JP2011149070A - Copper alloy and method for producing the same - Google Patents

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卓哉 中田
Shuji Sakai
修二 酒井
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a copper alloy which has excellent hot workability, and a method for producing the copper alloy. <P>SOLUTION: The copper alloy comprises: one elemental group selected from a first elemental group composed of nickel (Ni) and silicon (Si), a second elemental group composed of zirconium (Zr) and chromium (Cr), and a third elemental group composed of titanium (Ti) and silicon (Si); at least one element selected from the group composed of tin (Sn), phosphorous (P), iron (Fe), zinc (Fe) and aluminum (Al); sulfur (S); and magnesium (Mg) of 0.01 to 0.05 mass%, and the balance copper (Cu) with inevitable impurities, and in which the change in the concentration of Mg per unit length in the casting direction is ≤0.004 mass%/m. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、銅合金及び銅合金の製造方法に関する。特に、本発明は、析出強化型銅合金の銅合金及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a copper alloy and a method for producing a copper alloy. In particular, the present invention relates to a precipitation-strengthening-type copper alloy and a method for producing the same.

コルソン合金と呼ばれるCu−Ni−Si系銅合金等の析出強化型銅合金は、熱処理により特定の化合物を析出させ、強度及び導電性を向上させる銅合金である。しかし、銅の濃度が高い(例えば90質量%程度)析出強化型銅合金においては、化合物の析出量が多く、熱間加工時に割れが発生する原因となる。   A precipitation strengthening type copper alloy such as a Cu—Ni—Si based copper alloy called a Corson alloy is a copper alloy that precipitates a specific compound by heat treatment and improves strength and conductivity. However, in precipitation-strengthening-type copper alloys having a high copper concentration (for example, about 90% by mass), the precipitation amount of the compound is large, which causes cracks during hot working.

従来の銅合金の製造方法として、Cu−Ni−P−Mg系合金にBを特定量添加することによって、Ni−P−Mg系化合物の結晶粒界への晶出又は析出を抑制し、また、鋳造時の冷却速度を制御することで粗大なNi−P−Mg−B系化合物及びP−B系化合物の生成を抑制する方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に記載の銅合金は、上記製造方法により形成されることにより、優れた熱間加工性を有する。   As a conventional method for producing a copper alloy, by adding a specific amount of B to a Cu—Ni—P—Mg alloy, crystallization or precipitation at the crystal grain boundary of the Ni—P—Mg compound is suppressed, and In addition, a method for suppressing the formation of coarse Ni—P—Mg—B compounds and P—B compounds by controlling the cooling rate during casting is known (for example, see Patent Document 1). The copper alloy described in Patent Document 1 has excellent hot workability by being formed by the above manufacturing method.

特開2007−270314号公報JP 2007-270314 A

しかし、一般に、銅合金の原料の圧延時に用いられる油や、原料の製品識別用のラベル等から硫黄(S)が銅合金中に混入することが多い。Sは融点が低く、一般に、銅合金を鋳造する際に母相であるCuよりも後に凝固するため、結晶粒界に偏析しやすい。そして、銅合金の鋳塊を熱間圧延する前の熱処理において、偏析したSが融解し、結晶粒界に隙間が生じてしまう。このため、銅合金が低融点のSを含んだままでは、結晶の粒界強度が大幅に低下し、熱間加工時等に割れが生じるおそれがある。したがって、優れた熱間加工性を有する銅合金を形成するためには、融点の低い硫黄(S)を無害化することも必要になる。   However, in general, sulfur (S) is often mixed into the copper alloy from oil used when rolling the raw material of the copper alloy, a label for identifying the product of the raw material, or the like. Since S has a low melting point and generally solidifies after Cu as a parent phase when casting a copper alloy, it is likely to segregate at grain boundaries. In the heat treatment before hot rolling the copper alloy ingot, the segregated S is melted, and a gap is generated in the crystal grain boundary. For this reason, if the copper alloy contains S having a low melting point, the grain boundary strength of the crystal is greatly reduced, and cracking may occur during hot working or the like. Therefore, in order to form a copper alloy having excellent hot workability, it is necessary to detoxify sulfur (S) having a low melting point.

したがって、本発明の目的は、優れた熱間加工性を有する銅合金及び銅合金の製造方法を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a copper alloy having excellent hot workability and a method for producing the copper alloy.

本発明は、上記目的を達成するため、ニッケル(Ni)、シリコン(Si)からなる第1の元素群、ジルコニウム(Zr)、クロム(Cr)からなる第2の元素群、チタン(Ti)、シリコン(Si)からなる第3の元素群から選択される1つの元素群と、スズ(Sn)、リン(P)、鉄(Fe)、亜鉛(Zn)、アルミニウム(Al)からなる群から選択される少なくとも1つの元素と、硫黄(S)と、0.01質量%以上0.05質量%以下のマグネシウム(Mg)と、を含み、残部が銅(Cu)と不可避的不純物とからなり、鋳造方向の単位長さあたりのMg濃度の変化が0.004質量%/m以下である銅合金が提供される。   In order to achieve the above object, the present invention provides a first element group consisting of nickel (Ni) and silicon (Si), a second element group consisting of zirconium (Zr) and chromium (Cr), titanium (Ti), One element group selected from a third element group consisting of silicon (Si) and a group consisting of tin (Sn), phosphorus (P), iron (Fe), zinc (Zn), and aluminum (Al) Including at least one element, sulfur (S), and 0.01 mass% or more and 0.05 mass% or less of magnesium (Mg), with the balance being copper (Cu) and inevitable impurities, A copper alloy having a change in Mg concentration per unit length in the casting direction of 0.004% by mass / m or less is provided.

また、上記銅合金は、前記鋳造方向に垂直な断面の輪郭から内側に60mmの領域における平均結晶粒径が1.3mm以上3.0mm以下であることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the said copper alloy is 1.3 mm or more and 3.0 mm or less in the average crystal grain diameter in a 60 mm area | region inside from the outline of a cross section perpendicular | vertical to the said casting direction.

また、上記銅合金は、前記第1の元素群の前記ニッケルの含有量は1.5質量%以上9.0質量%以下、前記第1の元素群の前記シリコンの含有量は0.3質量%以上2.5質量%以下、前記第2の元素群の前記ジルコニウムの含有量は0.01質量%以上0.25質量%以下、前記第2の元素群の前記クロムの含有量は0.03質量%以上0.5質量%以下、前記第3の元素群の前記チタンの含有量は1.2質量%以上5.1質量%以下、前記第3の元素群のシリコン(Si)の含有量は0.02質量%以上0.5質量%以下、前記スズの含有量は0.01質量%以上0.5質量%以下、前記リンの含有量は0.01質量%以上0.45質量%以下、前記鉄の含有量は0.01質量%以上0.07質量%以下、前記亜鉛の含有量は0.5質量%以上2.7質量%以下、前記アルミニウムの含有量は0.3質量%以上4.6質量%以下、前記硫黄の含有量は0.0001質量%以上0.001質量%以下であり、0.00001質量%以上0.0001質量%以下の水素(H)を更に含むことが好ましい。   In the copper alloy, the nickel content of the first element group is 1.5 mass% or more and 9.0 mass% or less, and the silicon content of the first element group is 0.3 mass%. % To 2.5% by mass, the zirconium content of the second element group is 0.01% to 0.25% by mass, and the chromium content of the second element group is 0.00. 03 mass% or more and 0.5 mass% or less, content of the titanium of the third element group is 1.2 mass% or more and 5.1 mass% or less, and silicon (Si) content of the third element group The amount is 0.02% by mass to 0.5% by mass, the tin content is 0.01% by mass to 0.5% by mass, and the phosphorus content is 0.01% by mass to 0.45% by mass. %, The iron content is 0.01% by mass or more and 0.07% by mass or less, and the zinc content is 0.5%. % To 2.7% by mass, the aluminum content is 0.3% to 4.6% by mass, the sulfur content is 0.0001% to 0.001% by mass, 0% It is preferable to further contain 0.0001 mass% or more and 0.0001 mass% or less of hydrogen (H).

