CN102041375A

CN102041375A - 沉淀硬化型合金薄带的制造装置、冷却辊以及沉淀硬化型合金薄带的制造方法

Info

Publication number: CN102041375A
Application number: CN2010105188818A
Authority: CN
Inventors: 竹田真帆人; 村松尚国; 小河伸行
Original assignee: YOKOKAMA STATE UNIV; NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2009-10-22
Filing date: 2010-10-21
Publication date: 2011-05-04
Anticipated expiration: 2030-10-21
Also published as: JP5626956B2; KR20110044156A; KR101698607B1; EP2314722A1; EP2314722B1; US20110094636A1; JP2011089173A; US8636858B2; CN102041375B

Abstract

本发明提供一种沉淀硬化型合金薄带的制造装置、冷却辊以及沉淀硬化型合金薄带的制造方法。本发明的制造装置中，固溶处理部(20)具备：加热室(30)，其将具有沉淀硬化型的合金组成的合金薄带坯(18)加热至再结晶温度以上、熔点以下的温度；与加热室(30)邻接的冷却室(40)；成对冷却辊(50)，其设置在冷却室(40)内部，以夹持着在加热室(30)内被加热的合金薄带坯(18)的方式对其进行冷却。根据该固溶处理部(20)，能够进行为得到使沉淀硬化型元素过饱和地固溶的固溶体所必需的急冷，同时，能够获得形状和表面状态均良好的沉淀硬化型合金薄带。

Description

沉淀硬化型合金薄带的制造装置、冷却辊以及沉淀硬化型合金薄带的制造方法

技术领域

本发明涉及沉淀硬化型合金薄带的制造装置、冷却辊以及沉淀硬化型合金薄带的制造方法。

背景技术

一直以来，作为对加热后的合金薄带进行急冷的合金薄带制造装置，有人提出了例如如下的装置：将温度受到控制的单辊交错地配置，使薄板与其接触并行进，从而对各个单面交替地进行急冷(例如专利文献1)。该专利文献1的装置实现了冷却时能量效率高、消耗电能及设备空间小。此外，有人提出了例如采取下述构成方式的装置：在退火炉主体的热处理后金属材料输出侧设置冷却室，通过冷却室内具有的喷雾喷嘴对金属材料进行冷却，使退火炉主体内的氛围气压设成高于冷却室内的气压，以使得气体能够从退火炉主体内部流向冷却室内部(例如专利文献2)。该专利文献2的装置能够防止水蒸汽侵入炉主体内，并且能够获得具有均匀的精加工形状的材料。

专利文献1：日本特开平6-272003号公报

专利文献2：日本特开昭63-303013号公报

发明内容

然而，专利文献1所述的装置有时仅能冷却合金薄带各个单面，无法进行充分的急冷。此外，由于表面和背面被冷却的时机不同，存在板厚方向的冷却不均匀而使得薄带产生翘曲或起伏的情况。另一方面，专利文献2所述的装置利用压力差抑制水蒸汽侵入炉主体内，但仍期待一种能进一步抑制水蒸汽侵入而使得薄带的表面状态更好的装置。此外，在使从喷雾喷嘴喷出的冷却水均匀喷射方面也存在限度，期待一种能更均匀地进行冷却而使得薄带的形状更好的装置。

本发明是为了解决上述这样的课题而进行的，目的在于提供一种沉淀硬化型合金薄带的制造装置，使用该装置能够对合金薄带进行急冷且能够获得形状和表面状态均良好的沉淀硬化型合金薄带。

为了达到上述目的本发明人进行了深入研究，发现：在固溶处理中的冷却阶段，通过成对冷却辊以成对冷却辊夹持合金薄带的方式对其进行冷却，则能够对合金薄带进行急冷，且能够获得形状和表面状态均良好的沉淀硬化型合金薄带，从而完成了本发明。

即，本发明的沉淀硬化型合金薄带的制造装置具备：加热室，其将具有沉淀硬化型的合金组成的合金薄带加热至再结晶温度以上、熔点以下的温度；与加热室邻接的冷却室；成对冷却辊，其设置在前述冷却室内部，以夹持着在前述加热室内被加热的前述合金薄带的方式对其进行冷却。

本发明的沉淀硬化型合金薄带的制造装置，通过成对的辊同时对合金薄带进行冷却。这样，能从两面高效地进行冷却，因此能够对合金薄带进行急冷。此外，与单辊的方式相比，能够减小单个冷却辊的热容，因此能减小直径从而缩短加热后至最初被冷却的距离和时间、提高降温速度。此外，由于与例如喷水进行冷却的装置相比不易产生水蒸汽，因此不必为了抑制水蒸汽侵入加热室而加大加热室和冷却装置之间的距离，因此能进一步提高降温速度。此外，在薄带与冷却辊接触时，与辊接触的线状区域通过成对冷却辊从表面和背面同时受到冷却，因此不易发生冷却不均，能够获得形状良好的沉淀硬化型合金薄带。此外，冷却室内不存在会导致产生水蒸汽的这类设备等，因此能够抑制水蒸汽引起的氧化被膜的形成，从而能够获得表面状态良好的沉淀硬化型合金薄带。

