JPH04187351A - ベリリウム銅合金細線およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野〕 この発明は、マグネットワイヤなどの電子材料として有
用な、高力・導電性のベリリウム銅合金細線およびその
製造方法に関するものである。

〔従来の技術〕

ベリリウム銅合金は析出硬化型の銅合金であり、電気伝
導度、バネ性、耐疲労性、耐摩耗性ならびに耐食性など
に優れた性質を有しており、銅基合金中最も優れた機械
的強度を示す合金として知られている。

従来の金属細線の製造技術では、ベリリウム銅合金は酸
化しφすいため真空中で２融鋳造され、鍛造の工程を経
てから熱処理と伸線加工が縁り返し行われ、その後、合
金の軟化と均質化および過飽和固溶体化を目的とした溶
体化処理と、さらに強度向上させるための伸線加工と時
効硬化処理が行われる。この製造技術によれば、所望の
機械・−電気的特性を得ることができるが、−工数が多
く工程が繁雑であり、細線となるほど熱処理と伸線加工
の縁り返しが多くなり、これらのことがコスト上昇をも
たらしている。

ところで、金属細線を少ない工数で得る製造方法として
、溶融金属から直接に金属細線を得る方法が知られてい
る。現在、溶融金属から直接円形断面を有する金属細線
を製造する方法としては、次の３つの方法が知られてい
る。

第１の方法は、ガラス被覆紡糸法（Ｔａｙｌ。

ｒ法）であり、第２の方法は、冷媒気体中に溶融金属を
噴出して冷却固化する方法であり、第３の方法は、液体
冷媒媒体に溶融金属を噴出して冷却固化する方法で、こ
れには静止水中に噴出する方法と回転するドラム内に液
体冷却媒体層を遠心力により形成し、この層に溶融金属
を噴出して冷却固化させる、いわゆる回転液中紡糸法が
ある。

第１の方法は、金属細線と駿て使用するには不要となっ
た外周部のガラスを除去する必要があり、製造工程が繁
雑である。第２の方法は、円形断面の細線を得ることが
できるが、凝固時の冷却速度が遅いため、製造される細
線の直径が小さく限定される欠点をもっている。第３の
方法のうち、一方の静止水中に噴出する方法は、水中入
射時の衝撃により良質の細線が得られにくい。他方の回
転液中紡糸法は、特公昭６０−３８２２８号に記載され
ており、静止水中に噴出する方法と比較し、遠心力と噴
出圧力の整合により冷却媒体の乱れを制御することがで
き、また、高い冷却速度を有するため、いくつかの金属
、合金の製造に実用されており、金属細線の性能、生産
性の何れからも実用的な製造方法として期待されている
。

（発明が解決しようとする課題） しかし、回転液中紡糸法によると、工程か簡素化される
利点はあるが、この方法により作製された細線は、長さ
方向の線径むら、ならびに真円性に欠けるため、本来も
っている金属細線の特徴を充分に発揮するに至っていな
い。すなわち、この方法により作成された細線は、急冷
固化された細線の伸線加工を行わないので、例えば精密
機器などに組み込まれるスプリングとして使用した場合
、細線の線径むら等が機器の性能を悪化させるという問
題がある。また、従来の方法によれば、優れた機械的特
性と電気特性と電気的特性をあわせ持つ細線が得られな
いという問題もある。

この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、断面の真円度、長さ方向の線径むらが改良
され、また優れた機械的電気的特性、すなわち高い引張
強度と高い導電率をあわせ持つベリリウム銅合金細線と
その製造方法を得ることを目的とする。

（ｎＩ！！ｌを解決するための手段） この発明に係るベリリウム銅合金細線は、高速回転する
円筒状ドラム内に遠心力で冷媒液体層を形成し、−この
冷媒液体層に重量％で０．１〜３．０のベリリウムを含
有する溶融ベリリウム銅合金をノズルから噴出して、冷
却固化させ、作製されたベリリウム銅合金の細線を伸線
加工した後、時効硬化処理して得られるものである。

この発明に係るベリリウム銅合金細線の製造方法は、高
速回転する円筒状ドラム内に遠心力で冷媒液体層を形成
し、この冷媒液体層に重量％で０．１〜３．０のベリリ
ウムを含有する溶融ベリリウム銅合金をノズルから噴出
して、冷却固化させ、作製されたベリリウム銅合金の細
線を伸線加工した後、時効硬化処理する方法である。ま
た、上記回転液中紡糸法で作製されたベリリウム銅合金
細線を溶体化処理した後、伸線加工と時効硬化処理を行
う方法である。

