JP2002371328A

JP2002371328A - 銅合金の製造方法

Info

Publication number: JP2002371328A
Application number: JP2001180103A
Authority: JP
Inventors: Michio Miura; 道夫三浦; Minoru Isshiki; 実一色
Original assignee: Yamaha Metanix Corp
Current assignee: Dowa Metanix Co Ltd
Priority date: 2001-06-14
Filing date: 2001-06-14
Publication date: 2002-12-26

Abstract

(57)【要約】【課題】高強度であると共に、導電率を向上させるこ
とができる高強度高導電率銅合金の製造方法を提供す
る。【解決手段】高強度高導電率銅合金の製造方法は、銅
よりも酸化されやすい傾向を有する元素を１種以上含有
する銅合金を、不活性ガス、Ｈ_２ガス、及びＮ_２ガスか
らなる群から選択された１種以上のガスに対して、分圧
が２．６６Ｐａ乃至６６．５ｋＰａの水蒸気を混合した
溶体化用ガス雰囲気中にて溶体化処理する工程と、前記
溶体化処理後に前記溶体化処理温度よりも低い温度で時
効処理する工程と、を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高導電率化及び高
強度化を図ったバネ用導電材料等に好適な高強度高導電
率銅合金の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】リードフレーム及びバネ材料等、ＬＳＩ
（大規模集積回路）の周辺分野に用いられる銅合金には
高導電率及び高強度が求められている。情報・通信関連
機器等に実装される民生用の狭ピッチコネクタは製品の
小型化に伴いピンの板厚の薄肉化及びピン幅の細線化が
進んでいる。情報量の面からは大容量化及び高速化が進
み、実装における導体の抵抗の低減、即ち高い導電率が
求められている。このような材料の特性は、添加元素並
びに加工及び熱処理の組み合わせで決まるため、従来、
これらの組み合わせによって、特性の向上が図られてい
る。

【０００３】（１）銅合金の強化方法としては、析出硬
化による強化と、酸化物を分散させる内部酸化法等によ
る強化が知られている。この内部酸化法による強化の例
としては、例えば、特開平１２−１５６４５２号公報
に、銅合金のリードフレームと封止樹脂との密着性改良
のため、表面に酸化処理を施したリードフレームの製造
方法が開示されている（従来例１）。この従来例１に記
載の技術においては、リードフレームの母体として、Ｃ
ｕにＣｒ、Ｚｒ、又はＴｉを０．００５乃至２質量％添
加したＣｕ基合金を使用することにより、導電性を低下
させることなく強度を向上させる。銅合金は溶体化処理
後、所望の形状に冷間加工を行い、その後、時効処理を
行う。次いで、このリードフレーム母体の表面に、実質
的に酸化銅からなる均一な層を１〜８０ｎｍの厚さで形
成すると共に、この層中に分散粒子の酸化物を分布させ
ることにより、リードフレーム母体と樹脂との密着性の
向上を図っている。

【０００４】また、日本金属学会誌第４８巻第６号
（１９８４）ｐ６６２−６６８には、Ｃｕ−Ａｌ−Ｔｉ
合金の内部酸化について開示されている（従来例２）。
この従来例２においては、Ｃｕ−Ａｌ、Ｃｕ−Ｔｉ及び
Ｃｕ−Ａｌ−Ｔｉ合金をＣｕ：Ｃｕ_２Ｏ：Ａｌ_２Ｏ_３＝
１：２：３（質量比）の混合粉末の中に埋没し、石英管
に封入して７００乃至１０５０℃で６時間、加熱するこ
とにより内部酸化処理を行う。

【０００５】更に、特開平１０−２３０３６２号公報に
は、耐磨耗性及び耐スパッタ付着性が優れ、高導電性を
兼ね備えた分散強化銅合金からなる溶接トーチ用部材及
びその製造方法が開示されている（従来例３）。従来例
３に記載の技術においては、Ａｌ、Ｓｉ及びＴｉ等の１
種以上の元素を含有する銅合金材から溶接トーチ部材に
成形し、成形したトーチ部材を酸素分圧０．１乃至１０
０Ｐａの雰囲気にて７５０乃至９５０℃の温度で高温加
熱処理することにより、トーチ部材表面から５乃至５０
０μｍの層に、前記元素の酸化物が分散した耐火物粒子
分散強化銅の層を作り、耐溶着性の改良を図っている。

