JPH05271879A

JPH05271879A - 高強度ばね部材

Info

Publication number: JPH05271879A
Application number: JP1407093A
Authority: JP
Inventors: Michihiko Inaba; 道彦稲葉; Mitsuhiro Tomita; 充裕富田; Yoko Ishimaru; 曜子石丸; Hirofumi Omori; 廣文大森; Shinichi Nakamura; 新一中村
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1992-01-31
Filing date: 1993-01-29
Publication date: 1993-10-19
Anticipated expiration: 2020-01-19
Also published as: JP3612081B2

Abstract

(57)【要約】【目的】導電性と強度（硬さ）を兼備し、かつばね性
と耐磨耗性をもち、肉厚が薄くても動作可能な、また繰
り返し動作や変形に対する耐久性の高い低コストのばね
部材の提供を目的とする。【構成】Ｆｅ、または、ＦｅとＣｒおよびＺｎから
選ばれた元素を10〜90重量％含有し残部が実質的にＣｕ
からなる合金で構成されてなることを特徴とする高強度
ばね部材、および40重量％までのＮｉを含むＦｅ−Ｎｉ
合金、または、このＦｅ−Ｎｉ合金とＣｒおよびＺｎか
ら選ばれた元素を10〜90重量％含有し残部が実質的にＣ
ｕからなる合金で構成され、該合金中の平均的な転位密
度が10²dl／cm²以上であることを特徴とする高強度ば
ね部材。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、板ばね、トーションバ
ー、皿ばね、座金類、ジグザクばね、スナップリング、
うずまきばね、コイルばね、輪ばね、モーターのブラ
シ、スライドスイッチ等に代表される一般ばねや、コン
セント、コンセントプラグ、ピンプラグソケット、コー
ドプラグ、遮断器を含むスイッチ一般、機器用接続端子
に代表される導電コネクタ等として用いられる高強度ば
ね部材に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から用いられているばね材料は、金
属系ばねと非金属系ばねとに大別され、金属系ばねは、
さらに鋼ばねと非鉄金属ばねに分類される。

【０００３】鋼ばねは、主として車両、自動車用に用い
る重ね板ばね、コイルばね、トーションバー等の大型ば
ね材料として用いられれており、炭素鋼をはじめＳｉ
鋼、Ｍｎ鋼、Ｓｉ−Ｍｎ鋼、Ｓｉ−Ｃｒ鋼、Ｍｎ−Ｃｒ
鋼、Ｃｒ−Ｖ鋼等がある。

【０００４】しかしながら、これらのばね材も、近年で
は複雑な形状のものも多くなってプレス打ち抜きやエッ
チング等の必要性もでてきており、また、装飾性をもっ
た板ばね等も試作されるようになって、従来の鋼ばねで
は適応できない分野も出てきている。特に、導電性を必
要とする用途や、マイクロマシンのような特殊な用途に
用いるばねには、現用のばね材では限界がある。また、
測定器などには、Ｆｅ−Ｎｉ合金や、Ｃｏ基のばねが使
われているが、いずれも高価であるという問題がある。

【０００５】非鉄金属ばねには、黄銅（真鍮，Ｃｕ−Ｚ
ｎ合金）、洋白（Ｃｕ−Ｎｉ合金）、ベリリウム銅、チ
タン合金等が用いられている。これらのばね材は、主に
機器用として利用され、導電率が高い銅を含有すること
から、電気信号を伝達するばねとして用いられる。この
ようなばねとしては、電気信号を伝達する複数の導電体
にそれぞれジャックとソケットを導電的に装着し、ジャ
ックをソケットに挿入することにより電気的および機械
的な接続を行うようにした導電コネクタが汎用されてお
り、最近では半導体装置のリードフレームを直接ソケッ
トに挿入して電気的および機械的な接続を行うようにし
た導電コネクタも多用されている。

【０００６】これらの合金は機械的強度に優れ、導電率
も30〜80％程度と良好であり、また、これらの合金表面
には、ソケッティングの際の磨耗を避け、耐蝕性を向上
させるために、Ｎｉメッキ、Ｃｒメッキ、Ａｕメッキ、
ＡｇメッキあるいはＳｎメッキを施すことも行われてい
る。

