JP5607459B2 - Copper alloy ingot, method for producing the same, and copper alloy sheet obtained therefrom - Google Patents

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本発明は、リードフレーム、端子、コネクタ、ワイヤーハーネス、ターミナル、リレー、スイッチ、ばね材料、ターゲット材などの電気・電子機器材料として、さらには原子炉構造材料として適用される銅合金の鋳塊及びその製造方法、それより得られる銅合金板材に関する。   The present invention relates to a copper alloy ingot applied as an electrical / electronic device material such as a lead frame, a terminal, a connector, a wire harness, a terminal, a relay, a switch, a spring material, a target material, and further as a nuclear reactor structural material, and The production method and a copper alloy sheet obtained therefrom.

通常の銅および銅合金の連続鋳造鋳塊の横断面には、以下のような点が観察されることがある。中心にポロシティを伴う最終凝固部を取り囲むように配された中心近傍の粗い粒状晶部と、粗い粒状晶部を取り囲む粗い柱状晶部とを有する状態、あるいは中心にポロシティを伴って最終凝固部を取り囲むように粗い柱状晶のみがほぼ全面に渡る状態である。このような粗い粒状晶および柱状晶、または柱状晶のみを有する鋳塊から得た薄板では、成形加工性に劣る場合があり、これを電気・電子機器用途に用いるためにはさらなる成形加工性の改良が求められていた。また、前記粒状晶および柱状晶、または柱状晶のみを有する鋳塊から得た厚板では、中心にポロシティなどの欠陥が残るために健全な銅板を提供できない場合があり、さらなる改良が求められていた。   The following points may be observed in the cross section of a normal continuous casting ingot of copper and copper alloy. A state having a coarse granular crystal part in the vicinity of the center and a coarse columnar crystal part surrounding the coarse granular crystal part arranged so as to surround the final solidified part with porosity at the center, or a final solidified part with porosity at the center. Only the rough columnar crystals surround almost the entire surface. Thin plates obtained from ingots having such coarse granular crystals and columnar crystals, or only columnar crystals, may be inferior in moldability, and in order to use them for electrical and electronic equipment applications, Improvements were sought. Further, in the thick plate obtained from the ingot having the granular crystal and the columnar crystal, or only the columnar crystal, a defect such as porosity remains in the center, so that a healthy copper plate may not be provided, and further improvement is demanded. It was.

ところで、鉄鋼の分野においては、等軸晶は溶鋼過熱度が低いと増加することから、等軸晶化には低温鋳造が有効であることが示されている(非特許文献1参照)。また、特許文献1には、誘導電磁攪拌装置を用いて、凝固界面近傍の溶鋼に一方向の旋回流を与え、柱状晶のデンドライトを分断することにより柱状晶を等軸晶にする技術が記載されている。溶鋼の連続鋳造においてはこれらの技術の単独あるいは組み合わせで効果を発揮している。   By the way, in the field of steel, equiaxed crystals increase when the degree of superheated molten steel is low, and it has been shown that low temperature casting is effective for equiaxed crystallization (see Non-Patent Document 1). Patent Document 1 describes a technique for making columnar crystals equiaxed by applying a unidirectional swirling flow to molten steel near the solidification interface using an induction electromagnetic stirrer and dividing columnar dendrites. Has been. In continuous casting of molten steel, these techniques are effective alone or in combination.

特開昭50−23338号公報Japanese Patent Laid-Open No. 50-23338

「鉄鋼便覧」第3版、II製銑・製鋼、p.653"Handbook of Iron and Steel" 3rd edition, II Steelmaking and Steelmaking, p. 653