本发明中，薄带是指厚度为1.00mm以下的带。

附图说明

图1为表示本发明的制造装置10的一个例子的结构图；

图2为表示固溶处理部20的一个例子的结构图；

图3为表示设有突起的冷却辊的一个例子的示意图；

图4为表示设有波纹板的冷却辊的一个例子的示意图；

图5为表示设有管的冷却辊的一个例子的示意图；

图6为表示固溶处理部20的一个例子的结构图；

图7为表示实施例1和参考例1的温度变化的图表；

图8为实施例1的合金薄带的照片；

图9为参考例1的合金薄带的照片。

具体实施方式

下面，基于附图对用于实施本发明的实施方式进行说明。图1为表示本发明的制造装置10的一个例子的结构图。该制造装置10为制造沉淀硬化型合金薄带的装置，其具有：熔化-铸造部11，其对原料进行熔化并铸造以形成沉淀硬化型的合金组成；中间轧制部12，其对具有沉淀硬化型的合金组成的合金铸块进行冷轧使其达到所希望的厚度，从而获得合金薄带坯(素材合金薄带)；固溶处理部20，其对该合金薄带坯进行加热、急冷，使沉淀硬化型元素过饱和地固溶；酸洗部13，其对固溶处理后的合金薄带坯进行清洗；精轧部14，进一步进行冷轧，使其达到必要的厚度；时效处理部15，其对精轧后的合金薄带坯实施时效硬化处理，在使第2相析出的同时除去精轧中导入的塑性应变。

图2为表示本发明的一个实施方式的制造装置中的固溶处理部20的一个例子的结构图。该固溶处理部20具备：加热室30，其将具有沉淀硬化型的合金组成的合金薄带坯18加热至再结晶温度以上、熔点以下的温度；与加热室30邻接的冷却室40；成对冷却辊50，其设置在冷却室40内部，以夹持着在加热室30内被加热的合金薄带坯18的方式对其进行冷却。该固溶处理部20能够使合金薄带坯连续行进同时对其进行固溶处理，在加热室30中对其进行加热，在具有冷却辊50的冷却室40中对其进行急冷。

加热室30用于将具有沉淀硬化型的合金组成的合金薄带坯18加热至再结晶温度以上、熔点以下的温度。这样，加热至再结晶温度以上、熔点以下的温度时，通过此后的急冷，能够获得沉淀硬化元素过饱和地固溶的固溶体。作为沉淀硬化型合金的组成，可举出不锈钢的600系合金、铝合金的2000系、6000系、7000系合金以及铜合金等。其中，铜合金薄带是特别合适的。这是由于，这种铜系合金电导率高，因此多被用作电子部件等，要求其进一步小型化和薄型化，能够获得形状良好的薄带的本发明的应用意义是很高的。其中，优选为铍-钴系、镍-硅系、钛-铁系、铬-锆系的铜合金薄带。这是由于上述均为从过饱和固溶体析出第二相的合金系。例如可以是含有1.90质量％的铍、0.20质量％的钴的组成，含有2.40质量％的镍、0.60质量％的硅的组成，含有3.20质量％的钛、0.20质量％的铁的组成，含有0.30质量％的铬、0.12质量％的锆的组成等。此外，虽然在强化机理方面严格有别于沉淀硬化型合金，但对于通过急冷而使溶质元素最大限度固溶从而进行强化的固溶强化型合金、以及时效处理时发生过饱和固溶体的分解而生成周期性调制结构从而进行强化的调幅(spinodal)分解型合金等而言，本发明的方法的基本思路当然也是有效的。

该加热室30具备：输入口32，其用于输入合金薄带坯18；通过口34，其设于加热室30和冷却室40之间，用于使合金薄带坯18通向冷却室40方向侧；加热装置36，其通过电加热器对加热室30的内部进行加热；气体配管38，其对加热室30内部供给非活性气体。该气体配管38与未图示的储气瓶相连接，将非活性气体连续供给到加热室内，从而维持加热室30内部的非活性气体氛围。因此，能够抑制合金薄带坯18的过度氧化等，使得合金薄带坯18的表面状态保持良好。非活性气体优选使用氩气、氦气、氮气中的任意1种。此外，气体配管38上设有未图示的调节器，从而调节产生比冷却室内压力高的非活性气体。因此，加热室30内的压力高于冷却室40内的压力，能够抑制水蒸汽、空气等从冷却室侵入加热室内，能够使合金薄带坯18的表面状态保持良好。这里，加热室30和冷却室40的压力差优选为100hPa～500hPa。这是由于，当上述压力差为100hPa以上时，能够进一步抑制水蒸汽、空气等从加热室外侵入；当上述压力差为500hPa以下时，来自加热室的氛围气体的流出量不会过多，能够抑制非活性气体的消耗量，此外，能够抑制大量热风流入冷却室侧而导致的冷却效率降低。此时，优选加热室30和冷却室40的内部保持为仅比大气压稍高的气压。这是由于，这样能够更易于抑制氛围气体从外部流入。该加热室30通过作为合金薄带坯18的通路的通过口34而与冷却室40相连，因此非活性气体沿着合金薄带坯18流动，能够抑制尚未充分冷却的合金薄带坯与氧、水蒸汽等接触。此外，由于非活性的氛围气体流入到冷却室40中，从使冷却辊50的表面不易结露、能够抑制水蒸汽的产生的观点来看，这也是优选的。此外，该通过口34设有整流板35，其按照朝向冷却室侧的开口面积小的方式配置。因此，能进一步抑制水蒸汽等从冷却室侧侵入。此外，这里的气体配管38和储气瓶和调节器相当于本发明的氛围形成机构以及压力调整机构。

冷却室40与加热室30邻接，内部设有冷却辊50。这样，由于冷却室40与加热室30相接触而邻接，因此，对在加热室30中刚被加热后的合金薄带坯18进行冷却，能进一步缩短从加热至急冷的时间，能进一步提高合金薄带坯18的降温速度。

