(57)【要約】【課題】物理的性質を損なうことなく、機械的強度として表される引張強さ、硬さをＪＩＳ  Ｚ  ３２３４第３種規格品よりも向上させるとともに、高価なＮｉの添加量を抑え、Ｂｅフリーで引張強さが８２０Ｎ／mm2以上、硬さがＨＢ(１０／３０００)で２４４以上、導電率がＩＡＣＳで３５％以上の高強度高導電性で廉価な銅合金を得る。【解決手段】Ｎｉ３．３０〜６．０ｗｔ％、Ｓｉ０．８〜１．７ｗｔ％、Ｃｒ０．５〜１．５ｗｔ％、Ｓｎ０．１〜０．３ｗｔ％を含有し、且つ残部が不可避的な不純物を除くＣｕよりなる。また、Ｎｉ／Ｓｉ重量比が３〜４であるとともに、引張強さが８２０Ｎ／mm2以上、硬さがＨＢ(１０／３０００)で２４４以上、導電率がＩＡＣＳで３５％以上である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎｉ３．３０〜６．０ｗｔ％、Ｓｉ０．８〜１．７ｗｔ％、Ｃｒ０．５〜１．５ｗｔ％、Ｓｎ０．１〜０．３ｗｔ％を含有し、且つ残部が不可避的な不純物を除くＣｕよりなり、Ｎｉ／Ｓｉ重量比が３〜４であるとともに、引張強さが８２０Ｎ／mm2以上、硬さがＨＢ(１０／３０００)で２４４以上、導電率がＩＡＣＳで３５％以上であることを特徴とする高強度高導電性銅合金。
【請求項２】
Ｎｉ３．３０〜６．０ｗｔ％、Ｓｉ０．８〜１．７ｗｔ％、Ｃｒ０．５〜１．５ｗｔ％、Ｓｎ０．１〜０．３ｗｔ％を含有するとともに、Ｍｇ、Ｍｎのうちの一種類、又は両方を０．０１〜０．１ｗｔ％含有し、且つ残部が不可避的な不純物を除くＣｕよりなり、Ｎｉ／Ｓｉ重量比が３〜４であるとともに、引張強さが８２０Ｎ／mm2以上、硬さがＨＢ(１０／３０００)で２４４以上、導電率がＩＡＣＳで３５％以上であることを特徴とする高強度高導電性銅合金。
【請求項３】
Ｎｉ３．３０〜６．０ｗｔ％、Ｓｉ０．８〜１．７ｗｔ％、Ｃｒ０．５〜１．５ｗｔ％、Ｓｎ０．１〜０．３ｗｔ％を含有し、且つ残部が不可避的な不純物を除くＣｕよりなるとともに、Ｎｉ／Ｓｉ重量比が３〜４である銅合金を、溶体化処理温度８５０℃〜９５０℃の範囲で溶体化処理した後、冷間加工率が元の材料の断面積に対して１０〜４０％となるよう冷間加工を施し、その後処理温度４００〜５００℃で時効処理を行って製造し、引張強さを８２０Ｎ／mm2以上、硬さをＨＢ(１０／３０００)で２４４以上、導電率をＩＡＣＳで３５％以上としたことを特徴とする高強度高導電性銅合金の製造方法。
【請求項４】
Ｎｉ３．３０〜６．０ｗｔ％、Ｓｉ０．８〜１．７ｗｔ％、Ｃｒ０．５〜１．５ｗｔ％、Ｓｎ０．１〜０．３ｗｔ％を含有するとともに、Ｍｇ、Ｍｎのうちの一種類、又は両方を０．０１〜０．１ｗｔ％含有し、且つ残部が不可避的な不純物を除くＣｕよりなるとともに、Ｎｉ／Ｓｉ重量比が３〜４である銅合金を、溶体化処理温度８５０℃〜９５０℃の範囲で溶体化処理した後、冷間加工率が元の材料の断面積に対して１０〜４０％となるよう冷間加工を施し、その後処理温度４００〜５００℃で時効処理を行って製造し、引張強さを８２０Ｎ／mm2以上、硬さをＨＢ(１０／３０００)で２４４以上、導電率をＩＡＣＳで３５％以上としたことを特徴とする高強度高導電性銅合金の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機械強度と導電性、耐熱性を必要とする抵抗溶接用銅合金電極材料及びその関連冶具、クロムケイ化物・ニッケルケイ化物を生かした熱伝導性と耐摩耗性が要求される摺動材、その他機械強度・熱伝導性・耐熱性が要求される高強度高導電性銅合金及びその製造方法に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、抵抗溶接用銅合金電極材料の規格であるＪＩＳ  Ｚ  ３２３４第３種規格相当品として、特許文献１に示す如く、有害の懸念のあるＢｅを含まない電極材料が開発されている。この材料は現在電極材のみならず、合金のマトリックス中に形成されたケイ化物が摩擦係数の低下に作用するとして摺動部材に利用されるとともに、耐熱性・熱伝導性が良好であるとして、耐熱性・良好な熱伝導性を必要とする機械部品にも利用されている。