前記鉄鋼の場合とは異なり、銅合金の連続鋳造においては、低温鋳造技術単独では十分な効果が発揮されない。つまり誘導電磁撹拌技術では電気伝導度の高い銅では磁場の浸透深さが小さくなり十分な攪拌を行うことができない。さらには、低温鋳造では、溶融金属の過熱度を液相線温度に近づけるほど効果が上がるが、浸漬ノズルの閉塞や酸化物の巻き込み等の鋳造異常が起こる。このため、銅および銅合金の連続鋳造においては、実用上では液相線温度より50〜100℃高い(以下、+50〜100℃と表記する)温度程度を採用している。しかし、このような温度条件では、ほとんど微細化効果、すなわち等軸晶とする効果は得られない。
本発明では、このような現状に鑑み、シビアな曲げ加工においておいても割れを生じにくく、高い強度を実現することができ、またその鋳塊におけるブローホールの発生を抑えた銅合金の鋳塊及びその製造方法、それより得られる銅合金板材の提供を目的とする。
Unlike the case of the steel, in the continuous casting of a copper alloy, the low temperature casting technique alone does not provide a sufficient effect. In other words, in the induction electromagnetic stirring technique, the penetration depth of the magnetic field is small with copper having high electrical conductivity, and sufficient stirring cannot be performed. Furthermore, in low-temperature casting, the effect increases as the degree of superheat of the molten metal approaches the liquidus temperature, but casting abnormalities such as clogging of the immersion nozzle and entrapment of oxide occur. For this reason, in the continuous casting of copper and copper alloys, a temperature that is 50 to 100 ° C. higher than the liquidus temperature (hereinafter referred to as +50 to 100 ° C.) is practically used. However, under such temperature conditions, the effect of miniaturization, that is, the effect of equiaxed crystal is hardly obtained.
In the present invention, in view of such a current situation, a copper alloy ingot that is less likely to crack even in severe bending, can achieve high strength, and suppresses the occurrence of blowholes in the ingot. And a method for producing the same, and a copper alloy sheet obtained therefrom.

