JP4193171B2

JP4193171B2 - 加工性に優れた含Ｔｉ銅合金板または条製造用鋳塊の製造方法

Info

Publication number: JP4193171B2
Application number: JP2003191624A
Authority: JP
Inventors: 庄治青木; 健児矢島; 豊古柴; 正登小出
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2002-09-19
Filing date: 2003-07-04
Publication date: 2008-12-10
Anticipated expiration: 2023-07-04
Also published as: JP2004160543A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、加工性、特に曲げ性に優れた含Ｔｉ銅合金板もしくは条またはそれらと類似の形状を有する伸銅品を製造するための鋳塊の製造方法に関するものであり、さらに詳細には連続鋳造法により加工性、特に曲げ性に優れた含Ｔｉ銅合金板もしくは条またはそれらと類似の形状を有する伸銅品を製造するための鋳塊の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、バネ、端子、コネクター、リードフレームなどの電気・電子部品の製造には加工性および応力緩和特性に優れたベリリウム銅が用いられていたが、ベリリウム銅に含まれるＢｅが有害金属であるところから環境問題に発展する恐れがあり、ベリリウム銅に代わって、近年、加工性および応力緩和特性に優れているＴｉを質量％で（以下、％は質量％を示す）０．５〜６％含有し、さらに必要に応じてＺｎ、Ｃｒ，Ｚｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｓｎ，Ｉｎ，Ｍｎ，ＰおよびＳｉのうちの１種または２種以上を合計で０．００１〜５％を含有し、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる成分組成の含Ｔｉ銅合金板または条が広く用いられるようになってきた。これら含Ｔｉ銅合金板または条は、加工性および応力緩和特性が優れていると言われている。
【０００３】
しかし、この含Ｔｉ銅合金は熱伝導率が極めて低く、そのために通常の方法で鋳造して得られた鋳塊は粗大なデンドライト組織となり、この粗大なデンドライト組織を有する含Ｔｉ銅合金鋳塊を熱間圧延し、冷間圧延し、時効処理して得られた含Ｔｉ銅合金板または条は十分な加工性が得られない。ちなみに、Ｔｉ：３％含有の含Ｔｉ銅合金の熱伝導率は室温で０．４８Ｊ／（ｃｍ・℃・ｓｅｃ）であるに対し、無酸素銅の熱伝導率は室温で４．０Ｊ／（ｃｍ・℃・ｓｅｃ）である。
そのために、まず、粗大なデンドライト組織の含Ｔｉ銅合金鋳塊に圧下率：８０％の熱間圧延を施し、８００℃以上の温度で２４０秒以内かつ平均結晶粒径が２０μｍを超えないように１回目の溶体化処理を施したのち、８０％未満の加工度で１回目の冷間圧延を行ない、その後８００℃以上の温度で２４０秒以内かつ平均結晶粒径が２０μｍを超えないように２回目の溶体化処理を施したのち、５０％以下の加工度で２回目の冷間圧延を行ない、その後さらに３００〜７００℃の温度で１〜１５時間未満保持の時効処理を施す加工性および応力緩和特性に優れた含Ｔｉ銅合金板または条製造用鋳塊の製造方法が提案されている（特許第２７９０２３８号明細書参照）。しかし、この従来の方法では含Ｔｉ銅合金鋳塊をバッチ式で製造しており、曲げ特性に優れた含Ｔｉ銅合金板または条を歩留良く量産することができない。
【０００４】
【特許文献】
特許第２７９０２３８号明細書
【０００５】
