JPS60262932A - 銅合金及びその製造方法 - 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〕 本発明は少量の相互に関係したベリリウム及びコバルト
を含有した銅合金と応力緩和抵抗、成形性、伝導率及び
強度の改善された結合を有する有益な製品を生産するた
めの銅合金の製造方法に関する。

（従来の技術） 銅ベリリウム合金は約５０年間工業的に使用さ博してい
る。銅開発協会（Ｃｏｐｐｅｒ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎ
ｔＡｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ　）の名称Ｃ８１３００、Ｃ
８２１，ＯＯ、Ｃ８２２００及びＣ８２４００に加えて
Ｃ１７５００、Ｃ１７５１０、Ｃ１，７０００。

Ｃ１７２００、Ｃ１７３００を含む多くの工業的銅ベリ
リウム合金が知られている。これらの合金は種々の量の
ベリリウム及びコバルト、ニッケル、及び銀などのよう
な他の合金となる元素を含んでいる。一般に５べＩＪ　
ＩＪウム銅合金の開発は高い性能、たとえば、最も高い
強度、最もよい展性及び熟成固化可能な合金の他の高い
望ましい特性を提供する方向に進んでいる。このように
、米国特許１８９３９８４　。

１９５７２１４　、１９５９１５４　、１９７４８３９
　、２１３１４７５　。

２１６６７９４　、２１６７６８４　、２１７２６３９
　、２２８９５９３　。

な合金に対する種々の応用がまだ技術的に議論されてい
る。たとえば、スーット溶接された電極は米国特許１９
５７２１４　、１９５９１５４　、及び２１３１４７５
に記載されている。最後の特許はコバルト及びベリリウ
ムの量を減少することで、申し分のない電極を提供する
ことを追求した。

上述の特許が授与されてから約５０年において。

全体に新しい工業部門が出現し、新しい一連の要求が合
金製造者に課せられている。このようにエレクトロニク
ス及びコンピュータ産業の要求は１９３０年代において
は知られていなかった。エレクトロニクス及びコンピュ
ータにおいて小型化の傾向が起こり、過去数年間に加速
度的なぜ一スで進んでいる。スプリング型のコネクター
及び接点の供給において、要求される装置の複雑さ及び
熱消費に対する要求は応力緩和のために減退することな
しに５上昇する温度において９部品の生存に対する限り
、急速に高まっている。加えて、購買者はますます価格
を意識するようになっている。

そして蛍光鋼合金はベリリウム鋼合金に比べて。

例えば、よシ劣る伝導率、より劣る成形性、そしてよシ
劣る応力緩和抵抗などのように性能が劣るな金型及び他
の成形技術を用いるストリップあるいはワイヤーからの
複雑な部品の製造において重要である成形性の要望は米
国特許２１３１４７５の全盛時代に比べて合金供給者に
課せられた困難を増大させている。その点で溶接電極は
負荷下で「急速な成長（ｍｕｓｈｒｏｏｍｉｎｇ　）　
Ｊに耐えなければならない細工された鋳造合金の単なる
棒である。しかし。

このことは成形性の要求が課されなかった場合である。

応力緩和の特性は特別な接点、コネクターあるいは同様
の装置がその装置を含む組立体の長寿命性能を保証する
ため上昇した温度において、要求された接触圧力を維持
することを設計者に確信させる重要な設計ノやラメータ
である。応力緩和は与えられた温度に対してやがては一
定のひずみにおいて応力の減少として限定される。材料
の応力緩和の振舞の知識から、設計者はどのくらいの空
間温度弾性力（ｒｏｏｍ　ｔｅｍｐｅｒｔｕｒｅ　ｓｐ
ｒｉｎｇ　ｆｏｒｃｅ　）が延長された時間に対して下
敷のための部品の間に電気的接触を維持するため１作用
源度において。