冷却辊50设置于冷却室40内部，且设置于通过口34的附近，其被成对设置，以夹持着在加热室30内被加热的合金薄带坯18的方式对其进行冷却。该冷却辊50被旋转轴51轴支承并能够旋转。这样，当以夹持着在加热室30内被加热的合金薄带坯18的方式对其进行冷却时，能从两面高效地进行冷却，能够对合金薄带坯18进行急冷。此外，通过使用成对的冷却辊，与单辊的情况相比，能够减小单个冷却辊的热容量，因此能减小冷却辊的直径从而缩短合金薄带刚加热后至最初被冷却的距离和时间、提高降温速度。此外，由于与例如喷射冷却水的方式相比不易产生水蒸汽，因此不必为了抑制水蒸汽侵入加热室而加大加热室和冷却装置之间的距离，因此能进一步提高降温速度。此外，当合金薄带坯18与冷却辊50接触时，与辊接触的线状区域能够从表面和背面被成对冷却辊同时冷却，因此不易产生冷却不均，能够使形状保持更良好。若能使形状保持更良好，则能够省略校正形状的工序和设备(例如矫平机等)，从这点来看也是优选的。进而，使用冷却辊进行冷却的话，由于冷却室内不存导致水蒸汽产生的这类设备等，因此能够抑制水蒸汽导致的过度的氧化被膜的形成。

该成对冷却辊50直径相同，设其直径为D(mm)、合金薄带坯18的厚度为T(mm)，则满足(200×T)≤D≤(2000×T)。其中，优选(222×T)≤D≤(2000×T)。这样，采用直径相同的辊，能够对被加热的合金薄带坯18从两面均匀地进行冷却，能够获得形状良好的制品。此外，当满足(200×T)≤D时，能够对合金薄带坯18进行急冷且能够在辊内部设置具有对获得所望的降温速度而言足够的水量并形成湍流的水路。此外，当满足D≤(2000×T)时，能够缩短被加热过的合金薄带坯18被冷却辊50冷却之前的距离和时间，能进一步提高降温速度。此外，从能够节省空间的观点考虑也是优选的。此时，合金薄带坯18厚度为1.00mm以下，优选厚度为0.05mm～0.90mm，更优选为0.08mm～0.30mm。此外，直径D优选为50mm～240mm，更优选为60mm～200mm。此外，冷却辊50并非对合金薄带坯18进行轧制，而是设计成合金薄带坯18通过冷却辊前后的板厚度减少几乎为零。

内部设有成对冷却辊50的冷却室40构成为：在合金薄带坯18的温度达到50℃以下之前合金薄带坯18以降温速度为275℃/s以上的方式进行冷却。这是由于，这样操作的话，就沉淀硬化型合金薄带、尤其是沉淀硬化型铜合金薄带而言，能够获得使沉淀硬化元素以更好的状态过饱和地固溶的固溶体。一般而言，沉淀硬化型铜合金的固溶处理温度通常在600℃～1000℃左右，为了从该温度至内部组织无变化的50℃以下保持过饱和状态，需要以2秒～3秒左右完成冷却。因而，以这样的降温速度进行急冷可以说特别适合于沉淀硬化型铜合金薄带的固溶处理。并且，上述辊径范围特别适合获得该降温速度。此外，对沉淀硬化型铁合金、沉淀硬化型铝合金而言，降温速度也优选为275℃/s以上。

就冷却辊50而言，具有外周与合金薄带坯18相接触的外筒55以及通过与外筒55同轴的方式配设在外筒55的内部的内筒56，作为冷却液的流路，包括：存在于外筒55和内筒56之间的表层流路57；存在于内筒56的内部的内层流路58；以及用于连接表层流路57和内层流路58的连结流路59。这样，通过能够在表层流路57和内层流路58之间交换冷却液，能够使得在内层流路58等中被冷却的冷却液流入表层流路57、在表层流路57中升温至高温的冷却液流入内层流路，从而能够更高效地进行冷却。这里，表层流路57、内层流路58以及连结流路59以能够使冷却液进行循环的方式进行连接。这样，当冷却液能够进行循环时，冷却效率更好。冷却液没有特别限定，优选使用水或冷却介质(乙二醇水溶液等)。

冷却辊50具有湍流产生机构52。该湍流产生机构52为形成于内筒56的表层流路57侧的近似长方体的突起，以等间隔设置于轴向以及圆周方向。冷却辊50内的冷却液通过该湍流产生机构52而至少在表层流路57中形成湍流。图3为设有作为湍流产生机构52的突起的冷却辊50的示意图。这样，当表层流路57内的冷却液形成湍流时，能够对外筒55进行高效的冷却，其结果是，能够加快合金薄带坯18的降温速度。

冷却辊50与未图示的电动机相连，通过该电动机的控制能够实现旋转的切线速度与合金薄带坯18的行进速度一致。这样，能够抑制合金薄带坯18的表面被划伤、因合金薄带坯18的行进受阻而导致的形状不良、由于冷却辊50和合金薄带坯18之间产生摩擦热而引起合金薄带坯18的冷却不均所导致的形状不良等。

该成对冷却辊50具有用于矫正合金薄带坯18的平坦度的挤压机构60。该挤压机构60具备：支持构件，其配设在旋转轴51的两端，支持旋转轴51并使其能够上下移动以及旋转；盘簧，其配设在旋转轴51的两端，将旋转轴51朝着合金薄带坯18方向进行挤压。当具有这样的挤压机构60时，能够使合金薄带坯的形状保持得更好。挤压机构60优选在不使合金薄带坯18发生厚度减小的范围内进行挤压。这是为了抑制加工所引发的相变等。这样的挤压力优选为大于刚在加热室30加热后的合金薄带坯18所具有的弹性极限A的1/100且不到其1/2的压力，优选经由冷却辊50挤压合金薄带坯18。其中，更优选以弹性极限A的1/50以上、1/5以下的压力进行挤压。这是由于，当挤压比大于弹性极限A的1/100时，能矫正平坦度；当挤压比不到弹性极限A的1/2时，能抑制板厚度减小。此外，冷却辊50以弹性极限A的1/50以上、1/5以下的荷重、在与薄带的宽度方向成直线的方向上进行挤压的话，能够保持均质性并保证形状的平坦。

