JPH0356295B2

JPH0356295B2 -

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Publication number: JPH0356295B2
Application number: JP61043859A
Authority: JP
Priority date: 1986-02-27
Filing date: 1986-02-27
Publication date: 1991-08-27
Also published as: JPS62199743A

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野）本発明は導電ばね材料に好適な強度と導電性と
に優れた高強度銅基合金の製造方法に関するもの
である。（従来の技術）強度と導電性とに優れた導電ばね材料として代
表的なものは、JIS H3130に合金番号C1720とし
て定められている1.8％Be、0.25％Co、残部Cuの
析出硬化型の合金があるが、高価なBeを多量に
含有するために地合せ価格が極めて高くなるとい
う欠点があつた。一方、Cuをベースとし、Ｂ、
Si、Ｐ、Ge、Te等の半金属元素と、Be又はＳと
を加えた合金を溶融状態から急冷凝固して粒度
0.5〜15μｍの急冷凝固組織とすることにより導電
性、強度、硬度等を向上させるという新しい試み
が特公昭60−43895号公報に示されている。とこ
ろがこの合金は多量の半金属元素を含むために導
電性が悪いこと、硬度及び強度が不十分であるこ
と、伸びが小さく脆いため曲げ成形性に劣ること
等の理由から、導電ばね材料としては実用性に乏
しく従来の析出硬化型のCu−Be合金よりも劣る
ものであつた。（発明が解決しようとする問題点）本発明はこのような従来の問題点を解決し、
Beの含有率を低くして地合せ価格を安価なもの
とするとともに、急冷凝固法を利用して組織の微
細化を図り、しかも硬度、強度、導電性等の導電
ばね材に要求される特性を十分に満足することが
できる高強度銅基合金及びその製造方法を目的と
して完成されたものである。（問題点を解決するための手段）本願第１の発明は、Be0.15〜1.0％（重量％、
以下同じ）、Ni、Coの一方又は双方を合計量で
0.5〜6.0％、残部Cu及び不可避的不純物からな
り、Be：Ni＋Coの原子比を１：0.8〜1.2とし、
かつ結晶粒径を0.2〜25μｍとした急冷凝固組織中
に、加工による析出サイトを増加させ時効処理後
の析出物を均一微細に分散させてビツカース硬度
300以上、伸び３％以上の特性を持たせたことを
特徴とする高強度銅基合金を要旨とするものであ
る。また本願第２の発明は、Be0.15〜1.0％、Ni、
Coの一方又は双方を合計量で0.5〜6.0％、残部Cu
及び不可避的不純物からなり、Be：Ni＋Coの原
子比を１：0.8〜1.2とした合金を溶融状態から
500℃／秒以上の速度で急冷凝固して結晶粒度が
0.2〜25μｍの急冷凝固組織としたのち、95％以下
の冷間加工を行い、更に時効析出処理により金属
間化合物を均一微細に析出させたことを特徴とす
る高強度銅基合金の製造方法を要旨とするもので
ある。上記のような組成の合金は、第１図のCu−Be
−Ni系合金の３％Ni切断面平衡状態図に見られ
るように常温におけるBe、Niの固溶限が非常に
狭くなるので本来析出硬化性に優れた合金であ
る。しかしながら通常の溶解鋳造工程を経た材料
ではほとんどのBe、Niは析出物としてマトリツ
クスから排出された状態にあり、後に熱間加工や
焼鈍を行つても容易にはマトリツクス中に溶け込
まないので析出硬化性が不十分となる。また溶体
化処理も結晶粒の粗大化防止のためにあまり高温
では行えず、通常は900〜950℃で行われるが、こ
の程度の温度ではやはり析出物であるBeやNiは
完全にマトリツクス中に固溶されない。ところが
500℃／秒を越える高速急冷凝固に伴う非平衡凝
固の場合にはBe、Ni、Co等のマトリツクス中へ
の固溶度が大きくなり、その後の時効析出処理に
おける析出強化作用は著しいものとなる。また凝
固時に一度固溶されたBe、Ni、Co等は凝固後に
溶体化処理を行つた場合にも結晶粒成長を効果的
に抑制し、溶体化処理温度を上昇させても粒成長
を著しく抑制する特徴を持つ。本発明は上記のような時効析出挙動を呈する銅
基合金を溶融状態から急冷凝固させることにより
平衡凝固によつては不可能な過剰量のBe、Ni、
Co等の溶質原子をマトリツクス中に固溶させた
極めて微細な急冷凝固組織を得たうえ、これに冷
間加工を加えて加工欠陥を金属組織中に生成さ
せ、更にこれを時効析出処理して多量の金属間化
合物を均一微細に析出させることにより硬度、強
度、曲げ成形性を高めることに成功したものであ
る。次に本発明の各構成要件について更に具体的
に説明する。本発明の銅基合金中Beは析出硬化性を生ぜし
めるための基本的な元素であり、0.15％未満では
析出硬化性が不十分で機械的強度の向上が得られ
ず、逆に1.0％を越えると地合せ価格が上昇して
本発明の目的が達成されなくなるとともに、急冷
凝固法によつて全体がマトリツクス中に固溶でき
なくなり、含有量増加に見合つた合金特性向上効
果が得られないので0.15〜1.0％の範囲とするも
ので、特に0.4〜0.8％の範囲が最適である。次に
Ni及びCoもBeと同様に析出硬化性を付与するた
めの元素であつて、その合計量が0.5％未満では
析出硬化性が不十分であり、6.0％を越えると急
冷凝固時にマトリツクス中に固溶できない部分が
生ずるうえ導電率を悪化させるので0.5〜6.0％と
することが必要で、特に2.0〜5.0％の範囲が好ま
しいものである。これらのNiとCoはいずれか一
方又は双方を上記の範囲内で用いればよい。Be
とNi＋Coは強化に寄与する金属間化合物の化学
量論的組成に近付けるため、原子比を１：0.8〜
1.2の範囲とする。これにより金属間化合物を無
駄なく一斉に生じさせることができる。このような合金は溶融状態から例えば回転ロー
ラ間に流し込む等の方法によつて500℃／秒を越
す高速度で瞬時に冷却固化される。このような急
冷凝固の結果、結晶粒度が0.2〜25μｍの微細な急
冷凝固組織が得られるとともに、前述したとおり
Be、Ni、Co等の元素は平衡冷却によつては到底
固溶できない多くの分量がマトリツクス中に固溶
し、強化に寄与しない粗大析出物をほとんど生じ
ない。本発明においてはこの組織に圧延等により
95％以下の冷間加工を加えて組織内に加工欠陥を
生成させ、更に必要に応じて550〜1000℃の溶体
化処理と80％以下の冷間加工とを加えたのち、
250〜500℃で時効析出処理を行う。これらの処理
によつて急冷凝固組織中に加工による析出サイト
が増加してBe、Ni、Coの金属間化合物が均一微
細に析出し、後の実施例のデータにも示すとおり
材料の硬度がビツカース硬度で300以上、伸び３
％以上となるほか、引張強度、曲げ加工性等が著
しく向上する。特に本発明においては急冷凝固法
により過剰量のBe、Ni又はCo元素をマトリツク
ス中に所定の原子比となるように固溶させてある
ため、時効析出処理により短時間で均一かつ微細
な金属間化合物が一斉に析出することとなり、硬
度、伸び、強度、曲げ加工性等を著しく向上させ
ることができる。また本発明においては溶体化処
理を行つた場合にも、急冷凝固法により固溶され
たBe、Ni又はCoが結晶粒成長を効果的に抑制
し、最終組織の粒度は25μｍを越えることはな
い。なお、冷間加工の程度を95％以下としたのは、
組織中に加工欠陥を十分に生じさせるために必要
なためであり、また結晶粒度を0.2〜2.5μｍとし
たのは、0.2μｍ未満の結晶を生じさせることは困
難であり、逆に25μｍを越えると延性や曲げ成形
性が低下するからである。更に、得られた合金の
ビツカース硬度を300以上、伸びを３％以上と限
定したのは、特に導電ばね材料として好ましい範
囲を明確化したものである。このように本発明の合金は低ベリリウムである
にもかかわらず硬度、伸び、強度に優れ、しかも
組織が緻密であるため延性及び曲げ成形性に優れ
るうえ、導電性を阻害する元素や粗大析出物をほ
とんど含まないので導電ばね材料として好適な高
い導電性を有するものである。（実施例）第１表に示されるNo.１〜No.15の種々の組成の合
金を高速で回転するローラ間に噴き出し、500
℃／秒以上の速度で溶融状態から急冷凝固して厚
さ0.31mmの薄板を作成した。これを第１表中に
ａ、ｂ、ｃ、ｄ等の記号で示す処理工程により処
理したうえでビツカース硬さ、引張強度、伸び、
導電率を測定し同表に記した。また第２表は合金
組成が本発明の範囲を外れた合金（No.１〜７）及
び通常工程品（No.８〜９）、特公昭60−43895号の
範囲内の合金（No.10〜12）につき、第１表に示し
たと同様の測定値を示したものである。なお、ａ
〜ｇの記号で示した処理工程の内容は第３表にま
とめて示した。

