JP2000345256A - 金色外観の銅合金 - Google Patents

金色外観の銅合金

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 金色で、硬貨用として有用な銅基合金を提供
する。またＣ７１３銅合金と同じ電気的特性を有し、ま
た長期にわたって金色外観を維持するための適当な変色
抵抗を有する銅基合金を提供する。 【解決手段】 この銅基合金は実質的に重量で亜鉛１０
〜１５％、マンガン７〜１２％、ニッケル２〜６％、お
よび残部としての銅と不可避不純物から成る組成を有
し、導電率５％ＩＡＣＳ〜７％ＩＡＣＳを有する。Ｃ７
１３銅合金と実質的に等しい横断方向導電率を有する。
Ｃ１１０銅合金に対して張合わされてクラッド材を形成
する場合、スーザン・Ｂ・アンソニー米国１ドル硬貨に
実質的に等しい横断方向導電率を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、金色外観の銅基合
金に関するものである。具体的に言うと、この銅基合金
は、モノリシック材料として、またはクラッド層（被着
層）として貨幣硬貨に使用される貨幣地板の打抜き材と
して有用である。
【０００２】
【従来の技術】スーザン・Ｂ・アンソニー米国１ドル硬
貨（ＳＢＡ）は、Ｃ１１０銅合金製の芯材と、該芯材の
両面に張合わされたＣ７１３銅合金製のクラッド層から
成る３層クラッド構造である。Ｃ１１０銅合金の公称組
成は、重量で銅９９．９５％、酸素０．０４％であり、
電解精銅（ＥＴＰ銅）として一般に知られている。Ｃ７
１３銅合金は、重量で２３．５％〜２６．５％のニッケ
ルおよび残部としての銅から成る組成を有する。Ｃ７１
３銅合金は白銅として一般に知られている。
【０００３】スーザン・Ｂ・アンソニー米国１ドル硬貨
において、電解精銅芯材が硬貨全体の厚さの約５０％を
有し、２つの白銅クラッド層の各々が全体の厚さの約２
５％を構成している。
【０００４】スーザン・Ｂ・アンソニー米国１ドル硬貨
の重大な問題は、この硬貨が銀色ないし灰色の外観を有
し、これが米国２５セント硬貨の色と似ていることであ
る。スーザン・Ｂ・アンソニー米国１ドル硬貨と、その
たった０．２５倍の額面価格しかない２５セント硬貨と
は、寸法および重量も似ており、スーザン・Ｂ・アンソ
ニー米国１ドル硬貨を２５セント硬貨と間違えることは
希有なことではない。
【０００５】米国にとって、２５セント硬貨と容易に区
別できる１ドル硬貨が必要である。米国造幣局は、新し
い１ドル硬貨は金色外観を有するものであると示唆し
た。
【０００６】硬貨用として多数の金色の材料が知られて
いる。プリンツ氏他に付与された米国特許第４４０１４
８８号は、重量で、ニッケル４％〜６％およびアルミニ
ウム４％〜６％を含む銅基合金を開示している。「銅
基」とは、重量で少なくとも５０％の基材すなわち銅を
含む合金を意味する。
【０００７】ウィンター氏他に付与された米国特許第４
３３０５９９号は、重量で、アルミニウム２％〜３．５
％、けい素１％〜２．５％を含む銅基合金を開示してい
る。多数の金色外観の銅合金がブリーディス氏他に付与
された米国特許第５４７２７９６号に開示されている。
米国特許第５４７２７９６号に開示されている合金は、
重量で、銅９２％、アルミニウム６％およびニッケル２
％の公称組成を有するＣ６１５５銅合金、重量で、８９
％の銅、アルミニウム５％、亜鉛５％および錫１％の公
称組成を有するスウェーデン王冠、および重量で、銅７
０％、亜鉛２４．５％およびニッケル５．５％の公称組
成を有する英国ポンドを含んでいる。
【０００８】新しい１ドル硬貨に対する第２の要求条件
は、電気的特性がスーザン・Ｂ・アンソニー米国１ドル
硬貨と実質的に同じということである。自動販売機に見
られるような自動硬貨識別機は、硬貨の真贋および額面
価格を決定するために使用されている。渦電流ゲージと
呼ばれるある形式の自動硬貨識別機は、交流電流を与え
た電気コイルに硬貨を接近させて位置決めする。励起電
流と呼ばれる交流電流が硬貨に渦電流を発生させる。こ
の渦電流の強さおよびタイミングは、硬貨の導電率の関
数である。スーザン・Ｂ・アンソニー米国１ドル硬貨
は、励起電流が６０ｋＨｚの周波数のときに約４９％Ｉ
ＡＣＳの横断方向（一方の主平面から反対側の主平面へ
向う方向）の導電率を有し、励起電流が４８０ｋＨｚの
周波数のときに約６．６％ＩＡＣＳの導電率を有する。
【０００９】ＩＡＣＳは「国際焼鈍銅規格」のことであ
