JPH04247839A - 銅ベースの合金及びその製造方法 - Google Patents
銅ベースの合金及びその製造方法Info
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- JPH04247839A JPH04247839A JP2407087A JP40708790A JPH04247839A JP H04247839 A JPH04247839 A JP H04247839A JP 2407087 A JP2407087 A JP 2407087A JP 40708790 A JP40708790 A JP 40708790A JP H04247839 A JPH04247839 A JP H04247839A
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
- C22F1/08—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of copper or alloys based thereon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C9/00—Alloys based on copper
- C22C9/06—Alloys based on copper with nickel or cobalt as the next major constituent
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- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Conductive Materials (AREA)
- Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は銅ベースの合金及びその
製造方法に係る。
製造方法に係る。
【0002】
【従来の技術】産業界では高硬度及び高導電率の組み合
わせを有する合金に対する継続的要求がある。良い導電
率は純金属のこれら2つの特性であり、一方高硬度は一
つ又はそれ以上の合金元素で純金属を合金化することに
よって通常達成されるので、上記2つの特性は矛盾する
。
わせを有する合金に対する継続的要求がある。良い導電
率は純金属のこれら2つの特性であり、一方高硬度は一
つ又はそれ以上の合金元素で純金属を合金化することに
よって通常達成されるので、上記2つの特性は矛盾する
。
【0003】エージング又は沈澱効果銅ベース合金は良
く知られている。米国特許第1,658,186号は銅
ベース合金の沈澱効果現象を開示している。更に特に米
国特許第1,685,186号は、クロム,コバルト及
びニッケルのような元素を形成するシリコン及び/又は
それ以上の群のシリコンを含む銅合金を開示している。 合金を溶融温度まで加熱し、続いて合金元素のバルクが
固融体に保たれるよう合金を焼入れし、その後合金が金
属珪化物を沈澱するよう合金をエージングすることから
なり、硬化の増加及び導電率の改善を生じるよう熱処理
により硬度の改善がなされる。
く知られている。米国特許第1,658,186号は銅
ベース合金の沈澱効果現象を開示している。更に特に米
国特許第1,685,186号は、クロム,コバルト及
びニッケルのような元素を形成するシリコン及び/又は
それ以上の群のシリコンを含む銅合金を開示している。 合金を溶融温度まで加熱し、続いて合金元素のバルクが
固融体に保たれるよう合金を焼入れし、その後合金が金
属珪化物を沈澱するよう合金をエージングすることから
なり、硬化の増加及び導電率の改善を生じるよう熱処理
により硬度の改善がなされる。
【0004】米国特許第4,260,435号は、即ち
特許第1,658,186号に記載の合金の改良である
沈澱硬化銅ベース合金を開示している。合金は2.0%
から3.0%のニッケル及び/又はコバルトと、0.4
%から0.8%のシリコンと、0.1%から0.5%の
クロムと、残りが銅とからなる。米国特許第4,260