【０００６】また、上述の銅合金以外に、圧延鋼材（特
開２０００−５４０６７号公報）又はＡｇ合金材（特開
２０００−３０９８３４号公報、特開平９−１３４６３
２号公報及び特開平６−３１６７３４号公報等）が内部
酸化を利用した技術として従来公知である。

【０００７】（２）一方、析出硬化型の銅合金の例とし
ては、以下に示すものがある。ＣｕＮｉＳｉ合金は、
コルソン系合金であり、ＣｕＮｉが全律固溶であるが、
Ｓｉを添加することにより、ＮｉＳｉとしてＣｕ中から
析出する。ＣｕＴｉ系合金においては、Ｃｕ_４Ｔｉと
して析出し、析出物が微細でＣｕ母相を強化すると共
に、転位の発生を分断する。また、Ｔｉとしての固溶が
若干大きく、導電率が低い。ＣｕＣｒ系合金は、Ｃｒ
の固溶が低く導電率は高いが、析出物のサイズが大きく
Ｃｕ強化の程度が低い。ＣｕＢｅ系合金は、微細なγ
ＣｕＢｅ相金属間化合物が析出し、Ｃｕ相を強化する。
また、Ｃｏを０．３質量％程度添加することで過時効を
防止することができる。このＣｕＢｅ系合金は、強度及
び導電率のバランスがとれた材料であるが、環境問題の
点から今後の使用は好ましくない。また、ＣｕＳｎＰ系
合金においてはＣｕ_３Ｐが析出する。

【０００８】以下、従来のＣｕＴｉ系合金を例にとって
その製造方法について説明する。従来、溶解−鋳造−熱
間鍛造−面削−冷間圧延−溶体化−冷間圧延−溶体化−
時効の各工程を順次実施してＣｕＴｉ合金が製造されて
いる。最初の溶体化処理は、例えば８８０℃に加熱した
後、水冷し、２回目の溶体化処理は、例えば９００℃に
加熱した後、水冷するものである。また、酸洗には、硝
酸及び硫酸の混酸を使用し、最初の冷間圧延により、厚
さが０．３乃至０．５ｍｍ、幅が４００ｍｍの薄板と
し、２回目の冷間圧延により、厚さが０．１乃至０．２
ｍｍ、幅が４００ｍｍの薄板とする。最後の時効処理
は、例えば窒素ガス中で４５０℃に１２０分間加熱する
ことにより行う。

【０００９】一般に、バネ用導電材料は通常高温で溶体
化（均質化）処理をした後、低温で時効析出させること
により強度と導電率とのバランスが図られている。従来
の溶体処理においては、例えば、銅合金からなる板材を
９００℃の温度に保持した溶体化炉に入れ、例えば、板
材を２ｍ／分程度の速度で送り、その後水冷して、溶体
化処理を行う。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来例１に記載の添加元素、又は従来例１乃至３に記載
の内部酸化においては、強度を低下することなく、十分
に導電性を向上させることができない。バネ材料等とし
て使用する銅合金としては、強度が高いと共に導電率が
高いことが好ましいが、導電率を高くしようとすると、
例えば過時効となり強度が落ちてしまう。また、強度に
最適な条件で時効すると導電率が不足してしまう。導電
率の不足は、銅合金において、時効処理により金属間化
合物等が銅母層中から十分に析出しきれずに固溶して残
っているために生じる。このようなことから、高強度に
すると、十分に導電率を上げられないという問題点があ
る。

【００１１】また、両者を満足させる方法として、Ｃｕ
粉とＣｕＴｉ粉を酸化させた後、混合して板材に加工す
る方法もあるが、この板材は酸化析出物が大きいため、
打ち抜き特性が悪く、ダイスが長持ちしないという問題
点もある。