また、本発明は、上記目的を達成するため、ニッケル(Ni)、シリコン(Si)からなる元素群、ジルコニウム(Zr)、クロム(Cr)からなる元素群、チタン(Ti)、シリコン(Si)からなる元素群から選択される1つの元素群と、スズ(Sn)、リン(P)、鉄(Fe)、亜鉛(Zn)、アルミニウム(Al)からなる群から選択される少なくとも1つの元素とを溶解炉中で溶解して溶湯を形成する溶解工程と、前記溶湯を前記溶解炉から移送樋を介して鋳造樋に移送する移送工程と、前記鋳造樋内で前記溶湯にマグネシウム(Mg)を連続的に添加する添加工程と、前記マグネシウム(Mg)を添加した前記溶湯を前記鋳造樋から鋳型に注湯して凝固させることで鋳塊を鋳造する鋳造工程とを備える銅合金の製造方法が提供される。   In order to achieve the above object, the present invention provides an element group consisting of nickel (Ni) and silicon (Si), an element group consisting of zirconium (Zr) and chromium (Cr), titanium (Ti), and silicon (Si). One element group selected from the element group consisting of: at least one element selected from the group consisting of tin (Sn), phosphorus (P), iron (Fe), zinc (Zn), and aluminum (Al); Melting in a melting furnace to form a molten metal, a transferring process for transferring the molten metal from the melting furnace to a cast iron through a transfer rod, and magnesium (Mg) to the molten metal in the casting iron A method for producing a copper alloy, comprising: an addition step of continuously adding; and a casting step of casting the ingot by pouring the molten metal added with magnesium (Mg) into the mold from the casting rod and solidifying the mold. Provided That.

また、上記銅合金の製造方法は、前記添加工程における前記マグネシウム(Mg)の添加速度V(g/min)と前記鋳造工程における前記鋳塊の鋳造速度c(cm/min)の関係が、0.006≦V/c≦0.038であることが好ましい。 Moreover, the manufacturing method of the said copper alloy has the relationship between the addition speed V (g / min) of the said magnesium (Mg) in the said addition process, and the casting speed c (cm < 3 > / min) of the said ingot in the said casting process, It is preferable that 0.006 ≦ V / c ≦ 0.038.

また、上記銅合金の製造方法は、前記添加工程において、横断面内のマグネシウム(Mg)の面積率が50%以上70%以下であるマグネシウム線材を前記マグネシウム(Mg)の原料として用いることが好ましい。   Moreover, in the said addition process, the manufacturing method of the said copper alloy uses the magnesium wire in which the area ratio of magnesium (Mg) in a cross section is 50% or more and 70% or less as a raw material of the said magnesium (Mg). .

また、上記銅合金の製造方法は、前記添加工程における前記鋳造樋内の前記溶湯のレイノルズ数が、1000以上25000以下であることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the manufacturing method of the said copper alloy is 1000 or more and 25000 or less in the Reynolds number of the said molten metal in the said cast iron in the said addition process.

また、上記銅合金の製造方法は、前記添加工程における前記マグネシウム(Mg)を添加する直前の前記溶湯の酸素濃度が0.0015質量%以上0.003質量%以下であることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the oxygen concentration of the said molten metal just before adding the said magnesium (Mg) in the said addition process is 0.0015 mass% or more and 0.003 mass% or less in the manufacturing method of the said copper alloy.

本発明に係る銅合金及び銅合金の製造方法によれば、優れた熱間加工性を有する銅合金及び銅合金の製造方法を提供できる。   According to the copper alloy and the method for producing a copper alloy according to the present invention, it is possible to provide a copper alloy having excellent hot workability and a method for producing the copper alloy.

本発明の実施の形態に係る銅合金の製造工程の概要図である。It is a schematic diagram of the manufacturing process of the copper alloy which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る銅合金の製造の流れを示す図である。It is a figure which shows the flow of manufacture of the copper alloy which concerns on embodiment of this invention.

[実施の形態の要約]
本発明の実施の形態に係る銅合金は、析出強化型銅合金(例えば、コルソン合金と呼ばれるCu−Ni−Si系銅合金や、Cu−Cr系銅合金、Cu−Ti系銅合金等)であって、ニッケル(Ni)、シリコン(Si)からなる第1の元素群、ジルコニウム(Zr)、クロム(Cr)からなる第2の元素群、チタン(Ti)、シリコン(Si)からなる第3の元素群から選択される1つの元素群(すなわち、ニッケル(Ni)とシリコン(Si)の組、ジルコニウム(Zr)とクロム(Cr)の組、およびチタン(Ti)とシリコン(Si)の組の中のいずれか1つの組)と、スズ(Sn)、リン(P)、鉄(Fe)、亜鉛(Zn)、アルミニウム(Al)からなる群から選択される少なくとも1つの元素と、硫黄(S)と、0.01質量%以上0.05質量%以下のマグネシウム(Mg)と、を含み、残部が銅(Cu)と不可避的不純物とからなり、鋳造方向の単位長さあたりのMg濃度の変化が0.004質量%/m以下である。
[Summary of embodiment]
The copper alloy according to the embodiment of the present invention is a precipitation strengthened copper alloy (for example, a Cu—Ni—Si based copper alloy called a Corson alloy, a Cu—Cr based copper alloy, a Cu—Ti based copper alloy, etc.). A first element group consisting of nickel (Ni) and silicon (Si), a second element group consisting of zirconium (Zr) and chromium (Cr), a third element group consisting of titanium (Ti) and silicon (Si). One element group selected from the group of elements (namely, a set of nickel (Ni) and silicon (Si), a set of zirconium (Zr) and chromium (Cr), and a set of titanium (Ti) and silicon (Si)) Any one of the above), at least one element selected from the group consisting of tin (Sn), phosphorus (P), iron (Fe), zinc (Zn), and aluminum (Al), and sulfur ( S) and 0.01% by mass 0.05% by mass or less of magnesium (Mg), and the balance is made of copper (Cu) and inevitable impurities, and the change in Mg concentration per unit length in the casting direction is 0.004% by mass / m or less.

(銅合金)
本発明の実施の形態に係る銅合金は、例えば、コルソン合金(Cu−Ni−Si系銅合金)や、その他の析出強化型銅合金(Cu−Cr系銅合金、Cu−Ti系銅合金、Cu−Be系銅合金等)であり、所定量のNi、所定量のSiからなる第1の材料群、所定量のZr、所定量のCrからなる第2の材料群、所定量のTi、シリコン(Si)からなる第3の材料群から選択される1つの材料群と、母材としてのCu及び不可避的不純物とから形成される。なお、第1の材料群のシリコン(Si)と第3の材料群のシリコン(Si)の銅合金に含まれる量の範囲は異なる。また、本実施の形態に係る銅合金は、Sn、P、Fe、Zn、Alからなる群から選択される少なくとも1つの元素と、所定量のSと、所定量のMgを更に含む。Cuとしては、無酸素銅が挙げられる。
(Copper alloy)
Examples of the copper alloy according to the embodiment of the present invention include a Corson alloy (Cu—Ni—Si based copper alloy) and other precipitation strengthened copper alloys (Cu—Cr based copper alloy, Cu—Ti based copper alloy, Cu-Be based copper alloy, etc.), a first material group consisting of a predetermined amount of Ni, a predetermined amount of Si, a predetermined amount of Zr, a second material group consisting of a predetermined amount of Cr, a predetermined amount of Ti, It is formed of one material group selected from a third material group made of silicon (Si), Cu as a base material, and unavoidable impurities. In addition, the range of the amount contained in the copper alloy of silicon (Si) of the first material group and silicon (Si) of the third material group is different. The copper alloy according to the present embodiment further includes at least one element selected from the group consisting of Sn, P, Fe, Zn, and Al, a predetermined amount of S, and a predetermined amount of Mg. An example of Cu is oxygen-free copper.

具体的に、本実施の形態に係る銅合金中の元素の含有量は、例えば、第1の元素群のニッケルが1.5質量%以上9.0質量%以下、第1の元素群のシリコンが0.3質量%以上2.5質量%以下、第2の元素群のジルコニウムが0.01質量%以上0.25質量%以下、第2の元素群のクロムが0.03質量%以上0.5質量%以下、第3の元素群のチタンの含有量が1.2質量%以上5.1質量%以下、第3の元素群のシリコン(Si)が0.02質量%以上0.5質量%以下、スズが0.01質量%以上0.5質量%以下、リンが0.01質量%以上0.45質量%以下、鉄が0.01質量%以上0.07質量%以下、亜鉛が0.5質量%以上2.7質量%以下、アルミニウムが0.3質量%以上4.6質量%以下、硫黄が0.0001質量%以上0.001質量%以下であり、残部が銅と不可避的不純物とから形成される。   Specifically, the content of the element in the copper alloy according to the present embodiment is, for example, 1.5 mass% or more and 9.0 mass% or less of nickel of the first element group, and silicon of the first element group. 0.3 mass% to 2.5 mass%, zirconium of the second element group is 0.01 mass% to 0.25 mass%, and chromium of the second element group is 0.03 mass% to 0 mass%. 0.5% by mass or less, the content of titanium of the third element group is 1.2% by mass or more and 5.1% by mass or less, and the silicon (Si) of the third element group is 0.02% by mass or more and 0.5% by mass. Mass% or less, tin is 0.01 mass% or more and 0.5 mass% or less, phosphorus is 0.01 mass% or more and 0.45 mass% or less, iron is 0.01 mass% or more and 0.07 mass% or less, zinc Is 0.5 mass% or more and 2.7 mass% or less, aluminum is 0.3 mass% or more and 4.6 mass% or less, and sulfur is 0.000. Not less than mass% 0.001 mass% or less, the balance being formed from copper and inevitable impurities.

