JP2012087368A - Clad material excellent in workability and method for manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a clad material with high productivity and excellent in terms of conductivity, softening temperature and surface quality, and to provide a method for manufacturing the same.SOLUTION: The clad material is obtained by bonding different metal materials, wherein at least one of the metal materials is a dilute copper alloy material comprising more than 2 mass ppm oxygen and an additive element chosen from the group consisting of Ti, Mg, Zr, Nb, Ca, V, Ni, Mn, and Cr and the balance being unavoidable impurities and copper. The method for manufacturing the dilute copper alloy material for the clad material comprises: manufacturing a wire rod from a pre-rolled material by a twin-roll continuous casting and rolling method or a Properzi continuous casting and rolling method employing a casting temperature of 1,100-1,320°C; and subjecting the wire rod to hot rolling wherein rolling by the first roll is carried out at ≤880°C and rolling by the final roll is carried out at ≥550°C.

Description

本発明は、新規な加工性に優れたクラッド材及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a novel clad material excellent in workability and a method for producing the same.

最近の電子機器や自動車などの工業製品では、銅線も過酷に使われることが多い。これらのニーズに対処するために、連続鋳造圧延法などで製造でき、かつ導電性と伸び特性を純銅レベルに保持しつつ、強度を純銅よりも高めた希薄銅合金材料の開発が行われている。   In recent industrial products such as electronic devices and automobiles, copper wires are often used severely. In order to address these needs, a dilute copper alloy material that can be manufactured by a continuous casting and rolling method, etc., and has higher conductivity than pure copper while maintaining conductivity and elongation properties at pure copper level has been developed. .

希薄銅合金材料は、汎用の軟質銅線として、また、やわらかさが必要とされる軟質銅材として、導電率98%以上、更に102%以上の軟質導体が求められてきており、その用途としては、民生用太陽電池向け配線材、モーター用エナメル線用導体、200〜700℃で使う高温用軟質銅材料、焼きなましが不要な溶融半田めっき材、熱伝導に優れた銅材料、高純度銅代替え材料としての使用が挙げられ、これら幅広いニーズに応えるものである。   As a dilute copper alloy material, as a general-purpose soft copper wire and a soft copper material that requires softness, a soft conductor having an electrical conductivity of 98% or more and further 102% or more has been demanded. Substitutes for wiring materials for consumer solar cells, conductors for enameled wires for motors, soft copper materials for high temperatures used at 200-700 ° C, molten solder plating materials that do not require annealing, copper materials with excellent heat conduction, and high-purity copper alternatives It can be used as a material to meet these broad needs.

希薄銅合金材料としての素材は、銅中の酸素を、10mass ppm以下に制御する技術をべ一スに用いており、このべ一スの銅原子に、Tiなどの金属を微量添加して、原子状に固溶させることで、生産性が高く、導電率、軟化温度、表面品質に優れた希薄銅合金材料が得られることが期待されている。   The material used as a dilute copper alloy material is based on the technology that controls oxygen in copper to 10 mass ppm or less, and a small amount of metal such as Ti is added to the copper atom in the base. It is expected that a dilute copper alloy material having high productivity and excellent electrical conductivity, softening temperature and surface quality can be obtained by solid solution in atomic form.

従来、軟質化については、非特許文献1に示されるように、電解銅(99.996質量%以上)に、Tiを4〜28mol ppm添加した試料は、添加しないものに比べて、軟化が早く起こる結果が得られている。この原因はTiの硫化物形成による固溶Sの減少のためと結論づけている。   Conventionally, regarding softening, as shown in Non-Patent Document 1, a sample in which 4 to 28 mol ppm of Ti is added to electrolytic copper (99.996% by mass or more) has a faster softening than a sample in which Ti is not added. The results that occur are being obtained. We conclude that this is due to a decrease in solute S due to Ti sulfide formation.

特許文献1〜3では、連続鋳造装置において、無酸素銅に微量のTiを添加した希薄合金を用いて連続鋳造することが提案されている。   Patent Documents 1 to 3 propose that continuous casting is performed in a continuous casting apparatus using a dilute alloy obtained by adding a trace amount of Ti to oxygen-free copper.

ここで、連続鋳造圧延法で酸素を低くする方法についても、特許文献4、5に示されるように知られている。   Here, methods for lowering oxygen by a continuous casting and rolling method are also known as shown in Patent Documents 4 and 5.

特許文献6では、連続鋳造圧延法にて、銅溶湯から直接銅材を製造する際に、酸素量0.005質量%以下の銅溶湯に、Ti、Zr、Vなどの金属を微量(0.0007〜0.005質量%)添加することで軟化温度を低下させることが提案されている。しかし、特許文献6では、導電率に関する検討はなされておらず導電率と軟化温度を両立する製造条件範囲は不明である。   In Patent Document 6, when a copper material is directly produced from a molten copper by a continuous casting and rolling method, a trace amount of metal such as Ti, Zr, and V is added to a molten copper having an oxygen content of 0.005% by mass or less (0.0. It has been proposed to lower the softening temperature by adding (0007 to 0.005 mass%). However, in Patent Document 6, the study on the electrical conductivity has not been made, and the manufacturing condition range in which the electrical conductivity and the softening temperature are compatible is unknown.

一方、特許文献7では、軟化温度が低く、かっ導電率の高い無酸素銅材の製造方法が提案されており、上方引き上げ連続鋳造装置にて、酸素量が0.0001質量%以下の無酸素銅に、Ti、Zr、Vなどの金属を微量(0.0007〜0.005質量%)添加した銅溶湯から銅材を製造する方法が提案されている。   On the other hand, Patent Document 7 proposes a method for producing an oxygen-free copper material having a low softening temperature and high conductivity, and in an upward pulling continuous casting apparatus, an oxygen amount of 0.0001% by mass or less. There has been proposed a method for producing a copper material from a molten copper obtained by adding a trace amount (0.0007 to 0.005 mass%) of a metal such as Ti, Zr, or V to copper.

しかし、上述したように希薄銅合金材料のべ一ス素材のように、酸素が微量含まれるもの、すなわち酸素濃度がppmオーダーで含まれるものに関しては、いずれの特許文献でも検討されていない。   However, as described above, none of the patent documents discusses a material containing a small amount of oxygen, such as a base material of a diluted copper alloy material, that is, a material containing an oxygen concentration in the order of ppm.

また、銅と異種金属を一体化させたクラッド材は、各種検討されており、例えば、銅(Cu)の高い導電性や熱伝導性と、アルミニウム(Al)の軽量特性を併せ持つCuとAlクラッド材は、半導体デバイスの冷却に使用されるヒートシンクや電子デバイス用のケースなどに適用が検討されている。   In addition, various investigations have been made on clad materials in which copper and dissimilar metals are integrated. For example, Cu and Al clad having both high conductivity and thermal conductivity of copper (Cu) and light weight characteristics of aluminum (Al). Application of the material to a heat sink used for cooling a semiconductor device, a case for an electronic device, and the like is being studied.

また、CuとAlクラッド材の変形例として、CuとAlの中間層としてNiやAgを配置した構造が提案されている(特許文献8、9、10)。   As a modification of the Cu and Al clad material, a structure in which Ni or Ag is disposed as an intermediate layer between Cu and Al has been proposed (Patent Documents 8, 9, and 10).

一般的なCuとAlクラッド材の製造方法としては、熱間或いは冷間圧延による方法があるが、熱間圧延の場合、Cu箔とAl箔の張り合わせ時に加えられる熱、及び、CuとAlクラッド材を所定の厚さに加工した後に材料軟質化のために加えられる熱により、CuとAlの接続界面にはCu−Alの金属間化合物が形成される。また、冷間圧延の場合には、CuとAlを張り合わせるために熱間圧延よりも高い圧力(加工度)が必要とされるため、張り合わせ及び所定の厚さへの加工により硬化した材料を軟化させるためには、より高い熱処理温度あるいは長い時間を必要とする。これらの熱処理によって形成されたCuとAl金属間化合物は、脆い性質をもつため、厚くなればなるほど材料使用時の強度信頼性の低下を引き起こす。また、この金属間化合物の存在は、プレスや曲げ、深絞り加工の際にCuとAl界面にクラックを生じ、材料の加工性を著しく低下させる。   As a general method for producing Cu and Al clad material, there is a method by hot or cold rolling. In the case of hot rolling, heat applied at the time of bonding of Cu foil and Al foil, and Cu and Al clad. Due to the heat applied to soften the material after processing the material to a predetermined thickness, an intermetallic compound of Cu—Al is formed at the connection interface between Cu and Al. In the case of cold rolling, since a higher pressure (working degree) than hot rolling is required to bond Cu and Al, a material cured by bonding and processing to a predetermined thickness is used. In order to soften, a higher heat treatment temperature or a longer time is required. Since Cu and Al intermetallic compounds formed by these heat treatments have brittle properties, the thicker the material, the lower the strength reliability when using the material. In addition, the presence of this intermetallic compound causes a crack at the interface between Cu and Al during pressing, bending and deep drawing, and remarkably deteriorates the workability of the material.

特許文献8、9、10は、Cu/Al金属間化合物の形成を抑制するため、CuとNiとAl、CuとAgとAlの構造が提案されているが、中間層にCuやAlよりも高価なNiやAgが使用されているため材料コストが高くなる。また、例えば、Alの両面にCuを配置したCuとAlとCUを作製しようとした場合、CuとNiとAlとNiとCu或いはCuとAgとAlとAgとCuと5層のクラッド或いはめっきとクラッドを組み合わせた構造にせざるを得ないため、各層の厚さコントロールや接続安定性等が複雑になり、製造コストが著しく高くなる。   Patent Documents 8, 9, and 10 propose the structures of Cu and Ni and Al and Cu and Ag and Al in order to suppress the formation of Cu / Al intermetallic compounds. Since expensive Ni and Ag are used, the material cost increases. Also, for example, when Cu, Al, and CU with Cu disposed on both sides of Al are prepared, Cu, Ni, Al, Ni, Cu, Cu, Ag, Al, Ag, Cu, and five layers of clad or plating Therefore, the thickness control and connection stability of each layer are complicated, and the manufacturing cost is significantly increased.

特開2001−264110号公報JP 2001-264110 A 特開2002−104629号号公報JP 2002-104629 A 特開2002−163330号公報JP 2002-163330 A 特開2002−120050号公報JP 2002-120050 A 特開2001−314950号公報JP 2001-314950 A 特開2006−274384号公報JP 2006-274384 A 特開2008−255417号公報JP 2008-255417 A 特開昭54−39342号公報JP 54-39342 A 特開平11−156995号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-156995 特開2004−1069号公報JP 2004-1069 A

鈴木寿、菅野幹宏:鉄と鋼(1984)15号1977−1983Suzuki, Hisashi, Mikihiro Kanno: Iron and Steel (1984) 15 1977-1983

よって、電子機器や自動車などの工業製品においては、生産性が高く、導電率、軟化温度、表面品質に優れた実用的希薄銅合金線とその組成の検討が望まれていた。   Therefore, in industrial products such as electronic devices and automobiles, it has been desired to study practical dilute copper alloy wires having high productivity and excellent electrical conductivity, softening temperature, and surface quality and their compositions.