【０００７】しかしながら、素材が黄銅の場合には、機
械的強度は高いものの時期割れを起こして粒界より破断
が生じて接続不良を起こすという問題があり、ベリリウ
ム銅やチタン銅には高価であるという問題がある。

【０００８】非鉄金属ばねの表面にメッキを施すこと
は、黄銅の時期割れを防ぐために有効であるが、メッキ
の厚さが薄い場合にはやはり時期割れ等の不良が発生す
る。

【０００９】一方、りん脱酸銅やりん青銅からなるばね
材は、強度が不十分で肉厚を厚くしなければならないと
いう問題がある。

【００１０】ところで、近年においては、ピンプラグの
小型化が進み、肉厚の薄いものが要求されるようになっ
てきたため、導電率と強度を兼ね備えたＣｕ−Ｆｅ合金
の使用が検討されており、リードフレームについてはこ
のＣｕ−Ｆｅ合金を使用したものが提案されている。

【００１１】Ｃｕ−Ｆｅ合金は、一般的に高い導電率と
機械的強度とを兼備しているが、リードフレームの場合
には、ガルウィング等の曲げ加工が多く、スプリングバ
ックが大きいと所定の形状に加工できない不都合が生じ
るため、これを導電コネクタの、特にばね性が要求され
るめす側には適用できないという問題がある。また、ソ
ケッティングの際の耐磨耗性も改良されていないのが現
状である。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
状況を考慮してなされたものであり、ばね性と耐磨耗性
に優れ、肉厚が薄く、線径が小さくとも十分な強度を有
する高強度ばね部材を提供することを目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、第１の高強度ばね部材は、Ｆｅ、または、ＦｅとＣ
ｒおよびＺｎから選ばれた元素を10〜90重量％含有し残
部が実質的にＣｕからなる合金で構成されてなることを
特徴としており、第２の高強度ばね部材は、40重量％ま
でのＮｉを含むＦｅ−Ｎｉ合金、または、このＦｅ−Ｎ
ｉ合金とＣｒおよびＺｎから選ばれた元素を10〜90重量
％含有し残部が実質的にＣｕからなる合金で構成され、
該合金中の平均的な転位密度が10²dl／cm²以上である
ことを特徴としている。

【００１４】第１の高強度ばね部材において、Ｆｅ、ま
たはＦｅとＣｒおよびＺｎから選ばれた元素を10〜90重
量％の範囲としたのは、10％未満では機械的強度が低下
してしまい、90重量％を越えるとＣｕ相が少なくなって
装飾性、加工性、エッチング性が低下してしまうためで
ある。

【００１５】上記組成中、Ｃｒは、Ｆｅの耐蝕性を向上
させる成分であり、その添加量はＦｅとの合計量に対し
10〜20重量％の範囲が適当である。特に、磁性をもつこ
とが不都合なコネクタの場合には、Ｃｕ相、Ｆｅ相の 2
相に分離したＦｅ層中のＣｒの濃度を70重量％以上に調
整すると効果的である。

【００１６】また、Ｚｎは、耐蝕性を向上させるために
添加する成分である。その添加量がＣｕとの合計量に対
し70重量％を越えると脆くなるので、70重量％未満とす
ることが望ましく、特に、Ｃｕとの合計量に対して 0.1
〜60重量％の範囲とすることがより好ましい。

【００１７】第２の高強度ばね部材において、ＮｉはＦ
ｅ相の熱膨張係数制御や耐蝕性を向上させる成分であ
り、その添加量はＦｅとの合計量に対して40重量％まで
とする。Ｎｉの添加量を、Ｆｅとの合計量の40重量％ま
でとしたのは、40重量％を越えるとコストが高くなり、
エッチング性や装飾性等が損なわれ、導電率も低くなっ
てしまうためである。Ｎｉの添加量は、好ましくはＦｅ
との合計量に対して0.05〜40重量％である。

【００１８】第２の高強度ばね部材における他の元素の
添加理由および成分範囲を限定した理由も第１の高強度
ばね部材における理由と同様である。

【００１９】第２の高強度ばね部材において、合金中の
平均的な転位密度を10²dl／cm²以上としたのは、これ
より小さいと金属内が焼きなまされた状態で強度が出な
いためである。

