JP5916464B2 - 銅合金展伸材、銅合金展伸材の製造方法および銅合金部品の製造方法 - Google Patents
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Description
特許文献3、4は鋳物に関する技術であり、鋳物を直接切削する場合には好適であるが、棒材や板材などの展伸材(塑性加工された材料)を得るための技術としての開示はない。また、特許文献5については、青銅を含む銅合金に対しSを添加し、耐摩耗性、耐焼付き性について検討した摺動用部材のもので、切削性をについて検討したものでない。また、得られた銅合金を展伸加工して検討した記載もなく、特許文献5も特許文献3、4と同様に鋳物に関する技術と判断される。
特許文献6に記載の技術は、析出強化型のコルソン合金に関するもので、高強度もしくは高導電性を得るための合金組成である。溶体化処理、冷間加工、時効硬化処理等の複雑で適切な製造プロセスが必要な合金で、製造コストが高価である。加工が容易で、廉価なコストで製造できる固溶強化型のりん青銅については検討がされていない。
(1)Snを0.5〜11.0mass%、Pを0.03〜0.35mass%、Sを0.02〜1.0mass%含有し、残部がCuおよび不可避的不純物からなる成分組成を有する銅合金展伸材であって、
前記展伸材の長手方向に垂直な断面(横断面)において、平均直径0.1〜10μmの硫化物を分散含有し、該硫化物の面積率が0.1〜10%である銅合金展伸材。
(2)Snを0.5〜11.0mass%、Pを0.03〜0.35mass%、Sを0.02〜1.0mass%含有し、さらに、
Fe、Zn、Ni、Si、Al、Cr、Mn、Co、Zr、TiおよびAgからなる群から選ばれる少なくとも1種を総量で0.05〜2.40mass%含有し、このうち、Feが0.10mass%以下、Znが2.30mass%以下、Niが0.30mass%以下、Siが0.50mass%以下、Alが1.00mass%以下、Crが0.15mass%以下、Mnが0.15mass%以下、Coが0.50mass%以下、Zrが0.10mass%以下、Tiが0.25mass%以下およびAgが0.03mass%以下であって、
残部がCuおよび不可避的不純物からなる成分組成を有する銅合金展伸材であり、
前記展伸材の長手方向に垂直な断面(横断面)において、平均直径0.1〜10μmの硫化物を分散含有し、該硫化物の面積率が0.1〜10%である銅合金展伸材。
(3)前記硫化物が、Cu−S、Al−S、Ti−S、Mn−S、Co−S、Ni-S、Fe−S、Zr−S、Zn−S及びCr−Sからなる群から選ばれる少なくとも1種類である(2)に記載の銅合金展伸材。
(4)前記(1)〜(3)のいずれか1項に記載の銅合金展伸材を切削加工して形成する銅合金部品の製造方法。
(5)前記(1)〜(3)のいずれか1項に記載の銅合金展伸材を製造する方法であって、
溶解鋳造で得られた銅合金に均質化熱処理を施した後、加工率30%以上の冷間加工を施す銅合金展伸材の製造方法。
(6)中間焼鈍と加工率30%以上の冷間加工をさらに1回以上繰り返す(5)に記載の銅合金展伸材の製造方法。
これらの、硫化物のサイズ(平均直径)と硫化物の面積率は、Sの含有量の調整と30%以上の冷間加工で達成され、展伸材に均一に分散することが可能となる。
本施形態における銅合金展伸材は、本発明で規定する成分の合金を溶解鋳造し、得られた銅合金に均質化熱処理を施した後、加工率30%以上の冷間加工を施すことで製造される。より好ましくは、さらに冷間加工と中間焼鈍を1回以上繰り返して製造される。均質化熱処理は700〜800℃、60〜180分で行われるのが良い。また、中間焼鈍は、マトリックス組織を再結晶させるために行うものであり、600〜700℃、60〜120分で行われるのが良い。
なお、冷間加工率とは、例えば、鋳塊棒(均質化熱処理後)から冷間加工を行った場合の断面積減少率や、その後、一度中間焼鈍を施し、さらに中間焼鈍を行うまで加工した際の断面積減少率である。
表1の合金成分で示される組成の銅合金を横型連続鋳造機にて直径15mmの丸棒を鋳造した。得られた直径15mmの丸棒を700℃で2時間均質化熱処理行い、次いで前記丸棒を60%の冷間加工を施し直径9.5mmの丸棒を得た。その後、中間焼鈍を施した後、60%の冷間加工を施し最終形態の直径6mmの丸棒を製造した。
このようにして得られた各々の銅合金展伸材(丸棒)のサンプルについて、硫化物の分散状態と被削性を下記方法により調べた。各評価項目の測定方法は以下の通りである。
