JP2013155407A - Copper alloy and cast product - Google Patents

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靖弘 積川
Kazumasa Maki
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a copper alloy of a Cu-Zn based alloy superior particularly in mechanical properties and castability, in which crystal grains can be refined reliably; and a cast product formed of the copper alloy.SOLUTION: The copper alloy has a composition including 60-90 mass% of Cu, 0.001-0.5 mass% of P, 1-100 mass ppm of S, 10-2,000 mass ppm of Zr, 5-2,000 mass ppm of one or more elements of Ca and Sr, and the balance Zn with unavoidable impurities.

Description

本発明は、鋳造性、機械的特性に優れた銅合金、及び、この銅合金からなる鋳造品に関するものである。  The present invention relates to a copper alloy having excellent castability and mechanical properties, and a cast product made of the copper alloy.

Cu−Zn系合金等の銅合金においては、結晶粒を微細化することによって機械的特性が向上することが知られている。例えば、銅合金の強度は、ホールペッチの法則によれば、結晶粒径の逆数の1/2乗に比例して向上することになる。   In copper alloys such as Cu-Zn alloys, it is known that mechanical properties are improved by refining crystal grains. For example, the strength of a copper alloy is improved in proportion to the 1/2 power of the reciprocal of the crystal grain size according to Hall Petch's law.

また、上述の銅合金からなる鋳造品においては、最終凝固部において凝固収縮によって生成された空間に溶湯が十分に供給されないために、大きな引け巣が発生することが知られている。例えば、重力鋳造を行った場合には、引け巣は漏斗状をなし、その下方側にも小さな収縮孔が点在することになる。
このような鋳造欠陥を抑制するためには、凝固時に晶出する結晶粒を微細化することによって凝固の最終段階においても溶湯の流動性を確保することが有効である。
Further, it is known that in the cast product made of the above-described copper alloy, a large shrinkage cavity is generated because the molten metal is not sufficiently supplied to the space generated by the solidification shrinkage in the final solidified portion. For example, when gravity casting is performed, the shrinkage nest has a funnel shape, and small shrinkage holes are dotted on the lower side thereof.
In order to suppress such casting defects, it is effective to secure the fluidity of the molten metal even in the final stage of solidification by refining crystal grains that crystallize during solidification.

そこで、特許文献1,2においては、Cu−Zn系合金にZrとPとを共添加することにより、結晶粒を微細化する技術が提案されている。すなわち、Zr−P化合物粒子を分散させ、このZr−P化合物粒子を接種核として初晶を発生させることによって、結晶粒の微細化を図っているのである。   Therefore, Patent Documents 1 and 2 propose a technique for refining crystal grains by co-adding Zr and P to a Cu-Zn alloy. That is, the crystal grains are refined by dispersing the Zr—P compound particles and generating primary crystals using the Zr—P compound particles as seed nuclei.

特許第3964930号公報Japanese Patent No. 3964930 特許第4095666号公報Japanese Patent No. 4095666

しかしながら、特許文献1,2に示すように、Zr−P化合物粒子を接種核とした場合においても、結晶粒の微細化が不十分な場合があった。特に、凝固時の冷却速度が小さいときには、結晶粒を十分に微細化することができないといった問題があった。   However, as shown in Patent Documents 1 and 2, even when Zr-P compound particles are used as inoculation nuclei, there are cases where the refinement of crystal grains is insufficient. In particular, when the cooling rate during solidification is low, there is a problem that the crystal grains cannot be sufficiently refined.

この発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、Cu−Zn系合金において、結晶粒を確実に微細化することができ、機械的特性及び鋳造性に特に優れた銅合金、及び、この銅合金からなる鋳造品を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and in a Cu-Zn alloy, a crystal grain can be reliably refined, and a copper alloy particularly excellent in mechanical properties and castability, and An object of the present invention is to provide a casting made of this copper alloy.

上記の課題を解決するために、本発明の銅合金は、Cu;60質量%以上90質量%以下、P;0.001質量%以上0.5質量%以下、S;1質量ppm以上100質量ppm以下、Zr;10質量ppm以上2000質量ppm以下、Ca及びSrの少なくともいずれか一種以上;5質量ppm以上2000質量ppm以下、を含み、残部がZnと不可避不純物とからなる組成を有することを特徴としている。   In order to solve the above problems, the copper alloy of the present invention includes Cu; 60% by mass or more and 90% by mass or less, P; 0.001% by mass or more and 0.5% by mass or less, S; having a composition consisting of Zn and inevitable impurities, including: ppm or less, Zr; 10 mass ppm or more and 2000 mass ppm or less, at least one of Ca and Sr; 5 mass ppm or more and 2000 mass ppm or less. It is a feature.

このような構成の銅合金においては、P;0.001質量%以上0.5質量%以下、S;1質量ppm以上100質量ppm以下、Zr;10質量ppm以上2000質量ppm以下、Ca及びSrの少なくともいずれか一種以上;5質量ppm以上2000質量ppm以下、を含有していることから、凝固時に晶出するα相が等軸デンドライト化及び粒状結晶化することになる。   In the copper alloy having such a structure, P: 0.001 mass% to 0.5 mass%, S: 1 mass ppm to 100 mass ppm, Zr: 10 mass ppm to 2000 mass ppm, Ca and Sr Therefore, the α phase crystallized at the time of solidification becomes equiaxed dendrite and granular crystallization.

これにより、凝固の最終段階においても溶湯の流動性が確保され、最終凝固部において凝固収縮によって生成された空間に溶湯が十分に供給されることになり、大きな引け巣の発生が抑制される。したがって、引け巣を除去するために鋳塊を切断除去する部位が少なくなり、鋳造時の歩留りを大幅に向上させることができる。   Thereby, the fluidity of the molten metal is ensured even in the final stage of solidification, and the molten metal is sufficiently supplied to the space generated by the solidification shrinkage in the final solidified portion, thereby suppressing the generation of a large shrinkage nest. Therefore, there are fewer parts for cutting and removing the ingot to remove the shrinkage cavity, and the yield during casting can be greatly improved.

さらに、晶出するα相が等軸デンドライト化及び粒状結晶化することによって、得られる鋳塊及び鋳物(鋳造品)における凝固組織も微細化することになる。
凝固組織が微細である場合、強度、延性等の機械的特性が向上することになる。よって、鋳塊及び鋳物(鋳造品)の加工性が大幅に向上し、熱間加工、冷間加工時において、割れ等の欠陥が発生することを抑制でき、生産効率を大幅に向上させることができる。
また、鋳塊及び鋳物(鋳造品)の凝固組織が微細化されていることから、その後の加工においても結晶粒が粗大化することが抑制され、加工後の製品においても結晶粒が微細化されることになる。よって、加工後の製品においても、強度、延性等の機械的特性の向上を図ることが可能となるのである。
Furthermore, when the α phase to be crystallized is converted into equiaxed dendrites and granular crystallization, the solidified structure in the resulting ingot and casting (cast product) is also refined.
When the solidified structure is fine, mechanical properties such as strength and ductility are improved. Therefore, the workability of ingots and castings (cast products) is greatly improved, and it is possible to suppress the occurrence of defects such as cracks during hot working and cold working, thereby greatly improving production efficiency. it can.
In addition, since the solidification structure of the ingot and the casting (casting product) is refined, it is suppressed that the crystal grains are coarsened in the subsequent processing, and the crystal grains are refined in the processed product. Will be. Therefore, it is possible to improve mechanical properties such as strength and ductility in the processed product.

