(57)【要約】本発明は、銅、亜鉛、ニッケル、及びマンガンを基本成分とし、インク及びゲルインクに対する耐性の様な耐蝕性を有する合金に関するものである。本発明の合金は、一相構造αと二相構造α／βとを有することができる。本発明は、筆記具用の先端部及びインク溜の製造に特に適している。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
４３〜４８重量部のＣｕと、
３３〜３８重量部のＺｎと、
１０〜１５重量部のＮｉと、
３．５〜６．５重量部のＭｎと、
０〜４重量部のＰｂとを含んでおり、
一相アルファ構造と二相アルファ−ベータ構造とを有しており、この二相アルファ−ベータ構造におけるベータ相の比率が、温度に依存しており、且つ熱間処理によって変更され及び／または本質的に消去されることのできる合金。
【請求項２】
４４．１〜４５．６重量部のＣｕと、
３５．６〜３７．１重量部のＺｎと、
１１．８〜１２．７重量部のＮｉと、
４．６〜５．４重量部のＭｎとを含む請求項１に記載の合金。
【請求項３】
１．２５〜１．８５重量部のＰｂを含む前記請求項のうちの一項に記載の合金。
【請求項４】
前記熱間処理の温度が５７０℃〜７８０℃である前記請求項のうちの一項に記載の合金。
【請求項５】
前記熱間処理の温度が６３０℃〜７２０℃である前記請求項のうちの一項に記載の合金。
【請求項６】
前記熱間処理後の機械抵抗が４５０〜６０ＭＰａであり、前記熱間処理後の破断伸びが２５％〜５０％である前記請求項のうちの一項に記載の合金。
【請求項７】
インクと低粘性インクとに本質的に耐性がある前記請求項のうちの一項に記載の合金。
【請求項８】
前記請求項のうちの一項に記載の合金を含む筆記具。
【請求項９】
前記請求項のうちの一項に記載の合金を含むインク溜及び／または筆記先端部を含む筆記具。
【請求項１０】
４３〜４８重量部のＣｕと、
３３〜３８重量部のＺｎと、
１０〜１５重量部のＮｉと、
３．５〜６．５重量部のＭｎと、
０〜４重量部のＰｂとを含む合金の使用方法であって、
一相アルファ構造と二相アルファ−ベータ構造とを前記合金が有しており、
前記二相アルファ−ベータ構造におけるベータ相の比率を変更するための一段階または数段階の熱間処理を含む方法。
【請求項１１】
前記二相アルファ−ベータ構造におけるベータ相の比率が前記熱間処理によって本質的に消去される前記請求項に記載の方法。
【請求項１２】
溶融している前記合金を鋳造する段階と、
多分一段階または数段階の熱変形と、
一段階または数段階の冷間変形をも含む請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記熱間処理の温度が５７０℃〜７８０℃である請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記熱間処理の温度が６３０℃〜７２０℃である請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
前記熱変形の温度が７２０℃〜８７０℃である請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
請求項１０の方法から生じる合金。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、銅系合金及びその応用、もっと正確にはボールペンの部品の製造における使用を意図されている銅−ニッケル−亜鉛合金、に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
筆記具の管状インクガイド、インク溜、及び先端部を成形するために独特の成分から成る銅系合金を使用することが知られている。しかし、幾つかの公知の合金には、新世代のボールペンで使用されている低粘性インクと相性が悪いという不都合がある。
【０００３】
そして、これらの合金とインクとの間の相性の悪さは、筆記におけるその道具の機能的効率及び快適性を減じる可能性がある。生じるかもしれないインクの漏出は、筆記品質の劣化と、最悪の場合には、しみ及び汚れとを引き起こす。
【０００４】
例えばアルファ真鍮やアルファ銅−ニッケル−亜鉛合金における様に、合金の銅含有量を増加させることによってゲルインクに対する耐性を改善することができる。しかし、この解決策には、その合金の熱変形能を低下させるという不都合がある。従来技術の合金における低い熱変形能は、製造コストを高めている。
【０００５】
真鍮の別の制限は、その黄色の色彩が総ての消費者によっては好意を持たれないということである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、従来技術が有する制限のない合金及びボールペンの部品を提案することが本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、対応カテゴリの請求項の対象である合金、装置、及び方法によって、そして例えば
４４．１〜４５．６重量部のＣｕと、
３５．６〜３７．１重量部のＺｎと、
１１．８〜１２．７重量部のＮｉと、
４．６〜５．４重量部のＭｎとを含む合金によって、上記の目的が達成される。
【０００８】
本発明は、添付請求項と実施例として与えられており且つ添付図面によって図解されている説明とを読むことによって、よりいっそう理解される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の一つの形態によれば、本発明の合金は、白色、灰色、または銀色で、下記の成分を有する、銅−ニッケル−亜鉛合金である。
【表１】
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【００１０】
