JPH04279269A - 高純度銅鋳塊の製造法 - Google Patents
高純度銅鋳塊の製造法Info
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- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/25—Process efficiency
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- General Induction Heating (AREA)
Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
に関する。
ヤーや金属・半導体コンタクトなどエレクトロニクス用
としてのみならず、超電導、超高電圧、超高真空または
音響機器などの導電材料、極低温機器用冷却媒体または
高耐力レーザーミラー等多くの先端技術分野において、
その性能を支配する材料の一つとして広く用いられてき
た。近年では、このような用途に使用されている高純度
銅材の需要は著しく向上しており、それに伴って高純度
銅材に要求される形状も板や管などといった単純なもの
から凹凸のある複雑なものまで多様化している。
銅を原料に用いた高純度銅鋳塊の製造法として、真空中
または不活性ガス雰囲気中における連続鋳造法が確立さ
れていた。この方法は、板や管などのような単純な形状
の場合には、原料の純度を保持したまま安価なコストで
製造することができ、好適な方法であるといえる。しか
しながら、連続鋳造法は複雑な形状の高純度銅鋳塊を製
造することができず、また単純な形状であっても、成形
品が長さを必要としていない場合には、かえってコスト
高になるという問題点があった。
よる製造が困難であるため、まずバッチ鋳造法で単純な
形状の高純度銅鋳塊をつくった後、これを切断や切削な
どの加工処理によって所望の形状に成形している。した
がって、不純物混入の恐れがある他、加工時に切削屑や
切断片などが出るため歩留まりが悪く、高価な高純度銅
を用いると著しく生産コストが高くなるという問題点が
あった。
技術の問題点を解決し、原料の高純度特性を保持した所
望の形状の高純度銅鋳塊を、低コストで製造することが
できる新規な高純度銅鋳塊の製造法の提供を目的として
いる。
を解決するため鋭意研究したところ、高純度銅をるつぼ
内において高真空のもと高周波加熱によって溶解させ、
その溶湯をるつぼ底部に開けた穴からるつぼの下に配置
した鋳型内へ流し込んだ後、るつぼ位置にあった高周波
加熱領域が所定の速度でるつぼと鋳型の最底部との間を
上下に移動するように高周波コイルを移動させることに
より、上記課題が解消されることを見い出し本発明を達
成することができた。
が1ppm 以下であり、純度が99.999%以上の
高純度銅を原料とし、原料の高純度特性を保持したまま
高真空中において成形鋳造する方法であって、まず、原
料である上記高純度銅を、底部に溶湯落下用の穴が開け
られたるつぼに入れる。その際、粒状の原料銅が鋳型内
に落下しても問題はない。次いで、該るつぼを高真空中
において高周波加熱することにより中の原料銅を溶解さ
せ、その溶湯をるつぼ底部の穴から所望の形状に型取ら
れた鋳型内へ落下させる。その際、るつぼ内の原料銅は
、完全に溶け落ちなくても良い。溶湯がるつぼから落下
しなくなったところで、るつぼ位置にあった高周波加熱
領域を 1〜10mm/minの速度でるつぼの下部に
配備されている上記鋳型位置に移し、その底部へ向かっ
て下降させ、鋳型底部において所定時間停止させる。鋳
型最底部に装備されている熱電対により、鋳型底部にあ
る原料銅が完全に溶解したことを確認した後、該加熱領
域を再びるつぼへ向かって上記速度で上昇させ、鋳型内
の原料銅を順次完全に溶解成形していく。さらに、該加
熱領域がるつぼ位置に達したところで再び所定時間停止
させ、るつぼ内に残存した原料銅を完全に溶かし落とす
。
つぼと鋳型底部との間を少なくとも1往復移動させれば
充分であるが、特に複雑な形状の高純度銅鋳塊を製造す
る場合には、数回往復移動させるとより高品質なものが
得られる。ただし、上記加熱領域の移動操作は、鋳型底