ここで、前述の銅合金においては、さらに、Mg;5質量ppm以上2000質量ppm以下を含むことが好ましい。
この場合、Mgの添加によってZr−P化合物の分散が促進され、さらに確実に、結晶粒の微細化を図ることが可能となる。
Here, in the above-mentioned copper alloy, it is preferable to further contain Mg; 5 mass ppm or more and 2000 mass ppm or less.
In this case, the dispersion of the Zr—P compound is promoted by the addition of Mg, and the crystal grains can be more reliably refined.

さらに、前述の銅合金において、Sn,Pb,Bi,Se,Fe,Ni,Al,Mn,Si,As,Sb,Teから選択された1種又は2種以上の元素を合計で15質量%以下の範囲内で含有してもよい。
これらの元素は、銅合金の各種特性を向上させる作用効果を有する元素であるため、要求される特性に応じて、これらの元素を適宜添加することが好ましい。
ここで、これらの元素の含有量の合計を15質量%以下に制限することにより、結晶粒の微細化効果を確実に奏功せしめることができる。すなわち、これらの元素の含有量の合計が15質量%を超える場合には、β相やγ相等の非α相が晶出することになり、結晶粒の微細化効果が低下するのである。また、これらの元素の含有量の合計が15質量%を超えると、導電率が低下するため好ましくない。
Furthermore, in the aforementioned copper alloy, a total of 15% by mass or less of one or more elements selected from Sn, Pb, Bi, Se, Fe, Ni, Al, Mn, Si, As, Sb, and Te. It may be contained within the range.
Since these elements are elements having the effect of improving various characteristics of the copper alloy, it is preferable to add these elements as appropriate according to the required characteristics.
Here, by limiting the total content of these elements to 15% by mass or less, the effect of crystal grain refinement can be reliably achieved. That is, when the total content of these elements exceeds 15% by mass, a non-α phase such as a β phase and a γ phase is crystallized, and the effect of refining crystal grains is reduced. In addition, if the total content of these elements exceeds 15% by mass, the electrical conductivity decreases, which is not preferable.

また、前述の銅合金において、CaとSを含有するCa−S化合物、及び、SrとSを含有するSr−S化合物の少なくともいずれか一種以上と、これら前記Ca−S化合物及び前記Sr−S化合物の外側に接触するZr及びPを含有するZr−P化合物と、を備えた複合化合物粒子(上記2相以上を含有する化合物の粒子)が存在することが好ましい。
この場合、CaとSを含有するCa−S化合物、及び、SrとSを含有するSr−S化合物の少なくともいずれか一種以上の化合物が分散し、これら前記Ca−S化合物及び前記Sr−S化合物の外側にZr及びPを含有するZr−P化合物が配設されるので、接種核の数が確保されることになり、確実に、凝固時に晶出するα相を等軸デンドライト化及び粒状結晶化することが可能となる。すなわち、Zr及びPのみを添加した場合に比べて、Ca及びSrの少なくともいずれか一種以上とSとを添加することによって、前記Ca−S化合物及び前記Sr−S化合物の少なくともいずれか一種以上の化合物がZr−P化合物の分散を促進することになるのである。
Moreover, in the above-mentioned copper alloy, at least one or more of a Ca—S compound containing Ca and S and a Sr—S compound containing Sr and S, the Ca—S compound and the Sr—S. It is preferable that there are composite compound particles (compound particles containing two or more phases) including Zr and P containing Zr and P in contact with the outside of the compound.
In this case, at least one of the Ca-S compound containing Ca and S and the Sr-S compound containing Sr and S are dispersed, and the Ca-S compound and the Sr-S compound are dispersed. Since the Zr-P compound containing Zr and P is disposed on the outside, the number of inoculated nuclei is ensured, and the α phase crystallized during solidification is surely converted into equiaxed dendrites and granular crystals. Can be realized. That is, compared with the case where only Zr and P are added, by adding at least one of Ca and Sr and S, at least one of at least one of the Ca-S compound and the Sr-S compound is added. The compound will promote the dispersion of the Zr-P compound.

本発明の鋳造品は、前述の銅合金からなる鋳造品であって、断面のマクロ組織観察において、柱状晶領域が前記断面の10%以下とされていることを特徴としている。
ここで、鋳造品は、鋳造の開始部および終了部と、その中間部の全てを含んでもよいが、通常、鋳造品は、前述の開始部および終了部の一部または全部を除去したものである。また、上記割合は、鋳造方向に対して平行な断面、または垂直な断面のどちらでもよい。その平行または垂直な断面は、鋳造品の重心を含むように選択する。
The cast product of the present invention is a cast product made of the above-mentioned copper alloy, and is characterized in that the columnar crystal region is 10% or less of the cross section in the macro structure observation of the cross section.
Here, the cast product may include all of the casting start part and end part, and the intermediate part thereof. Usually, the cast product is obtained by removing part or all of the start part and end part. is there. The ratio may be a cross section parallel to the casting direction or a cross section perpendicular to the casting direction. The parallel or vertical cross section is selected to include the center of gravity of the casting.

この構成の鋳造品においては、前述の銅合金で構成されていることから、晶出するα相が等軸デンドライト化及び粒状結晶化することによって、その凝固組織も微細化し、柱状晶領域が少なくなる。ここで、柱状晶領域が前記断面の10%以下である場合には、晶出するα相の等軸デンドライト化及び粒状結晶化が十分に行われていることになり、この鋳造品の強度、延性等の機械的特性が向上することになる。よって、鋳造品の加工性が大幅に向上し、熱間加工、冷間加工時において、割れ等の欠陥が発生することを防止することができる。
さらに、晶出するα相が等軸デンドライト化及び粒状結晶化することで、鋳造時の溶湯の流動性が向上し、大きな引け巣の発生が抑制され、鋳造時の歩留りを大幅に向上させることが可能となる。
Since the cast product having this configuration is composed of the above-described copper alloy, the α phase that crystallizes is converted into an equiaxed dendrite and granular crystallization, so that the solidification structure is refined and the columnar crystal region is reduced. Become. Here, when the columnar crystal region is 10% or less of the cross section, the equiaxed dendrite and granular crystallization of the α phase to be crystallized are sufficiently performed, and the strength of this cast product, Mechanical properties such as ductility are improved. Therefore, the workability of the cast product is greatly improved, and it is possible to prevent the occurrence of defects such as cracks during hot working and cold working.
Furthermore, the α phase that crystallizes is converted into equiaxed dendrites and granular crystallization, which improves the fluidity of the molten metal during casting, suppresses the formation of large shrinkage cavities, and greatly improves the yield during casting. Is possible.

ここで、前述の鋳造品であって、断面のミクロ組織観察において、
(粒状結晶の数)/(粒状結晶の数+等軸デンドライトの数)が50%以上とされていることが好ましい。なお、ミクロ組織を観察する部位は、鋳造品の重心部を含む鋳造方向に対して平行または垂直な断面を選び、その重心部(重心部が銅合金となる場合)または冷却速度の最も遅い部位(重心部が空間となる場合)を観察する。
この場合、晶出するα相の微細化が十分に行われていることになり、この鋳造品の強度、延性等の機械的特性が向上することになる。これは、粒状結晶の方が、等軸デンドライトよりも微細であるためである。よって、鋳造品の加工性が大幅に向上し、熱間加工、冷間加工時において、割れ等の欠陥が発生することを防止することができる。
Here, in the aforementioned cast product, in the observation of the microstructure of the cross section,
(Number of granular crystals) / (number of granular crystals + number of equiaxed dendrites) is preferably 50% or more. In addition, the part for observing the microstructure is a cross section parallel or perpendicular to the casting direction including the center of gravity of the cast product, and the center of gravity (when the center of gravity is a copper alloy) or the part with the slowest cooling rate. Observe (when the center of gravity becomes space).
In this case, the α phase crystallized is sufficiently refined, and mechanical properties such as strength and ductility of the cast product are improved. This is because granular crystals are finer than equiaxed dendrites. Therefore, the workability of the cast product is greatly improved, and it is possible to prevent the occurrence of defects such as cracks during hot working and cold working.

