弹簧用合金、弹簧用板材和弹簧部件的制作方法

专利名称：弹簧用合金、弹簧用板材和弹簧部件的制作方法
技术领域：
本发明涉及弹簧用合金、弹簧用板材和弹簧部件。
技术背景
近年来，滑盖式移动电话机正在普及，该型电话机使本体部和盖体部沿彼此的重 合面滑动而开闭，本体部具有操作键和送话部，盖体部与本体部重合地配置并具有显示屏 和受话部。此外，在该滑盖式的移动电话机中组装有利用弹簧部件的铰链(t > ^ )机构， 盖体部的移动造成弹簧部件弹性变形，由此利用其复原力(赋能力)，将盖体部向开方向或 闭方向推动。
一般而言，从易制作、低成本等方面出发，在上述铰链机构中使用的弹簧部件使用 扭曲弹簧。该扭曲弹簧具有将线材三维盘绕(卷回)成线圈状而成的盘绕部，可以利用由 该盘绕部引出的两端末进行安装。例如，在上述滑盖式的移动电话机中采用该扭曲弹簧时， 由盘绕部引出的一端与本体部侧连结，将另一端与盖体部侧连结，由此能够安装扭曲弹簧。 由此，利用盘绕部的复原力，可以将盖体部向开方向或闭方向推动。
另外，随着近年来的技术进步，搭载铰链机构的各种装置(例如，移动电话机等) 的小型化正在发展，但是为了实现今后进一步的小型化，人们要求弹簧部件的小型化、薄型 化，特别是要求薄型化。
于是，例如专利文献1公开了具有将线材盘绕成螺旋状的盘绕部的扭曲弹簧。根 据专利文献1，能够尽可能地抑制盘绕部的厚度。
专利文献1 日本特开2009-188753号公报发明内容
但是，即使是上述弹簧，虽说盘绕部是螺旋状，可是由于将线材三维盘绕，因此无 论如何也会产生厚度，难以进一步实现薄型化。
此外，盘绕时，越是曲率小的地方，应力越集中，因此整体强度易变得不均一。并 且，卷曲产生的疲劳易积累于线材中。由于这些问题，难以得到充分的耐久性。
需要说明的是，假设在将线材二维盘绕而制作盘绕部的情况下，能够实现薄型化， 但是不仅技术上较困难，而且难以得到必要的强度。
为了谋求滑盖式移动电话设备的小型化，希望担负滑动机构的弹簧尽可能地薄， 但是对于将线材盘绕成线圈状或者螺旋状的弹簧而言，从其结构上看，薄型化存在极限。此 外，使用平坦线材的弹簧存在无法确保必要的机械强度(硬度、拉伸强度)、并且耐久性亦 不充分这样的问题。
本发明是鉴于上述情况而作出的，其目的在于提供一种机械强度高、疲劳强度高、 耐蚀性也优异的弹簧用合金、弹簧用板材和弹簧部件。
为了实现上述目的的本发明采用以下构成。
技术方案1. 一种弹簧用合金，其特征在于，以重量比计，其组成为 42% Co、10 27% Cr,3 12% Mo、15 40% Ni、0. 1 1. 0% TiU. 5% 以下的 Mn、0. 1 26. 0% Fe,0. 以下的C和不可避免的杂质以及选自3. 0%以下的Nb、5. 0%以下的W、0. 5%以下 的A1、0. 以下的ττ和0.01%以下的B之中的至少一种元素。
技术方案2.如技术方案1所述的弹簧用合金，其特征在于，上述狗为0.1 3. 0%，上述至少一种元素由3. 0%以下的Nb、5. 0%以下的W、0. 1 %以下的Ir和0. 01 %以 下的B之中选出。
技术方案3.如技术方案2所述的弹簧用合金，其特征在于，上述至少一种元素选 择3.0%以下的Nb。
技术方案4. 一种弹簧用板材，其特征在于，其是以20%以上的加工率将技术方案 1 3的任一项所述的弹簧用合金冷加工为板状而成的。
技术方案5. —种弹簧用板材，其特征在于，其是在真空中或非氧化气氛中于 200°C 730°C对技术方案4所述的弹簧用板材进行热处理而成的。
技术方案6. —种弹簧部件，其特征在于，其是利用非盘绕加工由技术方案4或5 的任一项所述的弹簧用板材形成的，该弹簧部件与该板材的厚度相同，并且该弹簧部件沿 板材的平面方向延伸。
本发明的弹簧用合金的机械强度和疲劳强度高，因此适合作为制作例如担负滑盖 式移动电话设备等的滑动机构的弹簧的材料。