特別な最小の力を保証するために増加しなければならな
いかを決定することができる。

よシ多いベリリウムを含む熟成固化可能な約２チのベリ
リウムを含有する合金１例えばＣ１７２００のような合
金は応力緩和に対して高い抵抗を有３ることか知られて
いる。一方１例えばＣ５１０００及びＣ５２１００のよ
うな、熟成可能でｌないかつ高強度を達成するため厳し
く冷間作用しなければならない相当安い蛍光銅合金は応
力緩和に対する抵抗に関して劣っている。

ここで用いられているように、応力緩和抵抗は１９８２
年４月２７日から２８日までオクラホマ州のステイルク
ォータ（Ｓｔｉｌｌｗａｔｅｒ　）で開かれた第３０回
目の年１回開かれる継続協議会において発表された・・
−クネス（Ｈａｒｋｎｅｓｓ）とローレンツ（Ｌｏｒｅ
ｎｚ　）によって［曲げにおけるベリリウム銅ストリッ
プの応力緩和（５ｔｒｅｓｓ　Ｒｅ１ａｘａｔｉｏｎ　
ｏｆＢｅｒｒｙｌｉｕｍ　Ｃｏｐｐｅｒ　５ｔｒｉｐ　
）　Ｊ　と題する論文に記載されている試験によって決
定される。この試験によって、郭を描かれた厚み長さを
有する平たいスプリング標本は一定の初期応力レベルに
対して固定において負荷され、また延長された時間に対
して３００’Ｆ（１５０℃）のような引き上げられた温
度へ、ひすまされた状態において、固定を伴ってさらさ
れる。定期的に、標本は材料が受けている永久凝固の量
を決定するため動かされまた測定される。そしてこれに
よって存続する応力量のパーセントを計算することがで
きる。

成形性はタラノキングが曲げることで外側の繊維組織に
おいて発生するポイントとして取らえられる減退で１種
々の公知の半径を有するポンチに関して平坦なストリッ
プの標本を例えば９０°曲げることによって決定される
。等級をつけることはＲ／ｌという量から試験に対して
与えられる。ここでｒＲＪはポンチの先端半径を表わし
、「ｔ」はストリップの厚さを表わす。等級をつけるこ
とは特別の材料が特別の部品において望ましい形状に成
形できるかどうかを決定するため設計者によって用いら
れる。

銅ベリリウム合金と関係がある技術論文は。

１９８０年発行のＡｃｔａ　Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａ
の第２８巻のリオノヤ（Ｒｉｏｊａ）及びラアフリン（
Ｌａｕｇｈ目ｎ）。

１９８１年発行の「合金相ダイヤグラムの公報（Ｂｕｌ
ｌｅｔｉｎ　ｏｆ　Ａ１１ｏｙ　ｐｈａｓｅ　Ｄｉａｇ
ｒａｍｓ　）　Ｊ第２巻第１号のラアフリン（Ｌａｕｇ
ｈｌ　ｉｎ　）及びタナ−（Ｔａｎｎｅｒ）。

１９８２年１０月２５日、セントルイス、モリスでのＴ
ｍｓ−Ａｉｍｅ　Ｆａｌｌｍｅｅｔｉｎｇで発表された
「３つの元素からなるＣｕ　−Ｎｉ　−Ｂｅ及びＣｕ　
−Ｃｏ　−Ｂｅ合金における準安定の沈殿（Ｍｅｔａｓ
ｔａｂｌｅ　Ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎｉｎ　Ｔｅｒ
ｎａｒｙ　Ｃｕ　−Ｎｉ　−Ｂｅ　ａｎｄ　Ｃｕ　−Ｃ
ｏ　−ＢｅＡ１１ｏｙｓ　）　Ｊ　Ｋおけるグハ（Ｇｕ
ｈａ　）　、アレファンダー（Ａｌｅｘａｎｄｅｒ　）
及びラアフリン（Ｌａｕｇｈｌｉｎ）　＋及び１９７９
年発行のＩＮＣＲＡモノグラフシリーズ■（ＩＮＣＲＡ
　Ｍｏｎｏｇｒａｈ　５ｅｒｉｅｓ　’Ｉ／（）におけ
るチャンク（Ｃｈａｎｇ）　ｐ　ニューマン（Ｎｅｕｍ
ａｎｎ　）　、ミクラ（Ｍｉｋｕｌａ　）及びゴー少ド
パアーグ（Ｇｏｌｄｂｅｒｇ　）に含まれる。