また、本発明の実施の形態に係る銅合金は、鋳造方向に垂直な断面の輪郭から内側に60mmの領域における平均結晶粒径が1.3mm以上3.0mm以下(結晶数は例えば40〜70個/cm)であることが好ましい。これは、銅合金の結晶が微細な場合、割れに対する耐性が向上するためである。 Further, in the copper alloy according to the embodiment of the present invention, the average crystal grain size in the region of 60 mm inward from the profile of the cross section perpendicular to the casting direction is 1.3 mm to 3.0 mm (the number of crystals is, for example, 40 to 70). Pieces / cm 2 ). This is because the resistance to cracking is improved when the crystal of the copper alloy is fine.

本実施の形態に係る銅合金に含まれるMgは、銅合金に含まれるSと結合し、S単体よりも融点の高いMgとSの化合物を形成する。これにより、上述した銅合金に含まれるSに起因する銅合金の割れを抑制することができる。また、製造工程において、Mgの酸化物が銅合金鋳塊の鋳造組織の凝固核を生成することにより、銅合金の結晶を微細化させて銅合金の割れに対する耐性を向上させることができる。   Mg contained in the copper alloy according to the present embodiment combines with S contained in the copper alloy to form a compound of Mg and S having a melting point higher than that of S alone. Thereby, the crack of the copper alloy resulting from S contained in the copper alloy mentioned above can be suppressed. Further, in the manufacturing process, the Mg oxide generates solidification nuclei of the cast structure of the copper alloy ingot, so that the crystal of the copper alloy can be refined to improve the resistance to cracking of the copper alloy.

本実施の形態に係る銅合金に含まれるSは、原料の圧延時に用いられる油や、原料の製品識別用のラベル等から混入するものであるが、上述したように、その多くがMgとの化合物として存在する。   S contained in the copper alloy according to the present embodiment is mixed from oil used at the time of rolling the raw material, a label for identifying the product of the raw material, etc. Present as a compound.

(銅合金中のMg濃度について)
銅合金に含まれるMgの濃度が0.01質量%を下回る場合は、銅合金に含まれるSとの化合物が十分に形成されずに、融点の低いSが残留するため、銅合金の割れが発生するおそれが高い。逆に、銅合金に含まれるMgの濃度が0.05質量%を上回る場合は、銅合金の強度が高まりすぎて、熱間加工性が悪化するおそれがある。
(Mg concentration in copper alloy)
When the concentration of Mg contained in the copper alloy is less than 0.01% by mass, a compound with S contained in the copper alloy is not sufficiently formed, and S having a low melting point remains, so that the copper alloy cracks. High risk of occurrence. On the other hand, when the concentration of Mg contained in the copper alloy exceeds 0.05% by mass, the strength of the copper alloy is excessively increased and the hot workability may be deteriorated.

また、銅合金の結晶を微細化させて銅合金の割れに対する耐性を向上させるためには、製造工程において、銅合金の原料を溶かした溶湯中にMg酸化物を均一に分散させることが求められる。このため、本実施の形態に係る銅合金中のMg濃度はほぼ均一であり、鋳造方向の単位長さあたりのMg濃度の変化が0.004質量%/m以下である。   Further, in order to improve the resistance against cracking of the copper alloy by refining the crystal of the copper alloy, it is required to uniformly disperse the Mg oxide in the molten metal in which the raw material of the copper alloy is melted in the manufacturing process. . For this reason, the Mg concentration in the copper alloy according to the present embodiment is substantially uniform, and the change in the Mg concentration per unit length in the casting direction is 0.004 mass% / m or less.

(銅合金の製造方法)
図1は、本発明の実施の形態に係る銅合金の製造工程の概要を示し、図2は、本発明の実施の形態に係る銅合金の製造の流れの一例を示す。
(Copper alloy manufacturing method)
FIG. 1 shows an outline of a manufacturing process of a copper alloy according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows an example of a flow of manufacturing a copper alloy according to an embodiment of the present invention.

本実施の形態に係る銅合金の銅合金鋳塊30は、銅合金製造装置1により製造される。銅合金製造装置1は、一例として、銅及び不可避的不純物と、銅合金鋳塊30に含まれる元素とを含む原料が溶解される溶解炉10と、溶解炉10内で溶解された原料からなる溶湯20が移送樋12を介して供給される鋳造樋14と、鋳造樋14において所定の処理が施された溶湯20が供給される鋳型18とを備える。鋳型18に供給された溶湯20は、鋳型18との接触部分で冷却され、銅合金鋳塊30になる。   The copper alloy ingot 30 of the copper alloy according to the present embodiment is manufactured by the copper alloy manufacturing apparatus 1. The copper alloy manufacturing apparatus 1 includes, for example, a melting furnace 10 in which a raw material containing copper and inevitable impurities and an element contained in the copper alloy ingot 30 is melted, and a raw material melted in the melting furnace 10. A casting rod 14 to which the molten metal 20 is supplied via the transfer rod 12 and a mold 18 to which the molten metal 20 that has been subjected to a predetermined treatment in the casting rod 14 is supplied. The molten metal 20 supplied to the mold 18 is cooled at the contact portion with the mold 18 to become a copper alloy ingot 30.

具体的に、本実施の形態に係る銅合金の製造の流れの一例を、図2を参照しつつ説明する。   Specifically, an example of the flow of manufacturing the copper alloy according to the present embodiment will be described with reference to FIG.

まず、製造すべき銅合金の原料を準備して、準備した原料を溶解炉10に投入する。例えば、Ni、Si、P、Fe、及びZnのそれぞれを溶解炉10に投入する。そして、溶解炉10を所定の温度に加熱して、原料を溶解炉10中で溶解することにより溶湯20を形成する(溶解工程:ステップ10、以下、ステップを「S」と称する)。   First, the raw material of the copper alloy to be manufactured is prepared, and the prepared raw material is put into the melting furnace 10. For example, Ni, Si, P, Fe, and Zn are introduced into the melting furnace 10. Then, the melting furnace 10 is heated to a predetermined temperature, and the raw material is melted in the melting furnace 10 to form the molten metal 20 (melting step: step 10, hereinafter, step is referred to as “S”).

次に、溶湯20を溶解炉10から移送樋12を介して鋳造樋14に移送する(移送工程:S20)。   Next, the molten metal 20 is transferred from the melting furnace 10 to the casting rod 14 via the transfer rod 12 (transfer step: S20).

次に、溶湯20を鋳造樋14内に一時的に保持し、酸素濃度及びレイノルズ数を調整する(調整工程:S30)。   Next, the molten metal 20 is temporarily held in the casting bowl 14, and the oxygen concentration and the Reynolds number are adjusted (adjustment process: S30).

次に、鋳造樋14内で溶湯20にMgを所定の速度で連続的に添加する(添加工程:S40)。添加されたMgは溶湯20内で酸化され、銅合金鋳塊30の鋳造組織の凝固核となるMg酸化物が生成される。   Next, Mg is continuously added to the molten metal 20 at a predetermined speed in the casting bowl 14 (addition process: S40). The added Mg is oxidized in the molten metal 20, and Mg oxide serving as a solidification nucleus of the cast structure of the copper alloy ingot 30 is generated.

次に、溶湯20を鋳造樋14から鋳型18に注湯して凝固させることで銅合金鋳塊30を鋳造する(鋳造工程:S50)。このとき、銅合金鋳塊30の鋳造速度は、前述した添加工程S40におけるMgの添加速度との関係(0.006≦V/c≦0.038)を満たすように調整される。   Next, the copper alloy ingot 30 is cast by pouring the molten metal 20 from the casting iron 14 into the mold 18 and solidifying it (casting process: S50). At this time, the casting speed of the copper alloy ingot 30 is adjusted so as to satisfy the relationship (0.006 ≦ V / c ≦ 0.038) with the Mg addition speed in the addition step S40 described above.

(溶湯20のレイノルズ数について)
調整工程S30において、鋳造樋14内の溶湯20のレイノルズ数は1000以上25000以下に調整される。これにより、添加工程S40において、溶湯20内にMg酸化物を均一に分散させることができる。
(About Reynolds number of molten metal 20)
In adjustment process S30, the Reynolds number of the molten metal 20 in the casting iron 14 is adjusted to 1000 or more and 25000 or less. Thereby, Mg oxide can be uniformly disperse | distributed in the molten metal 20 in addition process S40.