下面，说明图1所示的本发明的制造装置10的动作方式。本发明的制造装置10具备未图示的控制部(例如电脑等)，当操作者操作控制部并输入设定值时，控制部能够根据该设定值控制各单元。这里，例举制造铍铜合金薄带作为沉淀硬化型合金薄带的例子进行说明。首先，当操作者输入设定值时，控制部开始控制各单元，各单元按照控制部的指示运转。具体而言，首先，在熔解-铸造部11中熔化原料而铸造成坯状，然后通过中间轧制部12将坯冷轧至设定的厚度，制成合金薄带坯18。接着，通过固溶处理部20对该合金薄带坯18进行固溶处理(参照图2)。在该固溶处理部20中，首先，从输入口32连续将合金薄带坯18输入至加热室30内。加热装置36在控制部的控制下使加热室30维持在设定的温度(例如800℃)。此外，从气体配管38连续地向加热室30供给压力高于冷却室40内压力的非活性气体(例如氮气)，使加热室30的压力维持在高于冷却室40的压力的状态。接着，从通过口34连续地将被加热到设定的温度的合金薄带坯18输入到冷却室40内。接着，通过成对冷却辊50以夹持合金薄带坯18的方式对其进行冷却。该冷却辊50由设于旋转轴51的未图示的电动机驱动，使得其旋转的切线速度与合金薄带坯18的行进速度保持一致。此外，冷却液在该冷却辊50的表层流路57、内层流路58和连结流路59中流动，该流动由于突起52而成为湍流。通过这样的冷却辊50等，在冷却室40的内部以例如275℃/s的降温速度，对合金薄带坯18在达到50℃以下的温度之前进行冷却，然后，从输出口42输出。接着，将被输出的合金薄带坯18的表面所生成的氧化皮等通过酸洗部13洗掉后，通过精轧部14将合金薄带坯18冷轧至期望的厚度。然后，在时效硬化部15内将冷轧后的合金薄带坯18保持在时效温度，在使沉淀硬化型元素析出的同时，除去在精轧中导入的塑性应变。

接着，对本发明的沉淀硬化型合金薄带的制造方法加以说明。该制造方法包含如下工序：加热工序，其将具有沉淀硬化型的合金组成的合金薄带坯加热至再结晶温度以上、熔点以下的温度；冷却工序，其通过成对的冷却辊以夹持着在前述加热工序中被加热的前述合金薄带坯的方式进行冷却。该制造方法也可以使用上述制造装置10来进行。另外，在本发明的制造方法中，加热工序以及冷却工序也可以在上述制造装置10中说明的条件等下进行。在冷却工序中，在前述合金薄带坯的温度达到50℃以下前，优选以前述合金薄带坯的降温速度为275℃/s～500℃/s的形式进行冷却。在该范围内，就沉淀硬化型合金薄带而言，能得到使沉淀硬化元素以更好的状态过饱和地固溶的固溶体。另外，就合金薄带坯的降温速度而言，可通过将热电偶点焊接于薄带的中央表面，将足够长度的引线接于记录仪对合金薄带坯的温度进行连续测定，根据测定点间的移动时间和温度差来求出。另外，合金薄带坯的移动速度，优选根据固溶处理温度、保持时间和板厚在0.1mm/min～20m/min的范围内任意选择。在冷却工序中，优选以由该冷却工序冷却后的合金薄带坯所具有的弹性极限的1/50～1/5的压力，通过冷却辊来挤压合金薄带坯。这样，如果以弹性极限的1/50～1/5的压力在薄带的宽度方向的一直线上挤压的话，则能够保持均匀性并保持形状平坦。另外，在冷却工序中，优选采用多个成对的冷却辊冷却合金薄带坯(参照后述的图6)。这样，尤其能够提高期望急冷的冷却初期的降温速度，同时，实现冷却室内的省空间化。另外，就成对的冷却辊而言，优选夹持合金薄带坯时的辊的间隔为0.05mm～1.00mm的范围。这样，能使合金薄带坯的厚度为0.05mm～1.00mm。

以上说明的沉淀硬化型合金的制造装置由于使用成对冷却辊而能够对合金薄带进行急冷，且能够获得形状和表面状态均良好的沉淀硬化型合金薄带。

另外，本发明并不受上述实施方式任何限定，只要在属于本发明的技术范围内当然可以以各种方式来实施。

上述实施方式中，加热室30通过作为加热装置36的电加热器进行加热，也可以通过例如燃烧器这类直火方式的加热器、辐射管这类辐射管方式的加热器进行加热。此外，还可以是感应加热方式。加热装置36优选为能够对被包含在加热室30内的合金薄带坯18同样进行加热，优选控制加热装置36而使加热室内整体温度几乎保持恒定。这是由于，这样能够使沉淀硬化型元素更均匀地析出。

上述实施方式中，加热室30具备用于对加热室30内部供给非活性气体的气体配管38，该气体配管38与储气瓶相连，并设置有调节器，但也可以不配置这样的气体配管38。不易产生水蒸汽等的制造装置10即使不具备这些机构，也能制造表面状态良好的沉淀硬化型合金薄带。此外，通过口34具备整流板35，但也可以省略该整流板35。这样，也能够对合金薄带坯18进行急冷且能够获得形状和表面状态均良好的沉淀硬化型合金薄带。