（発明が解決しようとする問題点） この発明は従来知られていない冶金学的構成で。

高い成形性と展性、高い伝導率と有効な強度を伴なう工
業的に最も強い銅べＩＪ　リウム合金の応力緩和抵抗に
限シなく近づく応力緩和抵抗を有する熟成可能な銅ベリ
リウム合金を提供することである。

以下余日 （問題点を解決するための手段） 本発明は約０．２’ｊから約０．５％のベリリウム及び
約０．２チから約０．４％のコバルトを含有し、実質的
に残部鋼である銅ベリリウム合金である。この合金は約
９００下（４８０℃）以下２例えば約７００下（３７０
℃）から約８００″Ｆ（４２５℃）で行なわれる熟成処
理に続いて、最後の作用段陥が少なくとある作用スケ・
ジュールに支配される。

（実施例） 本発明による合金は熱間及び冷間の両方で容易に作用で
きる。この合金は高い応力緩和抵抗、高い成形性及び展
性、高い伝導率と有効な強度を含む特性の結合によって
特徴づけられる。０．２　％オフセント降伏強度（ｏｆ
ｆｓｅｔ　ｙｉｅｌｄ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　）の７５％
に初期ひずみされた。約０．３％のくリリウム及び約０
．２５　’Ａのコバルトを含有し、残部実質的に銅の典
型的な合金は３００下（１５０℃）において応力緩和に
対して、１０００時間の暴露の後に８８％の「応力存続
Ｊ　（５ｔｒｅｓｓ　ｒｅｍａｉｎｉｎｇ　）を持つこ
とが見い出された。

この合金はまた７５０下（４００℃）までの温度に１時
間さらされた時、抵抗が弱まることが見い出された。こ
の合金は冷間作用の前に１６５０下（９００℃）で溶体
焼鈍され、冷間作用の後３時間７５０下（４００℃）で
熟成された激しく冷間作用されたストップ（圧延によっ
て７２チから９６−の減少のストリップ）として試験さ
れた。７２チ冷間作用され、熟成されたストリップとし
て。

この合金は２インチ（５０ｍ）の厚さ距離で９，６チの
張力伸長を伴って、縦方向０５及び横方向１．６の成形
性量（Ｒ／ｌ）を与えた。伝導率は５１．３％　Ｉ　、
Ａ、Ｃ，Ｓであった。降伏強度は約８９．１　ｋｓｉ（
６１５ＭＰａ　）であり、最大張力強度は９９．９　ｋ
ｓｉ（６９０ＭＰａ　）であった。この特性の結果は１
本発明に応じて製造された時、約８５　ｂｉ　（５８０
ＭＰａ）から約１２０ｋｓｉ（８２５ＭＰａ）の大きさ
での０．２％オフセット降伏強度、約９５　ｋｓｉ　（
６５５ＭＰａ）から約１２５　ｋｓｉ　（８６０ＭＰａ
−）の張力強度、約５から約１５チの伸長、約４０チか
ら約６５チＩ　、Ａ、Ｃ，Ｓの伝導率、そして０．２％
オフセット降伏強度の７５−に等しい初期応力の少なく
とも約８５チの応力緩和試験において３００？（１５０
℃）で１０００時間の後「応力存続」を一般的に有して
いる。比較において、同様の強度レベルで熟成固化でき
ないストリップ（例えば、蛍光鋼合金Ｃ５１０００）は
３００７（１５０℃）で１０００時間に対する応力緩和
試験において３７チを超えない「応力存続」。

５チを超えない伸長、単に約１５　％　１．Ａ、Ｃ，Ｓ
　の伝導率を伴って、縦方向約２５及び横方内約９の成
形性量（Ｒ／ｌ）を示す・ 本発明の合金は適当なインゴットあるいはスラブ形状に
従来の静的、半連続的、あるいは連続的手段を用いる鋳
造を行ない、望ましい最終寸法に対して予め定められた
量によりて最終の冷間減少を可能にするため一定の寸法
に作られた細工生産次の沈殿固化に寄与する合金となる
元素の部分の再結晶及び固化溶体を行うため十分な時間
の間。

