JP5036090B2 - 銅合金熱間鍛造品及び銅合金熱間鍛造品の製造方法 - Google Patents
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Description
また、半導体素子の高集積化・大容量化に伴い、自動車の高出力モーター制御装置用の半導体素子等に使用され半導体に生じる熱を放出させるためのヒートシンクやヒートスプレッダには、フィン部等によりヒートシンクやヒートスプレッダ全体の表面積を広げて半導体で発生した熱を効率良く放出する高い熱伝導性が要求される。
更に、ヒートシンク等は、より多くの熱を放出させるために水冷方式によってその効率を更に高めて使用することが考えられるが、その場合、水圧に耐えうる強度、特に初期の変形強さ、すなわち耐力が大きいことが必要である。また、これらのヒートシンクには、優れた放熱性が必要であるが、組立工程時や実装時に加えられるはんだ付けや硬ろう付け時の温度によって強度や硬さが低下しないことが必要である。そして、使用中に温度上昇があっても、それに耐えることができる高いクリープ特性が必要である。
また、モーターに使われるエンドリングについては、ローターバーとの接合が硬ろう付けによって行われ、ろう付け後も高い強度と高い熱伝導性、電気伝導性が必要である。そして、使用中に100℃を超える温度上昇があるので、排熱(熱伝導)性に優れることが求められる。また、高速で運転すると大きな遠心力が生じるので、その遠心力に耐えうる高い強度、すなわち100℃を超える環境での高いクリープ特性が求められる。ヒートシンクやコネクター、電極等も同様であり、連続して長時間の使用に耐えうる高いクリープ特性が求められる。
このように、上記のような用途に用いられる銅合金には、高い強度、耐力、熱伝導性、電気伝導性、クリープ特性が求められる。
そのために、1つの工程でニアネットシェイプまで作る方法として熱間鍛造によって製造することが望ましい。熱間鍛造なら、小さなプレス能力の鍛造機でも複雑な形状に成形することができ、低コストである。
しかしながら、特許文献1に記載された銅合金は、特別な溶体化処理が必要であり、また、電気・熱伝導性が悪いという問題がある。
より好ましくは、耐力が、250N/mm2以上、20℃における熱伝導率が310W/m・K以上、又は導電率が77%IACS以上であり、耐力と熱伝導率との積が82000以上、又は、耐力と導電率との積が、20000以上である。最適には、純銅と同等の高熱伝導性、高電気伝導性を有し、耐力においては遥かに高い数値で、耐力が、260N/mm2以上、20℃における熱伝導率が320W/m・K以上、又は導電率が80%IACS以上であり、耐力と熱伝導率との積が85000以上、又は、耐力と導電率との積が、21000以上である。
そして、200℃で50N/mm2の応力を加え、クリープ試験を行った時、初期の変形を除いた全クリープ変形量が0.05%以下であることを特徴とする。後述するように、熱間鍛造後、析出熱処理前に、冷間加工を5〜20%を施すと、200℃で100N/mm2の応力を加え、1000時間のクリープ試験を行ったとき、初期変形を除いた全クリープ変形量が0.15%以下であることを特徴とする。
すなわち、当該鍛造品をAgろう付け条件に相当する825℃のソルトバスで300秒間浸漬し、加熱した材料において、耐力が、125N/mm2以上、好ましくは130N/mm2以上、20℃における熱伝導率が280W/m・K以上、又は導電率が70%IACS以上であり、耐力と熱伝導率との積が38000以上、又は、耐力と導電率との積が、9600以上であることを特徴とする。そして、硬ろう付け相当の熱処理を行った熱間鍛造品に、200℃で50N/mm2の応力を加え、1000時間のクリープ試験を行ったとき、初期の変形を除いた全クリープ変形量が0.25%以下であることを特徴とする。更に、エンドリング等の平滑な面を有する熱間鍛造品は、熱間鍛造後、析出熱処理を行なう前に、冷間加工を5〜20%を施すことにより、825℃のソルトバスで300秒間加熱した試験片において、耐力が、150N/mm2以上、20℃における熱伝導率が280W/m・K以上、又は導電率が70%IACS以上であり、耐力と熱伝導率との積が48000以上、又は、耐力と導電率との積が、12000以上であることを特徴とする。更に、硬ろう付け相当の熱処理を行った熱間鍛造品に、200℃で50N/mm2の応力を加え、1000時間のクリープ試験を行ったとき、初期変形を除いて、0.15%以下のクリープ変形量であることを特徴とする。なお、これらの特性値は、空冷後に、590℃のソルトバスで30分間の、主として熱・電気伝導度回復のための熱処理を施した後に測定している。これら硬ろう付けを施した材料においても、高い強度、高い熱伝導性、高い電気伝導性を有しているので、高速回転するエンドリングや、圧力の掛かるヒートシンク等には好適な熱間鍛造品となる。
尚、本明細書でいう鍛造材とは、鍛造が行われる前の材料と、鍛造が行われた後の材料との両方を意味する。
尚、熱間鍛造を700℃以上で実施するとは、鍛造直前の温度を700℃以上にすることを意味する。
第2の製造方法で製造された銅合金熱間鍛造品は、前記熱間鍛造後で前記熱処理前の導電率をX(%IACS)とすると、Xと、Pの含有量[P]mass%と、Coの含有量[Co]mass%と、Feの含有量[Fe]mass%と、Snの含有量[Sn]mass%と、Mgの含有量[Mg]mass%と、Niの含有量[Ni]mass%との間に、
(45-25[P]−20[Co]-10[Fe]‐5[Sn]-3[Mg]-2[Ni])≦X≦(55-25[P]−20[Co]-10[Fe]‐5[Sn]-3[Mg]-2[Ni])の関係を有することが望ましい。
尚、熱間鍛造を700℃以上で実施するとは、鍛造直前の温度を700℃以上にすることを意味する。
本発明に係る銅合金として、第1発明合金乃至第3発明合金を提案する。合金組成を表すのに本明細書において、[Cu]のように[ ]の括弧付の元素記号は当該元素の含有量値(mass%)を示すものとする。また、この含有量値の表示方法を用いて、本明細書において複数の計算式を提示するが、それぞれの計算式において、当該元素を含有していない場合は0として計算する。また、第1乃至第3発明合金を総称して発明合金とよぶ。