部から鋳塊上部までの上昇移動で終わらせなければなら
ず、高周波加熱は鋳塊より上部において終了させなけれ
ばならない。これは、溶解した銅は凝固時に体膨脹係数
で 4.1%の収縮を起すため、急冷すると巣ができて
しまうためである。上記加熱領域の移動操作終了後、鋳
型内の溶湯を徐冷して所望の形状の高純度銅鋳塊を得る
ことができる。
ぼ内および鋳型内の原料銅を加熱溶解するための可動の
高周波コイルを装備した装置が用いられる。該装置は、
その内部を高真空にし得る真空排気装置と連結してある
縦型の石英製ベルジャーからなり、ベルジャーの内部に
は支持台に固定した鋳型と、その上部に配置されたるつ
ぼとがあり、るつぼには鋳型内へ溶解した原料銅を落下
させるための穴が底部に開けられている。
2種類有り、一方は一体型の鋳型、他方は割型の鋳型で
ある。一体型の鋳型は、鋳型の上部開口部から成形され
た鋳塊が取り出せる単純な形状の鋳塊を製造する場合に
用いられ、割型の鋳型は該開口部から取り出せない複雑
な形状の鋳塊を製造する場合に用いられる。
銅の溶湯がるつぼから落下しなくなったところで、るつ
ぼ位置にあった高周波加熱領域を 1〜10mm/mi
nの速度で鋳型底部へ向かって下降させている。これは
、るつぼから鋳型内へ落下した溶湯のうち鋳型内におい
て粒状に固まったものを、下降する高周波加熱領域と共
に鋳型内で完全に溶解させるために行っている。さらに
、該加熱領域が鋳型の底部位置に達したところで所定時
間移動を停止させている。これは、上記のようにして鋳
型の最底部に移動させた粒状の固まりや、原料銅をるつ
ぼに入れた時にるつぼの穴から鋳型最底部に落ちた粒状
の固まりを溶解するためであって、鋳型の最底部に装備
された熱電対によってこれらが完全に溶解したことが確
認されるまで停止している。この操作によって鋳型底部
に集められた粒状の固まりが溶解すると同時に、鋳型底
部にある溶湯が、鋳型通りに完全に充填されて溶解成形
される。
らるつぼへ向かって上昇させている。これは、加熱源の
容量や鋳型の溶融幅により、鋳型内において粒状の固ま
りが残存して溶湯が完全に充填されていない部分が存在
することがあるので、鋳型底部から順次完全に溶解成形
するためである。さらに、該加熱領域がるつぼ位置に達
したところで再び所定時間移動を停止させている。これ
は、るつぼに残存した原料銅を鋳型内に完全に溶し落と
すためである。
は、鋳型内の溶湯を均質に溶解成形するために行われる
ものである。
しているため、多様な形状の鋳塊を得ることができる上
、切削屑や切断片などが出ず原料のロスが極めて少ない
。
真空中において高周波加熱により溶解させたものを、高
真空中において成形鋳造しているため、酸化や不純物の
混入が防止され原料の高純度特性を保持することができ
る。
説明する。しかし本発明の範囲は、以下の実施例により
制限されるものではない。
た本発明の高純度銅鋳塊の製造法を以下に説明する。
であって、製造する鋳塊の形状に合わせて形成した黒鉛
鋳型1が支持台2によって固定されており、その上部に
は底部に溶湯を落とすための穴が開けられた一体型の黒
鉛るつぼ3が載置されている。この装置全体は、石英製
ベルジャー4によって覆われており、また、この石英製
ベルジャー4は真空排気装置と直結されているため、そ
の内部を高真空にすることができる。また、石英製ベル
ジャー4の外部には、高周波コイル5が装備されており
、この高周波コイル5は、石英製ベルジャー4内部にお
けるるつぼ3から鋳型1の最底部位置までの間を加熱で
きるような可動構造となっている。なお、黒鉛鋳型1の
最底部には、PR熱電対6が装備されており、黒鉛鋳型
1底部の温度が測定できるようになっている。
が1ppm 以下である純度99.999%以上の高純
度銅約1kgをるつぼ3に入れ、それを黒鉛鋳型1の上
部に載置し、石英製ベルジャー4でこれらを覆い、真空
排気装置と連結した。次に、石英製ベルジャー4内部の
真空度を、真空排気装置で10−3〜10−5Torr
まで上げて保持すると共に、高周波コイル5をるつぼ3
が載置されている位置にセットして加熱し、該るつぼ3
内に入れた上記高純度銅を溶解させた。
れた穴から黒鉛鋳型1内へ落下して行き、該溶湯がるつ