【００２０】Ｆｅ相とＣｕ相の転位密度は、いずれも10
²dl／cm²以上、望ましくは10⁴dl／cm²以上とする。

【００２１】Ｃｕ相とＦｅ相の転位密度は、Ｃｕ相の方
が高い方がよい。これは、Ｃｕ相の転位密度が低いと、
Ｃｕ相の強度がＦｅ相に比べてさらに低くなるためであ
る。転位の集中によりＣｕ相の強度を上げることが望ま
しく、特にＣｕ相の転位密度はＦｅ相の転位密度の 2倍
以上であることが望ましい。

【００２２】なお、高強度ばね部材の転位密度は、第２
の高強度ばね部材に限らず、第１の高強度ばね部材にお
いても上記の範囲であることが望ましい。

【００２３】転位密度を求めるには、電子顕微鏡により
Ｆｅ相とＣｕ相の転位を含んだ組織写真をとり、以下に
説明する、Ｈａｍの方法により転位の数を調べればよ
い。

【００２４】すなわち、測定すべき試料を透過電子顕微
鏡（ＴＥＭ）により直接観察するために、まず、試料片
をエッチングによって薄片化する。これをＴＥＭで観察
し、転位が容易に観察できる数万倍の写真を、例えば10
枚近く撮影する。この写真に全長Ｌのいくつかの任意の
線を引き、この線が転位線と交わる数をＮとしたとき、
転位密度（単位はdislocation line／cm²）ρは、次の
式により求められる。

【００２５】ρ＝ 2Ｎ／Ｌｔｔ：試料薄片厚みこの式により平均の転位密度が求められる。

【００２６】導電コネクタの場合、10³〜10⁴dl／cm²
レベルでもよいが、やや強度を要求する場合には10⁵dl
／cm²以上が望ましい。10⁵dl／cm²未満ではやや柔ら
かくなり、Ｆｅ、あるいは一部をＣｒやＮｉで置換した
Ｆｅの含有量を60重量％以上にしなければならなくな
る。一方、高強度ばね一般の場合には、平均転位密度は
10⁷dl／cm²以上が好適である。尚、上述の方法では、
10¹³dl／cm²程度まで測定可能であるが、それ以上であ
っても良い。

【００２７】転位密度の調整は、双ロールの冷却速度、
板材の熱処理温度と時間、圧延率によって行う。特に、
10⁵dl／cm²以上にするには、冷却速度を 200℃／秒と
し、10⁷dl／cm²以上にするには冷却速度を 400℃／秒
以上とする。

【００２８】本発明の高強度ばね部材の成分組成は、用
途によって次のように適宜調整して用いることが好まし
い。

【００２９】導電コネクタ：コンセント、コンセン
トプラグ、ピンプラグ、ソケット、コードプラグ、ブレ
ーカー、しゃ断器等これらは導電性が特に要求される用途であり、表面には
めっき等の表面処理が施されることもある。

【００３０】これらの用途に用いる場合の好適組成はＣ
ｕベースであり、Ｃｕあるいはその一部を50重量％まで
Ｚｎで置換した成分を、50〜90重量％の範囲とすること
が好ましい。これらの成分が50重量％未満になると導電
率が低くなり過ぎるので好ましくない。残りの成分は、
Ｆｅ、またはＦｅとＣｒ、またはＦｅとＣｒとＮｉにな
るが、Ｎｉを添加する場合には、Ｆｅとの合計量に対し
て10重量％以下とすることが好ましい。Ｎｉの添加量が
10重量％を越えると合金中のＣｕ相中にＮｉが多く固溶
して導電率を低下させるので好ましくない。Ｃｒの添加
量については特別な制限はないが、耐食性を考慮すると
Ｆｅとの合計量に対して20重量％以下とすることが好ま
しい。なお、後述する強度改善成分を添加する場合に
は、合計で基材の総量の 5重量％以下、好ましくは0.1
〜 2重量％の範囲とすることが好ましい。

【００３１】高強度ばね：板ばね、トーションバ
ー、皿ばね、座金類、ジグザクばね、スナップリング、
うずまきばね、コイルばね、輪ばね、モーターのブラ
シ、スライドスイッチ等これらは機械的強度と高弾性率が要求される用途であ
り、表面には、硬化処理層が設けられることもある。

【００３２】好適組成はＦｅベースであり、Ｆｅあるい
はその一部をＮｉ、Ｃｒの少なくとも１種で35重量％ま
で置換したものを、60〜90重量％範囲とすることが好ま
しい。これらの成分が60重量％未満では、強度と弾性率
が低くなるので好ましくない。残りの成分は、Ｃｕ、ま
たはＣｕの一部をＺｎで置換したものとになる。