上述实施方式中，压力调整机构可通过加热室30所具备的气体配管38等来升高加热室30内的压力，也可以同时通过冷却室40所具备的减压装置来降低冷却室40内的压力。此外，也可以仅利用冷却室40所具备的减压装置。这样，也能够对合金薄带坯18进行急冷且能够获得形状和表面状态均良好的沉淀硬化型合金薄带。

上述实施方式中，成对冷却辊为配置在上下方向的一对冷却辊，但冷却辊的配置方向并非限定于此，也可以是配置在左右方向而成对。这样，对冷却辊的配置方向没有特别限定这点是有别于对薄带连铸(Strip Cast)等溶融金属进行冷却的制造装置的。

上述实施方式中，成对冷却辊50直径相同，设其直径为D(mm)、合金薄带坯18的厚度为T(mm)，则满足(200×T)≤D≤(2000×T)，但并非限定于此，可进行适当的选择以能够进行期望的急冷。这样，也能够获得形状和表面状态均良好的沉淀硬化型合金薄带。

上述实施方式中，内部设有成对冷却辊50的冷却室40以合金薄带坯18的降温速度为275℃/s以上的方式进行冷却，但并非限定于此，只要能进行固溶处理所必需的急冷即可。这样，也能够获得形状和表面状态均良好的沉淀硬化型合金薄带。

上述实施方式中，冷却辊50具备外筒55、内筒56、表层流路57、内层流路58、连结流路59，但并非限定于此。例如，冷却辊50也可以不具备冷却液的流路。此外，也可以不采取具备外筒55和内筒56的构成，即采取单层结构。此外，不仅可以采取外筒、内筒这样的2层结构，也可以采取3层以上的结构，此外，为了能够更均匀、更高效地进行冷却，也可以设有冷却液的流路。这样，也能够对合金薄带进行急冷且能够获得形状和表面状态均良好的沉淀硬化型合金薄带。此外，表层流路57、内层流路58和连结流路59采取以使冷却液能够进行循环的方式进行连接，但并非限定于此，例如也可以从外部对表层流路57供给冷却液，流经连结流路59、内层流路58后排出到外部。

上述实施例中，湍流产生机构52为形成于内筒56的表层流路57侧的长方体的突起，其几乎以等间隔设置于轴向以及圆周方向(参照图3)，但并非限定于这种突起形状，突起也可以是圆柱形、圆锥形、三棱柱形、三棱锥形等。此外，可使用例如凹凸、网格、管、立板中的1种以上等。图4为表示设有作为凹凸的一个例子的湍流产生机构52b(波纹板)的冷却辊的一个例子的示意图。此外，图5为表示设有湍流产生机构52c(管)的冷却辊的一个例子的示意图。

上述实施方式中，冷却辊50具有用于使冷却液产生湍流的湍流产生机构52，使得冷却液至少在表层流路57中形成湍流，但也可以不具有湍流产生机构，冷却辊内部的冷却液的流动也可以是层流。这样，也能够对合金薄带进行急冷且能够获得形状和表面状态均良好的沉淀硬化型合金薄带。

上述实施方式中，冷却辊50受到控制而使得旋转的切线速度与合金薄带坯18的行进速度保持一致，但并非限定于此。这样，能够对合金薄带进行急冷且能够获得形状和表面状态均良好的沉淀硬化型合金薄带。

上述实施方式中，成对冷却辊50具有用于矫正合金薄带坯的平坦度的挤压机构60，但也可以省略挤压机构60。此时，冷却辊50可以以能够旋转的方式进行固定。这样，也能够对合金薄带进行急冷且能够获得形状和表面状态均良好的沉淀硬化型合金薄带。

上述实施方式中，挤压机构60具有盘簧，但也可以通过例如弹性体、油压、气压、电磁力、加压电动机、齿轮、螺钉中的任意1种以上来代替盘簧而调整挤压力等。例如可以仅一个冷却辊50上具备这样的挤压机构60而另外的冷却辊50被固定。此外，也可以是两个冷却辊50上分别独立地具备这样的挤压机构60，也可以是共同具备这样的挤压机构60。

上述实施方式中，冷却室40内部设有一对冷却辊50，也可以是冷却室40设有多对的成对冷却辊。这样，由于多对冷却辊依次对合金薄带坯18进行冷却，因此能够提高合金薄带坯的降温速度，适合于进行急冷。此外，从将薄带输出到冷却室外时完全降温至常温而能够确保安全性和操作性这点其也是优选的。内部设有多对的成对冷却辊时，各成对冷却辊的直径可以相同也可以不同，优选成对冷却辊50从加热室侧开始直径依次减小(参照图6)。这样，能够提高特别希望进行急冷的冷却初期的降温速度，同时能够谋求节约冷却室内的空间。

上述实施方式中，冷却辊50为不锈钢制，但并非限定于此。冷却辊50可以使用各种材料，但优选为金属制。这是由于金属制的辊热传导性好、适合于急冷。此外，从能够使表面更平滑的观点也是优选的。从耐腐蚀性及强度、热强度的观点考虑，优选为不锈钢制。此外，从进一步提高降温速度的观点考虑，优选使用热传导率高的铜镍合金作为冷却辊50。此外，冷却辊50表面可以具有由铬、锆、铬化合物、锆化合物中的任意1种以上构成的层10。通过施加与铜反应性低的这些涂层，能够抑制在制造铜合金薄带时铜附着到辊上，此外，能够抑制该附着的铜再转印到合金薄带坯18上。该层厚度优选为2μm～120μm，更优选为3μm～100μm，进一步优选为5μm～97μm。这是由于，厚度为2μm以上时，不易发生剥离，此外，能够形成均匀的层。此外是由于，厚度为120μm以下时，能够对合金薄带坯18进行急冷而不会降低冷却辊50的热传导率。