3.1≦([Co]+0.9×[Ni]+0.8×[Fe]−0.005)/([P]−0.006)≦4.9、及び0.010≦2×[Ni]+3×[Fe]≦0.75×[Co]の関係を有する。
加熱工程における加熱温度は、925〜1025℃である。
熱間鍛造は、少なくとも1回行い、少なくとも鍛造直前の温度を700℃以上とする。
冷却工程では、熱間鍛造後から12℃/秒以上の冷却速度で400℃以下に冷却するか、又は650℃から550℃までの温度領域を12℃/秒以上の冷却速度で冷却する。
析出熱処理の条件は、熱処理温度が450〜600℃で保持時間が0.2〜10時間であり、熱処理温度をT℃、保持時間をt時間とすると520≦T+20×t1/2≦615の関係を充たす。当該熱処理後、好ましくは400℃に達するまで、0.1℃/分から3℃/分の冷却速度で冷却する
前記の冷却工程と析出熱処理工程との間に冷間加工を行ってもよい。
以上の製造方法を、第1製造方法とよぶ。
尚、本実施形態の銅合金熱間鍛造品の製造方法に供される鍛造材の製造履歴はどのようなものでもよい。例えば、鋳造後でも、押出後でも、熱間鍛造後でも、冷間加工後でもよい。
以上の製造方法を、第2製造方法とよぶ。
Coの単独の添加では高い強度・電気伝導性等は得られないが、P、Snとの共添加で熱伝導性・電気伝導性を損なわずに、高い強度、高い耐熱特性、高い延性が得られる。Coの単独の添加では、強度が多少向上する程度であり顕著な効果はない。発明合金の組成範囲の上限を超えると効果が飽和するばかりでなく、却って、熱伝導性・電気伝導性を損ない、鍛造時の変形抵抗が高くなる。また、Coはレアメタルであるので、高コストになる。Coの含有量が発明合金の組成範囲の下限より少ないと、Pと共添加しても目的とする高い耐力が得られない。Coの組成範囲の下限は、0.21mass%であって、好ましくは、0.24mass%であり、より好ましくは、0.27mass%であり、特に高い耐力が必要な場合は、0.35mass%である。Coの組成範囲の上限は、特に高い耐力を必要とする場合は0.44mass%であり、好ましくは、0.43mass%であり、耐力とコストとの兼ね合いで、0.40mass%以下が好ましい。
上記のようなSnの効果を発揮させるためには、Snの含有量は0.003mass%以上が必要であるが、よりその効果を発揮させるためには、0.005mass%以上が好ましく、最適には0.007mass%以上が好ましい。一方、Snの含有量が0.08mass%を超えるとその効果は飽和し、電気・熱伝導性が悪くなる。熱伝導性、電気伝導性がより必要とする場合は、0.06mass%以下が好ましく、強度、耐熱性との関係もあるが0.04mass%以下が好ましい。
3.1≦([Co]+0.9×[Ni]+0.8×[Fe]−0.005)/([P]−0.006)≦4.9、(好ましい範囲は、3.2〜4.6、より好ましくは3.3〜4.3、最適には、3.4〜4.0)
0.010≦2×[Ni]+3×[Fe]≦0.75×[Co]、(好ましい範囲は、0.025〜0.7×[Co]、より好ましくは0.040〜0.6×[Co]、最適には、0.050〜0.5×[Co])
[Ni]の0.9の係数と、[Fe]の0.8の係数は、CoとPとの結合の割合を1とした場合の、NiとFeがPと結合する割合を表したものである。なお、Co、Fe、NiとP等の配合比が関係式の範囲から外れていくと、析出物が減少し、析出物の微細化、均一分散が損なわれ、析出にあずからないCo、Fe、Ni又はP等がマトリックスに過分に固溶し、熱伝導性・電気伝導性が悪くなると同時に目標とする高い耐力が得られない。本発明で工業的に実施できるCo、Ni、FeとPの配合及び析出熱処理条件で析出熱処理すると、([Co]+0.9×[Ni]+0.8×[Fe])のうち概ね0.005mass%、Pは概ね0.006mass%は、析出物の形成にあたらず、マトリックスに固溶状態で存在する。従って、([Co]+0.9×[Ni]+0.8×[Fe])とPの質量濃度から、各々0.005mass%、0.006mass%を差引いて、Co等とPの質量比を決定する必要がある。そして、そのCo等とPとの析出物は、概ねCo:Pの質量濃度比が4.3:1から3.5:1になる、例えばCo2P、Co2.aP、又はCo1.bPを中心に、Coの一部がNi、Feに置き換わったCoxNiyFeZPA、CoxNiyPz、CoxFeyPz等が形成される必要がある。Co2P、又はCo2.xPyを基本とする微細析出物が形成されないと、本件の主題である高い耐力、高い熱伝導性・電気伝導性、更には硬ろう付け後の高い耐力やクリープ特性が得られない。
Fe、Niは、数式([Co]+0.9×[Ni]+0.8×[Fe]−0.005)/([P]−0.006)の値が3.1〜4.9の中心値から外れても、導電性の低下を最小限に留める機能を持つ。しかし、Niを0.15mass%以上や、数式(2×[Ni]+3×[Fe])の値が0.8×[Co]を越えるように過剰に添加すると、析出物の組成が徐々に変化し、強度向上や耐熱性の向上に寄与しないばかりか、熱間鍛造時の熱間変形抵抗が増大し、熱伝導性・電気伝導性が低下する。
Feは、CoとPとの共添加のもと、微量の添加で強度を向上させ、また、動的再結晶を遅らせて未再結晶組織を増大させる。ただし、Feの含有量が0.10mass%を越えたり、数式(2×[Ni]+3×[Fe])の値が[Co]を越えるようにFeを過剰に添加すると、析出物の組成が徐々に変化し、強度向上や耐熱性が向上しないばかりか、熱間変形抵抗が増大し、熱伝導性・電気伝導性が低下する。