また、製造方法について検討すると、上述したように連続鋳造による無酸素銅にTiを添加して軟銅化する方法が知られているが、これはケークやビレットとして鋳造材を製造した後、熱間押出や熱間圧延を行いワイヤロッドを作製している。そのため、製造コストが高く工業的に使うには経済性に問題があった。   Further, when considering the production method, as described above, a method for softening copper by adding Ti to oxygen-free copper by continuous casting is known, but this is a hot process after producing a cast material as a cake or billet. Wire rods are made by extrusion and hot rolling. For this reason, the manufacturing cost is high, and there is a problem in economical efficiency for industrial use.

また、上方引き上げ連続鋳造装置にて、無酸素銅にTiを添加する方法が知られているが、これも生産速度が遅く経済性に問題があった。   In addition, a method of adding Ti to oxygen-free copper using an upward pulling continuous casting apparatus is known, but this also has a problem in terms of economy because of a slow production rate.

そこで、発明者らは、経済性に優れたSCR連続鋳造圧延システム(South wire Continuous Rod System)の検討を行った。   Therefore, the inventors examined an SCR continuous casting and rolling system (South wire Continuous Rod System) excellent in economic efficiency.

SCR連続鋳造圧延法は、SCR連続鋳造圧延装置の溶解炉内で、べ一ス素材を溶解して溶湯とし、その溶湯に所望の金属を添加して溶解し、この溶湯を用いて荒引き線(例えばφ8mm)を作製し、その荒引き線を、熱間圧延により例えばφ2.6mmに伸線加工するものである。またφ2.6mm以下のサイズ或いは板材、異形材にも同様に加工することができる。更に、丸型線材を角状に或いは異形条に圧延しても有効であるし、鋳造材をコンフォーム押出成形し、異形材を製作することもできる。   In the SCR continuous casting and rolling method, a base material is melted into a molten metal in a melting furnace of an SCR continuous casting and rolling apparatus, and a desired metal is added to the molten metal to be melted. (For example, φ8 mm) is prepared, and the rough drawing wire is drawn to, for example, φ2.6 mm by hot rolling. Further, it can be similarly processed to a size of φ2.6 mm or less, a plate material, and a deformed material. Further, it is effective to roll a round wire rod into a square shape or an irregular shape, and it is also possible to produce a deformed material by conform extrusion molding of a cast material.

本発明者等が検討した結果、SCR連続鋳造圧延を用いる場合、べ一ス素材としてのタフピッチ銅では表面傷が発生しやすく、添加条件により軟化温度の変動、チタン酸化物の形成状況が不安定であることがわかった。   As a result of investigations by the present inventors, when using SCR continuous casting and rolling, surface scratches are likely to occur with tough pitch copper as the base material, and the softening temperature fluctuates and the formation of titanium oxide is unstable depending on the addition conditions. I found out that

そして、0.0001質量%以下の無酸素銅を用いて検討すると、軟化温度と導電率、表面品質を満足する条件は極めて狭い範囲にあり、また、軟化温度の低下に限界があり、より低い、高純度銅並みの軟化温度の低下が望まれた。   And when examined using oxygen-free copper of 0.0001% by mass or less, the conditions satisfying the softening temperature, electrical conductivity, and surface quality are in a very narrow range, and there is a limit to the lowering of the softening temperature. Therefore, a decrease in softening temperature comparable to that of high-purity copper was desired.

本発明の目的は、上記課題を解決し、加工性及び生産性が高く、導電率、軟化温度、表面品質に優れたクラッド材及びその製造方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a clad material that solves the above-described problems, has high workability and productivity, and is excellent in conductivity, softening temperature, and surface quality, and a method for manufacturing the same.

また、本発明の他の目的は、安価に界面の金属間化合物の生成を抑制することができるクラッド用希薄銅合金材料とそれを用いた希薄銅合金板及びクラッド材並びにそれらの製造方法を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a dilute copper alloy material for clad capable of suppressing the formation of intermetallic compounds at the interface at a low cost, a dilute copper alloy plate and clad material using the same, and a method for producing the same. There is to do.

本発明は、異種金属材料同士を接合してなるクラッド材において、前記異種金属材料の一方が、Ti、Mg、Zr、Nb、Ca、V、Ni、Mn及びCrからなる群から選択された添加元素と、2mass ppmを越える量の酸素とを含有し、残部が不可避的不純物及び銅からなる希薄銅合金材料であることを特徴とする。   The present invention provides a clad material formed by joining different metal materials, wherein one of the different metal materials is selected from the group consisting of Ti, Mg, Zr, Nb, Ca, V, Ni, Mn, and Cr. It is a dilute copper alloy material containing an element and oxygen in an amount exceeding 2 mass ppm, and the balance being an inevitable impurity and copper.

添加元素として、Ti、Mg、Zr、Nb、Ca、V、Ni、Mn及びCrからなる群から選択されたものを選んだ理由は、これらの元素は他の元素と結合しやすい活性元素であり、Sと結合しやすいためSをトラップすることができ、銅母材(マトリクス)を高純度化することができるためである。添加元素は1種以上含まれていてもよい。また、合金の性質に悪影響を及ぼすことのないその他の元素および不純物を合金に含有させることもできる。   The reason why the elements selected from the group consisting of Ti, Mg, Zr, Nb, Ca, V, Ni, Mn, and Cr are selected as the additive elements is that these elements are active elements that are easily combined with other elements. This is because S can be trapped because it is easily bonded to S, and the copper base material (matrix) can be highly purified. One or more additive elements may be included. Also, other elements and impurities that do not adversely affect the properties of the alloy can be included in the alloy.

また、以下に説明する好適な実施の形態においては、酸素含有量が2mass ppmを越える超え30mass ppm以下が良好であることを説明しているが、添加元素の添加量およびSの含有量によっては、合金の性質を備える範囲において、2mass ppmを越え400mass ppmを含むことができる。   Further, in the preferred embodiment described below, it is explained that the oxygen content exceeds 2 mass ppm and is preferably 30 mass ppm or less, but depending on the addition amount of the additive element and the S content, In the range having the properties of the alloy, it can contain more than 2 mass ppm and 400 mass ppm.

本発明は、前記異種金属材料の一方が、硫黄2〜12massppm、酸素2mass ppmを越えて30mass ppm以下及びTi4〜55mass ppmを含有すること、その軟化温度が0.8mmの厚さで130〜148℃であることが好ましい。   According to the present invention, one of the dissimilar metal materials contains 2 to 12 massppm of sulfur, 30 mass ppm or less exceeding 2 mass ppm of oxygen and 4 to 55 mass ppm of Ti, and a softening temperature of 130 to 148 with a thickness of 0.8 mm. It is preferable that it is ° C.

本発明において、前記硫黄とTiとは、主に、TiO、TiO、TiS及びTi−O−Sの形で化合物又は凝集物を形成し、少量の前記硫黄とTiとが前記希薄銅合金材料中に固溶していること、又、前記化合物又は凝集物の粒径は、前記TiOが200nm以下、前記TiOが1000nm以下、前記TiSが200nm以下及びTi−O−Sが300nm以下で、前記希薄銅合金材料の結晶粒内に分布し、500nm以下の粒子が90%以上であることが好ましい。 In the present invention, the sulfur and Ti mainly form compounds or aggregates in the form of TiO, TiO 2 , TiS, and Ti—O—S, and a small amount of the sulfur and Ti form the diluted copper alloy material. In addition, the particle diameter of the compound or aggregate is 200 nm or less for the TiO, 1000 nm or less for the TiO 2 , 200 nm or less for the TiS and 300 nm or less for the Ti—O—S, It is preferable that 90% or more of the particles having a size of 500 nm or less are distributed in the crystal grains of the diluted copper alloy material.

本発明は、前記異種金属材料の他方が、純Alであることが好ましい。   In the present invention, the other metal material is preferably pure Al.

本発明は、Ti、Mg、Zr、Nb、Ca、V、Ni、Mn及びCrからなる群から選択された添加元素と、2mass ppmを越える量の酸素とを含有し、残部が不可避的不純物及び銅からなる希薄銅合金材料を、連続鋳造圧延により、1100〜1320℃の鋳造温度で溶湯とし、鋳造材を作製する工程と、該鋳造材を熱間圧延後冷間圧延して希薄銅合金板を作製する工程と、前記希薄銅合金板と異種金属板とを接合する工程と、該接合後に熱処理を加える熱処理工程とを備えたことを特徴とするクラッド材の製造方法にある。   The present invention contains an additive element selected from the group consisting of Ti, Mg, Zr, Nb, Ca, V, Ni, Mn and Cr, and oxygen in an amount exceeding 2 mass ppm, with the balance being inevitable impurities and A dilute copper alloy plate made of copper is made into a molten metal at a casting temperature of 1100 to 1320 ° C. by continuous casting and rolling, and a cast material is produced. A method of manufacturing a clad material, comprising: a step of bonding the dilute copper alloy plate and the dissimilar metal plate; and a heat treatment step of applying a heat treatment after the bonding.

前記熱間圧延温度は、最初の圧延ロールでの圧延温度が880℃以下、及び、最終の圧延ロールでの圧延温度が550℃以上であること、前記熱処理工程における加熱温度が130〜190℃及び加熱時間が0.5〜5時間であること、更に、前記希薄銅合金板が、硫黄2〜12massppm、酸素2mass ppmを越えて30mass ppm以下及びTi4〜55mass ppmを含有することが好ましい。   The hot rolling temperature is such that the rolling temperature at the first rolling roll is 880 ° C. or lower, the rolling temperature at the final rolling roll is 550 ° C. or higher, and the heating temperature in the heat treatment step is 130 to 190 ° C. It is preferable that the heating time is 0.5 to 5 hours, and that the dilute copper alloy sheet contains sulfur 2 to 12 massppm, oxygen exceeding 2 mass ppm and 30 mass ppm or less and Ti 4 to 55 mass ppm.

本発明は、クラッド材となる希薄銅合金材料のべ一スとなる銅は、シャフト炉で溶解の後、還元ガス(CO)雰囲気シールド等の還元システムの下で、希薄合金の構成元素の硫黄濃度、Ti濃度、酸素濃度を制御して鋳造した後、圧延することによって製造できる。   In the present invention, the copper, which is the base of the dilute copper alloy material used as the clad material, is dissolved in a shaft furnace, and is then subjected to sulfur, a constituent element of the dilute alloy, under a reducing system such as a reducing gas (CO) atmosphere shield It can be manufactured by rolling after casting while controlling the concentration, Ti concentration and oxygen concentration.

本発明に係る希薄銅合金材料を、双ロール式連続鋳造圧延及びプロペルチ式連続鋳造圧延法により、鋳造温度を1100〜1320℃として、ワイヤロッドを作製し、そのワイヤロッドを、熱間圧延しかつその熱間圧延温度が、最初の圧延ロールでの温度が880℃以下、最終圧延ロールでの温度が550℃以上とて熱間圧延することによって製造することができる。   A dilute copper alloy material according to the present invention is manufactured by a twin roll type continuous casting rolling and a propelty type continuous casting rolling method at a casting temperature of 1100 to 1320 ° C. to produce a wire rod, and the wire rod is hot rolled and The hot rolling temperature can be produced by hot rolling with the temperature at the first rolling roll being 880 ° C. or lower and the temperature at the final rolling roll being 550 ° C. or higher.

