JP4193171B2 - 加工性に優れた含Ti銅合金板または条製造用鋳塊の製造方法 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
この発明は、加工性、特に曲げ性に優れた含Ti銅合金板もしくは条またはそれらと類似の形状を有する伸銅品を製造するための鋳塊の製造方法に関するものであり、さらに詳細には連続鋳造法により加工性、特に曲げ性に優れた含Ti銅合金板もしくは条またはそれらと類似の形状を有する伸銅品を製造するための鋳塊の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、バネ、端子、コネクター、リードフレームなどの電気・電子部品の製造には加工性および応力緩和特性に優れたベリリウム銅が用いられていたが、ベリリウム銅に含まれるBeが有害金属であるところから環境問題に発展する恐れがあり、ベリリウム銅に代わって、近年、加工性および応力緩和特性に優れているTiを質量%で(以下、%は質量%を示す)0.5〜6%含有し、さらに必要に応じてZn、Cr,Zr,Fe,Co,Ni,Sn,In,Mn,PおよびSiのうちの1種または2種以上を合計で0.001〜5%を含有し、残部がCuおよび不可避不純物からなる成分組成の含Ti銅合金板または条が広く用いられるようになってきた。これら含Ti銅合金板または条は、加工性および応力緩和特性が優れていると言われている。
【0003】
しかし、この含Ti銅合金は熱伝導率が極めて低く、そのために通常の方法で鋳造して得られた鋳塊は粗大なデンドライト組織となり、この粗大なデンドライト組織を有する含Ti銅合金鋳塊を熱間圧延し、冷間圧延し、時効処理して得られた含Ti銅合金板または条は十分な加工性が得られない。ちなみに、Ti:3%含有の含Ti銅合金の熱伝導率は室温で0.48J/(cm・℃・sec)であるに対し、無酸素銅の熱伝導率は室温で4.0J/(cm・℃・sec)である。
そのために、まず、粗大なデンドライト組織の含Ti銅合金鋳塊に圧下率:80%の熱間圧延を施し、800℃以上の温度で240秒以内かつ平均結晶粒径が20μmを超えないように1回目の溶体化処理を施したのち、80%未満の加工度で1回目の冷間圧延を行ない、その後800℃以上の温度で240秒以内かつ平均結晶粒径が20μmを超えないように2回目の溶体化処理を施したのち、50%以下の加工度で2回目の冷間圧延を行ない、その後さらに300〜700℃の温度で1〜15時間未満保持の時効処理を施す加工性および応力緩和特性に優れた含Ti銅合金板または条製造用鋳塊の製造方法が提案されている(特許第2790238号明細書参照)。しかし、この従来の方法では含Ti銅合金鋳塊をバッチ式で製造しており、曲げ特性に優れた含Ti銅合金板または条を歩留良く量産することができない。
【0004】
【特許文献】
特許第2790238号明細書
【0005】
そこで、この含Ti銅合金板または条を量産するためには、含Ti銅合金鋳塊を連続鋳造により製造する必要がある。図3は通常の連続鋳造装置の一部断面説明図である。この連続鋳造装置で含Ti銅合金鋳塊を製造するには、無酸素銅原料を溶解炉(低周波誘導溶解炉が最も広く使用されている)により溶解し、得られた溶銅をタンディッシュ(図示せず)に注入すると共にここでTiおよびその他の必要元素を添加することにより含Ti銅合金溶湯を製造し、得られた含Ti銅合金溶湯を、図3に示されるように、タンディッシュノズル(図示せず)を通して水冷鋳型3に注入する。