り、２０゜Ｃにおける純銅の導電率を１００％ＩＡＣＳ
としている。
【００１０】米国特許第４５２５４３４号は、マンガ
ン、亜鉛、ニッケルおよびアルミニウムを含む銅合金を
開示している。任意であるがこの合金に対する添加剤に
は、鉄、コバルトおよび錫が含まれる。請求の範囲に記
載されている合金は、良好な酸化抵抗およびクラッド材
リードフレームとしての有用性を有するとして述べてい
る。請求されている合金の示された最高導電率は３．１
％ＩＡＣＳである。
【００１１】新しい１ドル硬貨に対する第３の要求条件
は、数年に及ぶ程度の長期にわたり、黄金の見栄えを維
持できる硬貨とするための変色抵抗である。
【００１２】現在入手できるいずれの金色クラッド材も
硬貨用としての前記３要求条件の全て、すなわち金色
（黄金色）に見える外観、スーザン・Ｂ・アンソニー米
国１ドル硬貨と類似の電気的特性、および変色抵抗、を
満たすとは考えられない。したがって、硬貨用材料の必
要性が残されている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】したがって本発明の目
的は、硬貨形成として有用な金色外観の銅基合金を提供
することである。本発明の他の目的は、その銅基合金が
Ｃ７１３銅合金と同じ電気的特性を有し、また長期にわ
たって金色外観を保持するための適当な変色抵抗を有す
ることである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、銅基合
金がモノリシック（単一体）材料またはクラッド層とし
て有効に使用できることである。クラッド層として使用
する場合、コアー（芯材）は典型的に９０％ＩＡＣＳを
超える導電率を有する銅または銅基合金から形成され
る。本発明の好適例では、芯材はＣ１１０銅合金で形成
される。
【００１５】本発明のさらに他の特徴は、銅基合金が金
色外観を有し、また５％〜７％ＩＡＣＳの程度の導電率
を有することである。本発明のさらに他の特徴は、銅基
合金がマンガンおよび亜鉛を含むことである。好適例で
は、変色抵抗を向上させるために、銅基合金に対して重
量で２％〜６％のニッケルが添加される。
【００１６】本発明の他の特徴は、クラッド材が形成さ
れるとき、そのクラッド材の全厚さの約５０％を芯材が
有し、各クラッド層が全厚さの約２５％を有することで
ある。
【００１７】この銅基合金が金色外観を有し、またモノ
リシック形態またはクラッド層として硬貨を形成するた
めの貨幣地板として適当であることは、本発明の利点に
含まれる。本発明の他の利点は、少なくとも６０ｋＨｚ
〜４８０ｋＨｚの周波数において渦電流ゲージで測定し
たときには、クラッド材の電気的特徴がスーザン・Ｂ・
アンソニー米国１ドル硬貨のそれと似ていることであ
る。この利点は、スーザン・Ｂ・アンソニー米国１ドル
硬貨を確認する作用において現在の電子硬貨識別機の継
続して使用できるようにする。
【００１８】本発明の一観点によれば、実質的に、重量
で、マンガン５％〜１０％、亜鉛１０％〜１４％、ニッ
ケル２％〜６％および残部としての銅と不可避不純物か
ら成る銅合金が提供される。この銅合金は６０ｋＨｚ〜
４８０ｋＨｚの渦電流ゲージ励起周波数で４％ＩＡＣＳ
を超える導電率を有する。
【００１９】本発明の他の観点によれば、実質的に、重
量で、マンガン７％〜１２％（７％〜１０％が好まし
い）、亜鉛１０％〜１５％、ニッケル２％〜６％、およ
び残部としての銅と不可避不純物から成る銅合金が提供
される。
【００２０】前記目的、特徴および利点は、明細書およ
び図面により一層明白となるであろう。
【００２１】
【発明の実施の形態】図１はクラッド貨幣地板１０の平
坦な底面を示す。この貨幣地板は硬貨素材であり、その
後前後面に所望の特徴が刻印されて硬貨になされる。ス
ーザン・Ｂ・アンソニー米国１ドル硬貨に造幣される貨
幣地板の直径は、縁加工前に約２６．９２ｍｍ（１．０
６インチ）、縁加工後に約２６．４２ｍｍ（１．０４イ
ンチ）であり、公称厚さは１．６５ｍｍ（０．０６５イ
ンチ）である。
【００２２】色の測定は分光器またはその他の対物手段
で行われる。米国バージニア州レストンのハンター・ア
ソシエーツ・ラボラトリ・Ｉｎｃ．により提供されるよ
うな器機では、一般に「バリュー」（値）と呼ばれる明
度特性、および一般に「色調」および「濃度」と呼ばれ
る２つの色彩特性にしたがって色の定量化が行われる。
【００２３】色調とは色の知覚であり、物体を緑、青、
