CN108138262B

CN108138262B - 铸造用模具材料及Cu-Cr-Zr-Al合金原材料

Info

Publication number: CN108138262B
Application number: CN201680059266.0A
Authority: CN
Inventors: 矢野翔一郎; 佐藤志信; 坂本敏夫
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2015-10-15
Filing date: 2016-10-05
Publication date: 2021-07-09
Anticipated expiration: 2036-10-05
Also published as: WO2017065071A1; KR20180070545A; EP3363921B1; EP3363921A4; US20180297109A1; EP3363921A1; JP6693078B2; CN108138262A; KR102500630B1; JP2017075371A

Abstract

一种在铸造金属材料时使用的铸造用模具材料，其特征在于，具有如下组成：含有Cr：0.3质量％以上且小于0.5质量％、Zr：0.01质量％以上且0.15质量％以下、Al：0.1质量％以上且小于2.0质量％、剩余部分由Cu及不可避免的杂质构成的组成，且具有针状析出物或板状析出物。

Description

铸造用模具材料及Cu-Cr-Zr-Al合金原材料

技术领域

本发明涉及一种例如铸造钢铁材料等金属时使用的铸造用模具材料及适合于上述铸造用模具材料的Cu-Cr-Zr-Al合金原材料。

本申请主张基于2015年10月15日于日本申请的专利申请2015-203581号的优先权，并将其内容援用于此。

背景技术

以往，对铸造钢铁材料等时使用的铸造用模具材料要求可承受较大热应力的高温强度、可承受严酷的热疲劳环境的高温延伸率、高温下的耐磨性(硬度)等的特性优异。因此，这些特性良好的Cu-Cr-Zr系合金作为连续铸造用模具材料使用。已知上述Cu-Cr-Zr系合金中，通过进一步加入添加元素而使所述特性得以提高。

并且，在电磁搅拌用模具材料中，磁场的渗透深度δ在设为磁导率μ、已施加的磁场的频率f、导电率σ时，由下述式表示。

δ＝(1/π·μ·f·σ)^0.5

从该式可知，为了加深磁场深度δ，优选模具材料的导电率σ较低。然而，若过于降低导电率σ，则有可能导致热传导率降低，且冷却不够充分。

因此，提出了在模具材料中加入Cr、Zr以外的添加元素，由此将导电率σ调整为30～60％IACS左右的方案。

例如，专利文献1中公开了一种以重量比计含有Cr：0.3～1.5％、Zr：0.03～0.6％，且还添加了Al及Si、Ni、Sn、Zn、Mn等元素的析出硬化型连续铸造用铸模材料。

并且，专利文献2中公开了一种含有Cr：0.3～1.2wt％、Zr：0.05～0.25wt％，且还添加了Sn、Al、Ag、Ni、Ti、Co、Fe等的金属铸造用铸模材料。

在上述专利文献1、2中记载的Cu-Cr-Zr系合金中，通过固溶处理形成成为非平衡相的Cr及Zr的过饱和固溶体，通过之后的时效处理使Cr及Zr分散并析出，由此提高高温强度、高温延伸性、耐磨性(硬度)等的力学特性、导电率及导热率。另外，为了形成上述过饱和固溶体，需要在固溶处理后进行快速冷却。

专利文献1：日本特公昭62-041302号公报(B)

专利文献2：日本特开平05-339688号公报(A)

然而，在铸造用模具材料中，通常对其表面喷镀耐热性和耐磨性优异的Ni-Cr合金等，提高耐久性来使用。进行上述喷镀处理时存在如下问题：由于在例如1000℃左右的高温区域内实施热处理之后不进行水冷等而缓慢冷却，因此即使在喷镀处理后进行时效处理，也无法充分提高强度(硬度)和导电率。

若详细进行说明，在1000℃左右的高温区域内实施热处理之后，例如进行800℃为止的冷却速度为25℃/min以下的缓慢冷却的情况下，缓慢冷却时会析出粒状的具有Cr的析出物(Cr系的析出物)及具有Zr的析出物(Zr系的析出物)。并且，在之后的时效处理时，以这些粒状的析出物为核而固溶的Cr及Zr析出，从而导致析出物成长、粗大化，无法充分确保有助于析出强化机构的微细的析出物，无法实现强度(硬度)的提高。