約１４００下（７６０℃）から約１７５０下（９５５℃
）までの温度でその細工された形状を溶体焼鈍すること
によって製造される。面積において少なくとも約５０チ
あるいは好ましくは約７０チから約９５チの減少にその
溶体処理された合金を冷間作用し、約６００７（３１５
℃）から約１０００下（５４０℃）の範囲の温度、好ま
しくは約７００′Ｆ（３７０℃）から約８００下（４２
５℃）１例えば７５０下（４００℃）において２強度及
び伝導率の増加を伴って、応力緩和に対する抵抗、成形
性及び展性において、実質的な増加を成しとげるために
、その冷間作用された合金を熱間処理も、する。約１６
００ア（８７０℃）を超える溶体処理温度は特許請求の
範囲内のいくつかの合金において、好ましからざる微小
結晶成長を生ずるかもしれないということが肝に銘じら
れるべきである。

本発明による合金及びその特性は、１６５０下（９００
℃）において焼鈍され、７２チ冷間圧延され、３〜５時
間７５０下（４００℃）において熟成されたストリップ
として試験された時２次の表に表せられる。

以下余白 ！８　寸■０■６ド 鼠　ｔ；；　ｇ　：　：　ｇ　ご 電Ｉ。！ネ；さ讐： 釧 くロ　−　Ｃ′ｌ　ＣＯＱ　Ｖ＞　ｕ）ｒＬＪ及びｒＴ
Ｊの９００曲げデータはそれぞれ縦及び横の圧延方向に
おける成形性を表わす。応力の存続（Ｒｅｍａｉｎｉｎ
ｇ　５ｔｒｅｓｓ　）は３００７（１５０℃）で、１ｏ
ｏｏ時間の後、存続する０、２％オフセット降伏強度の
７５チの初期応力の部分である。

本発明の合金はそれぞれ第３図及び第４図の透過電子（
ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｅｌｅｃｔｒｏｎ　）及び
光学的微細構造によって特徴づけられる。これらの合金
は。

熟成固化されたとき、その合金が基本的な固化沈殿物の
実質的によシ大きな密度及びコバルトの含有量において
より高い合金よシもよシ小さい及び少ないコバルト−ベ
リリウムの金属間微粒子を示す仁とにおいて従来技術の
銅コバルトベリリウム合金とはっきシと異なる。例えば
２発見のため基本的な固化沈殿物を意図的に拡大するた
めに１６５０？　（９００℃）において焼鈍され、９５
０下（５１０℃）において熟成された０、　３％のベリ
リウム及び０．５−のコバルトを含有する合金は、透過
電子顕微鏡の薄い金属片において１Ｉ１１１四方に対し
て２．３Ｘ１０９粒子の大きさで微粒子密度を示し、ま
た光学的な金属組織標本において、１鵡四方に対して少
なくとも０．０００１インチ（２５ミクロン）の直径の
単に約２４０のコバルトベリリウム金属間微粒子を示す
。一方９名目上、０５チのベリリウム及び２．５チのベ
リリウムを含有し、類似の熱間処理を施された工業的合
金Ｃ１７５００は固化沈殿物の約２０倍より低い密度の
大きさで示され、金属間微粒子の密度において８倍増加
を示すことが見い出された。

ベリリウムの含有量は高い電気的伝導率を保有し、加工
鋳造を最小限にするため１本発明の限度熟成固化を行う
ために溶体中に存続するに必要な最小の量によって設定
される。また熟成固化のために別に利用できるベリリウ
ムが強化に寄与しないコバルト−ベリリウム（ｂｅｒｙ
ｌｌｉｄｅ　）の金属間微粒子を形成するためマトリッ
クスから増加的に奪われる上限を超えてコバルトの範囲
は設定される。

