JPH0768597B2 - 非磁性バネ材及びその製造方法 - Google Patents

非磁性バネ材及びその製造方法

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JPH0768597B2 JP61041942A JP4194286A JPH0768597B2 JP H0768597 B2 JPH0768597 B2 JP H0768597B2 JP 61041942 A JP61041942 A JP 61041942A JP 4194286 A JP4194286 A JP 4194286A JP H0768597 B2 JPH0768597 B2 JP H0768597B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は非磁性でかつ優れたバネ性をもつバネ材およ
びその製造方法に関する。
〔発明の技術的背景およびその問題点〕
磁気記録関連機器をはじめとし、磁場の存在下ではしば
しば非磁性でかつ優れたネ性を有する高強度バネが要求
される。たとえば磁気へッドの製造においては磁気ヘッ
ドのケーシング工程で第1図に示したようにコア
(1)、巻線コイル(3)、端子(5)、樹脂部
(6)、コアホルダー(7)等からなる磁気ヘッドをシ
ールドケース(4)に固定し、かつ寸法精度を維持する
ために磁気ヘッド押えバネ(2)が使用されている。
この磁気ヘッド押えバネには、これまでリン青銅やベリ
リウム銅が使用さているが最近は磁気ヘッドの高性能化
が進み製造技術が一段と困難になってきており、この磁
気ヘッド押えバネにもより寸法精度を良くすることを目
的にバネ性の高いものが要求されてきている。この観点
からベリリウム銅はよい材料といえるがその製造工程に
おいて人体に有害なベリリウムの蒸気やベリリウムの酸
化物などを発生すること、及びその製造工程が煩雑であ
ることから改善が望まれている。
またベリリウム銅と同等の高いバネ性を有する合金とし
て、最近Ni−Si−Cu系合金やTi−Cu系合金が開発されて
いるが、この合金も十分ではなかった。
〔本発明の目的〕
本発明は上記に鑑みてなされたもので、ベリリウム銅と
同等あるいはそれ以上のバネ性を有する非磁性のバネ材
およびその製造方法を提供することを目的としたもので
ある。
〔発明の概要〕
本願発明者らは重量パーセントでマンガン5%以上35%
未満、ニッケル5%以上35%未満、第1元素群及び第2
元素群に含まれるいずれかの元素を一種又は二種以上合
計で0.001〜20%含有し、残部が実質的に銅でなる合金
に溶体化処理後冷間加工を施し、更に時効処理を施す方
法を適用することによりベリリウム銅と同等の高バネ性
が得られることを初めて見い出した。
第1元素群 アルミニウム、ケイ素、チタン、バナジウ
ム、クロム、鉄、コバルト、ゲルマニウム、亜鉛、ス
ズ、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、ハフニウム、
タンタル、タングステン なお、第1元素群の元素の合計含有量は0.01〜15%の範
囲とする。
第2元素群 炭素、窒素、マグネシウム、リン、イオ
ウ、カルシウム、ガリウム、 セレン、イットリウム、
希土類元素、銀、インジウム、テルル、鉛 なお、第2元素群の元素の合計含有量は0.001〜5%の
範囲とする。
即ちバネ性は従来からバネ限界値(又は引張り強度)の
みで判断されて来たが、本願発明者らが初めてバネ性に
はバネ限界値だけでなく、バネ限界値以上の応力に対す
る永久歪が重要であり、これら双方(バネ限界値とバネ
限界値以上の変位に対する永久歪)の特性が満足されて
初めて高バネ性が得られることを見出した。例えば、Cu
−Ni−Sn系合金、Cu−Ti合金について検討して見ると、
バネ限界値は確かにベリリウム銅と同等に高い。しかし
バネ限界値以上の変位に偏する永久歪はベリリウム銅に
比べてはるかに大きい。したがってバネ性は必ずしも良
くないのである。この例でも示される様にバネ限界値
と、バネ限界値以上の変位に対する永久歪とが互に関連
がなく、それぞれ独立なのである。したがって、意図し
て双方の特性が良好なものを得ない限り高バネ性のもの
を得たということにならない。この双方の特性を満足す
るとしては、ベリリウム−銅があるが、これに匹敵する
ものがなかなか開発できなかったのである。
そこで本願発明者らはバネ限界値が高く、かつバネ限界
値以上の変位に対する永久歪が小さいバネ材を得る為種