发明内容

本发明是鉴于上述这种情况而完成的，其目的在于提供一种即使在喷镀处理后缓慢冷却的情况下，也能够通过之后的时效处理来充分提高强度(硬度)及导电率的铸造用模具材料及适合于该铸造用模具材料的Cu-Cr-Zr-Al合金原材料。

为解决上述课题，本发明的一方式的铸造用模具材料(以下，称为“本发明的铸造用模具材料”)为铸造金属材料时使用的铸造用模具材料，其特征在于，具有如下组成：含有Cr：0.3质量％以上且小于0.5质量％、Zr：0.01质量％以上且0.15质量％以下、Al：0.1质量％以上且小于2.0质量％、剩余部分由Cu及不可避免的杂质构成，并且具有针状析出物或者板状析出物。

该构成的铸造用模具材料中，设为含有Cr：0.3质量％以上且小于0.5质量％、Zr：0.01质量％以上且0.15质量％以下、Al：0.1质量％以上且小于2.0质量％、剩余部分由Cu及不可避免的杂质构成的组成，因此通过时效处理析出微细的析出物，能够提高强度(硬度)及导电率。并且，能够将导电率调整为30～60％IACS左右，尤其适合作为电磁搅拌用途的模具材料。

而且，本发明的铸造用模具材料中，具有含有Cr的针状析出物或者板状析出物，因此抑制在喷镀处理后的缓慢冷却时形成粒状的析出物。因此，在喷镀处理后的时效处理时，抑制以粒状的析出物为核而析出Cr及Zr，能够使微细的析出物充分分散，并能够通过析出强化机构充分提高强度(硬度)及导电率。

在此，本发明的铸造用模具材料中，优选所述针状析出物或所述板状析出物的最大尺寸为100μm以下。另外，将所述针状析出物或者所述板状析出物的最大尺寸设为在观察到的析出物中描绘最小外接圆时的直径。

此时，所述针状析出物或所述板状析出物的最大尺寸被设置得较小，为100μm以下，因此Cr充分固溶于Cu的母相中，在之后的时效处理时能够使微细的析出物充分分散，并能够通过析出强化机构充分提高强度(硬度)及导电率。

并且，本发明的铸造用模具材料中，优选还合计含有0.01质量％以上且0.15质量％以下的选自Fe、Si、Co、P中的一种或两种以上的元素。

此时，在上述范围内含有Fe、Si、Co、P这样的元素，因此抑制在喷镀处理后的缓慢冷却时形成粒状析出物，且促进含有Cr的针状析出物或板状析出物的生成。从而，通过喷镀处理后的时效处理能够使微细的Cr系及Zr系的析出物充分析出，并能够可靠地提高强度(硬度)及导电率。

本发明的Cu-Cr-Zr-Al合金原材料的特征在于，具有如下组成：含有Cr：0.3质量％以上且小于0.5质量％、Zr：0.01质量％以上且0.15质量％以下、Al：0.1质量％以上且小于2.0质量％、剩余部分由Cu及不可避免的杂质构成，且在1000℃保持1小时之后，将从1000℃至600℃的冷却速度设为10℃/min而进行冷却之后的导电率(％IACS)设为A，之后将在500℃保持3小时之后的导电率(％IACS)设为B时，具有B/A＞1.1的关系。

该构成的Cu-Cr-Zr-Al合金原材料中，在1000℃保持1小时之后，将从1000℃至600℃的冷却速度设为10℃/min而进行冷却之后的导电率(％IACS)设为A，之后将在500℃保持3小时之后的导电率(％IACS)设为B时，具有B/A＞1.1的关系，由此即使将从1000℃至600℃的冷却速度设为10℃/min而缓慢冷却的情况下，通过之后的500℃、3小时的热处理而导电率得以提高，并能够实现析出硬化带来的强度提高。

因此，尤其适合作为上述铸造用模具材料用的原材料。

在此，在本发明的Cu-Cr-Zr-Al合金原材料中，还含有合计0.01质量％以上且0.15质量％以下的选自Fe、Si、Co、P的一种或两种以上的元素。

此时，在上述范围内含有Fe、Si、Co、P这样的元素，因此即使在例如1000℃左右的高温区域内进行加热之后缓慢冷却的情况下，也能够抑制Cr及Zr的不必要的析出并确保Cr及Zr的固溶量。因此，能够通过缓慢冷却后的时效处理来使微细的析出物充分析出，并能够可靠地提高强度(硬度)及导电率。

