JPS6328976B2 - - Google Patents
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- JPS6328976B2 JPS6328976B2 JP6950780A JP6950780A JPS6328976B2 JP S6328976 B2 JPS6328976 B2 JP S6328976B2 JP 6950780 A JP6950780 A JP 6950780A JP 6950780 A JP6950780 A JP 6950780A JP S6328976 B2 JPS6328976 B2 JP S6328976B2
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- Conductive Materials (AREA)
Description
本発明は形状記憶効果、超弾性挙動あるいは防
振効果と有する銅基合金に関するものであり、詳
しくは上記機能を有する銅基合金の特性改善を目
的としたものである。 ここで形状記憶効果あるいは超弾性挙動という
のは、合金のマルテンサイト変態に起因するとさ
れている現象であり、前者は合金の変態温度域を
挾んで高温側での形状と低温側での形状との間に
一方向的もしくは可逆的な形状の復元現象が現出
することを指し、また後者は応力誘起マルテンサ
イトがその温度では熱的に安定でない温度領域で
変形を行なつた時現出するものであり、見掛け上
の大きな塑性ひずみが変形応力除去後に殆んど完
全に回復する現象を指すものである。 また防振効果は、この場合マルテンサイト双晶
の寄与により振動エネルギーが吸収されやすい効
果である。 従来形状記憶効果や超弾性挙動あるいは防振効
果（以下これらをまとめて機能効果という。）を
有する機能合金としてNi―Ti合金、Au―Cd合
金、などのほか銅合金ではCu―Zn、Cu―Zn―Al
合金などが知られている。 しかしながらNi―Ti合金は良好な機能特性を
有するもののその溶製や熱処理が非常に困難であ
るため、実用範囲がかなり限られている。 またAu―Cd合金は原材料が高価なため実用化
には至らず、学術的な研究対象の範囲にとどまつ
ている。 ところがCu―Zn、Cu―Zn―Al合金などの銅基
合金は原料が安価なうえ、溶解作業性なども比較
的容易なため、今後の工業的利用が大いに期待さ
れている。 しかしながら、これらのCu―ZnやCu―Zn―Al
といつた銅基合金の欠点として主に次のような事
が挙げられる。即ち (1) 熱間加工や機能付与のための高温に加熱する
工程中に結晶粒径が成長して機能特性が低下し
やすい。 (2) 高温で長時間使用される場合の熱的安定性に
不安がある。 さらに詳しくのべると機能効果を得るには合金
材料が組成的に均一であることが好ましく、高温
で均一化焼鈍処理を施こす工程や共析反応を生じ
ない高温域での熱間加工工程、さらに機能付与の
ためのβ相構造からの焼入れ処理（β化処理）な
ど高温加熱処理が多く、製造工程中結晶粒径が粗
大化したりして微細粒径に制御し難く、このため
すぐれた機能特性を安定して得ることが困難であ
つた。 また機能合金製品の熱的安定性の問題として
は、例えば形状記憶効果の場合、変態温度域より
低温側で変形させた合金を高温側に加熱すると、
無負荷であるとほぼ元の高温側での形状に近い形
に回復する。 しかしながら、合金が回復しようとする応力よ
り大きい逆の応力で完全にもしくは部分的な回復
を許したのち拘束しておくと、除荷後も次第に回
復の程度が少なくなり、形状記憶合金としての機
能を果さなくなる傾向がある。 上記は形状記憶効果における熱的安定性の問題
の一例であるが、このような熱的安定性の問題は
超弾性挙動や防振機能においても同様である。 本発明はCu―Zn系合金の上述の問題点に着目
してなされたものであり、結晶粒径の微細安定化
と熱的安定性の改善により機能特性の向上を目指
したものである。 即ち本発明の銅基合金は、まず第１にはZn38
〜45重量％、とZr0.003〜0.3重量％と残部Cuより
なることを特徴とし、第２にはZn10〜35重量％
とZr0.003〜0.3重量％さらにAlを12重量％以下を
含有し、残部がCuよりなることを特徴とするも
のであつて、これによつて形状記憶効果や超弾性
挙動あるいは防振効果などを発揮させんとするも
のである。 そしてこれらの機能は合金組成にもよるが、使
用温度によつても同一組成の合金であつても機能
が異なることは先に説明した通りである。 上記した本発明の形状記憶効果または超弾性効
果を有する銅基合金においてZnを10〜45重量％
と規定したのは、Znが10重量％以下では機能効