々研究実験した結果、本願発明の合金に対して本願発明
の方法を適用したとき初めて、双方の特性の良いものす
なわち、バネ限界値が100kg/mm2以上でかつバネ限界値
以上の変位に対する永久歪が小さいという高バネ性のバ
ネ材が得られたのである。
ここで本願発明に係る非磁性バネ材及びその製造方法に
ついて説明する。まず非磁性バネ材の組成の限定理由に
ついて述べる。マンガンはバネ強さを確保する為に必要
な元素で、その量が5%以上であると、従来のベリリウ
ム銅と同等以上のバネ強さが得られやすく、又35%以下
であると十分な伸びが得られやすくバネ限界値を越えた
変位をバネに加えた場合折れにくく、かつ永久歪が小さ
いとからこの範囲とした。なお望ましくは8〜20%、更
に望ましくは10〜15%が良い。この様に範囲を限定する
ことにより、バネ限界値以上の応力に対する永久歪は著
しく小さくなり、ベリリウム−銅同等以上のバネ材が一
層得られやすくなる。ニッケルは、マンガンと化合物を
形成して合金素地中に析出し、バネ強さを向上させるの
に必要な元素でその量が5%以上で充分なバネ強さが得
られやすく、又35%以下になると充分な伸びが得られや
すく、バネ限界値を超えた応力をバネに加えた場合折れ
にくく、かつ永久歪が小さいことからこの範囲とした。
なお望ましくは8〜20%、更に望ましくは10〜15%が良
い。この様に範囲を限定することによりマンガン同様バ
ネ限界値以上の変位に対する永久歪は更に小さくなり、
ベリリウム−銅同等以上のバネ材が一層得られやすくな
る。
第1元素群及び第2元素群の元素は本願発明において重
要な元素である。これらの元素が少なすぎるとバネ強さ
を確保できるだけの析出が出せず、伸びは大きいものの
バネ限界値が低く所望の特性が得られない。またこれら
元素の多量の含有は所望のバネ強さは十分得られるもの
の、伸びが小さくなりバネ限界値を越えた変位を加えた
場合折損し易くなるとともに永久歪が大きくなる。した
がって、これらの事を考慮して第1元素群の元素の合計
の含有量は0.01〜15%好ましくは0.02〜13%、更に好ま
しくは0.05〜10%、第2元素群の元素の合計の含有量は
0.001〜5%、好ましくは0.005〜4%更に好ましくは0.
01〜3%が良い。なお、第1元素群及び第2元素群に含
まれる元素の合計含有量は0.001〜20%が良い。
次に製造方法について説明する。まず溶体化処理である
が、この処理は合金成分を均質化し、またその後の時効
処理で均質なバネ強さを付与するためのもので少なくと
も700℃以上は必要で望ましくは800℃以上が良い。しか
し温度を高くしてもその効果は小さくなり、また結晶粒
の粗大化をまねくことなどの点から1000℃以下としたが
望ましくは850〜950℃が良い。
次に冷間加工であるが、この冷間加工は本発明に係るバ
ネ材、例えば磁気ヘッド押えバネの製造にとって重要で
あり、冷間加工を施さないとバネ形状に成形する際素材
がやわらかすぎて、いわゆる腰のない状態であるため、
バネ形状への成形時に取扱いが困難であること、また時
効処理時間が長くかかり工業的でないこと、十分なバネ
強さが得られないことなどにより、その冷間加工率は少
なくとも10%以上が必要で、望ましくは30%以上が良い
が、過度の冷間加工は素材の硬さを上げバネ成形時にプ
レス金型をいためやすくすること、曲げ加工部分に割れ
が入りやすくなることから実用上80%以下、望ましくは
70%以下が良い。
次に時効処理であるが、この時効処理は本発明に係るバ
ネ材のバネ強さを与えるために重要な熱処理で350℃以
上の温度を処理することが必要であるが、500℃を超え
た温度での時効処理では過時効となることからこの範囲
としたが、工業的に望ましくは380℃〜480℃が良く更に
望ましくは430℃〜470℃が良い。
ところで本願発明のバネ材としては、弾性を求められる
部品であれば何でも良く、例えば磁気ヘッド押えバネ、
コネクター、眼鏡部品が特に好ましい。
〔発明の効果〕
第1表に示す成分を有する合金について第1表に示す製
造方法を施して板厚0.25mm、幅10.0mm、板長100mmの板
を作成した。この板を間隔12mmで両端を支え、上方から
中心部の変位が3mmになるまで荷重をかける。この状態
で5秒保ったのち荷重をとき、そのときの中央部に生じ
た永久歪を測定した。その結果を第1表に記載した。
この結果よりわかる様に本発明の合金はバネ限界値が高
く、かつバネ限界値上のある変位に対する永久歪が小さ