【０００３】
しかしながら、特許文献１に記載の材料には、Ｎｉを３％までしか含有していないため、引張強さ及び硬さで表される機械的強度に限界がある。そこで、特許文献１に記載の材料よりも上記機械的強度に優れた材料として、バルク材として一般的にＢｅＣｕ２５合金が主として使用されている。
【０００４】
上記ＢｅＣｕ２５合金は、一つの例としてロボットに組み付けた抵抗溶接のガンアームに使用されている。このガンアームは、ＪＩＳ  Ｚ  ３２３４第３種規格品よりも導電率は多少低くても、強度が高い材料でなければ、ロボットに組み付ける抵抗溶接のガンアームとして適さない。また、このＢｅＣｕ２５合金は、熱伝導性と機械的性質が良好であるためプラスチック成型用金型部品としても使用されるとともに、ダイカストのプランジャーチップ等にも使用されている。
【０００５】
また、ＢｅＣｕ２５合金はＢｅを含有しているため、人体や環境に悪影響を及ぼす懸念がある。そこで、Ｂｅを含んでいない特許文献１に記載の銅合金をプラスチック成型用の金型部品として使用した場合、硬度不足でありＨＢ(１０／３０００)で２４４以上、又はロックウエル硬度ＨＲＣ２４以上の硬さを満たすことができない。以上の理由により、金型部品として使用する場合やロボットに組み付ける抵抗溶接用ガンアーム等に使用する場合、Ｂｅフリーであるとともに、機械強度と熱伝導性に優れた材料が求められている。
【０００６】
上記の要求条件を満たし、機械強度の優れた材料で、しかもＢｅを含まないものとして、特許文献２に記載の銅合金の存在が知られている。特許文献２に記載の銅合金は、実施例に示す如くＮｉの含有量が８．５ｗｔ％〜１１．５ｗｔ％、Ｎｉ／Ｓｉ重量比が３．４〜４．５、Ｃｒが０．５０ｗｔ％〜２．００ｗｔ％、残部がＣｕからなるとともに、ロックウェルＣ３０以上の硬度及びＩＡＣＳ２４％以上の導電率を有するものである。
【特許文献１】特許第３５６３３１１号公報
【特許文献２】特開平４−２４７８３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献２に記載の銅合金は、高価なＮｉを８．５ｗｔ％〜１１．５ｗｔ％含有するとともにＮｉ／Ｓｉ重量比が３．４〜４．５であるため、合金材料として析出硬化させた場合、マトリックスに形成されるケイ化物が多くなり、熱処理の途中で内部応力による割れが発生しやすく、また、熱間塑性加工も難しいものとなっている。
【０００８】
本発明は上述の如き課題を解決しようとするものであって、物理的性質を損なうことなく、機械的強度として表される引張強さ及び硬さをＪＩＳ  Ｚ  ３２３４第３種規格品よりも向上させるとともに、高価なＮｉの添加量を抑え、Ｂｅフリーで引張強さが８２０Ｎ／mm2以上、硬さがＨＢ(１０／３０００)で２４４以上、導電率がＩＡＣＳで３５％以上の高強度高導電性で廉価な銅合金を得ようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の如き課題を解決するため、本願の第１発明は、Ｎｉ３．３０〜６．０ｗｔ％、Ｓｉ０．８〜１．７ｗｔ％、Ｃｒ０．５〜１．５ｗｔ％、Ｓｎ０．１〜０．３ｗｔ％を含有し、且つ残部が不可避的な不純物を除くＣｕよりなり、Ｎｉ／Ｓｉ重量比が３〜４であるとともに、引張強さが８２０Ｎ／mm2以上、硬さがＨＢ(１０／３０００)で２４４以上、導電率がＩＡＣＳで３５％以上のものである。
【００１０】