实施例

下面，以使用本发明的固溶处理部20制造沉淀硬化型合金薄带的具体例子作为实施例来进行说明。

[实施例1]

首先，熔化Be为1.90质量％、Co为0.20质量％、剩余部分为Cu的Cu-Be-Co系合金并铸造后，进行冷轧，准备好宽度50mm、厚度0.27mm的合金薄带坯。该组成为事先通过化学分析获得的值，厚度是通过千分尺测得的。对该合金薄带坯按照以下所示连续进行固溶处理。首先，将合金薄带坯在维持为0.15MPa的氮气氛围的加热室内加热至800℃。该温度为设于加热室的末端部附近的热电偶的显示温度。接着，将加热后的合金薄带坯从与冷却室相连的通过口连续输出到冷却室内，通过冷却室内部所设的1对冷却辊进行冷却。该冷却辊均为不锈钢(SUS316)制，为具有外筒和内筒这样的双重结构，外筒的直径为120mm，厚度为9mm，内筒的直径为60mm，厚度为9mm。该冷却辊具有图3所示类型的突起。此外，所用的辊在外筒的表面镀覆了膜厚5μm的硬质Cr。该膜厚为使用膜厚计(Kett科学研究所制、Fisher Scope·MMS-3AM)实际测得的值。冷却时，冷却辊的切线速度与薄带的行进速度保持一致。此外，使用盘簧对冷却辊调整挤压力使得挤压比为1/10。该挤压比是用挤压力除以对固溶处理后的弹性极限值进行推定的推定弹性极限而得的值。将这样获得的合金薄带作为实施例1的合金薄带。此外，刚从冷却室输出的合金薄带的温度(以下也称炉外温度)为41℃。该温度为通过接触式温度计测得的值。

[实施例2～7]

除使用的冷却辊外筒直径为60mm、厚度为5mm且内筒直径为30mm、厚度为5mm以外，与实施例1同样地获得实施例2的合金薄带。此外，除使合金薄带坯的厚度为0.10mm、使冷却辊外筒直径为200mm厚度为9mm且内筒直径为140mm厚度为9mm以外，与实施例1同样地获得实施例3的合金薄带。此外，除使冷却辊表面的硬质Cr镀膜厚度为97μm以外，与实施例1同样地获得实施例4的合金薄带。此外，除使合金薄带坯的厚度为0.30mm、调整挤压力使挤压比为1/5以外，与实施例1同样地获得实施例5的合金薄带。此外，除使合金薄带坯的厚度为0.08mm、调整挤压力使挤压比为1/50以外，与实施例1同样地获得实施例6的合金薄带。此外，在冷却室内设置3对冷却辊并使加热室侧的冷却辊(第1级)外筒直径为120mm厚度为9mm且内筒直径为60mm厚度为9mm、下一对冷却辊(第2级)的辊径比其小、再下一对冷却辊的辊径比第2级的辊径更小，除此以外与实施例1同样地获得实施例7的合金薄带。

[实施例8，9]

使用Ni为2.40质量％、Si为0.60质量％、剩余部分为Cu的Cu-Ni-Si系合金、使合金薄带坯的厚度为0.15mm、加热温度设为850℃，除此以外与实施例1同样地获得实施例8的合金薄带。此外，除将加热温度设为700℃以外，与实施例8同样地获得实施例9的合金薄带。

[实施例10，11]

使用Cr为0.30质量％、Zr为0.12质量％、剩余部分为Cu的Cu-Cr-Zr系合金、使合金薄带坯的厚度为0.20mm、将加热温度设为950℃，除此以外与实施例1同样地获得实施例10的合金薄带。此外，除使合金薄带坯的厚度为0.15mm、将加热温度设为770℃以外，与实施例10同样地获得实施例11的合金薄带。

[实施例12～20]

除使冷却辊外筒直径为50mm厚度为5mm且内筒直径为24mm厚度为5mm以外，与实施例1同样地获得实施例12的合金薄带。此外，除使冷却辊外筒直径为240mm厚度为9mm且内筒直径为120mm厚度为9mm以外，与实施例1同样地获得实施例13的合金薄带。此外，除使冷却辊表面的硬质Cr镀覆膜厚度为2μm以外，与实施例1同样地获得实施例14的合金薄带。此外，除使冷却辊表面的硬质Cr镀覆膜厚度为120μm以外，与实施例1同样地获得实施例15的合金薄带。此外，除使冷却辊的旋转暂时停止而不施加挤压力以外，与实施例1同样地获得实施例16的合金薄带。此外，除调整挤压力使挤压比为1/100以外，与实施例1同样地获得实施例17的合金薄带。此外，除调整挤压力使挤压比为1/2以外，与实施例1同样地获得实施例18的合金薄带。此外，除使合金薄带坯的厚度为0.60mm以外，与实施例13同样地获得实施例19的合金薄带。此外，除使合金薄带坯的厚度为0.95mm以外，与实施例13同样地获得实施例20的合金薄带。

[实施例21，22]

使合金薄带坯为厚度0.80mm的不锈钢(SUS630)、将加热温度设为1060℃、调整挤压力使挤压比为1/5，除此以外与实施例3同样地获得实施例21的合金薄带。此外，除使合金薄带坯为厚度0.30mm的不锈钢(SUS630)、将加热温度设为1060℃以外，与实施例1同样地获得实施例22的合金薄带。

[实施例23，24]

除使合金薄带坯为厚度0.90mm的铝合金(A6061)、将加热温度设为530℃以外，与实施例3同样地获得实施例23的合金薄带。此外，除使合金薄带坯为厚度0.40mm的铝合金(A6061)、将加热温度设为520℃以外，与实施例1同样地获得实施例24的合金薄带。