果を有し難く、また45重量％を超えて含有させて
もいたずらに加工性を損なうだけで機能効果の改
善に寄与しないためである。そしてこのZnの量
は、銅基合金の組成としてCu―Znの２元合金の
場合には38〜45重量％が好ましくそれ以外では何
れの機能効果も有しない。 次にZrを0.003〜0.3重量％と規定した理由はこ
れが0.003重量％未満では機能特性改善効果が十
分ではなく、また0.3重量％をこえて添加しても
いたずらに溶解、鋳造の均一性を困難にするほか
変態温度域の変動要因となるのみで、より一層の
機能特性改善効果が期待し難いためである。 またAlは上述した機能効果を発揮させる使用
温度域に応じて合金の変態温度域を制御する目的
で添加されるのが好ましいが、その量が多すぎる
と加工性を阻害することになるので12重量％以下
が望ましい。 そして所望の変態温度を得るのにAlを添加す
る場合は合金の加工性も考慮してZn量は35重量
％をこえないことが好ましい。 本発明において変態温度域を殆んど変動させな
い微量な範囲で添加されるZrが鋳造材の結晶粒
を微細化させ、凝固に伴なう組成の不均一を少な
くするとともに均質化焼鈍、熱間加工、機能付与
のβ化処理などの工程における結晶粒の不均質な
粗大化を抑制し、延性の改善効果をもたらすほ
か、繰返し変形に伴なう疲労特性などの銅基合金
としての諸特性を向上させるのである。 またさらに合金の熱的安定化に寄与して銅基合
金の実用特性を高めるものである。 以下実施例により本発明を詳細に説明する。 実施例 １ 通常の電気用銅地金、電解亜鉛、電気錫、純度
99.99％のアルミニウム、Cu―30％Zr母合金およ
びCu―15％Si母合金などを用いてアルゴンガス
雰囲気下で第１表に示すような組成の20mmφの銅
基合金を溶解、鋳造した。 これを800℃にて５時間均一化焼鈍したのち、
熱間圧延および冷間圧延により１mmtに圧延し、
次いでその表面を軽く機械的に研磨して約100mm
長さのテープとした。 このテープを真直ぐな状態で700℃から水焼入
れして機能効果調査のための試料を得た。 この間に鋳造インゴツトの横断面マクロ組織の
観察ならびに加工性の状況観察を行なつた。 また試料の機能効果についても調べ、これらの
結果を第２表に示した。
振効果と有する銅基合金に関するものであり、詳
しくは上記機能を有する銅基合金の特性改善を目
的としたものである。 ここで形状記憶効果あるいは超弾性挙動という
のは、合金のマルテンサイト変態に起因するとさ
れている現象であり、前者は合金の変態温度域を
挾んで高温側での形状と低温側での形状との間に
一方向的もしくは可逆的な形状の復元現象が現出
することを指し、また後者は応力誘起マルテンサ
イトがその温度では熱的に安定でない温度領域で
変形を行なつた時現出するものであり、見掛け上
の大きな塑性ひずみが変形応力除去後に殆んど完
全に回復する現象を指すものである。 また防振効果は、この場合マルテンサイト双晶
の寄与により振動エネルギーが吸収されやすい効
果である。 従来形状記憶効果や超弾性挙動あるいは防振効
果（以下これらをまとめて機能効果という。）を
有する機能合金としてNi―Ti合金、Au―Cd合
金、などのほか銅合金ではCu―Zn、Cu―Zn―Al
合金などが知られている。 しかしながらNi―Ti合金は良好な機能特性を
有するもののその溶製や熱処理が非常に困難であ
るため、実用範囲がかなり限られている。 またAu―Cd合金は原材料が高価なため実用化
には至らず、学術的な研究対象の範囲にとどまつ
ている。 ところがCu―Zn、Cu―Zn―Al合金などの銅基
合金は原料が安価なうえ、溶解作業性なども比較
的容易なため、今後の工業的利用が大いに期待さ
れている。 しかしながら、これらのCu―ZnやCu―Zn―Al
といつた銅基合金の欠点として主に次のような事
が挙げられる。即ち (1) 熱間加工や機能付与のための高温に加熱する
工程中に結晶粒径が成長して機能特性が低下し
やすい。 (2) 高温で長時間使用される場合の熱的安定性に
不安がある。 さらに詳しくのべると機能効果を得るには合金
材料が組成的に均一であることが好ましく、高温
で均一化焼鈍処理を施こす工程や共析反応を生じ
ない高温域での熱間加工工程、さらに機能付与の
ためのβ相構造からの焼入れ処理（β化処理）な
ど高温加熱処理が多く、製造工程中結晶粒径が粗
大化したりして微細粒径に制御し難く、このため
すぐれた機能特性を安定して得ることが困難であ
つた。 また機能合金製品の熱的安定性の問題として
は、例えば形状記憶効果の場合、変態温度域より
低温側で変形させた合金を高温側に加熱すると、
無負荷であるとほぼ元の高温側での形状に近い形
