JP5565262B2 - 加工性に優れたクラッド材及びその製造方法 - Google Patents
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Description
(a)素材の酸素濃度を2mass ppmを越える量に増やしてチタンを添加する。これにより、先ず溶銅中ではTiSとチタン酸化物(TiO2)やTi−O−S粒子が形成されると考えられる(図1、図3のSEM像と図2、図4の分析結果参照)。なお、図2、図4、図6において、Pt及びPdは観察のための蒸着元素である。図1におけるTiS粒子の粒径が約150nm、図3におけるTiO2粒子の粒径が約1000nmである。
(b)次に熱間圧延温度を、通常の銅の製造条件(最初の圧延温度950℃〜最終の圧延温度600℃)よりも低く設定(最初の圧延温度880〜最終の圧延温度550℃)することで、銅中に転位を導入し、Sが析出し易いようにする。これによって転位上へのSの析出又はチタンの酸化物(TiO2)を核としてSを析出させ、その一例として溶銅と同様Ti−O−S粒子等を形成させる(図5のSEM像と、図6の分析結果参照)。図5におけるTi−O−S粒子の粒径が約300nmである。図1〜6は、表1の実施例1の上から三段目に示す酸素濃度、硫黄濃度、Ti濃度をもつφ8mmの銅線(ワイヤロッド)の横断面をSEM観察及びEDX分析にて評価したである。観察条件は、加速電圧15keV、エミッション電流10μAとした。
(1)合金組成
導電率が98%IACS以上の軟質銅材を得る場合、2〜12mass ppmの硫黄と、2mass ppmを越え30mass ppm以下の酸素と、4〜55mass ppmのTiとを含み、残部が不可避的不純物及び銅(べ一ス素材)からなる希薄銅合金材料でロッド(荒引き材)を製造するものである。2mass ppmを越え30mass ppm以下の酸素を含有していることから、この実施の形態では、いわゆる低酸素銅(LOC)を対象としている。
(2)分散物質
分散粒子のサイズは小さく沢山分布することが望ましい。その理由は、硫黄の析出サイトとして働くためサイズが小さく数が多いことが要求される。
(3)連続鋳造圧延条件について
SCR連続鋳造圧延システム(South Continuous Rod System)は、SCR連続鋳造圧延装置の溶解炉内で、べ一ス素材を溶解して溶湯とし、その溶湯に所望の金属を添加して溶解し、この溶湯を用いて荒引き線(例えばφ8mm)を作製し、その荒引き線を、熱間圧延により例えばφ2.6mmに伸線加工するものである。またφ2.6mm以下のサイズ或いは板材、異形材にも同様に加工することができる。更に、丸型線材を角状に或いは異形条に圧延しても有効であるし、鋳造材をコンフォーム押出成形し、異形材を製作することもできる。
(a)溶解炉内での溶銅温度は、1120℃以上1320℃以下とする。溶銅の温度が高いとブローホールが多くなり、傷が発生するとともに粒子サイズが大きくなる傾向にあるので1320℃以下とする。1120℃以上としたのは、銅が固まりやすく製造が安定しないためであるが、溶銅温度は、出来るだけ低い温度が望ましい。
(b)熱間圧延温度は、最初の圧延ロールでの圧延温度が880℃以下、最終圧延ロールでの圧延温度が550℃以上とするのがよい。
(c)φ8mmサイズのワイヤロッドの導電率が98%IACS以上、99%IACS以上、更に102%IACS以上であり、冷間伸線加工後の線材(例えばφ2.6mm)の軟化温度が130℃〜148℃である希薄銅合金線又は板状材料を得ることができる。
(4)鋳造における雰囲気と添加材の条件
銅はシャフト炉で溶解の後、還元状態の樋になるように制御した、すなわち還元ガス(CO)雰囲気下で、希薄合金の構成元素の硫黄濃度、Ti濃度、酸素濃度を制御して鋳造し、圧延するロッドを安定して製造する方法がよい。銅酸化物の混入や粒子サイズが大きいので品質を低下させる。
(a)Tiは溶融銅の中で硫黄と結合し化合物を造りやすいためである。
(b)Zrなど他の添加金属に比べて加工でき扱いやすい。
(c)Nbなどに比べて安価である。
(d)酸化物を核として析出しやすいからである。
[実施形態1]
本実施形態におけるSCR連続鋳造圧延装置では、還元性の雰囲気で燃焼が行われ、COガス等による還元性雰囲気とした溶解炉内で、べ一ス素材を溶解して溶湯とし、その溶湯に所望の金属を添加して溶解し、この溶湯をタンデッシュに貯留され、ノズルを通して鋳造輪と無端ベルトとの間に形成される鋳型にて荒引き材(直径φ8mm)を作製し、その荒引き材を、冷間伸線加工により直径φ2.6mmに加工し、クラッド用の希薄銅合金材料の製造を行った。また、φ2.6mm以下のサイズ或いは板材、異形材にも同様に加工することができる。更に、荒引き材を角状に或いは異形条に圧延しても有効であるし、鋳造材をコンフォーム押出成形し、異形材を製作することもできる。
[実施形態2]