そこで、この含Ｔｉ銅合金板または条を量産するためには、含Ｔｉ銅合金鋳塊を連続鋳造により製造する必要がある。図３は通常の連続鋳造装置の一部断面説明図である。この連続鋳造装置で含Ｔｉ銅合金鋳塊を製造するには、無酸素銅原料を溶解炉（低周波誘導溶解炉が最も広く使用されている）により溶解し、得られた溶銅をタンディッシュ（図示せず）に注入すると共にここでＴｉおよびその他の必要元素を添加することにより含Ｔｉ銅合金溶湯を製造し、得られた含Ｔｉ銅合金溶湯を、図３に示されるように、タンディッシュノズル（図示せず）を通して水冷鋳型３に注入する。
水冷鋳型３に注入された含Ｔｉ銅合金溶湯５は、図３の断面図に示されるように、水冷鋳型３によって急冷して表面を凝固させ、さらにスプレー６によって急冷し、さらに水槽７の中に蓄えられている冷却水９により急冷する。急冷された含Ｔｉ銅合金鋳塊８は、引抜きロール（図示せず）により徐々に下向きのＰ方向に引抜かれる。このようにして通常の連続鋳造して得られた含Ｔｉ銅合金鋳塊８は、１０８０℃から８８５℃に至るまでの温度範囲の冷却速度が１００℃／ｍｉｎ以下であった。
そして、この通常の連続鋳造法により得られた含Ｔｉ銅合金鋳塊８は、図２に示されるように、Ｃｕα相デンドライトアーム１と、このＣｕα相デンドライトアーム１を包囲するＴｉ−Ｃｕ共晶相２からなる組織を有しているが、この通常の連続鋳造して得られた含Ｔｉ銅合金鋳塊はＣｕα相デンドライトアーム１の平均サイズが７０μｍ以上、Ｃｕα相デンドライトアーム１とＣｕα相デンドライトアーム１の間にあるＴｉ−Ｃｕ共晶相２の間隔（以下、Ｔｉ−Ｃｕ共晶相デンドライトアームスペースという）の平均幅が３０μｍ以上の粗大デンドライト組織を有しており、かかる通常の連続鋳造して得られた粗大デンドライト組織を有する含Ｔｉ銅合金鋳塊を用いて作製した含Ｔｉ銅合金板または条は十分な曲げ特性が得られない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、連続鋳造により微細なデンドライト組織を有する含Ｔｉ銅合金鋳塊を得るべく水冷鋳型３に供給する水量を増加させ、増強したスプレー６の数を増設し、さらに図１に示されるように、水槽７の壁面に沿って、水槽７の下部から鋳塊８に向かって噴射可能なシャワーノズル１０を設け、このシャワーノズル１０に高圧の水流を流して鋳塊８の表面に冷水による急水流を下方から上方に向かって発生させ、鋳塊表面に形成される温水および気泡（沸騰膜）を飛ばし、鋳塊表面を常に冷水で効率的に冷却することにより含Ｔｉ銅合金鋳塊の中心部まで急冷させることにより含Ｔｉ銅合金鋳塊８を作製した。
その結果、工夫して連続鋳造した含Ｔｉ銅合金鋳塊を急冷すると、Ｃｕα相デンドライトアーム１は微細となり、さらにＴｉ−Ｃｕ共晶相デンドライトアームスペースの平均幅が狭い含Ｔｉ銅合金鋳塊を得ることができたが、得られた含Ｔｉ銅合金鋳塊の表面に割れが発生することがあり、歩留まりが極端に低下することがあった。
純銅は超急冷しても鋳塊表面に割れが発生することはないが、含Ｔｉ銅合金を超急冷すると含Ｔｉ銅合金鋳塊の表面に割れが発生した。その理由として、含Ｔｉ銅合金は純銅に比べて熱伝導率が極端に低く、鋳塊内部と表面との熱膨張差が大きくなることによるものと考えられる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明者らは、連続鋳造法によりデンドライト組織の微細な含Ｔｉ銅合金鋳塊を作製し、この含Ｔｉ銅合金鋳塊を用いて加工性に優れた含Ｔｉ銅合金板または条を量産すべく研究を行った。その結果、
（イ）鋳型に鋳造して得られた含Ｔｉ銅合金鋳塊の中心部における冷却速度が含Ｔｉ銅合金鋳塊の表面割れに大きく影響を及ぼすこと、