上記の課題は以下の手段により解決された。
(1)鋳塊横断面の金属組織における下記式で示す等軸晶面積率が70%以上であり、その等軸晶の結晶粒径が5mm以下である銅合金の鋳塊であって、かつ下記A〜Eのいずれかの成分組成を有する銅合金の鋳塊から製造されたことを特徴とする銅合金板材
等軸晶面積率=鋳塊横断面中の等軸晶域面積/鋳塊横断面面積×100(%)
<A> Ni:2.0〜6.0質量%
Si:0.3〜2.0質量%
残部がCu及び不可避不純物
<B> Sn:3.0〜11.0質量%
P:0.03〜0.30質量%
残部がCu及び不可避不純物
<C> Fe:0.1〜2.5質量%
P:0.01〜0.10質量%
残部がCu及び不可避不純物
<D> Co:0.5〜2.0質量%
Si:0.10〜0.55質量%
残部がCu及び不可避不純物
<E> Ti:0.1〜3.5質量%
残部がCu及び不可避不純物
)前記成分組成Aからなる銅合金材であって、組織中に存在するNiとSiを主成分とする晶出物の大きさが5μm以下であることを特徴とする()に記載の銅合金板材。
)前記成分組成Cからなる銅合金材であって、組織中に存在するFeを主成分とする晶出物の大きさが10μm以下であることを特徴とする()に記載の銅合金板材。
)前記成分組成Dからなる銅合金材であって、組織中に存在するCoとSiを主成分とする晶出物の大きさが1.2μm以下であることを特徴とする()に記載の銅合金板材。
)前記成分組成Eからなる銅合金材であって、組織中に存在するTiを主成分とする晶出物の大きさが3.0μm以下であることを特徴とする()に記載の銅合金板材。
下記A〜Eのいずれかの成分組成を有する銅合鋳塊の製造方法であって、銅合金を連続鋳造する際に、溶融銅合金の温度をその液相線温度に150℃を足した温度以下の範囲とし、旋回流速60〜3000mm/秒で攪拌し凝固させ、鋳造した鋳塊横断面の金属組織における下記式で示す等軸晶面積率を70%以上とし、その等軸晶の結晶粒径を5mm以下とすることを特徴とする銅合金鋳塊の製造方法。
等軸晶面積率=鋳塊横断面中の等軸晶域面積/鋳塊横断面面積×100(%)
<A> Ni:2.0〜6.0質量%
Si:0.3〜2.0質量%
残部がCu及び不可避不純物
<B> Sn:3.0〜11.0質量%
P:0.03〜0.30質量%
残部がCu及び不可避不純物
<C> Fe:0.1〜2.5質量%
P:0.01〜0.10質量%
残部がCu及び不可避不純物
<D> Co:0.5〜2.0質量%
Si:0.10〜0.55質量%
残部がCu及び不可避不純物
<E> Ti:0.1〜3.5質量%
残部がCu及び不可避不純物
)連続鋳造鋳型上部に耐火材または断熱材からなるホットトップ部を設けたことを特徴とする()に記載の鋳塊の製造方法。
The above problem has been solved by the following means.
(1) A copper alloy ingot in which the equiaxed crystal area ratio represented by the following formula in the metal structure of the ingot cross section is 70% or more, and the crystal grain size of the equiaxed crystal is 5 mm or less , and The copper alloy board | plate material manufactured from the ingot of the copper alloy which has a component composition in any one of following A-E .
Equiaxial crystal area ratio = equiaxed crystal area in the ingot cross section / ingot cross section area x 100 (%)
<A> Ni: 2.0 to 6.0% by mass
Si: 0.3-2.0 mass%
The balance is Cu and inevitable impurities
<B> Sn: 3.0 to 11.0% by mass
P: 0.03-0.30 mass%
The balance is Cu and inevitable impurities
<C> Fe: 0.1 to 2.5% by mass
P: 0.01-0.10 mass%
The balance is Cu and inevitable impurities
<D> Co: 0.5 to 2.0% by mass
Si: 0.10 to 0.55 mass%
The balance is Cu and inevitable impurities
<E> Ti: 0.1 to 3.5% by mass
The balance is Cu and inevitable impurities ( 2 ), which is a copper alloy material composed of the component composition A, and the size of a crystallized substance mainly composed of Ni and Si present in the structure is 5 μm or less. The copper alloy sheet material according to ( 1 ).
(3) the A copper alloy material consisting of chemical composition C, copper according to (1) the size of the crystallized substances composed mainly of Fe present in the tissue is 10μm or less Alloy plate material.
( 4 ) A copper alloy material composed of the component composition D, characterized in that the size of a crystallized substance mainly composed of Co and Si present in the structure is 1.2 μm or less ( 1 ) The copper alloy sheet material described in 1.
( 5 ) A copper alloy material composed of the component composition E, wherein the size of a crystallized product mainly composed of Ti present in the structure is 3.0 μm or less. ( 1 ) Copper alloy sheet material.
( 6 ) A method for producing a copper ingot having a composition of any of the following A to E, wherein when the copper alloy is continuously cast, the temperature of the molten copper alloy is set to 150 ° C. as its liquidus temperature. The equiaxed crystal area ratio represented by the following formula in the metal structure of the cross-section of the cast ingot is 70% or more, and the equiaxed crystal. The manufacturing method of the copper alloy ingot characterized by making the crystal grain size of 5 mm or less.
Equiaxial crystal area ratio = equiaxed crystal area in the ingot cross section / ingot cross section area x 100 (%)
<A> Ni: 2.0 to 6.0% by mass
Si: 0.3-2.0 mass%
The balance is Cu and inevitable impurities
<B> Sn: 3.0 to 11.0% by mass
P: 0.03-0.30 mass%
The balance is Cu and inevitable impurities
<C> Fe: 0.1 to 2.5% by mass
P: 0.01-0.10 mass%
The balance is Cu and inevitable impurities
<D> Co: 0.5 to 2.0% by mass
Si: 0.10 to 0.55 mass%
The balance is Cu and inevitable impurities
<E> Ti: 0.1 to 3.5% by mass
The method for producing an ingot according to ( 6 ), characterized in that a hot top portion made of a refractory material or a heat insulating material is provided on the upper part of the continuous casting mold with Cu and inevitable impurities ( 7 ) remaining .