【００３３】なお、後述する強度改善成分を添加する場
合には、合計で基材の総量の15重量％以下、好ましくは
0.1 〜 5重量％の範囲とすることが好ましい。特に、コ
ストを低く抑える必要のある板ばねやトーションバー等
として用いる場合には、Ｆｅ、またはＦｅの一部をＮ
ｉ、Ｃｒで置換したものの含有量を、75〜90重量％とす
ることが望ましい。また、Ｎｉ、Ｃｒを添加する場合に
は、ＮｉはＦｅとの合計量の10重量％以下、ＣｒはＦｅ
との合計量の20重量％以下とすることが、コストを抑え
る上で好ましい。

【００３４】熱膨脹係数や弾性率を制御した精密ばねに
用いる場合には、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒの合計量に対してＮ
ｉを30〜40重量％、Ｃｒを10重量％以下に調整すること
が好ましい。この範囲外では熱膨脹係数や弾性率が大き
く変化するようになる。

【００３５】本発明においては、第１の高強度ばね部
材、第２の高強度ばね部材とも、その強度を改善するた
めに、Ｖ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｔｉ、
Ｍｎ、Ｚｒ、Ｐ、Ｃ、Ｃｏの 1種以上を 5重量％以下、
望ましくは0.01〜 3重量％添加することができる。これ
らの添加元素は、高強度ばね部材の強度をより一層向上
させ、かつ、Ｆｅ相とＣｕ相の分散をよくする作用をす
る。添加量が 5重量％を越えると、加工がしにくくなる
ため好ましくない。

【００３６】上記成分中、特に、Ｃは高強度ばね部材の
耐磨耗性に大きく影響を与える成分であって、0.01〜 3
重量％の範囲で添加することができる。0.01重量％未満
ではＦｅ相の硬化の効果が現れず、 3重量％を越えると
相手材をかじってしまうようになる。特に、0.1 〜 2重
量％程度の添加量の範囲では、Ｆｅ₃Ｃが形成されて硬
化の効果が顕著になり、また球状黒鉛を生成させるので
摺動特性も改善され好都合である。

【００３７】これらの合金を、ばね部材に加工するに
は、圧延材、棒材を圧延して薄板とし、その圧延方向ま
たは引き抜き方向に部品をとるようにすることが望まし
い。圧延材を利用した板状のばね部材の場合には、特に
面内方向に引き抜きするように材料を組み立てることが
望ましい。

【００３８】本発明のばね部材に使用する合金は、通
常、上記の合金成分を溶解した溶湯を用いて溶湯急冷法
により薄板状に成形される。

【００３９】すなわち、まず、双ロールにタンデッシュ
により溶湯に流し込み、 100℃／秒以上の冷却速度で急
冷し、その後、 500〜 900℃で時効処理を行い、内部に
発生した応力を解放する。双ロールと時効処理により作
製された数mm厚の板をそのまま使用する場合は、ロール
より引き出した板材を引き抜き方向に引っ張り、素材内
部のＦｅ相とＣｕ相を圧延方向に長く成長させることが
望ましい。圧延直角方向のＦｅ相あるいはＣｕ相の結晶
粒径の小さい方をａ、圧延方向の結晶粒径をｂとしたと
きのｂ／ａ（アスペクト比）は 2以上、より望ましくは
4以上とする。このようにアスペクト比の範囲を選定す
るのは、圧延方向のばね性を保つためで、ｂ／ａが 2よ
り小さいと弾性変形領域が応力−歪曲線上で少なくな
り、繰り返し動作により変形してしまうからである。ア
スペクト比を大きくするには、冷却速度を下げか、圧延
率を50％以上に高くすればよい。なお、アスペクト比の
上限は、30までとすることが望ましい。これは、異方性
を低く抑えるためである。

【００４０】結晶粒の大きさは、平均して 100μm 以下
であることが望ましい。 100μm を越えるとＦｅ相とＣ
ｕ相が均一に分散せず、偏析が起きるようになる。結晶
粒の大きさは、望ましくは50μm 以下がよい。