先ず、本発明は、SCR連続鋳造設備を用い、表面傷が少なく、製造範囲が広く、安定生産が可能であり、またワイヤロッドに対する加工度90%(例えば直径φ8mm→φ2.6mm)での軟化温度が148℃以下と導電率98%IACS(万国標準軟銅(International Anneld Copper Standard)抵抗率1.7241×10−8Ωmを100%とした導電率)、100%IACS、更には102%IACSを満足する軟質型銅材としての希薄銅合金材料を得ることにあり、また同時にその製造方法を得ることにある。 First, the present invention uses an SCR continuous casting equipment, has few surface scratches, has a wide manufacturing range, can be stably produced, and is softened at a processing degree of 90% for a wire rod (for example, diameter φ8 mm → φ2.6 mm). Temperature is 148 ° C or less and conductivity is 98% IACS (conductivity with 100% of Universal Anneld Copper Standard resistivity 1.7241 × 10 −8 Ωm), 100% IACS, and further 102% IACS It is to obtain a dilute copper alloy material as a satisfactory soft copper material, and to obtain a manufacturing method thereof.

この際、高純度銅(6N、純度99.9999%)に関しては、加工度90%での軟化温度は130℃である。したがって130℃以上で148℃以下の軟化温度で軟質材の導電率が98%IACS以上、100%IACS以上、更に導電率が102%IACS以上である軟質銅を安定して製造できる希薄銅合金材料としての素材とその製造条件を求めることが本発明の課題である。   At this time, for high-purity copper (6N, purity 99.9999%), the softening temperature at a processing degree of 90% is 130 ° C. Accordingly, a dilute copper alloy material capable of stably producing soft copper having a soft material having a softening temperature of 130 ° C. or higher and 148 ° C. or lower and having a conductivity of 98% IACS or more, 100% IACS or more, and a conductivity of 102% IACS or more. It is an object of the present invention to obtain the raw material and its manufacturing conditions.

ここで、酸素濃度1〜2mass ppmの高純度銅(4N)を用い、実験室にて小型連続鋳造機(小型連鋳機)を用いて、溶湯にチタンを数mass ppm添加した溶湯から製造した8mmtのロッドを2.5mmt(加工度90%)にして軟化温度を測ると160〜168℃であり、これ以上低い軟化温度にはならない。また、導電率は、101.7%IACS程度である。よって、酸素濃度を低くして、Tiを添加しても、軟化温度を下げることができず、また高純度銅(6N)の導電率102.8%IACSよりも悪くなることがわかった。   Here, high purity copper (4N) having an oxygen concentration of 1 to 2 mass ppm was used, and a small continuous casting machine (small continuous casting machine) was used in the laboratory, and the molten metal was manufactured from a molten metal with several mass ppm added to the molten metal. When the 8 mm rod is 2.5 mm t (working degree 90%) and the softening temperature is measured, it is 160 to 168 ° C., and the softening temperature is not lower than this. The conductivity is about 101.7% IACS. Therefore, it was found that even when Ti was added at a low oxygen concentration, the softening temperature could not be lowered, and the electrical conductivity of high purity copper (6N) was worse than 102.8% IACS.

この原因は、溶湯の製造中に不可避i的不純物として、硫黄を数mass ppm以上含み、この硫黄とチタンとでTiS等の硫化物が十分形成されないために、軟化温度が下がらないものと考えられる。   This is considered to be due to the fact that sulfur is contained in several mass ppm or more as an inevitable i impurity during the manufacture of molten metal, and the sulfide such as TiS is not sufficiently formed with this sulfur and titanium, so that the softening temperature does not decrease. .

そこで、本発明では、軟化温度を下げることと、導電率を向上させるために、2つの方策を検討し、2つの効果を合わせることで目標を達成した。
(a)素材の酸素濃度を2mass ppmを越える量に増やしてチタンを添加する。これにより、先ず溶銅中ではTiSとチタン酸化物(TiO)やTi−O−S粒子が形成されると考えられる(図1、図3のSEM像と図2、図4の分析結果参照)。なお、図2、図4、図6において、Pt及びPdは観察のための蒸着元素である。図1におけるTiS粒子の粒径が約150nm、図3におけるTiO粒子の粒径が約1000nmである。
(b)次に熱間圧延温度を、通常の銅の製造条件(最初の圧延温度950℃〜最終の圧延温度600℃)よりも低く設定(最初の圧延温度880〜最終の圧延温度550℃)することで、銅中に転位を導入し、Sが析出し易いようにする。これによって転位上へのSの析出又はチタンの酸化物(TiO)を核としてSを析出させ、その一例として溶銅と同様Ti−O−S粒子等を形成させる(図5のSEM像と、図6の分析結果参照)。図5におけるTi−O−S粒子の粒径が約300nmである。図1〜6は、表1の実施例1の上から三段目に示す酸素濃度、硫黄濃度、Ti濃度をもつφ8mmの銅線(ワイヤロッド)の横断面をSEM観察及びEDX分析にて評価したである。観察条件は、加速電圧15keV、エミッション電流10μAとした。
Therefore, in the present invention, in order to lower the softening temperature and improve the electrical conductivity, the two measures have been studied and the two effects have been combined to achieve the goal.
(a) Increase the oxygen concentration of the material to an amount exceeding 2 mass ppm and add titanium. Thereby, it is considered that TiS, titanium oxide (TiO 2 ) and Ti—O—S particles are first formed in the molten copper (see the SEM images in FIGS. 1 and 3 and the analysis results in FIGS. 2 and 4). ). In FIGS. 2, 4, and 6, Pt and Pd are vapor deposition elements for observation. The particle size of the TiS particles in FIG. 1 is about 150 nm, and the particle size of the TiO 2 particles in FIG. 3 is about 1000 nm.
(b) Next, the hot rolling temperature is set lower than the normal copper production conditions (initial rolling temperature 950 ° C. to final rolling temperature 600 ° C.) (first rolling temperature 880 to final rolling temperature 550 ° C.). By doing so, dislocations are introduced into the copper so that S is easily deposited. As a result, precipitation of S on dislocations or precipitation of S with titanium oxide (TiO 2 ) as nuclei, as an example, forms Ti—O—S particles, etc., similar to molten copper (SEM image of FIG. 5 and , See analysis results in FIG. 6). The particle diameter of the Ti—O—S particles in FIG. 5 is about 300 nm. FIGS. 1-6 evaluate the cross section of φ8 mm copper wire (wire rod) having the oxygen concentration, sulfur concentration, and Ti concentration shown in the third row from the top in Example 1 of Table 1 by SEM observation and EDX analysis. It was. The observation conditions were an acceleration voltage of 15 keV and an emission current of 10 μA.

(a)と(b)により、銅中の硫黄の晶出と析出を行い、冷間伸線加工後に軟化温度と導電率を満足する銅ロッドができる。   According to (a) and (b), a copper rod that crystallizes and precipitates sulfur in copper and satisfies the softening temperature and electrical conductivity after cold wire drawing can be obtained.

次に、本発明では、SCR連続鋳造圧延設備で製造条件として(1)〜(4)とするものである。
(1)合金組成
導電率が98%IACSS以上の軟質銅材を得る場合、3〜12mass ppmの硫黄と、2mass ppmを越え、30mass ppm以下の酸素と、4〜55mass ppmのTiを含み、残部が不可避的不純物及び銅(べ一ス素材)からなる希薄銅合金材料でロッド(荒引き材)を製造するものである。2mass ppmを越え、30mass ppm以下の酸素を含有していることから、この実施の形態では、いわゆる低酸素銅(LOC)を対象としている。
Next, in this invention, it is set as (1)-(4) as manufacturing conditions with SCR continuous casting rolling equipment.
(1) Alloy composition When obtaining a soft copper material having an electrical conductivity of 98% IACSS or more, it contains 3 to 12 mass ppm of sulfur, more than 2 mass ppm and not more than 30 mass ppm of oxygen, and 4 to 55 mass ppm of Ti, and the balance. However, a rod (rough-drawing material) is manufactured from a dilute copper alloy material composed of unavoidable impurities and copper (base material). Since oxygen exceeding 2 mass ppm and not more than 30 mass ppm is contained, this embodiment is directed to so-called low oxygen copper (LOC).

ここで、導電率が100%IACS以上の軟質銅材を得る場合には、不可避的不純物を含む純銅に2〜12mass ppmの硫黄と、2mass ppmを越え、30mass ppm以下の酸素と4〜37mass ppmのTiを含む希薄銅合金材料をロッドとするのがよい。   Here, in order to obtain a soft copper material having an electrical conductivity of 100% IACS or higher, pure copper containing inevitable impurities is added to 2-12 mass ppm of sulfur, more than 2 mass ppm, less than 30 mass ppm of oxygen, and 4-37 mass ppm. A dilute copper alloy material containing Ti is preferably used as the rod.

さらに、導電率が102%IACS以上の軟質銅材を得る場合、不可避的不純物を含む純銅に2〜12mass ppmの硫黄と、2mass ppmを越え、30mass ppm以下の酸素と、4〜25mass ppmのTiを含む希薄銅合金材料をロッドとするのがよい。   Furthermore, when obtaining a soft copper material having an electrical conductivity of 102% IACS or higher, pure copper containing inevitable impurities contains 2 to 12 mass ppm of sulfur, oxygen of more than 2 mass ppm, oxygen of 30 mass ppm or less, and Ti of 4 to 25 mass ppm. It is preferable to use a dilute copper alloy material containing a rod.

通常、純銅の工業的製造において、電気銅を製造する際に、硫黄が銅中に取り込まれてしまうため、硫黄を3mass ppm以下とするのは難しい。汎用電気銅の硫黄濃度上限は12mass ppmである。   Usually, in the industrial production of pure copper, sulfur is taken into copper when producing electrolytic copper, so it is difficult to make sulfur 3 mass ppm or less. The upper limit of the sulfur concentration of general-purpose electrolytic copper is 12 mass ppm.

制御する酸素は、上述したように、少ないと軟化温度が下がり難いので2mass ppm以上とする。また酸素が多すぎると、熱間圧延工程で、表面傷が出やすくなるので30mass ppm以下とする。
(2)分散物質
分散粒子のサイズは小さく沢山分布することが望ましい。その理由は、硫黄の析出サイトとして働くためサイズが小さく数が多いことが要求される。
As described above, if the amount of oxygen to be controlled is small, the softening temperature is unlikely to decrease, so it is set to 2 mass ppm or more. Further, if there is too much oxygen, surface scratches are likely to occur in the hot rolling process, so it is set to 30 mass ppm or less.
(2) Dispersed material It is desirable that the dispersed particles have a small size and are distributed a lot. The reason is that the size is small and the number is large because it functions as a sulfur deposition site.