本発明の銅合金の鋳塊及びその製造方法、それより得られる銅合金板材によれば、シビアな曲げ加工においておいても割れを生じにくく、高い強度を実現することができ、またその鋳塊におけるブローホールの発生が抑えられるという優れた効果を奏する。   According to the ingot of the copper alloy of the present invention, the manufacturing method thereof, and the copper alloy plate material obtained from the ingot, it is difficult to cause cracking even in severe bending, and high strength can be realized. There is an excellent effect that the occurrence of blowholes in can be suppressed.

本発明の好ましい実施形態によれば、鋳塊表層および鋳塊内部を、微細な等軸晶組織とした連続鋳造鋳塊を製造することができる。具体的には、銅合金鋳塊の等軸晶面積率を70%以上とし、その等軸晶の結晶粒径を5mm以下とすることができる。そのため、合金材において粗大な晶出物の発生を抑え、薄板では成型加工性に優れた材料を提供することが可能であり、厚板では中心にポロシティなどの欠陥が残らない健全な銅板の提供が可能となる。その特性を利用し、リードフレーム、端子、コネクタ、ワイヤーハーネス、ターミナル、リレー、スイッチ、ばね材料、ターゲット材などの電気・電子機器、および原子炉構造材料に好適な銅合金材を提供することができる。以下、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。   According to a preferred embodiment of the present invention, a continuous cast ingot having a fine equiaxed crystal structure in the ingot surface layer and the inside of the ingot can be produced. Specifically, the equiaxed crystal area ratio of the copper alloy ingot can be set to 70% or more, and the crystal grain size of the equiaxed crystal can be set to 5 mm or less. Therefore, it is possible to provide a material with excellent molding processability for thin plates, suppressing the occurrence of coarse crystallized materials in alloy materials, and providing a healthy copper plate with no defects such as porosity remaining in the center of thick plates Is possible. Utilizing these characteristics, it is possible to provide copper alloy materials suitable for electrical and electronic equipment such as lead frames, terminals, connectors, wire harnesses, terminals, relays, switches, spring materials, target materials, and nuclear reactor structural materials. it can. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail.

[鋳造方法]
本実施形態では、連続鋳造において等軸晶の核の生成および保持を効率的に実施するものである。具体的には攪拌により溶銅中に微細な核を分散させること、および過熱度を低下させることで核の再溶解を防止することを実施している。
[Casting method]
In the present embodiment, the generation and retention of equiaxed crystal nuclei is efficiently performed in continuous casting. Specifically, fine nuclei are dispersed in molten copper by stirring, and remelting of nuclei is prevented by reducing the degree of superheat.

(撹拌)
まず攪拌の形態について述べる。攪拌には溶鋼の連続鋳造で行うような電磁撹拌を行うことも可能であるが、電気伝導度の高い銅では磁場の浸透深さが小さくなり十分な攪拌を行うことができない。これに対し本実施形態では、連続鋳造の鋳型上部の溶銅湯面に攪拌子を備えた攪拌棒などを浸漬させ、攪拌子を回転させた、いわゆる機械攪拌を用いている。攪拌により凝固シェルのデンドライトを溶断させることで核の生成を促進させることができる。また回転体そのものも核生成サイトとして利用することができる。しかしながら攪拌により等軸晶の核をより増加させるためには、攪拌子の旋回流速を高める必要がある。本発明では溶銅を攪拌する攪拌子の回転時の周速を旋回流速と定義し、旋回流速を60〜3000mm/sec.とした。この範囲においては攪拌によりデンドライトの溶断が進み等軸晶化および微細化効果が十分に得られる。旋回流速が60mm/sec.未満の場合ではデンドライトを溶断させるのに十分な流速が得られず、微細化効果は不十分である。旋回流速が3000mm/min.より大きい場合は、等軸晶化および微細化効果は得られるがブローホールや気泡や酸化物の巻き込みが増加し問題となる。一義的ではないが、この旋回流速を高めるほど、銅合金鋳塊における等軸晶面積率が低下し、等軸晶の粒径が小さくなる傾向がある。
(Stirring)
First, the form of stirring will be described. For stirring, electromagnetic stirring such as that performed by continuous casting of molten steel can be performed. However, the penetration depth of the magnetic field is small with copper having high electrical conductivity, and sufficient stirring cannot be performed. On the other hand, in this embodiment, so-called mechanical stirring is used in which a stirring bar provided with a stirrer is immersed in the molten copper surface above the continuous casting mold and the stirrer is rotated. Nucleation can be promoted by fusing the dendrite of the solidified shell by stirring. The rotating body itself can also be used as a nucleation site. However, in order to increase the number of equiaxed nuclei by stirring, it is necessary to increase the swirl speed of the stirring bar. In the present invention, the peripheral speed at the time of rotation of the stirrer for stirring the molten copper is defined as the swirling flow velocity, and the swirling flow velocity is 60 to 3000 mm / sec. It was. In this range, the dendrite is melted by stirring, and the effect of equiaxed crystallization and refinement can be sufficiently obtained. The swirl flow rate is 60 mm / sec. If it is less than 1, the flow rate sufficient to melt the dendrite cannot be obtained, and the effect of miniaturization is insufficient. The swirl flow rate is 3000 mm / min. If it is larger, the effect of equiaxed crystallization and refinement can be obtained, but there is a problem that entrainment of blowholes, bubbles and oxides increases. Although it is not unambiguous, the higher the swirl flow rate, the lower the equiaxed crystal area ratio in the copper alloy ingot and the smaller the equiaxed crystal grain size.