溶湯20のレイノルズ数が1000を下回る場合は、鋳造樋14内における溶湯20の深さ方向の流れがほとんどなく、添加工程S40において添加するMgが溶湯20全域に均一に行き渡らない。そのため、溶湯20の湯面近傍のMgの濃度が高く、底部近傍のMgの濃度が低くなり、溶湯20内のMg酸化物の分布が不均一になる。   When the Reynolds number of the molten metal 20 is less than 1000, there is almost no flow in the depth direction of the molten metal 20 in the casting rod 14, and the Mg added in the addition step S40 does not spread uniformly throughout the molten metal 20. Therefore, the Mg concentration in the vicinity of the molten metal surface of the molten metal 20 is high, the Mg concentration in the vicinity of the bottom portion is low, and the distribution of Mg oxide in the molten metal 20 becomes uneven.

また、溶湯20のレイノルズ数が25000を上回る場合は、鋳造樋14内の溶湯20の乱れが大きくなり、湯面を被覆しているカーボン系の材料に亀裂が生じ、また、湯面が活性化し、より酸素を取り込みやすい状態となる。そのため、添加工程S40において添加するMgの酸化が異常促進され、溶湯20内のMg酸化物が、銅合金鋳塊30の鋳造組織の凝固核を生成することができなくなる。   Further, when the Reynolds number of the molten metal 20 exceeds 25,000, the molten metal 20 in the casting rod 14 becomes more turbulent, a crack occurs in the carbon-based material covering the molten metal surface, and the molten metal surface is activated. This makes it easier to take up oxygen. Therefore, the oxidation of Mg added in the addition step S40 is abnormally accelerated, and the Mg oxide in the molten metal 20 cannot generate solidification nuclei of the cast structure of the copper alloy ingot 30.

(溶湯20の酸素濃度について)
調整工程S30において、鋳造樋14内の溶湯20の酸素濃度は0.0015質量%以上0.003質量%以下に調整される。これにより、添加工程S40において、銅合金鋳塊30の鋳造組織の凝固核を生成するために適切な量のMg酸化物を溶湯20内に生成することができる。
(About the oxygen concentration of the molten metal 20)
In the adjustment step S30, the oxygen concentration of the molten metal 20 in the casting bowl 14 is adjusted to 0.0015 mass% or more and 0.003 mass% or less. Thereby, in addition process S40, in order to produce | generate the solidification nucleus of the cast structure | tissue of the copper alloy ingot 30, an appropriate quantity of Mg oxide can be produced | generated in the molten metal 20. FIG.

溶湯20の酸素濃度が0.0015質量%を下回る場合、凝固核を生成するために必要な量のMg酸化物が生成されない。   When the oxygen concentration of the molten metal 20 is less than 0.0015% by mass, an amount of Mg oxide necessary for generating solidified nuclei is not generated.

また、溶湯20の酸素濃度が0.003質量%を上回る場合、過剰なMg酸化物が生成され、粗大な酸化スラグが形成される。酸化スラグは、続けて生成されるMg酸化物を取り込んで凝集する傾向があり、凝固核の生成に寄与しない。また、酸化スラグは、鋳造樋14の注湯口をつまらせて、鋳型18への溶湯20の注湯を妨げるおそれがある。   Moreover, when the oxygen concentration of the molten metal 20 exceeds 0.003 mass%, excess Mg oxide is produced | generated and coarse oxidation slag is formed. Oxidized slag has a tendency to take in and subsequently agglomerate Mg oxide, and does not contribute to the formation of solidification nuclei. Moreover, there exists a possibility that oxidation slag may block the pouring of the molten metal 20 to the casting_mold | template 18 by pinching the pouring opening | mouth of the casting rod 14. FIG.

(Mg添加速度と銅合金鋳塊30の鋳造速度について)
添加工程S40におけるMgの添加速度と、鋳造工程S50における銅合金鋳塊30の鋳造速度は、これらが所定の関係を満たすように制御される。これにより、銅合金鋳塊30の鋳造組織の凝固核を生成するために適切な量のMg酸化物を溶湯20内に形成することができる。
(Mg addition speed and casting speed of copper alloy ingot 30)
The addition rate of Mg in the addition step S40 and the casting rate of the copper alloy ingot 30 in the casting step S50 are controlled so that they satisfy a predetermined relationship. Thereby, an appropriate amount of Mg oxide can be formed in the molten metal 20 in order to generate solidification nuclei of the cast structure of the copper alloy ingot 30.

具体的には、添加工程S40におけるMgの添加速度V(g/min)と後述する鋳造工程S50における銅合金鋳塊30の鋳造速度c(cm/min)の関係が、0.006≦V/c≦0.038を満たすように、Mgの添加速度が調整される。 Specifically, the relationship between the Mg addition rate V (g / min) in the addition step S40 and the casting rate c (cm 3 / min) of the copper alloy ingot 30 in the casting step S50 described later is 0.006 ≦ V The addition rate of Mg is adjusted so as to satisfy /c≦0.038.

銅合金鋳塊30の鋳造速度に対するMgの添加速度が遅すぎる場合(V/c<0.006)、Mg酸化物が溶湯20内に蓄積され、凝固核の生成に寄与しない粗大な酸化スラグとなる。   When the rate of Mg addition relative to the casting speed of the copper alloy ingot 30 is too slow (V / c <0.006), Mg oxide is accumulated in the molten metal 20 and coarse oxide slag that does not contribute to the formation of solidified nuclei; Become.

また、銅合金鋳塊30の鋳造速度に対するMgの添加速度が速すぎる場合(0.038<V/c)、単位時間当たりのMg酸化物の生成量が過剰になり、遅すぎる場合と同様に、凝固核の生成に寄与しない粗大な酸化スラグとなる。   Moreover, when the addition rate of Mg with respect to the casting speed of the copper alloy ingot 30 is too fast (0.038 <V / c), the amount of Mg oxide generated per unit time becomes excessive and is too slow. This results in a coarse oxide slag that does not contribute to the formation of solidification nuclei.

(マグネシウム線材について)
添加工程S40において添加されるMgの原料として、横断面内のMgの面積率が50%以上70%以下であるマグネシウム線材が用いられる。さらに具体的には、例えば、含有酸素濃度が0.0003質量%以下で、かつ厚さが0.5mm以下のパイプ状の無酸素銅条の内部に、直径が0.1mm以上2mm以下の純Mg粒が充填された、MgとCuの複合材料が、マグネシウム線材として用いられる。
(About magnesium wire)
As the raw material for Mg added in the adding step S40, a magnesium wire having an area ratio of Mg in the cross section of 50% to 70% is used. More specifically, for example, a pure oxygen having a diameter of 0.1 mm or more and 2 mm or less inside a pipe-shaped oxygen-free copper strip having an oxygen concentration of 0.0003 mass% or less and a thickness of 0.5 mm or less. A composite material of Mg and Cu filled with Mg particles is used as the magnesium wire.

マグネシウム線材内の横断面内のMgの面積率が50%を下回る場合、マグネシウム線材を溶湯20に添加する際に、マグネシウム線材に含まれる酸素とMgが反応してMg酸化物が生成され、Mgを溶湯20中に適切に添加することができない。また、Mg酸化物の生成量が過剰になり、凝固核の生成に寄与しない粗大な酸化スラグとなる。   When the area ratio of Mg in the cross section in the magnesium wire is less than 50%, when the magnesium wire is added to the molten metal 20, oxygen and Mg contained in the magnesium wire react to generate Mg oxide, and Mg Cannot be appropriately added to the molten metal 20. In addition, the amount of Mg oxide produced becomes excessive, resulting in a coarse oxide slag that does not contribute to the formation of solidified nuclei.

また、マグネシウム線材内の横断面内のMgの面積率が70%を上回る場合、溶湯20中に一度に添加されるMgの量が過剰になり、溶湯20の湯面近傍のMg濃度が高くなり、溶湯20内のMg酸化物の分布が不均一になる。   Moreover, when the area ratio of Mg in the cross section in the magnesium wire exceeds 70%, the amount of Mg added to the molten metal 20 at one time becomes excessive, and the Mg concentration near the molten metal surface of the molten metal 20 increases. The Mg oxide distribution in the molten metal 20 becomes non-uniform.

(実施の形態の効果)
本発明の実施の形態によれば、銅合金の原料を溶かした溶湯に適切な量のMgを添加してSと結合させることにより、銅合金中の低融点物質を減らし、熱間加工前の熱処理等における割れの発生を抑制することができる。
(Effect of embodiment)
According to the embodiment of the present invention, an appropriate amount of Mg is added to a molten metal obtained by melting a raw material of a copper alloy and combined with S to reduce low melting point materials in the copper alloy, and before hot working. Generation of cracks in heat treatment or the like can be suppressed.