【００４１】結晶粒を微細化するためには、前述した強
度改善成分を添加し、金属組織中に、微細な炭化物、窒
化物、酸化物等を作らせるようにすればよい。

【００４２】これら添加元素の少ない場合には、時効処
理温度を 500〜 750℃程度にすることが好ましい。

【００４３】双ロールと時効処理により引き出した材料
を、さらに圧延する場合には、冷間圧延と焼鈍を繰り返
して厚みを薄くしていくが、最終圧延は50％以上の圧延
率をもつ強加工とすることが望ましい。これは、Ｆｅ相
あるいはＣｕ相の結晶方位を(100) あるいは(110) に比
較的優先させるためである。(100) や(110) に優先方位
をもっていると、プレス加工やエッチング特性がよくな
る利点がある。この結晶方位は、Ｘ線回析法により簡単
に調べることができる。すなわち、Ｘ線回折パターンに
おける(200) 、(220) 、(111) 、(110) 、(211) の面方
位に対応するピークの強度をＩ(200) 、Ｉ(220) 、Ｉ(1
11) 、Ｉ(110) 、Ｉ(211) とすると、｛Ｉ(200) ＋Ｉ(2
20) ＋Ｉ(110) ｝／｛Ｉ(111) ＋Ｉ(211) ｝が0.5 より
も大きいことが望ましい。(200) 、(220) 、(110) 面の
回折線が強いことは(100) 、(110) に優先方位をもつこ
とを示している。

【００４４】なお、上記の優先方位を持たせるために
は、材料に圧延率50％以上の強加工を加えた後、再結晶
温度以上の焼鈍しを行い、最後に20％以下の調質圧延を
行うことが望ましい。

【００４５】ばね性や耐磨耗性を向上させるには、添加
元素の調整、結晶粒の形状、圧延率、結晶方位等のパル
クとして調整する他に表面処理を行うことが望ましい。

【００４６】表面処理の方法としては、図１に示すよう
に、表面のＦｅ、Ｃｕの組成を変化させる方法（図１は
Ｆｅの表面濃度を高くしたものである）と、図２に示す
ように、メッキにより表面を保護する方法の 2通りがあ
る。

【００４７】表面の濃度を変化させる方法では、Ｆｅあ
るいはＣｕの表面濃度を内部のそれより高くする。この
方法は選択的にエッチングして耐磨耗性のよいＦｅ相
（ＣｒはＦｅ相に優先的に固溶するため実質的にはＣｒ
添加の場合Ｆｅ−Ｃｒ相となる）１をＣｕ相２よりも相
対的に表面で高めることにより実現できる。表面の濃度
は内部と比較して50％以上増加させることが望ましい。
Ｃｕ相は、有機系のアンモニア水中にディップすること
によりエッチング除去することができる。エッチングに
より表面に凹凸ができた場合はスキンパスにより、図３
に示すように表面を滑らかにすることができる。

【００４８】メッキは、Ｆｅ相には付きにくいので、Ｆ
ｅ相を選択的にエッチングしたり、金属表面にＣｕスト
ライクメッキを行う必要がある。一般のメッキは 0.1μ
m 以上、ストライクメッキは 0.1μm 以下がよい。さら
に、一般のメッキのメッキ厚は望ましくは、0.3 〜10μ
m とする。メッキの場合エッチングによる表面の凹凸は
問題のない限り残しておいてもよい。これはアンカー効
果があるためである。図４に示すように、Ｆｅ相のエッ
チングはＨＦ／Ｈ₂Ｏ₂にディップしたり、ＮａＯＨや
ＮＨ₄ＯＨ液中で電解研磨することにより行うことがで
きるが、ＨＣｌ処理が最も簡単である。ＨＣｌ処理の場
合、 1〜36規定のものを温度で使用してもよいが、反応
を促進させるため80℃まで熱してもよい。ディツプする
時間は10分以内がよい。

【００４９】Ｎｉ、Ｓｎ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、はんだ等
のメッキは通常の電気メッキで行うことができる。ま
た、Ｎｉ−Ｐ、Ｎｉ−Ｂの無電解メッキで表面処理する
ことも可能であり、はんだディップにより表面にはんだ
がけをするのもよい。いずれにしろ表面層のＣｕ濃度が
60％以上あるとメッキが容易である。