水冷鋳型3に注入された含Ti銅合金溶湯5は、図3の断面図に示されるように、水冷鋳型3によって急冷して表面を凝固させ、さらにスプレー6によって急冷し、さらに水槽7の中に蓄えられている冷却水9により急冷する。急冷された含Ti銅合金鋳塊8は、引抜きロール(図示せず)により徐々に下向きのP方向に引抜かれる。このようにして通常の連続鋳造して得られた含Ti銅合金鋳塊8は、1080℃から885℃に至るまでの温度範囲の冷却速度が100℃/min以下であった。
そして、この通常の連続鋳造法により得られた含Ti銅合金鋳塊8は、図2に示されるように、Cuα相デンドライトアーム1と、このCuα相デンドライトアーム1を包囲するTi−Cu共晶相2からなる組織を有しているが、この通常の連続鋳造して得られた含Ti銅合金鋳塊はCuα相デンドライトアーム1の平均サイズが70μm以上、Cuα相デンドライトアーム1とCuα相デンドライトアーム1の間にあるTi−Cu共晶相2の間隔(以下、Ti−Cu共晶相デンドライトアームスペースという)の平均幅が30μm以上の粗大デンドライト組織を有しており、かかる通常の連続鋳造して得られた粗大デンドライト組織を有する含Ti銅合金鋳塊を用いて作製した含Ti銅合金板または条は十分な曲げ特性が得られない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、連続鋳造により微細なデンドライト組織を有する含Ti銅合金鋳塊を得るべく水冷鋳型3に供給する水量を増加させ、増強したスプレー6の数を増設し、さらに図1に示されるように、水槽7の壁面に沿って、水槽7の下部から鋳塊8に向かって噴射可能なシャワーノズル10を設け、このシャワーノズル10に高圧の水流を流して鋳塊8の表面に冷水による急水流を下方から上方に向かって発生させ、鋳塊表面に形成される温水および気泡(沸騰膜)を飛ばし、鋳塊表面を常に冷水で効率的に冷却することにより含Ti銅合金鋳塊の中心部まで急冷させることにより含Ti銅合金鋳塊8を作製した。
その結果、工夫して連続鋳造した含Ti銅合金鋳塊を急冷すると、Cuα相デンドライトアーム1は微細となり、さらにTi−Cu共晶相デンドライトアームスペースの平均幅が狭い含Ti銅合金鋳塊を得ることができたが、得られた含Ti銅合金鋳塊の表面に割れが発生することがあり、歩留まりが極端に低下することがあった。
純銅は超急冷しても鋳塊表面に割れが発生することはないが、含Ti銅合金を超急冷すると含Ti銅合金鋳塊の表面に割れが発生した。その理由として、含Ti銅合金は純銅に比べて熱伝導率が極端に低く、鋳塊内部と表面との熱膨張差が大きくなることによるものと考えられる。
【0007】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明者らは、連続鋳造法によりデンドライト組織の微細な含Ti銅合金鋳塊を作製し、この含Ti銅合金鋳塊を用いて加工性に優れた含Ti銅合金板または条を量産すべく研究を行った。その結果、
(イ)鋳型に鋳造して得られた含Ti銅合金鋳塊の中心部における冷却速度が含Ti銅合金鋳塊の表面割れに大きく影響を及ぼすこと、
(ロ)含Ti銅合金鋳塊の中心部における凝固開始温度から共晶生成終了に至るまでの温度範囲の冷却速度が160〜700℃/minとなるように制御すると、得られた含Ti銅合金鋳塊表面に割れが発生することが無く、さらに平均デンドライトアームサイズ:50μm以下の微細なCuα相デンドライトアームを有し、Cuα相デンドライトアームとCuα相デンドライトアームの間に形成されているTi−Cu共晶相デンドライトアームスペースの平均幅が30μm以下の狭い組織を有する含Ti銅合金鋳塊を作製することができ、この含Ti銅合金鋳塊を熱間圧延し、冷間圧延し、時効処理して得られた含Ti銅合金板または条は、加工性に優れるようになること、