【表】

【表】（発明の効果）本発明は以上の説明からも明らかなように、
Be含有量を低くして地合せ価格を引下げるとと
もに、急冷凝固と冷間加工と時効析出処理の組合
せにより硬度、強度、導電性、曲げ成形性等の導
電ばね材料に要求される諸特性をバランス良く向
上させることに成功したものであるから、従来の
Cu−Be合金及び従来の急冷凝固合金の問題点を
一掃したものとして、産業の発展に寄与するとこ
ろは極めて大きいものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はCu−Be−Ni系合金の３％Ni切断面平
衡状態図である。

Claims

【特許請求の範囲】１ Be0.15〜1.0％（重量％、以下同じ）、Ni、
Coの一方又は双方を合計量で0.5〜6.0％、残部Cu
及び不可避的不純物からなり、Be：Ni＋Coの原
子比を１：0.8〜1.2とし、かつ結晶粒径を0.2〜
25μｍとした急冷凝固組織中に、加工による析出
サイトを増加させ時効処理後の析出物を均一微細
に分散させてビツカース硬度300以上、伸び３％
以上の特性を持たせたことを特徴とする高強度銅
基合金。２ Be、Ni、Coの含有量をBe0.4〜0.8％、Niと
Coの合計量を2.0〜5.0％とした特許請求の範囲第
１項記載の高強度銅基合金。３引張強度が100Kg／mm²以上、ビツカース硬度
が350以上である特許請求の範囲第１項記載の高
強度銅基合金。４ Be0.15〜1.0％、Ni、Coの一方又は双方を合
計量で0.5〜6.0％、残部Cu及び不可避的不純物か
らなり、Be：Ni＋Coの原子比を１：0.8〜1.2と
した合金を溶融状態から500℃／秒以上の速度で
急冷凝固して結晶粒度が0.2〜25μｍの急冷凝固組
織としたのち、95％以下の冷間加工を行い、更に
時効析出処理により金属間化合物を均一微細に析
出させたことを特徴とする高強度銅基合金の製造
方法。５冷間加工ののち、550〜1000℃の焼鈍又は溶
体化処理と80％以下の冷間加工を行つたうえ250
〜550℃で時効析出処理を行う特許請求の範囲第
４項記載の高強度銅基合金の製造方法。