また、本発明の実施の形態によれば、銅合金の原料を溶かした溶湯中に、適量のMg酸化物を均一に分散させて銅合金鋳塊の鋳造組織の凝固核を生成することにより、銅合金の結晶を微細化させて熱間加工時等における銅合金の割れに対する耐性を向上させることができる。   In addition, according to the embodiment of the present invention, in a molten metal obtained by melting a copper alloy raw material, an appropriate amount of Mg oxide is uniformly dispersed to generate a solidified nucleus of a cast structure of a copper alloy ingot, The resistance against cracking of the copper alloy during hot working or the like can be improved by refining the crystal of the copper alloy.

以下に、実施の形態に基づいて製造した実施例1〜10に係る銅合金鋳塊と、比較例1〜4に係る銅合金鋳塊とについて説明する。   Below, the copper alloy ingot which concerns on Examples 1-10 manufactured based on Embodiment and the copper alloy ingot which concerns on Comparative Examples 1-4 are demonstrated.

実施例1〜10に係る銅合金鋳塊は、実施の形態に示した製造条件(調整工程S30における鋳造樋14内の溶湯20の酸素濃度及びレイノルズ数、添加工程S40におけるMgの添加速度Vと、鋳造工程S50における銅合金鋳塊30の鋳造速度cの比、および添加工程S40において添加されるMgの原料についての条件)を満たす製造工程により形成した。一方、比較例1〜4に係る銅合金鋳塊は、実施の形態に示した製造条件を満たさない製造工程により形成した。   The copper alloy ingots according to Examples 1 to 10 are manufactured according to the manufacturing conditions shown in the embodiment (the oxygen concentration and Reynolds number of the molten metal 20 in the casting rod 14 in the adjustment step S30, the Mg addition rate V in the addition step S40) , The ratio of the casting speed c of the copper alloy ingot 30 in the casting step S50, and the manufacturing step satisfying the conditions for the Mg raw material added in the adding step S40. On the other hand, the copper alloy ingots according to Comparative Examples 1 to 4 were formed by a manufacturing process that did not satisfy the manufacturing conditions described in the embodiment.

実施例1に係る銅合金鋳塊として、2.5質量%のNiと、0.45質量%のSiと、0.02質量%のPと、1.65質量%のZnと、0.035質量%のFeと、0.00005質量%のHと、0.0005質量%のSと、0.017質量%のMgを含み、残部がCuと不可避的不純物とからなる銅合金鋳塊を製造した。   As the copper alloy ingot according to Example 1, 2.5 mass% Ni, 0.45 mass% Si, 0.02 mass% P, 1.65 mass% Zn, and 0.035 Manufactured a copper alloy ingot containing mass% Fe, 0.00005 mass% H, 0.0005 mass% S, and 0.017 mass% Mg with the balance being Cu and inevitable impurities. did.

なお、実施例1に係る銅合金鋳塊の製造においては、調整工程S30における鋳造樋14内の溶湯20の酸素濃度及びレイノルズ数を、それぞれ0.0028質量%及び15000に調整した。   In addition, in manufacture of the copper alloy ingot which concerns on Example 1, the oxygen concentration and Reynolds number of the molten metal 20 in the cast iron 14 in adjustment process S30 were adjusted to 0.0028 mass% and 15000, respectively.

また、添加工程S40におけるMgの添加速度Vと、鋳造工程S50における銅合金鋳塊30の鋳造速度cの比V/cを、0.01に調整した。   Further, the ratio V / c of the Mg addition rate V in the addition step S40 and the casting rate c of the copper alloy ingot 30 in the casting step S50 was adjusted to 0.01.

また、添加工程S40において添加されるMgの原料として、横断面内のMgの面積率が60%であるマグネシウム線材を用いた。   Moreover, the magnesium wire material whose area ratio of Mg in a cross section is 60% was used as a raw material of Mg added in addition process S40.

実施例2に係る銅合金鋳塊として、3.2質量%のNiと、0.74質量%のSiと、0.23質量%のSnと、0.03質量%のPと、1.85質量%のZnと、0.049質量%のFeと、0.00009質量%のHと、0.0004質量%のSと、0.041質量%のMgを含み、残部がCuと不可避的不純物とからなる銅合金鋳塊を製造した。   As a copper alloy ingot according to Example 2, 3.2 mass% Ni, 0.74 mass% Si, 0.23 mass% Sn, 0.03 mass% P, and 1.85 Containing 0.0% by mass of Zn, 0.049% by mass of Fe, 0.00009% by mass of H, 0.0004% by mass of S, and 0.041% by mass of Mg, the balance being Cu and inevitable impurities A copper alloy ingot consisting of

なお、実施例2に係る銅合金鋳塊の製造においては、調整工程S30における鋳造樋14内の溶湯20の酸素濃度及びレイノルズ数を、それぞれ0.0023質量%及び23000に調整した。   In addition, in manufacture of the copper alloy ingot which concerns on Example 2, the oxygen concentration and Reynolds number of the molten metal 20 in the casting iron 14 in adjustment process S30 were adjusted to 0.0023 mass% and 23000, respectively.

また、添加工程S40におけるMgの添加速度Vと、鋳造工程S50における銅合金鋳塊30の鋳造速度cの比V/cを、0.03に調整した。   Further, the ratio V / c between the Mg addition rate V in the addition step S40 and the casting rate c of the copper alloy ingot 30 in the casting step S50 was adjusted to 0.03.

また、添加工程S40において添加されるMgの原料として、横断面内のMgの面積率が64%であるマグネシウム線材を用いた。   Moreover, the magnesium wire material whose area ratio of Mg in a cross section is 64% was used as a raw material of Mg added in addition process S40.

実施例3に係る銅合金鋳塊として、5.9質量%のNiと、1.43質量%のSiと、0.17質量%のSnと、0.02質量%のPと、2.41質量%のZnと、0.012質量%のFeと、0.00006質量%のHと、0.0006質量%のSと、0.039質量%のMgを含み、残部がCuと不可避的不純物とからなる銅合金鋳塊を製造した。   As a copper alloy ingot according to Example 3, 5.9 mass% Ni, 1.43 mass% Si, 0.17 mass% Sn, 0.02 mass% P, and 2.41 Including Zn by mass, 0.012 mass% Fe, 0.00006 mass% H, 0.0006 mass% S and 0.039 mass% Mg, the balance being Cu and inevitable impurities A copper alloy ingot consisting of

なお、実施例3に係る銅合金鋳塊の製造においては、調整工程S30における鋳造樋14内の溶湯20の酸素濃度及びレイノルズ数を、それぞれ0.0018質量%及び17000に調整した。   In addition, in manufacture of the copper alloy ingot which concerns on Example 3, the oxygen concentration and Reynolds number of the molten metal 20 in the casting iron 14 in adjustment process S30 were adjusted to 0.0018 mass% and 17000, respectively.

また、添加工程S40におけるMgの添加速度Vと、鋳造工程S50における銅合金鋳塊30の鋳造速度cの比V/cを、0.03に調整した。   Further, the ratio V / c between the Mg addition rate V in the addition step S40 and the casting rate c of the copper alloy ingot 30 in the casting step S50 was adjusted to 0.03.

また、添加工程S40において添加されるMgの原料として、横断面内のMgの面積率が52%であるマグネシウム線材を用いた。   Moreover, the magnesium wire material whose area ratio of Mg in a cross section is 52% was used as a raw material of Mg added in addition process S40.

実施例4に係る銅合金鋳塊として、6.7質量%のNiと、1.85質量%のSiと、0.2質量%のSnと、0.02質量%のPと、1.83質量%のZnと、0.028質量%のFeと、0.00003質量%のHと、0.0005質量%のSと、0.047質量%のMgを含み、残部がCuと不可避的不純物とからなる銅合金鋳塊を製造した。   As the copper alloy ingot according to Example 4, 6.7% by mass of Ni, 1.85% by mass of Si, 0.2% by mass of Sn, 0.02% by mass of P, and 1.83%. Including in mass% Zn, 0.028 mass% Fe, 0.00003 mass% H, 0.0005 mass% S and 0.047 mass% Mg, the balance being Cu and inevitable impurities A copper alloy ingot consisting of

なお、実施例4に係る銅合金鋳塊の製造においては、調整工程S30における鋳造樋14内の溶湯20の酸素濃度及びレイノルズ数を、それぞれ0.0025質量%及び7000に調整した。   In addition, in manufacture of the copper alloy ingot which concerns on Example 4, the oxygen concentration and Reynolds number of the molten metal 20 in the casting iron 14 in adjustment process S30 were adjusted to 0.0025 mass% and 7000, respectively.

また、添加工程S40におけるMgの添加速度Vと、鋳造工程S50における銅合金鋳塊30の鋳造速度cの比V/cを、0.033に調整した。   Further, the ratio V / c of the Mg addition rate V in the addition step S40 and the casting rate c of the copper alloy ingot 30 in the casting step S50 was adjusted to 0.033.