,435号に記載のシリコンは、ニッケルの珪化物を形
成するのに必要な化学量よりほんの少し多くの量が用い
られ、それにより溶融体からニッケルを除去し、過剰な
シリコンを残す。クロムは過剰なシリコンで珪化クロム
を形成するのに必要な量よりほんの少し多い量が用いら
れる。銅中のクロムの低い溶融性のために、過剰なクロ
ムは第2のエージング処理により沈澱される。
特許第1,658,186号に記載の合金の改良である
沈澱硬化銅ベース合金を開示している。合金は2.0%
から3.0%のニッケル及び/又はコバルトと、0.4
%から0.8%のシリコンと、0.1%から0.5%の
クロムと、残りが銅とからなる。米国特許第4,260
,435号に記載のシリコンは、ニッケルの珪化物を形
成するのに必要な化学量よりほんの少し多くの量が用い
られ、それにより溶融体からニッケルを除去し、過剰な
シリコンを残す。クロムは過剰なシリコンで珪化クロム
を形成するのに必要な量よりほんの少し多い量が用いら
れる。銅中のクロムの低い溶融性のために、過剰なクロ
ムは第2のエージング処理により沈澱される。
【0005】米国特許第4,260,435号に記載の
如く、化学と共に二重エージング処理で、45%以上の
純銅の高導電率と共に90ロックウェルB以上の高硬度
を有する熱処理された合金が得られる。
如く、化学と共に二重エージング処理で、45%以上の
純銅の高導電率と共に90ロックウェルB以上の高硬度
を有する熱処理された合金が得られる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】銅ベースの合金は、プ
ラスチック産業用の吹込成形型、射出成形型,強化複合
型又は突出型の部品として用いられるのに望ましい特性
を有する。銅ベース合金は、低加工コストを有し、優れ
た拡散性を提供し、型の良い熱均等を確実にし、事後成
形収縮及びコア焼結ひずみを減少する。しかし、30ロ
ックウェルC以上の高硬度を有し、一方、良い導電率を
維持するベリリウムなしの銅ベースの型合金が必要であ
る。
ラスチック産業用の吹込成形型、射出成形型,強化複合
型又は突出型の部品として用いられるのに望ましい特性
を有する。銅ベース合金は、低加工コストを有し、優れ
た拡散性を提供し、型の良い熱均等を確実にし、事後成
形収縮及びコア焼結ひずみを減少する。しかし、30ロ
ックウェルC以上の高硬度を有し、一方、良い導電率を
維持するベリリウムなしの銅ベースの型合金が必要であ
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は高硬度及び高導
電率を有する鍛造又は鋳造銅−ニッケル−シリコン−ク
ロム合金に関し、プラスチック産業用の射出,吹出成形
又は突出型の部品として特に用いられる。
電率を有する鍛造又は鋳造銅−ニッケル−シリコン−ク
ロム合金に関し、プラスチック産業用の射出,吹出成形
又は突出型の部品として特に用いられる。
【0008】一般的に、合金は、9.5%から11.5
%のニッケルと、3.4から4.5のニッケル/シリコ
ン比を提供するのに十分な量のシリコンと、0.5%か
ら2.0%のクロムと、残りの銅とからなる。この特定
のニッケル/シリコン比で、30ロックウェルC以上の
高硬度は24%以上の純銅の導電率と共に沈澱効果処理
により達成される。熱処理では、合金は1600°Fか
ら1850°Fの範囲の高溶融温度に初めに加熱され、
焼入れされ、次に650°Fから1050°Fの温度範
囲でエージング硬化される。
%のニッケルと、3.4から4.5のニッケル/シリコ
ン比を提供するのに十分な量のシリコンと、0.5%か
ら2.0%のクロムと、残りの銅とからなる。この特定
のニッケル/シリコン比で、30ロックウェルC以上の
高硬度は24%以上の純銅の導電率と共に沈澱効果処理
により達成される。熱処理では、合金は1600°Fか
ら1850°Fの範囲の高溶融温度に初めに加熱され、
焼入れされ、次に650°Fから1050°Fの温度範
囲でエージング硬化される。
【0009】代替熱処理として、溶融焼入れされた合金
は900°Fから1000°Fの温度でエージングされ