熱間鍛造品は、一般的に複雑な形状を有し、各部位により様々な加工率で熱間加工されている。また、熱間鍛造される鍛造材の加熱条件や、熱間鍛造の回数、熱間鍛造温度等の諸条件にもよるが、熱間鍛造で得られる金属組織は、熱間鍛造品の各部位により異なったものである。本願の高耐力、高熱伝導性、高電気伝導性を有する熱間鍛造品を得るためには、平均結晶粒径が0.050mmから0.50mmである再結晶粒群の占める割合と未再結晶の占める割合の合計で80%以上が必要である。本発明合金は、熱間鍛造中において、再結晶核の生成を抑制する性質を持つが、熱間鍛造温度が高く、熱間加工率が低い場合は、熱間鍛造品の金属組織は再結晶する。ところが再結晶粒の平均結晶粒径が0.050mm以下である再結晶粒群の占める割合が20%以上であると、次の析出熱処理時で生成するCo、Pの析出物の平均粒径が大きくなり、析出がやや不十分で、全体として高耐力が得られない。また、電気、熱の伝導性も悪くなる。再結晶粒の平均結晶粒径が、0.050mm以上であると、析出熱処理時で生成するCo、Pの析出物の平均粒径が小さくなり、全体として高耐力が得られる。そして、平均結晶粒径が0.050mm以上であると、Co、Pとの析出強化に加え、Co、P、Sn等の構成元素の拡散を遅らせるので、マトリックスの耐熱性が高められ、本願の使用環境である100〜200℃における耐力とクリープ特性を高めることができる。また、平均結晶粒径が0.050mm以上であると、約800℃の硬ろう付け時において、Co、Pの再固溶を遅らせ、Co、Pの微細な析出物を残留させることができるので、硬ろう付け後もより高い耐力が得られる。また、熱間鍛造後に更に冷間加工を施している場合は、その加工ひずみが残存するので、より高い耐力が得られる。なお、平均結晶粒径が0.050mmから0.50mmである再結晶粒群であって、それらの平均結晶粒径は、0.070mm以上が好ましく、0.080mm以上であることが最も好ましい。一方、平均結晶粒径が、0.50mmを超えると、延性に問題が生じる。より好ましくは、0.30mm以下であり、最適には0.20mm以下である。
1.熱間鍛造品の中でも、加工率が全体的に低い場合
2.熱間鍛造前の鍛造材の結晶粒が粗大化している場合
3.熱間鍛造品が大きいため、静的再結晶が起こりやすく、結晶成長がし易い場合
4.熱間鍛造温度が高い場合
熱間鍛造品の平均結晶粒径のより好ましい条件として、平均結晶粒径が0.080mmから0.30mmである再結晶粒群の占める割合が、60%以上、又は、平均結晶粒径が0.050mmから0.50mmである再結晶粒群の占める割合が、80%以上、最適には、平均結晶粒径が0.080mmから0.20mmである再結晶粒群の占める割合が、80%以上である。これらの金属組織の状態にすることにより、すなわち、一般的な銅合金の平均結晶粒径より大きくすることにより、析出熱処理時で生成するCo、Pの析出物の平均粒径が小さくなり、高耐力が得られ、硬ろう付けを行っても析出粒子の再固溶を妨げ、更には鍛造品に冷間加工を施すと、その加工ひずみをより多く結晶粒内に蓄積できるので、より高い耐力を有することができる。結晶粒が大きいと、原子の拡散を遅らせる作用を有するので、使用環境である100〜200℃での耐力とクリープ特性を高めることができる。なお、平均結晶粒径が、0.50mmを超えると、延性に問題が生じる。平均結晶粒径は、より好ましくは0.30mm以下であり、最適には0.20mm以下である。
なお、熱間鍛造後、析出熱処理前に平均結晶粒径が0.050mmから0.50mmである再結晶粒群の占める割合が60%以上である熱間鍛造品は、熱間鍛造後、析出熱処理前の時点で、耐力が60〜130N/mm2、ビッカース硬さが50〜85であり、かつ導電率が33〜49%IACSである。析出熱処理前の強度が低いので、容易に矯正や目的とする形状に成形がし易い。また、熱間鍛造品の形状によっては熱間鍛造後、析出熱処理前に1〜20%の軽冷間加工を施す場合がある。熱間鍛造後に軽冷間加工を施すことにより、熱処理後の熱間鍛造品の耐力は、著しく向上する。具体的には5〜15%の冷間加工で280〜390N/mm2の耐力となり、より好適なヒートシンクや、エンドリング用の熱間鍛造品となる。更には、使用環境である100〜200℃の耐力とクリープ特性を高めることができる。具体的には、200℃で100N/mm2の応力を負荷し、1000時間のクリープ試験を行ったとき、初期変形を除いた全クリープ変形量が0.15%以下の耐クリープ変形に優れた熱間鍛造品になる。
1.熱間鍛造加工率が大きい場合
2.薄肉に鍛造される箇所等において、熱間鍛造中を含め温度低下が急で、動的・静的再結晶が生じる時間がない場合
3.熱間鍛造温度が低い場合
熱間鍛造温度が低く、熱間鍛造品の金属組織が未再結晶状態にあっても、鍛造材が、少なくとも一旦925℃以上に加熱されているので、析出熱処理後の析出物が微細であり、合金は強化されると同時に、熱間鍛造時に未再結晶状態に相当する蓄積されたひずみが熱処理後も残り、それが加算されるので、高耐力、高熱伝導性、高電気伝導性が得られる。更に、元の結晶粒が未再結晶状態であるので、硬ろう付けを行っても析出物の消滅が遅れ、使用環境である100〜200℃における耐力とクリープ特性を高めることができる。未再結晶粒の占める割合が、60%以上であると、高耐力、高熱伝導性、高電気伝導性を有する熱間鍛造品が得られる。より好ましい条件としては、未再結晶粒の占める割合は、80%以上である。
鍛造前の加熱温度は、鍛造材を925℃以上(好ましくは940℃以上)に加熱する必要がある。925℃以上に加熱すると、Snの含有の効果もあってCo、Pはマトリックスに固溶し、Co、Pの析出物による結晶粒成長抑制作用が無くなるので、平均結晶粒径が0.10mm以上の粗大な金属組織となる。一旦、金属組織が粗大化する925℃以上に鍛造材を加熱すれば、その後に鍛造材を加熱するための加熱炉の中で温度低下があっても、炉から鍛造するまでに鍛造材が温度低下しても、複数回熱間鍛造する際に熱間鍛造品の温度が低下しても、Co、Pの固溶状態は維持される。例えば、ドーナツ状の大型エンドリングを作る時は、鍛造材を10回以上鍛造し、熱間鍛造開始から終了まで5分から15分掛かるが、最終の熱間鍛造温度が少なくとも700℃以上であれば、Co、Pのほとんどが溶体化状態にある。
そして、粗大化した結晶粒は、熱間鍛造中の再結晶核の生成を遅らせるので、その生成する平均結晶粒径を、0.050mm以上、更には0.080mm以上の大きなものとする、又は、熱間鍛造加熱時にできた平均結晶粒径0.1mm以上の結晶粒をひずんだ状態させる、すなわち未再結晶状態にさせる。そして熱間鍛造品の結晶粒が大きいと、約800℃の硬ろう付け時において、析出熱処理によって析出していたCo、Pの再固溶を遅らせる。