(溶銅温度)
次に溶銅温度の適切な条件について述べる。銅合金の連続鋳造(銅および/または銅合金の連続鋳造)において低温鋳造を指向しても、実用上では液相線温度+50〜100℃程度となることは既に述べたが、このように攪拌を加えることなく低温鋳造を指向しても溶銅中に等軸晶の核が少なく十分な効果は得られない。しかし、攪拌と組み合わせた条件では等軸晶化と微細化の効果を発揮する。本実施形態では溶銅を液相線温度+150℃以下から液相線温度以上の範囲とした。この範囲においては攪拌により発生した等軸晶の核が再溶解し難くなるため、攪拌単独よりも等軸晶化および微細化が進行する。望ましくは液相線温度+100℃以下から液相線温度以上の範囲の方が効果は大きく、さらに望ましくは液相線温度+50℃以下から液相線温度以上の範囲の方が効果的である。液相線温度+150℃よりも高い場合では、攪拌と組み合わせた条件においても核の再溶解が起こり十分な効果は得られない。また、液相線温度未満では、固液共存領域となるため攪拌子の損耗、ブローホールなどの欠陥が問題となる。一義的ではないが、この溶銅温度をより液相線温度に近づけるほど、銅合金鋳塊における等軸晶面積率が増加し、等軸晶の粒径が小さくなる傾向がある。
(Molten copper temperature)
Next, an appropriate condition of the molten copper temperature will be described. As described above, even if low temperature casting is aimed at in continuous casting of copper alloy (continuous casting of copper and / or copper alloy), the liquidus temperature is about +50 to 100 ° C. in practical use. Even if the low-temperature casting is directed without adding, there are few equiaxed nuclei in the molten copper, and a sufficient effect cannot be obtained. However, the effect of equiaxed crystallization and refinement is exhibited under conditions combined with stirring. In the present embodiment, the molten copper is in the range from the liquidus temperature + 150 ° C. or lower to the liquidus temperature or higher. In this range, since the equiaxed crystal nuclei generated by stirring are difficult to dissolve again, equiaxed crystallization and refinement proceed more than stirring alone. Desirably, the range of the liquidus temperature + 100 ° C. or lower to the liquidus temperature or higher is more effective, and more desirably the range of the liquidus temperature + 50 ° C. or lower to the liquidus temperature or higher is more effective. When the liquidus temperature is higher than + 150 ° C., the core re-dissolves even under conditions combined with stirring, and a sufficient effect cannot be obtained. Further, if the temperature is lower than the liquidus temperature, it becomes a solid-liquid coexistence region, so that there are problems such as wear of the stirring bar and defects such as blow holes. Although it is not unambiguous, as the molten copper temperature is brought closer to the liquidus temperature, the equiaxed crystal area ratio in the copper alloy ingot increases, and the grain size of the equiaxed crystal tends to decrease.