（ロ）含Ｔｉ銅合金鋳塊の中心部における凝固開始温度から共晶生成終了に至るまでの温度範囲の冷却速度が１６０〜７００℃／ｍｉｎとなるように制御すると、得られた含Ｔｉ銅合金鋳塊表面に割れが発生することが無く、さらに平均デンドライトアームサイズ：５０μｍ以下の微細なＣｕα相デンドライトアームを有し、Ｃｕα相デンドライトアームとＣｕα相デンドライトアームの間に形成されているＴｉ−Ｃｕ共晶相デンドライトアームスペースの平均幅が３０μｍ以下の狭い組織を有する含Ｔｉ銅合金鋳塊を作製することができ、この含Ｔｉ銅合金鋳塊を熱間圧延し、冷間圧延し、時効処理して得られた含Ｔｉ銅合金板または条は、加工性に優れるようになること、
（ハ）前記凝固開始温度は一層具体的には、凝固開始温度は純銅で１０８３℃、Ｃｕ−３％Ｔｉで１０７５℃と凝固開始温度は組成により多少変化するが、共晶生成終了は８８５℃であるから、鋳型に鋳造して得られた含Ｔｉ銅合金鋳塊の中心部における凝固開始温度から共晶生成終了に至るまでの温度範囲は１０８３℃から８８５℃の範囲であること、
（ニ）この鋳塊中心部における凝固開始温度から共晶生成終了に至るまでの温度範囲の冷却速度を１６０〜７００℃／ｍｉｎで冷却するように制御すると、得られた含Ｔｉ銅合金鋳塊表面に割れが発生することが無く、さらに平均デンドライトアームサイズ：５０μｍ以下の微細なＣｕα相デンドライトアームを有し、Ｃｕα相デンドライトアームとＣｕα相デンドライトアームの間に形成されているＴｉ−Ｃｕ共晶相デンドライトアームスペースの平均幅が３０μｍ以下の狭い組織を有する含Ｔｉ銅合金鋳塊が得られることは、連続鋳造だけでなく一般の鋳造にも適用できること、などの研究結果が得られたのである。
【０００８】
この発明は、かかる研究結果に基づいてなされたものであって、
（１）鋳型に鋳造して得られた含Ｔｉ銅合金鋳塊の中心部における凝固開始温度から共晶生成終了に至るまでの温度範囲を冷却速度：１６０〜７００℃／ｍｉｎで冷却するように制御する加工性に優れた含Ｔｉ銅合金板または条製造用鋳塊の製造方法、
（２）鋳型に鋳造して得られた含Ｔｉ銅合金鋳塊の中心部における１０８０℃から８８５℃に至るまでの温度範囲を冷却速度：１６０〜７００℃／ｍｉｎで冷却するように制御する加工性に優れた含Ｔｉ銅合金板または条製造用鋳塊の製造方法、に特徴を有するものである。
【０００９】
この発明は、加工性に優れた含Ｔｉ銅合金板または条を製造するための鋳塊を連続鋳造することにより量産することを特に目的とするものである。したがって、この発明は、
（３）連続鋳造鋳型に鋳造して得られた含Ｔｉ銅合金鋳塊の中心部における凝固開始温度から共晶生成終了に至るまでの温度範囲を冷却速度：１６０〜７００℃／ｍｉｎで冷却するように制御する加工性に優れた含Ｔｉ銅合金板または条製造用鋳塊の製造方法、
（４）連続鋳造鋳型に鋳造して得られた含Ｔｉ銅合金鋳塊の中心部における１０８０℃から８８５℃に至るまでの温度範囲を冷却速度：１６０〜７００℃／ｍｉｎで冷却するように制御する加工性に優れた含Ｔｉ銅合金板または条製造用鋳塊の製造方法、に特徴を有するものである。
【００１０】
この発明において作製する含Ｔｉ銅合金鋳塊は、
Ｔｉ：０．５〜６％（好ましくは、１．５〜５％）含有し、さらに必要に応じてＺｎ、Ｃｒ，Ｚｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｓｎ，Ｉｎ，Ｍｎ，ＰおよびＳｉのうちの１種または２種以上を合計で０．００１〜５％含有し、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる含Ｔｉ銅合金であり、これら含Ｔｉ銅合金の成分組成はいずれも知られている成分組成であから、その限定理由の説明は省略する。
【００１１】