また、添加工程S40において添加されるMgの原料として、横断面内のMgの面積率が64%であるマグネシウム線材を用いた。   Moreover, the magnesium wire material whose area ratio of Mg in a cross section is 64% was used as a raw material of Mg added in addition process S40.

実施例5に係る銅合金鋳塊として、0.35質量%のSiと、3.5質量%のTiと、0.01質量%のPと、0.00004質量%のHと、0.0006質量%のSと、0.04質量%のMgを含み、残部がCuと不可避的不純物とからなる銅合金鋳塊を製造した。   As a copper alloy ingot according to Example 5, 0.35 mass% Si, 3.5 mass% Ti, 0.01 mass% P, 0.00004 mass% H, and 0.0006 A copper alloy ingot containing mass% S and 0.04 mass% Mg with the balance being Cu and inevitable impurities was manufactured.

なお、実施例5に係る銅合金鋳塊の製造においては、調整工程S30における鋳造樋14内の溶湯20の酸素濃度及びレイノルズ数を、それぞれ0.0019質量%及び2000に調整した。   In addition, in manufacture of the copper alloy ingot which concerns on Example 5, the oxygen concentration and Reynolds number of the molten metal 20 in the casting iron 14 in adjustment process S30 were adjusted to 0.0019 mass% and 2000, respectively.

また、添加工程S40におけるMgの添加速度Vと、鋳造工程S50における銅合金鋳塊30の鋳造速度cの比V/cを、0.028に調整した。   Further, the ratio V / c between the Mg addition rate V in the addition step S40 and the casting rate c of the copper alloy ingot 30 in the casting step S50 was adjusted to 0.028.

また、添加工程S40において添加されるMgの原料として、横断面内のMgの面積率が65%であるマグネシウム線材を用いた。   Moreover, the magnesium wire material whose area ratio of Mg in a cross section is 65% was used as a raw material of Mg added in addition process S40.

実施例6に係る銅合金鋳塊として、0.042質量%のSiと、4.8質量%のTiと、0.01質量%のPと、0.66質量%のZnと、0.00006質量%のHと、0.0003質量%のSと、0.25質量%のMgを含み、残部がCuと不可避的不純物とからなる銅合金鋳塊を製造した。   As a copper alloy ingot according to Example 6, 0.042 mass% Si, 4.8 mass% Ti, 0.01 mass% P, 0.66 mass% Zn, and 0.00006 A copper alloy ingot containing mass% H, 0.0003 mass% S, and 0.25 mass% Mg, with the balance being Cu and inevitable impurities was manufactured.

なお、実施例6に係る銅合金鋳塊の製造においては、調整工程S30における鋳造樋14内の溶湯20の酸素濃度及びレイノルズ数を、それぞれ0.003質量%及び8000に調整した。   In addition, in manufacture of the copper alloy ingot which concerns on Example 6, the oxygen concentration and Reynolds number of the molten metal 20 in the casting iron 14 in adjustment process S30 were adjusted to 0.003 mass% and 8000, respectively.

また、添加工程S40におけるMgの添加速度Vと、鋳造工程S50における銅合金鋳塊30の鋳造速度cの比V/cを、0.019に調整した。   Further, the ratio V / c of the Mg addition rate V in the addition step S40 and the casting rate c of the copper alloy ingot 30 in the casting step S50 was adjusted to 0.019.

また、添加工程S40において添加されるMgの原料として、横断面内のMgの面積率が62%であるマグネシウム線材を用いた。   Moreover, the magnesium wire material whose area ratio of Mg in a cross section is 62% was used as a raw material of Mg added in addition process S40.

実施例7に係る銅合金鋳塊として、0.24質量%のCrと、0.08質量%のZrと、0.15質量%のSnと、0.01質量%のPと、0.00007質量%のHと、0.0005質量%のSと、0.03質量%のMgを含み、残部がCuと不可避的不純物とからなる銅合金鋳塊を製造した。   As a copper alloy ingot according to Example 7, 0.24 mass% Cr, 0.08 mass% Zr, 0.15 mass% Sn, 0.01 mass% P, and 0.00007 A copper alloy ingot containing mass% H, 0.0005 mass% S, and 0.03 mass% Mg, with the balance being Cu and inevitable impurities was produced.

なお、実施例7に係る銅合金鋳塊の製造においては、調整工程S30における鋳造樋14内の溶湯20の酸素濃度及びレイノルズ数を、それぞれ0.0022質量%及び12000に調整した。   In addition, in manufacture of the copper alloy ingot which concerns on Example 7, the oxygen concentration and Reynolds number of the molten metal 20 in the casting iron 14 in adjustment process S30 were adjusted to 0.0022 mass% and 12000, respectively.

また、添加工程S40におけるMgの添加速度Vと、鋳造工程S50における銅合金鋳塊30の鋳造速度cの比V/cを、0.015に調整した。   Further, the ratio V / c between the Mg addition rate V in the addition step S40 and the casting rate c of the copper alloy ingot 30 in the casting step S50 was adjusted to 0.015.

また、添加工程S40において添加されるMgの原料として、横断面内のMgの面積率が54%であるマグネシウム線材を用いた。   Moreover, the magnesium wire material whose area ratio of Mg in a cross section is 54% was used as a raw material of Mg added in addition process S40.

実施例7に係る銅合金鋳塊として、0.18質量%のCrと、0.11質量%のZrと、0.11質量%のSnと、0.3質量%のZnと、0.00003質量%のHと、0.0004質量%のSと、0.043質量%のMgを含み、残部がCuと不可避的不純物とからなる銅合金鋳塊を製造した。   As the copper alloy ingot according to Example 7, 0.18 mass% Cr, 0.11 mass% Zr, 0.11 mass% Sn, 0.3 mass% Zn, 0.00003 A copper alloy ingot containing mass% H, 0.0004 mass% S, and 0.043 mass% Mg, with the balance being Cu and inevitable impurities was produced.

なお、実施例7に係る銅合金鋳塊の製造においては、調整工程S30における鋳造樋14内の溶湯20の酸素濃度及びレイノルズ数を、それぞれ0.0024質量%及び20000に調整した。   In addition, in manufacture of the copper alloy ingot which concerns on Example 7, the oxygen concentration and Reynolds number of the molten metal 20 in the casting iron 14 in adjustment process S30 were adjusted to 0.0024 mass% and 20000, respectively.

また、添加工程S40におけるMgの添加速度Vと、鋳造工程S50における銅合金鋳塊30の鋳造速度cの比V/cを、0.03に調整した。   Further, the ratio V / c between the Mg addition rate V in the addition step S40 and the casting rate c of the copper alloy ingot 30 in the casting step S50 was adjusted to 0.03.

また、添加工程S40において添加されるMgの原料として、横断面内のMgの面積率が60%であるマグネシウム線材を用いた。   Moreover, the magnesium wire material whose area ratio of Mg in a cross section is 60% was used as a raw material of Mg added in addition process S40.

実施例9に係る銅合金鋳塊として、0.4質量%のCrと、0.16質量%のZrと、0.25質量%のSnと、0.01質量%のPと、0.00009質量%のHと、0.0006質量%のSと、0.016質量%のMgを含み、残部がCuと不可避的不純物とからなる銅合金鋳塊を製造した。   As a copper alloy ingot according to Example 9, 0.4 mass% Cr, 0.16 mass% Zr, 0.25 mass% Sn, 0.01 mass% P, and 0.00009 A copper alloy ingot containing mass% H, 0.0006 mass% S, and 0.016 mass% Mg, the balance being made of Cu and inevitable impurities was manufactured.

なお、実施例9に係る銅合金鋳塊の製造においては、調整工程S30における鋳造樋14内の溶湯20の酸素濃度及びレイノルズ数を、それぞれ0.0023質量%及び9000に調整した。   In addition, in manufacture of the copper alloy ingot which concerns on Example 9, the oxygen concentration and Reynolds number of the molten metal 20 in the casting iron 14 in adjustment process S30 were adjusted to 0.0023 mass% and 9000, respectively.

また、添加工程S40におけるMgの添加速度Vと、鋳造工程S50における銅合金鋳塊30の鋳造速度cの比V/cを、0.008に調整した。   Further, the ratio V / c between the Mg addition rate V in the addition step S40 and the casting rate c of the copper alloy ingot 30 in the casting step S50 was adjusted to 0.008.

また、添加工程S40において添加されるMgの原料として、横断面内のMgの面積率が59%であるマグネシウム線材を用いた。   In addition, as the Mg raw material to be added in the adding step S40, a magnesium wire having an Mg area ratio of 59% in the cross section was used.