(ハ)前記凝固開始温度は一層具体的には、凝固開始温度は純銅で1083℃、Cu−3%Tiで1075℃と凝固開始温度は組成により多少変化するが、共晶生成終了は885℃であるから、鋳型に鋳造して得られた含Ti銅合金鋳塊の中心部における凝固開始温度から共晶生成終了に至るまでの温度範囲は1083℃から885℃の範囲であること、
(ニ)この鋳塊中心部における凝固開始温度から共晶生成終了に至るまでの温度範囲の冷却速度を160〜700℃/minで冷却するように制御すると、得られた含Ti銅合金鋳塊表面に割れが発生することが無く、さらに平均デンドライトアームサイズ:50μm以下の微細なCuα相デンドライトアームを有し、Cuα相デンドライトアームとCuα相デンドライトアームの間に形成されているTi−Cu共晶相デンドライトアームスペースの平均幅が30μm以下の狭い組織を有する含Ti銅合金鋳塊が得られることは、連続鋳造だけでなく一般の鋳造にも適用できること、などの研究結果が得られたのである。
【0008】
この発明は、かかる研究結果に基づいてなされたものであって、
(1)鋳型に鋳造して得られた含Ti銅合金鋳塊の中心部における凝固開始温度から共晶生成終了に至るまでの温度範囲を冷却速度:160〜700℃/minで冷却するように制御する加工性に優れた含Ti銅合金板または条製造用鋳塊の製造方法、
(2)鋳型に鋳造して得られた含Ti銅合金鋳塊の中心部における1080℃から885℃に至るまでの温度範囲を冷却速度:160〜700℃/minで冷却するように制御する加工性に優れた含Ti銅合金板または条製造用鋳塊の製造方法、に特徴を有するものである。
【0009】
この発明は、加工性に優れた含Ti銅合金板または条を製造するための鋳塊を連続鋳造することにより量産することを特に目的とするものである。したがって、この発明は、
(3)連続鋳造鋳型に鋳造して得られた含Ti銅合金鋳塊の中心部における凝固開始温度から共晶生成終了に至るまでの温度範囲を冷却速度:160〜700℃/minで冷却するように制御する加工性に優れた含Ti銅合金板または条製造用鋳塊の製造方法、
(4)連続鋳造鋳型に鋳造して得られた含Ti銅合金鋳塊の中心部における1080℃から885℃に至るまでの温度範囲を冷却速度:160〜700℃/minで冷却するように制御する加工性に優れた含Ti銅合金板または条製造用鋳塊の製造方法、に特徴を有するものである。
【0010】
この発明において作製する含Ti銅合金鋳塊は、
Ti:0.5〜6%(好ましくは、1.5〜5%)含有し、さらに必要に応じてZn、Cr,Zr,Fe,Co,Ni,Sn,In,Mn,PおよびSiのうちの1種または2種以上を合計で0.001〜5%含有し、残部がCuおよび不可避不純物からなる含Ti銅合金であり、これら含Ti銅合金の成分組成はいずれも知られている成分組成であから、その限定理由の説明は省略する。
【0011】
次に、この発明の加工性に優れた含Ti銅合金板または条を製造するための微細なデンドライト組織を有する含Ti銅合金鋳塊を製造すべく連続鋳造鋳型に鋳造して得られた含Ti銅合金鋳塊の中心部における凝固開始温度から共晶生成終了に至るまでの温度範囲を冷却速度:160〜700℃/minで冷却できるようにするための具体的なデータの採取方法を図1に基づいて説明する。
【0012】