【００１２】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、高強度であると共に、導電率を向上させる
ことができる高強度高導電率銅合金の製造方法を提供す
ることを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本願第１発明に係る銅合
金の製造方法は、銅よりも酸化されやすい傾向を有する
元素を１種以上含有する銅合金を、不活性ガス、Ｈ_２ガ
ス、及びＮ_２ガスからなる群から選択された１種以上の
ガスに対して、分圧が２．６６Ｐａ乃至６６．５ｋＰａ
の水蒸気を混合した溶体化用ガス雰囲気中にて溶体化処
理する工程と、前記溶体化処理後に前記溶体化処理温度
よりも低い温度で時効処理する工程と、を有することを
特徴とする。

【００１４】本願第２発明に係る銅合金の製造方法は、
銅及び銅よりも酸化されやすい傾向を有する元素を１種
以上含有する組成を有する銅合金の溶湯の中にＡｒガス
と酸素ガスとの混合ガスをバブリングする工程と、前記
溶湯を鋳造して銅合金鋳塊を得、この銅合金鋳塊を加工
後溶体化処理する工程と、前記溶体化処理後に前記溶体
化処理温度よりも低い温度で時効処理する工程と、を有
することを特徴とする。

【００１５】本願第３発明に係る銅合金の製造方法は、
銅よりも酸化されやすい傾向を有する元素を１種以上含
有する銅合金を銅の含有量を５乃至１５質量％少なくし
て溶解する工程と、溶湯の中にＣｕ_２Ｏを所定の銅含有
量となるように添加する工程と、前記溶湯を鋳造して銅
合金鋳塊を得、この銅合金鋳塊を加工後溶体化処理する
工程と、前記溶体化処理後に前記溶体化処理温度よりも
低い温度で時効処理する工程と、を有することを特徴と
する。

【００１６】また、前記銅よりも酸化されやすい傾向を
有する元素は、例えば、Ｂｅ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｃ
ｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｐ及びＳｎである。

【００１７】本発明においては、銅よりも酸化されやす
い傾向を有する元素を１種以上含有する銅合金を水蒸気
を混合した溶体化ガス雰囲気中にて溶体化処理し、その
後時効処理することにより、銅合金に前記元素の酸化物
を析出させることができる。これにより、強度を低下す
ることなく、銅合金中の固溶元素を低減して導電率を向
上させることができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】上述の課題を解決すべく本願発明
者等が鋭意実験研究した結果、銅よりも酸化されやすい
傾向を有する元素を含有した銅合金を、不活性ガス、Ｈ
_２ガス、及びＮ_２ガスからなる群から選択された１種以
上のガスに対して、分圧が２．６６Ｐａ乃至６６．５ｋ
Ｐａの水蒸気を混合した溶体化用ガス雰囲気中で溶体化
処理し、これを溶体化処理よりも低い温度で時効処理す
ることにより、銅合金の母相中の固溶元素の濃度を下
げ、これにより、導電率を高めることができることを知
見した。

【００１９】この理由としては、以下に示すものが考え
られる。即ち、水蒸気を含む雰囲気中で溶体化させるこ
とにより、銅合金内部に平衡状態に達するまで酸素を侵
入させた場合、一部は酸化物として析出するが、銅母相
中に固溶酸素が残っている。しかし、低温で時効させる
ことにより、金属間化合物と酸化物とが同時に析出する
ことにより、銅合金の母相中の固溶元素の濃度を下げる
ことができ、これにより、銅合金の導電率を向上させる
ことができる。

【００２０】以下、本発明の実施例に係る銅合金の製造
方法について添付の図面を参照して具体的に説明する。
図１は、本実施例の高導電率銅合金の溶体化処理工程を
示す模式図である。なお、本実施例においては、この溶
体化処理を２回目の溶体化に適用しているが、１回目の
み、又は１回目及び２回目の両方に適用してもよい。