(湯溜まり部)
さらに発明を実施するための望ましい形態は、鋳型の銅モールドの上部に耐火物あるいは断熱材で囲まれた湯溜まり部(以下、ホットトップ部)を配置することが望ましい。鋳型内の湯面のレベルを銅モールド上端よりも上部のホットトップ部に引き上げた状態とすることで、攪拌により巻き込まれた気泡や酸化物が凝固シェルにトラップされることを防止することができる。また、ホットトップ部とTNDを樋で連結することで、溶銅移送に浸漬ノズルを用いる必要が無くなり、溶銅温度を等軸晶化および微細化効果の高い液相線温度+50℃以下から液相線温度以上の範囲にしても、浸漬ノズルが閉塞する問題を回避できる。
本実施形態は、上記説明からも分かるように、スラブ形状への適用に限られたものではなく、ビレット形状に適用しても、十分に凝固組織の微細化効果が得られる。
(Bath pool)
Furthermore, as a desirable mode for carrying out the invention, it is desirable to dispose a hot water reservoir portion (hereinafter referred to as a hot top portion) surrounded by a refractory or a heat insulating material on the upper part of the copper mold of the mold. By setting the level of the molten metal surface in the mold to the hot top portion above the upper end of the copper mold, it is possible to prevent bubbles and oxides caught by stirring from being trapped in the solidified shell. . In addition, by connecting the hot top part and TND with scissors, there is no need to use an immersion nozzle for molten copper transfer, and the molten copper temperature is increased from a liquidus temperature of + 50 ° C. or less, which is highly equiaxed and refined. Even in the range of the phase line temperature or higher, the problem that the immersion nozzle is blocked can be avoided.
As can be seen from the above description, the present embodiment is not limited to the application to the slab shape, and even when applied to the billet shape, the effect of refining the solidified structure can be sufficiently obtained.

[銅合金]
本発明の好ましい実施形態における銅合金について述べる。以下に説明する合金は特に有意な効果を持つ合金を示すものであって、合金の種類を限定するものではない。
[Copper alloy]
A copper alloy in a preferred embodiment of the present invention will be described. The alloy described below shows an alloy having a particularly significant effect, and does not limit the type of the alloy.

