JPS6238415B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は、ばね用低錫りん青銅およびその製
造方法に関するものである。 近年、りん青銅の主成分の１つであるSnにつ
いては、資源が涸渇していることもあつて、価格
が高謄し、そのためSnの使用を抑制する技術の
開発が望まれている。 りん青銅の分野において、ばね材として使われ
るJISの２，３種のSnの含有量は5.5〜9.0wt％
（以下単に％で示す）と規定され、一般的には８
％Snのりん青銅が使われている。 そこで、資源の涸渇という上述のような実情の
下にあつて、Sn含有量を1.0〜3.0％程度の低錫り
ん青銅組成を企てる場合に既存の８％Sn材と同
程度の諸特性を付与するには、最終の冷間加工は
相当にハードなものにしなければならないことが
発明者らの研究の結果明らかとなつた。 すなわち、８％Snりん青銅の25〜60％冷間加
工に相当する機械的強度ならびにばね特性を、例
えば２％Snのりん青銅で求めるには、約90％に
も及ぶような高い冷間加工を必要とすることであ
る。 ところがこのように最終圧延率を大きくする
と、必然的に伸びが低下し、かつ曲げ加工性の劣
化が著しいものとなる。 これに反して以下に詳述するような成分組成の
範囲とし、かつ主として中間焼鈍の温度条件等を
以下に説明するように規制することにより本発明
は、低Sn含有量のばね用りん青銅の有用性を確
立したものである。 まず、この発明の合金成分は、Snが1.0〜3.0％
の低錫にし、Ｐが0.05〜0.35％、Ni：0.5〜2.0
％、Feが0.05〜0.15％、残部はCuと不可避的不
純物とよりなるものとする。 ここで、Sn％を1.0〜3.0％に抑えたとき、次の
ような理由によつて必須成分の範囲が限定される
ものである。 その限定の理由を説明すると、まずNiについ
ては上記合金の結晶組織を微細化するために用い
るものであり、それが0.5％未満では微細化に対
しての効果が得られず、その一方、2.0％をこえ
ると添加相当分の効果はなく、却つてコスト高に
なるばかりか、Ni―Snの金属間化合物が生成す
るので、材料の機械的強度の制御が難しくなる。 つぎにFe分については、0.05〜0.15％含有させ
るが、これは中間焼鈍処理を安定化させるためで
ある。 すなわち、Feが0.05％未満では、結晶粒微細
化のための中間焼鈍温度の最高範囲が狭く（400
±10℃）なつて、製造工程上不可欠な熱処理が甚
だ困難であるのに反し、0.05％以上で上述の最適
温度範囲は400±50℃まで拡大され、製造上のコ
ントロールが容易になる。しかし、このFeが
0.15％を超えると、材料の曲げ加工性および耐食
性が劣化する。 またＰは、0.05〜0.35％含有させることにより
溶湯の脱酸剤としても役立つところ、0.05％に満
たないと溶湯の脱酸不足でピンホールなど欠陥の
発生原因となる。一方0.35％を超えると、Cu―
Ｐに金属間化合物が生成してインゴツトの圧延性
を悪くするおそれがある。 つぎにばね用低錫りん青銅の製造方法について
説明する。 まず、前述のSn：1.0〜3.0％、Ｐ：0.05〜0.35
％、Ni：0.5〜2.0％、Fe：0.05〜0.15％、残部が
実質的にCuである低錫りん青銅素材を鋳造す
る。 その後この低錫りん青銅素材を減厚圧延したの
ち中間焼鈍を施す。 一般に中間熱処理として従来は600℃±100℃の
焼鈍軟化曲線のほぼ中間の温度域で行われたのに
対し本発明においては、圧下率50％以上の減厚圧
延を経たのちに、350〜450℃の温度で１時間程度
の中間焼鈍を実施することによつて第１図の顕微
鏡写真で示すような、平均粒度0.003〜0.010mmの
微細な粒状結晶が生成することの知見を活用す
る。 この微粒化は、上記中間焼鈍による効果である
が、とくに前述のようにNi，Feの適切な含有量
の規制の下ではじめて適当な粒度となり展延性を
付与させ得るのである。 すなわち、本発明にかかる合金組織は、第１図
の顕微鏡写真に明らかなように、個々の結晶粒子
が細く、結晶粒の境界はそれぞれ丸味を帯びてい
て、しかも全体が微細な粒状体の集合組織として
観察される。なお部分的には粒の境界が明瞭でな
い部分もあるが、発明者らの研究によれば、これ
も金属学的には再結晶していて、単に顕微鏡によ
る把握が難しいだけであり、事実実用上は何らさ
しつかえないことが判つている。 これに対し上記のような従来のばね用りん青銅
に施される中間焼鈍では完全に再結晶させること
を目的としていたので、第２図に示すように、多
数の結晶で構成される多角形の集合体で、その平
均粒度は0.01〜0.05mmであつてしかもその結晶粒
界はほぼ直線状の明確な線で区切られ、多角形の
角は概ね明確であつた。 こうして中間焼鈍を終えた圧延材は、最終目的
板厚とするための冷間加工を、圧下率20〜60％の
比較的軽い圧延で行い、その後200±25℃での低
温焼鈍を最終仕上げ焼鈍として施すことによつ
て、基質が微細な粒状結晶の組織をもつばね用低
錫りん青銅製品を得る。 実施例