赤、黄色等として認知することである。濃度は、灰色か
ら純粋な色相までの範囲の色濃度である。バリューは、
白から黒までの範囲の色の明るさである。
【００２４】色を特定する１つの方法は、ＣＩＥＬＡＢ
目盛りによる。ＣＩＥはコミッション・インターナショ
ナル・ドゥ・レクレラーゲ（照明に関する国際委員会）
を表し、ＬＡＢはハンターＬ，ａ，ｂ目盛りを表す。図
２に示されるように、ＣＩＥＬＡＢ色チャート（図表）
は、その色チャートを回って弧状に延在するａ*値とｂ*
値の組合わせとして色調を表現している。＋ａ*は赤、
−ａ*は緑、＋ｂ*は黄、−ｂ*は青である。濃度は円の
中心からの値として表わされる。中心（０）は灰色、±
６０は最も濃い特定色である。また、図３を見ると、バ
リュー（値）は、白から黒までの範囲のＬ*数として表
わされ、色調、濃度および明度の組合わせが三次元球上
の特定点および特定色を表す。
【００２５】代替的には、銅合金の色が、金および金合
金との比較によって主観的に決定される。
【００２６】必要な黄金色のクラッド材は、灰色または
銀色の硬貨よりも、１０カラット金まで下がった金また
は金合金の色に似た色を有する。１０カラット金は、実
質的に重量で、４１．７％の金であり、残部は銀および
銅の混合物である。
【００２７】図４は図１のクラッド材の貨幣地板１０を
断面図で示している。クラッド貨幣地板は第１厚さ１４
を有する芯材１２を有し、第１厚さは両面である第１面
１６と第２面１８で規定される。
【００２８】芯材１２は、純粋銅または９０％ＩＡＣＳ
を超える導電率の銅基合金から形成される。用語「基
材」は、冶金技術における通常の意味で使用され、合金
が重量で５０％を超える基材金属（本願では、重量で５
０％を超える銅）を有することを意味する。芯材は、９
９％ＩＡＣＳを超える導電率を有するのが好ましく、Ｃ
１１０銅合金で形成するのが最も好ましい。
【００２９】第１クラッド層２０は第１厚さ２２を有
し、対向する第１面１６に接合される。接合は、２つの
層の金属原子が互いに結合する冶金学的接合（例えば、
クラッド接合）であるのが好ましい。クラッド接合は、
典型的には、一体圧延または爆発成形の結果である。
【００３０】第３厚さ２６を有する第２クラッド層２４
は、対向する第２面１８に接合される。ここでも、接合
は冶金学的接合（例えば、クラッド接合）であるのが好
ましい。
【００３１】第１クラッド層２０および第２クラッド層
２４は、クラッド層に金色外観を与えるために有効な量
のマンガンと亜鉛を含む銅基合金である。クラッド層と
して有効な一組成は、重量で、マンガン６％〜１２％、
亜鉛６％〜２５％、および残部としての銅と不可避不純
物である。
【００３２】クラッド層として更に好ましい組成は、重
量で、マンガン７％〜１０％、亜鉛１０％〜１５％、お
よび残部としての銅と不可避不純物である。最も好まし
い公称組成は、重量で、マンガン８％、亜鉛１２％、お
よび残部としての銅である。
【００３３】変色抵抗を向上させるために、第１クラッ
ド層および第２クラッド層の両者は重量で最高６％（好
ましくは、２％〜６％、最も好ましくは３．５％〜４．
５％）のニッケルを含むことができる。ニッケルが存在
すると、亜鉛含有量は金色外観を維持するために増大さ
せることができる。ニッケルが存在する場合、適当な組
成は、重量で、亜鉛１０％〜２０％、ニッケル２％〜６
％、マンガン３％〜１０％、および残部としての銅であ
る。好ましい組成は、重量で、亜鉛１０％〜１４％、ニ
ッケル２％〜６％、マンガン５％〜１０％、および残部
としての銅と不可避不純物である。さらに好ましい組成
は、重量で、亜鉛１１％〜１２％、ニッケル３．５％〜
４．５％、マンガン６．０％〜７．０％、および残部と
しての銅と不可避不純物である。最も好ましい公称組成
は、重量で、亜鉛１２％、ニッケル４％、マンガン６．
６％、および残部としての銅である。
【００３４】１９９９年１０月６日に、アメリカナン・
メタル・マーケットは、米国造幣局が新しい米国１ドル
・クラッド硬貨の外層として、重量で、銅７７％、亜鉛
１２％、マンガン７％およびニッケル４％から成る組成
を有する出願人の合金を選択したことを発表した。
【００３５】前記クラッド層の両具体例組成では、６０
ｋＨｚ〜４８０ｋＨｚの励起周波数において渦電流ゲー
ジで測定した場合、そのクラッド層の導電率は４％ＩＡ
ＣＳを超える。この導電率は、約５％ＩＡＣＳ〜７％Ｉ
ＡＣＳの範囲であるのが一層好ましい。各クラッド層