硫黄及びチタンは、TiO、TiO、TiS、Ti−O−Sの形で化合物又は凝集物を形成し、残りのTiとSが固溶体の形で存在している。粒径でTiOが200nm以下、TiOは1000nm以下、TiSは200nm以下、Ti−O−Sは300nm以下で銅合金の結晶粒内に分散させる。結晶粒とは銅の結晶組織のことを意味する。 Sulfur and titanium form compounds or aggregates in the form of TiO, TiO 2 , TiS, Ti—O—S, and the remaining Ti and S are present in the form of a solid solution. In terms of particle size, TiO is 200 nm or less, TiO 2 is 1000 nm or less, TiS is 200 nm or less, and Ti—O—S is 300 nm or less and is dispersed in the crystal grains of the copper alloy. A crystal grain means the crystal structure of copper.

但し、鋳造時の溶銅の保持時間や冷却状況により、形成される粒子サイズが変わるので鋳造条件の設定も必要である。
(3)連続鋳造圧延条件について
SCR連続鋳造圧延システム(South Continuous Rod System)は、SCR連続鋳造圧延装置の溶解炉内で、べ一ス素材を溶解して溶湯とし、その溶湯に所望の金属を添加して溶解し、この溶湯を用いて荒引き線(例えばφ8mm)を作製し、その荒引き線を、熱間圧延により例えばφ2.6mmに伸線加工するものである。またφ2.6mm以下のサイズ或いは板材、異形材にも同様に加工することができる。更に、丸型線材を角状に或いは異形条に圧延しても有効であるし、鋳造材をコンフォーム押出成形し、異形材を製作することもできる。
However, since the size of the formed particles changes depending on the holding time of the molten copper during casting and the cooling condition, it is necessary to set casting conditions.
(3) Continuous casting and rolling conditions The SCR continuous casting and rolling system melts the base material into a molten metal in the melting furnace of the SCR continuous casting and rolling apparatus, and puts the desired metal into the molten metal. The melted wire is added, melted, a rough drawn wire (for example, φ8 mm) is produced using the molten metal, and the roughed wire is drawn to, for example, φ2.6 mm by hot rolling. Further, it can be similarly processed to a size of φ2.6 mm or less, a plate material, and a deformed material. Further, it is effective to roll a round wire rod into a square shape or an irregular shape, and it is also possible to produce a deformed material by conform extrusion molding of a cast material.

SCR連続鋳造圧延により、鋳塊ロッドの加工度が90%(30mm)〜99.8%(5mm)でロッドを造る、一例として、加工度99.3%で8mmtのロッドを造る方法を用いる。
(a)溶解炉内での溶銅温度は、1120℃以上1320℃以下とする。溶銅の温度が高いとブローホールが多くなり、傷が発生するとともに粒子サイズが大きくなる傾向にあるので1320℃以下とする。1120℃以上としたのは、銅が固まりやすく製造が安定しないためであるが、溶銅温度は、出来るだけ低い温度が望ましい。
(b)熱間圧延温度は、最初の圧延ロールでの圧延温度が880℃以下、最終圧延ロールでの圧延温度が550℃以上とするのがよい。
By SCR continuous casting and rolling, a rod is manufactured with an ingot rod working degree of 90% (30 mm) to 99.8% (5 mm). As an example, a method of making a rod of 8 mmt with a working degree of 99.3% is used.
(A) Molten copper temperature in a melting furnace shall be 1120 degreeC or more and 1320 degrees C or less. When the temperature of the molten copper is high, blowholes increase, scratches are generated, and the particle size tends to increase. The reason why the temperature is set to 1120 ° C. or higher is that copper is easily solidified and the production is not stable, but the molten copper temperature is preferably as low as possible.
(B) As for the hot rolling temperature, the rolling temperature at the first rolling roll is preferably 880 ° C. or lower, and the rolling temperature at the final rolling roll is preferably 550 ° C. or higher.

通常の純銅製造条件と異なり、溶銅中での硫黄の晶出と熱間圧延中の硫黄の析出が課題であるので、その駆動力である固溶限をより小さくするためには、溶銅温度と熱間圧延温度を(a)、(b)とするのがよい。   Unlike normal pure copper production conditions, crystallization of sulfur in molten copper and precipitation of sulfur during hot rolling are issues, so in order to reduce the solid solution limit that is the driving force, The temperature and the hot rolling temperature are preferably (a) and (b).

従来の熱間圧延温度は、最初の圧延ロールでの圧延温度が950℃以下、最終圧延ロールでの圧延温度が600℃以上であるが、固溶限をより小さくするためには、本発明では、最初の圧延ロールでの圧延温度を880℃以下、最終圧延ロールでの圧延温度を550℃以上に設定する。   The conventional hot rolling temperature is such that the rolling temperature at the first rolling roll is 950 ° C. or lower and the rolling temperature at the final rolling roll is 600 ° C. or higher. In order to reduce the solid solution limit, The rolling temperature at the first rolling roll is set to 880 ° C. or lower, and the rolling temperature at the final rolling roll is set to 550 ° C. or higher.

550℃以上にする理由は、この温度以下ではロッドの傷が多いので製品にならないためである。熱間圧延温度は、最初の圧延ロールでの圧延温度が880℃以下、最終圧延ロールでの圧延温度が550℃以上で、できるだけ低い方が望ましい。こうすることで、軟化温度(φ8mm〜φ.6mmに加工後)が限りなく高純度銅(6N、軟化温度130℃)に近くなる。
(c)φ8mmサイズのワイヤロッドの導電率が98%IACS以上、99%IACS以上、更に102%IACS以上であり、冷間伸線加工後の線材(例えばφ2.6mm)の軟化温度が130℃〜148℃である希薄銅合金線又は板状材料を得ることができる。
The reason why the temperature is set to 550 ° C. or higher is that the product is not a product because there are many rod scratches below this temperature. The hot rolling temperature is preferably as low as possible, with the rolling temperature at the first rolling roll being 880 ° C. or lower and the rolling temperature at the final rolling roll being 550 ° C. or higher. By doing so, the softening temperature (after processing to φ8 mm to φ6 mm) is infinitely close to high-purity copper (6N, softening temperature 130 ° C.).
(C) Conductivity of a wire rod of φ8 mm size is 98% IACS or more, 99% IACS or more, and further 102% IACS or more, and the softening temperature of the wire rod (for example, φ2.6 mm) after cold drawing is 130 ° C. A dilute copper alloy wire or plate-like material having a temperature of ˜148 ° C. can be obtained.

工業的に使うためには、電気銅から製造した工業的に利用される純度の軟質銅線にて98%IACS以上必要であり、軟化温度はその工業的価値から見て148℃以下である。Tiを添加しない場合の軟化温度は、160〜165℃である。高純度銅(6N)の軟化温度は127〜130℃であったので、得られたデータから限界値を130℃とする。このわずかな違いは、高純度銅(6N)にない不可避的不純物にある。   In order to use it industrially, it is necessary to use 98% IACS or more in the industrially used soft copper wire produced from electrolytic copper, and the softening temperature is 148 ° C. or less in view of its industrial value. The softening temperature when Ti is not added is 160 to 165 ° C. Since the softening temperature of high-purity copper (6N) was 127 to 130 ° C., the limit value is set to 130 ° C. from the obtained data. This slight difference is in inevitable impurities not found in high purity copper (6N).

導電率は、無酸素銅のレベルで101.7%IACS程度であり、高純度銅(6N)で102.8%IACSであるため、出来るだけ高純度銅(6N)に近い導電率であることが望ましい。
(4)鋳造における雰囲気と添加材の条件
銅はシャフト炉で溶解の後、還元状態の樋になるように制御した、すなわち還元ガス(CO)雰囲気下で、希薄合金の構成元素の硫黄濃度、Ti濃度、酸素濃度を制御して鋳造し、圧延するロッドを安定して製造する方法がよい。銅酸化物の混入や粒子サイズが大きいので品質を低下させる。
The conductivity is about 101.7% IACS at the level of oxygen-free copper, and 102.8% IACS for high-purity copper (6N), so that the conductivity is as close to high-purity copper (6N) as possible. Is desirable.
(4) Atmosphere and additive conditions in casting Copper was controlled so as to be in a reduced state after melting in the shaft furnace, that is, in the reducing gas (CO) atmosphere, the sulfur concentration of the constituent element of the dilute alloy, A method of stably producing a rod to be cast and rolled by controlling the Ti concentration and oxygen concentration is preferable. Since the copper oxide is mixed and the particle size is large, the quality is lowered.

ここで、添加物としてTiを選択した理由は次の通りである。
(a)Tiは溶融銅の中で硫黄と結合し化合物を造りやすいためである。
(b)Zrなど他の添加金属に比べて加工でき扱いやすい。
(c)Nbなどに比べて安価である。
(d)酸化物を核として析出しやすいからである。
Here, the reason for selecting Ti as an additive is as follows.
(A) Ti is easily bonded to sulfur in molten copper to form a compound.
(B) It can be processed and handled more easily than other additive metals such as Zr.
(C) It is less expensive than Nb or the like.
(D) It is because it is easy to precipitate using an oxide as a nucleus.

以上により、本発明に係るクラッド用希薄銅合金材料は、生産性が高く、導電率、軟化温度、表面品質に優れた実用的な希薄銅合金材料を得ることが可能となる。   As described above, the diluted copper alloy material for cladding according to the present invention has high productivity, and it is possible to obtain a practical diluted copper alloy material excellent in conductivity, softening temperature, and surface quality.

また、本発明は、従来技術のようにCuとAlの金属間化合物の形成を抑制するいわゆるバリア層を形成する必要はないが、本合金に悪影響を及ぼさない限りにおいて、異種金属材料間にめっき層などの中間層を形成することを妨げるものではない。   In addition, the present invention does not require the formation of a so-called barrier layer that suppresses the formation of an intermetallic compound of Cu and Al as in the prior art, but as long as it does not adversely affect the alloy, plating between dissimilar metal materials is possible. It does not prevent the formation of an intermediate layer such as a layer.

また、上述の本発明では、SCR連続鋳造圧延法によりロッドを作製し、熱間圧延にて軟質材を作製する例で説明したが、双ロール式連続鋳造圧延法又はプロペルチ式連続鋳造圧延法により製造することができる。   Moreover, in the above-mentioned this invention, although the rod was produced by the SCR continuous casting rolling method and the soft material was produced by hot rolling, it demonstrated by the twin roll type continuous casting rolling method or the propelty type continuous casting rolling method. Can be manufactured.

本発明によれば、加工性及び生産性が高く、導電率、軟化温度、表面品質に優れた実用的なクラッド用希薄銅合金材料とそれを用いたクラッド材及びその製造方法を提供できるという優れた効果が発揮されるものである。   According to the present invention, it is possible to provide a practical dilute copper alloy material for clad having high workability and productivity, excellent conductivity, softening temperature, and surface quality, and a clad material using the same and a method for producing the same. The effect is demonstrated.