本发明的弹簧用板材通过如下两种方法来加工硬化通过对以Co、Ni、Cr为主成 分的合金进行冷加工，使Mo、Nb、Fe等溶质原子于位错芯或扩展位错的堆垛层错偏析，从而 难以引起交叉滑移；以及形成微细的变形双晶来阻止滑移位错；因而机械强度高。并且，进 行其后的时效处理的情况下，经静态应变时效硬化，机械强度更高。
关于本发明的弹簧部件，通过对机械强度和疲劳强度高的合金进行冷加工或者进 行冷加工后进行时效处理，进一步提高了机械强度，因此尽管是形成所期望的形状的板状 弹簧，但能够代替以往将线材盘绕而成的弹簧进行使用。


图1是表示本发明的第1实施方式的弹簧部件的图；图1 (a)是俯视图，图1 (b)是 图1(a)的沿A-A线的截面图。
图2是表示本发明的第2实施方式的弹簧部件的图；图2(a)是俯视图，图2(b)是 图2(a)的沿B-B线的截面图，图2(c)是图2(a)的沿C-C线的截面图。
图3是本发明的第3实施方式的弹簧部件的俯视图。
图4是表示本发明的第3实施方式的变形例的弹簧部件的俯视图。
图5是表示加工率和拉伸强度之间的关系的曲线图。
图6是表示不同时效处理温度下拉伸强度与冷加工率之间的关系的曲线图。
图7是表示不同冷加工率条件下拉伸强度与时效处理时的温度之间的关系的曲 线图。
图8是表示不同时效处理温度下硬度与冷加工率之间的关系的曲线图。
图9是表示不同冷加工率条件下硬度与时效处理时的温度之间的关系的曲线图。
图10是表示本发明的弹簧用板材以及弹簧部件的特性与其他比较材料的弹簧用板材以及弹簧部件的特性的图。
符号说明
10，30，50，70· · · 弹簧部件
11,31 · · · ·螺旋部(弹性部)
12，13· · · 臂部
15，16· · · 回旋部(弯曲部)
52，72· · · 弹性部
56 · · · 弯曲部
57，70· · · 臂部具体实施方式
本发明的弹簧用合金通过实施堆垛层错能量低、周围温度为室温这样的冷加工， 与原子半径的大小为1.25人的Co、Ni、Cr相比，原子半径更大或者接近的M0、NbJe等溶质 原子被强烈吸引到位错芯或扩展位错的堆垛层错而偏析，交叉滑移变得难以发生，因此显 现出高加工硬化能力。即，只要是原子半径的大小为1.2A以上的元素，该效果显著。
并且，本发明的弹簧用板材通过冷塑性加工赋予高强度特性后，于200°C以上再结 晶温度以下的温度进行时效处理，由此将Mo、Nb、Fe等溶质原子吸引到位错芯或扩展位错 的堆垛层错，以固定位错，即通过所谓的静态应变时效，可得到更高的强度特性。
需要说明的是，本发明的弹簧用合金和弹簧用板材的高加工硬化能力不仅在室温 下显现，还在高温下显现，因此具有高温强度特性也高的特征。
对于本发明的弹簧用合金来说，其组成以重量比计由以下元素构成28 42% Co、10 27%Cr、3 12%Mo、15 40%Ni、0. 1 1. 0%Ti、l. 5% 以下的 Mn、0. 1 26. 0% Fe,0. 以下的C和不可避免的杂质以及选自3. 0%以下的Nb、5. 0%以下的W、0. 5%以下 的A1、0. 以下的Ir和0. 01 %以下的B之中的至少一种元素，下面对限定该组成范围的理由进行说明。
Co本身的加工硬化能力大，具有减小切口脆性(切>9欠K脆 )、提高疲劳强度、 提高高温强度的效果，但是若Co少于观％，则该效果变弱，在本组成中，如果Co超过42 %， 则基体变得过硬，加工变难，同时面心立方晶格相(面心立方格子相)相对于最密六方晶格 相(最密六方格子相)变得不稳定，因此设为观 42%。
Cr是确保耐蚀性的不可缺少的成分，并且具有增强基体的效果，但是如果少于 10%，则得到优异耐蚀性的效果减弱，如果超过27%，则加工性和韧性急剧降低，因此设为 10 27%。
Mo固溶于基体，具有增强基体的效果、使加工硬化能力增大的效果以及与Cr共存 时提高耐蚀性的效果，但是如果少于3%，则得不到所期望的效果，如果超过12%，则加工 性急剧降低，并且易生成较脆的σ相，因此设为3 12%。