【００２１】先ず、溶解、鋳造して得られた銅合金鋳塊
に熱間圧延及び冷間圧延を行い、最初の溶体化処理を行
った後、冷間圧延を行う。次に、図１に示すように、銅
より酸化されやすい傾向を有する元素を含有した銅合金
板２を溶体化炉１に、例えば２ｍ／分の速度で供給し、
溶体化炉１から出炉した板材２を冷却槽３で水冷する。
このような溶体化炉は従来と同様の装置である。本実施
例においては、溶体化炉１内の雰囲気を、不活性ガス、
Ｈ_２ガス、及びＮ_２ガスからなる群から選択された１種
以上のガスに対して、水蒸気を２．６６Ｐａ乃至６６．
５ｋＰａ混合したものとする。このように、水蒸気分圧
を２．６６Ｐａ乃至６６．５ｋＰａにコントロールした
溶体化用ガスを溶体化炉２内に供給し、炉内を例えば９
００℃の温度に保持し、銅合金板１を溶体化処理する。
溶体化処理時間は例えば数分乃至６０分程度、溶体化温
度は例えば８００乃至９５０℃程度であり、Ｃｕに添加
する添加元素の種類等により、種々変更する。

【００２２】本発明においては、溶体化炉内雰囲気（溶
体化用ガス）として、Ｈ_２ガス、Ｎ _２及びＨ_２ガスの混
合ガス、又はＡｒ等の不活性ガスに対して、水蒸気分圧
が２．６６Ｐａ乃至６６．５ｋＰａの範囲で水蒸気（Ｈ
_２Ｏ）を混合したものを使用する。このとき、水蒸気分
圧が２．６６Ｐａ以下では合金の内部酸化に要する時間
又は合金内へ酸素を取り込む時間が長くなるため、実用
的でない。一方、６６．５ｋＰａ以上では、合金の内部
酸化又は合金内へ酸素を取り込むよりも表面酸化の傾向
の方が強くなり、薄い板材などには適用できない。特
に、１３３Ｐａ乃至３３．２５ｋＰａの水蒸気分圧で溶
体化処理すると、生産効率及び特性のバランス等から更
に好ましい。

【００２３】このような水蒸気分圧を有する内部酸化雰
囲気を形成する場合、水蒸気に添加するガスとして、Ｈ
_２ガス、Ｎ_２及びＨ_２の混合ガス又はＡｒ及びＨ_２の混
合ガスにすると、更に一層導電率を向上させることがで
きる。水素は合金内部を移動しやすく、このことによ
り、酸素を内部に侵入させやすいと考えられる。このた
め、銅母相中に適度の酸素を取り込めるので、酸化物の
析出が多くなるからである。

【００２４】また、銅合金の出発材料としては、Ｃｕに
Ｂｅ等の銅より酸化されやすい傾向を有する添加元素を
含むものを使用する。銅より酸化されやすい添加元素と
しては、Ｂｅ≧Ｚｒ≧Ｔｉ≧Ｓｉ≧Ｃｒ≧Ｍｎ≧Ｆｅ≧Ｐ≧Ｓｎ等がある。なお、上記元素は、左側ほど内部酸化が生じ
やすいことを示す。なお、通常、例えばこれらの元素を
０．１乃至５質量％程度添加してバネ材としている。例
外的に、Ｃｒは１５質量％程度添加する。

【００２５】溶体化処理後、溶体化炉２から送り出され
た板材１は、水冷された後、時効処理される。時効処理
は、例えば３５０乃至５００℃程度で例えば数分乃至６
０分程度行う。これらの時効処理条件は、銅合金の種類
によって依存する。また、例えば５００℃程度の温度で
時効処理した後、例えば４６０℃程度に温度を下げて更
に時効処理する２段時効を行うと更に導電率向上の効果
が大きい。時効処理による析出硬化により、導電率を向
上させつつ高強度の銅合金を得ることができる。この場
合、時効処理は、窒素雰囲気又はＡｒガス雰囲気等で行
われる。なお、ＣｕＴｉは時効における相分解がスピノ
ーダル分解によるもので、２段時効とした方が酸化物の
析出量が多い。