次に、この発明の加工性に優れた含Ｔｉ銅合金板または条を製造するための微細なデンドライト組織を有する含Ｔｉ銅合金鋳塊を製造すべく連続鋳造鋳型に鋳造して得られた含Ｔｉ銅合金鋳塊の中心部における凝固開始温度から共晶生成終了に至るまでの温度範囲を冷却速度：１６０〜７００℃／ｍｉｎで冷却できるようにするための具体的なデータの採取方法を図１に基づいて説明する。
【００１２】
まず、無酸素銅原料を溶解炉（低周波誘導溶解炉が最も広く使用されている）により連続して溶解し、得られた溶銅をタンディッシュ（図示せず）に注入すると共にここでＴｉおよびその他の必要元素を添加することにより含Ｔｉ銅合金溶湯を製造し、得られた含Ｔｉ銅合金溶湯を、図１に示されるように、タンディッシュノズル（図示せず）を通して水冷鋳型３に注入する。水冷鋳型３に注入された含Ｔｉ銅合金溶湯５は、図１の断面図に示されるように、水冷鋳型３によって急冷して表面を凝固させ、さらに増強および増設されたスプレー６によって急冷し、さらに水槽７の中に蓄えられている冷却水９により急冷する。急冷された含Ｔｉ銅合金鋳塊８は、引抜きロール（図示せず）により徐々に下向きのＰ方向に引抜かれる。
なお、この一連の流れは図３に示される従来の連続鋳造による含Ｔｉ銅合金鋳塊の製造方法と基本的には同じであるが、溶解炉により連続して溶解する工程、得られた溶銅をタンディッシュに注入すると共にここでＴｉおよびその他の必要元素を添加する工程、および得られた含Ｔｉ銅合金溶湯を水冷鋳型３に注入する工程はいずれも可能な限りシールして行なわれることが好ましい。
【００１３】
この発明の含Ｔｉ銅合金鋳塊中心部における冷却速度の制御は、図１に示されるように、含Ｔｉ銅合金溶湯５の中心部に熱電対４を挿入し、含Ｔｉ銅合金溶湯５を急冷する水冷鋳型３に供給する水量を通常よりの多くなるように調整し、さらに設置されるスプレー６の数およびスプレー６に供給する水量を通常よりの多くなるように調整し、さらに水槽７の中に蓄えられている冷却水９の供給量、シャワーノズル１０に供給する高圧の水流量を調整し、さらに急冷された含Ｔｉ銅合金鋳塊８の引抜き速度を調整する。
この時、含Ｔｉ銅合金溶湯５の中心部に挿入された熱電対４は、含Ｔｉ銅合金鋳塊８が下向きのＰ方向に引抜かれると同時に凝固を開始した含Ｔｉ銅合金鋳塊８の中に埋め込まれながら含Ｔｉ銅合金鋳塊８とともにＰ方向に供給され、水冷鋳型３に供給する給水量、スプレー６の数およびスプレー６に供給する給水量、水槽７の中に蓄えられている冷却水９の給水量、シャワーノズル１０に供給する高圧の水流量、並びに含Ｔｉ銅合金鋳塊８の引抜速度などのデータとともに含Ｔｉ銅合金溶湯５の中心部の温度を測定することにより含Ｔｉ銅合金溶湯５の中心部の冷却速度を計測器１１により求め、このデータに基づいて含Ｔｉ銅合金鋳塊８に割れが発生しない条件を求めた。
その結果、含Ｔｉ銅合金溶湯５の中心部の温度が凝固開始温度から共晶生成終了に至るまでの温度範囲、すなわち１０８０℃から８８５℃に下がるまでの温度範囲における含Ｔｉ銅合金溶湯５の中心部の冷却速度が１６０〜７００℃／ｍｉｎの範囲内にあると、含Ｔｉ銅合金鋳塊８に割れが発生することが無く、さらにＣｕα相デンドライトアームの平均サイズ：５０μｍ以下、Ｔｉ−Ｃｕ共晶相デンドライトアームスペースの平均幅が３０μｍ以下の狭いＴｉ−Ｃｕ共晶相デンドライトアームスペースを有する組織からなる含Ｔｉ銅合金鋳塊を製造することができ、この含Ｔｉ銅合金鋳塊を圧延して製造した含Ｔｉ銅合金板または条は十分な曲げ特性を有することが分かったのである。
熱電対４が凝固を開始した含Ｔｉ銅合金鋳塊８の中に埋め込まれながら含Ｔｉ銅合金鋳塊８とともにＰ方向に引抜かれた状態は図１において点線で示されている。
【００１４】
含Ｔｉ銅合金溶湯５の中心部の温度が凝固開始温度から共晶生成終了に至るまでの温度範囲、すなわち１０８０℃から８８５℃に下がるまでの温度範囲における含Ｔｉ銅合金溶湯５の中心部の冷却速度を７００℃／ｍｉｎを越えた高速冷却速度で含Ｔｉ銅合金鋳塊を連続鋳造すると、急激に割れ発生が増加することもわかった。