また、本願の第２発明は、Ｎｉ３．３０〜６．０ｗｔ％、Ｓｉ０．８〜１．７ｗｔ％、Ｃｒ０．５〜１．５ｗｔ％、Ｓｎ０．１〜０．３ｗｔ％を含有するとともに、Ｍｇ、Ｍｎのうちの一種類、又は両方を０．０１〜０．１ｗｔ％含有し、且つ残部が不可避的な不純物を除くＣｕよりなり、Ｎｉ／Ｓｉ重量比が３〜４であるとともに、引張強さが８２０Ｎ／mm2以上、硬さがＨＢ(１０／３０００)で２４４以上、導電率がＩＡＣＳで３５％以上のものである。尚、Ｍｇ、Ｍｎはいずれもマトリックスに酸化物発生抑止剤として使用するものである。
【００１１】
また、本願の第３発明は、Ｎｉ３．３０〜６．０ｗｔ％、Ｓｉ０．８〜１．７ｗｔ％、Ｃｒ０．５〜１．５ｗｔ％、Ｓｎ０．１〜０．３ｗｔ％を含有し、且つ残部が不可避的な不純物を除くＣｕよりなるとともに、Ｎｉ／Ｓｉ重量比が３〜４である銅合金を、溶体化処理温度８５０℃〜９５０℃の範囲で溶体化処理した後、冷間加工率が元の材料の断面積に対して１０〜４０％となるよう冷間加工を施し、その後処理温度４００〜５００℃で時効処理を行って製造し、引張強さを８２０Ｎ／mm2以上、硬さをＨＢ(１０／３０００)で２４４以上、導電率をＩＡＣＳで３５％以上としたものである。
【００１２】
また、本願の第４発明は、Ｎｉ３．３０〜６．０ｗｔ％、Ｓｉ０．８〜１．７ｗｔ％、Ｃｒ０．５〜１．５ｗｔ％、Ｓｎ０．１〜０．３ｗｔ％を含有するとともに、Ｍｇ、Ｍｎのうちの一種類、又は両方を０．０１〜０．１ｗｔ％含有し、且つ残部が不可避的な不純物を除くＣｕよりなるとともに、Ｎｉ／Ｓｉ重量比が３〜４である銅合金を、溶体化処理温度８５０℃〜９５０℃の範囲で溶体化処理した後、冷間加工率が元の材料の断面積に対して１０〜４０％となるよう冷間加工を施し、その後処理温度４００〜５００℃で時効処理を行って製造し、引張強さを８２０Ｎ／mm2以上、硬さをＨＢ(１０／３０００)で２４４以上、導電率をＩＡＣＳで３５％以上としたものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は上述の如く構成したものであって、高価なＮｉの添加量を抑えるとともに、Ｎｉ及びＳｉの添加量を調整することにより、機械的強度として表される引張強さと硬さをＪＩＳ  Ｚ  ３２３４第３種規格品よりも向上させるとともに、物理的性質を損なうことなく、環境に有害の懸念のあるＢｅを使用せずに、機械的強度及び導電率の高い高強度高導電性銅合金を廉価に得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
発明者は、特許文献１に記載の材料よりも機械的強度を高めるとともにこれに近い導電率を有し、しかも特許文献２に記載の高価なＮｉの配合比率が高い銅合金よりも、Ｎｉ添加量を少なくしながら、引張強さ及び硬さがＪＩＳ  Ｚ  ３２３４第３種規格の引張強さ及び硬さよりも優れるとともに、伸び、及び導電率にも優れた銅合金を開発するための目標規格を設定した。また、導電率に関しては、引張強さや硬さを良好なものとした場合、低下する傾向にある。そこで、上記の如く引張強さや硬さを良好なものとした本発明の材料について実験を行った結果、３５％以上の導電率を確保することができることが明らかとなったため、目標規格を３５％以上とした。
【００１５】
引張強さ                      ８２０Ｎ／mm2以上
硬さ(ＨＢ(１０／３０００))    ２４４以上
導電率(ＩＡＣＳ)              ３５％以上
尚、ロボットに組み付ける抵抗溶接用ガンアーム等の製品に使用する場合に、上記の如く引張強さや硬さを良好に保ちながら製品の破損等を防止するには、７％以上の伸びを達成することが望ましい。
【００１６】