本発明によれば、Cu−Zn系合金において、結晶粒を確実に微細化することができ、機械的特性及び鋳造性に特に優れた銅合金、及び、この銅合金からなる鋳造品を提供することができる。   According to the present invention, in a Cu-Zn alloy, it is possible to reliably refine crystal grains, and to provide a copper alloy particularly excellent in mechanical properties and castability, and a cast product made of this copper alloy. be able to.

実施例におけるカーボン鋳型の冷却曲線である。It is a cooling curve of the carbon casting_mold | template in an Example. 実施例における耐火断熱材鋳型の冷却曲線である。It is a cooling curve of the fireproof heat insulation material casting_mold | template in an Example. 実施例においてカーボン鋳型を用いた鋳造品のマクロ組織観察結果の一例を示す写真である。It is a photograph which shows an example of the macro structure observation result of the casting using a carbon casting_mold | template in an Example. 実施例においてカーボン鋳型を用いた鋳造品のマクロ組織観察結果の一例を示す写真である。It is a photograph which shows an example of the macro structure observation result of the casting using a carbon casting_mold | template in an Example. 実施例において耐火断熱材鋳型を用いた鋳造品のマクロ組織観察結果の一例を示す写真である。It is a photograph which shows an example of the macro structure observation result of the casting using a refractory heat insulation material casting_mold | template in an Example. 実施例において耐火断熱材鋳型を用いた鋳造品のマクロ組織観察結果の一例を示す写真である。It is a photograph which shows an example of the macro structure observation result of the casting using a refractory heat insulation material casting_mold | template in an Example. 実施例においてカーボン鋳型を用いた鋳造品のミクロ組織観察結果の一例を示す写真である。It is a photograph which shows an example of the microstructure observation result of the cast product using a carbon casting_mold | template in an Example. 実施例においてカーボン鋳型を用いた鋳造品のミクロ組織観察結果の一例を示す写真である。It is a photograph which shows an example of the microstructure observation result of the cast product using a carbon casting_mold | template in an Example. 実施例においてカーボン鋳型を用いた鋳造品のミクロ組織観察結果の一例を示す写真である。It is a photograph which shows an example of the microstructure observation result of the cast product using a carbon casting_mold | template in an Example. 実施例において耐火断熱材鋳型を用いた鋳造品のミクロ組織観察結果の一例を示す写真である。It is a photograph which shows an example of the microstructure observation result of the casting using a refractory heat insulation material casting_mold | template in an Example. 実施例において耐火断熱材鋳型を用いた鋳造品のミクロ組織観察結果の一例を示す写真である。It is a photograph which shows an example of the microstructure observation result of the casting using a refractory heat insulation material casting_mold | template in an Example. 実施例において耐火断熱材鋳型を用いた鋳造品のミクロ組織観察結果の一例を示す写真である。It is a photograph which shows an example of the microstructure observation result of the casting using a refractory heat insulation material casting_mold | template in an Example. 実施例において、粒状結晶中に存在する晶出物のオージェ分析結果を示す図である。In an Example, it is a figure which shows the Auger analysis result of the crystallization thing which exists in a granular crystal. 実施例において、粒状結晶中に存在する晶出物のオージェ分析結果を示す図である。In an Example, it is a figure which shows the Auger analysis result of the crystallization thing which exists in a granular crystal.

以下に、本発明の実施形態である銅合金、及び、この銅合金からなる鋳造品について説明する。
本実施形態である銅合金においては、CaとSを含有するCa−S化合物、及び、SrとSを含有するSr−S化合物の少なくともいずれか一種以上と、これら前記Ca−S化合物及び前記Sr−S化合物の外側に接触するZr及びPを含有するZr−P化合物と、を備えた複合化合物粒子(上記2相以上を含有する化合物の粒子)が存在している。そして、この複合化合物粒子を接種核として、初晶α相が発生した組織となっている。
Below, the copper alloy which is embodiment of this invention, and the castings which consist of this copper alloy are demonstrated.
In the copper alloy of this embodiment, at least one or more of a Ca—S compound containing Ca and S and a Sr—S compound containing Sr and S, the Ca—S compound, and the Sr There are composite compound particles (compound particles containing two or more phases) including Zr and P containing Zr and P in contact with the outside of the -S compound. The composite compound particles are used as inoculum nuclei to form a primary α phase.

ここで、本実施形態である銅合金は、Cu;60質量%以上90質量%以下、P;0.001質量%以上0.5質量%以下、S;1質量ppm以上100質量ppm以下、Zr;10質量ppm以上2000質量ppm以下、Ca及びSrの少なくともいずれか一種以上;5質量ppm以上2000質量ppm以下、を含み、残部がZnと不可避不純物とからなる組成を有する。   Here, the copper alloy according to the present embodiment is Cu: 60 mass% or more and 90 mass% or less, P: 0.001 mass% or more and 0.5 mass% or less, S: 1 mass ppm or more and 100 mass ppm or less, Zr Including 10 mass ppm or more and 2000 mass ppm or less, at least one of Ca and Sr; 5 mass ppm or more and 2000 mass ppm or less, with the balance being composed of Zn and inevitable impurities.

さらに、Mg;5質量ppm以上2000質量ppm以下を含んでいてもよい。
さらに、Sn,Pb,Bi,Se,Fe,Ni,Al,Mn,Si,As,Sb,Teから選択された1種又は2種以上の元素を合計で15質量%以下の範囲内で含有してもよい。
Furthermore, Mg; 5 mass ppm or more and 2000 mass ppm or less may be included.
Furthermore, it contains one or more elements selected from Sn, Pb, Bi, Se, Fe, Ni, Al, Mn, Si, As, Sb, and Te within a total range of 15% by mass or less. May be.

以下に、これらの元素の含有量を前述の範囲に設定した理由について説明する。   The reason why the contents of these elements are set in the above-described range will be described below.