は、５．１％ＩＡＣＳ〜６．１％ＩＡＣＳの範囲の導電
率を有するのが最も好ましい。
【００３６】第１クラッド層２０および第２クラッド層
２４は同一化学組成である必要はないが、硬貨識別機に
対して対称性を与えるために、同様な組成が好ましく、
同一化学組成が最も好ましい。同様に、第２厚さ２２
は、第３厚さ２６と一致すべきである。第１厚さ１４
が、クラッド貨幣地板の全厚さの４０％〜６０％であ
り、第１クラッド層２０および第２クラッド層２４の各
々が全厚さの２０％〜３０％であるのが好ましい。好ま
しい基準構成の厚さは、第１クラッド層２５％、芯材５
０％、第２クラッド層２５％である。
【００３７】芯材またはクラッド層のいずれかの特性に
影響するように追加の合金元素を添加できる。クラッド
層に対する適当な添加剤には、鉄、クロム、アルミニウ
ム、錫および燐が含まれる。これらの添加剤は、クラッ
ド層の金色外観を低下させるには満たない量、また導電
率を大きく変化させない量でなければならない。
【００３８】アルミニウムおよび（または）（ａｎｄ／
ｏｒを意味する）錫は、重量で、０．５％未満、好まし
くは０．１％未満、最も好ましくは０．０７％未満の量
で存在するのが好ましい。燐は、重量で、１％未満、好
ましくは０．２％未満存在する。クロムは、重量で、
０．５％未満、好ましくは０．３％未満存在する。鉄は
合金の焼鈍の間に粒子を作る。これらの粒子は等軸結晶
粒の形成を阻害する。鉄含有量は、重量で、０．５％未
満、好ましくは０．２％未満に維持すべきである。
【００３９】クラッド接合の後、横断方向導電率（第１
外面２８から第２外面３０へ向かって測定する）は、６
０ｋＨｚ〜４８０ｋＨｚの渦電流ゲージ励起周波数に関
してスーザン・Ｂ・アンソニー米国１ドル硬貨とほぼ等
しくなければならない。クラッド材料の横断方向導電率
は、６０ｋＨｚ〜４８０ｋＨｚの励起周波数において２
％ＩＡＣＳ以内であるのが好ましく、０．５％ＩＡＣＳ
以内であるのが最も好ましい。或る種の識別機に対して
は、前記導電率の値は１０ｋＨｚ〜６００のＨｚの励起
電流周波数に適用すべきである。
【００４０】図５を見ると、クラッド材すなわち貨幣地
板１０が電気コイル３２の近くに置かれる。所望の周波
数の交流電流がコイル３２に流され、クラッド材１０に
渦電流を発生させる。クラッド材の横断方向導電率はコ
イル３２のインピーダンスに影響する。コイル３２のイ
ンピーダンスによってクラッド材の導電率が決定され
る。米国ペンシルバニア州ピッツバーグのフォレスター
・インスツルメンツ・Ｉｎｃ．が製造するシグマテスト
・ゲージのような、いかなる市販渦電流ゲージ測定装置
も使用できる。
【００４１】貨幣地板がクラッド材から打抜き加工され
ると、この貨幣地板は硬貨形成の前に焼鈍される。適当
な焼鈍の仕様は、体積で９６％の窒素と、体積で４％の
水素または他の可燃ガス混合気から成る雰囲気中で、７
００゜Ｃ、１５〜２０分である。焼鈍後、水焼入れを利
用できる。
【００４２】金色外観に対して負の影響を与えることに
なりかねない芯材から第１および第２クラッド層への銅
の拡散を最少限に抑えるために、対向する第１面１６と
第１クラッド層２０との間、および対向する第２面１８
と第２クラッド層２４との間にバリヤ層（図示せず）を
介在させてもよい。このバリヤ層は、ニッケル、コバル
ト、鉄、およびそれらの合金のような強磁性材料を含む
ことができ、これらはクラッド材の電磁気特性に影響を
与える。クラッド材の電磁気特性にほとんど影響しない
非強磁性材料は、重量で２０％〜３０％のニッケルと銅
のような銅基合金、および重量で１０％〜２０％のマン
ガンと銅のようなマンガン合金が含まれる。バリヤ層が
使用されるときには、所望の横断方向導電率を保持する
ために芯材の厚さとクラッド層の厚さが調整される。
【００４３】焼鈍の間に貨幣地板が変色を生じた場合、
一つの適当な光輝化処理は、容積で３５％の過酸化水素
水溶液を使用する。この水溶液の一つとして、米国コネ
チカット州ウォーターバリーのマックダーミッドから入
手できるＭＡＣＢｒｉｇｈｔ１００と呼ばれる専売添加
剤がある。
【００４４】最初の溶液は、脱イオン水または蒸留水で
作られた３０容積％のＭＡＣＢｒｉｇｈｔ製品を使用し
て準備される。これに、０〜０．７容積％の硫酸が添加
される。貨幣地板は脱脂され、温度３８゜Ｃ〜４３゜Ｃ
（１００゜Ｆ〜１１０゜Ｆ）で撹拌されているその溶液
に３０〜６０秒間にわたり装入される。次いで、貨幣地