【００２６】また、本発明においては、溶体化処理にお
ける雰囲気中に水蒸気を混合して、銅合金中に酸化物を
析出させ、更に時効処理することにより、銅合金の強度
及び導電率を向上させるが、これに加えて、溶体化処理
後、又は時効処理後に、下記表７に示すように冷間圧延
等による加工により、銅合金の強度を向上させることも
できる。

【００２７】本実施例においては、溶体化炉内の雰囲気
ガスに水蒸気を混合するため、Ｂｅ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｓ
ｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｐ及びＳｎ等の銅より酸化され
やすい傾向を有する元素を含む銅合金を生産工程の変更
を伴わずに導電率を向上させることができる。また、溶
体化処理、加工、及び時効処理の組み合わせで更なる導
電率及び強度の向上を図ることができる。

【００２８】なお、銅合金内部に酸素を侵入させる方法
としては、本実施例に限定されるものではなく、後述す
る方法によってもできる。

【００２９】ＣｕＴｉ溶解後のＡｒガス＋酸素ガスの
バブリングこの方法は、水蒸気混合ガス雰囲気で銅合金を溶体化処
理するのに代えて溶解工程中にＡｒガスと酸素ガスとの
混合ガスを溶湯にバブリングする方法である。先ず、Ａ
ｒガスに０．１Ｐａの酸素を混合し、ＣｕＴｉ溶湯中に
パイプを挿入し、Ａｒガス及び酸素ガスの混合ガスによ
り３分バブリングする。バブリング終了後、５分以内に
鋳造する。なお、５分以上長くおくと、ＴｉＯ_２は軽い
ため溶湯表面に浮いて組成が変動する。下記表１に示す
ように、バブリングをすると導電率及びビッカース硬さ
が向上する。また、バブリング開始後、５分を超えてか
ら鋳造すると、組成が変動しＴｉの量が減少し、バネ性
及びビッカース硬さが低下する。なお、下記表１に示す
導電率の単位である％ＩＡＣＳ（International Anneal
ed Copper Standard）とは、標準軟銅の導電率を１００
％としたときの値である。また、バブリング有りとは、
Ａｒガスに０．１Ｐａの酸素を混ぜＣｕＴｉ溶湯中にパ
イプを挿入し、Ａｒガス及び酸素ガスの混合ガスにより
３分バブリングしたものである。

【００３０】

【表１】

【００３１】ＣｕＴｉ合金溶解後のＣｕ_２Ｏ添加この方法は、ＣｕＴｉ合金を溶解した後、Ｃｕ_２Ｏを添
加する方法である。９６．５質量％Ｃｕ−３．５質量％
ＴｉからなるＣｕＴｉ合金のうち、Ｃｕの１０質量％分
を引いて溶解した後、１０質量％分のＣｕ_２Ｏを添加
し、添加したＣｕ _２Ｏが溶解した後、５分以内に鋳造す
る。５分を超えた後に鋳造すると、組成が変動し、Ｔｉ
の量が減少してバネ性が低下する。また、Ｃｕ_２Ｏの添
加量が５質量％未満では、その効果がない。一方、Ｃｕ
_２Ｏの添加量が１５質量％を超えると、Ｃｕ_２Ｏが溶解
して溶湯中に完全に混合されるまでに時間がかかりす
ぎ、鋳塊の組成が目標値からずれる。下記表２に示すよ
うに、ＣｕＴｉ合金が溶解した後、この溶湯にＣｕ_２Ｏ
を添加すると、導電率及びビッカース硬さが向上する。
なお、Ｃｕ_２Ｏの場合は、あまり多くのＣｕ_２Ｏを添加
できないので、十分な酸素を添加することができない。
なお、下記表２において、Ｃｕ_２Ｏの添加有りとは、１
０質量％分のＣｕ_２Ｏを添加したものである。