(Cu,Zn)
本実施形態である銅合金は、CuとZnとを主成分としている。
ここで、Cuの含有量が60質量%未満である場合、すなわち、Zn等に対してCuの含有量が少ない場合には、初晶がβ相となり、結晶粒の微細化を図ることができなくなるおそれがある。また、延性、冷間加工性、耐変色性、耐応力腐食割れ性、プレス性といった特性が低下することになる。
一方、Cuの含有量が90質量%を超える場合、すなわち、Zn等に対してCuの含有量が多い場合には、強度、耐摩耗性が低下するとともに、結晶粒の微細化効果が低減するおそれがある。
このような理由から、Cuの含有量を60質量%以上90質量%以下に設定している。
なお、Znは、引張強度、耐力等の機械的特性に影響を与える元素であるが、他の含有元素との関係から、Cu等の他の元素の残部として含有量を規定している。
(Cu, Zn)
The copper alloy which is this embodiment has Cu and Zn as main components.
Here, when the Cu content is less than 60% by mass, that is, when the Cu content is small with respect to Zn or the like, the primary crystal becomes the β phase, and the crystal grains can be refined. There is a risk of disappearing. In addition, properties such as ductility, cold workability, discoloration resistance, stress corrosion cracking resistance, and pressability are deteriorated.
On the other hand, when the Cu content exceeds 90 mass%, that is, when the Cu content is large relative to Zn or the like, the strength and wear resistance are reduced, and the effect of refining crystal grains is reduced. There is a fear.
For these reasons, the Cu content is set to 60% by mass or more and 90% by mass or less.
Zn is an element that affects mechanical properties such as tensile strength and proof stress, but its content is defined as the balance of other elements such as Cu from the relationship with other contained elements.

(Zr、P)
Zr及びPは、共添加されることによって結晶粒を微細化させる作用効果を有する元素である。
ここで、Zrの含有量が10質量ppm未満及びPの含有量が0.001質量%未満の場合には、上述の結晶粒の微細化効果を十分に奏功せしめることができない。
また、Zrは、酸素との親和力が強いものであるためZr酸化物等が発生し易く、溶湯の粘性が高くなり、鋳造時の酸化物等の巻き込み欠陥が発生し易くなる。また、ブローホールやミクロポロシティが発生しやすくなる。また、2000質量ppmを超えると、結晶粒を微細化させる作用効果も弱まる。これらを考慮した場合には、Zrの含有量を2000質量ppm以下とすることが好ましい。
さらに、Pは、耐蝕性、鋳造性等に影響を与える元素であるため、Pの含有量を0.5質量%以下とすることが好ましい。
以上のことから、本実施形態では、Zrの含有量を10質量ppm以上2000質量ppm以下の範囲内に設定している。なお、上述の作用効果を確実に奏功せしめるためには、Zrの含有量を15質量ppm以上200質量ppm以下の範囲内に設定することが好ましい。
また、Pの含有量を0.001質量%以上0.5質量%以下の範囲内に設定している。
(Zr, P)
Zr and P are elements having an effect of making crystal grains finer by being co-added.
Here, when the content of Zr is less than 10 mass ppm and the content of P is less than 0.001 mass%, the above-described crystal grain refining effect cannot be sufficiently achieved.
Also, since Zr has a strong affinity for oxygen, Zr oxides and the like are likely to be generated, the viscosity of the molten metal is increased, and entrainment defects such as oxides during casting are likely to occur. In addition, blow holes and microporosity are likely to occur. Moreover, when it exceeds 2000 mass ppm, the effect which refines | miniaturizes a crystal grain will also weaken. In consideration of these, the Zr content is preferably set to 2000 mass ppm or less.
Furthermore, since P is an element that affects corrosion resistance, castability, and the like, the P content is preferably 0.5% by mass or less.
From the above, in this embodiment, the content of Zr is set in the range of 10 ppm to 2000 ppm by mass. In addition, in order to make the above-mentioned effect effective, it is preferable to set the content of Zr within a range of 15 ppm to 200 ppm by mass.
Further, the P content is set in a range of 0.001% by mass to 0.5% by mass.

(Ca及びSr、S)
CaとS、または、SrとSは、それぞれ共添加されることによって結晶粒を微細化させる作用効果を有する元素である。
ここで、Ca及びSrの少なくともいずれか一種以上の含有量が5質量ppm未満及びSの含有量が1質量ppm未満の場合には、上述の結晶粒の微細化効果を十分に奏功せしめることができない。
また、Ca及びSrは、酸素との親和力が強いものであるためCa及びSrの酸化物等が発生し易く、溶湯の粘性が高くなり、鋳造時の酸化物等の巻き込み欠陥が発生し易くなる。また、2000質量ppmを超えると、β相またはγ相と推測される非α相が増加するために延性が低下し、結晶粒の微細化効果も低下することになる。これを考慮した場合には、Ca及びSrの少なくともいずれか一種以上の含有量を2000質量ppm以下とすることが好ましい。
さらに、Sは、熱間加工性に影響を与える元素であることから、100質量ppm以下とすることが好ましい。
以上のことから、本実施形態では、Ca及びSrの少なくともいずれか一種以上の含有量を5質量ppm以上2000質量ppm以下の範囲内に設定している。
また、Sの含有量を1質量ppm以上100質量ppm以下の範囲内に設定している。なお、上述の作用効果を確実に奏功せしめるためには、Sの含有量を1質量ppm以上30質量ppm以下の範囲内に設定することが好ましい。
(Ca and Sr, S)
Ca and S or Sr and S are elements having an effect of refining crystal grains by co-addition.
Here, when the content of at least one of Ca and Sr is less than 5 ppm by mass and the content of S is less than 1 ppm by mass, the above-described crystal grain refining effect can be sufficiently achieved. Can not.
Further, since Ca and Sr have a strong affinity for oxygen, Ca and Sr oxides are likely to be generated, the viscosity of the molten metal is increased, and entrapment defects such as oxides during casting are likely to occur. . On the other hand, if it exceeds 2000 ppm by mass, the non-α phase, which is presumed to be a β phase or a γ phase, is increased, so that ductility is lowered and the effect of refining crystal grains is also lowered. In consideration of this, the content of at least one of Ca and Sr is preferably 2000 mass ppm or less.
Furthermore, since S is an element which affects hot workability, it is preferable to set it as 100 mass ppm or less.
From the above, in this embodiment, the content of at least one of Ca and Sr is set in the range of 5 mass ppm to 2000 mass ppm.
Further, the content of S is set within a range of 1 mass ppm to 100 mass ppm. In addition, in order to make the above-mentioned effect effective, it is preferable to set the content of S within a range of 1 ppm to 30 ppm by mass.

ここで、本実施形態では、Zrと、Ca及びSrの少なくともいずれか一種以上と、の質量比Zr/(Ca+Sr)が、0.05≦Zr/(Ca+Sr)≦5の範囲内とされていることが望ましい。
質量比Zr/(Ca+Sr)が0.05未満の場合には、Zr−P化合物が相対的に少なくなるため、結晶粒の微細化効果を十分に奏功せしめることができないおそれがある。
質量比Zr/(Ca+Sr)が5を超える場合には、Ca−S化合物及びSr−S化合物が相対的に少なくなるため、結晶粒の微細化効果が低下するおそれがある。
Ca−S化合物及びSr−S化合物の少なくともいずれか一種以上とZr−P化合物とを備えた複合化合物粒子(上記2相以上を含有する化合物の粒子)による結晶粒の微細化効果を確実に奏功せしめるためには、質量比Zr/(Ca+Sr)を、0.1≦Zr/(Ca+Sr)≦3.5の範囲内とすることがさらに好ましい。
Here, in this embodiment, the mass ratio Zr / (Ca + Sr) between Zr and at least one of Ca and Sr is in the range of 0.05 ≦ Zr / (Ca + Sr) ≦ 5. It is desirable.
When the mass ratio Zr / (Ca + Sr) is less than 0.05, the Zr—P compound is relatively small, and thus there is a possibility that the effect of refining crystal grains cannot be sufficiently achieved.
When the mass ratio Zr / (Ca + Sr) exceeds 5, since the Ca—S compound and the Sr—S compound are relatively reduced, the effect of refining crystal grains may be reduced.
The crystal grain refinement effect by the compound compound particles (compound particles containing two or more phases) including at least one of a Ca-S compound and a Sr-S compound and a Zr-P compound is reliably achieved. In order to cause this, the mass ratio Zr / (Ca + Sr) is more preferably in the range of 0.1 ≦ Zr / (Ca + Sr) ≦ 3.5.