M具有稳定面心立方晶格相、维持加工性、提高耐蚀性的效果，但是本发明合金的 Co,Cr,Mo,Nb,Fe的组成范围中，如果Ni少于15%，则难以得到稳定的面心立方晶格相，如 果超过40%，则机械强度降低，因此设为15 40%。
Ti具有较强的脱氧、脱氮、脱硫的效果以及铸块组织的微细化的效果，但是如果少于0. 1%，则其效果变弱，例如为1.0%时不会出现问题，但是如果过多，则在合金中夹杂物 (介在物)增加，η相(Ni3Ti)析出，韧性降低，因此设为0. 1 1. 0%。
Mn具有脱氧、脱硫的效果以及稳定面心立方晶格相的效果，但是如果过多，则使耐 蚀性、耐氧化性劣化，因此设为1.5%以下。
!^e如果过多，则耐氧化性降低，但是相比于耐氧化性，更重视固溶于基体而增强基 体的效果，上限设为沈.0%，Fe设为0. 1 沈.0%。
C固溶于基体，除此以外，与Cr、Mo、Nb、W等形成碳化物，具有防止晶粒粗大化的效 果，但是如果C过多，则出现韧性的降低、耐蚀性的劣化等，因此设为0. 以下。
Nb具有固溶于基体而增强基体、使加工硬化能力增大的效果，如果超过3. 0%，则 σ相或δ相(Ni3Nb)析出，韧性降低，因此设为3.0%以下。
W具有固溶于基体而增强基体、使加工硬化能力显著增大的效果，但是如果超过 5.0%，则析出σ相，韧性降低，因此设为5.0%以下。
Al具有脱氧以及使耐氧化性提高的效果，但是如果过多，则出现耐蚀性的劣化等， 因此设为0. 5%以下。
^ 具有提高高温下的晶界强度、提高热加工性的效果，但是如果过多，则反而使加 工性恶化，因此设为0. 以下。
B具有改善热加工性的效果，但是如果过多，则反而热加工性会降低，变得易破裂， 因此设为0.01%以下。
并且，对于本发明的其他弹簧用合金，在上述弹簧用合金中，上述狗为0. 1 3.0%,上述至少一种元素由3. 0%以下的Nb、5. 0%以下的W、0. 1 %以下的Ir和0. 01 %以 下的B之中选出。
在该弹簧用合金中，对于Co，如果本组成中超过42 %，则基体变得过硬，加工变 难，同时面心立方晶格相相对于最密六方晶格相变得不稳定，因此上限设为42%。并且，如 果狗过多，则耐氧化性降低，因此上限设为3. 0 %。并且，不包含Al。
并且，本发明的另外的弹簧用合金是在上述其他弹簧用合金中所述至少一种元素 选择3.0%以下的Nb的弹簧用合金。
本发明的弹簧用板材如下制作在真空熔炉中将上述的本发明的弹簧用合金熔 炼，通过一般的加工对熔炼后的铸块进行塑性加工，最终以20%以上的加工率冷加工成板 状。
在此，将加工率设为20%以上是因为20%为显现加工硬化的下限值。
本发明的弹簧用板材是仅进行冷加工就具有优异的强度特性的高弹性材料，但通 过在冷加工后于200 730°C的温度在真空中或非氧化气氛中进行时效处理，从而通过静 态应变时效进行时效硬化，会变为具有更高强度特性的高弹性材料。此处，温度设为200°C 以上是因为200°C为显现时效硬化的下限温度；设为730°C以下是因为如果超过该温度，则 会因再结晶而开始软化。
本发明的弹簧部件由上述的本发明的弹簧用板材通过非盘绕加工而形成，其与该 板材的厚度相同并且沿板材的平面方向延伸。
该弹簧部件尽管是通过冲切加工或激光切割加工等而制作的板状弹簧部件，但是 具有较高的机械强度和疲劳强度。
接下来，基于附图，对本发明的弹簧部件的实施方式进行说明。
(第1实施方式)
(弹簧部件)
图1是表示第1实施方式的弹簧部件的图；图1(a)是俯视图，图1(b)是图1(a) 的沿A-A线的截面图。
如图1所示，如后所述，本实施方式的弹簧部件10是对由合金构成的板材实施非 盘绕加工(例如冲切加工或激光切割加工等)而一体地形成的部件。具体地说，弹簧部件 10沿平面方向(图1中纸面方向)延伸，同时具有在平面方向上可弹性屈曲地构成的一对 臂部12，13和螺旋状的螺旋部(弹性部)11，该螺旋状的螺旋部(弹性部)11与臂部12，13 一体地连接设置，并且弹性屈曲时推动臂部12，13以使其复原。并且，弹簧部件10以螺旋 部11的中心为对称点，以点对称的形式形成。需要说明的是，如图1(b)所示，弹簧部件10 沿延伸方向形成同样的截面视矩形，以宽度尺寸Wl (弹簧部件10的俯视图中的短边方向) 和厚度尺寸T(垂直于平面的方向的尺寸)相等的方式形成弹簧部件10。