に回復する。 しかしながら、合金が回復しようとする応力よ
り大きい逆の応力で完全にもしくは部分的な回復
を許したのち拘束しておくと、除荷後も次第に回
復の程度が少なくなり、形状記憶合金としての機
能を果さなくなる傾向がある。 上記は形状記憶効果における熱的安定性の問題
の一例であるが、このような熱的安定性の問題は
超弾性挙動や防振機能においても同様である。 本発明はCu―Zn系合金の上述の問題点に着目
してなされたものであり、結晶粒径の微細安定化
と熱的安定性の改善により機能特性の向上を目指
したものである。 即ち本発明の銅基合金は、まず第１にはZn38
〜45重量％、とZr0.003〜0.3重量％と残部Cuより
なることを特徴とし、第２にはZn10〜35重量％
とZr0.003〜0.3重量％さらにAlを12重量％以下を
含有し、残部がCuよりなることを特徴とするも
のであつて、これによつて形状記憶効果や超弾性
挙動あるいは防振効果などを発揮させんとするも
のである。 そしてこれらの機能は合金組成にもよるが、使
用温度によつても同一組成の合金であつても機能
が異なることは先に説明した通りである。 上記した本発明の形状記憶効果または超弾性効
果を有する銅基合金においてZnを10〜45重量％
と規定したのは、Znが10重量％以下では機能効
果を有し難く、また45重量％を超えて含有させて
もいたずらに加工性を損なうだけで機能効果の改
善に寄与しないためである。そしてこのZnの量
は、銅基合金の組成としてCu―Znの２元合金の
場合には38〜45重量％が好ましくそれ以外では何
れの機能効果も有しない。 次にZrを0.003〜0.3重量％と規定した理由はこ
れが0.003重量％未満では機能特性改善効果が十
分ではなく、また0.3重量％をこえて添加しても
いたずらに溶解、鋳造の均一性を困難にするほか
変態温度域の変動要因となるのみで、より一層の
機能特性改善効果が期待し難いためである。 またAlは上述した機能効果を発揮させる使用
温度域に応じて合金の変態温度域を制御する目的
で添加されるのが好ましいが、その量が多すぎる
と加工性を阻害することになるので12重量％以下
が望ましい。 そして所望の変態温度を得るのにAlを添加す
る場合は合金の加工性も考慮してZn量は35重量
％をこえないことが好ましい。 本発明において変態温度域を殆んど変動させな
い微量な範囲で添加されるZrが鋳造材の結晶粒
を微細化させ、凝固に伴なう組成の不均一を少な
くするとともに均質化焼鈍、熱間加工、機能付与
のβ化処理などの工程における結晶粒の不均質な
粗大化を抑制し、延性の改善効果をもたらすほ
か、繰返し変形に伴なう疲労特性などの銅基合金
としての諸特性を向上させるのである。 またさらに合金の熱的安定化に寄与して銅基合
金の実用特性を高めるものである。 以下実施例により本発明を詳細に説明する。 実施例 １ 通常の電気用銅地金、電解亜鉛、電気錫、純度
99.99％のアルミニウム、Cu―30％Zr母合金およ
びCu―15％Si母合金などを用いてアルゴンガス
雰囲気下で第１表に示すような組成の20mmφの銅
基合金を溶解、鋳造した。 これを800℃にて５時間均一化焼鈍したのち、
熱間圧延および冷間圧延により１mmtに圧延し、
次いでその表面を軽く機械的に研磨して約100mm
長さのテープとした。 このテープを真直ぐな状態で700℃から水焼入
れして機能効果調査のための試料を得た。 この間に鋳造インゴツトの横断面マクロ組織の
観察ならびに加工性の状況観察を行なつた。 また試料の機能効果についても調べ、これらの
結果を第２表に示した。
【表】
【表】
【表】
【表】
上記第２表から本発明合金は比較合金に比べ鋳
造組織からして微細で加工性にすぐれていること
が認められた。 Zrを含有していても合金No.10のように過剰に
添加されたものは、却つて機能特性に悪影響をお
よぼすことがわかつた。 実施例 ２ 実施例１で準備した形状記憶効果を示す試料を
用いて、これらの合金における形状記憶機能の熱
的な安定性を調査した。 試験方法は、試料を室温において25mmφの円筒
（即ち曲率半径12.5mm）にそわせてＵ字形になる
まで180゜曲げたのちこれを拘束し、所定の温度の
油槽中に浸漬放置したのち回復状態をその曲率半
径測定により調査した。 第３表にその結果を示したが、本発明合金は変
態温度域の類似した比較合金に比べて熱的安定性
においてすぐれていることがわかつた。
造組織からして微細で加工性にすぐれていること
が認められた。 Zrを含有していても合金No.10のように過剰に
添加されたものは、却つて機能特性に悪影響をお
よぼすことがわかつた。 実施例 ２ 実施例１で準備した形状記憶効果を示す試料を