上記ベリリウムの含有量を重量％で０．１〜３．０に限
定したのは、０．１％未満では均一な連続細線が得られ
ず、３．０％を越えると電気的特性が低下し、高価とな
るためである。ベリリウム銅合金の細線の直径は、３０
〜５００μｍの範囲が好ましい。３０μｍ未満では、均
一な連続細線が得られにくく、伸線加工を施した後の線
形力く細くなりすぎるため、その用途が限定されてしま
い、５００μｍを越えると、冷却能が不足するため、均
一な連続細線が得られにくいためである。

細線の断面形状を円形にして、長さ方向の線径むらを極
力少なくし、かつ機械的特性を向上させるためには、断
面減少率で４０〜６０％の伸線加工を行うことが好まし
い。

〔作用） ベリリウム銅合金の場合、時効硬化処理により過飽和の
ベリリウムを析出させることで硬化させる。従って、溶
質原子であるベリリウムを鋼中に完全に固溶させ、この
様な状態を常温まで維持するための溶体化処理か時効硬
化処理の前に必要とされる。

しかし、この発明によれば、溶融ベリリウム銅合金を急
冷固化する過程で溶体化処理がなされるので、従来の伸
線加工後の溶体化処理工程を省略することが可能となり
、伸線加工に引き続き最適な時効硬化処理を選定するこ
とで、断面の真円度と長さ方向のＩＮ！むらが改良され
、かつ従来では得られなかフた優れた機械的特性を有す
るベリリウム銅合金細線を得ることができる。

もちろん、急性固化されたベリリウム銅合金の細線を改
めて溶体化処理し、続いて伸線加工と時効硬化処理を施
しても、同様に真円度と線径むらが改良され、かつ優れ
た電気的・機械的特性を有するベリリウム銅合金細線を
得ることが、できる。

これらのことは、後述の実施例によって確認することが
できた。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を具体的に説明する。

（実施例１〜６） 重量％にてＢｅｄ、５５％、Ｃｏ２．４５％、Ｃｕ９７
％組成の合金をアルゴン雰囲気中で溶融して母合金とし
、回転液中紡糸法によりＢｅ−Ｃｕ合金の細線を作製し
た。すなわち、上記組成の溶融合金を径２００μｍのノ
ズルよりアルゴンガス４．５にｇ／ｃｍ２　（ゲージ圧
）て噴出させ、これを内径３７０ｍｍφの回転ドラム内
に形成した深さ１７ｍｍの冷媒液体層に導入角４５°で
導き、１０３〜ｂ 速度で急冷固化させ平均直径１９５μｍの連続細線を得
た。この時の回転ドラムの速度は９．５ｍ／　ｓ　ｅ　
ｃであり、ノズルと冷却液面との距離は約８ｍｍに保持
した。

次に、このＢｅ−Ｃｕ合金の細線をアルゴン雰囲気中で
７００〜ｂ を行ったものと、Ａｓ　　ｃａｓｔ状態の各細線に、ダ
イヤモンドダイスを用いて、常温で断面減少５Ｉｉ５５
０％の伸線加工を施した。その後、４５０〜ｂ 度と長さ方向の線径むら、ならびに引張強度と導電率の
測定を行った。

なお、実施例中の引張強度は、試験長３５０ｍｍの試料
をクロスヘツド速度１０ｍｍ／ｍｉｎでインストロン型
引張試験機を用いて測定した。

（ＪＩＳ　　３００３）、導電率（％　夏ＡＣＳ）は、
測定長５００ｍｍとしてダブルブリッジ法により抵抗値
を測定し、この抵抗値から算出した（ＪＩＳ　　　Ｃ３
００２）。

長さ方向の線径むらは、試料を１０ｍ採取して、ランダ
ム（１０点）に直径を測定し、直径の最大と最小との差
を平均直径で割りそれを′　１００倍して求めた。真円
度は、同一断面の最長軸直径と最短直径の比から求めた
。

表１は、これらの測定結果を示す。

表１において、実施例１〜６は、上記０．５５Ｂｅ−２
，４６Ｃｏ−９７，ＯＣｕ　（重量％）合全組成からな
る急冷細線であり、比較例１〜２は従来法により作製さ
れた細線であり、比較例３は回転液中紡糸法で作製した
が伸線加工を行っていない細線である。比較例１は引張
強度を優先した用途を想定して行われた熱処理条件の特
性値であり、比較例２は導電率を向上させるためになさ
れた熱処理条件のそれである。

実施例１〜２は、急冷固化された細線を溶体化処理を行
わずに伸線加工後、時効硬化処理を施した試料である。

これらの引張強度は１００〜１０３．１ｋｇｆ／ｍｍ２
で比較例１と比較し、１４〜１７％向上させることがで
きた。この際、導電率は低下することなく比較例１とほ
ぼ同等な値を示した。

実施例３〜６は、急冷固化された細線を溶体化処ＩＷ！
１、伸線加工と時効硬化処理を施した試料である。実施
例３〜４では、比較例２の引張強度的７２ｋｇｆ／ｍｍ
”を維持しつつ、導電率は約６２％Ｉ　ＡＣＳと向上し
ており、１２〜１３％改善することができた。また、実
施例５〜６では導電率を低下させずに引張強度値を４〜
１１％向上させることができた。