【００３２】

【表２】

【００３３】但し、及びのどちらの方法も、鋳造し
て得られたインゴット（鋳塊）に熱間鍛造、溶体化処理
及び冷間圧延等の加工熱処理を行い、最終板厚が０．３
ｍｍになったところで、Ａｒガス雰囲気中で９００℃の
温度で２０分の溶体化を行い、そして、Ａｒガス雰囲気
中で５００℃の温度で２０分の熱処理、更に４６０℃の
温度で１時間の熱処理を行う。

【００３４】

【実施例】以下、本発明の銅合金の製造方法により実際
に製造した実施例の効果を、本発明範囲から外れる比較
例と比較して説明する。

【００３５】第１試験例２回目の溶体化処理における炉内の水蒸気分圧と導電率
との関係について調査した。図２（ａ）及び図２（ｂ）
は、本実施例の試験装置を示す模式図である。図２
（ｂ）に示すように、密閉容器１０内に水１１が貯蔵さ
れ、容器１０の蓋１２に、外部から容器１０内へガスを
供給する供給管１３と、容器１０から外部へガスを取り
出す導出管１４が設られている。容器１０内の供給管１
３の先端は水１１内まで延出されている。また、導出管
１４は、容器１０から取り出されたガスを溶体化炉２１
に供給するため、図２（ａ）に示す溶体化炉２１に接続
されている。溶体化炉２１においては、石英管２２の両
端に蓋２３ａ、２３ｂが設けられており、この蓋２３
ａ、２３ｂに、溶体化炉２１内へガスを供給するチュー
ブ２４ａ及び溶体化炉２１外へガスを排出するチューブ
２４ｂが取り付けられている。そして、Ａｒガスを供給
管１３から容器１０内の水１１内に導入し、水１１内を
通して、ガスを導出管１４から取り出し、溶体化炉２１
内へ供給する。このとき、容器１０内の圧力及び温度等
により、容器１０から溶体化炉２１へ供給される溶体化
用ガスの水蒸気分圧を調整することができる。

【００３６】溶体化処理は次のように行った。先ず、図
２（ａ）に示すように、溶体化炉２１を９００℃に保持
した。温度を一定に保った容器１０の水１１の中に露点
が−７０℃のＡｒガスを通し、所望の水蒸気分圧を有す
るＡｒガスを炉２１内に供給し、雰囲気が一定になった
後に、熱間鍛造、面削、冷間圧延、溶体化処理及び冷間
圧延により厚さが０．３ｍｍのＣｕ−３．５質量％Ｔｉ
合金板試料２０を得、これを溶体化炉２１に入れた。各
試料は、溶体化炉２１内に２０分間保持し、水冷した。

【００３７】また、比較のため、露点が−７０℃である
同一のＡｒガスを、容器１０を通さず、つまり水蒸気を
混合せずに、９００℃に保たれた溶体化炉内に供給し、
９００℃、２０分の同様の条件で溶体化処理した試料も
作成した。

【００３８】溶体化炉２１内の雰囲気中の水蒸気分圧を
種々変更して、２０分間の溶体化処理を行った各試料に
対して、２種類の時効処理を施した。即ち、４６０℃で
１時間の１段時効処理及び、５００℃で２０分の時効処
理後、温度を４６０℃に下げて１時間の時効処理を施す
２段時効処理の２種類の時効処理を施した。そして、溶
体化処理後、１段時効処理後、２段時効処理後の３種類
の導電率を測定した。その結果を下記表３及び図３に示
す。図３は、横軸に水素蒸気分圧の対数をとり、縦軸に
導電率をとって、水蒸気分圧と導電率との関係を示すグ
ラフ図である。

【００３９】

【表３】

【００４０】比較例１の水蒸気分圧が０．２６６Ｐａの
ものは、容器を通さず水蒸気を混合させていないＡｒガ
ス（露点が−７０℃のＡｒガス）を供給した場合を示
す。表３及び図３に示すように、比較例１は、溶体化処
理における炉内に供給するガスに水蒸気を混合させてい
ないため、導電率が低い。また、比較例２は、水蒸気分
圧が本発明の下限値未満であるため、十分に導電率を向
上する効果が得られない。