(Mg)
Mgは、Sと共添加されることによって結晶粒を微細化させる作用効果を有する元素である。
ここで、Mgの含有量が5質量ppm未満の場合には、結晶粒の微細化効果を十分に奏功せしめることができない。
また、Mgの含有量が2000質量ppmを超えると、β相またはγ相と推測される非α相が増加するために延性が低下し、結晶粒の微細化効果が低下することになる。さらに、Mgは、酸素との親和力が強いものであるためMgの酸化物等が発生し易く、溶湯の粘性が高くなり、鋳造時の酸化物等の巻き込み欠陥が発生し易くなる。
よって、Mgを添加する場合には、Mgの含有量を5質量ppm以上2000質量ppm以下とすることが好ましい。
(Mg)
Mg is an element having the effect of making crystal grains finer by being co-added with S.
Here, when the content of Mg is less than 5 ppm by mass, the effect of refining crystal grains cannot be sufficiently achieved.
On the other hand, if the Mg content exceeds 2000 ppm by mass, the non-α phase, which is presumed to be a β phase or a γ phase, increases, resulting in a decrease in ductility and a reduction in crystal grain refining effect. Furthermore, since Mg has a strong affinity for oxygen, Mg oxide and the like are likely to be generated, the viscosity of the molten metal is increased, and entrainment defects such as oxide during casting are likely to occur.
Therefore, when adding Mg, it is preferable to make Mg content into 5 mass ppm or more and 2000 mass ppm or less.

(Sn,Pb,Bi,Se,Fe,Ni,Al,Mn,Si,As,Sb,Te)
これらの元素は、銅合金の各種特性を向上させる作用効果を有する。例えば、Sn、Fe、Mn,Si、Alといった元素は、強度を向上させる作用効果を有する。また、Sn、Ni、Al、Si、As、Sbといった元素は、耐食性を向上させる効果を有する。さらに、Pb、Bi、Se、Teといった元素は、被削性を向上させる作用効果を有する。よって、要求される特性に応じて、これらの元素を適宜添加することが好ましい。
ここで、これらの元素の含有量の合計が15質量%を超える場合には、β相やγ相等の非α相が晶出することになり、結晶粒の微細化効果が低下するおそれがある。また、導電率が大きく低下するおそれもある。このことから、これらの元素を含有する場合には、その合計量を15質量%以下としているのである。
(Sn, Pb, Bi, Se, Fe, Ni, Al, Mn, Si, As, Sb, Te)
These elements have the effect of improving various properties of the copper alloy. For example, elements such as Sn, Fe, Mn, Si, and Al have the effect of improving the strength. Further, elements such as Sn, Ni, Al, Si, As, and Sb have an effect of improving the corrosion resistance. Furthermore, elements such as Pb, Bi, Se, and Te have an effect of improving machinability. Therefore, it is preferable to appropriately add these elements according to required characteristics.
Here, when the total content of these elements exceeds 15% by mass, a non-α phase such as a β phase or a γ phase is crystallized, which may reduce the effect of refining crystal grains. . Moreover, there exists a possibility that electrical conductivity may fall large. Therefore, when these elements are contained, the total amount is set to 15% by mass or less.

なお、他の不可避不純物としては、Ti,Hf,C,Ba,Sc,Y,希土類元素,V,Nb,Ta,Cr,Mo,W,Re,Ru,Os,Rh,Ir,Pd,Pt,Au,Cd,Ga,In,Li,Ge,Tl,O,Co,Ag,B,Be,N,H,Hg等が挙げられる。これらの不可避不純物は、総量で0.3質量%以下であることが好ましい。   Other inevitable impurities include Ti, Hf, C, Ba, Sc, Y, rare earth elements, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Re, Ru, Os, Rh, Ir, Pd, Pt, Examples include Au, Cd, Ga, In, Li, Ge, Tl, O, Co, Ag, B, Be, N, H, and Hg. These inevitable impurities are preferably 0.3% by mass or less in total.

また、本実施形態である鋳造品は、前述の組成とされた銅合金で構成されており、断面のマクロ組織観察において、柱状晶領域が前記断面の10%以下とされている。さらに、本実施形態である鋳造品は、断面のミクロ組織観察において、(粒状結晶の数)/(粒状結晶の数+等軸デンドライトの数)が50%以上とされている。このようなマクロ組織及びミクロ組織を有する鋳造品は、鋳造組織の微細化が十分に達成されていることになる。   Moreover, the cast product which is this embodiment is comprised with the copper alloy made into the above-mentioned composition, and the columnar crystal area | region is 10% or less of the said cross section in the macro structure observation of a cross section. Further, in the cast product according to the present embodiment, (the number of granular crystals) / (the number of granular crystals + the number of equiaxed dendrites) is 50% or more in the observation of the microstructure of the cross section. In the cast product having such a macro structure and a microstructure, the refinement of the cast structure is sufficiently achieved.

すなわち、晶出するα相が等軸デンドライト化及び粒状結晶化することで、柱状晶の幅及び長さが減少して柱状晶領域が減少することになり、等軸晶領域が増加することになる。より好ましくは、柱状晶領域がなく全面が等軸晶領域となっていることが好ましい。但し、等軸晶の粒径が非常に微細となった場合には、肉眼で等軸晶を確認できないこともある。
なお、等軸デンドライトまたは粒状結晶が晶出した場合、ミクロ組織の以下の観察により、α相の粒径を測定できる。ここで、ミクロ組織を観察する部位は、鋳造品の重心部を含む鋳造方向に対して平行または垂直な断面を選び、その重心部(重心部が銅合金となる場合)または冷却速度の最も遅い部位(重心部が空間となる場合)を観察する。本実施形態である鋳造品の結晶粒径をJIS H 0501に規定された試験方法(切断法)で測定した場合、その粒状結晶の結晶粒径は0.3mm以下、好ましくは0.2mm以下、さらに好ましくは0.1mm以下である。
That is, the α phase that crystallizes is converted into equiaxed dendrites and granular crystallization, thereby reducing the width and length of the columnar crystals and reducing the columnar crystal regions, and increasing the equiaxed crystal regions. Become. More preferably, there is no columnar crystal region and the entire surface is an equiaxed crystal region. However, when the diameter of the equiaxed crystal becomes very fine, the equiaxed crystal may not be confirmed with the naked eye.
When equiaxed dendrites or granular crystals are crystallized, the particle size of the α phase can be measured by the following observation of the microstructure. Here, the part for observing the microstructure is a cross section parallel or perpendicular to the casting direction including the center of gravity of the cast product, and the center of gravity (when the center of gravity is a copper alloy) or the slowest cooling rate. Observe the part (when the center of gravity is a space). When the crystal grain size of the cast product according to this embodiment is measured by the test method (cutting method) defined in JIS H 0501, the crystal grain size of the granular crystal is 0.3 mm or less, preferably 0.2 mm or less. More preferably, it is 0.1 mm or less.