用いて、これらの合金における形状記憶機能の熱
的な安定性を調査した。 試験方法は、試料を室温において25mmφの円筒
（即ち曲率半径12.5mm）にそわせてＵ字形になる
まで180゜曲げたのちこれを拘束し、所定の温度の
油槽中に浸漬放置したのち回復状態をその曲率半
径測定により調査した。 第３表にその結果を示したが、本発明合金は変
態温度域の類似した比較合金に比べて熱的安定性
においてすぐれていることがわかつた。
【表】
【表】
以上詳述したように本発明の銅基合金はZn10
〜45重量％とZrを0.003〜0.3重量％、あるいはAl
を12重量％以下含有し、残部がCuよりなること
を特徴とする形状記憶効果または超弾性効果を有
する銅基合金であつて結晶粒の微細化などによつ
て延性が改善される結果、加工性において著しい
改善効果が得られ、また熱的安定性も顕著に改善
されるため工業的に用いて多大の効果を有するも
のである。
〜45重量％とZrを0.003〜0.3重量％、あるいはAl
を12重量％以下含有し、残部がCuよりなること
を特徴とする形状記憶効果または超弾性効果を有
する銅基合金であつて結晶粒の微細化などによつ
て延性が改善される結果、加工性において著しい
改善効果が得られ、また熱的安定性も顕著に改善
されるため工業的に用いて多大の効果を有するも
のである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ Zn38〜45重量％、Zr0.003〜0.3重量％を含有
し、残部がCuよりなることを特徴とする形状記
憶効果または超弾性効果を有する銅基合金。 ２ Zn10〜35重量％、Zr0.003〜0.3重量％および
Alを12重量％以下の範囲で含有し、残部がCuよ
りなることを特徴とする形状記憶効果または超弾
性効果を有する銅基合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6950780A JPS56166353A (en) | 1980-05-24 | 1980-05-24 | Functional copper alloy |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6950780A JPS56166353A (en) | 1980-05-24 | 1980-05-24 | Functional copper alloy |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56166353A JPS56166353A (en) | 1981-12-21 |
| JPS6328976B2 true JPS6328976B2 (ja) | 1988-06-10 |
Family
ID=13404716
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6950780A Granted JPS56166353A (en) | 1980-05-24 | 1980-05-24 | Functional copper alloy |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS56166353A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58189346A (ja) * | 1982-04-26 | 1983-11-05 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 音響用防振銅合金 |
| KR910003882B1 (ko) * | 1988-12-21 | 1991-06-15 | 풍산금속공업주식회사 | 전기 및 전자부품용 동합금과 그 제조방법 |
| RU2502818C1 (ru) * | 2012-12-18 | 2013-12-27 | Юлия Алексеевна Щепочкина | Латунь |
| CN104232978B (zh) * | 2014-09-01 | 2016-05-18 | 航天材料及工艺研究所 | 一种铜银锆合金大尺寸锻造饼坯的制备方法 |
-
1980
- 1980-05-24 JP JP6950780A patent/JPS56166353A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS56166353A (en) | 1981-12-21 |
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