また、特許文献１に記載の銅合金を生産する上で、機械的性質に関係する添加元素としてＮｉが一番重要な元素であることが判明している。そこで、上記目標規格を満足させるとともに、高価なＮｉをできるだけ増やさないことを考慮して、まずＮｉを３．３０〜６．０ｗｔ％含有させることを検討した。尚、Ｎｉの含有量が３．３０ｗｔ％よりも少ないと、目標とする機械的性質が出ず、６．０ｗｔ％よりも多いと、高価なＮｉの添加量が多くなるため製造コストが高くなるばかりでなく、他の添加元素と相まって熱間塑性加工性が悪くなり、析出硬化するための熱処理での内部応力ひずみも多くなるため、割れが発生しやすい。
【００１７】
次に、ＳｉはＮｉと化合してＮｉケイ化物をマトリックス中に形成し、強度の向上と同時に摺動部材に使用する場合には、摩擦係数を低くすることが可能となる。尚、ＮｉとＳｉの化合物としてはＮｉ2Ｓｉが考えられる。また、少し多めの余分なＳｉ添加は、以下に述べるＣｒと共に化合物としてのＮｉケイ化物のほかに、Ｃｒケイ化物を形成し、析出強化と耐摩耗性に貢献する。尚、ＣｒとＳｉの化合物としてはＣｒ5Ｓｉ3等が考えられる。
【００１８】
以上を考慮して検討した結果、強度の向上、摩擦係数の低減、析出強化、耐摩耗性の観点から、Ｎｉに対するＳｉ添加量としてはＮｉ／Ｓｉ重量比は３〜４が望ましいことが明らかとなった。尚、Ｎｉ／Ｓｉ重量比が３未満であると、靭性が低下するとともに機械的性質の引張強さが低下する。また、Ｎｉ／Ｓｉ重量比が４よりも大きいと、Ｎｉケイ化物とＣｒケイ化物のどちらかが不足して析出強化に影響するとともに、バルク材として使用する場合、機械的性質の向上が望めない。
【００１９】
また、本発明の合金に、大気溶解でＣｒを添加する場合、このＣｒは最も酸化しやすいため歩留まりの変動に気をつけなければならない。但し、以下の含有範囲内であれば、歩留まりが多少上下しても析出強化方法の熱処理さえ間違えなければ、あまり問題にならないことが判明している。そこで、本発明では、Ｃｒの含有量を０．５〜１．５ｗｔ％としている。そして、含有量が０．５ｗｔ％未満であれば、Ｓｉとの化合物形成が少なくなりＮｉ添加量との関係で導電率が低下するとともに析出強化に貢献しない。また、含有量が１．５％よりも多い場合は、酸化物が増えて材質に影響を及ぼすとともに材料費が上昇するため不経済である。
【００２０】
また、Ｓｎは、固溶強化を促進するとともにＣｕ−Ｓｎ化合物を形成することにより、引張強さ及び硬さにて表される機械的性質を向上させて、以下の含有範囲内であれば導電率も低下させないことから補助添加元素として重要である。そこで、本発明ではＳｎ含有率を０．１ｗｔ％〜０．３ｗｔ％としている。そして、含有量が０．１ｗｔ％未満であると、上記効果が得にくくなり、０．３ｗｔ％より多いと、他の添加元素との影響により導電率が低下し、目標規格を満足できないものとなる。
【００２１】
また、他の添加元素としてＭｇ、Ｍｎを微量添加することにより、余分な酸化物を吸収してＭｇＯ2、ＭｎＯ2を形成し、Ｃｒの酸化物生成を抑止するものとなる。また、Ｍｇ、Ｍｎの含有量は、０．０１ｗｔ％〜０．１ｗｔ％の範囲であって、Ｍｇ、Ｍｎの含有量が０．０１ｗｔ％未満であると、溶湯の酸化に気をつけて溶解しないとＣｒ酸化物発生を抑止できない。また、０．１ｗｔ％より多いと、機械的性質が低下するとともに導電率も悪くなる。また、本発明の銅合金は、有害の懸念があるＢｅを含まないため、本材料について過酷な切削加工及び溶接等を行ってもＢｅヒューム等の心配のない安全な製品を得ることが可能となる。
【００２２】
そして、以上の元素をできるだけ酸化させずに溶融させて鋳塊を作り(但し、真空溶解の必要はない)、熱間塑性加工後に８５０〜９５０℃の範囲で固溶させたものを、元の断面積に対し１０〜４０％冷間加工を行い、この冷間加工により引張強さの向上に寄与する。その後、４００℃〜５００℃で時効処理を行うことにより、上記目標規格を満足させることができた。