(A:Cu−Ni−Si合金)
Cu−Ni−Si合金を適用した実施形態の場合、Niを2.0〜6.0%(質量%、以下同じ)(好ましくは2.2〜4.5%)、Siを0.3〜2.0%(好ましくは0.5〜1.2%)含有し、残部がCuと不可避不純物からなる銅合金材を好ましく使用することができる。この合金を使用することにより、Cu中にNiとSiを加え、Ni−Si化合物を微細析出させる、析出強化型合金とすることができる。この析出強化型合金を製造する工程には、次の2つの重要な熱処理が取り入れられる。まず、溶体化処理とよばれる高温(通常は700℃以上)にてNiとSiをCu母相に固溶させる目的の熱処理と、溶体化処理温度より低い温度で熱処理する、いわゆる時効析出処理である。この時効析出処理により、高温で固溶したNiとSiを析出させることができる。このようにして高い温度と低い温度でNiとSiがCuに固溶する原子の量の差を使って、本合金を製造することができる。
NiとSiについては、NiとSiの添加比を制御することにより、Ni−Si化合物の析出強化によって銅合金材の強度を向上させることができる。本実施形態において、Niの含有量は2.0〜6.0%であり、好ましくは2.2〜4.5%である。Siの含有量は0.3〜2.0%であり、好ましくは0.5〜1.2%である。Ni又はSiが上記下限値以上では強度が十分に得られ、Niが又はSiが上記上限値以下の場合は、鋳造時に粗大な晶出物を形成させず、最終製品の加工性を低下させず好ましい。この晶出物のサイズは鋳造条件に大きく影響され、後工程の熱処理で受ける影響は軽微である。
本組成で鋳造を実施した場合、粗大な晶出物が最終製品まで残留し、加工工程で割れを発生させたり、めっき工程でめっき不良を発生させたりすることがある。上述した鋳造方法を実施すれば、攪拌により粗大な晶出物をより小さくすることができ、最終製品の晶出物をも小さくすることができる。これにより、加工性およびめっき性を向上させることができる。
本合金系において組織中に存在するNiとSiを主成分とする晶出物の大きさが5μm以下であることが好ましく、0.1〜2.0μmであることがより好ましい。晶出物の大きさをこの範囲とすることで、より加工工程での割れおよびめっき不良への影響を小さくすることができ好ましい。
(A: Cu-Ni-Si alloy)
In the embodiment to which the Cu—Ni—Si alloy is applied, Ni is 2.0 to 6.0% (mass%, the same applies hereinafter) (preferably 2.2 to 4.5%), and Si is 0.3 to 0.3%. A copper alloy material containing 2.0% (preferably 0.5 to 1.2%) and the balance of Cu and inevitable impurities can be preferably used. By using this alloy, it is possible to obtain a precipitation-strengthened alloy in which Ni and Si are added to Cu and the Ni—Si compound is finely precipitated. The following two important heat treatments are incorporated into the process for producing the precipitation strengthened alloy. First, a so-called aging precipitation treatment in which Ni and Si are dissolved in a Cu matrix at a high temperature (usually 700 ° C. or more) called a solution treatment and a heat treatment at a temperature lower than the solution treatment temperature. is there. By this aging precipitation treatment, Ni and Si dissolved at a high temperature can be precipitated. Thus, this alloy can be manufactured using the difference in the amount of atoms in which Ni and Si are dissolved in Cu at high and low temperatures.
For Ni and Si, the strength of the copper alloy material can be improved by precipitation strengthening of the Ni—Si compound by controlling the addition ratio of Ni and Si. In the present embodiment, the Ni content is 2.0 to 6.0%, preferably 2.2 to 4.5%. The Si content is 0.3 to 2.0%, preferably 0.5 to 1.2%. When Ni or Si is not less than the above lower limit, sufficient strength is obtained, and when Ni or Si is not more than the above upper limit, coarse crystallized products are not formed during casting, and the workability of the final product is not deteriorated. preferable. The size of the crystallized product is greatly affected by the casting conditions, and the effect of the heat treatment in the subsequent process is minor.
When casting is carried out with this composition, coarse crystallized products may remain up to the final product, causing cracks in the processing process and defective plating in the plating process. If the casting method mentioned above is implemented, the coarse crystallization thing can be made smaller by stirring and the crystallization thing of a final product can also be made small. Thereby, workability and plating property can be improved.
In the present alloy system, the size of a crystallized substance mainly composed of Ni and Si present in the structure is preferably 5 μm or less, and more preferably 0.1 to 2.0 μm. By setting the size of the crystallized material within this range, it is preferable because the influence on cracking and plating defects in the processing step can be further reduced.