【００１５】
水冷鋳型３に注入された含Ｔｉ銅合金溶湯５は、図１の断面図に示されるように、水冷鋳型３によって急冷して表面を凝固させ、さらにスプレー６によって急冷し、さらに水槽７の中に蓄えられている冷却水９により急冷することにより得られるが、デンドライトアームの平均サイズ：５０μｍ以下の微細なＣｕα相デンドライトアームを有し、Ｃｕα相デンドライトアームとＣｕα相デンドライトアームの間に形成されているＴｉ−Ｃｕ共晶相デンドライトアームスペースの平均幅Ｗが３０μｍ以下の狭い組織を有する含Ｔｉ銅合金鋳塊を作製するには、特に最後の冷却工程である水槽での冷却速度を早めることが必要であり、図１に示されるように、水槽７の壁面に沿って、水槽７の下部から鋳塊８に向かって噴射可能なシャワーノズル１０を設け、このシャワーノズル１０に高圧の水流を流して鋳塊８の表面に冷水による急水流を下方から上方に向かって発生させ、鋳塊表面に形成される温水および気泡（沸騰膜）を飛ばし、鋳塊表面を常に冷水で効率的に冷却することにより含Ｔｉ銅合金鋳塊の中心部まで急冷させることにより得られる。
急冷された含Ｔｉ銅合金鋳塊８は、引抜きロール（図示せず）により徐々に下向きのＰ方向に引抜かれる。この時の引抜き速度は７〜３０ｃｍ／ｍｉｎの範囲内にあることが好ましい。
【００１６】
このようにして得られたデータを一度求めてコンピュータなどに記憶させておくと、次回からは熱電対を使用することなくこのデータに基づいて割れが発生しない鋳塊中心部の凝固開始温度から共晶生成終了に至るまでの温度範囲を冷却速度：１６０〜７００℃／ｍｉｎで所望の成分組成を有し平均サイズ：５０μｍ以下の微細なＣｕα相デンドライトアームおよびＴｉ−Ｃｕ共晶相デンドライトアームスペースの幅が平均で３０μｍ以下となる組織の含Ｔｉ銅合金鋳塊を簡単に量産することができ、この得られた含Ｔｉ銅合金鋳塊を圧下率：９０％以上で熱間圧延し、その後冷間圧延、溶体化処理、時効処理することにより加工性に優れた含Ｔｉ銅合金板または条を量産することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
実施例１〜２、比較例１〜２
無酸素銅を低周波誘導溶解炉により連続して溶解し、流出する溶銅をタンディッシュに注入すると共にここでＴｉを連続して添加することにより表１に示される成分組成を有する含Ｔｉ銅合金溶湯を作製し、得られた含Ｔｉ銅合金溶湯を図１に示される内部断面寸法がたて：１６０ｍｍ、横：３６０ｍｍの寸法を有する水冷鋳型３に注入した。
さらに熱電対４として白金１３％−白金ロジウム熱電対（以下、Ｒ熱電対（ＪＩＳ規定）と称する）を用意し、このＲ熱電対（ＪＩＳ規定）を溶湯の入っている水冷鋳型３内部の断面対角線中心部に挿入し、水冷鋳型３に接する溶湯表面を凝固させ、さらにスプレー６によって急冷しながら、さらに水槽７の壁面に沿って水槽７の下部から鋳塊８に向かって噴射可能なシャワーノズル１０を設けた水槽７の中に蓄えられている冷却水９に浸漬することにより冷却し、同時にＲ熱電対（ＪＩＳ規定）を鋳塊の中心部に挿入したまま凝固した含Ｔｉ銅合金鋳塊の引抜速度と同じ速度でＲ熱電対（ＪＩＳ規定）を送り込み、含Ｔｉ銅合金鋳塊中心部の温度を測定することにより含Ｔｉ銅合金鋳塊中心部の冷却速度を測定し、その結果を表１に示した。
実施例１〜２および比較例１〜２では、通常の連続鋳造法による冷却よりも一層強力な冷却を必要とするところから、スプレーの数を増やし、含Ｔｉ銅合金鋳塊の水槽７における冷却は水槽７の壁面に沿って設けられたシャワーノズル１０に水圧：１ＭＰ以上、流量：２０Ｌ／ｍｉｎ以上の高圧の水流を流して鋳塊８の表面に冷水による急水流を下方から上方に向かって発生させ、鋳塊表面に形成される温水および気泡（沸騰膜）を飛ばし、鋳塊表面を常に冷水で効率的に冷却することにより含Ｔｉ銅合金鋳塊の中心部まで急冷させた。