板は水洗され、室温で５容積％の硫酸中に２０〜３０秒
間浸漬され、完全に水洗され、その後任意であるがベン
ゾトリアゾール（ＢＴＡ）のような変色防止剤で被覆さ
れ、そして加熱空気で乾燥せしめられる。
【００４５】本発明の合金の熱処理および化学処理は表
面の化学的性質を変化させ、導電率のような合金の体積
特性に有意の変化を生じることなく、表面の色に影響を
与える。例えば、熱処理および（または）化学処理は、
銅合金の表面におけるマンガン含有量を減少させる。
【００４６】本発明硬貨用クラッド合金の利点は次の例
から明らかになるであろう。
【００４７】例１ 表１は、直接チル鋳造、熱間圧延、冷間圧延および焼鈍
により公称厚さ１．６５ｍｍ（０．０６５インチ）にな
された金色外観の多数の銅基合金組成を示している。銅
基合金の横断方向導電率は、表２に明記された励起電流
周波数により渦電流ゲージを使用して測定した。表２に
示されるとおり、本発明銅基合金の横断方向導電率はＣ
７１３銅合金の導電率に非常に近い。
【表１】
【表２】
【００４８】表１の金色外観の多数の銅基合金が直接チ
ル鋳造、熱間圧延および他の冷間圧延、そして焼鈍を行
われて結合するために適した厚さにされた。これらはＣ
１１０製芯材と２５％／５０％／２５％（厚さで）の３
層クラッドとして結合された。この３層クラッドは冷間
圧延され、焼鈍を行われて約１．６５ｍｍ（０．０６５
インチ）の最終厚さにされた。
【００４９】表３はクラッド組成を多数の他のクラッド
および硬貨形成材料と共に示している。表４は明記され
たような励起電流周波数による渦電流ゲージを用いて測
定した横断方向導電率を示している。
【表３】
【表４】
【００５０】例２ 重量パーセントによる公称組成を有する表５に示された
１〜３５の番号で表示された銅合金は直接チル鋳造さ
れ、その後１２．７ｍｍ（０．５インチ）の厚さになる
まで熱間圧延され、酸化物を除去するために研磨され、
その後０．７６ｍｍ（０．０３インチ）となるまで冷間
圧延され、そして一定した表面仕上げ状態を得るために
バフ掛けされた。表５に示された合金は表１〜表４の表
示合金と無関係である。類似の表示が類似組成を意味し
ていない。番号３６〜４３で示された合金は比較対照の
ための組成である。合金３６は１８カラット金で、合金
３７は２２カラット金である。合金３８〜４３は表示さ
れるとおり他の銅合金である。
【００５１】これらの銅合金はその後ハンターラブ社に
より製造されているウルトラスキャンＸＥ分光器および
記録（図２参照）されているＬ、ａ*およびｂ*値を使用
して分析された。分析条件は、１０゜のオブザーバー、
Ｄ６５照明源であり、また器機の幾何形状はｄ／８の球
形であった。色調は次のように計算した。
【数１】 また、濃度は、
【数２】 全体の色差は次のように計算される。
【数３】
【表５】
【表６】
【００５２】ソサエティー・オブ・ダイヤー・アンド・
カラーリスト・イｙ・イングランドの色測定委員会（Ｃ
ＭＣ）により定められたように、色差は次のように計算
される。
【数４】 ここで、 ΔＬ*＝Ｌ*試料 − Ｌ*標準 ΔＣ* ab＝ Ｃ* ab試料 − Ｃ* ab標準
【数５】
【数６】 ＳＬ＝明度の１／２長さ ＳＨ＝色調の１／２長さ ＳＣ＝濃度の１／２長さ ｃ，ｌ＝定数、ｌ／ｃ＝２／１
【００５３】ＣＭＣ規格により、図６は色空間内のａ*
−ｂ*面のプロットを表している。この楕円形内に位置
する組成は目に同じように感じられる（色に感知できる
差はない）。
【００５４】図７は表５の合金を色空間内のａ*−ｂ*面
のプロットとして表している。円内の数字は表５で表示
した合金に対応する。Ｌ*軸は右欄に沿ってプロットさ
れている。楕円３６内の銅合金は目に同じ色として感じ
られる。右側目盛りの水平バー３６’はＬ*軸がこの楕
円と交わる位置に対応する。この楕円はΔＥcmc＝１を
表している。これは重量で１１％〜１２％の亜鉛含有
量、重量で５％〜１０％のマンガン、および重量で４％
のニッケルに対応する。本発明の合金に対する真鍮の合
金リサイクルを改善し、また費用を減少させるために、
亜鉛の含有量の僅かな、すなわち重量で最高約１４％の
増大は許容される。
【００５５】図８は、本発明の合金が白銅（合金４０）
から区別される様子を示すために、図７より小さい尺度
で色空間内のａ*−ｂ*面のプロットとして表５の合金を
表している。
【００５６】表５に番号１〜３５で表されている１．５
２ｍｍ（０．０６インチ）の厚さの銅合金は、その後再