【表】 上表に成分組成を掲げた本発明合金は、鋳造後
まず低錫りん青銅素材の大きさに応じて目的とす
る製品寸法を得るために必要な圧延を、適切な焼
鈍をはさんで繰返した後、厚さ0.5mmになる直前
に圧下率50％の圧延を施し、ついで400℃×1hrの
中間焼鈍を行い、しかるのちそれぞれ最終の冷間
圧延を行つて仕上がり板厚0.45mmｔ（圧下率10
％）、0.4mmｔ（同20％）、0.35mmｔ（同30％）、0.3
mmｔ（同40％）、0.25mmｔ（同50％）、0.2mmｔ
（同60％）に仕上げ、ついで200℃×1hrの低温焼
鈍を最終仕上げ焼鈍として行つた。 なお、比較例のばね用りん青銅（８％Sn材）
については前述の従来標準とされたばね用りん青
銅の製造方法を踏襲した。 それらのばね限界値について両者を比較して示
したのが第３図である。この図から判るように、
この発明にかかる2.5％Sn材は最終板厚への圧延
圧下率が20〜60％の場合には従来の8.2％Sn材と
ほぼ同等のばね特性が得られている。 それと同時に、本発明の低錫りん青銅とJISの
Sn8％のりん青銅とについて同じ圧延率のもの同
志の曲げ加工性をくらべると、本発明の低錫りん
青銅の方がいくらかづつ優れていることがわかつ
た。 以上説明したように第１発明によれば、ばね用
りん青銅を低錫組成としてもその合金成分の適合
によつて、適切な中間焼鈍の下に2.5％Snのりん
青銅でもつて8.2％りん青銅とほぼ同等の曲げ特
性、ばね特性を具備する。 また、第２発明により上記のばね用低錫りん青
銅が一層簡単な工程で製造できる。

【図面の簡単な説明】

図面の第１図は、本発明の低錫りん青銅の顕微
鏡写真（イ…180倍、ロ…720倍）、第２図は従来
の８％Snりん青銅の顕微鏡写真（イ…180倍、ロ
…720倍）、第３図はばね限界値に及ぼす加工度の
影響を示す本発明およびJIS材の比較を示す図で
ある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ Sn：1.0〜3.0wt％、Ｐ：0.05〜0.35wt％、
   Ni：0.5〜2.0wt％、Fe：0.05〜0.15wt％、残部は
   Cuと不可避的不純物の組成になり、最終焼鈍組
   織が微細な粒状結晶であるばね用低錫りん青銅。 ２ Sn：1.0〜3.0wt％、Ｐ：0.05〜0.35wt％、
   Ni：0.5〜2.0wt％、Fe：0.05〜0.15wt％、残部が
   Cuと不可避的不純物の組成に成分調整された低
   錫りん青銅素材を、 減厚加工に引き続いて350〜450℃の温度での中
   間焼鈍を施し、ついで20〜60％の冷間加工により
   最終板厚に仕上げたのち200±25℃の最終焼鈍を
   施すこと を特徴とするばね用低錫りん青銅の製造方法。