又、本発明によれば、異種金属材料同士を接合するにあたって、その界面に生成する金属間化合物を安価な方法で制御することができるものである。   Further, according to the present invention, when different kinds of metal materials are joined to each other, the intermetallic compound formed at the interface can be controlled by an inexpensive method.

TiS粒子のSEM像を示す図である。It is a figure which shows the SEM image of a TiS particle | grain. 図1の分析結果を示す図である。It is a figure which shows the analysis result of FIG. TiO粒子のSEM像を示す図である。Is a view showing an SEM image of the TiO 2 particles. 図3の分析結果を示す図である。It is a figure which shows the analysis result of FIG. Ti−O−S粒子のSEM像を示す図である。It is a figure which shows the SEM image of Ti-O-S particle | grains. 図5の分析結果を示す図である。It is a figure which shows the analysis result of FIG. 本発明に係るクラッド材の断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram of the clad material which concerns on this invention. 本発明に係るクラッド材の断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram of the clad material which concerns on this invention.

以下、本発明の好適な実施の形態を詳述する。
[実施形態1]
本実施形態におけるSCR連続鋳造圧延装置では、還元性の雰囲気で燃焼が行われ、COガス等による還元性雰囲気とした溶解炉内で、べ一ス素材を溶解して溶湯とし、その溶湯に所望の金属を添加して溶解し、この溶湯をタンデッシュに貯留され、ノズルを通して鋳造輪と無端ベルトとの間に形成される鋳型にて荒引き材(直径φ8mm)を作製し、その荒引き材を、冷間伸線加工により直径φ2.6mmに加工し、クラッド用の希薄銅合金材料の製造を行った。また、φ2.6mm以下のサイズ或いは板材、異形材にも同様に加工することができる。更に、荒引き材を角状に或いは異形条に圧延しても有効であるし、鋳造材をコンフォーム押出成形し、異形材を製作することもできる。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail.
[Embodiment 1]
In the SCR continuous casting and rolling apparatus according to the present embodiment, combustion is performed in a reducing atmosphere, and the base material is melted into a molten metal in a melting furnace having a reducing atmosphere by CO gas or the like. The molten metal is added and melted, and this molten metal is stored in a tundish, and a roughing material (diameter φ8 mm) is produced by a mold formed between the casting wheel and the endless belt through the nozzle. Then, it was processed to a diameter of 2.6 mm by cold drawing, and a diluted copper alloy material for clad was manufactured. Further, it can be similarly processed to a size of φ2.6 mm or less, a plate material, and a deformed material. Furthermore, it is effective to roll the roughing material into a square shape or an irregular shape, and it is also possible to produce a deformed material by conform extrusion molding of the cast material.

表1は、本発明の実施材及び比較材の酸素濃度、S濃度及びTi濃度と半軟化温度、導電率、分散粒子サイズ及びこれらに関する総合評価を示すものである。   Table 1 shows the oxygen concentration, S concentration, Ti concentration, semi-softening temperature, electrical conductivity, dispersed particle size, and overall evaluation of these materials of the present invention and the comparative material.

Figure 2012087368
先ず、実験材として、表1に示した酸素濃度、硫黄濃度、Ti濃度で、φ8mmtの銅の荒引き材(ロッド):加工度99.3%をそれぞれ作製した。φ8mmの銅線は、SCR連続鋳造圧延により、熱間圧延加工を施したものである。Tiは、シャフト炉で溶解された銅溶湯を還元ガス雰囲気で樋に流し、樋に流した銅溶湯を同じ還元ガス雰囲気の鋳造ポットに導き、この鋳造ポットにて、Tiを添加した後、これをノズルを通して鋳造輪と無端ベルトとの間に形成される鋳型にて鋳塊ロッドを作成した。この鋳塊ロッドを熱間圧延加工してφ8mmの銅線を作成したものである。その実験材を冷間圧延して、φ2.6mmのサイズにおける半軟化温度と導電率を測定し、またφ8mmの銅材における分散粒子サイズを評価した。
Figure 2012087368
First, as an experimental material, copper roughing material (rod) of φ8 mmt with the oxygen concentration, sulfur concentration, and Ti concentration shown in Table 1 was prepared. The φ8 mm copper wire is hot-rolled by SCR continuous casting and rolling. Ti flows the molten copper melted in the shaft furnace into the reed in the reducing gas atmosphere, guides the molten copper flowing in the reed to the casting pot of the same reducing gas atmosphere, and after adding Ti in this casting pot, An ingot rod was made with a mold formed between the cast ring and the endless belt through the nozzle. This ingot rod is hot-rolled to produce a φ8 mm copper wire. The experimental material was cold-rolled, the semi-softening temperature and conductivity at a size of φ2.6 mm were measured, and the dispersed particle size at a copper material of φ8 mm was evaluated.

酸素濃度は、酸素分析器(レコ(Leco;商標)酸素分析器)で測定した。硫黄、Tiの各濃度はICP発光分光分析器で分析した結果である。   The oxygen concentration was measured with an oxygen analyzer (Leco ™ oxygen analyzer). Each concentration of sulfur and Ti is the result of analysis with an ICP emission spectroscopic analyzer.

φ2.6mmのサイズにおける半軟化温度の測定は、400℃以下で各温度1時間の保持後、水中急冷し、引張試験を実施しその結果から求めた。室温での引張試験の結果と400℃で1時間のオイルバス熱処理した軟質銅材の引張試験の結果を用いて求め、引張強さの差の半分の値を示す強度に対応する温度を半軟化温度と定義し求めた。   The measurement of the semi-softening temperature in the size of φ2.6 mm was obtained from the result of quenching in water after holding each temperature for 1 hour at 400 ° C. or less and conducting a tensile test. Semi-softening the temperature corresponding to the strength showing half the difference in tensile strength, using the result of tensile test at room temperature and the result of tensile test of soft copper heat-treated for 1 hour at 400 ° C. Determined as temperature.

分散粒子のサイズは小さく沢山分布することが望ましい。その理由は、硫黄の析出サイトとして働くためサイズが小さく数が多いことが要求される。すなわち直径500nm以下の分散粒子が90%以上である場合を合格とした。ここに「サイズ」とは化合物のサイズであり、化合物の形状の長径と短径のうちの長径のサイズを意味する。また、「粒子」とは前記TiO、TiO、TiS、Ti−O−Sのことを示す。また、「90%」とは、全体の粒子数に対しての該当粒子数の割合を示すものである。 It is desirable that the dispersed particles have a small size and are distributed a lot. The reason is that the size is small and the number is large because it functions as a sulfur deposition site. That is, the case where the number of dispersed particles having a diameter of 500 nm or less was 90% or more was regarded as acceptable. Here, the “size” is the size of the compound and means the size of the major axis of the major axis and minor axis of the shape of the compound. Further, “particles” refer to the TiO, TiO 2 , TiS, and Ti—O—S. “90%” indicates the ratio of the number of corresponding particles to the total number of particles.

比較材1は、表1において、実験室でAr雰囲気においてφ8mmの銅材を試作した結果であり、銅溶湯にTiを0〜18mass ppm添加したものである。   The comparative material 1 is the result of trial production of a φ8 mm copper material in an Ar atmosphere in Table 1 in Table 1, and is obtained by adding 0 to 18 mass ppm of Ti to the molten copper.

このTi添加で、添加量ゼロの半軟化温度215℃に対して、13mass ppmの添加は160℃まで低下して最小となり、15、18mass ppmの添加で高くなっており、要望の軟化温度148℃以下にはならなかった。しかし、工業的に要望がある導電率は98%IACS以上であり満足していたが、総合評価は×であった。   With the addition of Ti, the addition of 13 mass ppm decreases to 160 ° C. and becomes minimum with the addition of zero mass at a semi-softening temperature of 215 ° C., increases with the addition of 15, 18 mass ppm, and the desired softening temperature of 148 ° C. It did not become the following. However, although the industrially required electrical conductivity was 98% IACS or more and satisfied, the overall evaluation was x.

そこで、次にSCR連続鋳造圧延法にて、酸素濃度を7〜8mass ppmに調整してφ8mm銅材(ロッド)の比較材2の試作を行った。   Therefore, a comparative material 2 of φ8 mm copper material (rod) was manufactured by trial using the SCR continuous casting and rolling method and adjusting the oxygen concentration to 7 to 8 mass ppm.

比較材2は、SCR連続鋳造圧延法で試作した中でTi濃度の少ないもの(0、2mass ppm)であり、導電率は102%IACS以上であるが、半軟化温度が164℃、157℃であり、要求の148℃以下を満足しないので、総合評価で、×となった。   The comparative material 2 is one having a low Ti concentration (0, 2 mass ppm) among prototyping by the SCR continuous casting and rolling method, and the conductivity is 102% IACS or more, but the semi-softening temperature is 164 ° C, 157 ° C. Yes, because the required temperature of 148 ° C. or lower was not satisfied, the overall evaluation was x.

実施材1は、酸素濃度と硫黄が、ほぼ一定(7〜8mass ppm、5mass ppm)、Ti濃度の異なる(4〜55mass ppm)試作材の結果である。   The execution material 1 is the result of the prototype material in which the oxygen concentration and sulfur are substantially constant (7 to 8 mass ppm, 5 mass ppm) and the Ti concentration is different (4 to 55 mass ppm).

このTi濃度4〜55mass ppmの範囲では、軟化温度148℃以下であり、導電率も98%IACS以上、102%IACS以上であり、分散粒子サイズも500nm以下の粒子が90%以上であり良好である。そしてロッドの表面もきれいであり、いずれも製品性能として満足している(総合評価○)。   When the Ti concentration is in the range of 4 to 55 mass ppm, the softening temperature is 148 ° C. or less, the conductivity is 98% IACS or more, 102% IACS or more, and the dispersed particle size is 500% or less of the particles of 90% or more. is there. And the surface of the rod is also clean, and both are satisfied as product performance (overall evaluation ○).

ここで、導電率100%IACS以上を満たすものは、Ti濃度が4〜37mass ppmのときであり、102%IACS以上を満たすものは、Ti濃度が4〜25mass ppmのときである。Ti濃度が13mass ppmのとき導電率が最大値である102%IACSを示し、この濃度の周辺では、導電率は、僅かに低い値であった。これは、Tiが13mass ppmのときに、銅中の硫黄分を化合物として捕捉することで、高純度銅(6N)に近い導電率を示したためである。   Here, the case where the electrical conductivity satisfies 100% IACS or higher is when the Ti concentration is 4 to 37 mass ppm, and the case where the electrical conductivity satisfies 102% IACS or higher is when the Ti concentration is 4 to 25 mass ppm. When the Ti concentration was 13 mass ppm, the conductivity was 102% IACS, which was the maximum value, and the conductivity was slightly lower around this concentration. This is because when Ti is 13 mass ppm, the sulfur content in copper is captured as a compound, thereby exhibiting a conductivity close to that of high-purity copper (6N).

よって、酸素濃度を高くし、Tiを添加することで、半軟化温度と導電率の双方を満足させることができる。   Therefore, both the semi-softening temperature and the conductivity can be satisfied by increasing the oxygen concentration and adding Ti.