螺旋部11具备一对回旋部15，16 (弯曲部)，该一对回旋部15，16 (弯曲部)以越 向径向外侧直径逐渐增大的方式回旋。各回旋部15，16以向同一方向连续弯曲的形式形 成，其基端(内侧端部)彼此在螺旋部11的中心连结。即，本实施方式的弹簧部件10是螺 旋部11 (回旋部15，16)在平面上(二维)形成的弹簧部件10。另一方面，各回旋部15，16 的前端(外侧端部)侧在径向夹持螺旋部11而对向配置。此外，臂部12，13的基端侧分别 一体地与各回旋部15，16的前端连结。如此，利用各回旋部15，16，形成螺旋状连续弯曲的 螺旋部11，由此能够作为推动臂部12，13的赋能力较强的弹簧部件10来利用。需要说明的 是，可利用螺旋部11(回旋部15，16)的圈数来调整弹簧部件10(臂部12，13)的赋能力。
各臂部12，13由各回旋部15，16的前端沿螺旋部11的径向在彼此相反的方向上 延伸。各臂部12，13相互平行地配置，以可沿宽度方向弹性屈曲的方式构成(参照图1(a) 中的箭头J)。
各臂部12，13具有与其前端部分一体地连接设置的连结部21，22。连结部21，22 是臂部12，13的前端形成为钩状而成的，在各连结部21，22的内侧连结各种装置。
此外，对于上述弹簧部件10，将连结部21，22中的一个连结部连结于固定部件，将 另一个连结部连结于可动部件，由此能够将弹簧部件10用于铰链机构等。作为这样的例 子，可以在如下的滑盖式的移动电话机等中利用本实施方式的弹簧部件10，该滑盖式的移 动电话机利用铰链机构，沿彼此重合的面使本体部和盖体部相对地滑动而开闭，该本体部 具备操作键和送话部，该盖体部与本体部重合地配置并具备显示屏和受话部。具体地说，在 各连结部之中，将一个连结部连结于本体部，将另一个连结部连结于盖体部，由此通过使本 体部和盖体部之间的相对移动使弹簧部件10的臂部12，13如上述那样弹性屈曲。由此，利 用该复原力(赋能力)，将盖体部向开方向或闭方向推动。
(合金)
此处，上述弹簧部件由合金制作，该合金的组成以重量比计例如由如下元素组成 28 42% CoUO 27% Cr,3 12% Mo、15 40% Ni、0. 1 1. 0% TiU. 5% 以下的 Mn、 0. 1 3.0% i^e、3. 0%以下的Nb、0. 1 %以下的C和不可避免的杂质。
(弹簧部件的制造方法)
下面对上述弹簧部件10的制造方法进行说明。
首先，将由上述组成构成的合金于真空熔炉中熔炼。然后，通过一般的加工对熔炼 后的铸块进行塑性加工。此时，于室温实施加工率(加工前和加工后的截面积的比例)至 少为20%以上的冷塑性加工，制作出平板状的板材，该平板状的板材形成为与完成后的弹 簧部件10的厚度尺寸T相同的厚度(冷加工工序)。如此，通过将加工率(冷加工率)设 定为20%以上，可提高合金的硬度和拉伸强度。从而，能够制作出机械强度更强的优异的弹 簧部件10。需要说明的是，更优选将加工率设定为40%以上。
然后，对由上述合金构成的板材实施冲切加工或激光切割加工等非盘绕加工(成 型工序)。由此成型为上述弹簧部件10的形状。
上述Co-Ni合金是即使仅实施冷加工也具有优异的强度特性的高弹性合金，但本 实施方式中，在上述成型工序后，在真空中或非氧化气氛下，于200°C 730°C的温度对弹 簧部件10进行时效处理(热处理工序)。由此，通过对由冷加工后的板材成形出的弹簧部 件10进一步进行时效处理，可以利用静态应变时效进行时效硬化，成为具有更高的机械强 度的高弹性合金，制成更优异的弹簧部件10。
特别地，因为在至少200°C以上的温度进行时效处理，因此能够使合金的时效效果 确实地显现。另一方面，因为上限设定为730°C以下，因此能够防止合金的再结晶导致的软 化。此外，更优选的时效处理温度为350°C 650°C，在本实施方式的合金的最佳组成条件 下可在该温度范围内得到充分的时效硬化和韧性。