そして、高温で素材の結晶粒を粗大化させておくと、鍛造温度を意図的に低くしても(鍛造直前の温度が700℃以上)、複数回熱間鍛造して温度低下や、時間がかかってもCo、P等を固溶状態に保つことができる。粗大化した結晶粒は、850℃以下の温度で熱間鍛造すると金属組織を未再結晶状態にさせることができ、未再結晶状態であると、熱間鍛造品にひずみを蓄積させることができる。析出熱処理時において、Co、Pの析出物が、微細に析出し、かつ、熱間鍛造時に蓄積されたひずみが更に加算されるので、析出熱処理後の耐力をより高いものにすることができる。また、使用環境である100〜200℃の耐力とクリープ特性を高めることができる。未再結晶粒にするための鍛造温度は、より好ましくは830℃以下であり、下限は変形抵抗が高くなるので好ましくは、720℃以上、より好ましくは750℃以上で鍛造し、400℃までの温度域を12℃/秒の冷却速度で冷却し、その後析出熱処理を行うと耐力が高く、熱伝導性・電気伝導性の優れたものができる。
Co、P等が固溶状態にあるかどうか、鍛造品に析出余力があるかどうかは、熱間鍛造後、析出熱処理前の鍛造品の導電率で判別できる。析出による合金の強化は、析出物の粒径の大きさと共に、析出余力があるかどうかがもう1つの大きなポイントである。本願の合金組成を満足しておれば、熱間鍛造後、熱処理前の導電率:%IACSの値が、(45-25[P]−20[Co]-10[Fe]‐5[Sn]-3[Mg]-2[Ni])の式で表される値以上であり、(55-25[P]−20[Co]-10[Fe]‐5[Sn]-3[Mg]-2[Ni])の式で表される値以下であることが好ましい。下限は、工業的に熱間鍛造にCo、P等が固溶状態にある理想の数値であり、上限側は、本願を達成する上で鍛造品に析出余力が残っている限界の数値である。上限側は、(52-25[P]−20[Co]-10[Fe]‐5[Sn]-3[Mg]-2[Ni])であることが好ましい。Co、P等の含有量にもよるが、鍛造後の導電率は、33〜49%IACS であり、熱処理後の導電率が75%IACS以上であるので、差が大きいほど、析出量が大きいことを示している。析出量の観点から、析出熱処理前後での導電率の差が、32%IACSが必要であり、好ましくは、36%IACS以上であり、最適には、40%IACS以上である。
700℃以上の温度で熱間鍛造後、400℃以下に12℃/秒以上、好ましくは20℃/秒以上の冷却速度で急冷するか、又は熱間鍛造後、650℃から550℃の温度領域を12℃/秒以上、好ましくは20℃/秒以上の冷却速度で通過することが、冷却時の絶対条件になる。
一般的には水冷が好ましいが、析出が開始する温度の650℃から550℃の領域を速く通過させることが必要である。この温度域を、ゆっくり通過すると、強度に寄与しない粗大な析出物が析出し、後の析出熱処理で熱処理しても析出する粒子は大きく、平均析出粒子径は、4nmを超える、又は0.7〜7nmの大きさの析出物が90%未満となるので、耐力は必要とされる数値にまで達しない。
熱間鍛造後の冷却後に、固溶したCo、Pを析出させるために析出熱処理を行う。熱処理後の強度は析出粒子径に依存する。析出粒子の粒径が小さい方が銅合金熱間鍛造品の強度は高くなる。
析出熱処理の条件は、熱処理温度をT℃、保持時間をt時間とすると、520≦T+20×t1/2≦615の関係を充たすようにする。ただし、前記の関係式においてT℃は450〜600℃であり、t時間は0.2〜10時間である。
析出熱処理のより好ましい範囲は、530≦T+20×t1/2≦590であり、T℃は470〜570℃であり、t時間は0.3〜8時間である。所定の析出熱処理後の温度から、400℃までの温度域を、3℃/分以下の冷却速度で冷却すると、電気・熱伝導性が向上する。例えば、50℃/分で冷却するより、1℃/分で冷却したほうが、導電率が約2%IACS向上する。なお、0.3℃/分の冷却速度で概ねこの効果は飽和する。また、電気・熱伝導性と引張強さ、耐力との関係において、強度重視の場合、525≦T+20×t1/2≦570が好ましく、電気・熱伝導性を重視する場合、560≦T+20×t1/2≦605が好ましい。必要とされる特性に応じて、熱処理条件を適切に設定することが出来る。
上述した第1発明合金、第2発明合金、第3発明合金及び比較用の組成の銅合金を用いて、高性能熱間鍛造品を作成した。図2は、熱間鍛造品を作成した合金の組成を示す。また、比較用として、純銅のC1220とC1020も使用した。
試験1として、次のようにして銅合金熱間鍛造品を製造した。
最初に実操業の電気炉によって原材料を溶解し、組成を調整して、外径240mm、長さ700mmのビレットを製造した。ビレットを870℃で2分間加熱し、間接押出機で外径36.5mmの棒を押し出した。間接押出機の押出能力は2750トンであった。熱間押出材の平均結晶粒径は、いずれも0.030mmから0.045mmであった。
熱間押出材を鍛造材として、鍛造前の加熱温度、鍛造温度、鍛造終了温度、鍛造終了後の冷却速度、析出熱処理条件を変えた複数の工程によって銅合金熱間鍛造品を製造した。図3に各工程の製造条件を示す。
工程A,A−1,A−2,C,E,F,G,H,H−1は、上述した第1製造方法に適合した工程である。
工程D,I,Jは、第1製造方法の比較例の工程である。
工程Bは、上述した第2製造方法に適合した工程であり、熱間鍛造後に、500℃のソルトバスに浸漬し、30分間保持した。
工程Sは、純銅のC1220とC1020に適した工程である。
鍛造品の1つは、そのままアムスラー万能試験機で引張試験し、耐力を求めた。
鍛造品の1つは、厚肉部をX部(2か所)とし、薄肉部をY部とし、厚肉と薄肉の境界部をZ部として切り出し、X、Y部をアムスラー万能試験機で引張試験し、耐力、伸び、引張強さを測定した。
鍛造品の2つは、任意の個所を切断し、1つの鍛造品のX、Y、Z部の各々の10か所ずつ、金属組織を観察し、再結晶の有無、再結晶粒の平均結晶粒径を求めた。同時に、X、Y部の熱伝導率、電気伝導率を測定した。鍛造品の熱伝導率、電気伝導率は、X、Y部の平均値を採用した。
鍛造品からX部を1個切り出し、200℃で50N/mm2の応力を加え、1000時間のクリープ試験し、初期の変形を除く全クリープ変形を測定した。