比較材3は、Ti濃度を60mass ppmと高くした試作材である。この比較材3は、導電率は要望を満足しているが、半軟化温度は148℃以上であり、製品性能を満足していない。さらにロッドの表面傷も多い結果であり、製品にすることは難しかった。よって、Tiの添加量は60mass ppm未満がよい。   Comparative material 3 is a prototype material having a Ti concentration as high as 60 mass ppm. In this comparative material 3, the electrical conductivity satisfies the request, but the semi-softening temperature is 148 ° C. or higher, and the product performance is not satisfied. Furthermore, there were many surface scratches on the rod, making it difficult to produce a product. Therefore, the addition amount of Ti is preferably less than 60 mass ppm.

実施材2は、硫黄濃度を5mass ppmとし、Ti濃度を13〜10mass ppmとし、酸素濃度を変えて、酸素濃度の影響を検討した試作材である。   The implementation material 2 is a prototype material in which the sulfur concentration is set to 5 mass ppm, the Ti concentration is set to 13 to 10 mass ppm, and the oxygen concentration is changed to examine the influence of the oxygen concentration.

酸素濃度に関しては、2mass ppmを越え30mass ppm以下まで、大きく濃度が異なる試作材とした。但し、酸素が2mass ppm未満では、生産が難しく安定した製造できないため、総合評価は△とした。また酸素濃度を30mass ppmと高くしても半軟化温度と導電率の双方を満足することがわかった。   With respect to the oxygen concentration, prototype materials having greatly different concentrations from 2 mass ppm to 30 mass ppm or less were used. However, when oxygen is less than 2 mass ppm, production is difficult and stable production cannot be performed, so the overall evaluation is Δ. It was also found that even when the oxygen concentration was increased to 30 mass ppm, both the semi-softening temperature and the conductivity were satisfied.

比較材4に示すように、酸素が40mass ppmの場合には、ロッド表面の傷が多く、製品にならない状況であった。   As shown in the comparative material 4, when the oxygen was 40 mass ppm, there were many scratches on the rod surface, and the product was not a product.

よって、酸素濃度が2mass ppmを越え30mass ppm以下の範囲とすることで、半軟化温度、導電率102%IACS以上、分散粒子サイズいずれの特性も満足させることができ、またロッドの表面もきれいであり、いずれも製品性能を満足させることができる。   Therefore, by setting the oxygen concentration in the range of more than 2 mass ppm and less than 30 mass ppm, the characteristics of semi-softening temperature, electrical conductivity of 102% IACS or more, and dispersed particle size can be satisfied, and the surface of the rod is clean. Yes, both can satisfy product performance.

実施材3は、それぞれ酸素濃度とTi濃度とを比較的同じ近い濃度とし、硫黄濃度を4〜20mass ppmと変えた試作材の例である。この実施材3においては、硫黄が2mass ppmより少ない試作材は、その原料面から実現できなかったが、Tiと硫黄の濃度を制御することで、半軟化温度と導電率の双方を満足させることができる。   The implementation material 3 is an example of a prototype material in which the oxygen concentration and the Ti concentration are relatively close to each other and the sulfur concentration is changed to 4 to 20 mass ppm. In this material 3, the prototype material with less than 2 mass ppm of sulfur could not be realized from the raw material side, but by satisfying both the semi-softening temperature and the conductivity by controlling the concentrations of Ti and sulfur. Can do.

比較材5の硫黄濃度が18mass ppmで、Ti濃度が13mass ppmの場合には、半軟化温度が162℃で高く、必要特性を満足できなかった。また、特にロッドの表面品質が悪いので、製品化は難しかった。   When the sulfur concentration of the comparative material 5 was 18 mass ppm and the Ti concentration was 13 mass ppm, the semi-softening temperature was high at 162 ° C. and the required characteristics could not be satisfied. Moreover, since the surface quality of the rod was particularly poor, it was difficult to produce a product.

以上より、硫黄濃度が2〜12mass ppmの場合には、半軟化温度、導電率102%IACS以上、分散粒子サイズいずれの特性も満足しており、ロッドの表面もきれいですべての製品性能を満足することがわかった。   From the above, when the sulfur concentration is 2 to 12 mass ppm, the properties of semi-softening temperature, conductivity of 102% IACS or more, and dispersed particle size are satisfied, and the surface of the rod is clean and satisfies all product performance. I found out that

比較材6は、高純度銅(6N)を用いた検討結果を示したが、半軟化温度127〜130℃であり、導電率も102.8%IACSであり、分散粒子サイズも、500μm以下の粒子はまったく認められなかった。   Although the comparative material 6 showed the examination result using high purity copper (6N), it is a semi-softening temperature 127-130 degreeC, and electrical conductivity is 102.8% IACS, and dispersion particle size is also 500 micrometers or less. No particles were observed.

Figure 2012087368
表2は、製造条件としての、溶融銅の温度及び圧延温度と半軟化温度、導電率、表面品質、分散粒子サイズ及び総合評価との関係を示したものである。
Figure 2012087368
Table 2 shows the relationship between the molten copper temperature, rolling temperature, semi-softening temperature, electrical conductivity, surface quality, dispersed particle size, and comprehensive evaluation as manufacturing conditions.

比較材7は、溶銅温度が高めの1330〜1350℃で且つ圧延温度が950℃〜600℃でφ8mmのロッドを試作した結果を示したものである。   Comparative material 7 shows the result of trial production of a rod having a diameter of 8 mm at a molten metal temperature of 1330 to 1350 ° C. and a rolling temperature of 950 to 600 ° C.

この比較材7は、半軟化温度と導電率は満足するものの、分散粒子のサイズに関しては、1000nm程度のものもあり、500nm以上の粒子も10%を超えていた。よってこれは不適なものである。   Although this comparative material 7 satisfies the semi-softening temperature and the electrical conductivity, some of the dispersed particles have a size of about 1000 nm, and the particles of 500 nm or more exceeded 10%. Therefore, this is unsuitable.

実施材4は、溶銅温度が1200〜1320℃で且っ圧延温度が低めの880℃〜550℃でφ8mmのロッドを試作した結果を示したものである。この実施材4については、ロッド表面品質、分散粒子サイズも良好で、総合評価は○であった。   The execution material 4 shows the result of trial manufacture of a rod of φ8 mm at 880 ° C. to 550 ° C. with a molten copper temperature of 1200 to 1320 ° C. and a low rolling temperature. With respect to this Example 4, the rod surface quality and the dispersed particle size were also good, and the overall evaluation was good.

比較材8は、溶銅温度が1100℃で且つ圧延温度が低めの880℃〜550℃でφ8mmのロッドを試作した結果を示したものである。この比較材8は、溶銅温度が低いため、ロッドの表面傷が多く製品には適さなかった。これは、溶銅温度が低いため、圧延時に傷が発生しやすいためである。   Comparative material 8 shows the result of trial manufacture of a rod of φ8 mm at 880 ° C. to 550 ° C. with a molten copper temperature of 1100 ° C. and a lower rolling temperature. Since this comparative material 8 had a low molten copper temperature, there were many surface scratches on the rod and it was not suitable for the product. This is because scratches are likely to occur during rolling because the molten copper temperature is low.

比較材9は、溶銅温度が1300℃で且つ圧延温度が高めの950℃〜600℃でφ8mmのロッドを試作した結果を示したものである。この比較材9は、熱間圧延温度が高いため、ロッドの表面品質が良いが、分散粒子サイズも大きなものがあり、総合評価は×である。   Comparative material 9 shows the result of trial production of a rod of φ8 mm at 950 ° C. to 600 ° C. with a molten copper temperature of 1300 ° C. and a higher rolling temperature. Since this comparative material 9 has a high hot rolling temperature, the surface quality of the rod is good, but some of the dispersed particles are large, and the overall evaluation is x.

比較材10は、溶銅温度が1350℃で且つ圧延温度が低めの880℃〜550℃でφ8mmのロッドを試作した結果を示したものである。この比較材10は、溶銅温度が高いため、分散粒子サイズが大きなものがあり、総合評価は×である。   Comparative material 10 shows the result of trial manufacture of a rod of φ8 mm at 880 ° C. to 550 ° C. with a molten copper temperature of 1350 ° C. and a lower rolling temperature. Since this comparative material 10 has a high molten copper temperature, some of the dispersed particles have a large size, and the overall evaluation is x.

Figure 2012087368
表3は、SCR連続鋳造圧延により、鋳造温度と圧延温度を変化させ、幅200mm×厚さ8mmの板材を作製したときの、製造条件としての、溶融銅の溶解温度及び圧延温度と半軟化温度、導電率、表面品質、分散粒子サイズ及び総合評価との関係を示したものである。半軟化温度及び導電率は、厚さ8mmから0.8mmまで冷間圧延したものを試料として評価した。
Figure 2012087368
Table 3 shows the melting temperature, rolling temperature, and semi-softening temperature of molten copper as manufacturing conditions when the casting temperature and rolling temperature were changed by SCR continuous casting and rolling to produce a plate having a width of 200 mm and a thickness of 8 mm. , Conductivity, surface quality, dispersed particle size, and overall evaluation. The semi-softening temperature and electrical conductivity were evaluated using a sample that was cold-rolled from a thickness of 8 mm to 0.8 mm.

比較材11は、溶銅温度が高めの1330〜1350℃で且つ圧延温度が950〜600℃で平板を試作した結果を示したものである。この比較材11は、半軟化温度と導電率は満足するものの、分散粒子のサイズに関しては、1000nm程度のものがあり、500nm以上の粒子が10%を超えていた。よってこの総合評価は×であった。   The comparative material 11 shows the result of trial manufacture of a flat plate at a molten copper temperature of 1330 to 1350 ° C. and a rolling temperature of 950 to 600 ° C. Although this comparative material 11 satisfied the semi-softening temperature and the electrical conductivity, the size of the dispersed particles was about 1000 nm, and the particles of 500 nm or more exceeded 10%. Therefore, this comprehensive evaluation was x.

実施材5は、溶銅温度が1200〜1320℃で且つ圧延温度が低めの880℃〜550℃で、幅20mm×厚さ1.0mmの平板を試作した結果を示したものである。この実施材5については、板材の表面品質、分散粒子サイズも良好で、総合評価は○であった。   The implementation material 5 shows the result of trial manufacture of a flat plate having a molten copper temperature of 1200 to 1320 ° C. and a lower rolling temperature of 880 to 550 ° C. and a width of 20 mm and a thickness of 1.0 mm. About this implementation material 5, the surface quality of the board | plate material and the dispersed particle size were also favorable, and the comprehensive evaluation was (circle).

比較材12は、溶銅温度が1100℃で且つ圧延温度が低めの880℃〜550℃で幅20mm×厚さ1.0mmの平板を試作した結果を示したものである。この比較材12は、溶銅温度が低いため、板材の表面傷が多く製品には適さなかった。これは、溶銅温度が低いため、圧延時に傷が発生しやすいためである。   The comparative material 12 shows the result of trial manufacture of a flat plate having a molten copper temperature of 1100 ° C. and a lower rolling temperature of 880 ° C. to 550 ° C. and a width of 20 mm and a thickness of 1.0 mm. Since this comparative material 12 had a low molten copper temperature, there were many surface scratches on the plate material and it was not suitable for the product. This is because scratches are likely to occur during rolling because the molten copper temperature is low.