【００２３】
また、本発明の銅合金及び上記加工方法は、バルク材の製造を本来の目的としているが、本発明の含有範囲内で添加元素を調節することにより、圧延して薄板を製造することも可能である。また、冷間加工する際に、１回の加工において元の断面積に対し４０％以内の加工を施し、その後熱処理を行う前に加工熱処理(焼鈍と冷間圧延を繰り返す処理)を行い、その後溶体化処理を施す。溶体化処理後、表面酸化物を除去して仕上げ、冷間加工を行い(冷間加工は１０％以上行うこと)、時効処理を施すことにより上記の目標規格を満足させた薄板に加工することができる。
【実施例】
【００２４】
第１〜第４発明における各実施例について以下に詳細に説明する。まず、各実施例及び比較例の成分分析値を下記の表１に示す。尚、実施例１〜実施例５、及び実施例１０は、Ｎｉ含有量を、本発明のＮｉ含有範囲（３．３０〜６．０ｗｔ％）の中間値に近い値とした実施例である。また、実施例１〜実施例５は、Ｎｉ／Ｓｉ重量比を本発明のＮｉ／Ｓｉ重量比範囲（３〜４）の上限値に近い値としている。
【００２５】
また、実施例６及び実施例７は、Ｎｉ含有量を下限値に近い値とした実施例であり、実施例８及び実施例９は、Ｎｉ含有量を上限値に近い値としたものである。また、実施例１１はＮｉ含有量を本発明のＮｉ含有範囲の中間値よりもやや低い値とするとともに、Ｎｉ／Ｓｉ重量比を本発明のＮｉ／Ｓｉ重量比範囲（３〜４）の下限値に近い値としたものである。
【００２６】
また、比較例１〜４は実施例よりもＮｉ含有量の多い銅合金であり、比較例１は比較例２〜４よりもＮｉ／Ｓｉ重量比を低くしたものである。尚、Ｓｉの添加量を多くするとケイ化物が多くなるため、ＭｇとＭｎを微量添加して酸化物の発生を抑え、靭性が出るように心がけた。
【００２７】
また、比較例２はＮｉ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｃｕの４元素のみから成り、このうちＳｉの量を比較例１よりも低く抑えたものである。また、比較例３は、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｃｒの配合比を上記比較例２とほぼ同一とするとともに、更にＭｇ、Ｚｎを微量添加したものである。また、比較例４は、Ｎｉ、Ｃｒの添加量を比較例１〜３よりも低く抑えるとともに、Ｓｎを微量添加したものである。また、比較例５〜９は、従来より市販されている特許文献１に記載の材料であって、量産品からランダムに抜き取ったものである。また、比較例１０は、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｓｎ、Ｃｕの各元素の含有量を、本発明の含有範囲内とするとともに、Ｎｉ／Ｓｉ重量比を本発明のＮｉ／Ｓｉ重量比範囲の上限値よりも高い４．４０としたものである。
【００２８】
【表１】
2008223069.tif 000002
【００２９】
そして、表１に示す実施例１〜１１、及び比較例１〜１０の試料を製造するため、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｓｎ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｃｕを用意した。尚、Ｎｉは電解Ｎｉを、ＳｉはＣｕ−Ｓｉ(１０％)母合金を、ＣｒはＣｕ−Ｃｒ(１０％)母合金を、Ｓｎは電解Ｓｎを用意した。また、微量添加成分のＭｇはＣｕ−Ｍｇ(５０％)母合金を、ＭｎはＣｕ−Ｍｎ(３０％)母合金を、Ｚｎは電解Ｚｎを各々用意した。
【００３０】
また、実施例１〜１１及び比較例１〜４、１０は、１チャージあたり合計２５kgの原料を各々用意して製造した。また、比較例５〜９は、１チャージ当たり８００kgの製品より試料を採取した。