通过以上方法，完成了本实施方式的弹簧部件10。
如此，根据本实施方式，首先通过冷加工将合金制成板状，制作出板材。接下来，通 过冲切加工或激光切割加工等非盘绕加工，将该板材成型为所期望的弹簧形状。由此，可得 到以与板材相同的厚度尺寸T且沿板材的平面方向延伸的二维弹簧部件10。S卩，可得到具 备臂部12，13和螺旋部11的弹簧部件10，臂部12，13可在平面方向上弹性屈曲，螺旋部11 与该臂部12，13—体地连接设置，弹性屈曲时推动臂部12，13以使其复原。
特别地，与如现有技术那样将线材三维盘绕的弹簧不同，通过非盘绕加工将平板 的板材二维成型，因此能够将弹簧部件10的厚度尺寸T抑制到与板材相同的厚度，从而能 够实现薄型化。
并且，由于不需要如现有技术那样盘绕线材，因此利用盘绕方法难以制作的复杂 形状的弹簧部件也可容易地制作。因而，除实现薄型化以外，还能够应对各种形状等的要 求。并且，由于不需要盘绕线材，因此不会积累卷曲产生的疲劳。因而能够制成没有疲劳的、 耐久性优异的弹簧部件10。
这种情况下，本实施方式采用对由上述合金构成的板材实施冲切加工或激光切割 加工等非盘绕加工的构成。
根据该构成，能够容易且确实地由板材以非盘绕方式制作弹簧部件10。特别地，也 能够制作形状复杂且微细的弹簧部件10。并且，由于不是特殊方法，因此制造效率提高，不 易使制造成本升高。
对于上述板材而言，上述弹簧部件由合金制作，该合金的组成以重量比计例如由 如下元素组成28 42% CoUO 27% Cr,3 12% Mo、15 40%
因此，与作为不锈钢系弹簧钢材的代表的SUS301相比，该板材也具有拉伸强度强 的特性。因而能够制作出机械强度优异的弹簧部件，其机械强度超过将线材三维盘绕的现 有弹簧部件。
此外，通过将这样的弹簧部件10用作例如滑盖式移动电话机等各种装置的铰链 机构，可提供出能够发挥平滑的滑动功能且耐久性优异的移动电话。
(第2实施方式)
接下来，对本发明的第2实施方式进行说明。图2是表示第2实施方式的弹簧部 件的图；图2(a)是俯视图，图2(b)是图2(a)的沿B-B线的截面图，图2 (c)是图2(a)的沿 C-C线的截面图。在为了确保强度而形成厚部的方面，本实施方式的弹簧部件与上述第1实 施方式不同。
如图2所示，本实施方式的弹簧部件30是与上述第1实施方式同样地通过对由合 金构成的板材进行非盘绕加工而形成的，其具备螺旋状的螺旋部(弹性部)31和臂部32，该 螺旋状的螺旋部(弹性部)31具有以越向径向外侧直径逐渐增大的方式回旋的回旋部(弯 曲部)35，该臂部32由回旋部35的外侧端部引出。
臂部32沿螺旋部31的最外周的切线方向延伸，并且以可沿宽度方向弹性屈曲的 方式构成(参照图2(a)中的箭头K)。并且，臂部32与其前端部分一体地连接设置，并具有 与各种装置连结的钩状连结部33。另一方面，在回旋部35的内侧端部形成有与各种装置连 结的钩状连结部34。此外，在这些连结部33，34之中，一个连结部与固定部件连结，另一个 连结部与可动部件连结。
此处，在回旋部35的最外周形成宽大部(幅広部)36，宽大部36的宽度尺寸大于 其他区域(例如，臂部32或回旋部35的内周部)。具体地说，宽大部36由臂部32和回旋 部35之间的连结部分以预定的角度范围(例如，以螺旋部31的中心角计为180度左右) 形成。此外，宽大部36以由周方向两端部越向中间部分宽度尺寸逐渐增大的方式形成。具 体地说，如图2(c)所示，宽大部36的宽度尺寸W2以大于厚度尺寸T的方式形成(即，厚度 尺寸T/宽度尺寸W2的比小于1.0)。这种情况下，在宽大部36最宽的部分(宽大部36的 周方向中间)的宽度尺寸W2形成为厚度尺寸T的2倍左右。需要说明的是，利用这些回旋 部35、宽大部36以及连结部34，形成本实施方式的螺旋部31。