また、鍛造品からX部を2個切り出し、ろう付け相当の試験、すなわち、実際のAgろう付け条件に相当する825℃のソルト中で300秒間加熱、空冷後、再び590℃のソルトバスで、30分間浸漬の熱処理を施し空冷した(以下、この試験をろう付け相当試験という)。なお、本試料を825℃のソルトバスに浸漬したところ、浸漬後、85秒から105秒間で、800℃に達した。よって、少なくとも、800℃〜825℃で180秒以上高温に加熱されたことを意味する。ろう付け相当試験片を加工し、200℃で50N/mm2の応力を加え、1000時間のクリープ試験し、初期の変形を除く、全クリープ変形を測定した。
この熱間鍛造片を鍛造材として、製造条件を変えた複数の工程によって熱間鍛造品を製造した。鍛造材をガス炉で再加熱し、熱間鍛造により、外径約350mm、内径約200mm、高さ約50mmのリングにした。鍛造回数は約20回である。一部は更に冷間鍛造し、高さを44mmにした。この加工は冷間加工率12%に相当する。製造条件は、鍛造前の加熱温度、鍛造温度、鍛造終了温度、鍛造終了後の冷却速度、析出熱処理条件を変化させた。図5に、各工程の製造条件を示す。
工程K,K−1,L,Mは、上述した第1製造方法に適合した工程である。
工程N,O,P,Q,Rは、第1製造方法の比較例の工程である。
工程Tは、純銅のC1220とC1020に適した工程である。
厚肉部(X部)と試験2のリング鍛造品は、試験片を切り出し、JIS Z 2201の金属材料引張試験片の4号試験片にしたがって試験した。但し、平行部の径を10mmとし、標点距離を4×A1/2(Aは平行部の断面積)とした。試験2のリング鍛造品については、幅方向は中央で、表面を含んだ、20mm×20mmの断面を持ち、長さ160mmに切り出した直方体を試験片とした。
薄肉部(Y部)は、試験片を切り出し、JIS Z 2201の金属材料引張試験片の4号試験片にしたがって試験した。但し、平行部の径を5mmとし、標点距離を4×A1/2(Aは平行部の断面積)とした。
再結晶粒は、正6角形に近い形状を示し、結晶粒に外接円と内接円を描くと(結晶粒の外接円の径)/(結晶粒の内接円の径)の比は、ほとんどの再結晶粒が、2.0未満である。従って、(結晶粒の外接円の径)/(結晶粒の内接円の径)の比が2.0以上の結晶粒を未再結晶粒とする。
金属組織を、倍率を75倍とし、50mm×70mmの視野で観察する。但し、結晶粒径が、0.15〜0.20mmを境にして粗大な結晶粒の場合は、37.5倍とした。そして、その観察した視野の金属組織が再結晶粒であるときには、その視野内にある全ての再結晶粒の集まりをその視野における再結晶粒群とする。そして、観察した視野の再結晶粒の平均結晶粒径がammであるとすると、その視野にあった再結晶粒は、再結晶粒の平均結晶粒径がammであった再結晶粒群とする。その観察した視野の金属組織が未再結晶の場合には、その視野は全て未再結晶粒とする。
このようにして、観察する金属断面の全体から、均一に10視野を観察し、視野毎に再結晶粒か未再結晶粒であるかを判定する。そして、観察した視野が再結晶粒であった場合には、平均結晶粒径を測定する。このようにして、10視野の観察結果から、その断面金属組織において、再結晶粒の平均結晶粒径が所定の範囲に入る再結晶粒群の占める割合を算出する。
例えば、10視野の内、1視野が未再結晶粒で、9視野が再結晶粒であり、再結晶粒であった9視野の内、8視野の平均結晶粒径が0.050〜0.50mmであり、1視野の平均結晶粒径が0.01mmであったとする。この場合は、再結晶粒の平均結晶粒径が0.050〜0.50mmである再結晶粒群の占める割合が80%であり、未再結晶粒の占める割合が10%ということになる。
なお、観察した視野が、未再結晶と再結晶が混在する視野であった場合は、未再結晶粒と再結晶粒(微細な結晶粒を含む)を区分し、再結晶部を画像処理ソフト「WinROOF」によって2値化し、その面積率が20%未満の場合は、未再結晶粒の視野と判定し、また、80%以上の場合は再結晶粒の視野と判定し、それ以外は、再結晶部にも、未再結晶部にも属さないとした。さらに再結晶と未再結晶の判別が付き難い場合、200倍のEBSP(Electron Backscatter Diffraction Pattern、電子線後方散乱回折図形)による結晶粒マップから加工ひずみの残留の度合いによって再結晶域と未再結晶域を区別し、その領域の面積率を画像解析(画像処理ソフト「WinROOF」で2値化する)により測定した。EBSPを用いることにより、本発明での加工によるひずみが多く残留しているかどうか確かめることができている。
75万倍のTEM(透過電子顕微鏡)の透過電子像を、画像処理ソフト「WinROOF」によって2値化して析出物を抽出し、各析出物の面積の平均値を算出して、平均粒子径を測定した。測定位置は、試験片の肉厚をhとすると、両表面から1h/4の2点とし、その平均値を採った。また、それぞれの析出物の粒径から、7nm以下の析出物の個数の割合を測定したが、粒径0.7nm未満のものについては、誤差が大きいと判断し、析出粒子から除外した(認識しなかった)。
各種の試験片を切り出し、JIS Z 2271の金属材料の引張試験方法に準じて行った。試験片は、平行部の径を8mmとし、標点距離を40mmとした。クリープ試験は、鍛造品、リング鍛造品(試験2)については、50N/mm2の応力をかけ、200℃、1000時間での全クリープ変形量、および初期変形を除いた全クリープ変形量を求めた。冷間加工(鍛造)を加えたリング鍛造品については、100N/mm2の応力をかけ、200℃、1000時間での全クリープ変形量、および初期変形を除いた全クリープ変形量を求めた。そして、ろう付け相当試験後の試験片についても、50N/mm2の応力をかけ、200℃、1000時間での全クリープ変形量、および初期変形を除いた全クリープ変形量を求めた。
尚、試験1の結果の表で、部位の欄のXの行に、試験片のX部の結果を示し、Yの行に試験片のY部の結果を示した。そして、部位の欄のVの行においては、結晶粒径に関する項目には、X、Y、Z部での測定の平均値を記載し、析出物の粒径に関する項目と、熱伝導率、導電率の項目には、X、Y部での測定の平均値を記載し、引張試験に関する項目には試料全体を引っ張った結果を記載した。また、工程A−Oの行には、工程Aにおける冷却後の機械的性質を記載した。