、次に1時間当り100°Fから200°Fの割合で6
50°Fまで徐々に冷却される。この代替熱処理は導電
率を単一温度エージング処理により得られた以上の値ま
で増し、硬度にわずかな増加を与える。
は900°Fから1000°Fの温度でエージングされ
、次に1時間当り100°Fから200°Fの割合で6
50°Fまで徐々に冷却される。この代替熱処理は導電
率を単一温度エージング処理により得られた以上の値ま
で増し、硬度にわずかな増加を与える。
【0010】銅−ニッケルシリコン合金のニッケル及び
シリコン含量の実質的増加は硬度の増加を生じることが
通常予測されるが、ニッケル及びシリコンの増加は又は
導電率に大きな減少を生じさせることが予測されうる。 しかし、上記の範囲内に合金の化学を維持し、精密な範
囲内にニッケル/シリコン比を維持することにより、高
硬度は導電率の対応する大きな減少なしに得られうるこ
とが分かった。
シリコン含量の実質的増加は硬度の増加を生じることが
通常予測されるが、ニッケル及びシリコンの増加は又は
導電率に大きな減少を生じさせることが予測されうる。 しかし、上記の範囲内に合金の化学を維持し、精密な範
囲内にニッケル/シリコン比を維持することにより、高
硬度は導電率の対応する大きな減少なしに得られうるこ
とが分かった。
【0011】
【実施例】他の目的及び利点は以下に説明される。
【0012】図は本発明を実施するのに現在考えられる
最も優れた態様を示す。鍛造又は鋳造のうちいずれかで
本発明の合金は下記の重量%の組成を有する:ニッケル
及び/又はコバルト 8.5%から11.5% 3
.4から4.5のニッケル/シリコン比を与えるのに十
分な量のシリコン クロム
0.5%から2.00%銅
残り最適硬度及び導電率を
与える為、ニッケル/シリコン比は精密な限界内に維持
されるべきである。ニッケル/シリコン比は上記範囲に
望ましくは3.8から4.2の範囲にあるべきである。
最も優れた態様を示す。鍛造又は鋳造のうちいずれかで
本発明の合金は下記の重量%の組成を有する:ニッケル
及び/又はコバルト 8.5%から11.5% 3
.4から4.5のニッケル/シリコン比を与えるのに十
分な量のシリコン クロム
0.5%から2.00%銅
残り最適硬度及び導電率を
与える為、ニッケル/シリコン比は精密な限界内に維持
されるべきである。ニッケル/シリコン比は上記範囲に
望ましくは3.8から4.2の範囲にあるべきである。
【0013】合金は又ジルコニウム,マグネシウム,錫
,亜鉛,アルミニウム等のような略0.5重量%までの
元素を含みうる。少量のジルコニウムは合金の高温展性
を改良する利益を有しうる。
,亜鉛,アルミニウム等のような略0.5重量%までの
元素を含みうる。少量のジルコニウムは合金の高温展性
を改良する利益を有しうる。
【0014】合金は、合金元素の最大溶融度を確実にす
るよう最初1600°Fから1850°Fの範囲の高温
で1から2時間加熱することにより熱処理される。合金
は、合金元素の固融体を室温で得るよう望ましくは水で
焼入れされる。合金は、650°Fから1050°Fま
での範囲の温度に略1から5時間の間、望ましくは3時
間再加熱することによりエージング硬化される。エージ
ング処理中、金属珪化物は30ロックウェルC以上の値
に合金の硬度を増す極微粒子として沈澱し、導電率は2
4%以上の純銅、望ましくは26%から28%の範囲の
値で維持される。
るよう最初1600°Fから1850°Fの範囲の高温
で1から2時間加熱することにより熱処理される。合金
は、合金元素の固融体を室温で得るよう望ましくは水で
焼入れされる。合金は、650°Fから1050°Fま
での範囲の温度に略1から5時間の間、望ましくは3時
間再加熱することによりエージング硬化される。エージ
ング処理中、金属珪化物は30ロックウェルC以上の値
に合金の硬度を増す極微粒子として沈澱し、導電率は2
4%以上の純銅、望ましくは26%から28%の範囲の
値で維持される。
【0015】或いは、溶融焼入れされた合金は、900
°Fから1000°Fでしかも3時間エージングされ、
1時間当たり100°Fから200°Fの速度で、65