【００４１】これに対して、実施例２乃至８は、本発明
を満たすため、比較例に比して導電率が向上することが
わかる。また、４６０℃で１時間の１段時効処理した後
よりも、５００℃で２０分の時効処理後、温度を４６０
℃に下げて１時間の時効処理を施す２段時効処理した後
の方が導電率が向上した。特に、炉内雰囲気中の水蒸気
ガス分圧が４２９Ｐａより大きいと、導電率がより高く
なり、好ましい（図３）。

【００４２】第２試験例溶体化処理における処理時間と、導電率との関係につい
て調査した。第１試験例の図２に示す試験装置を使用
し、先ず、水蒸気分圧が１３３０Ｐａに保たれた容器１
０の中にＡｒガスを通し、溶体化炉内の雰囲気中の水蒸
気分圧を、実施例４と同様の１３３０Ｐａとした。そし
て、溶体化時間を５乃至６０分の間で変化させ、第１試
験例と同様条件で１段時効処理及び２段時効処理の２種
類の時効処理を行い、これらの時効処理後の導電率の変
化を調べた。下記表４及び図４にその結果を示す。図４
は、横軸に溶体化処理時間をとり、縦軸に導電率をとっ
て、溶体化処理時間と導電率との関係を示すグラフ図で
ある。なお、図４において、丸印の点は、下記表４に示
す比較例１３であり、炉内雰囲気を水蒸気混合なしのＡ
ｒガスのみとした試料（比較例１と同様）について、溶
体化処理時間を２０分としたものの導電率を示す。

【００４３】

【表４】

【００４４】上記表４及び図４から明らかなように、５
分という短時間の溶体化でも十分に導電率を向上させら
れることがわかった。

【００４５】第３試験例第１試験例及び第２試験例で使用したＣｕ−３．５質量
％Ｔｉ合金以外の銅合金からなる銅合金板について、合
金の種類と導電率との関係の調査をした。即ち、第２試
験例と同様に、水蒸気分圧が１３３０ＰａのＡｒガスを
溶体化炉内に供給し、溶体化処理時間を２０分として、
下記表３に示す種々の銅合金について溶体化処理をし
た。なお、時効処理時間は、全て１時間とし、溶体化処
理温度及び時効処理温度は合金の種類により変更した。
また、これらの銅合金においても、炉内に供給するガス
として、水蒸気を混合しないＡｒガスのみのものと比較
した。そして、時効処理後における各合金板の導電率を
測定した。この結果を下記表５に示す。全ての合金板厚
は０．３ｍｍである。

【００４６】

【表５】

【００４７】上記表５に示すように、いずれの合金にお
いても、同一の合金であれば、炉内雰囲気をＡｒのみと
した比較例よりも、Ａｒガスに水蒸気分圧が１３３０Ｐ
ａとなるように、水蒸気を混合した実施例の方が導電率
が向上した。

【００４８】第４試験例水蒸気を混合するガスにＡｒと、流量比で８０％Ａｒ及
び２０％Ｈ_２ガスの混合ガスとを使用し、溶体化炉内に
供給するガスの種類と導電率との関係を調べた。Ｃｕ−
３．５質量％Ｔｉの銅合金板を使用し、Ａｒと、流量比
で８０％Ｎ_２及び２０％Ｈ_２ガスの混合ガスとに、いず
れも水蒸気分圧が１３３０Ｐａとなるように水蒸気を混
合し、９００℃の温度で、２０分の溶体化処理を行い、
水冷した後、５００℃で２０分及び４６０℃で１時間の
２段時効処理後における導電率を比較した。この結果を
下記表６に示す。

【００４９】

【表６】

【００５０】上記表６に示すように、Ａｒガスに水蒸気
を混合した実施例２２に比して、Ｈ _２及びＡｒの混合ガ
スに水蒸気を混同した実施例２３の方が、大きな導電率
が得られた。