根据本发明，提供一种即使在喷镀处理后缓慢冷却的情况下也能够通过之后的时效处理来充分提高强度(硬度)及导电率的铸造用模具材料及适合于该铸造用模具材料的Cu-Cr-Zr-Al合金原材料。

附图说明

图1为作为本发明的一实施方式的铸造用模具材料的制造方法的流程图。

图2为本发明例3及比较例2的组织观察照片。

图3A为表示在本发明例3中通过SEM像观察到的针状析出物或板状析出物的图。

图3B为表示在本发明例3中通过EPMA(Cr)观察到的针状析出物或板状析出物的元素映射结果的图。

图3C为表示在本发明例3中通过EPMA(Zr)观察到的针状析出物或板状析出物的元素映射结果的图。

图4为表示在实施例中的维氏硬度测定位置的说明图。

具体实施方式

以下，对本发明的一实施方式的铸造用模具材料及Cu-Cr-Zr-Al合金原材料进行说明。

本实施方式的铸造用模具材料用于连续铸造钢铁材料等时的连续铸造用铸模中。并且，本实施方式中，将Cu-Cr-Zr-Al合金原材料用作上述铸造用模具材料的原材料。

本实施方式的铸造用模具材料及Cu-Cr-Zr-Al合金原材料具有如下组成：含有Cr：0.3质量％以上且小于0.5质量％、Zr：0.01质量％以上且0.15质量％以下、Al：0.1质量％以上且小于2.0质量％、剩余部分由Cu及不可避免的杂质构成，并且还含有合计0.01质量％以上且0.15质量％以下的选自Fe、Si、Co、P的一种或两种以上的元素。

在此，如上所述，以下对规定了铸造用模具材料及Cu-Cr-Zr-Al合金原材料的成分组成的理由进行说明。

(Cr：0.3质量％以上且小于0.5质量％)

Cr是具有如下作用效果的元素，即通过时效处理向母相的晶粒内微细地析出Cr系的析出物，从而提高强度(硬度)及导电率。

在此，在Cr的含量小于0.3质量％的情况下，时效处理时析出量不充分，有可能无法充分得到强度(硬度)提高的效果。并且，在Cr的含量为0.5质量％以上的情况下，例如进行从1000℃左右的高温区域至800℃以下的温度为止的冷却速度为25℃/min以下的缓慢冷却时，析出粒状的Cr系及Zr系的析出物，在缓慢冷却后的时效处理时这些粒状的析出物进一步成长，有可能无法确保有助于析出强化机构的微细的析出物。

根据上述内容，本实施方式中，将Cr的含量设定为0.3质量％以上且小于0.5质量％的范围内。另外，为了可靠地实现上述作用效果，优选将Cr的含量的下限设为0.35质量％，优选将Cr的含量的上限设为0.45质量％。

(Zr：0.01质量％以上且0.15质量％以下)

Zr是具有如下作用效果的元素，即通过时效处理向母相的晶粒内微细地析出Zr系的析出物，从而提高强度(硬度)及导电率。

在此，在Zr的含量小于0.01质量％的情况下，时效处理时的析出量不充分，有可能无法充分得到强度(硬度)提高的效果。并且，在Zr的含量超过0.15质量％的情况下，导电率及导热率有可能下降。并且，即使在含有Zr超过0.15质量％时，也有可能无法得到进一步的强度提高的效果。

根据上述内容，本实施方式中，将Zr的含量设定为0.01质量％以上且0.15质量％以下的范围内。另外，为了可靠地实现上述作用效果，优选将Zr的含量的下限设为0.05质量％，将Zr的含量的上限设为0.13质量％。

(Al：0.1质量％以上且小于2.0质量％)

Al为具有通过固溶于铜合金而降低导电率的作用效果的元素。因此，通过控制Al的添加量，能够将铸造用模具材料的导电率调整为30～60％IACS左右，成为尤其优选的电磁搅拌用模具材料。