結晶化焼鈍が施され、また厚さ０．７６ｍｍ（０．０３
インチ）まで冷間圧延された。導電率が測定され、表６
に表されている。合金はその後５５０゜Ｃ、３時間の焼
鈍を施され、再び導電率が測定された。これは、表７に
示されている。合金の識別番号は表５の番号に２１９を
加えた番号に対応する（合金１は識別番号２２０、合金
３５は識別番号２４５、など）。表５に表された組成は
基準のターゲットである。実際に分析された組成は表９
に表示されている。
【００５７】主として、クラッド硬貨の製造に有用な銅
合金として説明したが、本発明の合金は金色で５％〜７
％ＩＡＣＳの程度の小さい導電率が要求される全ての用
途に使用することが意図されている。そのような１つの
適当な用途はクラッドとは対照的なモノリシック（単一
体）としての貨幣地板である。この貨幣地板はバッジや
カジノ・チップを形成するために使用できる。
【００５８】本発明の銅合金はまた電気コネクター、お
よび建築または装飾目的に有用である。建築の応用例に
は扉のノブ、ハンドル、キック・プレート、暖炉のスク
リーン、蛇口ハンドル、シャワーおよび浴槽の排水具、
メーター・カバー、および従業員バッジ材料が含まれ
る。
【００５９】コネクターとして使用される場合、応力緩
和抵抗は重要な考慮事項である。応力緩和は外部の弾性
応力が金属片に加えられたとき生じる現象である。金属
は等しく且つ反対方向の内部弾性応力を発生して反応す
る。金属が応力状態に拘束されると、内部弾性応力は時
間の関数として減少する。この徐々の内部弾性応力の減
少は応力緩和と称され、金属内の弾性歪みが塑性歪みす
なわち永久歪みで置き換えられることで生じる。時間に
よる内部応力の減少率は、合金組成、合金の性質（テン
パー）、処理補に対する配向（例えば長手方向の配向＝
圧延方向）、および露出温度の関数となる。減少率を減
少させる、すなわち応力緩和に対する抵抗力を増大する
ことが望ましく、ばねおよびコネクターの応用例ではで
きるだけ増大することが望まれる。図８に示されるよう
に、本発明の合金に残存するパーセント応力は従来の真
鍮合金よりも優れている。
【表７】
【表８】
【表９】
【表１０】
【表１１】
【表１２】
【表１３】
【表１４】
【表１５】
【００６０】ショート・レンジ配列化（short range or
dering）は、これによって固溶体の溶剤（銅）および溶
質の原子が結晶質配列における好ましい場所を占める現
象である。この配列化が生じると、合金の領域は配列化
され、他の領域は不規則化（非配列化）される。配列化
された部分は非配列化された部分よりも典型的に高い強
度であることを特徴とする。このことは、配列化部分か
ら非配列化部分へ到る合金強度に不連続を生じ、合金特
性を予測することが困難になる。この配列化がＣｕ−Ｚ
ｎ真鍮およびＣｕ−Ｚｎ−Ｎｉニッケル銀に現れるよう
にする一方法は、冷間加工合金の応力解放のための焼鈍
時に強度が増大することによる。表１０は、最初は５０
％の冷間圧延状態におかれ、その後３００゜Ｃで２時間
の応力除去焼鈍を施された表５の合金の降伏強度（Ｙ
Ｓ）および極限引張り強度（ＵＴＳ）の増大を記録して
いる。２７．６ＭＰａ（４ｋｓｉ）以上の強度増大はシ
ョート・レンジ配列化を暗示する。例えばコネクター応
用例において、ショート・レンジ配列化による不安定性
を減少させるために、合金組成は重量で以下のようにな
らなくてはいけない。すなわち、 最大値 Ｚｎ＜１５％ Ｍｎ＜９％ Ｎｉ＜６％ レンジ Ｚｎ６％〜１２％ Ｍｎ５％〜７％ Ｎｉ２％〜＜６％ 組合わせ （Ｚｎ＋Ｍｎ）＜２１％ および Ｎｉ２％〜４％
【表１６】
【００６１】本発明により、前述した目的、特徴および
利点を全て満たす硬貨形成のために適当な金属組成が提
供されたことは明白である。本発明はその特定の実施例
と関連して説明されたが、多くの代替例、変更例および
変形例が前述の説明に照らして当業者に明白となるであ
ろうことは明かである。したがって、特許請求の範囲の
欄に記載した精神および範囲に含まれるそのような代替
例、変更例および変形例の全てを包含することが意図さ
れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のクラッド材から形成された貨幣地板の
底部平面図を示す。
【図２】従来技術で周知のように濃度および色調に関す
る２次元ＣＩＥＬＡＢ色チャートを図式的に示してい
る。
【図３】従来技術で周知のように濃度、色調および明度