[参考例1～3]

除不使用冷却辊而是通过喷雾喷嘴喷射冷却水对合金薄带进行冷却以外，与实施例1同样地获得参考例1的合金薄带。除使合金薄带坯为厚度0.30mm的不锈钢(SUS630)、将加热温度设为1060℃以外，与参考例1同样地获得参考例2的合金薄带。此外，除使合金薄带坯为厚度0.40mm的铝合金(A6061)、将加热温度设为520℃以外，与参考例1同样地获得参考例3的合金薄带。

(评价)

对上述实施例1～24以及参考例1～3的合金薄带，进行降温速度、表面状态和形状的评价。图7是表示实施例1以及参考例1的温度变化的图表。此外，图8是实施例1的合金薄带的照片，图9是参考例1的合金薄带的照片。进而对实施例1～7以及12～24、参考例1～3进行时效处理，测定时效处理后的维氏硬度。这些结果示于表1、表2。表1中除此之外还示出铜合金薄带坯的组成、铜合金薄带坯的厚度(T)、加热温度、冷却辊的直径(D)、冷却辊的直径除以铜合金薄带坯的厚度而得的值即D/T比、冷却辊的对数、硬质Cr镀覆膜厚度、冷却辊有无旋转、挤压比、炉外温度。降温速度如下求出：通过预先焊接到合金薄带坯的表面的热电偶测定薄带温度，由进入冷却室内时刻的温度t₀以及温度T₀、降至50℃的时刻t₁通过V＝(T₀-50)/(t₁-t₀)计算出降温速度。关于表面状态，通过目视观察薄带从冷却室来到室外时的状态，由表面的变色状态判断是否良好地抑制了氧化皮膜的形成。作为评价，将几乎不变色者评为◎、将稍稍能看到变色者评为○、将变色显著者评为△。关于形状，通过目视观察薄带来到室外时的形状来判定。作为评价，将形状良好者评为◎、将形状存在若干不良者评为○、将形状不良大致显著者评为△。维氏硬度如下求出。首先，从各合金薄带取长30cm的试验片，将其浸渍在浓度15％的硝酸水溶液内60秒同时进行搅拌，从而除去氧化皮膜。然后，通过小型轧制机进行冷轧，使得各试验片板厚度减少率一律为15％。进而在进行氮气置换且保持在315℃的热处理炉内进行2.5h的时效硬化处理，然后，水冷。将这样获得的时效硬化后的试验片切下一部分，埋入热硬性树脂，对表面进行镜面研磨后，对板的断面进行硬度测定试验。试验按照JI SZ2244来进行，从而求出维氏硬度。

表1

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表1，接上页

1)根据对开始接触至离开的时间进行实测的温度曲线求出

表2

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表2，接上页

1)时效处理后的硬度(对铝6061进行标准的T6时效处理后的硬度)

实施例1～20与参考例1相比，降温速度、表面状态、形状、维氏硬度所有指标均获得了良好的结果。由此可知，使用本发明制造装置、也即使用在固溶处理时使用成对冷却辊进行冷却的装置，能够对合金薄带进行急冷且能够获得形状和表面状态均良好的沉淀硬化型合金薄带。另外可知，其中合金薄带坯的厚度为0.30mm以下、D/T比在222以上2000以下的范围、冷却辊表面的硬质Cr镀覆膜厚度为5μm以上97μm以下、挤压比为1/50以上1/5以下的实施例1～11的降温速度、表面状态、形状、维氏硬度更好。推测其原因在于，例如与冷却辊直径为50mm、D/T比为185的实施例12相比，由于冷却辊的直径大、D/T比大，因此能够充分确保冷却水路、提高降温速度。此外，推测：与冷却辊直径为240mm、D/T比为2400的实施例13相比，冷却辊的直径不会过大、距最初与冷却辊接触的距离和时间短，能够提高降温速度。此外，推测：与硬质Cr镀覆膜厚度为2μm的实施例14相比，辊表面镀层均匀且不易脱落，因此使形状更好。此外，推测：与硬质Cr镀覆膜厚度为120μm的实施例15相比，硬质Cr镀层导致的热传导率的降低较少、能够获得良好的降温速度。此外，推测与不进行冷却辊旋转的实施例16相比，不易产生因辊打滑等导致的划伤、能够使形状更好。此外，推测：与挤压比为1/100的实施例17相比，挤压力大而能够对形状进行矫正。此外，推测：与挤压比为1/2的实施例18相比，挤压力不会达到使板厚度减少的程度，因此能够对形状进行适当矫正。此外可知：即使是合金薄带坯的厚度为0.60mm的实施例19以及合金薄带坯的厚度为0.95mm的实施例20，通过使D/T比在222以上、2000以下的范围，也能够获得降温速度、表面状态、形状、维氏硬度均良好的制品。

由此可知，实施例1～11中获得了275℃/s以上的降温速度、获得了更优选的过饱和状态，此时能进一步抑制氧化皮膜的形成、板形状也能保持得更好。此外可知：其被输出至冷却室外时已经被冷却到安全的温度。

此外可知：在固溶处理后能够进行275℃/s以上的高速降温的实施例1～11，14，16～18中，沉淀硬化型的Cu-Be-Co系合金获得特别优选的430Hv以上的维氏硬度。由此可以推测：这些实施例中，在固溶处理中能够获得具有优选的过饱和状态的固溶体。

此外，合金的组成不仅是Cu-Be-Co系，在Cu-Ni-Si系或Cu-Cr-Zr系的合金中，也能在进行急冷的同时，确保表面状态和形状良好，由此推测只要是沉淀硬化型铜合金则均能应用本发明的制造装置而并不特别受种类上的限制。