この鋳造品は、次のようにして製造される。
まず、銅原料を溶解して得られた銅溶湯に、前述の元素を添加して成分調整を行い、銅合金溶湯を製出する。なお、元素の添加には、元素単体や母合金等を用いることができる。また、これらの元素を含む原料を銅原料とともに溶解してもよい。
ここで、銅溶湯は、純度が99.99%以上とされたいわゆる4NCuとすることが好ましい。また、当然ながら、本合金のリサイクル材およびスクラップ材を用いてもよい。
This cast product is manufactured as follows.
First, the above-described elements are added to a molten copper obtained by melting a copper raw material to adjust the components, thereby producing a molten copper alloy. In addition, an element simple substance, a mother alloy, etc. can be used for the addition of an element. Moreover, you may melt | dissolve the raw material containing these elements with a copper raw material.
Here, the molten copper is preferably so-called 4NCu having a purity of 99.99% or more. Of course, recycled materials and scrap materials of this alloy may also be used.

また、溶解工程では、Zr、Ca,Sr等の酸化を抑制するために、真空炉、あるいは、不活性ガス雰囲気又は還元性雰囲気とされた雰囲気炉を用いることが好ましい。大気炉の場合は、酸化による減少分を考慮して添加すればよい。
そして、成分調整された銅合金溶湯を鋳型に注入して鋳塊及び鋳物を製出する。なお、大量生産を考慮した場合には、連続鋳造法または半連続鋳造法を用いることが好ましい。また、ダイキャスト、低圧鋳造、砂型鋳造も好ましい。
Further, in the melting step, it is preferable to use a vacuum furnace or an atmosphere furnace having an inert gas atmosphere or a reducing atmosphere in order to suppress oxidation of Zr, Ca, Sr and the like. In the case of an atmospheric furnace, it may be added in consideration of the decrease due to oxidation.
Then, the copper alloy molten metal whose components are adjusted is poured into a mold to produce an ingot and a casting. When mass production is considered, it is preferable to use a continuous casting method or a semi-continuous casting method. Die casting, low pressure casting, and sand casting are also preferable.

以上のような構成とされた本実施形態である銅合金、及び、この銅合金からなる鋳造品によれば、P;0.001質量%以上0.5質量%以下、S;1質量ppm以上100質量ppm以下、Zr;10質量ppm以上2000質量ppm以下、Ca及びSrの少なくともいずれか一種以上;5質量ppm以上2000質量ppm以下、を含有しているので、ZrとPを含むZr−P化合物と、CaとSを含むCa−S化合物及びSrとSとを含むCa−S化合物の少なくともいずれか一種以上と、が十分に存在することになる。
よって、Ca−S化合物及びSr−S化合物の少なくともいずれか一種以上とZr−P化合物とを備えた複合化合物粒子(上記2相以上を含有する化合物の粒子)が分散されることになり、この複合化合物粒子を接種核として、初晶α相が発生することで、凝固時において晶出するα相が等軸デンドライト化及び粒状結晶化することになる。
According to the copper alloy of the present embodiment configured as described above and a cast product made of this copper alloy, P: 0.001 mass% or more and 0.5 mass% or less, S: 1 mass ppm or more 100 mass ppm or less, Zr; 10 mass ppm or more and 2000 mass ppm or less, at least one or more of Ca and Sr; 5 mass ppm or more and 2000 mass ppm or less, Zr-P containing Zr and P The compound, and at least one or more of a Ca—S compound containing Ca and S and a Ca—S compound containing Sr and S are sufficiently present.
Therefore, composite compound particles (compound particles containing two or more phases) including at least one of a Ca—S compound and a Sr—S compound and a Zr—P compound are dispersed. When the primary compound α phase is generated using the composite compound particles as inoculum nuclei, the α phase crystallized during solidification becomes equiaxed dendrite and granular crystallization.

よって、凝固の最終段階においても溶湯の流動性が確保されることになり、最終凝固部において凝固収縮によって生成された空間に溶湯が十分に供給され、大きな引け巣の発生を抑制することができる。
さらに、晶出するα相が等軸デンドライト化及び粒状結晶化することによって、鋳造品(鋳塊及び鋳物)における凝固組織も微細化することになる。具体的には、本実施形態である鋳造品は、断面のマクロ組織観察において、柱状晶領域が前記断面の10%以下とされており、さらに、前述の鋳造品であって、断面のミクロ組織観察において、(粒状結晶の数)/(粒状結晶の数+等軸デンドライトの数)が50%以上とされていることが好ましい。
このように、鋳造品において凝固組織が微細であることから、強度、延性等の機械的特性が向上することになる。よって、鋳造品の加工性が大幅に向上し、熱間加工、冷間加工時において、割れ等の欠陥が発生することを防止することができる。
Therefore, the fluidity of the molten metal is ensured even in the final stage of solidification, and the molten metal is sufficiently supplied to the space generated by the solidification shrinkage in the final solidified portion, and the generation of a large shrinkage can be suppressed. .
Furthermore, the α phase that crystallizes is converted into equiaxed dendrites and granular crystallization, whereby the solidification structure in the cast product (ingot and cast) is also refined. Specifically, the cast product according to the present embodiment has a columnar crystal region of 10% or less of the cross section in the macro structure observation of the cross section. In observation, (number of granular crystals) / (number of granular crystals + number of equiaxed dendrites) is preferably 50% or more.
Thus, since the solidified structure is fine in the cast product, mechanical properties such as strength and ductility are improved. Therefore, the workability of the cast product is greatly improved, and it is possible to prevent the occurrence of defects such as cracks during hot working and cold working.

また、上記の元素に加えてさらに、Mg;5質量ppm以上2000質量ppm以下を含むことにより、Zr−P化合物の分散が促進されることになり、さらに確実に、結晶粒の微細化を図ることが可能となる。   Further, in addition to the above elements, Mg: 5 mass ppm or more and 2000 mass ppm or less will promote the dispersion of the Zr—P compound, and further refine the crystal grains more reliably. It becomes possible.

また、Sn,Pb,Bi,Se,Fe,Ni,Al,Mn,Si,As,Sb,Teから選択された1種又は2種以上の元素を含有することによって、各種特性を向上させることが可能となる。また、これらの元素の含有量の合計を15質量%以下としていることから、β相やγ相等の非α相が晶出することを抑制でき、結晶粒の微細化効果を確実に奏功せしめることができる。   Moreover, various characteristics can be improved by containing one or more elements selected from Sn, Pb, Bi, Se, Fe, Ni, Al, Mn, Si, As, Sb, and Te. It becomes possible. Moreover, since the total content of these elements is 15% by mass or less, non-α phase such as β phase and γ phase can be prevented from crystallizing, and the effect of crystal grain refinement can be surely achieved. Can do.

さらに、Ti,Hf,C,Ba,Sc,Y,希土類元素,V,Nb,Ta,Cr,Mo,W,Re,Ru,Os,Rh,Ir,Pd,Pt,Au,Cd,Ga,In,Li,Ge,Tl,O,Co,Ag,B,Be,N,H,Hg等の不可避不純物を総量で0.3質量%以下としているので、Zr,P,Ca及びSr,Sの添加による結晶粒の微細化の効果を確実に奏功せしめることができる。   Furthermore, Ti, Hf, C, Ba, Sc, Y, rare earth elements, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Re, Ru, Os, Rh, Ir, Pd, Pt, Au, Cd, Ga, In , Li, Ge, Tl, O, Co, Ag, B, Be, N, H, Hg, etc., the total amount is 0.3 mass% or less, so the addition of Zr, P, Ca and Sr, S Thus, the effect of refining crystal grains can be surely achieved.