い為、極めて優れたバネ性(高バネ性)を有すると言え
る。更に本発明のバネ性を実際に磁気ヘッド押えバネと
して実装して、その寿命、扱いやすさ及び信頼性を測定
したところ、ベリリウム−銅合金と同等又はそれ以上と
確認できた。
前記製法により製造された本発明のバネ材は極めて優れ
たバネ性を有している為、電子部品、磁気部品などのバ
ネ材として好適である。
【図面の簡単な説明】
第1図は磁気ヘッドの一例を示す断面図で、図中(1)
はコア、(2)は磁気ヘッド押えバネ、(3)は巻線コ
イル、(4)はシールドケース、(5)は端子、(6)
は樹脂、(7)はコアホルダーである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 八木 典章 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8 株式会 社東芝横浜金属工場内 (56)参考文献 特開 昭50−17318(JP,A) 特開 昭52−136828(JP,A) 特開 昭56−51545(JP,A)

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】重量パーセントでマンガン5%以上35%未
    満,ニッケル5%以上35%未満に、下記第1元素群及び
    第2元素群に含まれるいずれかの元素を一種又は二種以
    上合計で0.001〜20%含有し、残部が実質的に銅でな
    り、バネ限界値が100kg/mm2以上でかつバネ限界値以上
    の変位に対する永久歪が小さいことを特徴とする非磁性
    バネ材。 (記) 第1元素群 アルミニウム、ケイ素、チタン、バナジウ
    ム、クロム、鉄、コバルト、ゲルマニウム、亜鉛、ス
    ス、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、ハフニウム、
    タンタル、タングステン なお、第1元素群の元素の合計含有量は0.01〜15%の範
    囲とする。 第2元素群 炭素、窒素、マグネシウム、リン、イオ
    ウ、カルシウム、ガリウム、 セレン、イットリウム、
    希土類元素、銀、インジウム、テルル、鉛 なお、第2元素群の元素の合計含有量は0.001〜5%の
    範囲とする。
  2. 【請求項2】バネ材は磁気ヘッド用であることを特徴と
    する特許請求の範囲第1項に記載の非磁性バネ材。
  3. 【請求項3】重量パーセントでマンガン5%以上35%未
    満、ニッケル5%以上35%未満に、下記第1元素群及び
    第2元素群に含まれるいずれかの元素を一種又は二種以
    上合計で0.001〜20%含有し、残部が実質的に銅でなる
    合金を、溶体化処理後冷間加工を施し、更に時効処理を
    施して成る、バネ限界値が100kg/mm2以上でかつバネ限
    界値以上の変位に対する永久歪が小さいことを特徴とす
    る高バネ性を有する非磁性バネ材の製造方法。 (記) 第1元素群 アルミニウム、ケイ素、チタン、バナジウ
    ム、クロム、鉄、コバルト、ゲルマニウム、亜鉛、ス
    ズ、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、ハフニウム、
    タンタル、タングステン なお、第1元素群の元素の合計含有量は0.01〜15%の範
    囲とする。 第2元素群 炭素、窒素、マグネシウム、リン、イオ
    ウ、カルシウム、ガリウム、 セレン、イットリウム、
    希土類元素、銀、インジウム、テルル、鉛 なお、第2元素群の元素の合計含有量は0.001〜5%の
    範囲とする。
  4. 【請求項4】溶体化処理は700℃〜1000℃でなされるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第3項に記載の非磁性バ
    ネ材の製造方法。
  5. 【請求項5】冷間加工は10%以上の加工率でなされるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第3項に記載の非磁性バ
    ネ材の製造方法。
  6. 【請求項6】時効処理は350℃〜500℃でなされることを
    特徴とする特許請求の範囲第3項に記載の非磁性バネ材
    の製造方法。
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