【００３１】
そして、実施例１〜１１及び比較例１〜４、１０は、黒鉛るつぼを用意して高周波炉にて各々適量のフラックスと木炭を用意し、ダービル法にて各々鋳塊を製造した。そして、その鋳塊の押湯部分を除き外周を機械加工にて面削し、傷がないことを確認して次工程に供した。そして、熱間鍛造にてΦ４０mmに鍛伸し、以下の表２に示す溶体化温度で固溶させて素早く水冷し、溶体化処理を施した。その後、外周をΦ３７mmに面削を行い、冷間引抜加工と時効処理工程に供した。各試料の時効処理温度を以下の表２に示す。
【００３２】
【表２】
2008223069.tif 000003
【００３３】
また、比較例５〜９は、Φ２７５mmの鋳塊から熱間押出によりΦ５５mmに加工し、表２に示す溶体化温度で固溶させて素早く水冷し、溶体化処理を施した。その後、研磨工程を経てΦ４０mmに冷間加工を行った後、時効処理工程他に供した。そして、上記の如く加工した各々の材料を切断し、ＪＩＳ４号試験片と硬さ及び導電率を測定するテストピースを採取して、各々の試験に供した。
【００３４】
上記の如く各試料について溶体化処理、冷間加工、時効処理を行った結果を以下に説明する。実施例１では、時効処理時間を少し短くすることにより、引張強さ及び硬さが目標規格を満足した。また、実施例２では、溶体化処理温度を８５０℃〜９５０℃の中間の９００℃とするとともに、時効処理温度を実施例１よりも１０℃下げて時効処理時間を長くした。その結果、実施例１と比較して引張強さは多少低下したが、導電率は高くなった。
【００３５】
また、実施例３は溶体化処理温度を上記実施例２よりも更に１０℃下げるとともに、溶体化処理時間を長くした。その結果、実施例１及び実施例２と比較して引張強さ、０．２％耐力、及び硬さは低下したが、伸びと導電率は実施例１及び実施例２を上回った。また、実施例４は、上記実施例１〜３よりも冷間加工率を下げるとともに時効処理温度を実施例１よりも１０℃上げ、最適温度及び最適時間でピーク時効処理を行った。尚、ピーク時効処理とは、その材質の最高強度を得るために、時効処理を最適温度・最適時間で行うことを言う。その結果、引張強さ、０．２％耐力、及び硬さは実施例３よりも高い値を示すとともに、導電率は実施例１よりも高い値を示した。
【００３６】
また、実施例５では、上記実施例４よりも冷間加工率を多少下げてピーク時効処理を行った。その結果、伸び、硬さの値はさほど上昇しなかったが、引張強さは実施例２及び３よりも高い値を、また０．２％耐力は実施例２〜４よりも高い値を、更に導電率は実施例１よりも高い値を示した。また、実施例６では、ＮｉとＳｉの添加量を下げて冷間加工率を上記実施例５と同一とした他は、実施例１の時効処理条件と同一としたものである。実施例１と比較して機械的強度は若干劣るものの、伸びと導電率は高い値を示した。
【００３７】
また、実施例７はＮｉ及びＳｉの添加量を少なくするとともに冷間加工率を上記実施例５と同一とした他は、実施例２の時効処理条件と同一としたものである。その結果、実施例２と比較して引張強さ、０．２％耐力、及び硬さはやや低下したが、伸びと導電率は高くなった。また、実施例８及び実施例９は、Ｎｉ、Ｓｉの含有量が多いため、冷間加工率は１５％が限度であった。その結果、伸びは実施例２、３、５〜７と比較して低かったが、引張強さは実施例２、３、６、７と比較して高い値を示すとともに、０．２％耐力は実施例２、３、６、７と比較して高い値を示した。
【００３８】
また、実施例１０はＮｉ、Ｓｉの含有量を本発明のＮｉ、Ｓｉの含有範囲、即ちＮｉは３．３０〜６．０ｗｔ％、Ｓｉは０．８〜１．７ｗｔ％のほぼ中間値とするとともに、Ｍｇ、Ｍｎを微量添加したものである。上記Ｍｇ、及びＭｎは、酸化防止剤としての役割を果たすものであり、また、これらを添加することにより溶解がしやすくなり鋳塊の欠陥が発生しにくいものとなる。そして、溶体化処理温度を中間値である９００℃として、時効処理時間を最適時効処理時間より少し長めに設定した。