に関する３次元立体のＬＡＢ色立体を図式的に示してい
る。
【図４】図１の貨幣地板を横断面図で示している。
【図５】導電率を決定するための渦電流ゲージの使用を
示している。
【図６】従来技術で周知のように色測定委員会（ＣＭ
Ｃ）の色許容度の楕円を図式的に示している。
【図７】第１ＣＩＥＬＡＢ目盛りにプロットされ、色測
定委員会（ＣＭＣ）の楕円を重ねられた本発明の合金を
図式的に示している。
【図８】第２ＣＩＥＬＡＢ目盛りにプロットされ、色測
定委員会（ＣＭＣ）の楕円を重ねられた本発明の合金を
図式的に示している。
【符号の説明】
１０ 貨幣地板 １２ 芯材 １４ 第１厚さ １６ 第１面 １８ 第２面 ２０ 第１クラッド層 ２２ 第２厚さ ２４ 第２クラッド層 ２６ 第３厚さ ２８ 第１外面 ３０ 第２外面 ３２ 電気コイル
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１２年６月１６日（２０００．６．１
６）
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【図２】
【図４】
【図５】
【図６】
【図３】
【図７】
【図８】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ２２Ｆ 1/00 ６２７ Ｃ２２Ｆ 1/00 ６２７ ６３０ ６３０Ａ ６５０ ６５０Ａ ６６１ ６６１Ａ ６７１ ６７１ ６７２ ６７２ ６８２ ６８２ ６８５ ６８５Ｚ (72)発明者 キップ ディ、クライン アメリカ合衆国 ミズーリ、セントルイ ス、リンブルック ロード 34 (72)発明者 ジョン シー、ヤーウッド アメリカ合衆国 イリノイ、エドワーズビ ル、オックスフォードシャー レーン、ナ ンバー1104 (72)発明者 ジョン エフ、ブリーデイズ アメリカ合衆国 コネチカット、トランブ ル、コッパー ケトル ロード 15

Claims (28)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 重量で、実質的に亜鉛１０〜１５％、マ
    ンガン７％〜１２％、ニッケル２％〜６％、および残部
    としての銅と不可避不純物から成り、導電率５％〜７％
    ＩＡＣＳを有する金色外観の銅合金。
  2. 【請求項２】 導電率が５．１％〜６．１％ＩＡＣＳで
    あることを特徴とする請求項１に記載された銅合金。
  3. 【請求項３】 亜鉛含有量が重量で１０％〜１２％であ
    ることを特徴とする請求項１に記載された銅合金。
  4. 【請求項４】 銅または銅基合金で形成された芯材に張
    合わせることが有効な請求項１に記載された銅合金であ
    って、前記芯材が９０％ＩＡＣＳを超える導電率および
    完成複合材の全厚の４０％〜６０％である厚さを有し、
    前記複合材は、６０ｋＨｚ〜４８０ｋＨｚの渦電流ゲー
    ジ励起周波数においてスーザン・Ｂ・アンソニー米国１
    ドル硬貨の２％ＩＡＣＳ以内の横断方向導電率を有する
    ことを特徴とする銅合金。
  5. 【請求項５】 重量で、実質的にマンガン５％〜１０
    ％、亜鉛１０％〜１４％、ニッケル２％〜６％、および
    残部としての銅と不可避不純物から成り、前記銅合金が
    ６０ｋＨｚ〜４８０ｋＨｚの渦電流ゲージ励起周波数に
    おいて４％ＩＡＣＳを超える導電率を有する銅合金。
  6. 【請求項６】 重量で０．３％未満のクロム含有量を有
    する請求項５に記載された銅合金。
  7. 【請求項７】 導電率が５％〜７％ＩＡＣＳであること
    を特徴とする請求項６に記載された銅合金。
  8. 【請求項８】 マンガン含有量が６．０％〜７．０、亜
    鉛含有量が１１％〜１２％、および前記ニッケル含有量
    が３．５％〜４．５％であることを特徴とする請求項７
    に記載された銅合金。
  9. 【請求項９】 アルミニウム含有量が０．０７％未満で
    ある請求項８に記載された銅合金。
  10. 【請求項１０】 明度、濃度および色調が金と同等の外
    観である請求項７に記載された銅合金。
  11. 【請求項１１】 マンガン含有量が６．０％〜７．０
    ％、亜鉛含有量が１１％〜１２％、および前記ニッケル
    含有量が３．５％〜４．５％であることを特徴とする請
    求項１０に記載された銅合金。
  12. 【請求項１２】 請求項１から請求項１１までのいずれ