在此，Al的含量小于0.1质量％时，很难将导电率抑制为较低，且有可能无法确保磁场的渗透深度。并且，Al的含量为2.0质量％以上时，有可能导电率大幅降低，且导热率不充分。

根据上述内容，本实施方式中，将Al的含量设定为0.1质量％以上且小于2.0质量％的范围内。此外，为了可靠地发挥上述作用效果，优选将Al的含量的下限设为0.5质量％，优选将Al的含量的上限设为1.5质量％。

(选自Fe、Si、Co、P中的一种或两种以上的元素：合计为0.01质量％以上且0.15质量％以下)

Fe、Si、Co、P这样的元素具有如下作用效果，即例如进行从1000℃左右的高温区域至800℃以下的温度为止的冷却速度为25℃/min以下的缓慢冷却时，抑制粒状的Cr系及Zr系的析出物析出，且促进含有Cr的针状析出物或板状析出物的析出。

在此，选自Fe、Si、Co、P中的一种或两种以上的元素的合计含量小于0.01质量％的情况下，有可能无法起到上述作用效果。另一方面，选自Fe、Si、Co、P中的一种或两种以上的元素的合计含量超过0.15质量％的情况下，导电率及导热率有可能下降。

根据上述内容，本实施方式中，将选自Fe、Si、Co、P中的一种或两种以上的元素的合计含量设定为0.01质量％以上且0.15质量％以下的范围内。另外，为了可靠地发挥上述作用效果，优选将选自Fe、Si、Co、P中的一种或两种以上的元素的合计含量的下限设为0.02质量％，并优选将选自Fe、Si、Co、P中的一种或两种以上的元素的合计含量的上限设为0.1质量％。

(其他不可避免的杂质：0.05质量％以下)

另外，作为上述的Cr、Zr、Al、P、Fe、Si、Co以外的其他不可避的杂质，可举出B、Ag、Sn、Zn、Ti、Ca、Te、Mn、Ni、Sr、Ba、Sc、Y、Ti、Hf、V、Nb、Ta、Mo、W、Re、Ru、Os、Se、Rh、Ir、Pd、Pt、Au、Cd、Ga、In、Li、Ge、As、Sb、Tl、Pb、Be、N、H、Hg、Tc、Na、K、Rb、Cs、Po、Bi、镧系元素、O、S、C等。这些不可避免的杂质有可能会降低导电率及导热率，因此优选总量设为0.05质量％以下。

而且，本实施方式的铸造用模具材料具有在Cu的母相中含有Cr的针状析出物或板状析出物。将这些针状析出物或板状析出物的最大尺寸设为100μm以下。

根据以下说明的基准判断是否“具有含有Cr的针状析出物或板状析出物”。

从铸造用模具材料采集观察用样品，并在研磨处理后对被研磨的截面，通过扫描型电子显微镜进行组织观察，从而确认含有Cr的针状析出物或板状析出物的有无。

从基于EPMA的组成的分析可知是否“含有Cr”。

根据成为组织观察的对象的截面上的析出物的形状判断是否为“针状析出物或板状析出物”。首先，根据析出物的形状，得到该析出物的最长的直径并作为长边方向直径(longitudinal direction size：纵向尺寸)。而且，得到与该长边方向正交的方向上的直径中的、该析出物中最长的直径并作为短边方向直径(traverse direction size：横向尺寸)而得到。若纵横比(长边方向直径/短边方向直径)的值为5以上，则将该析出物判断为“针状析出物或板状析出物”。

而且，在本实施方式的铸造用模具材料中，分散有例如粒径为5μm以下的微细的Cr系及Zr系析出物。另外，这些微细的Cr系及Zr系析出物在缓慢冷却后的时效处理中析出。

在制造铸造用模具材料时，上述针状析出物或板状析出物是在喷镀耐热性或耐磨性优异的Ni-Cr合金的喷镀处理后的缓慢冷却时形成的。详细而言，本实施方式中，对含有Cr：0.3质量％以上且小于0.5质量％、Zr：0.01质量％以上且0.15质量％以下、Al：0.1质量％以上且小于2.0质量％、剩余部分由Cu及不可避免的杂质构成的铜合金，在进行喷镀处理时例如在加热至1000℃以上之后，进行从1000℃左右的高温区域至600℃以下的温度为止的冷却速度成为10℃/min以下的缓慢冷却时，析出有含有Cr的针状析出物或板状析出物。由此，抑制缓慢冷却时的粒状Cr系及Zr系析出物析出。