【００５０】金属組成は、Ｆｅ相、Ｃｕ相に分離してい
る組織がよいが、鋳造組織が残っている場合は、板厚方
向にエッチングするのに好都合である。

【００５１】図５に示すように、金属内には、微細な酸
化物、炭化物、窒化物等の析出物４が分散しているとば
ね性も、より一層向上する。これらの析出物４が、主と
してＣｕ相とＦｅ相の界面に濃縮すると各相の結合を助
ける作用をするが、Ｆｅ相、Ｃｕ相内に存在してもよ
い。析出物をつくる元素は、Ｖ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｗ、Ｍ
ｏ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｚｒ等であり、そのサイズは
0.3μm 以下が望ましい。これ以上のサイズになるとや
や脆くなる傾向がでてくる。

【００５２】図６に示すように、表面に酸化膜５を形成
して耐蝕性を向上させたりするのもよい。酸化膜５は、
水蒸気、空気、炭酸ガスあるいはこれらを混合した雰囲
気中で 300〜1000℃、望ましくは 500〜 800℃で熱処理
することにより形成させることができる。酸化膜５しと
ては、α−Ｆｅ₂Ｏ₃よりも、Ｃｕ_xＦｅ_3-xＯ₄の化
学式をもつスピネル型の構造をもつ酸化膜の方がボイド
も少なく望ましい。スピネル型の構造をもつ酸化膜をつ
くるためには、酸素の含有量を25％以下に抑えることが
望ましい。Ｃｒ、Ｎｉ、その他前述した添加元素を加え
た場合には、Ｍ_xＣｕ_yＦｅ_3-x-yＯ₄の膜がよい（Ｍ
は添加元素を示す）。酸化膜厚は0.01μm 〜10μm 程度
が剥離しにくいので好ましい。

【００５３】α−Ｆｅ₂Ｏ₃は表面に存在してもよいが
その厚さは酸化膜の厚さ全体の20％以下にすることが望
ましい。これより厚いと緻密でないガサガサの膜とな
る。また、ＦｅＯが内部にあっても酸化膜の厚さ全体の
20％以下であればかまわない。添加元素のＣｒ、Ｎｉは
酸化膜と金属界面に濃化させると密着性を向上させる効
果がある。Ｃｒ、Ｎｉを酸化膜と金属界面に濃化させる
には、露点を10℃以上にした雰囲気で酸化させるとよ
い。

【００５４】表面酸化膜の色調の変化は、前述した方法
でＦｅ相のみをエッチングしてＣｕを露出させついで酸
化させることにより達成される。また、低温で酸化した
い場合にも同様の方法をとる。熱放散や耐食性等の目的
の場合にはＣｕ相をエッチングしてから酸化をするのが
よい。

【００５５】図７に示すように、表面処理により表面に
硬化処理層６を形成して耐磨耗性を向上させることもで
きる。硬化処理法としては、窒化処理や炭化処理、硫化
処理等の硬化処理が用いられる。この場合、窒化物や炭
化物、硫化物をつくりやすいＣｒ、Ｖ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｔ
ｉ、Ｗ、Ｚｒ等を素材のＦｅ相に固溶させておくと硬化
処理層６を容易に形成することができる。なお、前述し
た前処理により表層にＦｅ相の濃縮させておいてから窒
化あるいは炭化をするとより効果的である。炭化、窒化
は従来より行われている公知の方法を用いることができ
る。これらの硬化層の厚みは 0.1μm 〜 100μm 程度が
望ましい。

【００５６】装飾性をもたせるための表面への塗料塗装
は、メッキをしてもしなくても可能である。また、溶接
によって本発明のばね部材を他の部材に接続しても、以
上説明した性質は損なわれることがない。

【００５７】

【作用】本発明の高強度ばね部材は、強度と導電性を兼
備し、しかも低コストで提供することができる。

【００５８】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。表
１の成分を溶解して溶湯炉に溶湯を保持し、タンデッシ
ュを介して双ロールに溶湯を流し込み、 100℃／秒以上
（実施例３，６，１５は特に800 〜2000℃／秒の高速で
冷却）のスピードで冷却し、その後、 500〜 900℃で時
効処理を行った後、実施例３，１０を除いて圧延率50％
以上の圧延を行って厚さ1mm のＣｕ−Ｆｅ系合金板を
得、その一部について表１に示すように、酸化処理（水
蒸気と炭酸ガスの混合ガス雰囲気）と表面硬化処理(0.1
〜30μm 厚) およびメッキ処理を施した。