まず、無酸素銅原料を溶解炉(低周波誘導溶解炉が最も広く使用されている)により連続して溶解し、得られた溶銅をタンディッシュ(図示せず)に注入すると共にここでTiおよびその他の必要元素を添加することにより含Ti銅合金溶湯を製造し、得られた含Ti銅合金溶湯を、図1に示されるように、タンディッシュノズル(図示せず)を通して水冷鋳型3に注入する。水冷鋳型3に注入された含Ti銅合金溶湯5は、図1の断面図に示されるように、水冷鋳型3によって急冷して表面を凝固させ、さらに増強および増設されたスプレー6によって急冷し、さらに水槽7の中に蓄えられている冷却水9により急冷する。急冷された含Ti銅合金鋳塊8は、引抜きロール(図示せず)により徐々に下向きのP方向に引抜かれる。
なお、この一連の流れは図3に示される従来の連続鋳造による含Ti銅合金鋳塊の製造方法と基本的には同じであるが、溶解炉により連続して溶解する工程、得られた溶銅をタンディッシュに注入すると共にここでTiおよびその他の必要元素を添加する工程、および得られた含Ti銅合金溶湯を水冷鋳型3に注入する工程はいずれも可能な限りシールして行なわれることが好ましい。
【0013】
この発明の含Ti銅合金鋳塊中心部における冷却速度の制御は、図1に示されるように、含Ti銅合金溶湯5の中心部に熱電対4を挿入し、含Ti銅合金溶湯5を急冷する水冷鋳型3に供給する水量を通常よりの多くなるように調整し、さらに設置されるスプレー6の数およびスプレー6に供給する水量を通常よりの多くなるように調整し、さらに水槽7の中に蓄えられている冷却水9の供給量、シャワーノズル10に供給する高圧の水流量を調整し、さらに急冷された含Ti銅合金鋳塊8の引抜き速度を調整する。
この時、含Ti銅合金溶湯5の中心部に挿入された熱電対4は、含Ti銅合金鋳塊8が下向きのP方向に引抜かれると同時に凝固を開始した含Ti銅合金鋳塊8の中に埋め込まれながら含Ti銅合金鋳塊8とともにP方向に供給され、水冷鋳型3に供給する給水量、スプレー6の数およびスプレー6に供給する給水量、水槽7の中に蓄えられている冷却水9の給水量、シャワーノズル10に供給する高圧の水流量、並びに含Ti銅合金鋳塊8の引抜速度などのデータとともに含Ti銅合金溶湯5の中心部の温度を測定することにより含Ti銅合金溶湯5の中心部の冷却速度を計測器11により求め、このデータに基づいて含Ti銅合金鋳塊8に割れが発生しない条件を求めた。
その結果、含Ti銅合金溶湯5の中心部の温度が凝固開始温度から共晶生成終了に至るまでの温度範囲、すなわち1080℃から885℃に下がるまでの温度範囲における含Ti銅合金溶湯5の中心部の冷却速度が160〜700℃/minの範囲内にあると、含Ti銅合金鋳塊8に割れが発生することが無く、さらにCuα相デンドライトアームの平均サイズ:50μm以下、Ti−Cu共晶相デンドライトアームスペースの平均幅が30μm以下の狭いTi−Cu共晶相デンドライトアームスペースを有する組織からなる含Ti銅合金鋳塊を製造することができ、この含Ti銅合金鋳塊を圧延して製造した含Ti銅合金板または条は十分な曲げ特性を有することが分かったのである。
熱電対4が凝固を開始した含Ti銅合金鋳塊8の中に埋め込まれながら含Ti銅合金鋳塊8とともにP方向に引抜かれた状態は図1において点線で示されている。
【0014】
含Ti銅合金溶湯5の中心部の温度が凝固開始温度から共晶生成終了に至るまでの温度範囲、すなわち1080℃から885℃に下がるまでの温度範囲における含Ti銅合金溶湯5の中心部の冷却速度を700℃/minを越えた高速冷却速度で含Ti銅合金鋳塊を連続鋳造すると、急激に割れ発生が増加することもわかった。
【0015】