根据该构成，不仅显示出与上述第1实施方式同样的效果，同时由于臂部12，13的 弹性屈曲时易产生应力集中的回旋部35的最外周侧的宽度尺寸W2大于内周侧的宽度尺寸 Wl,因此能够进一步提高回旋部35的强度，并且能够使耐久性提高。这种情况下，由于相对 于回旋部35的厚度尺寸T增大了宽度尺寸W2，因此能够在实现薄型化的同时，进一步提高 机械强度。因而，能够制成又薄又强的弹簧部件10。
并且，通过仅在易产生应力集中的部位(回旋部35的最外周侧)形成宽大部36， 与以大宽度形成整个弹簧部件30的情况相比，能够在实现弹簧部件30的薄型化的基础上 确保弹簧部件30的强度。
此外，通过以由周方向两端越向中间部分宽度尺寸逐渐增厚的方式形成宽大部 36，由此在宽大部36的连结部分形成平滑的曲线形状而不会产生等级差等。由此能够在宽 大部36的连结部分防止应力集中。
(第3实施方式)9
接下来，对本发明的第3实施方式进行说明。图3是表示第3实施方式的弹簧部 件的俯视图。在一体地形成可相对于基部弹性屈曲的一对臂部和弹性部的方面，本实施方 式的弹簧部件与上述第1实施方式不同。
如图3所示，第3实施方式的弹簧部件50具备俯视为H状的基部51、与基部51 — 体地连接设置的一对弹性部52和臂部57。需要说明的是，本实施方式的弹簧部件50以基 部51的中心线为对称线，线对称地形成。
基部51由相互平行地延伸的第1延伸部51a和第2延伸部51b、架桥部51c形成， 架桥部51c是以架设于第1延伸部51a和第2延伸部51b间的形式形成的。
各弹性部52和臂部57分别形成于第1延伸部51a的长度方向两端部。需要说明 的是，各弹性部52和臂部57是相对于基部51左右对称的部件，因此在以下说明中，对一个 弹性部52进行说明。
弹性部52具备钩状连结部55和弯曲部56，钩状连结部55由第1延伸部51a的长 度方向端部延伸，弯曲部56由连结部55的中途部形成并以包围连结部55的方式弯曲。
并且，臂部57由弯曲部56的前端一体地连接设置，在臂部57的前端形成与各种 装置连接设置的连结部58。此外，臂部57以可沿其宽度方向弹性屈曲变形的方式构成(参 照图3中的箭头L)。
根据该构成，不仅能够实现与上述第1实施方式同样的效果，同时还能够将一对 弹性部52 —体地连结，因此能够实现弹簧部件50的进一步小型化。
并且，本实施形方式的弹簧部件50与上述第1实施方式同样地通过对由合金形成 的平板实施冲切加工或激光切割加工等非盘绕加工而形成。因此，不需要如现有技术那样 盘绕线材，因此即使是难以利用盘绕方法制作的本实施方式这样复杂形状的弹簧部件50， 仅冲切平板就能够容易地成形为所期望的弹簧形状。因而，除实现薄型化以外，还能够应对 各种形状等的要求。
(变形例)
并且，作为本发明的弹簧部件，也可以采用以下所示的形状。图4是表示本发明的 其他构成的弹簧部件的俯视图。
图4所示的弹簧部件70具备细长形状的基部71、与基部71 一体连结的一对弹性 部72和臂部73。需要说明的是，本实施方式的弹簧部件70以基部71的中心为对称点，点 对称地形成。并且，各弹性部72和臂部73是相对于对称点对称的部件，因此在以下说明中， 对一个弹性部72进行说明。
弹性部72具备波状部(弯曲部)74和环部76，波状部(弯曲部)74由基部71的 长度方向中途部蜿蜒地延伸出来，环部76连结设置在波状部74的前端，连结各种装置。
臂部73由基部71的长度方向端部沿基部71的宽度方向延伸。在臂部73的前端 形成突出部75，突出部75与臂部73的延伸方向正交地突出，各种装置卡合在该突出部75 上。此外，臂部73以可沿平面方向弹性屈曲的方式构成(参照图4中箭头M)。
根据该构成，可以起到与上述第1实施方式同样的效果。
需要说明的是，本发明的技术范围并不限于上述实施方式，在不脱离本发明的要 点的范围内，还包括对上述实施方式施加各种变形后的方式。即，实施方式中举出的具体结 构或形状等仅仅是一个例子而已，可适宜地变形。