比較例３は、細線の真円度を実施例のそれと比較するた
めに示したもので、この場合の真円度は良くないが、表
１に示す実施例１〜６の細線はいずれも真円度１００％
で、長さ方向の線径むらは紹められなかった。すなわち
、実施例のように伸線加工を施すことで、真円度と長さ
方向の線径むらが改善された。

（実施例７〜１０） 重量％による組成が、１．９５Ｂｅ−’０．５５Ｃｏ−
９６．５Ｃｕ合金をアルゴン雰囲気中で溶融し、径１９
５μｍのノズルよりアルゴンガス４．２にｇ／ｃｍ”　
　（ゲージ圧）で噴出させ、これを内径３７０ｍｍφの
回転ドラム内に形成した深さ１７ｍｍの冷媒液体層に導
入角４５°で導き、１０３〜ｂ 固化させ平均直径１９０μｍの連続細線を得た。

この時の回転ドラムの速度は９．８ｍ／ｓｅｃであり、
ノズルと冷却液面との距離は約８ｍｍに保持した。

次に、このＢｅ−Ｃｕ合金の細線をアルゴン雰囲気中で
７６０〜ｂ ゛　を行ったものと、Ａｓ　　ｃａｓｔ状態の細線に、
ダイヤモンドダイスを用いて、常温で断面減少率６０％
の伸線加工を施した。その後、３２０〜ｂ と長さ方向の線径むら、ならびに引張強度と導電率の測
定を行った。表２はその結果を示す。

表−２ 表２に示した実施例７〜１０の細線はいずれも真円度１
００％であり、長さ方向の線径むらは０％であった。実
施例７の引張強度は従来材（比較例４）の１４８ｋｇｆ
／ｍｍ２より優れており、約２０％向上させることかで
きた。そして、導電率は従来材とほぼ同等な特性値を示
した。また、溶体化処理を行った実施例８〜１ｏの引張
強度は約１０％向上し、導電率はほぼ３０％ｌＡＣ３が
得られた。

なお、実施例には示していないが、Ｂｅの含有量が０．
５５重量％、１．９５重量％以外のＢｅ−Ｃｕ合金にお
いても上記実施例と同様の結果が得られた。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、高速回転する円筒状
ドラム内に遠心力で冷媒液体層を形成し、この冷媒液体
層に重量％で０．１〜３．０のベリリウムを含有する溶
融ベリリウム銅合金をノズルから噴出し、急冷固化させ
、作製された合金細線を伸線加工した後、最適な時効硬
化処理を行うので、また、急冷固化させ、作製された合
金細線を溶体化処理にひき続き、伸線加工と時効硬化処
理を行うので、断面の真円度、長さ方向の線径むらが改
良され、また優れた機械的電気的特性、すなわち高い引
張強度と高い導電率をあわせて持つベリリウム銅合金細
線とその製造方法を得ることができる。

なお、これらの合金細線は、高力・９導電性マグネット
ワイヤなどへ利用が可能となり、応用分野の大幅な拡大
が期待される。さらに、この発明では、特にバネ限界値
（Ｋｂ値）の測定は行わなかったが、引張強度とバネ限
界値との間には相関があり、優れたバネ性を有すること
が予測される。このことは、合金細線がＷＩ密戦機器用
線バネ、例えば、時計用のひげぜんまい等に利用できる
ことを予測させる。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）高速回転する円筒状ドラム内に遠心力で冷媒液体
   層を形成し、この冷媒液体層に重量％で０．１〜３．０
   のベリリウムを含有する溶融ベリリウム銅合金をノズル
   から噴出して、冷却固化させ、作製されたベリリウム銅
   合金の細線を伸線加工した後、時効硬化処理して得られ
   るベリリウム銅合金細線。
2. （２）高速回転する円筒状ドラム内に遠心力で冷媒液体
   層を形成し、この冷媒液体層に重量％で０．１〜３．０
   のベリリウムを含有する溶融ベリリウム銅合金をノズル
   から噴出して、冷却固化させ、作製されたベリリウム銅
   合金の細線を伸線加工した後、時効硬化処理することを
   特徴とするベリリウム銅合金細線の製造方法。
3. （３）高速回転する円筒状ドラム内に遠心力で冷媒液体
   層を形成し、この冷媒液体層に重量％で０．１〜３．０
   のベリリウムを含有する溶融ベリリウム銅合金をノズル
   から噴出して、冷却固化させ、作製されたベリリウム銅
   合金の細線を溶体化処理した後、伸線加工し、時効硬化
   処理することを特徴とするベリリウム銅合金細線の製造
   方法。