水冷鋳型3に注入された含Ti銅合金溶湯5は、図1の断面図に示されるように、水冷鋳型3によって急冷して表面を凝固させ、さらにスプレー6によって急冷し、さらに水槽7の中に蓄えられている冷却水9により急冷することにより得られるが、デンドライトアームの平均サイズ:50μm以下の微細なCuα相デンドライトアームを有し、Cuα相デンドライトアームとCuα相デンドライトアームの間に形成されているTi−Cu共晶相デンドライトアームスペースの平均幅Wが30μm以下の狭い組織を有する含Ti銅合金鋳塊を作製するには、特に最後の冷却工程である水槽での冷却速度を早めることが必要であり、図1に示されるように、水槽7の壁面に沿って、水槽7の下部から鋳塊8に向かって噴射可能なシャワーノズル10を設け、このシャワーノズル10に高圧の水流を流して鋳塊8の表面に冷水による急水流を下方から上方に向かって発生させ、鋳塊表面に形成される温水および気泡(沸騰膜)を飛ばし、鋳塊表面を常に冷水で効率的に冷却することにより含Ti銅合金鋳塊の中心部まで急冷させることにより得られる。
急冷された含Ti銅合金鋳塊8は、引抜きロール(図示せず)により徐々に下向きのP方向に引抜かれる。この時の引抜き速度は7〜30cm/minの範囲内にあることが好ましい。
【0016】
このようにして得られたデータを一度求めてコンピュータなどに記憶させておくと、次回からは熱電対を使用することなくこのデータに基づいて割れが発生しない鋳塊中心部の凝固開始温度から共晶生成終了に至るまでの温度範囲を冷却速度:160〜700℃/minで所望の成分組成を有し平均サイズ:50μm以下の微細なCuα相デンドライトアームおよびTi−Cu共晶相デンドライトアームスペースの幅が平均で30μm以下となる組織の含Ti銅合金鋳塊を簡単に量産することができ、この得られた含Ti銅合金鋳塊を圧下率:90%以上で熱間圧延し、その後冷間圧延、溶体化処理、時効処理することにより加工性に優れた含Ti銅合金板または条を量産することができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
実施例1〜2、比較例1〜2
無酸素銅を低周波誘導溶解炉により連続して溶解し、流出する溶銅をタンディッシュに注入すると共にここでTiを連続して添加することにより表1に示される成分組成を有する含Ti銅合金溶湯を作製し、得られた含Ti銅合金溶湯を図1に示される内部断面寸法がたて:160mm、横:360mmの寸法を有する水冷鋳型3に注入した。
さらに熱電対4として白金13%−白金ロジウム熱電対(以下、R熱電対(JIS規定)と称する)を用意し、このR熱電対(JIS規定)を溶湯の入っている水冷鋳型3内部の断面対角線中心部に挿入し、水冷鋳型3に接する溶湯表面を凝固させ、さらにスプレー6によって急冷しながら、さらに水槽7の壁面に沿って水槽7の下部から鋳塊8に向かって噴射可能なシャワーノズル10を設けた水槽7の中に蓄えられている冷却水9に浸漬することにより冷却し、同時にR熱電対(JIS規定)を鋳塊の中心部に挿入したまま凝固した含Ti銅合金鋳塊の引抜速度と同じ速度でR熱電対(JIS規定)を送り込み、含Ti銅合金鋳塊中心部の温度を測定することにより含Ti銅合金鋳塊中心部の冷却速度を測定し、その結果を表1に示した。
実施例1〜2および比較例1〜2では、通常の連続鋳造法による冷却よりも一層強力な冷却を必要とするところから、スプレーの数を増やし、含Ti銅合金鋳塊の水槽7における冷却は水槽7の壁面に沿って設けられたシャワーノズル10に水圧:1MP以上、流量:20L/min以上の高圧の水流を流して鋳塊8の表面に冷水による急水流を下方から上方に向かって発生させ、鋳塊表面に形成される温水および気泡(沸騰膜)を飛ばし、鋳塊表面を常に冷水で効率的に冷却することにより含Ti銅合金鋳塊の中心部まで急冷させた。