0°Fまで冷却されうる。徐々に冷却されたエージング
熱処理が合金の導電率を単一温度エージングにより得ら
れたもの以上の値に著しく増し、硬度にわずかな増加を
生じる。
°Fから1000°Fでしかも3時間エージングされ、
1時間当たり100°Fから200°Fの速度で、65
0°Fまで冷却されうる。徐々に冷却されたエージング
熱処理が合金の導電率を単一温度エージングにより得ら
れたもの以上の値に著しく増し、硬度にわずかな増加を
生じる。
【0016】熱処理されるにつれ、合金は、100/ワ
ット/メートル/°K以上の熱伝導率と、125,00
0から140,000psiの範囲の引張強度と、11
0,000から120,000psiの0.2%のオフ
セット耐力及び5%から15%の伸度とを有する。
ット/メートル/°K以上の熱伝導率と、125,00
0から140,000psiの範囲の引張強度と、11
0,000から120,000psiの0.2%のオフ
セット耐力及び5%から15%の伸度とを有する。
【0017】図1は硬度に対するニッケル/シリコン比
の変化の関係を示し、一方図2は導電率に対するニッケ
ル/シリコン比の変化の関係を示す。
の変化の関係を示し、一方図2は導電率に対するニッケ
ル/シリコン比の変化の関係を示す。
【0018】図1及び図2を参照するに、Aで示す曲線
は10.0%ニッケル、1.5%クロム及びシリコンを
含む銅−ニッケル−シリコン−クロム合金でニッケル/
シリコン比が3.4から4.5まであるよう異なる熱で
変化された。
は10.0%ニッケル、1.5%クロム及びシリコンを
含む銅−ニッケル−シリコン−クロム合金でニッケル/
シリコン比が3.4から4.5まであるよう異なる熱で
変化された。
【0019】曲線Bは8.5%ニッケルと、1.6%ク
ロムと及びシリコンとを含む銅−ニッケル−シリコン−
クロム合金で、ニッケル/シリコン比が3.4から4.
3まであるよう異なる熱で変化された。
ロムと及びシリコンとを含む銅−ニッケル−シリコン−
クロム合金で、ニッケル/シリコン比が3.4から4.
3まであるよう異なる熱で変化された。
【0020】曲線Cは11.2%ニッケルと、1.65
%クロムと、シリコンとを含む合金であり、ニッケル/
シリコン比が3.5から4.5にあるよう異なる熱で変
化された。
%クロムと、シリコンとを含む合金であり、ニッケル/
シリコン比が3.5から4.5にあるよう異なる熱で変
化された。
【0021】各合金A−Cは1750°Fの溶融温度ま
で加熱することにより熱処理され、合金はこの温度に1
時間保たれる。次に合金は焼入れされ、続いて875°
Fの温度で3時間の間エージングされる。
で加熱することにより熱処理され、合金はこの温度に1
時間保たれる。次に合金は焼入れされ、続いて875°
Fの温度で3時間の間エージングされる。
【0022】図1から分かる如く、合金A,B及びCは
各々、ニッケル/シリコン比が3.6から4.1の範囲
に保たれる時、32ロックウェルC以上の硬度を有する
。比は4.1以上に増すにつれ、両合金A及びCの硬度
は著しく低下する。
各々、ニッケル/シリコン比が3.6から4.1の範囲
に保たれる時、32ロックウェルC以上の硬度を有する
。比は4.1以上に増すにつれ、両合金A及びCの硬度
は著しく低下する。
【0023】導電率に関して、図2に示す如く、合金A
及びBは3.8から4.1のニッケル/シリコン比を有
する27%以上の導電率を示す。比が3.8以下に減じ
るにつれ、導電率は急速に落ちる。
及びBは3.8から4.1のニッケル/シリコン比を有
する27%以上の導電率を示す。比が3.8以下に減じ
るにつれ、導電率は急速に落ちる。
【0024】合金Cは略3.8から4.1のニッケル/
シリコン比を有する25%以上の導電率を有する。比は
この範囲外になるにされ、導電率は再び落ちる。
シリコン比を有する25%以上の導電率を有する。比は
この範囲外になるにされ、導電率は再び落ちる。
【0025】曲線Dは、他の熱処理を受けた3つの合金
A,B及びCの導電率値の複合である。この処理では、
鋳物合金として初めに1800°Fに加熱され、その温