    か一項に記載された銅合金で形成された貨幣地板。
  13. 【請求項１３】 請求項１から請求項１１までのいずれ
    か一項に記載された銅合金で形成されたコネクター。
  14. 【請求項１４】 前記銅合金が５０％冷間圧延状態から
    応力除去焼鈍を行なった時に、２７．６ＭＰａ（４ｋｓ
    ｉ）未満の強度増大がある請求項１３に記載されたコネ
    クター。
  15. 【請求項１５】 １２５゜Ｃ、１０００時間の暴露後、
    ９０％を超える応力が残留している請求項１３に記載さ
    れたコネクター。
  16. 【請求項１６】 両面である第１面および第２面で規定
    される第１厚さを有し、銅または銅基合金で形成され、
    ９０％ＩＡＣＳを超える導電率を有する芯材と、 第２厚さを有し、前記両面のうちの前記第１面に結合さ
    れた第１クラッド層と、 第３厚さを有し、前記両面のうちの前記第２面に結合さ
    れた第２クラッド層とを有するクラッド材であって、 前記第１クラッド層および前記第２クラッド層が、マン
    ガン、ニッケルおよび亜鉛を含む銅基合金であり、６０
    ｋＨｚ〜４８０ｋＨｚの渦電流ゲージ励起周波数で少な
    くとも４％ＩＡＣＳの導電率を有するとともに、前記ク
    ラッド材が６０ｋＨｚ〜４８０ｋＨｚの渦電流ゲージ励
    起周波数においてスーザン・Ｂ・アンソニー米国１ドル
    硬貨の約２％ＩＡＣＳ以内の横断方向導電率を有するよ
    うに、前記第１厚さ、前記第２厚さおよび前記第３厚さ
    がそれぞれ選択されているクラッド材。
  17. 【請求項１７】 前記芯材が９９％ＩＡＣＳを超える導
    電率を有することを特徴とする請求項１６に記載された
    クラッド材。
  18. 【請求項１８】 前記芯材がＣ１１０銅合金であること
    を特徴とする請求項１７に記載されたクラッド材。
  19. 【請求項１９】 前記第１クラッド層および前記第２ク
    ラッド層がそれぞれ、実質的に、重量で、マンガン５％
    〜１０％、亜鉛１０％〜１４％、ニッケル２％〜６％を
    含んで成ることを特徴とする請求項１６に記載されたク
    ラッド材。
  20. 【請求項２０】 前記第１クラッド層および前記第２ク
    ラッド層がそれぞれ、実質的に、重量で、０．３％未満
    のクロムを含んで成ることを特徴とする請求項１９に記
    載されたクラッド材。
  21. 【請求項２１】 前記第１クラッド層および前記第２ク
    ラッド層がそれぞれ、５％ＩＡＣＳ〜７％ＩＡＣＳの導
    電率を有することを特徴とする請求項２０に記載された
    クラッド材。
  22. 【請求項２２】 前記第１クラッド層および前記第２ク
    ラッド層がそれぞれ、マンガン６．０％〜７．０％、亜
    鉛１１％〜１２％、およびニッケル３．５％〜４．５％
    を含むことを特徴とする請求項２１に記載されたクラッ
    ド材。
  23. 【請求項２３】 前記第１クラッド層および前記第２ク
    ラッド層の各々は、アルミニウム０．０７％未満である
    請求項２２に記載された銅合金。
  24. 【請求項２４】 前記第１クラッド層および前記第２ク
    ラッド層の各々は、明度、濃度および色調が金と同等の
    外観である請求項２１に記載されたクラッド材。
  25. 【請求項２５】 前記第１クラッド層および前記第２ク
    ラッド層がそれぞれ、マンガン６．０％〜７．０％、亜
    鉛１１％〜１２％、およびニッケル３．５％〜４．５％
    を含むことを特徴とする請求項２４に記載されたクラッ
    ド材。
  26. 【請求項２６】 前記第１クラッド層および前記第２ク
    ラッド層の各々が、全厚さの２０％〜３０％の厚さを有
    し、前記芯材が、全厚さの約４０％〜約６０％の厚さを
    有することを特徴とする請求項２４に記載されたクラッ
    ド材。
  27. 【請求項２７】 前記第１クラッド層および前記第２ク
    ラッド層の各々が、全厚さの約２５％の厚さを有し、前
    記芯材が、全厚さの約５０％の厚さを有することを特徴
    とする請求項２６に記載されたクラッド材。
  28. 【請求項２８】 請求項２６に記載されたクラッド材で
    形成された貨幣地板。
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