このＲ熱電対（ＪＩＳ規定）を内蔵し凝固した含Ｔｉ銅合金鋳塊は引抜きロール（図示せず）により徐々に下向きのＰ方向に速度：７〜３０ｃｍ／ｍｉｎの範囲内の所定の速度で引抜き、Ｒ熱電対（ＪＩＳ規定）を内蔵し凝固した含Ｔｉ銅合金鋳塊の中心部の温度を測定することにより含Ｔｉ銅合金鋳塊の中心部の冷却速度を計測器１１によって求めた。
【００１８】
このようにして鋳塊中心部の冷却速度が表１に示される冷却速度となるように制御して得られた含Ｔｉ銅合金鋳塊の表面を観察して鋳塊割れの有無を観察してその結果を表１に示したのち、最終的に長さ：２８００ｍｍの寸法にチップソーを用いて切断した。このようにして得られた含Ｔｉ銅合金鋳塊の断面を研磨し、断面の組織を金属顕微鏡で観察し、Ｃｕα相デンドライトアームスの平均サイズおよびそのＣｕα相デンドライトアーム間に存在するＴｉ−Ｃｕ共晶相デンドライトアームスペースの平均幅を測定し、その結果を表１に示した。
なお、Ｃｕα相デンドライトアームのサイズおよびＴｉ−Ｃｕ共晶相デンドライトアームスペースのサイズについての測定は、下記の方法で行った。まず、図２に示されるように、一列に並んだデンドライトアーム組織のある一つのＣｕα相デンドライトアーム（図中Ａ）に着目する。Ｃｕα相デンドライトアームＡの縦方向および横方向の長さＸおよびＹを測定し、平均した値をＣｕα相デンドライトアームＡのデンドライトアームサイズとした。平均値はＣｕα相デンドライトアーム１０個以上測定し平均した値である。
デンドライトアームスペースサイズは、Ｃｕα相デンドライトアームＡで言うと、その上下および左右にある４箇所のＴｉ−Ｃｕ共晶相デンドライトアームスペースａ，ｂ，ｃ，ｄを測定し平均した値である。平均値はＣｕα相デンドライトアーム１０個以上のＴｉ−Ｃｕ共晶相デンドライトアームスペースサイズの値を平均した値である。
【００１９】
さらに、このようにして得られた含Ｔｉ銅合金鋳塊から内蔵しているＲ熱電対（ＪＩＳ規定）を切除し、残りの含Ｔｉ銅合金鋳塊の一部を８５０℃で熱間圧延し、８５０℃、１時間保持後水冷の条件で溶体化処理し、冷間圧延し、さらに８００℃、１０分間保持後水冷の条件で溶体化処理し、その後、４８０℃、１．５時間保持の条件で時効処理することにより板厚ｔ：０．５ｍｍの薄い含Ｔｉ銅合金板または条を作製し、この薄い含Ｔｉ銅合金板または条を用いてＪＩＳＺ２２０４の規定に基づく金属材料曲げ試験片を作製した。
【００２０】
これら試験片を用いてＪＩＳＺ２２４８の規定に従う９０°曲げる９０°金属材料曲げ試験および１８０°曲げる１８０°金属材料曲げ試験を行った。
この９０°金属材料曲げ試験および１８０°金属材料曲げ試験は、条件Ｒ／ｔ（但し、Ｒは曲げ半径、ｔは試験片の厚さであり、Ｒ＝０．５ｍｍ、ｔ＝０．５ｍｍ）で、圧延方向試料による９０°金属材料曲げ試験および１８０°金属材料曲げ試験（ＧｏｏｄＷａｙ曲げ）と、幅方向試料による９０°金属材料曲げ試験および１８０°金属材料曲げ試験（ＢａｄＷａｙ曲げ）を行い、試料の曲げ表面を観察し、皺が無ければ○、亀裂によるしわが発生したものは△、亀裂が大きくなって折損したものを×として評価し、その結果を表２に示した。
【００２１】
従来法１〜２
