JPS5831380B2

JPS5831380B2 - 三層バイメタル

Info

Publication number: JPS5831380B2
Application number: JP4199778A
Authority: JP
Inventors: 二美男盛; 晴香待鳥
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1978-04-10
Filing date: 1978-04-10
Publication date: 1983-07-05
Also published as: JPS54134022A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は三層バイメタルの改良に関する。

従来よりサーモスタットメタルでは、高い使用温度を得
るために構成要素としてニッケルー鉄基合金などが用い
られているが、さらにメタルに低位の固有抵抗をもたせ
るために高導電性材料を高膨張側と低膨張側との間の中
間層として設けている。

従来、この中間層としては低抵抗、高導電性を有するも
のとして、純銅やカドミウム、ジルコニウム銅などの銅
合金が使用されている。

しかし、ニッケルー鉄基合金はその軟化温度が約６００
℃で高温の使用領域が得られるが、前記の純銅または銅
合金は約１７０〜３５０℃の温度で軟化してしまい使用
領域が低温に限定されてしまう問題があった。

例えば、通電流しゃ断器で使用するサーモスタットメタ
ルは常用温度を約１５０℃（純銅の場合）に設定してい
るが、実際には瞬間的に約３５０℃で加熱されることも
あり、この場合はメタルが軟化して作動が困難となる。

従って、中間層の本来の要求である高導電性を備えつつ
、耐熱強度を高めて高温までの使用領域を有するすなわ
ち高い使用温度を有する中間層を設けたサーモスタット
メタルの開発が要望されている。

本発明はこのような要望を満足させ得るサーモスタット
メタルを提供するものである。

本発明のサーモスタットメタルは、高膨張側と低膨張側
との間に中間層を設けたものにおいて、中間層は重量比
でクロム０．５〜１．５俤と、ジルコニウム０．１５〜
０．５％と、ケイ素、マグネシウム、ゲルマニウム、ホ
ウ素を単独または複合で０．００５〜０．１％と、残部
実質的に銅よりなる合金で形成したことを特徴とするも
のである。

しかして、本発明のサーモスタットメタルは前記の組成
比をもつ銅合金からなる中間層を設けたものである。

この銅合金において銅は低抵抗で高導電性を得るための
ものである。

クロムとジルコニウムは各々または相互作用により耐熱
強度を向上させ軟化温度を高めるのに役立つものであり
、前記取分の範囲より多いと導電性が劣化し、少ないと
その効果がない。

特にクロムとジルコニウムは各々または相互作用で機械
的強度を向上させるのに役立っている。

ケイ素、マグネシウム、ゲルマニウムおよびホウ素は銅
合金の基地（マトリックス）中に微細に分散して少量の
添加で機械的強度の向上に寄与し、且つ結晶粒の粗大化
を抑制し肌荒れを防止するなどの効果があり、その添加
量が過多であると導電性を劣化させるので前記の範囲が
好ましい。

なかでもケイ素は、特に安定した特性を有し、均一な効
果を奏することおよび低価格であることから実用上好ま
しい。

このように、中間層を形成する銅合金は高導電性と犬な
る耐熱強度を有することに加えて犬なる機械的強度を有
している。

従って、この中間層を設けた本発明のバイメタルは高導
電性を有するとともに使用温度が高く高温までの使用領
域を有し、特に機械的強度が高められていてサーモスタ
ットメタルとして優れた性能を有している。

中間層を形成する銅合金は、例えば次のようにして製造
されてバイメタルに組み込まれる。

まず、クロム、ジルコニウム、およびケイ素等を所定成
分となるように高周波溶解炉で溶解したのち、鋳型に注
湯してインゴットを形成する。

このインゴットを熱間鍛造および熱間圧延して板材とす
る。

その後、この板材をバイメタルを横取する他の板材と積
層して圧着し、熱間釦よび冷間加工と焼鈍を繰返して所
定の厚さのバイメタルとする。

なお、サーモスタットメタルにおける高膨張側は、メタ
ルの使用温度を高めることを考慮してクロム−ニッケル
ー鉄系合金、ニッケルーマンガン鉄系合金などの材料で
形威し、また低膨張側はニッケルー鉄系合金などの材料
で形成する。

〔実施例〕

高膨張側をニッケルークロム−鉄系合金とし、低膨張側
をニッケルー鉄系合金として、これらの間に中間層とし
てクロム０．７％−ジルコニウム０．３５％−ケイ素０
．０２５４−残部銅からなる合金を設けた素材を、夫々
板厚比３：２：５（高膨張側：中間層：低膨張側）で積
層して熱間で圧着した。

その後に冷間圧延および必要に応じて焼鈍を繰返し、最
終段にて完成圧延率５０％で圧延加工してバイメタルを
得、このバイメタルを１００〜８００℃の温度で加熱し
た。

そして、このバイメタルの中間層の合金の硬さくブリネ
ル硬度）を測定し、その結果を図面においてＡ線で示す
。

また、中間層の合金としてケイ素に代えて同量のマグネ
シウム、ゲルマニウム、ホウ素を添加したクロム−ジル
コニウム−マクネシウムー銅合金、クロム−ジルコニウ
ム−ゲルマニウム−銅合金、クロム−ジルコニウム−ホ
ウ素−銅合金の夫々ノ硬さくブリネル硬度）を夫々測定
し、その結果を図面においてＢ線で示す。

なお、これら各合金の夫夫の測定結果は略同等であった
ので、これらをＢ線としてまとめて示している。

さらに、図面において従来の中間層である無酸素銅の硬
さくブリネル硬度）の測定結果をＣ線で、ジルコニウム
銅（ジルコニウム０．３３％）の硬さくブリネル硬度）
の測定結果をＤ線で夫々示している。

また、前記の中間層に用いた合金の弾性係数と体積抵抗
率を無酸素銅、ジルコニウム銅（ジルコニウム０．３３
係）のものと比較した結果を表で示す。

図によれば本発明合金は４００〜４５０℃で加熱されて
も機械的強度が高く加工歪が残存していることが判る。

また、表によれば本発明合金は弾性係数に優れ、体積抵
抗率が犬で導電性が高いことが判る。

従って、この合金を中間層として用いたバイメタルは導
電性、耐熱性および機械強度に優れているものと云える
。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明合金および他の銅合金における熱処理温度
と硬さの関係を示す線図である。

Claims

【特許請求の範囲】

１高膨張側と低膨張側との間に中間層を設けた三層バ
イメタルにおいて、前記中間層は重量比でクロム０．５
〜１．５％と、ジルコニウム０．１５〜０．５％と、
ケイ素、マグネシウム、ゲルマニウムホウ素を単独また
は複合で０．００５〜０．１％と、残部実質的に銅より
なる合金で形成したことを特徴とする三層バイメタル。