このように２本発明による合金は従来技術の冷間作用さ
れかつ熟成された銅コバルト４リリウム合金２例えば、
３７チ冷間圧延され、９００下（４８０℃）において２
時間熟成され、１００〜１２０）ｃｌＩｉ（６９０〜８
２５　ＭＰａ　）の最大張力強度を有するが、コバルト
の含有１を約１１５以下としたＨＴ硬さにおけるＣ１７
５００に対して上述の限度以内で強度を達成することが
できる。

本発明の合金は電流伝導スプリング（ｃｕｒｒｅｎｔ−
ｃａｒｒｙｉｎｇ−ｓｐｒｉｎｇｓ　）　、機械的スプ
リング、ダイヤフラム（薄膜）、スイッチブレード、接
点、コネクタ、端子ヒユーズクリップ、ベローズ（ｂｅ
ｌｌｏｗｓ　）　。

金型鋳造プランツヤ−の先端スリーブベアリング。

モールドシラスチックに対する細工、設備の構成要素に
穴をあける油あるいは石炭、電極と構成要素を溶接する
抵抗に対して細工された形状に使用されるであろう。

本発明は好ましい実施例と共に記載されているけれども
、当業者が容易に理解できるように修正及び変形が本発
明の範囲及び精神から離れることなく行われることが理
解できるであろう。このような修正及び変形は本発明の
範囲及び特許請求の範囲内であることがわかる。