実施例１〜２および比較例１〜２で示した方法により表１に示される成分組成を有する含Ｔｉ銅合金溶湯を作製し、この含Ｔｉ銅合金溶湯を図１に示される水冷鋳型３に注入して表面を凝固させ、さらにスプレー６の数を減らして通常の冷却速度で急冷しながら、さらにシャワーノズルを取り外した水槽７の中に蓄えられている冷却水９に浸漬することによりさらに冷却し、断面寸法が縦：１６０ｍｍ、横：３６０ｍｍの寸法を有する含Ｔｉ銅合金鋳塊を作製し、この含Ｔｉ銅合金鋳塊を引抜きロール（図示せず）により徐々に下向きのＰ方向に通常の速度：２〜４ｃｍ／ｍｉｎの範囲内の所定の速度で引抜きながら、Ｒ熱電対（ＪＩＳ規定）を鋳塊の中心部に挿入したまま凝固した含Ｔｉ銅合金鋳塊の引抜速度と同じ速度でＲ熱電対（ＪＩＳ規定）を送り込み、含Ｔｉ銅合金鋳塊中心部の温度を測定することにより含Ｔｉ銅合金鋳塊中心部の冷却速度を測定し、その結果を表１に示した。
なお、従来例１〜２ではスプレーの数を増やすことなく、また、含Ｔｉ銅合金鋳塊の水槽７にシャワーノズルを設けることなく通常の純銅を連続鋳造する条件と同じ条件で含Ｔｉ銅合金鋳塊を作製した。得られた含Ｔｉ銅合金鋳塊長さ：２８００ｍｍの寸法にチップソーを用いて切断した。
【００２２】
この従来例１〜２で得られた含Ｔｉ銅合金鋳塊の断面を研磨し、含Ｔｉ銅合金鋳塊の断面の組織を金属顕微鏡で観察し、Ｃｕα相デンドライトアームの平均サイズおよびそのデンドライトアーム間に存在するＴｉ−Ｃｕ共晶相デンドライトアームスペースの平均幅を実施例１〜２、比較例１〜２と同じ方法で測定し、その結果を表１に示した。
さらに、この含Ｔｉ銅合金鋳塊から内蔵しているＲ熱電対（ＪＩＳ規定）を切除し、残りの含Ｔｉ銅合金鋳塊の一部を８５０℃で熱間圧延したのち、８５０℃、１時間保持後水冷の条件で溶体化処理し、冷間圧延し、さらに８００℃、１０分間保持後水冷の条件で溶体化処理し、その後、４８０℃、１．５時間保持の条件で時効処理する従来例１〜２を実施することにより板厚ｔ：０．５ｍｍの薄い含Ｔｉ銅合金板または条を作製し、この薄い含Ｔｉ銅合金板または条を用いてＪＩＳＺ２２０４の規定に基づく金属材料曲げ試験片を作製した。
【００２３】
これら試験片を用いて実施例１〜２および比較例１〜２と同様にしてＪＩＳＺ２２４８の規定に従う９０°曲げる９０°金属材料曲げ試験および１８０°曲げる１８０°金属材料曲げ試験を行い、試料の曲げ表面を観察し、皺が無ければ○、亀裂によるしわが発生したものは△、亀裂が大きくなって折損したものを×として評価し、その結果を表２に示した。
【００２４】
【表１】

【００２５】
【表２】

【００２６】
表１〜２に示される結果から、実施例１〜２で作製した含Ｔｉ銅合金板または条は従来例１〜２で作製した含Ｔｉ銅合金板または条に比べて曲げ加工性が格段に優れていることが分かる。しかし、この発明の条件から外れた冷却速度で高速急冷すると、得られた含Ｔｉ銅合金鋳塊に割れが発生し、歩留が極端に悪くなって量産できないことがわかる。
【００２７】
実施例３〜１４
表３に示される成分組成を有する含Ｔｉ銅合金溶湯を用意し、これら溶湯を使用して実施例１〜２、比較例１〜２と同様にして含Ｔｉ銅合金鋳塊中心部の温度を測定することにより含Ｔｉ銅合金鋳塊中心部の冷却速度を測定し、その結果を表３に示し、さらに含Ｔｉ銅合金鋳塊の断面の組織を金属顕微鏡で観察し、Ｃｕα相デンドライトアームの平均サイズおよびそのデンドライトアーム間に存在するＴｉ−Ｃｕ共晶相デンドライトアームスペースの平均幅を実施例１〜２、比較例１〜２と同様にして測定し、その結果を表３に示した。
【００２８】
さらに、この含Ｔｉ銅合金鋳塊から内蔵しているＲ熱電対（ＪＩＳ規定）を切除して取り出し、連続鋳造して得られた含Ｔｉ銅合金鋳塊の一部を８５０℃で熱間圧延したのち、８５０℃、１時間保持後水冷の条件で溶体化処理し、冷間圧延し、さらに８００℃、１０分間保持後水冷の条件で溶体化処理し、その後、４８０℃、１．５時間保持の条件で時効処理する実施例３〜１４を実施することにより板厚ｔ：０．５ｍｍの薄い含Ｔｉ銅合金板または条を作製し、この薄い含Ｔｉ銅合金板または条を用いてＪＩＳＺ２２０４の規定に基づく金属材料曲げ試験片を作製し、これら試験片を用いて実施例１〜２と同じ曲げ試験を行い、その結果を表４に示した。