此外，与参考例2相比，使用不锈钢(SUS630)作为合金薄带坯的实施例21、22，在降温速度、表面状态、形状、维氏硬度所有指标方面均获得了良好的结果。此外，与参考例3相比，使用铝合金(A6061)作为合金薄带坯的实施例23、24，在降温速度、表面状态、形状、维氏硬度所有指标方面均获得了良好的结果。由此推测：使用本发明制造装置、也即使用在固溶处理时使用成对冷却辊进行冷却的装置，能够对合金薄带进行急冷，只要是沉淀硬化型合金则对材质没有特别限制，能获得形状和表面状态均良好的沉淀硬化型合金薄带。

本申请以2009年10月22日提出申请的日本专利申请第2009-243580号为基础，主张优先权，本说明书通过引用的方式包括了其全部内容。

工业上的应用性

本发明能够用于沉淀硬化型合金薄带的制造领域。

Claims

1.一种沉淀硬化型合金薄带的制造装置，其特征在于，具备：加热室，其将具有沉淀硬化型的合金组成的合金薄带坯加热至再结晶温度以上、熔点以下的温度；与所述加热室邻接的冷却室；成对冷却辊，其设置在所述冷却室内部，以夹持着在所述加热室内被加热的所述合金薄带坯的方式对其进行冷却。

2.根据权利要求1所述的沉淀硬化型合金薄带的制造装置，其特征在于，所述成对冷却辊的直径相同，设其直径为D(mm)、所述合金薄带坯的厚度为T(mm)，则满足(200×T)≤D≤(2000×T)。

3.根据权利要求1或2所述的沉淀硬化型合金薄带的制造装置，其特征在于，所述冷却辊具备冷却液的流路。

4.根据权利要求3所述的沉淀硬化型合金薄带的制造装置，其特征在于，所述冷却辊具有外筒和通过与该外筒同轴的方式配设在该外筒的内部的内筒，并具备存在于所述外筒和所述内筒之间的表层流路、存在于所述内筒的内部的内层流路、以及用于连接所述表层流路和所述内层流路的连结流路。

5.根据权利要求4所述的沉淀硬化型合金薄带的制造装置，其特征在于，所述冷却辊具有使所述冷却液产生湍流的湍流产生机构，所述冷却液至少在表层流路中形成湍流。

6.根据权利要求5所述的沉淀硬化型合金薄带的制造装置，其特征在于，所述湍流产生机构为突起、凹凸、网格、管、立板中的1种以上。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的沉淀硬化型合金薄带的制造装置，其特征在于，所述成对冷却辊具有用于矫正所述合金薄带坯的平坦度的挤压机构。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的沉淀硬化型合金薄带的制造装置，其特征在于，所述冷却室内部设有多对成对冷却辊。

9.根据权利要求8所述的沉淀硬化型合金薄带的制造装置，其特征在于，所述成对冷却辊从加热室侧开始直径依次减小。

10.根据权利要求1～9中任一项所述的沉淀硬化型合金薄带的制造装置，其特征在于，所述加热室具备使内部形成非活性气体氛围的氛围形成机构，所述加热室和所述冷却室中的至少一方具备压力调整机构，其用于调整压力使得该加热室内的压力高于该冷却室内的压力。

11.根据权利要求1～10中任一项所述的沉淀硬化型合金薄带的制造装置，其特征在于，所述冷却辊在表面具有厚度为5μm～97μm的由铬、锆、铬化合物、锆化合物中的任意1种以上形成的层。

12.根据权利要求1～11中任一项所述的沉淀硬化型合金薄带的制造装置，其特征在于，所述冷却辊在夹持所述合金薄带坯时的辊的间隔是0.05mm～1.00mm。

13.根据权利要求1～12中任一项所述的沉淀硬化型合金薄带的制造装置，其特征在于，所述冷却辊的直径是50mm～240mm。

14.一种冷却辊，其特征在于，具有外筒和通过与该外筒同轴的方式配设在该外筒的内部的内筒，并具备存在于所述外筒和所述内筒之间的表层流路、存在于所述内筒的内部的内层流路、以及用于连接所述表层流路和所述内层流路的连结流路来作为冷却液的流路。

15.根据权利要求14所述的冷却辊，其特征在于，具有使所述冷却液产生湍流的湍流产生机构，所述冷却液至少在表层流路中形成湍流。

16.根据权利要求15所述的冷却辊，其特征在于，所述湍流产生机构为突起、凹凸、网格、管、立板中的1种以上。

17.一种沉淀硬化型合金薄带坯的制造方法，其特征在于，包含如下工序：加热工序，其将具有沉淀硬化型的合金组成的合金薄带坯加热至再结晶温度以上、熔点以下的温度；冷却工序，其通过成对的冷却辊以夹持着在所述加热工序中被加热的所述合金薄带坯的方式进行冷却。

18.根据权利要求17所述的沉淀硬化型合金薄带的制造方法，其特征在于，在所述冷却工序中，在所述合金薄带坯的温度达到50℃以下前，以所述合金薄带坯的降温速度为275℃/s～500℃/s的形式进行冷却。

19.根据权利要求17或18所述的沉淀硬化型合金薄带的制造方法，其特征在于，在所述冷却工序中，以由所述冷却工序冷却后的所述合金薄带坯所具有的弹性极限的1/50～1/5的压力，通过所述冷却辊来挤压所述合金薄带坯。

20.根据权利要求17～19中任一项所述的沉淀硬化型合金薄带的制造方法，其特征在于，在所述冷却工序中，采用多个成对的冷却辊来冷却所述合金薄带坯。