【００５１】第５試験例Ｃｕ−３５質量％Ｔｉの銅合金板を使用し、水蒸気を混
合する割合を変えて溶体化炉内に供給する水蒸気分圧と
硬度との関係を調べた。なお、全ての銅合金板厚は０．
３ｍｍである。

【００５２】第１試験例と同様に、溶体化処理及び２種
類の時効処理を施した。そして、溶体化処理後、１段時
効処理後及び２段時効処理後の３種類の導電率を測定し
た。その結果を下記表７及び図５に示す。図５は、横軸
に水素蒸気分圧の対数をとり、縦軸にビッカーズ硬度を
とって、水蒸気分圧と導電率との関係を示すグラフ図で
ある。

【表７】

【００５３】上記表７及び図５に示すように、比較例２
４及び比較例３０は硬さが低い。これに対して、実施例
２５乃至２９は、本発明を満たすため、比較例に比して
硬さが向上することがわかる。

【００５４】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、水
蒸気を混合した雰囲気中で溶体化処理することにより、
製造工程を複雑にすることなく、銅合金の母相中の固溶
元素の濃度を下げて、高強度であると共に、高導電率の
銅合金を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の銅合金の溶体化処理工程を
示す模式図である。

【図２】本発明の第１試験例の溶体化炉内に水蒸気を
混合するための装置を示す模式図である。

【図３】横軸に水素蒸気分圧の対数をとり、縦軸に導
電率をとって、水蒸気分圧と導電率との関係を示すグラ
フ図である。

【図４】横軸に溶体化処理時間をとり、縦軸に導電率
をとって、溶体化処理時間と導電率との関係を示すグラ
フ図である。

【図５】横軸に水素蒸気分圧の対数をとり、縦軸にビ
ッカーズ硬度をとって、水蒸気分圧と導電率との関係を
示すグラフ図である。

【符号の説明】

１，２１；溶体化炉、２；板材、１０；容器、１
１；水、１２、２３ａ、２３ｂ；蓋、１３；供給
管、１４；導出管、２２；石英管、２４ａ、２４
ｂ；チューブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ２２Ｆ 1/00 ６０２Ｃ２２Ｆ 1/00 ６０２６３０６３０Ａ６６１６６１Ａ６８２６８２６９１６９１Ｂ (72)発明者一色実宮城県仙台市太白区鈎取３丁目２−14 Ｆターム(参考） 4K020 AC04 BB22

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】銅よりも酸化されやすい傾向を有する元
素を１種以上含有する銅合金を、不活性ガス、Ｈ_２ガ
ス、及びＮ_２ガスからなる群から選択された１種以上の
ガスに対して、分圧が２．６６Ｐａ乃至６６．５ｋＰａ
の水蒸気を混合した溶体化用ガス雰囲気中にて溶体化処
理する工程と、前記溶体化処理後に前記溶体化処理温度
よりも低い温度で時効処理する工程と、を有することを
特徴とする銅合金の製造方法。
【請求項２】銅及び銅よりも酸化されやすい傾向を有
する元素を１種以上含有する組成を有する銅合金の溶湯
の中にＡｒガスと酸素ガスとの混合ガスをバブリングす
る工程と、前記溶湯を鋳造して銅合金鋳塊を得、この銅
合金鋳塊を加工後溶体化処理する工程と、前記溶体化処
理後に前記溶体化処理温度よりも低い温度で時効処理す
る工程と、を有することを特徴とする銅合金の製造方
法。
【請求項３】銅よりも酸化されやすい傾向を有する元
素を１種以上含有する銅合金を銅の含有量を５乃至１５
質量％少なくして溶解する工程と、溶湯の中にＣｕ_２Ｏ
を所定の銅含有量となるように添加する工程と、前記溶
湯を鋳造して銅合金鋳塊を得、この銅合金鋳塊を加工後
溶体化処理する工程と、前記溶体化処理後に前記溶体化
処理温度よりも低い温度で時効処理する工程と、を有す
ることを特徴とする銅合金の製造方法。