例如，本实施方式的弹簧部件并不限于用于滑盖式的移动电话机的铰链机构，还 可以在各种装置中采用。通常在这种情况下，本实施方式的弹簧部件可以仅通过将由合金 构成的平板冲切就形成为所期望的弹簧形状，因此除实现小型薄型化以外，还能够快速应 对各种形状和尺寸等的要求。
并且，也可以在各实施方式的弹簧部件中采用上述宽大部。例如，可以在各弯曲部 (回旋部15，16或弯曲部56、波状部74)中形成将上述第2实施方式的宽大部36。由此，能 够进一步提高各弯曲部的强度，并且能够使耐久性提高。
(实施例)
接下来，实际制作本发明的弹簧部件，对比较其机械强度的实施例进行说明。
首先，本实施例采用以下合金。
S卩，使用组成中含有不可避免的杂质且以重量比计由Co 34. 07%, Cr :19. 96%、 Mo 10. 06%,Ni 32. 33%,Ti :0. 5%,Mn :0. 3%,Fe :1. 77%,Nb :1. 01%,C :0. 018%构成的α全口巫ο
此外，对该合金实施冷加工，制作板材。
其后，对该板材实施基于冲切加工的非盘绕加工，成型为第1实施方式所示的弹 簧部件10的形状。以下，以该状态的弹簧部件作为“实施例1”进行说明。
并且，上述冲切成型后，在真空中于温度525°C进行时效处理，制作弹簧部件。以 下，以该状态的弹簧部件作为“实施例2”进行说明。
相对于此，使用作为SUS系弹簧钢材而闻名的SUS301，制作与上述弹簧部件10相 同形状的弹簧部件。以下，以该状态的弹簧部件作为“比较例”进行说明。
接下来，在各实施例和比较例中，进行拉伸强度的比较，比较结果列于图5。该图5 是表示加工率与拉伸强度之间的关系的曲线图。
由图5可知，所有情况下，随着加工率增加，拉伸强度均有增加的倾向。特别地，可 以确认，与作为比较例举出的由SUS301形成的弹簧部件相比，利用本发明的合金制作的实 施例1的弹簧部件的拉伸强度较高，而与加工率没有关系。此外，实施了时效处理的实施例 2的弹簧部件得到了拉伸强度进一步提高这样的结果。例如，与比较例中以60%左右的加 工率实施冷加工的情况相比，实施例2中以60%左右的加工率实施冷加工的情况下的拉伸 强度高30%以上。
由这样的结果可确认，本发明的弹簧部件的机械强度高，即使是二维结构，也能够 确保充分的耐久性。
接下来，对上述组成的本发明的合金的机械性能进行各种实验，结果列于图6 图9。
图6是表示不同时效处理温度下拉伸强度与冷加工率之间的关系的曲线图。图7 是表示不同冷加工率条件下拉伸强度与时效处理时的温度(热处理温度)之间的关系的曲 线图。图8是表示不同时效处理温度下硬度(维氏硬度)与冷加工率之间的关系的曲线图。 图9是表示不同冷加工率条件下硬度与时效处理时的温度(热处理温度)之间的关系的曲 线图。
由这些图6和图8可以确认，即使是不实施时效处理的情况(精压延)，通过对合 金进行冷加工，合金加工硬化，拉伸强度和硬度均得到提高。特别地，由图6可以确认，通过至少20%的冷加工率，拉伸强度有效地提高。因而，优选冷加工工序时以至少20%的加工 率进行冷加工。
接下来，由图6 图9可以确认，通过其后实施时效处理，拉伸强度和硬度均进一 步提高。特别地，由350°C左右起，拉伸强度和硬度的增大加大，以560°C左右为峰值开始降 低。此外确认到，如果时效处理温度超过800°C，则拉伸强度和硬度反而会降低。据认为这 是因为，如果温度超过730°C，会由于合金的再结晶而开始软化。并且确认到，如果时效处理 温度大于200°C，则有效地提高拉伸强度和硬度。据认为这是因为，如果超过200°C，则能够 使合金的时效效果确实地显现。
由这些事实出发，热处理工序时优选在200°C 730°C的温度实施时效处理。
接下来，以与上述实施例2相同的板材、作为本发明的其他板材的实施例3和4、 以及由比较材料(HASTEL0Y(哈斯特洛伊(注册商标))C22、SUS304WPB、SWRJ2A)构成的板 材，进行拉伸强度、硬度、疲劳限度、耐蚀性(腐蚀度)的比较，其结果见图10;同时，以实施 例2、实施例3和4的弹簧部件及由上述比较材料构成的弹簧部件，进行伸长率和弹力减弱 率( 夕1J率)的比较，其结果列于图10。