度で1時間保たれる。次に、合金は焼入れされ、続いて
950°Fで1.5時間エージングされ、次に200°
Fから650°Fの速度で徐々に冷やされる。
A,B及びCの導電率値の複合である。この処理では、
鋳物合金として初めに1800°Fに加熱され、その温
度で1時間保たれる。次に、合金は焼入れされ、続いて
950°Fで1.5時間エージングされ、次に200°
Fから650°Fの速度で徐々に冷やされる。
【0026】プロットされた曲線Dは全ての3つの合金
A,B及びCの導電率が実質的に増し、一方図1にプロ
ットしたような硬度値は著しく影響されないことを示す
。特に、他の熱処理は略3.7から4.5のニッケル/
シリコン比で30%以上の値に3つの合金の導電率を増
やした。
A,B及びCの導電率が実質的に増し、一方図1にプロ
ットしたような硬度値は著しく影響されないことを示す
。特に、他の熱処理は略3.7から4.5のニッケル/
シリコン比で30%以上の値に3つの合金の導電率を増
やした。
【0027】図1及び図2に示すデータから、3.4か
ら4.5の範囲のニッケル−シリコン比が予期せず良い
導電率と同様最適硬度を与えることが分かる。ニッケル
/シリコン比がこの範囲外で変化するにつれ、硬度及び
導電率は著しく減少する。
ら4.5の範囲のニッケル−シリコン比が予期せず良い
導電率と同様最適硬度を与えることが分かる。ニッケル
/シリコン比がこの範囲外で変化するにつれ、硬度及び
導電率は著しく減少する。
【0028】本発明の合金は、プラスチック材の吹込成
形,射出成形,複合成形及び突出型部品として特定の適
用を有する。高拡散率により短い冷却時間を短くする型
部品の改良された熱均等化が確実となる。
形,射出成形,複合成形及び突出型部品として特定の適
用を有する。高拡散率により短い冷却時間を短くする型
部品の改良された熱均等化が確実となる。
【0029】合金が30ロックウェルC以上の高硬度を
有するにつれ、型鋳造作業中ひずみなしに高閉圧に耐え
ることが出来る。更に、高硬度はプラスチック材により
腐食を防止し、これはプラスチック材が切り刻まれた繊
維物質を含む時、著しく関係する。
有するにつれ、型鋳造作業中ひずみなしに高閉圧に耐え
ることが出来る。更に、高硬度はプラスチック材により
腐食を防止し、これはプラスチック材が切り刻まれた繊
維物質を含む時、著しく関係する。
【0030】本発明に関する要旨を特に示す特許請求の
範囲内に含まれるものとして本発明を実施する種々の方
法が考えられる。
範囲内に含まれるものとして本発明を実施する種々の方
法が考えられる。
【0031】
【発明の効果】本発明の合金はプラスチック部品の成形
又は突出用型材として特に用いられる。硬度の増加は合
金をひずみなしに高閉圧に耐えることが出来、プラスチ
ックが切り刻まれた繊維物質を含む時特にプラスチック
材により腐食を防止する。
又は突出用型材として特に用いられる。硬度の増加は合
金をひずみなしに高閉圧に耐えることが出来、プラスチ
ックが切り刻まれた繊維物質を含む時特にプラスチック
材により腐食を防止する。
【0032】本発明の合金は、熱導電率,合金の熱導電
率,特定の熱及び密度の測定である優れた熱拡散率を提
供する型部品として用いられる時、高温度拡散は合金が
熱を「吸収する」ことを可能にし、冷却用時間を減少し
、それにより型鋳造及び型形成作業用の周期時間を短縮
する。
率,特定の熱及び密度の測定である優れた熱拡散率を提
供する型部品として用いられる時、高温度拡散は合金が
熱を「吸収する」ことを可能にし、冷却用時間を減少し
、それにより型鋳造及び型形成作業用の周期時間を短縮
する。
【0033】合金が型用の部品として特に用いられる一
方、それは案内レール,ピン,ブッシング,作業板,突
出ピン,棚等にも用いられうる。
方、それは案内レール,ピン,ブッシング,作業板,突
出ピン,棚等にも用いられうる。
【図1】ロックウェルCの合金の硬度をニッケル/シリ
コン比の変化と比較するグラフである。
コン比の変化と比較するグラフである。
【図2】合金の導電率をニッケル/シリコン比の変化と
比較するグラフである。