并且，本实施方式的Cu-Cr-Zr-Al合金原材料具有与上述铸造用模具材料相同的组成，在1000℃保持1小时之后，将1000℃至600℃的冷却速度设为10℃/min而进行冷却之后的导电率(％IACS)设为A，然后在500℃保持3小时之后的导电率(％IACS)设为B时，具有B/A＞1.1的关系。

即，本实施方式的Cu-Cr-Zr-Al合金原材料中，即使在1000℃保持1小时之后，将从1000℃至600℃的冷却速度设为10℃/min而缓慢冷却的情况下，通过之后的500℃保持3小时的热处理而导电率得以提高。

接着，参考图1的流程图对本发明的一实施方式的铸造用模具材料的制造方法进行说明。

(熔化、铸造工序S01)

首选，将由铜的纯度为99.99质量％以上的无氧铜构成的铜原料装入碳坩埚，利用真空熔化炉进行熔化而得到铜熔液。接着，在所得到的铜熔液中添加前述添加元素以成为规定的浓度，并进行成分调整而得到铜合金熔液。

在此，作为添加元素的Cr、Zr、Al的原料，使用纯度较高的原料，例如Cr的原料使用纯度99.99质量％以上的原料，Zr的原料使用纯度99.95质量％以上的原料，Al的原料使用纯度99.95质量％以上的原料。并且，根据需要添加Fe、Si、Co、P。另外，作为Cr、Zr、Fe、Si、Co、P的原料，可使用与Cu的母合金。

而且，将经成分调整而成的铜合金熔液注入铸模中而得到铸块。

(均质化处理工序S02)

接着，为了所得到的铸块的均质化而进行热处理。

具体而言，在大气气氛下、950℃以上且1050℃以下、1小时以上的条件下对铸块进行均质化处理。

(热加工工序S03)

接着，在900℃以上且1000℃以下的温度范围内对铸块进行加工率50％以上且99％以下的热轧而得到轧材。另外，热加工的方法也可以是热锻。在该热加工后，立即通过水冷进行冷却。

(固溶处理工序S04)

接着，在920℃以上且1050℃以下、0.5小时以上且5小时以下的条件下，对热加工工序S03中所得到的轧材实施加热处理，并进行固溶处理。加热处理例如在大气或惰性气体气氛下进行，加热后的冷却通过水冷进行。

(第一时效处理工序S05)

接着，在固溶处理工序S04之后，实施第一时效处理，微细地析出Cr系析出物及Zr系析出物等的析出物，从而得到第一时效处理材料。

在此，第一时效处理在例如400℃以上且530℃以下、0.5小时以上且5小时以下的条件下进行。

另外，时效处理时的热处理方法没有特别限定，但优选在惰性气体气氛下进行。并且，加热处理后的冷却方法没有特别限定，但优选通过水冷进行。

通过这种工序，制造出本实施方式的Cu-Cr-Zr-Al合金原材料。

(喷镀处理工序S06)

接着，在第一时效处理工序S05之后，对Cu-Cr-Zr-Al合金原材料的表面的规定部位喷镀Ni-Cr合金等，在Cu-Cr-Zr-Al合金原材料的表面的规定部位形成涂布层。并且，在该喷镀之后，对形成有涂布层的Cu-Cr-Zr-Al合金原材料进行900℃以上且1000℃以下、15分钟以上且180分钟以下的热处理。该热处理为了将Cu-Cr-Zr-Al合金原材料和涂布层扩散接合而进行。

进行了该喷镀之后的热处理后的冷却通过例如炉冷那样的冷却速度比较慢的缓慢冷却来进行。在此，缓慢冷却的冷却速度在例如从热处理温度至800℃以下的范围的冷却速度为5℃/min以上且70℃/min以下。

(第二时效处理工序S07)