以上、本発明の実施形態である銅合金について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、Cu,Zn,P,S,Zr,Ca及びSr以外の元素については、必要に応じて添加すればよい。
As mentioned above, although the copper alloy which is embodiment of this invention was demonstrated, this invention is not limited to this, It can change suitably in the range which does not deviate from the technical idea of the invention.
For example, elements other than Cu, Zn, P, S, Zr, Ca, and Sr may be added as necessary.

また、Sは、銅合金中に不可避不純物として存在する元素であるため、溶解鋳造時に積極的に添加する必要はない。
さらに、銅合金(鋳造品)の製造方法の一例について説明したが、製造方法は本実施形態に限定されることはなく、既存の製造方法を適宜選択して製造してもよい。
Further, since S is an element present as an inevitable impurity in the copper alloy, it is not necessary to add it positively during melt casting.
Furthermore, although an example of the manufacturing method of a copper alloy (cast product) has been described, the manufacturing method is not limited to this embodiment, and an existing manufacturing method may be selected as appropriate.

以下に、本発明の効果を確認すべく行った確認実験の結果について説明する。
純度99.99%以上の無酸素銅からなる銅原料を準備し、これをアルミナ坩堝内に装入して、Arガス雰囲気とされた雰囲気炉内において高周波溶解した。得られた銅溶湯内に、各種添加元素を添加して表1―8に示す成分組成に調製し、カーボン鋳型及び耐火断熱材鋳型に注湯して鋳塊を製出した。耐火断熱材にはイソライト(登録商標)を用いた。なお、鋳込み温度は1100℃とした。鋳塊の大きさは、カーボン鋳型が厚さ約20mm×幅約20mm×長さ約60〜80mm、耐火断熱材鋳型が厚さ約30mm×幅約30mm×長さ約30〜40mmとした。
なお、900℃から800℃までの冷却速度は、図1及び図2に示すように、カーボン鋳型は約7℃/sec、耐火断熱材鋳型は約0.5℃/secである。
Below, the result of the confirmation experiment performed in order to confirm the effect of this invention is demonstrated.
A copper raw material composed of oxygen-free copper having a purity of 99.99% or more was prepared, charged in an alumina crucible, and high-frequency melted in an atmosphere furnace having an Ar gas atmosphere. Various additive elements were added to the obtained molten copper to prepare the component compositions shown in Table 1-8, and poured into a carbon mold and a refractory heat insulating material mold to produce an ingot. Isolite (registered trademark) was used as the refractory heat insulating material. The casting temperature was 1100 ° C. The size of the ingot was about 20 mm thick x about 20 mm wide x about 60-80 mm long for the carbon mold, and about 30 mm thick x about 30 mm wide x about 30-40 mm long for the refractory insulation mold.
The cooling rate from 900 ° C. to 800 ° C. is about 7 ° C./sec for the carbon mold and about 0.5 ° C./sec for the refractory heat insulating material mold, as shown in FIGS.

(凝固組織の判定)
図3〜6に示すように、鋳塊を長手方向に沿って半分に切断し、この縦断面に対して研磨を実施し、硝酸を用いてエッチング処理してマクロ組織を観察した。
また、鋳塊を長手方向に沿って半分に切断した後、所定の箇所から観察試料を採取し、観察面を研磨した。そして、腐食液として硫酸と硝酸の混合液を用いてエッチングを行い、光学顕微鏡にてミクロ組織を観察した。なお、観察試料は、特に言及がない場合には、鋳塊の重心部、すなわち、長さ、幅及び厚さの中央部から採取した。
(Determination of coagulated tissue)
As shown in FIGS. 3 to 6, the ingot was cut in half along the longitudinal direction, this longitudinal section was polished, etched with nitric acid, and the macrostructure was observed.
Moreover, after cutting an ingot in half along the longitudinal direction, the observation sample was extract | collected from the predetermined location and the observation surface was grind | polished. Then, etching was performed using a mixed solution of sulfuric acid and nitric acid as a corrosive solution, and the microstructure was observed with an optical microscope. Note that the observation sample was collected from the center of gravity of the ingot, that is, the center of the length, width, and thickness unless otherwise specified.

ここで、図3から図6にマクロ組織を観察した例を示す。なお、図3及び図4がカーボン鋳型を用いたもの、図5及び図6が耐火断熱材鋳型を用いたものである。
図3、図5に示すように、柱状晶領域が10%以上である場合には、マクロ組織判定を「×」とした。
図4、図6に示すように、柱状晶領域が10%未満であって、断面のほとんどが等軸晶からなる場合には、マクロ組織判定を「○」とした。
Here, FIGS. 3 to 6 show examples in which the macro structure is observed. 3 and 4 are those using a carbon mold, and FIGS. 5 and 6 are those using a refractory heat insulating material mold.
As shown in FIGS. 3 and 5, when the columnar crystal region is 10% or more, the macro structure determination is “x”.
As shown in FIGS. 4 and 6, when the columnar crystal region is less than 10% and most of the cross section is composed of equiaxed crystals, the macro structure determination is “◯”.

また、図7から図12にミクロ組織を観察した例を示す。なお、図7から図9がカーボン鋳型を用いたもの、図10から図12が耐火断熱材鋳型を用いたものである。
マクロ組織観察において柱状晶領域が断面の10%超の場合、その柱状晶領域のミクロ観察を行った。その結果、図7、図10に示すように、柱状デンドライトが観察された。このような柱状デンドライトが観察された場合には、ミクロ組織判定を「××」とした。
マクロ組織観察において柱状晶領域が断面の10%以下の場合、前述の重心部のミクロ観察を行った。その結果、等軸デンドライトと粒状結晶の2種類が観察された。そこで、図8、図11に示すように、(粒状結晶の数)/(粒状結晶の数+等軸デンドライトの数)が50%未満の場合は、ミクロ組織判定を「×」とした。図9、図12に示すように、(粒状結晶の数)/(粒状結晶の数+等軸デンドライトの数)が50%以上の場合は、ミクロ組織判定を「○」とした。
評価結果を表1−8に示す。
7 to 12 show examples in which the microstructure is observed. FIGS. 7 to 9 use a carbon mold, and FIGS. 10 to 12 use a refractory heat insulating material mold.
When the columnar crystal region was more than 10% of the cross section in the macro structure observation, the columnar crystal region was micro-observed. As a result, columnar dendrites were observed as shown in FIGS. When such columnar dendrites were observed, the microstructure determination was “XX”.
When the columnar crystal region was 10% or less of the cross section in the macro structure observation, the above-mentioned microscopic observation of the center of gravity was performed. As a result, two types of equiaxed dendrites and granular crystals were observed. Therefore, as shown in FIG. 8 and FIG. 11, when (number of granular crystals) / (number of granular crystals + number of equiaxed dendrites) is less than 50%, the microstructure determination is “x”. As shown in FIG. 9 and FIG. 12, when (number of granular crystals) / (number of granular crystals + number of equiaxed dendrites) is 50% or more, the microstructure determination is “◯”.
The evaluation results are shown in Table 1-8.