実施例10に係る銅合金鋳塊として、7.2質量%のNiと、0.023質量%のSiと、0.05質量%のPと、0.057質量%のFeと、2.4質量%のAlと、0.00004質量%のHと、0.0003質量%のSと、0.036質量%のMgを含み、残部がCuと不可避的不純物とからなる銅合金鋳塊を製造した。   As the copper alloy ingot according to Example 10, 7.2 mass% Ni, 0.023 mass% Si, 0.05 mass% P, 0.057 mass% Fe, 2.4 Manufactured a copper alloy ingot containing mass% Al, 0.00004 mass% H, 0.0003 mass% S, and 0.036 mass% Mg, the balance being Cu and inevitable impurities. did.

なお、実施例10に係る銅合金鋳塊の製造においては、調整工程S30における鋳造樋14内の溶湯20の酸素濃度及びレイノルズ数を、それぞれ0.0025質量%及び4000に調整した。   In addition, in manufacture of the copper alloy ingot which concerns on Example 10, the oxygen concentration and Reynolds number of the molten metal 20 in the casting iron 14 in adjustment process S30 were adjusted to 0.0025 mass% and 4000, respectively.

また、添加工程S40におけるMgの添加速度Vと、鋳造工程S50における銅合金鋳塊30の鋳造速度cの比V/cを、0.022に調整した。   Further, the ratio V / c between the Mg addition rate V in the addition step S40 and the casting rate c of the copper alloy ingot 30 in the casting step S50 was adjusted to 0.022.

また、添加工程S40において添加されるMgの原料として、横断面内のMgの面積率が55%であるマグネシウム線材を用いた。   Moreover, the magnesium wire material whose area ratio of Mg in a cross section is 55% was used as a raw material of Mg added in addition process S40.

(比較例1)
比較例1に係る銅合金鋳塊として、3.4質量%のNiと、0.59質量%のSiと、0.2質量%のSnと、0.02質量%のPと、1.6質量%のZnと、0.039質量%のFeと、0.00006質量%のHと、0.0014質量%のSと、0.006質量%のMgを含み、残部がCuと不可避的不純物とからなる銅合金鋳塊を製造した。
(Comparative Example 1)
As a copper alloy ingot according to Comparative Example 1, 3.4 mass% Ni, 0.59 mass% Si, 0.2 mass% Sn, 0.02 mass% P, 1.6 Containing 0.0% by mass of Zn, 0.039% by mass of Fe, 0.00006% by mass of H, 0.0014% by mass of S, and 0.006% by mass of Mg, the balance being Cu and inevitable impurities A copper alloy ingot consisting of

なお、比較例1に係る銅合金鋳塊の製造においては、調整工程S30における鋳造樋14内の溶湯20の酸素濃度及びレイノルズ数を、それぞれ0.0037質量%及び28000に調整した。   In the production of the copper alloy ingot according to Comparative Example 1, the oxygen concentration and the Reynolds number of the molten metal 20 in the casting iron 14 in the adjustment step S30 were adjusted to 0.0037% by mass and 28000, respectively.

また、添加工程S40におけるMgの添加速度Vと、鋳造工程S50における銅合金鋳塊30の鋳造速度cの比V/cを、0.003に調整した。   Further, the ratio V / c between the Mg addition rate V in the addition step S40 and the casting rate c of the copper alloy ingot 30 in the casting step S50 was adjusted to 0.003.

また、添加工程S40において添加されるMgの原料として、横断面内のMgの面積率が40%であるマグネシウム線材を用いた。   Moreover, the magnesium wire material whose area ratio of Mg in a cross section is 40% was used as a raw material of Mg added in addition process S40.

(比較例2)
比較例2に係る銅合金鋳塊として、4.7質量%のNiと、0.94質量%のSiと、0.24質量%のSnと、0.03質量%のPと、1.71質量%のZnと、0.03質量%のFeと、0.00006質量%のHと、0.0007質量%のSと、0.075質量%のMgを含み、残部がCuと不可避的不純物とからなる銅合金鋳塊を製造した。
(Comparative Example 2)
As a copper alloy ingot according to Comparative Example 2, 4.7% by mass of Ni, 0.94% by mass of Si, 0.24% by mass of Sn, 0.03% by mass of P, and 1.71 Including Zn by mass, 0.03% by mass of Fe, 0.00006% by mass of H, 0.0007% by mass of S, and 0.075% by mass of Mg, the balance being Cu and inevitable impurities A copper alloy ingot consisting of

なお、比較例2に係る銅合金鋳塊の製造においては、調整工程S30における鋳造樋14内の溶湯20の酸素濃度及びレイノルズ数を、それぞれ0.0011質量%及び1200に調整した。   In addition, in manufacture of the copper alloy ingot which concerns on the comparative example 2, the oxygen concentration and Reynolds number of the molten metal 20 in the casting iron 14 in adjustment process S30 were adjusted to 0.0011 mass% and 1200, respectively.

また、添加工程S40におけるMgの添加速度Vと、鋳造工程S50における銅合金鋳塊30の鋳造速度cの比V/cを、0.055に調整した。   Further, the ratio V / c of the Mg addition rate V in the addition step S40 and the casting rate c of the copper alloy ingot 30 in the casting step S50 was adjusted to 0.055.

また、添加工程S40において添加されるMgの原料として、横断面内のMgの面積率が64%であるマグネシウム線材を用いた。   Moreover, the magnesium wire material whose area ratio of Mg in a cross section is 64% was used as a raw material of Mg added in addition process S40.

(比較例3)
比較例3に係る銅合金鋳塊として、0.41質量%のSiと、3.7質量%のTiと、0.01質量%のPと、0.00004質量%のHと、0.0003質量%のSと、0.097質量%のMgを含み、残部がCuと不可避的不純物とからなる銅合金鋳塊を製造した。
(Comparative Example 3)
As a copper alloy ingot according to Comparative Example 3, 0.41 mass% Si, 3.7 mass% Ti, 0.01 mass% P, 0.00004 mass% H, 0.0003 A copper alloy ingot containing mass% S and 0.097 mass% Mg, with the balance being Cu and inevitable impurities was produced.

なお、比較例3に係る銅合金鋳塊の製造においては、調整工程S30における鋳造樋14内の溶湯20の酸素濃度及びレイノルズ数を、それぞれ0.0012質量%及び26000に調整した。   In addition, in manufacture of the copper alloy ingot which concerns on the comparative example 3, the oxygen concentration and Reynolds number of the molten metal 20 in the casting iron 14 in adjustment process S30 were adjusted to 0.0012 mass% and 26000, respectively.

また、添加工程S40におけるMgの添加速度Vと、鋳造工程S50における銅合金鋳塊30の鋳造速度cの比V/cを、0.059に調整した。   Further, the ratio V / c of the Mg addition rate V in the addition step S40 and the casting rate c of the copper alloy ingot 30 in the casting step S50 was adjusted to 0.059.

また、添加工程S40において添加されるMgの原料として、横断面内のMgの面積率が88%であるマグネシウム線材を用いた。   Moreover, the magnesium wire material whose area ratio of Mg in a cross section is 88% was used as a raw material of Mg added in addition process S40.

(比較例4)
比較例4に係る銅合金鋳塊として、0.26質量%のCrと、0.06質量%のZrと、0.17質量%のSnと、0.02質量%のPと、0.00007質量%のHと、0.0005質量%のSと、0.15質量%のMgを含み、残部がCuと不可避的不純物とからなる銅合金鋳塊を製造した。
(Comparative Example 4)
As a copper alloy ingot according to Comparative Example 4, 0.26 mass% Cr, 0.06 mass% Zr, 0.17 mass% Sn, 0.02 mass% P, and 0.00007 A copper alloy ingot containing mass% H, 0.0005 mass% S, and 0.15 mass% Mg, with the balance being Cu and inevitable impurities was produced.

なお、比較例4に係る銅合金鋳塊の製造においては、調整工程S30における鋳造樋14内の溶湯20の酸素濃度及びレイノルズ数を、それぞれ0.001質量%及び1400に調整した。   In addition, in manufacture of the copper alloy ingot which concerns on the comparative example 4, the oxygen concentration and Reynolds number of the molten metal 20 in the casting iron 14 in adjustment process S30 were adjusted to 0.001 mass% and 1400, respectively.

また、添加工程S40におけるMgの添加速度Vと、鋳造工程S50における銅合金鋳塊30の鋳造速度cの比V/cを、0.066に調整した。   Further, the ratio V / c between the Mg addition rate V in the addition step S40 and the casting rate c of the copper alloy ingot 30 in the casting step S50 was adjusted to 0.066.

また、添加工程S40において添加されるMgの原料として、横断面内のMgの面積率が79%であるマグネシウム線材を用いた。   Moreover, the magnesium wire material whose area ratio of Mg in a cross section is 79% was used as a raw material of Mg added in addition process S40.