接着，在喷镀处理工序S06之后，实施第二时效处理，微细地析出Cr系析出物及Zr系析出物等的析出物。

在此，时效处理在例如400℃以上且530℃以下、0.5小时以上且5小时以下的条件下进行。

另外，时效处理时的热处理方法没有特别限定，但优选在惰性气体气氛下进行。并且，热处理后的冷却方法没有特别限定，但优选通过水冷进行。

通过这种工序，制造出本实施方式的铸造用模具材料。

根据如上构成的本实施方式的铸造用模具材料，设为如下组成：含有Cr：0.3质量％以上且小于0.5质量％、Zr：0.01质量％以上且0.15质量％以下、Al：0.1质量％以上且小于2.0质量％、剩余部分由Cu及不可避免的杂质构成，因此在第二时效处理工序S07中，通过微细地析出Cr系及Zr系的析出物，能够提高强度(硬度)及导电率。并且，含有0.1质量％以上且小于2.0质量％的范围的Al，因此能够将导电率调整为30～60％IACS左右，尤其适合作为电磁搅拌用途的模具材料。

而且，在本实施方式的铸造用模具材料中，具有含有Cr的针状析出物或者板状析出物，因此可抑制喷镀处理工序S06后的缓慢冷却时形成粒状的析出物，通过喷镀处理工序S06后的第二时效处理工序S07能够充分分散微细的析出物，并通过析出强化机构能够充分提高强度(硬度)。

并且，在本实施方式的铸造用模具材料中，含有Cr的针状析出物或板状析出物的最大尺寸被设置得较小，为100μm以下，因此Cr充分固溶在Cu的母相中，通过喷镀处理工序S06后的第二时效处理工序S07能够使微细的析出物充分分散，且通过析出强化机构能够充分提高强度(硬度)及导电率。

并且，在本实施方式的铸造用模具材料中，还含有合计0.01质量％以上且0.15质量％以下的选自Fe、Si、Co、P中的一种或两种以上的元素，因此可抑制喷镀处理工序S06后的缓慢冷却时形成粒状的析出物，且促进含有Cr的针状析出物或板状析出物的生成。因此，通过喷镀处理工序S06后的第二时效处理工序S07，能够使微细的析出物充分析出，并能够可靠地提高强度(硬度)及导电率。

并且，在本实施方式的Cu-Cr-Zr-Al合金原材料中，在1000℃保持1小时后，将从1000℃至600℃的冷却速度设为10℃/min而进行冷却之后的导电率(％IACS)设为A，将之后在500℃保持3小时之后的导电率(％IACS)设为B时，具有B/A＞1.1的关系，因此即使在喷镀处理工序S06中加热至例如1000℃左右的高温区域之后缓慢冷却的情况下，在缓慢冷却后的第二时效处理工序S07中，导电率也会提高，通过析出硬化能够实现强度(硬度)的提高。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于此，在不脱离该发明的技术思想的范围内能够适当变更。

本实施方式中，以含有合计0.01质量％以上且0.15质量％以下的选自Fe、Si、Co、P中的一种或两种以上的元素为例进行了说明，但并不限定于此，也可以不特意添加这些元素。

实施例

以下，对为了确认本发明的效果而进行的确认实验的结果进行说明。

准备由纯度99.99质量％以上的无氧铜构成的铜原料，将其装入碳坩埚，并在真空熔化炉(真空度10^-2Pa以下)中熔化而得到铜熔液。在所得到的铜熔液内添加各种添加元素而调整表1所示的成分组成，保持5分钟之后，将铜合金熔液注入铸铁制的铸模而得到铸块。铸块的大小为宽度约80mm、厚度约50mm、长度约130mm。

另外，作为添加元素的Cr的原料使用纯度99.99质量％以上的原料，Zr的原料使用纯度99.95质量％以上的原料，Al的原料使用纯度99.99质量％以上的原料。

接着，以在大气气氛下、1000℃、1小时的条件进行均质化处理之后，实施了热轧。将热轧时的轧制率设为80％，得到了宽度约100mm×厚度约10mm×长度约520mm的热轧材料。

利用该热轧材料，以在1000℃、1.5小时的条件进行固溶处理，之后进行水冷。

接着，在500(±15)℃、3小时的条件实施了第一时效处理。由此，得到了Cu-Cr-Zr-Al合金原材料。

接着，模拟喷镀处理而在1000℃、1小时的条件下，对所得到的Cu-Cr-Zr-Al合金原材料进行热处理，然后以冷却速度10℃/min从1000℃缓慢冷却至600℃。