实施例3中使用的合金采用以下组成。
即，使用组成中含有不可避免的杂质且以重量比计由Co 33. 56%, Cr :22. 84%、 Mo 9. 06%, Ni 29. 90%, Ti :0. 49%, Mn :0. 31%, Fe :1. 66%, Nb :0. 52%, W :1. 55%, Zr 0. 02%, B 0. 005% 以及 C 0. 04%构成的合金。
并且，实施例4中使用的合金采用以下组成。
即，使用组成中含有不可避免的杂质且以重量比计由Co 38. 40 %、Cr 11. 70 %、 Mo 4. 00%, Ni 16. 50%, Ti 0. 58%, Mn 0. 75%, Fe :23. 08%、W 为 4. 01%, Al 为 0. 06% 以及C :0. 018%构成的合金。
由图10可以确认，对于实施例2和3的板材，拉伸强度、硬度、疲劳限度、耐蚀性的 大部分特性优于比较材料的板材。耐蚀性与HASTEL0Y(注册商标)C22程度相同。
并且，对于实施例4的板材，耐蚀性劣于HASTEL0Y(注册商标)C22，拉伸强度与 SWRJ2A程度相同，但是其他特性均优于比较材料的板材。
需要说明的是，实施例2和3的板材的全部特性(拉伸强度、硬度、疲劳限度、耐 蚀性)优于实施例4的板材，实施例3的板材在拉伸强度和硬度方面高出实施例2的板材 10%左右。
并且，在制成弹簧的情况下，实施例2 4的伸长率均小于HASTEL0Y (注册商标) C22，但是与其他比较材料程度相同。
另一方面，可确认到，实施例2 4的弹力减弱率均优于其他材料。
需要说明的是，实施例2和3优于实施例4。
权利要求
1.一种弹簧用合金，其特征在于，以重量比计，该弹簧用合金的组成为 42% Co、 10 27% Cr,3 12% Mo、15 40% Ni、0. 1 1. 0% TiU. 5% 以下的 Mn、0. 1 26. 0% Fe,0. 以下的C和不可避免的杂质以及选自3. 0%以下的Nb、5. 0%以下的W、0. 5%以下 的A1、0. 以下的ττ和0.01%以下的B之中的至少一种元素。
2.如权利要求1所述的弹簧用合金，其特征在于，所述狗为0.1 3. 0%，所述至少一 种元素由3. 0%以下的Nb、5. 0%以下的W、0. 1 %以下的Ir和0. 01%以下的B之中选出。
3.如权利要求2所述的弹簧用合金，其特征在于，所述至少一种元素选择3.0%以下的Nb。
4.一种弹簧用板材，其特征在于，该弹簧用板材是以20%以上的加工率将权利要求 1 3的任一项所述的弹簧用合金冷加工成板状而成的。
5.一种弹簧用板材，其特征在于，该弹簧用板材是在真空中或非氧化气氛中于 200°C 730°C对权利要求4所述的弹簧用板材进行热处理而成的。
6.一种弹簧部件，其特征在于，该弹簧部件由权利要求4或5的任一项所述的弹簧用板 材通过非盘绕加工形成，该弹簧部件与该板材的厚度相同，并且该弹簧部件沿板材的平面 方向延伸。
全文摘要
本发明提供弹簧用合金、弹簧用板材和弹簧部件，其机械强度高、疲劳强度高、耐蚀性也优异。本发明的弹簧用合金的特征在于，以重量比计，该合金的组成为28～42％Co、10～27％Cr、3～12％Mo、15～40％Ni、0.1～1.0％Ti、1.5％以下的Mn、0.1～26.0％Fe、0.1％以下的C和不可避免的杂质以及选自3.0％以下的Nb、5.0％以下的W、0.5％以下的Al、0.1％以下的Zr和0.01％以下的B之中的至少一种元素。
文档编号C22C30/00GK102031437SQ20101050796
公开日2011年4月27日 申请日期2010年9月29日 优先权日2009年10月2日
发明者小林智生, 菅原量, 赤坂康则, 鎌田隆史, 高桥恭太郎 申请人:精工电子有限公司