【００２９】
【表３】

【００３０】
【表４】

【００３１】
【発明の効果】
上述のように、前記実施例で得られたデータをコンピュータなどに記憶させておくと、次回からは熱電対を使用することなくこのデータに基づいて割れが発生しない鋳塊中心部の凝固開始温度から共晶生成終了に至るまでの温度範囲を冷却速度：１６０〜７００℃／ｍｉｎで所望の成分組成を有し平均サイズ：５０μｍ以下の微細なＣｕα相デンドライトアームおよび平均幅が３０μｍ以下の狭いＴｉ−Ｃｕ共晶相デンドライトアームスペースからなる組織の含Ｔｉ銅合金鋳塊を連続鋳造により簡単に量産することができ、この得られた含Ｔｉ銅合金鋳塊を圧下率：９０％以上で熱間圧延し、その後冷間圧延、溶体化処理、時効処理することにより加工性に優れた含Ｔｉ銅合金板または条を量産することができるので、産業上すぐれた効果をもたらすものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】含Ｔｉ銅合金板または条製造用鋳塊を製造するためのデータの採取方法を説明するための一部断面説明図である。
【図２】含Ｔｉ銅合金鋳塊の組織を説明するための説明図である。
【図３】従来の連続鋳造方法により含Ｔｉ銅合金板または条製造用鋳塊を製造する方法を説明するための説明図である。
【符号の説明】
１Ｃｕα相デンドライトアーム
２Ｔｉ−Ｃｕ共晶相
３水冷鋳型
４熱電対
５溶湯
６スプレー
７水槽
８鋳塊
９冷却水
10 シャワーノズル
11 計測器

Claims

鋳型に鋳造して得られた含Ｔｉ銅合金鋳塊の中心部における凝固開始温度から共晶生成終了に至るまでの温度範囲を冷却速度：１６０〜７００℃／ｍｉｎで冷却するように制御することを特徴とする加工性に優れた含Ｔｉ銅合金板または条製造用鋳塊の製造方法。
鋳型に鋳造して得られた含Ｔｉ銅合金鋳塊の中心部における１０８０℃から８８５℃に至るまでの温度範囲を冷却速度：１６０〜７００℃／ｍｉｎで冷却するように制御することを特徴とする加工性に優れた含Ｔｉ銅合金板または条製造用鋳塊の製造方法。
連続鋳造鋳型に鋳造して得られた含Ｔｉ銅合金鋳塊の中心部における凝固開始温度から共晶生成終了に至るまでの温度範囲を冷却速度：１６０〜７００℃／ｍｉｎで冷却するように制御することを特徴とする加工性に優れた含Ｔｉ銅合金板または条製造用鋳塊の製造方法。
連続鋳造鋳型に鋳造して得られた含Ｔｉ銅合金鋳塊の中心部における１０８０℃から８８５℃に至るまでの温度範囲を冷却速度：１６０〜７００℃／ｍｉｎで冷却するように制御することを特徴とする加工性に優れた含Ｔｉ銅合金板または条製造用鋳塊の製造方法。
前記含Ｔｉ銅合金鋳塊は、
（イ）Ｔｉ：０．５〜６％含有し、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる含Ｔｉ銅合金鋳塊、または、
（ロ）Ｔｉ：０．５〜６％含有し、さらにＺｎ、Ｃｒ，Ｚｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｓｎ，Ｉｎ，Ｍｎ，ＰおよびＳｉのうちの１種または２種以上を合計で０．００１〜５％を含有し、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる含Ｔｉ銅合金鋳塊であることを特徴とする請求項１、２、３または４記載の加工性に優れた含Ｔｉ銅合金板または条製造用鋳塊の製造方法。
前記請求項１、２、３、４または５記載の製造方法で作製したＣｕα相デンドライトアームの平均サイズが５０μｍ以下の微細なデンドライト組織を有し、Ｃｕα相デンドライトアームとＣｕα相デンドライトアームの間に形成されているＣｕ−Ｔｉ共晶相のデンドライトアームスペースの平均サイズが３０μｍ以下の狭い組織を有する加工性に優れた含Ｔｉ銅合金板または条製造用鋳塊。