試験の結果、次のことが分かった。
1.第1発明合金であって、再結晶粒の平均結晶粒径が0.050〜0.50mmである再結晶粒群の占める割合と、未再結晶粒の占める割合との合計が80%以上である銅合金熱間鍛造品は、強度、耐力、熱伝導性、電気伝導性等に優れていた。その中でも再結晶粒の平均結晶粒径が0.080〜0.30mmである再結晶粒群の占める割合と、未再結晶粒の占める割合との合計が80%以上である銅合金熱間鍛造品は、耐クリープ性を含めたこれらの諸特性に優れていた。鍛造後の簡易的な連続熱処理工程を入れた工程B、2回の鍛造工程を入れた工程G、鍛造温度が異なった工程E、Fともにいずれも、良好な諸特性を示した。また、溶体化処理等のコストがかかる工程を用いない熱間鍛造なので、低コストになる(合金No.11の工程A、B,C,E,F,G,H等参照)。さらに熱間鍛造後の冷却速度が速い方が、強度、耐力、熱伝導性、電気伝導性、クリープ特性等に優れていた(工程A、B,C等参照)。
2.第2発明合金であって、再結晶粒の平均結晶粒径が0.050〜0.50mmである再結晶粒群の占める割合と、未再結晶粒の占める割合との合計が80%以上である銅合金熱間鍛造品は、更に強度が強くなっている(合金No.21の工程A、E,F,G,H等参照)。
3.第3発明合金であって、再結晶粒の平均結晶粒径が0.050〜0.50mmである再結晶粒群の占める割合と、未再結晶粒の占める割合との合計が80%以上である銅合金熱間鍛造品は、第1発明合金の場合と同様に、強度、耐力、熱伝導性、電気伝導性等に優れていた(合金No.31の工程A、B,E,F,G,H等参照)。
4.再結晶粒における析出物の平均粒径が1.3〜3.9nm、又は析出物の90%以上が0.7〜7nmであると、高耐力、高熱伝導性、高電気伝導性を有し、また使用環境である100〜200℃において高いクリープ特性を有することができる(合金No.11の工程A、B,C,E,F,H等参照)
5.再結晶粒の平均結晶粒径が0.050〜0.50mmである再結晶粒群の占める割合が60%以上、若しくは未再結晶粒の占める割合が60%以上であると、使用環境である100〜200℃において高いクリープ特性を有することができる(合金No.11の工程F,G等参照)。
6.825℃で300秒間加熱され、冷却後の耐力が、125N/mm2以上であり、前記冷却後の20℃における熱伝導率が280W/m・K以上、又は前記冷却後の20℃における導電率が70%IACS以上であり、前記冷却後の耐力をL(N/mm2)、前記冷却後の20℃における熱伝導率をM(W/m・K)、前記冷却後の20℃における導電率をN(%IACS)としたとき、(L×M)の値が38000以上、又は、(L×N)の値が、9600以上である銅合金熱間鍛造品を得ることができた。そして、熱間鍛造後に加工率12%の冷間加工を施すことにより、さらに耐力と200℃におけるクリープ特性に優れることができる(合金No.11の工程K,L,M等参照)。
7.熱間鍛造前の加熱温度が低いと、鍛造前の鍛造材の平均結晶粒径は、0.1mm以上にならない。平均結晶粒径が、0.1mm以上にならないと、熱間鍛造品の薄肉部では、未再結晶粒になるか、再結晶しても、平均結晶粒径が、0.05mm以上にならない。熱間鍛造品の厚肉部においても、平均結晶粒径が0.050mm以上の占める再結晶粒の割合が少ない、また、平均結晶粒径が0.08mmより大きな結晶粒を得ることは難しい。工程Eと工程Fは、鍛造材の加熱温度が同じで、素材の平均結晶粒径は0.1mm以上になっている。しかし、鍛造温度、終了温度が異なるため、厚肉部においては、両工程共にほとんどが再結晶しているものの、結晶粒径0.08mm以上の占める割合に差があるため、析出物の粒径が、工程Fの方が大きくなっている。その結果、工程Eの方が、耐力、電気伝導性、熱伝導性が少し高い。薄肉部においては、工程Fは、未再結晶状態になるので、析出粒子径が、工程Eに比べ少し大きい。試験結果は、工程Fが未再結晶状態により、耐力が少し高く、熱伝導性・電気伝導性は少し低い。工程Aと合わせて考えれば、工程・設備の制約、鍛造品形状、耐力と熱伝導性・電気伝導性のどちらに主眼を置くか、によって適宜熱間鍛造の温度を変えるとよいことが分かる。
8.熱間鍛造後に行う析出熱処理後、400℃までの冷却速度を0.8℃/分で冷却すると、強度、耐熱特性等の諸特性にほとんど変化なく、導電率が約2%IACS向上する。熱処理後の冷却を遅くすることによって、Co、P等がさらに微細に析出するためと考えられる。冷却速度を遅くしても、比較例合金は、強度・導電率特性は僅かに向上する程度である。(工程A−1参照)
525≦T+20×t1/2≦570で析出熱処理すると、強度が高くなる。560≦T+20×t1/2≦605で熱処理すると、電気・熱伝導性が高くなる。温度条件等を上げると、析出粒子が、少し大きくなるが、平均粒子径が3.9nmより小さく、析出物の90%以上が0.7〜7nmであるので、強度等の低下を僅かなものとし、より多くのCo、Pを析出できたために電気・熱伝導性が高くなったと考えられる。(工程A−1、工程A−2参照)
熱間鍛造後で析出熱処理前の導電率:%IACSが、(45-25[P]−20[Co]-10[Fe]‐5[Sn]-3[Mg]-2[Ni])から、(55-25[P]−20[Co]-10[Fe]‐5[Sn]-3[Mg]-2[Ni])の間にあると、析出余力があるので、合金は析出によって強化される。特に、(52-25[P]−20[Co]-10[Fe]‐5[Sn]-3[Mg]-2[Ni])より数値が小さいか、または、析出熱処理後の導電率の差が、36%IACS以上、さらには、40%IACS以上あると、さらに強度、耐熱特性等の特性がよくなる。
9.工程Iは、工程Fと同様に、未再結晶組織が形成されるが、未再結晶組織の割合が工程Fより少ないことと、鍛造後の導電率が高く、析出余力が小さいために、強度が低く、電気・熱伝導性が悪い。
工程E、F、G、H−1は、工程Aに比べ、鍛造温度が低いが、鍛造品の導電率、および析出粒子径からCo、Pの固溶状態が、維持されていることが確認できる。