比較材13は、溶銅温度が1300℃で且つ圧延温度が高めの950℃〜600℃で幅20mm×厚さ1.0mmの平板を試作した結果を示したものである。この比較材13は、熱間圧延温度が高いため、板材の表面品質が良いが、分散粒子サイズも大きなものがあり、総合評価は×であった。   The comparative material 13 shows the result of trial manufacture of a flat plate having a molten copper temperature of 1300 ° C. and a high rolling temperature of 950 ° C. to 600 ° C. and a width of 20 mm and a thickness of 1.0 mm. Since this comparative material 13 had a high hot rolling temperature, the surface quality of the plate material was good, but there were also large dispersed particle sizes, and the overall evaluation was x.

比較材14は、溶銅温度が1350℃で且つ圧延温度が低めの880℃〜550℃で幅20mm×厚さ1.0mmの平板を試作した結果を示したものである。この比較材14は、溶銅温度が高いため、分散粒子サイズが大きなものがあり、総合評価は×であった。
[実施形態2]
図7は、本発明のクラッド材を示す断面図である。本発明のクラッド材は、アルミ或いはアルミ合金からなる層と、銅層が複合一体化されている。複合一体化の方法としては、冷間圧延法が挙げられる。冷間圧延によって作製したCuとAlクラッド材は、製品に合わせた所定厚さにまで圧延を行い、その後のプレス、曲げ、深絞り加工が可能となるよう130〜190℃で熱処理を行う。
The comparative material 14 shows the result of trial manufacture of a flat plate having a molten copper temperature of 1350 ° C. and a rolling temperature of 880 ° C. to 550 ° C. and a width of 20 mm and a thickness of 1.0 mm. Since this comparative material 14 had a high molten copper temperature, some of the dispersed particles had a large size, and the overall evaluation was x.
[Embodiment 2]
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the clad material of the present invention. In the clad material of the present invention, a layer made of aluminum or an aluminum alloy and a copper layer are combined and integrated. An example of the composite integration method is a cold rolling method. The Cu and Al clad material produced by cold rolling is rolled to a predetermined thickness according to the product, and then heat treated at 130 to 190 ° C. so that subsequent pressing, bending and deep drawing can be performed.

本発明のクラッド材のCu層は、前述の希薄銅合金材料で構成される。また、本発明のクラッド材は、2層構造に限るものでなく、図8に示すような3層以上の構造でも同様の効果が得られる。   The Cu layer of the clad material of the present invention is composed of the aforementioned diluted copper alloy material. Further, the clad material of the present invention is not limited to the two-layer structure, and the same effect can be obtained with a structure of three or more layers as shown in FIG.

更に、本発明のクラッド材は、CuとAlの組み合わせに限るものではなく、Cuとの組み合わせで加熱によって金属間化合物を形成するFeやフェライト系、オーステナイト系ステンレス鋼などの金属、合金材でも同様の効果が得られる。   Furthermore, the clad material of the present invention is not limited to the combination of Cu and Al, and the same applies to metals and alloy materials such as Fe, ferrite, and austenitic stainless steel that form intermetallic compounds by heating in combination with Cu. The effect is obtained.

本発明のクラッド材は、冷間加工による通常のクラッド材の製造において、Cuと異種金属接続及びその後の圧延により硬化した材料を軟化させるために行われる熱処理の温度或いはその加熱時間を従来よりも大幅に低減できる。そのため、Cuと異種金属界面に形成される脆い金属間化合物の成長が抑制され、材料強度を著しく低下させるCu/異種金属界面のクラック発生を抑えることで、クラッド材としてのプレス性、曲げ、絞り加工性を著しく向上できる。   The clad material according to the present invention has a heat treatment temperature or heating time for softening a material hardened by joining different metals to Cu and subsequent rolling in the production of a normal clad material by cold working. It can be greatly reduced. Therefore, the growth of brittle intermetallic compounds formed at the Cu and dissimilar metal interface is suppressed, and the cracking at the Cu / dissimilar metal interface, which significantly reduces the material strength, is suppressed. Workability can be remarkably improved.

また、本発明は、従来のCuに代わり本発明の希薄銅合金材料を適用することで、本特性を達成するため、第三の高価な材料を加えたり、クラッド積層構造によって複雑になることによる材料や製造コストが上昇することはない。   In addition, the present invention applies the diluted copper alloy material of the present invention in place of the conventional Cu, thereby achieving this characteristic, by adding a third expensive material or being complicated by the clad laminated structure There is no increase in material or manufacturing costs.

実施材1の上から3番目の素材を、溶銅温度1320℃で且つ熱間圧延温度が最初の圧延ロール温度880℃〜最終の圧延ロール温度550℃で厚さ8mmの鋳造材を得て、さらにこれを冷間圧延して幅200mm、厚さ0.8mmの銅合金板を得た。この銅合金条と純アルミ(厚さ0.8mm)を冷間圧延法により複合一体化させた。更にそのCuとAlクラッド材を厚さ0.4mmまで圧延加工した後、130℃×1hの熱処理を行った。   The third material from the top of the implementation material 1 is obtained by obtaining a cast material having a molten copper temperature of 1320 ° C. and a hot rolling temperature of the first rolling roll temperature of 880 ° C. to the final rolling roll temperature of 550 ° C. and a thickness of 8 mm, Further, this was cold-rolled to obtain a copper alloy plate having a width of 200 mm and a thickness of 0.8 mm. This copper alloy strip and pure aluminum (thickness 0.8 mm) were combined and integrated by cold rolling. Further, the Cu and Al clad material was rolled to a thickness of 0.4 mm, and then heat-treated at 130 ° C. × 1 h.

実施例1と同様の方法で銅合金板を得て、これと純アルミ(厚さ0.8mm)を冷間圧延法により複合一体化させた。更にそのCuとAlクラッド材を厚さ0.4mmまで圧延加工した後、190℃×1hの熱処理を行った。   A copper alloy plate was obtained in the same manner as in Example 1, and this and pure aluminum (thickness 0.8 mm) were combined and integrated by cold rolling. Further, the Cu and Al clad material was rolled to a thickness of 0.4 mm, and then heat-treated at 190 ° C. × 1 h.

アルミ(厚さ0.8mm)の上下両面を実施例1と同様の方法で得た銅合金条(厚さ0.8mm)ではさみ、純冷間圧延法により複合一体化させた。更にそのCuとAlとCuクラッド材を厚さ0.4mmまで圧延加工した後、190℃×1hの熱処理を行った。
[比較例1]
実施例1と同様の方法で得た銅合金条(厚さ0.8mm)と純アルミ(厚さ0.8mm)を冷間圧延法により複合一体化させた。更にそのCuとAlクラッド材を厚さ0.4まで圧延加工した後、120℃×1hの熱処理を行った。
[比較例2]
実施例1と同様の方法で得た銅合金条(厚さ0.8mm)と純アルミ(厚さ0.8mm)を冷間圧延法により複合一体化させた。更にそのCuとAlクラッド材を厚さ0.4mmまで圧延加工した後、200℃×1hの熱処理を行った。
[比較例3]
純度99.99%の銅条(厚さ0.8mm)と純アルミ(厚さ0.8mm)を冷間圧延法により複合一体化させた。更にそのCuとAlクラッド材を厚さ0.4mmまで圧延加工した後、130℃×1hの熱処理を行った。
[比較例4]
純度99.99%の銅条(厚さ0.8mm)と純アルミ(厚さ0.8mm)を冷間圧延法により複合一体化させた。更にそのCuとAlクラッド材を厚さ0.4mmまで圧延加工した後、190℃×1h熱処理を行った。
[比較例5]
純度99.99%の銅条(厚さ0.8mm)と純アルミ(厚さ0.8mm)を冷間圧延法により複合一体化させた。更にそのCuとAlクラッド材を厚さ0.4mmまで圧延加工した後、200℃×1hの熱処理を行った。
[従来例1]
純度99.99%の銅条(厚さ0.8mm)の片面にNiめっき(10μm)処理をした後、純アルミ(厚さ0.8mm)を冷間圧延法により複合一体化させた。更にそのCuとNiとAlクラッド材を厚さ0.4mmまで圧延加工した後、130℃×1hの熱処理を行った。
[従来例2]
純度99.99%の銅条(厚さ0.8mm)の片面にNiめっき(10μm)処理をした後、純アルミ(厚さ0.8mm)を冷間圧延法により複合一体化させた。更にそのCuとNiとAlクラッド材を厚さ0.4mmまで圧延加工した後、190℃×1hの熱処理を行った。
[従来例3]
純度99.99%の銅条(厚さ0.8mm)の片面にNiめっき(10μm)処理をした後、純アルミ(厚さ0.8mm)を冷間圧延法により複合一体化させた。更にそのCuとNiとAlクラッド材を厚さ0.4mmまで圧延加工した後、200℃×1hの熱処理を行った。
The upper and lower surfaces of aluminum (thickness 0.8 mm) were sandwiched between copper alloy strips (thickness 0.8 mm) obtained by the same method as in Example 1, and were combined and integrated by a pure cold rolling method. Further, the Cu, Al, and Cu clad material were rolled to a thickness of 0.4 mm, and then heat-treated at 190 ° C. × 1 h.
[Comparative Example 1]
A copper alloy strip (thickness 0.8 mm) obtained by the same method as in Example 1 and pure aluminum (thickness 0.8 mm) were combined and integrated by cold rolling. Further, the Cu and Al clad material was rolled to a thickness of 0.4, and then heat-treated at 120 ° C. × 1 h.
[Comparative Example 2]
A copper alloy strip (thickness 0.8 mm) obtained by the same method as in Example 1 and pure aluminum (thickness 0.8 mm) were combined and integrated by cold rolling. Further, the Cu and Al clad material was rolled to a thickness of 0.4 mm, followed by heat treatment at 200 ° C. × 1 h.
[Comparative Example 3]
A copper strip (thickness 0.8 mm) having a purity of 99.99% and pure aluminum (thickness 0.8 mm) were combined and integrated by cold rolling. Further, the Cu and Al clad material was rolled to a thickness of 0.4 mm, and then heat-treated at 130 ° C. × 1 h.
[Comparative Example 4]
A copper strip (thickness 0.8 mm) having a purity of 99.99% and pure aluminum (thickness 0.8 mm) were combined and integrated by cold rolling. Further, the Cu and Al clad material was rolled to a thickness of 0.4 mm, and then heat-treated at 190 ° C. for 1 h.
[Comparative Example 5]
A copper strip (thickness 0.8 mm) having a purity of 99.99% and pure aluminum (thickness 0.8 mm) were combined and integrated by cold rolling. Further, the Cu and Al clad material was rolled to a thickness of 0.4 mm, followed by heat treatment at 200 ° C. × 1 h.
[Conventional example 1]
One side of a 99.99% pure copper strip (thickness 0.8 mm) was subjected to Ni plating (10 μm) treatment, and pure aluminum (thickness 0.8 mm) was combined and integrated by cold rolling. Further, the Cu, Ni, and Al clad materials were rolled to a thickness of 0.4 mm, and then heat-treated at 130 ° C. × 1 h.
[Conventional example 2]
One side of a 99.99% pure copper strip (thickness 0.8 mm) was subjected to Ni plating (10 μm) treatment, and pure aluminum (thickness 0.8 mm) was combined and integrated by cold rolling. Further, the Cu, Ni, and Al clad materials were rolled to a thickness of 0.4 mm, and then heat-treated at 190 ° C. × 1 h.
[Conventional Example 3]
One side of a 99.99% pure copper strip (thickness 0.8 mm) was subjected to Ni plating (10 μm) treatment, and pure aluminum (thickness 0.8 mm) was combined and integrated by cold rolling. Further, the Cu, Ni, and Al clad materials were rolled to a thickness of 0.4 mm, and then heat-treated at 200 ° C. × 1 h.