之后，以在500℃、3小时的条件实施了第二时效处理。由此，得到了铸造用模具材料。

对所得到的Cu-Cr-Zr-Al合金原材料，评价了维氏硬度(轧制面)、导电率。

另外，对喷镀处理后及第二时效处理后的铸造用模具材料评价了维氏硬度(轧制面)、导电率。另外，进行组织观察，对含有Cr的针状析出物或者板状析出物的有无进行了评价。

(组成分析)

通过ICP-MS分析，对所得到的Cu-Cr-Zr-Al合金原材料及铸造用模具材料的成分组成进行了测定。将测定结果示于表1。

(组织观察)

从所得到的铸造用模具材料采集观察用样品，在研磨处理后通过扫描型电子显微镜进行组织观察，对含有Cr的针状析出物或板状析出物的有无进行了确认。将观察结果示于表2。另外，关于本发明例3及比较例2的试样，将第一时效处理后、喷镀处理及缓慢冷却后、第二时效处理后进行组织观察的结果示于图2。并且，将本发明例3中观察到的含有Cr的针状析出物或板状析出物的放大观察结果示于图3A～图3C。

(析出物的最大尺寸)

对如上述观察到的针状析出物或板状析出物，描绘最小外接圆，并将该最小外接圆的直径设为析出物的最大尺寸。

(维氏硬度测定)

按照JIS Z 2244，通过Akashi co.,Ltd制维氏硬度试验机，如图4所示在试验片的9个部位测定维氏硬度，并求出去除其最大值及最小值之后的7个测定值的平均值。将第一时效处理后、喷镀处理后及第二时效处理后的测定结果示于表2。

(导电率测定)

使用FOERSTER JAPAN LIMITED.制SIGMA TEST D2.068(探头直径φ6mm)对10×15mm的样品的截面中心部进行3次测定，并求出其平均值。将第一时效处理后、喷镀处理后及第二时效处理后的测定结果示于表2。

[表1]

[表2]

如表2所示，在本发明例中，确认到在1000℃保持1小时之后，将从1000℃至600℃的冷却速度设为10℃/min而进行冷却之后(喷镀处理后)的导电率(％IACS)设为A，将之后在500℃保持3小时之后(第二时效处理后)的导电率(％IACS)设为B时，具有B/A＞1.1的关系。

并且，如表2所示，在本发明例中，确认到具有含有Cr的针状析出物或板状析出物。而且，在本发明例中，确认到与比较例相比，通过第二时效处理大幅提高了维氏硬度及导电率。

并且，组织观察的结果，在比较例2中，如图2所示，在喷镀处理后缓慢冷却的试验片中看不到含有Cr的针状析出物或者板状析出物，而观察到粒状的析出物。

相对于此，在本发明例3中，如图2所示，在喷镀处理后缓慢冷却的试验片中观察到含有Cr的针状析出物或者板状析出物。

另外，放大观察本发明例3的第二时效处理后的试验片的析出物的结果，如图3A～3C所示，从针状析出物或者板状析出物检测出Cr，从粒状的析出物检测出Cr及Zr。

产业上的可利用性

即使对由Cu-Cr-Zr-Al合金原材料构成的铸造用模具材料进行喷镀处理之后进行时效处理，也能够充分提高铸造用模具材料的强度(硬度)及导电率，并能够提供恶劣环境下的耐久性更优异的铸造用模具材料。

Claims

1.一种铸造用模具材料，其由Cu-Cr-Zr-Al合金原材料制造，并在铸造金属材料时使用，其特征在于，

具有如下组成：含有Cr：0.3质量％以上且小于0.5质量％、Zr：0.01质量％以上且0.15质量％以下、Al：0.1质量％以上且小于2.0质量％、剩余部分由Cu及不可避免的杂质构成，

且具有针状析出物或板状析出物，

在表面上具有通过喷镀处理形成的涂布层，

所述针状析出物或所述板状析出物含有Cr，且尺寸为100μm以下。

2.根据权利要求1所述的铸造用模具材料，其特征在于，还含有合计0.01质量％以上且0.15质量％以下的选自Fe、Si、Co、P中的一种或两种以上的元素。

3.根据权利要求1所述的铸造用模具材料，其中，所述涂布层通过喷镀Ni-Cr合金而形成。