図7は、本発明のクラッド材を示す断面図である。本発明のクラッド材は、アルミ或いはアルミ合金からなる層と、銅層が複合一体化されている。複合一体化の方法としては、冷間圧延法が挙げられる。冷間圧延によって作製したCuとAlクラッド材は、製品に合わせた所定厚さにまで圧延を行い、その後のプレス、曲げ、深絞り加工が可能となるよう130〜190℃で熱処理を行う。
[比較例1]
実施例1と同様の方法で得た銅合金条(厚さ0.8mm)と純アルミ(厚さ0.8mm)を冷間圧延法により複合一体化させた。更にそのCuとAlクラッド材を厚さ0.4まで圧延加工した後、120℃×1hの熱処理を行った。
[比較例2]
実施例1と同様の方法で得た銅合金条(厚さ0.8mm)と純アルミ(厚さ0.8mm)を冷間圧延法により複合一体化させた。更にそのCuとAlクラッド材を厚さ0.4mmまで圧延加工した後、200℃×1hの熱処理を行った。
[比較例3]
純度99.99%の銅条(厚さ0.8mm)と純アルミ(厚さ0.8mm)を冷間圧延法により複合一体化させた。更にそのCuとAlクラッド材を厚さ0.4mmまで圧延加工した後、130℃×1hの熱処理を行った。
[比較例4]
純度99.99%の銅条(厚さ0.8mm)と純アルミ(厚さ0.8mm)を冷間圧延法により複合一体化させた。更にそのCuとAlクラッド材を厚さ0.4mmまで圧延加工した後、190℃×1h熱処理を行った。
[比較例5]
純度99.99%の銅条(厚さ0.8mm)と純アルミ(厚さ0.8mm)を冷間圧延法により複合一体化させた。更にそのCuとAlクラッド材を厚さ0.4mmまで圧延加工した後、200℃×1hの熱処理を行った。
[従来例1]
純度99.99%の銅条(厚さ0.8mm)の片面にNiめっき(10μm)処理をした後、純アルミ(厚さ0.8mm)を冷間圧延法により複合一体化させた。更にそのCuとNiとAlクラッド材を厚さ0.4mmまで圧延加工した後、130℃×1hの熱処理を行った。
[従来例2]
純度99.99%の銅条(厚さ0.8mm)の片面にNiめっき(10μm)処理をした後、純アルミ(厚さ0.8mm)を冷間圧延法により複合一体化させた。更にそのCuとNiとAlクラッド材を厚さ0.4mmまで圧延加工した後、190℃×1hの熱処理を行った。
[従来例3]
純度99.99%の銅条(厚さ0.8mm)の片面にNiめっき(10μm)処理をした後、純アルミ(厚さ0.8mm)を冷間圧延法により複合一体化させた。更にそのCuとNiとAlクラッド材を厚さ0.4mmまで圧延加工した後、200℃×1hの熱処理を行った。
Claims (8)
- 異種金属材料同士を接合してなるクラッド材において、
前記異種金属材料の一方が、4〜55mass ppmのTiと、2〜12mass ppmの硫黄と、2mass ppmを越え30mass ppm以下の酸素とを含有し、残部が不可避的不純物及び銅からなる希薄銅合金材料であり、前記異種金属材料の他方が、純Al、純鉄、JIS規格のSUS405及びJIS規格のSUS304のいずれかであることを特徴とするクラッド材。 - 請求項1において、前記希薄銅合金材料は、軟化温度が0.8mmの厚さで、130〜148℃であることを特徴とするクラッド材。
- 請求項1又は2において、前記硫黄と酸素とTiとは、主に、TiO、TiO 2 、TiS及びTi−O−Sの形で化合物又は凝集物を形成し、少量の前記硫黄とTiとが前記希薄銅合金材料中に固溶していることを特徴とするクラッド材。
- 請求項3において、前記化合物又は凝集物の粒径は、前記TiOが200nm以下、前記TiO 2 が1000nm以下、前記TiSが200nm以下及び前記Ti−O−Sが300nm以下で、前記希薄銅合金材料の結晶粒内に分布し、500nm以下の粒子の数が前記化合物又は凝集物の全体の90%以上であることを特徴とするクラッド材。
- 請求項1〜4のいずれかにおいて、前記異種金属材料の他方が、前記純Alであることを特徴とするクラッド材。
- 4〜55mass ppmのTiと、2〜12mass ppmの硫黄と、2mass ppmを越え30mass ppm以下の酸素とを含有し、残部が不可避的不純物及び銅からなる希薄銅合金材料を、連続鋳造圧延により、1100〜1320℃の鋳造温度で溶湯とし、鋳造材を作製する工程と、該鋳造材を最初の圧延ロールでの圧延温度880℃以下、及び、最終の圧延ロールでの圧延温度550℃以上で熱間圧延後冷間圧延して希薄銅合金板を作製する工程と、前記希薄銅合金板と純Al、純鉄、JIS規格のSUS405及びJIS規格のSUS304のいずれかである金属板とを接合し、異種金属板を作製する工程と、該接合後に熱処理を加える熱処理工程とを備えたことを特徴とするクラッド材の製造方法。
- 請求項6において、前記熱処理工程における加熱温度が130〜190℃及び加熱時間が0.5〜5時間であることを特徴とするクラッド材の製造方法。
- 請求項6又は7において、前記金属板が、前記純Alであることを特徴とするクラッド材の製造方法。
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