この合金には、熱間処理によって制御することのできる二つのタイプの微細構造を有しているという特性がある。第一の構造つまり一相アルファ構造は、本質的には均一構造の単結晶相で構成されている。図１は本発明による合金における金属面拡大断面の顕微鏡写真であり、この顕微鏡写真はアルファ構造を示している。この合金が、黒鉛粒子８２を除いて、本質的にはその成分１０から成る均一な固溶体で構成されていることが観察される。
【００１１】
本発明の合金は、二相アルファ−ベータ構造になることもできる。図２に示されているこの構造には第二相２０つまりベータ相の粒子があり、このベータ相ではアルファ相よりも銅の含有量が少なく、このベータ相はその暗い色によって図２中で区別することができる。
【００１２】
本発明の合金の異なる構造は、特定の成形工程及び機械加工工程に適合されている。詳細には、二相アルファ−ベータ構造は熱変形に有利であり、一相アルファ構造は冷間変形に有利である。
【００１３】
合金中における鉛の添加は、機械加工作業、例えばスライシングを容易にする。しかし、この特性が必要でなければ、鉛を省略するか、または鉛の含有量を減らすこともできる。
【００１４】
従って、本発明の合金は一相アルファ構造と二相アルファ−ベータ構造との両方で現れることができる。しかし、５７０℃〜７８０℃及び１〜３時間の熱間処理と周囲温度へのその後の急冷とによって、その構造を制御することができる。この処理に従うと、その合金の構造は本質的にアルファである。
【００１５】
本発明は、上記の表１で定義されている通りの種類及び比率を有する元素以外に、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、鉄（Ｆｅ）、リン（Ｐ）、もしくはその他の任意の化学元素または種の様な、金属または非金属の、少量のその他の元素が加えられている、合金も含んでいる。
【００１６】
本発明による合金の第二実施例では、この合金の成分は、不可避的な不純物を除いて、下記の表２によって決定されている。
【表２】
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【００１７】
図４は熱間処理温度によるベータ相比率を示している。ベータ相比率が変更されること及び、その結果として、異なる特性を有する材料を得ることを、熱間処理温度の選択が可能にしている。詳細には、６３０℃〜７２０℃の温度であるＴＴ温度範囲での熱間処理が、一相アルファ構造をもたらす。温度範囲Ｅは押出加工に有利である。
【００１８】
図４の図表は表２中に明示されている合金成分に特有である。本発明のもう一つの形態によれば、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｍｎ、及びＰｂの異なる比率を採用してアルファ相とベータ相との比率を熱間処理によって変更することのできる合金を得ることも可能である。詳細には、合金の各成分の比率を、表１中に示されている値の範囲内またはその範囲を超えて、独立に、変えることができる。従って、得られる合金の構造を変更するのに必要な温度は異なる。
【００１９】
本発明の合金が一相アルファ構造であるときに、ゲルインクによる腐蝕に対する本発明の合金の耐性が増加した。ベータ相がゲルインクによって溶解される事実上唯一の相である。図３は、インクとの化学反応によって腐蝕されたアルファ−ベータ銅−ニッケル−亜鉛合金の金属面拡大断面である。ベータ相のみが侵されてその溶解が空洞２５を残していることを観察することができる。
【００２０】
上記の本発明の合金は筆記具、及び特にボールペン、の先端部を製造するのに特に適しているが、本発明はこの特定の使用に限定されず本発明の合金のその他の任意の使用をも含んでいる。
【００２１】
本発明のもう一つの形態によれば、上記の成分を有する合金は、まず、小さなロッドもしくはバーまたは熱変形に適合するその他の任意の形状に鋳造される。
【００２２】
アルファ銅−ニッケル−亜鉛合金とは逆に、本発明の合金は高温において優れた変形能を呈する。総ての通常の熱変形工程が可能である。一般に、その小さなロッドは、その構造が二相アルファ−ベータである温度である７２０℃〜８７０℃の温度で熱押出される。この様にして得られたワイヤは、一相アルファ構造を得るために、上記の様に、その後、６３０℃〜７２０℃で熱間処理される。
【００２３】
一相アルファ構造が冷間変形に適しているので、筆記具のインクガイド用チューブ、インク溜、または先端部を成形するのに適切な直径のバーまたはワイヤを得るために、押出された材料は、その後、引き抜かれる。
【００２４】
この様にして得られた材料は、冷間加工及び機械加工によって、例えばエンボス加工、機械加工、クリンピング、旋削、フライス削り、またはその他の任意の工程によって、容易に形づくることができる。
【００２５】
上記の通りに処理された本発明の合金の機械的特性は、下記の表による冷間加工の程度に依存する。
【表３】
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上記の表中の機械抵抗及び破断伸びは、標準化方法ＥＮ１０００２−１によって測定された。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明による一相アルファ構造の合金の金属面拡大断面図である。
【図１ａ】図１に対応する顕微鏡写真である。
【図２】従来技術の二相アルファ−ベータ構造の銅−ニッケル−亜鉛合金の金属面拡大断面図である。
【図２ａ】図２に対応する顕微鏡写真である。
【図３】インクへの露出の結果として腐蝕された従来技術の二相の銅−ニッケル−亜鉛合金の金属面拡大断面図である。
【図３ａ】図３に対応する顕微鏡写真である。
【図４】本発明による合金の熱間処理温度によるベータ相比率の図表である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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