このR熱電対(JIS規定)を内蔵し凝固した含Ti銅合金鋳塊は引抜きロール(図示せず)により徐々に下向きのP方向に速度:7〜30cm/minの範囲内の所定の速度で引抜き、R熱電対(JIS規定)を内蔵し凝固した含Ti銅合金鋳塊の中心部の温度を測定することにより含Ti銅合金鋳塊の中心部の冷却速度を計測器11によって求めた。
【0018】
このようにして鋳塊中心部の冷却速度が表1に示される冷却速度となるように制御して得られた含Ti銅合金鋳塊の表面を観察して鋳塊割れの有無を観察してその結果を表1に示したのち、最終的に長さ:2800mmの寸法にチップソーを用いて切断した。このようにして得られた含Ti銅合金鋳塊の断面を研磨し、断面の組織を金属顕微鏡で観察し、Cuα相デンドライトアームスの平均サイズおよびそのCuα相デンドライトアーム間に存在するTi−Cu共晶相デンドライトアームスペースの平均幅を測定し、その結果を表1に示した。
なお、Cuα相デンドライトアームのサイズおよびTi−Cu共晶相デンドライトアームスペースのサイズについての測定は、下記の方法で行った。まず、図2に示されるように、一列に並んだデンドライトアーム組織のある一つのCuα相デンドライトアーム(図中A)に着目する。Cuα相デンドライトアームAの縦方向および横方向の長さXおよびYを測定し、平均した値をCuα相デンドライトアームAのデンドライトアームサイズとした。平均値はCuα相デンドライトアーム10個以上測定し平均した値である。
デンドライトアームスペースサイズは、Cuα相デンドライトアームAで言うと、その上下および左右にある4箇所のTi−Cu共晶相デンドライトアームスペースa,b,c,dを測定し平均した値である。平均値はCuα相デンドライトアーム10個以上のTi−Cu共晶相デンドライトアームスペースサイズの値を平均した値である。
【0019】
さらに、このようにして得られた含Ti銅合金鋳塊から内蔵しているR熱電対(JIS規定)を切除し、残りの含Ti銅合金鋳塊の一部を850℃で熱間圧延し、850℃、1時間保持後水冷の条件で溶体化処理し、冷間圧延し、さらに800℃、10分間保持後水冷の条件で溶体化処理し、その後、480℃、1.5時間保持の条件で時効処理することにより板厚t:0.5mmの薄い含Ti銅合金板または条を作製し、この薄い含Ti銅合金板または条を用いてJISZ2204の規定に基づく金属材料曲げ試験片を作製した。
【0020】
これら試験片を用いてJISZ2248の規定に従う90°曲げる90°金属材料曲げ試験および180°曲げる180°金属材料曲げ試験を行った。
この90°金属材料曲げ試験および180°金属材料曲げ試験は、条件R/t(但し、Rは曲げ半径、tは試験片の厚さであり、R=0.5mm、t=0.5mm)で、圧延方向試料による90°金属材料曲げ試験および180°金属材料曲げ試験(Good Way曲げ)と、幅方向試料による90°金属材料曲げ試験および180°金属材料曲げ試験(Bad Way曲げ)を行い、試料の曲げ表面を観察し、皺が無ければ○、亀裂によるしわが発生したものは△、亀裂が大きくなって折損したものを×として評価し、その結果を表2に示した。
【0021】
従来法1〜2
実施例1〜2および比較例1〜2で示した方法により表1に示される成分組成を有する含Ti銅合金溶湯を作製し、この含Ti銅合金溶湯を図1に示される水冷鋳型3に注入して表面を凝固させ、さらにスプレー6の数を減らして通常の冷却速度で急冷しながら、さらにシャワーノズルを取り外した水槽7の中に蓄えられている冷却水9に浸漬することによりさらに冷却し、断面寸法が縦:160mm、横:360mmの寸法を有する含Ti銅合金鋳塊を作製し、この含Ti銅合金鋳塊を引抜きロール(図示せず)により徐々に下向きのP方向に通常の速度:2〜4cm/minの範囲内の所定の速度で引抜きながら、R熱電対(JIS規定)を鋳塊の中心部に挿入したまま凝固した含Ti銅合金鋳塊の引抜速度と同じ速度でR熱電対(JIS規定)を送り込み、含Ti銅合金鋳塊中心部の温度を測定することにより含Ti銅合金鋳塊中心部の冷却速度を測定し、その結果を表1に示した。