比較例1−5においては、カーボン鋳型及び耐火断熱材鋳型のマクロ組織評価とミクロ組織評価が全て「×」、「××」となった。Zrが本発明の範囲を超える比較例6では、カーボン鋳型のマクロ組織評価は「○」であったが、それ以外は「×」、「××」であった。
Zr、Pを適量添加し、かつ、Ca及びSrの少なくともいずれか一種以上を添加していない比較例7では、カーボン鋳型のマクロ組織評価とミクロ組織評価、及び、耐火断熱材鋳型のマクロ組織評価は「○」となったが、耐火断熱材鋳型のミクロ組織評価が「×」となった。つまり、冷却速度が小さいときには、十分な微細化効果を得ることができなかったことが確認された。
また、Caの含有量が本発明の範囲を超える比較例8、及び、Srの含有量が本発明の範囲を超える比較例9では、耐火断熱材鋳型のミクロ組織評価が「×」となった。
In Comparative Example 1-5, the macro structure evaluation and the micro structure evaluation of the carbon mold and the refractory heat insulating material mold were all “X” and “XX”. In Comparative Example 6 in which Zr exceeds the range of the present invention, the macro structure evaluation of the carbon template was “◯”, but otherwise “x” and “XX”.
In Comparative Example 7 in which appropriate amounts of Zr and P are added and at least one of Ca and Sr is not added, macro structure evaluation and micro structure evaluation of the carbon mold, and macro structure evaluation of the refractory heat insulating material mold Was “◯”, but the microstructure evaluation of the refractory insulation mold was “×”. That is, it was confirmed that when the cooling rate was low, a sufficient miniaturization effect could not be obtained.
In Comparative Example 8 in which the Ca content exceeds the range of the present invention and in Comparative Example 9 in which the Sr content exceeds the range of the present invention, the microstructure evaluation of the refractory heat insulating material mold was “x”. .

これに対して、本発明の組成範囲内とされた本発明例1−86においては、カーボン鋳型のマクロ組織評価とミクロ組織評価、及び、耐火断熱材鋳型のマクロ組織評価とミクロ組織評価のいずれもが「○」であった。
添加元素としてSn,Pb,Bi,Se,Fe,Ni,Al,Mn,Si,As,Sb,Teを含有する本発明例12−23、30−86においても、十分な微細化効果を得ることが可能であった。
On the other hand, in the present invention example 1-86, which is within the composition range of the present invention, any one of the macro structure evaluation and the micro structure evaluation of the carbon mold, and the macro structure evaluation and the micro structure evaluation of the refractory heat insulating material mold Momo was “○”.
In the present invention examples 12-23 and 30-86 containing Sn, Pb, Bi, Se, Fe, Ni, Al, Mn, Si, As, Sb, and Te as additive elements, a sufficient miniaturization effect can be obtained. Was possible.

また、本発明例12の耐火断熱材鋳型の鋳造品のα相の粒状結晶の中心部に存在する晶出物のオージェ分析を実施した。結果を図13に示す。この結果、Ca及びSを含有するCa−S化合物と、このCa−S化合物の外側に接触するZr及びPを含有するZr−P化合物と、を備えた複合化合物粒子(上記2相を含有する化合物の粒子)が存在することが確認された。この複合化合物粒子がα相の接種核となり、高い核生成密度が得られたものと推測される。   In addition, Auger analysis was performed on the crystallized substance present in the center of the α-phase granular crystal of the cast product of the fireproof heat insulating material mold of Example 12 of the present invention. The results are shown in FIG. As a result, a composite compound particle comprising the Ca—S compound containing Ca and S and the Zr—P compound containing Zr and P in contact with the outside of the Ca—S compound (containing the above two phases). Compound particles were confirmed to be present. It is presumed that the composite compound particles became α phase inoculum nuclei and a high nucleation density was obtained.

さらに、本発明例3の耐火断熱材鋳型の鋳造品のα相の粒状結晶の中心部に存在する晶出物のオージェ分析を実施した。結果を図14に示す。この結果、Sr及びSを含有するSr−S化合物と、このSr−S化合物の外側に接触するZr及びPを含有するZr−P化合物と、を備えた複合化合物粒子(上記2相を含有する化合物の粒子)が存在することが確認された。この複合化合物粒子がα相の接種核となり、高い核生成密度が得られたものと推測される。   Furthermore, Auger analysis of the crystallized substance existing in the central part of the α-phase granular crystal of the cast product of the refractory heat insulating material mold of Example 3 of the present invention was performed. The results are shown in FIG. As a result, a composite compound particle (containing the above two phases) comprising a Sr-S compound containing Sr and S and a Zr-P compound containing Zr and P in contact with the outside of the Sr-S compound. Compound particles were confirmed to be present. It is presumed that the composite compound particles became α phase inoculum nuclei and a high nucleation density was obtained.

Claims (6)

Cu;60質量%以上90質量%以下、
P;0.001質量%以上0.5質量%以下、
S;1質量ppm以上100質量ppm以下、
Zr;10質量ppm以上2000質量ppm以下、
Ca及びSrの少なくともいずれか一種以上;5質量ppm以上2000質量ppm以下、
を含み、残部がZnと不可避不純物とからなる組成を有することを特徴とする銅合金。
Cu: 60% by mass or more and 90% by mass or less,
P; 0.001 mass% or more and 0.5 mass% or less,
S: 1 mass ppm or more and 100 mass ppm or less,
Zr: 10 mass ppm or more and 2000 mass ppm or less,
At least one of Ca and Sr; 5 mass ppm or more and 2000 mass ppm or less,
A copper alloy having a composition in which the balance is made of Zn and inevitable impurities.
請求項1に記載の銅合金において、
さらに、Mg;5質量ppm以上2000質量ppm以下を含むことを特徴とする銅合金。
The copper alloy according to claim 1,
Furthermore, Mg; The copper alloy characterized by including 5 mass ppm or more and 2000 mass ppm or less.
請求項1及び請求項2に記載の銅合金において、
Sn,Pb,Bi,Se,Fe,Ni,Al,Mn,Si,As,Sb,Teから選択された1種又は2種以上の元素を合計で15質量%以下の範囲内で含有することを特徴とする銅合金。
In the copper alloy according to claim 1 and claim 2,
Containing one or more elements selected from Sn, Pb, Bi, Se, Fe, Ni, Al, Mn, Si, As, Sb, and Te within a total range of 15% by mass or less. Characteristic copper alloy.
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の銅合金において、
CaとSを含有するCa−S化合物、及び、SrとSを含有するSr−S化合物の少なくともいずれか一種以上と、これら前記Ca−S化合物及び前記Sr−S化合物の外側に接触するZr及びPを含有するZr−P化合物と、を備えた複合化合物粒子が存在することを特徴とする銅合金。
In the copper alloy according to any one of claims 1 to 3,
At least one or more of a Ca—S compound containing Ca and S and a Sr—S compound containing Sr and S, Zr in contact with the outside of the Ca—S compound and the Sr—S compound, and The copper alloy characterized by the presence of composite compound particles comprising a Zr-P compound containing P.
請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の銅合金からなる鋳造品であって、
断面のマクロ組織観察において、柱状晶領域が前記断面の10%以下とされていることを特徴とする鋳造品。
A cast product comprising the copper alloy according to any one of claims 1 to 4,
A cast product characterized in that a columnar crystal region is 10% or less of the cross section in the macro structure observation of the cross section.
請求項5に記載の鋳造品であって、
断面のミクロ組織観察において、
(粒状結晶の数)/(粒状結晶の数+等軸デンドライトの数)が50%以上とされていることを特徴とする鋳造品。
The casting according to claim 5,
In cross-sectional microstructure observation,
A cast product, wherein (number of granular crystals) / (number of granular crystals + number of equiaxed dendrites) is 50% or more.
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