工程H−1は、鍛造材の結晶粒が大きくなっていることと、鍛造温度が低いために、鍛造品のほとんどの部位で未再結晶状態になる。また鍛造温度が低くても、Co、Pの固溶状態が維持されており、未再結晶組織と析出によって強度が高くなっている。また、未再結晶組織であっても、延性の低下が少ない。鍛造品の形状、用途、鍛造機のパワーによって、適宜鍛造条件を選択すると、より特性の優れたものが得られる。
10.熱間鍛造後の金属組織の影響について述べる。
熱間鍛造前の鍛造材の加熱の段階で平均結晶粒径が0.1mm以上になっていると、熱間鍛造後も、厚肉部では平均結晶粒径が0.05mm以上、さらには0.08mm以上になる。平均結晶粒径が大きいほど、後の析出熱処理後の析出物の粒径が小さくなり、高い耐力が得られ、また高い熱伝導性・電気伝導性が得られる。これは、鍛造前の鍛造材の段階で、結晶粒径を大きくすることにより、Co、Pのほとんどが固溶するので、析出熱処理を行うと、析出する析出物が小さくなり、またほとんどが析出するので、熱伝導性・電気伝導性が高くなる。さらに、熱間鍛造品の平均結晶粒径が大きく、細かい析出物が析出しているので、耐熱性及び強度が高くなる。そして、平均結晶粒径が大きいので構成元素の拡散が遅れ、原子レベルでの拡散に依存するクリープ変形を起こり難くし、高温に加熱しても析出物の再固溶を遅らせる。このことにより、ろう付け相当の熱処理を行っても、高い強度が維持され、クリープ変形にも耐える。
11.熱間鍛造時に高い加工率を加えられた部分は、熱間鍛造温度が低くなると未再結晶状態になる。熱間鍛造前の加熱の段階で、平均結晶粒径を0.1mm以上にすることによって、析出熱処理後の析出物の大きさが細かくなり、未再結晶状態によるひずみが加わるので、高い耐力を持つようなる。再結晶粒の平均結晶粒径が0.050〜0.50mmである再結晶粒群の占める割合と、未再結晶粒の占める割合との合計が80%以上を占めると、耐力、熱伝導性・電気伝導性が高くなる。また、平均結晶粒径が0.05mm以上の再結晶粒のみの部分(主としてX部)と、未再結晶粒のみの部分(主としてY部)と、これらの混在する全体部分との間における、耐力、熱伝導性・電気伝導性の差は小さい。
12.鍛造前の鍛造材の段階で、0.1〜5mmの平均結晶粒径にしておくと、熱間鍛造の開始温度、終了温度に関わらず(但し、終了温度が700℃以上)、鍛造で出来る金属組織は、平均結晶粒径が0.05mm以上の再結晶粒の組織か、未再結晶粒の組織のいずれかが主体となるので、良好な、耐力、熱伝導性・電気伝導性を示す。
13.熱間鍛造後の冷却速度の影響について述べる。熱間鍛造後における650℃から550℃への冷却速度が遅いと、析出熱処理後の耐力、熱伝導性・電気伝導性が低くなる。これは、冷却時に粗大な析出物が析出したためと思われる。また、クリープ変形量も多くなる。
14.試験2のリング鍛造について述べる。熱間鍛造前の鍛造材の加熱温度が低いと、熱間鍛造温度の低下に伴って、Co、Pの固溶状態が崩れ、粗大な析出物が多くなるため、析出熱処理後の耐力が低く、熱伝導性・電気伝導性も悪い。熱間鍛造前の鍛造材の加熱が適正であっても、最終熱間鍛造温度が低いと、Co、Pの粗大な析出物が多くなるため、析出熱処理後の耐力が低く、熱伝導性・電気伝導性も悪い。
15.リング熱間鍛造品を、825℃、300秒のソルトバスに浸漬し、熱処理すると、熱間鍛造後の平均結晶粒径が0.08mm以上に大きくなっているので、析出物の粒成長が遅れ、析出物が多少大きくなる、または、析出物の再固溶が遅れる。しかしながら、耐力に寄与する細かい析出物が充分にあるので、良好な、耐力、熱伝導性・電気伝導性を示す。比較例では、元の熱間鍛造品の平均結晶粒径が小さくて析出物が大きいうえに、さらに析出物が粗大化する、または、析出物の再固溶が多くなるので、耐力、熱伝導性・電気伝導性が悪い。
本発明に係るリング熱間鍛造品は、熱間鍛造後に、12%の冷間加工を加えると、耐力が高くなる。これは、熱間鍛造品の平均結晶粒径が0.08mm以上なので、825℃に加熱されても、冷間加工により導入された加工ひずみが残留するためと考えられる。さらに、クリープ変形に関しては、本発明に係る熱間鍛造品は、比較例に比べ強度が高く、平均結晶粒径が大きいため拡散速度が遅いので、高い耐熱性を有し、クリープ変形量が少ない。冷間鍛造を加えたものは、さらに耐力が高く、加工ひずみが多く残留しているので、クリープ変形量は少ない。
16.Fe、Niの含有量が発明合金の組成範囲外であると、析出物の構成が変わり、析出物が大きくなるため、耐力、熱伝導性・電気伝導性が低く、クリープ特性も低い。
17.Snの含有量が発明合金の組成範囲よりも多いと、熱伝導性・電気伝導性が低い。また、析出物がやや大きいために、Snの固溶強化が相殺され、耐力も少し低い。
18.Co、Pの含有量が発明合金の組成範囲よりも少ないと、熱伝導性・電気伝導性はよいが、耐力が低く、クリープ特性も悪い。
19.Coが0.21〜0.44mass%であり、Pが0.06〜0.13mass%であっても、3.1≦([Co]−0.005)/([P]−0.006)≦4.9の関係式を満足しないと、余分なCo、Pがマトリックスに固溶し、又は、析出物の構成が変わって析出物が大きくなるために、耐力、熱伝導性・電気伝導性が低く、また、クリープ特性も悪い。特に、鍛造回数の多い試験2の熱間鍛造品は、熱間鍛造中に析出物が粗大化し、熱処理後も析出物の平均粒径が大きいので、耐力、熱伝導性・電気伝導性、クリープ特性が低い。さらに、825℃で熱処理すると、鍛造品の析出粒子が大きいので、耐力が低くなり、耐熱性に劣るので、クリープ特性も低い。
20.Snの含有量が発明合金の組成範囲よりも少ないと、短時間ですべてのCo、Pが固溶しないので、粗大な析出物が残留する。また、熱間鍛造中に一部で析出物が粗大化し、全体としても熱処理後の析出物が大きくなるので、耐力、熱伝導性・電気伝導性が低くなる。
21.工程A-Oから、熱間鍛造後の引張強さ、耐力が低く、伸び値が高いので、析出処理前に、冷間矯正が容易に行われ、より精度の高いニアネットシェイプまで作れることが示唆される。
20.C1020、C1220は、熱間鍛造すると、耐力は著しく低く、耐熱性にも劣るのでクリープ特性も低い。