比較するグラフである。
Claims (9)
- 【請求項1】 9.5%から11.5重量%のニッケ
ルと、3.4から4.5の範囲のニッケル/シリコン比
を与えるのに十分な量のシリコンと、0.50%から2
.00%のクロムと、残りが銅とから本質的になり、3
0ロックウェルC以上の硬度及び24%以上の純銅の導
電率を有する銅ベースの合金。 - 【請求項2】 該合金はジルコニウム,マグネシウム
,錫,亜鉛,アルミニウム及びその混合からなる群から
選択された元素を0.5重量%までを含む請求項1の合
金。 - 【請求項3】 コバルトは該ニッケルの少なくとも一
部と代替される請求項1の合金。 - 【請求項4】 該合金は3.8から4.2の範囲のニ
ッケル/シリコン比を有する請求項1の合金。 - 【請求項5】 9.5%から11.5重量%のニッケ
ルと、3.4から4.5の範囲のニッケル/シリコン比
を与えるのに十分な量のシリコンと、0.50%から2
.00%のクロムと、残りが銅とから本質的になる合金
を作り、合金を溶融温度まで加熱し、合金を焼入れし、
合金を900°Fの範囲のエージング温度まで再加熱し
、その後、合金を1時間当り100°Fから200°F
の割合で650°Fの温度まで徐々に冷却し、それによ
り30ロックウェルC以上の硬度及び24%以上の純銅
の導電率を有する熱処理された合金を提供する段階から
なる銅ベースの合金を製造する方法。 - 【請求項6】 該溶融温度は1600°Fから185
0°Fの範囲内である請求項5の方法。 - 【請求項7】 合金を該溶融温度に1から5時間の間
保つ段階を含む請求項6の方法。 - 【請求項8】 合金をエージング温度に1から3時間
の間保つ段階を含む請求項5の方法。 - 【請求項9】 9.5%から11.5重量%のニッケ
ルと、3.4から4.5の範囲のニッケル/シリコン比
を与えるのに十分な量のシリコンと、0.5%から2.
00%のクロムと、残りが銅とから本質的になり、30
ロックウェルC以上の硬度及び24%以上の純銅の導電
率を有し、合金を溶融温度まで加熱し、合金を焼入れし
、合金を900°Fから1000°Fの範囲のエージン
グ温度まで再加熱し、その後、合金を1時間当り100
°Fから200°Fの割合で650°F以下の温度に徐
々に冷却することにより作られた銅ベースの合金。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/457,013 US5028391A (en) | 1989-04-28 | 1989-12-26 | Copper-nickel-silicon-chromium alloy |
| US457013 | 1989-12-26 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04247839A true JPH04247839A (ja) | 1992-09-03 |
Family
ID=23815076
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2407087A Pending JPH04247839A (ja) | 1989-12-26 | 1990-12-26 | 銅ベースの合金及びその製造方法 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5028391A (ja) |
| EP (1) | EP0436364A1 (ja) |
| JP (1) | JPH04247839A (ja) |
| KR (1) | KR910012312A (ja) |
| CA (1) | CA2032993A1 (ja) |
| FI (1) | FI906291L (ja) |
| PT (1) | PT96367A (ja) |
| TW (1) | TW215459B (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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