(銅合金鋳塊の評価)
実施例1〜10、及び比較例1〜4に係る銅合金鋳塊の各々に対し、鋳造方向の単位長さあたりのMg濃度の変化、鋳造方向に垂直な断面の輪郭から内側に60mmの領域における平均結晶粒径、及び熱間加工時の割れについて、評価を行った。
(Evaluation of copper alloy ingot)
For each of the copper alloy ingots according to Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 4, a change in Mg concentration per unit length in the casting direction, an area of 60 mm inward from the profile of the cross section perpendicular to the casting direction The average crystal grain size and cracks during hot working were evaluated.

表1に、実施例1〜10、及び比較例1〜4に係る銅合金鋳塊の評価結果を示す。   In Table 1, the evaluation result of the copper alloy ingot which concerns on Examples 1-10 and Comparative Examples 1-4 is shown.

Figure 2011149070
Figure 2011149070

表1に示されるように、実施例1〜10に係る銅合金鋳塊は、熱間圧延加工時に表面及び内部に割れが発生しなかった。一方、比較例1〜4に係る銅合金鋳塊は、熱間圧延加工時に表面又は内部に割れが発生した。   As shown in Table 1, the copper alloy ingots according to Examples 1 to 10 were not cracked on the surface and inside during hot rolling. On the other hand, the copper alloy ingots according to Comparative Examples 1 to 4 were cracked on the surface or inside during hot rolling.

以上、本発明の実施の形態及び実施例を説明したが、上記に記載した実施の形態及び実施例は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態及び実施例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。   While the embodiments and examples of the present invention have been described above, the embodiments and examples described above do not limit the invention according to the claims. It should be noted that not all combinations of features described in the embodiments and examples are necessarily essential to the means for solving the problems of the invention.

1 銅合金製造装置
10 溶解炉
12 移送樋
14 鋳造樋
18 鋳型
20 溶湯
30 銅合金鋳塊
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Copper alloy manufacturing apparatus 10 Melting furnace 12 Transfer rod 14 Casting rod 18 Mold 20 Molten metal 30 Copper alloy ingot

Claims (8)

ニッケル(Ni)、シリコン(Si)からなる第1の元素群、ジルコニウム(Zr)、クロム(Cr)からなる第2の元素群、チタン(Ti)、シリコン(Si)からなる第3の元素群から選択される1つの元素群と、
スズ(Sn)、リン(P)、鉄(Fe)、亜鉛(Zn)、アルミニウム(Al)からなる群から選択される少なくとも1つの元素と、
硫黄(S)と、
0.01質量%以上0.05質量%以下のマグネシウム(Mg)と、
を含み、残部が銅(Cu)と不可避的不純物とからなり、
鋳造方向の単位長さあたりのMg濃度の変化が0.004質量%/m以下である銅合金。
First element group made of nickel (Ni), silicon (Si), second element group made of zirconium (Zr), chromium (Cr), third element group made of titanium (Ti), silicon (Si) One element group selected from
At least one element selected from the group consisting of tin (Sn), phosphorus (P), iron (Fe), zinc (Zn), and aluminum (Al);
Sulfur (S),
0.01 mass% or more and 0.05 mass% or less of magnesium (Mg);
And the balance consists of copper (Cu) and inevitable impurities,
A copper alloy having a change in Mg concentration per unit length in the casting direction of 0.004% by mass / m or less.
前記鋳造方向に垂直な断面の輪郭から内側に60mmの領域における平均結晶粒径が1.3mm以上3.0mm以下である請求項1に記載の銅合金。   2. The copper alloy according to claim 1, wherein an average crystal grain size in a region 60 mm inward from a profile of a cross section perpendicular to the casting direction is 1.3 mm or more and 3.0 mm or less. 前記第1の元素群の前記ニッケルの含有量は1.5質量%以上9.0質量%以下、前記第1の元素群の前記シリコンの含有量は0.3質量%以上2.5質量%以下、前記第2の元素群の前記ジルコニウムの含有量は0.01質量%以上0.25質量%以下、前記第2の元素群の前記クロムの含有量は0.03質量%以上0.5質量%以下、前記第3の元素群の前記チタンの含有量は1.2質量%以上5.1質量%以下、前記第3の元素群のシリコン(Si)の含有量は0.02質量%以上0.5質量%以下、前記スズの含有量は0.01質量%以上0.5質量%以下、前記リンの含有量は0.01質量%以上0.45質量%以下、前記鉄の含有量は0.01質量%以上0.07質量%以下、前記亜鉛の含有量は0.5質量%以上2.7質量%以下、前記アルミニウムの含有量は0.3質量%以上4.6質量%以下、前記硫黄の含有量は0.0001質量%以上0.001質量%以下であり、
0.00001質量%以上0.0001質量%以下の水素(H)を更に含む請求項2に記載の銅合金。
The nickel content of the first element group is 1.5 mass% to 9.0 mass%, and the silicon content of the first element group is 0.3 mass% to 2.5 mass%. Hereinafter, the zirconium content in the second element group is 0.01% by mass or more and 0.25% by mass or less, and the chromium content in the second element group is 0.03% by mass or more and 0.5% by mass or less. The content of the titanium in the third element group is 1.2% by mass or more and 5.1% by mass or less, and the content of silicon (Si) in the third element group is 0.02% by mass. 0.5 mass% or less, tin content is 0.01 mass% or more and 0.5 mass% or less, phosphorus content is 0.01 mass% or more and 0.45 mass% or less, iron content The amount is 0.01% by mass or more and 0.07% by mass or less, and the zinc content is 0.5% by mass or more and 2.7% by mass. Lower, the content of said aluminum 4.6 wt% 0.3 wt% or less, the content of said sulfur is 0.001 mass% 0.0001% by mass or more,
The copper alloy of Claim 2 which further contains 0.00001 mass% or more and 0.0001 mass% or less of hydrogen (H).
ニッケル(Ni)、シリコン(Si)からなる元素群、ジルコニウム(Zr)、クロム(Cr)からなる元素群、チタン(Ti)、シリコン(Si)からなる元素群から選択される1つの元素群と、スズ(Sn)、リン(P)、鉄(Fe)、亜鉛(Zn)、アルミニウム(Al)からなる群から選択される少なくとも1つの元素とを溶解炉中で溶解して溶湯を形成する溶解工程と、
前記溶湯を前記溶解炉から移送樋を介して鋳造樋に移送する移送工程と、
前記鋳造樋内で前記溶湯にマグネシウム(Mg)を連続的に添加する添加工程と、
前記マグネシウム(Mg)を添加した前記溶湯を前記鋳造樋から鋳型に注湯して凝固させることで鋳塊を鋳造する鋳造工程と
を備える銅合金の製造方法。
One element group selected from an element group consisting of nickel (Ni) and silicon (Si), an element group consisting of zirconium (Zr) and chromium (Cr), an element group consisting of titanium (Ti) and silicon (Si); Melting at least one element selected from the group consisting of tin (Sn), phosphorus (P), iron (Fe), zinc (Zn), and aluminum (Al) in a melting furnace Process,
A transfer step of transferring the molten metal from the melting furnace to a casting rod through a transfer rod;
An addition step of continuously adding magnesium (Mg) to the molten metal in the casting bowl;
A casting process for casting an ingot by pouring the molten metal added with magnesium (Mg) from the casting iron into a mold and solidifying it.
前記添加工程における前記マグネシウム(Mg)の添加速度V(g/min)と前記鋳造工程における前記鋳塊の鋳造速度c(cm/min)の関係が、0.006≦V/c≦0.038である請求項4に記載の銅合金の製造方法。 The relationship between the addition rate V (g / min) of the magnesium (Mg) in the addition step and the casting rate c (cm 3 / min) of the ingot in the casting step is 0.006 ≦ V / c ≦ 0. The method for producing a copper alloy according to claim 4, which is 038. 前記添加工程において、横断面内のマグネシウム(Mg)の面積率が50%以上70%以下であるマグネシウム線材を前記マグネシウム(Mg)の原料として用いる請求項5に記載の銅合金の製造方法。   6. The method for producing a copper alloy according to claim 5, wherein in the adding step, a magnesium wire having an area ratio of magnesium (Mg) in a cross section of 50% to 70% is used as a raw material for the magnesium (Mg). 前記移送工程と前記添加工程の間に、前記鋳造樋内の前記溶湯のレイノルズ数を1000以上25000以下に調整する調整工程を含む請求項6に記載の銅合金の製造方法。   The manufacturing method of the copper alloy of Claim 6 including the adjustment process which adjusts the Reynolds number of the said molten metal in the said cast iron to 1000 or more and 25000 or less between the said transfer process and the said addition process. 前記調整工程において、前記溶湯の酸素濃度を0.0015質量%以上0.003質量%以下に調整する請求項7に記載の銅合金の製造方法。   The manufacturing method of the copper alloy of Claim 7 which adjusts the oxygen concentration of the said molten metal to 0.0015 mass% or more and 0.003 mass% or less in the said adjustment process.
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