なお、従来例1〜2ではスプレーの数を増やすことなく、また、含Ti銅合金鋳塊の水槽7にシャワーノズルを設けることなく通常の純銅を連続鋳造する条件と同じ条件で含Ti銅合金鋳塊を作製した。得られた含Ti銅合金鋳塊長さ:2800mmの寸法にチップソーを用いて切断した。
【0022】
この従来例1〜2で得られた含Ti銅合金鋳塊の断面を研磨し、含Ti銅合金鋳塊の断面の組織を金属顕微鏡で観察し、Cuα相デンドライトアームの平均サイズおよびそのデンドライトアーム間に存在するTi−Cu共晶相デンドライトアームスペースの平均幅を実施例1〜2、比較例1〜2と同じ方法で測定し、その結果を表1に示した。
さらに、この含Ti銅合金鋳塊から内蔵しているR熱電対(JIS規定)を切除し、残りの含Ti銅合金鋳塊の一部を850℃で熱間圧延したのち、850℃、1時間保持後水冷の条件で溶体化処理し、冷間圧延し、さらに800℃、10分間保持後水冷の条件で溶体化処理し、その後、480℃、1.5時間保持の条件で時効処理する従来例1〜2を実施することにより板厚t:0.5mmの薄い含Ti銅合金板または条を作製し、この薄い含Ti銅合金板または条を用いてJISZ2204の規定に基づく金属材料曲げ試験片を作製した。
【0023】
これら試験片を用いて実施例1〜2および比較例1〜2と同様にしてJISZ2248の規定に従う90°曲げる90°金属材料曲げ試験および180°曲げる180°金属材料曲げ試験を行い、試料の曲げ表面を観察し、皺が無ければ○、亀裂によるしわが発生したものは△、亀裂が大きくなって折損したものを×として評価し、その結果を表2に示した。
【0024】
【表1】
【0025】
【表2】
【0026】
表1〜2に示される結果から、実施例1〜2で作製した含Ti銅合金板または条は従来例1〜2で作製した含Ti銅合金板または条に比べて曲げ加工性が格段に優れていることが分かる。しかし、この発明の条件から外れた冷却速度で高速急冷すると、得られた含Ti銅合金鋳塊に割れが発生し、歩留が極端に悪くなって量産できないことがわかる。
【0027】
実施例3〜14
表3に示される成分組成を有する含Ti銅合金溶湯を用意し、これら溶湯を使用して実施例1〜2、比較例1〜2と同様にして含Ti銅合金鋳塊中心部の温度を測定することにより含Ti銅合金鋳塊中心部の冷却速度を測定し、その結果を表3に示し、さらに含Ti銅合金鋳塊の断面の組織を金属顕微鏡で観察し、Cuα相デンドライトアームの平均サイズおよびそのデンドライトアーム間に存在するTi−Cu共晶相デンドライトアームスペースの平均幅を実施例1〜2、比較例1〜2と同様にして測定し、その結果を表3に示した。
【0028】
さらに、この含Ti銅合金鋳塊から内蔵しているR熱電対(JIS規定)を切除して取り出し、連続鋳造して得られた含Ti銅合金鋳塊の一部を850℃で熱間圧延したのち、850℃、1時間保持後水冷の条件で溶体化処理し、冷間圧延し、さらに800℃、10分間保持後水冷の条件で溶体化処理し、その後、480℃、1.5時間保持の条件で時効処理する実施例3〜14を実施することにより板厚t:0.5mmの薄い含Ti銅合金板または条を作製し、この薄い含Ti銅合金板または条を用いてJISZ2204の規定に基づく金属材料曲げ試験片を作製し、これら試験片を用いて実施例1〜2と同じ曲げ試験を行い、その結果を表4に示した。
【0029】
【表3】
【0030】
【表4】