Figure 2012087368
表4は、実施例、比較例及び従来例のそれぞれのクラッド材について、加工性、経済性(材料コスト、製造コスト)を判定し、総合評価を行った結果を示すものである。加工性については、JIS−Z−2247に準じてエリクセン試験を実施し、エリクセン値が10mm以上を合格(○)、7mm以上〜10mm未満を可(△)、7mm未満を不可(×)とした。
Figure 2012087368
Table 4 shows the results of comprehensive evaluation by determining workability and economy (material cost, manufacturing cost) for each of the clad materials of Examples, Comparative Examples, and Conventional Examples. For workability, an Erichsen test was conducted in accordance with JIS-Z-2247, and an Erichsen value of 10 mm or more was accepted (◯), 7 mm or more but less than 10 mm was acceptable (Δ), and less than 7 mm was unacceptable (x). .

表4に示すように、本発明に関わる実施例1〜3は、加工性、経済性ともに優れた特性と評価できた。比較例1は、該当の熱処理では圧延による加工硬化を十分に取り除くことができず材料の伸びが得られなかった。一方、熱処理温度がより高い比較例2は、CuとAl界面での脆い金属間化合物の形成が破断の起点となり、良い特性が得られなかった。比較例3、4も比較例1と同様、該当の熱処理では、加工に必要な伸びが得られておらず、逆に熱処理温度を高くし、加工に必要な伸びを得ようとした比較例5では、比較例2と同様に、CuとAl界面に脆い金属問化合物を形成し、早期の破断に至ることがわかった。   As shown in Table 4, Examples 1 to 3 according to the present invention could be evaluated as excellent characteristics in both processability and economy. In Comparative Example 1, work hardening due to rolling could not be sufficiently removed by the corresponding heat treatment, and the elongation of the material could not be obtained. On the other hand, in Comparative Example 2 where the heat treatment temperature was higher, formation of a brittle intermetallic compound at the interface between Cu and Al became the starting point of fracture, and good characteristics could not be obtained. Similarly to Comparative Example 1, Comparative Examples 3 and 4 did not obtain the elongation required for processing in the corresponding heat treatment. Conversely, Comparative Example 5 tried to obtain the elongation necessary for processing by increasing the heat treatment temperature. Then, as in Comparative Example 2, it was found that a brittle metal compound was formed at the Cu / Al interface, leading to early fracture.

従来例1及び従来例2では、加工性が悪かったが、更に熱処理温度を高くした従来例3では加工性が向上した。これは、本構造ではCuとAlの金属間化合物の生成が抑制されていることによると考えられる。しかし、層構造が複雑な従来例1〜3は、材料コスト及び製造コストが高くなることは明らかである。   In the conventional example 1 and the conventional example 2, the workability was poor, but in the conventional example 3 in which the heat treatment temperature was further increased, the workability was improved. This is considered to be because the formation of an intermetallic compound of Cu and Al is suppressed in this structure. However, it is clear that the conventional examples 1 to 3 having a complicated layer structure increase the material cost and the manufacturing cost.

以上の結果より、加工性及び経済性に優れたクラッド材は、本発明である実施例1〜3であると評価できた。そして、本検討で実施したCuとAlのクラッド材は、温度130〜190℃、1hの熱処理条件で、優れた加工性を示すことがわかった。   From the above results, it was possible to evaluate that the clad materials excellent in workability and economy are Examples 1 to 3 according to the present invention. And it turned out that the cladding material of Cu and Al implemented by this examination shows the outstanding workability on the heat treatment conditions of temperature 130-190 degreeC and 1 h.

実施例1〜3のクラッド材のCuとAlの組み合わせの他に、Cuとの組み合わせで加熱によって金属間化合物を形成する純鉄、SUS405のフェライト系ステンレス鋼、SUS304のオーステナイト系ステンレス鋼とにおいても実施例1〜3と同様にクラッド材を得ることができ、同様の効果も得られている。   In addition to the combination of Cu and Al of the clad materials of Examples 1 to 3, in combination with Cu, pure iron that forms an intermetallic compound by heating, SUS405 ferritic stainless steel, and SUS304 austenitic stainless steel A clad material can be obtained in the same manner as in Examples 1 to 3, and similar effects are also obtained.

実施例1〜3のCuとAlクラッド材は、特に、軟化温度が低く、表面品質に優れていることから、半導体デバイスの冷却に使用されるヒートシンク、電子デバイス用のケース、電池用ケースなどに適用され、優れた効果が得られている。   The Cu and Al clad materials of Examples 1 to 3 are particularly low in softening temperature and excellent in surface quality, so that they can be used for heat sinks used for cooling semiconductor devices, cases for electronic devices, battery cases, etc. It is applied and has an excellent effect.

1・・・銅層、2・・・Al層、Al合金層、Cuと金属間化合物を形成する金属層又はその合金層。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Copper layer, 2 ... Al layer, Al alloy layer, the metal layer which forms an intermetallic compound with Cu, or its alloy layer.

Claims (10)

異種金属材料同士を接合してなるクラッド材において、
前記異種金属材料の一方が、Ti、Mg、Zr、Nb、Ca、V、Ni、Mn及びCrからなる群から選択された添加元素と、2mass ppmを越える量の酸素とを含有し、残部が不可避的不純物及び銅からなる希薄銅合金材料であることを特徴とするクラッド材。
In the clad material formed by joining dissimilar metal materials,
One of the dissimilar metal materials contains an additive element selected from the group consisting of Ti, Mg, Zr, Nb, Ca, V, Ni, Mn and Cr, and oxygen in an amount exceeding 2 mass ppm, with the balance being A clad material which is a dilute copper alloy material made of inevitable impurities and copper.
請求項1において、前記異種金属材料の一方が、硫黄2〜12mass ppm、酸素2mass ppmを越えて30mass ppm以下及びTi4〜55mass ppmを含有することを特徴とするクラッド材。   2. The clad material according to claim 1, wherein one of the different metal materials contains sulfur of 2 to 12 mass ppm, oxygen of 2 mass ppm to 30 mass ppm or less, and Ti of 4 to 55 mass ppm. 請求項1又は2において、前記希薄銅合金材料は、軟化温度が0.8mmの厚さで、130〜148℃であることを特徴とするクラッド材。   3. The clad material according to claim 1, wherein the diluted copper alloy material has a softening temperature of 0.8 mm and a temperature of 130 to 148 ° C. 3. 請求項1〜3のいずれかにおいて、前記硫黄とTiとは、主に、TiO、TiO、TiS及びTi−O−Sの形で化合物又は凝集物を形成し、少量の前記硫黄とTiとが前記希薄銅合金材料中に固溶していることを特徴とするクラッド材。 In claim 1, said sulfur and Ti are mainly, TiO, to form a TiO 2, compounds in the form of TiS and TiO-S or aggregates, and a small amount of the sulfur and Ti Is a solid solution in the diluted copper alloy material. 請求項4において、前記化合物又は凝集物の粒径は、前記TiOが200nm以下、前記TiOが1000nm以下、前記TiSが200nm以下及びTi−O−Sが300nm以下で、前記希薄銅合金材料の結晶粒内に分布し、500nm以下の粒子が90%以上であることを特徴とするクラッド材。 5. The particle diameter of the compound or aggregate according to claim 4, wherein the TiO is 200 nm or less, the TiO 2 is 1000 nm or less, the TiS is 200 nm or less, and the Ti—O—S is 300 nm or less. A clad material characterized in that 90% or more of particles having a size of 500 nm or less are distributed in crystal grains. 請求項1〜5のいずれかにおいて、前記異種金属材料の他方が、純Alであることを特徴とするクラッド材。   6. The clad material according to claim 1, wherein the other metal material is pure Al. Ti、Mg、Zr、Nb、Ca、V、Ni、Mn及びCrからなる群から選択された添加元素と、2mass ppmを越える量の酸素とを含有し、残部が不可避的不純物及び銅からなる希薄銅合金材料を、連続鋳造圧延により、1100〜1320℃の鋳造温度で溶湯とし、鋳造材を作製する工程と、該鋳造材を熱間圧延後冷間圧延して希薄銅合金板を作製する工程と、前記希薄銅合金板と異種金属板とを接合する工程と、該接合後に熱処理を加える熱処理工程とを備えたことを特徴とするクラッド材の製造方法。   Contains an additive element selected from the group consisting of Ti, Mg, Zr, Nb, Ca, V, Ni, Mn, and Cr and oxygen in an amount exceeding 2 mass ppm, with the remainder being an inevitable impurity and copper. A step of making a copper alloy material into a molten metal at a casting temperature of 1100 to 1320 ° C. by continuous casting and rolling, and a step of producing a dilute copper alloy plate by hot rolling and cold rolling the casting material And a method for producing a clad material, comprising: a step of joining the diluted copper alloy plate and the dissimilar metal plate; and a heat treatment step of applying a heat treatment after the joining. 請求項7において、前記熱間圧延温度は、最初の圧延ロールでの圧延温度が880℃以下、及び、最終の圧延ロールでの圧延温度が550℃以上であることを特徴とするクラッド材の製造方法。   8. The production of a clad material according to claim 7, wherein the hot rolling temperature is 880 ° C. or lower at the first rolling roll and 550 ° C. or higher at the final rolling roll. Method. 請求項7又は8において、前記熱処理工程における加熱温度が130〜190℃及び加熱時間が0.5〜5時間であることを特徴とするクラッド材の製造方法。 The method for producing a clad material according to claim 7 or 8, wherein the heating temperature in the heat treatment step is 130 to 190 ° C and the heating time is 0.5 to 5 hours. 請求項7〜9のいずれかにおいて、前記希薄銅合金板が、硫黄2〜12mass ppm、酸素2mass ppmを越えて30mass ppm以下及びTi4〜55mass ppmを含有することを特徴とするクラッド材の製造方法。   The method for producing a clad material according to any one of claims 7 to 9, wherein the dilute copper alloy plate contains 2 to 12 mass ppm of sulfur, 30 mass ppm or less exceeding 2 mass ppm of oxygen and 4 to 55 mass ppm of Ti. .
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