（発明の効果） 以上のように２本発明では特に少量のベリｌ）ラム及び
コバルトを含有し２例えば、約０．２チから約０５チの
ベリリウム及び約０２チから約０４％のコバルトを含み
、溶体処理、少なくとも約５０チあるいは少なくとも約
７０チ冷間作用、熟成固化が応力緩和抵抗、成形性、展
性、伝導率及び強度のすばらしい結合を有して終了する
と、熟成固化可能な銅ベリリウム合金及びこれから製造
される製品及び部品を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は０３％のベリリウム及び０２５チコバルトを含
有し、残部鋼の本発明による合金に対する３００下（１
５０℃）の温度における応力緩和曲線及び０２％オフセ
ット降伏強度の７５チの初期強度を他の従来の材料であ
る銅合金Ｃ１７２００、Ｃ５２１００。 Ｃ６８８００及びＣ７２５００と比較して示すための図
である。 第２図は０２５チのコバルト含°有量において特許請求
の範囲内でぺＩ７１７ウムの含有量を増加して電気的伝
導率及び０．２チオノセット降伏強度を図示するための
図である。 第３図は円板形状の多量の微粒子とじ℃基本的な固化相
を表わすため、１６５０下において溶体焼鈍され、水冷
却され、９５０下において５時間熟成され、さらに電子
回折結果によってγ′沈殿物として示された０３チのベ
リリウム及び０．５％のコバルトを含有する本発明によ
る合金の２０，０００倍の拡大における透過電子顕微鏡
写真を示す図である。 第４図はマトリックスにおいてｆｌんの少量の金属間コ
バルト−ベリリウム（ｂｅｒｙｌｌｉｄｅ　）微粒子を
示−ｊ、０．３％のベリリウム及び０．２５％のコバル
トを含有する本発明による合金の１０００倍の拡大にお
ける光学的顕微鏡写真を示すための図である。 ８、 輸 嘲 ゆ 開　間　（ＨＲ） ＦＩＧ、　１ １　−１２７ ４ｇ。 １　： ８ｅ　含有１（重量ン・） ＦＩＧ、　２ ＦＩＧ、　３ 手続補正書（方式） ％式％ １、事件の表示 昭和５９年特許願第２６５７９２−＠ ２、発明の名称　銅　合　金 ３　補正音する者 事件との関係　特許出願人 名称り＞ノ／ユ　ウェルマン　インコーポレイテノト４
代理人　〒１０５ ？ 、１ す （ほか２名） ５、補正命令の日付 昭和（イ）年３月６日（発送日ω、３．２６）＆　補正
の対象 １）明細書の図面の簡単な説明の欄 ７　補正の内容 １）図面の簡単な説明 明細書第２１頁第６〜１８行目の［第ろ図：′シ　）ｌ
すための図である。」を次のように袖、トする。 「第５図は円板形状の多量の微粒子として基本的な固化
相を表わすため、１６５０Ｆｉ′Ｃお・いて溶体焼鈍さ
れ、水冷却され、　９５Ｃ’ｌ−’にお一へで５皓間熟
成され、さらに電子回折結果（でよっＣ７″沈殿物とし
で示された０、６％のくリリウム及び０．５％のコバル
トを含有する本発明による合金の２０゜０００倍の拡大
における結晶の構造を示を透過電子顕微鏡写真である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　約０．２％から約０．５１のベリリウム及び約０．
   ２チから約０．４チのコ・ｆルトを含有し、残部実質的
   に銅から実質的に構成され、応力緩和抵抗。 成形性、伝導率及び強度を包含する特性の改善された結
   合を有する銅ベリリウム合金。 ２、特許請求の範囲第１項の記載において、約０．２５
   ％から約０．５％のベリリウム及び約００２５チのコバ
   ルトを含有する合金。 ３、約０．２％から約０．５チのベリリウム及び約０．
   ２％から約０４％のコ／々ルトを含有し、残部実質的に
   鋼の合金から製造された電気的伝導性の接点スプリング
   を変形させるための十分な応力への使用にゆだねられて
   いる電気的−伝導性の接点スプリング。 ４、溶体処理鋳造され、約１７５０’Ｆ　（９５５℃）
   を超えない温度で作用され、少なくとも約５０％前記溶
   体処理された材料を冷間作用し、応力緩和抵抗、成形性
   、伝導率及び強度の高い結合を供給するために１時間か
   ら約５時間以下の時間、約６００”Ｆ（３１５℃）から
   約１．０００下（５４０℃）の温度において前記冷間作
   用された材料を熟成して約０．２％から約０．５％のベ
   リリウム、約０．２チから約０．４％のコバルトを含有
   し、残部実質的に銅の合金から製造される銅ベリリウム
   合金材料を製造するための方法。 ５、特許請求の範囲第４項の記載の方法で製造された。 高い応力緩和抵抗を有する電流伝導接点スプリング。 ６　特許請求の範囲第４項記載の方法で製造されたスト
   リノゾ、ワイヤー、ロッド及びチューブ。 ７、　特許請求の範囲第４項の記載において、前記冷間
   作用による縮減は冷間圧延によって少なくとも約７０チ
   の範囲に実行されることを特徴とする銅ベリリウム合金
   材料の製造方法。 ８　！！＃許請求の範囲第４項の記載において、前記熟
   成は約７００下（３００℃）から約８００？（４２５℃
   ）の間の温度で行われることを特徴とする銅（リリウム
   合金材料の製造方法。 ９　特許請求の範囲第３項の記載において、少なくとも
   約７０チ冷間作用による縮減をされ、冷間縮減の後、約
   ７５０下（４００℃）において熟成され、０２襲オフセ
   ット降伏強度の７５チの初期応力において３００’Ｆ（
   １５０℃）で１０００時間の応力緩和試験の後に少なく
   とも約８５俤の・？−セント存続応力（Ｐｅｒｃｅｎｔ
   　Ｒｅｍａｉｎｉｎｇ　５ｔｒｅｓｓ　）を有するスト
   リップあるいはワイヤー材料から製造された電気的伝導
   性接点。 １０、α銅マトリツクス中に基本的な固化沈殿物及びコ
   バルトベリリウム金属間微粒子を構成する微細構造の溶
   体焼鈍及び熟成状態において示される特許請求の範囲第
   １項に応じた細工合金において、透過電子顕微鏡によっ
   て示されるように同様に熱処理された工業的合金Ｃ１７
   ５００中の沈殿物の密度の２０倍の大きさで、前記基本
   的固化沈殿物は非常に高い密度であり、直径中の少なく
   とも０．０００１インチ（２，５ミクロン）の前記金属
   間微粒子は光学的金属写真によって示されるようにＣ］
   　７５００中の微粒子の密度の１／８の大きさで、非常
   に低い密度を示すことを特徴とする銅（リリウム合金。