【００５９】これらの合金板を用いて冷間圧延し作成し
たばね部材の実験結果（アスペクト比、結晶方位、硬
さ、導電率およびばね性・耐磨耗性等）を合金の化学組
成とともに表示１に示す。なお、一部の部材はプレスあ
るいはエッチングによる加工を行っている。

【００６０】

【表１】ＮＨ₃* ：有機アンモニア水ＮＨ₄ＯＨ* ：アンモニア水ＮａＯＨ* ：電解研磨Ｃｒ* ：ストライクメッキピン* ：ピンプラグおすピン** ：ピンプラグめす端子* ：機器接続端子めすコード* ：コードプラグおすコード** ：コードプラグめすコンセント* ：コンセントおすコンセント** ：コンセントめすなし* ：Ｆｅの表面濃度が内部に比べて50
％以上有するもの添加元素量は、経時された元素のそれぞれの％表示転位密度は平均転位密度。平均を出しにくい場合はＣｕ
相とＦｅ相を別々に表示、ばね性の評価は、弾性率が
15000kgf／mm²以上のものを良好とし、それ以下のもの
を不良とした。また、耐磨耗性はスクラッチテストで5N
以上のものを良好とし、それ以下のものを不良とした。

【００６１】表示１から分かるように、本発明の実施例
（Ｃｕ−Ｆｅ合金）の場合は、すべて硬さ170HV 以上の
良好な強度（硬さ）をもち、ばね性および耐磨耗性も良
好な特性を示した。これに対して比較例（Ｃｕ−Ｚｎ合
金を使用）の場合は、これらの特性（硬さ、ばね性およ
び耐磨耗性）は不十分なものであった。

【００６２】

【発明の効果】本発明による高強度ばね部材は、硬さ17
0HV 以上を達成でき、肉厚の薄い小型のものが可能とな
り、ばね性や耐磨耗性に優れ、そのため何回動作させて
も殆ど変形を起こさない。したがって、家庭用、工業用
コンセント（雌）、同コンセント（雄）、プリント基板
の接続用ソケットやピン、オーディオ、ビデオ関連のピ
ンプラグやジャック、コード先端のプラグ、電気機器、
通信器等の機器用接続端子に代表される導電コネクタは
もとより、スイッチング機能をもったブレーカー、遮断
器等の導電コネクタにも利用できるばかりでなく、板ば
ね、トーションバー、皿ばね、座金類、ジグザクばね、
スナップリング、うずまきばね、コイルばね、輪ばね
等、ばね部材一般に利用できる。また、モーターのブラ
シ、スライドスイッチ等の耐磨耗性が大きく要求される
分野にも利用可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のばね部材のＦｅ相の表面濃度が高い
部分の金属組織を模式的に示す断面図。

【図２】本発明のばね部材の表面がメッキにより保護
された部分の金属組織を模式的に示す断面図。

【図３】本発明のばね部材の表面がスキンパスにより
滑らかにされた部分の金属組織を模式的に示す断面図。

【図４】本発明のばね部材のＣｕ相の表面濃度が高い
部分の金属組織を模式的に示す断面図。

【図５】本発明のばね部材の内部に析出物が分散して
いることを模式的に示す断面図。

【図６】本発明のばね部材の表面が酸化膜で被覆され
ていることを模式的に示す断面図。

【図７】本発明のばね部材の表面が硬化処理されてい
ることを模式的に示す断面図。

【符号の説明】

１………Ｆｅ相２………Ｃｕ相３………メッキ相４………析出物５………酸化膜６………硬化処理層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大森廣文神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地株式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者中村新一神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地株式会社東芝研究開発センター内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｆｅ、または、ＦｅとＣｒおよびＺｎか
ら選ばれた元素を10〜90重量％含有し残部が実質的にＣ
ｕからなる合金で構成されてなることを特徴とする高強
度ばね部材。
【請求項２】40重量％までのＮｉを含むＦｅ−Ｎｉ合
金、または、このＦｅ−Ｎｉ合金とＣｒおよびＺｎから
選ばれた元素を10〜90重量％含有し残部が実質的にＣｕ
からなる合金で構成され、該合金中の平均的な転位密度
が10²dl／cm²以上であることを特徴とする高強度ばね
部材。