硫化物のサイズ(平均直径)と面積率は、直径6mmの丸棒のサンプルの任意の3か所の横断面について、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いてそれぞれ3視野について組織観察を行うことにより求めた。硫化物のサイズ(平均直径)は、1視野当たり100個以上の硫化物を円形換算して、その直径を平均して求めた。硫化物の面積率は、1視野に見られる硫化物の数をカウントし、硫化物を円と仮定して平均直径より求めた面積を乗じることで硫化物の1視野当たりの総面積を求め、1視野の面積で除することで求めた。
また、硫化物の成分を、SEMに付随するエネルギー分散型蛍光X線分析装置(EDX)を用いて調査した。
被削性評価は、直径6mmの丸棒を製直加工後、汎用旋盤を用いて丸棒の外径の段付き切削加工を行った。太径部の直径6mm、細径部の直径5mmのリベットを作製して発生した切削屑の形態を観察した。切削屑が長さ5mm未満に分断されるものは「良」、切削屑が分断されるがその長さが5mm以上10mm以下のものは「可」、切削屑が分断されるがその長さが10mmを越えてしまうものと、切削屑が螺旋状につながっているものとは「不良」とした。実用上問題が生じないのは良および可である。なお切削条件は、回転数1010rpm、送り速度を1回転あたり0.09mm、切り込み代0.25mm、とした。バイトは超硬工具(三菱マテリアル製 インサート:GTAT0431200R−VT VP15KZ)を用い、切削油は不使用とした。
比較例5〜6は、SnおよびPの合金成分は本発明の範囲内であり、展伸加工が可能であったが、Sが規格より多く、比較例5は、硫化物平均直径、面積率とも規定の範囲内であるが被削性が劣った。比較例6は、硫化物の平均直径は規格の範囲内で、面積率は規格より大きく被削性が劣った。
比較例8は、Sn、PおよびSの合金成分は本発明の範囲内であるが、Fe、Zn、Ni、Si、Al、Cr、Mn、Co、Zr、TiおよびAg総量が規定より多かったため、冷間加工時断線が発生し加工性が劣った。
比較例9は、Sn量が規定より多く、冷間加工時断線が発生し、最終形態直径6mmの丸棒が製造できなかった。
表1の本発明例10と同じ組成の銅合金を横型連続鋳造機にて直径15mmの丸棒を鋳造した。次いで前記丸棒を20%の冷間加工を施し直径13.4mmの丸棒を得た。その後、中間焼鈍を施した。
中間焼鈍を施した材料は、焼鈍ワレが生じ、冷間加工できなかった。
Claims (6)
- Snを0.5〜11.0mass%、Pを0.03〜0.35mass%、Sを0.02〜1.0mass%含有し、残部がCuおよび不可避的不純物からなる成分組成を有する銅合金展伸材であって、
前記展伸材の長手方向に垂直な断面(横断面)において、平均直径0.1〜10μmの硫化物を分散含有し、該硫化物の面積率が0.1〜10%である銅合金展伸材。 - Snを0.5〜11.0mass%、Pを0.03〜0.35mass%、Sを0.02〜1.0mass%含有し、さらに、
Fe、Zn、Ni、Si、Al、Cr、Mn、Co、Zr、TiおよびAgからなる群から選ばれる少なくとも1種を総量で0.05〜2.40mass%含有し、このうち、Feが0.10mass%以下、Znが2.30mass%以下、Niが0.30mass%以下、Siが0.50mass%以下、Alが1.00mass%以下、Crが0.15mass%以下、Mnが0.15mass%以下、Coが0.50mass%以下、Zrが0.10mass%以下、Tiが0.25mass%以下およびAgが0.03mass%以下であって、
残部がCuおよび不可避的不純物からなる成分組成を有する銅合金展伸材であり、
前記展伸材の長手方向に垂直な断面(横断面)において、平均直径0.1〜10μmの硫化物を分散含有し、該硫化物の面積率が0.1〜10%である銅合金展伸材。 - 前記硫化物が、Cu−S、Al−S、Ti−S、Mn−S、Co−S、Ni-S、Fe−S、Zr−S、Zn−S及びCr−Sからなる群から選ばれる少なくとも1種類である請求項2に記載の銅合金展伸材。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載の銅合金展伸材を切削加工して形成する銅合金部品の製造方法。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載の銅合金展伸材を製造する方法であって、
溶解鋳造で得られた銅合金に均質化熱処理を施した後、加工率30%以上の冷間加工を施す銅合金展伸材の製造方法。 - 中間焼鈍と加工率30%以上の冷間加工をさらに1回以上繰り返す請求項5に記載の銅合金展伸材の製造方法。
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