Claims (12)
- 0.21〜0.44mass%のCoと、0.06〜0.13mass%のPと、0.003〜0.08mass%のSnと、0.00003〜0.0030mass%のOとを含有し、残部がCu及び不可避不純物からなる合金組成であり、Coの含有量[Co]mass%とPの含有量[P]mass%との間に、
3.1≦([Co]−0.005)/([P]−0.006)≦4.9の関係を有し、
断面金属組織において、再結晶粒の平均結晶粒径が0.050〜0.50mmである再結晶粒群の占める割合と、未再結晶粒の占める割合との合計が80%以上であることを特徴とする銅合金熱間鍛造品。 - 0.001〜0.3mass%のZn、0.002〜0.2mass%のMg、0.001〜0.3mass%のAgのいずれか1種以上を更に含有することを特徴とする請求項1に記載の
銅合金熱間鍛造品。 - 0.005〜0.15mass%のNi、0.003〜0.10mass%のFeのいずれか1種以上を更に含有し、
Coの含有量[Co]mass%と、Niの含有量[Ni]mass%と、Feの含有量[Fe]mass%と、Pの含有量[P]mass%との間に、
3.1≦([Co]+0.9×[Ni]+0.8×[Fe]−0.005)/([P]−0.006)≦4.9、及び0.010≦2×[Ni]+3×[Fe]≦0.75×[Co]の関係を有することを特徴とする請求項1に記載の銅合金熱間鍛造品。 - 0.005〜0.15mass%のNi、0.003〜0.10mass%のFeのいずれか1種以上を更に含有し、
Coの含有量[Co]mass%と、Niの含有量[Ni]mass%と、Feの含有量[Fe]mass%と、Pの含有量[P]mass%との間に、
3.1≦([Co]+0.9×[Ni]+0.8×[Fe]−0.005)/([P]−0.006)≦4.9、及び0.010≦2×[Ni]+3×[Fe]≦0.75×[Co]の関係を有することを特徴とする請求項2に記載の銅合金熱間鍛造品。 - 耐力が、230N/mm2以上であり、
20℃における熱伝導率が300W/m・K以上、又は20℃における導電率が75%IACS以上であり、
前記耐力をL(N/mm2)、前記熱伝導率をM(W/m・K)、前記導電率をN(%IACS)としたとき、(L×M)の値が77000以上、又は、(L×N)の値が、19000以上であることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の銅合金熱間鍛造品。 - 前記再結晶粒における析出物の平均粒径が1.3〜3.9nm、又は析出物の90%以上が0.7〜7nmであること特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の銅合金熱間鍛造品。
- 前記再結晶粒の平均結晶粒径が0.050〜0.50mmである前記再結晶粒群の占める割合が60%以上、若しくは前記未再結晶粒の占める割合が60%以上であることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の銅合金熱間鍛造品。
- 825℃で300秒間加熱され、冷却後の耐力が、125N/mm2以上であり、
前記冷却後の20℃における熱伝導率が280W/m・K以上、又は前記冷却後の20℃における導電率が70%IACS以上であり、
前記冷却後の耐力をL(N/mm2)、前記冷却後の20℃における熱伝導率をM(W/m・K)、前記冷却後の20℃における導電率をN(%IACS)としたとき、(L×M)の値が38000以上、又は、(L×N)の値が、9600以上であることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の銅合金熱間鍛造品。 - 請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の銅合金熱間鍛造品の製造方法であって、
熱間鍛造が施される鍛造材の熱間鍛造前の加熱温度が925〜1025℃であり、前記鍛造材の前記加熱終了時の平均結晶粒径が0.10〜5.0mmであることを特徴とする銅合金熱間鍛造品の製造方法。 - 請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の銅合金熱間鍛造品の製造方法であって、
熱間鍛造が施される鍛造材の少なくとも一回の熱間鍛造を700℃以上で実施し、
前記熱間鍛造後に前記鍛造材を12℃/秒以上の冷却速度で400℃以下に冷却、又は650℃から550℃までの温度領域を12℃/秒以上の冷却速度で冷却し、
前記冷却後に前記鍛造材に冷間加工を行った後又は冷間加工を行わずに、450〜600℃の熱処理温度で0.2〜10時間の保持時間であり、前記熱処理温度をT℃、前記保持時間をt時間とすると520≦T+20×t1/2≦615の関係を充たす熱処理を行うことを特徴とする銅合金熱間鍛造品の製造方法。 - 請求項10に記載の銅合金熱間鍛造品の製造方法で製造された銅合金熱間鍛造品であって、
前記熱間鍛造後で前記熱処理前の導電率をX(%IACS)とすると、Xと、Pの含有量[P]mass%と、Coの含有量[Co]mass%と、Feの含有量[Fe]mass%と、Snの含有量[Sn]mass%と、Mgの含有量[Mg]mass%と、Niの含有量[Ni]mass%との間に、
(45-25[P]−20[Co]-10[Fe]‐5[Sn]-3[Mg]-2[Ni])≦X≦(55-25[P]−20[Co]-10[Fe]‐5[Sn]-3[Mg]-2[Ni])の関係を有することを特徴とする銅合金熱間鍛造品。 - 請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の銅合金熱間鍛造品の製造方法であって、
熱間鍛造が施される鍛造材の少なくとも一回の熱間鍛造を700℃以上で実施し、
前記熱間鍛造後に前記鍛造材を650℃から550℃までの温度領域を12℃/秒以上の冷却速度で冷却し、前記冷却後に400〜540℃の温度領域で10〜200分保持することを特徴とする銅合金熱間鍛造品の製造方法。
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