ぼから落ちなくなったところで高周波コイル5を加熱状
態のまま 5 mm/min の速度で下降させていっ
た。高周波コイル5が黒鉛鋳型1の最底部に達したとこ
ろで加熱状態のまま移動を停止させ、PR熱電対6によ
って黒鉛鋳型1底部の銅が完全に溶解したことが確認さ
れた後、再び5mm/minの速度で鋳型の上部まで上
昇させて加熱を終了した。
て直径22mm×長さ300mm の鋳塊を得た。
特性が損なわれておらず、しかも切削屑のようなロスも
全くなかった。
た本発明の高純度銅鋳塊の製造法を以下に説明する。
であって、製造する鋳塊の形状に合わせて形成した鋳型
が割型のものであること以外は実施例1で用いた装置と
同様の装置である。
い、高周波コイル5をるつぼが設置されている位置と鋳
型最底部との間を2往復させたこと以外は実施例1と同
様にして高純度銅鋳塊の製造を行った。
特性が損なわれておらず、しかも切削屑のようなロスも
全くなかった。
を保持したまま、所望の形状の均質な高純度銅鋳塊を製
造することができるようになった。また、本発明による
と、高価な高純度銅を原料として用いても、原料の高純
度特性を保持することができる上ロスが極めて少ないた
め、低コストで高純度銅鋳塊を製造できるようになった
。さらに、本発明は、簡易な装置を用いて容易に実施す
ることができるため、その産業的価値は極めて高い。
銅鋳塊製造装置の一例を示した断面図である。
銅鋳塊製造装置の別の一例を示した断面図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 銀と硫黄の合計含有量が1ppm 以
下であり、純度が99.999%以上の高純度銅を原料
とし、原料の高純度特性を保持したまま高真空中におい
て成形鋳造する方法であって、底部に溶湯落下用の穴が
開けられたるつぼに上記原料銅を入れ、これを高真空中
において高周波加熱することによって原料銅を溶解し、
その溶湯をるつぼ底部の穴から所望の内部形状を有する
鋳型内へ落下させる工程およびるつぼ位置にあった高周
波加熱領域を 1〜10 mm/min の速度でるつ
ぼの下部に装備されている上記鋳型の底部へ向かって下
降させ、鋳型底部において所定時間停止させた後、再び
るつぼへ向かって上記速度で上昇させ、るつぼ位置にお
いて所定時間停止させる操作を少なくとも1回行った後
、鋳型内の溶湯を徐冷する工程を含むことを特徴とする
高純度銅鋳塊の製造法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP3062632A JPH0794063B2 (ja) | 1991-03-04 | 1991-03-04 | 高純度銅鋳塊の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP3062632A JPH0794063B2 (ja) | 1991-03-04 | 1991-03-04 | 高純度銅鋳塊の製造法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04279269A true JPH04279269A (ja) | 1992-10-05 |
JPH0794063B2 JPH0794063B2 (ja) | 1995-10-11 |
Family
ID=13205894
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3062632A Expired - Fee Related JPH0794063B2 (ja) | 1991-03-04 | 1991-03-04 | 高純度銅鋳塊の製造法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0794063B2 (ja) |
-
1991
- 1991-03-04 JP JP3062632A patent/JPH0794063B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0794063B2 (ja) | 1995-10-11 |
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