【0031】
【発明の効果】
上述のように、前記実施例で得られたデータをコンピュータなどに記憶させておくと、次回からは熱電対を使用することなくこのデータに基づいて割れが発生しない鋳塊中心部の凝固開始温度から共晶生成終了に至るまでの温度範囲を冷却速度:160〜700℃/minで所望の成分組成を有し平均サイズ:50μm以下の微細なCuα相デンドライトアームおよび平均幅が30μm以下の狭いTi−Cu共晶相デンドライトアームスペースからなる組織の含Ti銅合金鋳塊を連続鋳造により簡単に量産することができ、この得られた含Ti銅合金鋳塊を圧下率:90%以上で熱間圧延し、その後冷間圧延、溶体化処理、時効処理することにより加工性に優れた含Ti銅合金板または条を量産することができるので、産業上すぐれた効果をもたらすものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】含Ti銅合金板または条製造用鋳塊を製造するためのデータの採取方法を説明するための一部断面説明図である。
【図2】含Ti銅合金鋳塊の組織を説明するための説明図である。
【図3】従来の連続鋳造方法により含Ti銅合金板または条製造用鋳塊を製造する方法を説明するための説明図である。
【符号の説明】
1 Cuα相デンドライトアーム
2 Ti−Cu共晶相
3 水冷鋳型
4 熱電対
5 溶湯
6 スプレー
7 水槽
8 鋳塊
9 冷却水
10 シャワーノズル
11 計測器
Claims (6)
- 鋳型に鋳造して得られた含Ti銅合金鋳塊の中心部における凝固開始温度から共晶生成終了に至るまでの温度範囲を冷却速度:160〜700℃/minで冷却するように制御することを特徴とする加工性に優れた含Ti銅合金板または条製造用鋳塊の製造方法。
- 鋳型に鋳造して得られた含Ti銅合金鋳塊の中心部における1080℃から885℃に至るまでの温度範囲を冷却速度:160〜700℃/minで冷却するように制御することを特徴とする加工性に優れた含Ti銅合金板または条製造用鋳塊の製造方法。
- 連続鋳造鋳型に鋳造して得られた含Ti銅合金鋳塊の中心部における凝固開始温度から共晶生成終了に至るまでの温度範囲を冷却速度:160〜700℃/minで冷却するように制御することを特徴とする加工性に優れた含Ti銅合金板または条製造用鋳塊の製造方法。
- 連続鋳造鋳型に鋳造して得られた含Ti銅合金鋳塊の中心部における1080℃から885℃に至るまでの温度範囲を冷却速度:160〜700℃/minで冷却するように制御することを特徴とする加工性に優れた含Ti銅合金板または条製造用鋳塊の製造方法。
- 前記含Ti銅合金鋳塊は、
(イ)Ti:0.5〜6%含有し、残部がCuおよび不可避不純物からなる含Ti銅合金鋳塊、または、
(ロ)Ti:0.5〜6%含有し、さらにZn、Cr,Zr,Fe,Co,Ni,Sn,In,Mn,PおよびSiのうちの1種または2種以上を合計で0.001〜5%を含有し、残部がCuおよび不可避不純物からなる含Ti銅合金鋳塊であることを特徴とする請求項1、2、3または4記載の加工性に優れた含Ti銅合金板または条製造用鋳塊の製造方法。 - 前記請求項1、2、3、4または5記載の製造方法で作製したCuα相デンドライトアームの平均サイズが50μm以下の微細なデンドライト組織を有し、Cuα相デンドライトアームとCuα相デンドライトアームの間に形成されているCu−Ti共晶相のデンドライトアームスペースの平均サイズが30μm以下の狭い組織を有する加工性に優れた含Ti銅合金板または条製造用鋳塊。
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