【００３９】
その結果、ＭｇやＭｎの添加によって銅合金の添加元素は多くなるが、機械的性質や導電率は低下しないことが明らかとなった。尚、コルソン系合金の溶体化処理温度は、温度さえ間違えなければ時間が多少ずれても機械的性質及び導電率への影響は軽微であるが、時効処理に関しては、温度、時間により機械的性質及び導電率への影響が大きい材料である。
【００４０】
また、実施例１１は上記の如くＮｉ／Ｓｉ重量比を、本発明のＮｉ／Ｓｉ重量比の下限値に近い３．１３とするとともに、冷間加工率や、熱処理条件を実施例６と同一としたものである。尚、熱処理条件とは、溶体化処理温度、溶体化処理時間、時効処理温度、時効処理時間等をいう。その結果、伸びは本目標規格の下限値に近い値であったが、引張強さ、硬さ、導電率に関しては本目標規格を十分に満足している。以上の結果より、実施例１〜１１では、機械的強度、伸び、及び導電率の値が、目標規格として上記に掲げた機械的強度、伸び、及び導電率の値を全て上回る結果となった。
【００４１】
次に、比較例の結果について以下に述べる。尚、比較例１〜１０の溶体化処理温度は、上記実施例１〜４の結果から、特に引張強さ、０．２％耐力、及び伸びにおいて良好な値を得ることができた９２０℃とした。また、比較例１〜４は硬度が高いため、冷間加工を施すことができなかった。また、比較例１〜４の時効処理温度については、特許文献２の記載に基づき４７０℃〜４８０℃とした。
【００４２】
その結果、表２に示す如く、比較例１〜３については、引張強さ、及び０．２％耐力は良好であったが導電率は前記目標規格を達成することができなかった。また、比較例１及び２は、伸びについても前記目標規格を達成することができなかった。また、硬さに関しては、上記各実施例とほぼ同等であったが、このことは、時効処理温度の関係と、冷間加工を施していないことが、多少関係していると思われる。
【００４３】
また、比較例４は、比較例１〜３と比べてＮｉの含有量を低くしたものを試みた。しかし、溶体化処理までは割れていなかったが、熱間加工に問題があったため時効処理後には内部応力による割れが発見された。そのため、引張強さ、０．２％耐力、伸びについての測定を行うことができなかった。尚、Ｎｉ含有量の多い製品の熱間加工は難しいため、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｚｎをそれぞれ微量添加して試みたが、伸びと導電率については本目標規格に達することができなかった。
【００４４】
また、比較例５〜９は、全て量産製造をしており、その製造は問題なく行える。しかしながら、Ｎｉ、Ｓｉの添加量が本実施例のものより低いため、当然のことながら、導電率と伸びは高いものの、引張強さ、硬さについては本目標規格に達していない。
【００４５】
また、比較例１０は、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｓｎの含有量を本発明の含有範囲内とするとともに、冷間加工率及び熱処理条件を実施例６と同一としたが、Ｎｉ／Ｓｉ重量比が４．４であるためか、伸び、導電率以外の機械的性質は目標規格の下限に達していない。
【００４６】
以上の結果より、実施例１〜１１は、上記に掲げた目標規格を十分に達成し得ることが明らかとなった。従って、本発明の銅合金は、環境に有害の懸念のあるＢｅを含まず、且つ特許文献１の製品よりも機械的性質が良好であるとともに、高価なＮｉ添加量を抑えてＮｉ及びＳｉ添加量を調整することにより、物理的性質を損なうことなく引張強さ及び硬さにより表される機械的強度、及び導電率の高いものであることが判明した。