(B:Cu−Sn−P合金)
Cu−Sn−P合金を適用した実施形態の場合、Snを3.0〜11.0%(質量%、以下同じ)、Pを0.03〜0.30%含有し、残部がCuと不可避不純物からなる銅合金材を好ましく使用することができる。この合金を使用することにより、Cu中にSnを固溶させ固溶強化型合金とすることができる。この固溶強化合金を製造する工程には、均質化熱処理とよばれる高温(通常は500℃以上)にてSnの化合物相(主に硬くて脆いδ相、γ相)をCu母相に固溶させる目的の熱処理がある。また、加工硬化により母材が硬化した場合にも、再結晶や回復を目的とした熱処理がある。
Snについては、固溶量が多いほど強度を向上させることができる。Snの含有量は3.0〜11.0%である。この下限値以上の場合は強度が十分になり、上記上限値以下の場合はSnの化合物相が大きくなりすぎず、均質化熱処理に多大の時間を要することがなく好ましい。Pについては、鋳造性および耐食性に影響を及ぼすものである。Pの含有量は0.03〜0.30%であり、0.08〜0.20%が好ましい。この下限値以上の場合は鋳造性等が低下しすぎず上記上限値以下の場合はCuPなどの加工性の低い化合物が多く形成されすぎず好適である。
本組成で鋳造を実施し均質化熱処理をした後の工程は、結晶粒径が微細であるほど加工性が向上することがある。逆に粗大な結晶粒径を持つ鋳塊は、途中工程での加工により割れが発生する可能性がある。そのため、上記の鋳造方法を実施すれば、攪拌により結晶粒径を微細化できるため、加工性が向上し途中工程での割れが発生する可能性を低くすることができる。
(B: Cu-Sn-P alloy)
In the case of an embodiment to which a Cu-Sn-P alloy is applied, Sn is contained in an amount of 3.0 to 11.0% (mass%, the same applies hereinafter), P is contained in an amount of 0.03 to 0.30%, and the remainder is inevitable with Cu. A copper alloy material made of impurities can be preferably used. By using this alloy, Sn can be dissolved in Cu to form a solid solution strengthened alloy. In the process of manufacturing this solid solution strengthened alloy, the Sn compound phase (mainly hard and brittle δ phase and γ phase) is solidified in the Cu matrix at a high temperature (normally 500 ° C. or more) called homogenization heat treatment. There is a heat treatment for melting. Also, when the base material is hardened by work hardening, there is a heat treatment for the purpose of recrystallization and recovery.
About Sn, intensity | strength can be improved, so that there is much solid solution amount. The Sn content is 3.0 to 11.0%. When the amount is not less than this lower limit value, the strength is sufficient, and when it is not more than the above upper limit value, the Sn compound phase does not become too large, and it is preferable that much time is not required for the homogenization heat treatment. P affects the castability and corrosion resistance. The P content is 0.03 to 0.30%, preferably 0.08 to 0.20%. If it is above this lower limit value, the castability and the like do not deteriorate too much, and if it is not more than the above upper limit value, a compound having low workability such as Cu 2 P is not formed too much.
In the process after casting with this composition and homogenization heat treatment, the finer the crystal grain size, the better the workability. Conversely, an ingot having a coarse crystal grain size may be cracked by processing in an intermediate process. Therefore, if the above casting method is carried out, the crystal grain size can be refined by stirring, so that the workability is improved and the possibility of occurrence of cracks in the intermediate process can be reduced.

(C:Cu−Fe−P合金)
Cu−Fe−P合金を適用した実施形態の場合、Feを0.1〜2.5%(質量%、以下同じ)(好ましくは1.0〜2.3%)、Pを0.01〜0.10%(好ましくは0.02〜0.04%)含有し、残部がCuと不可避不純物からなる銅合金材を好ましく使用することができる。この合金を使用することにより、Cu中にFeとPを加え、Feを含む化合物を微細析出させる、析出強化型合金とすることができる。Feを含む化合物を微細に析出させるためには、Feを多く固溶させることが必要であり、溶解鋳造時に粗大なFe化合物が形成された場合、微細に析出するFe化合物の量は添加量に対して相対的に減少する。
Feは基本的に強度を上昇させる元素であるが、上記下限値以上では微細なFe化合物の析出が少なくなく、強度は十分になる。また上記上限値以下の場合では粗大なFe化合物が、鋳造時に晶出および析出しにくいため、最終製品の加工性を低下さず好ましい。Pは、脱酸作用があり鋳造性を向上させ、またFeと微細な化合物を形成し強度向上に寄与する。Pは上記下限値以上では、Feの存在により析出強化に寄与する。一方で上記上限値以下の場合、Feの固溶限が低下せず鋳造時に粗大な晶出物を形成しない。この晶出物のサイズは鋳造条件に大きく影響され、後工程の熱処理で受ける影響は軽微である。
本組成で鋳造を実施した場合、粗大な晶出物が最終製品まで残留し、加工工程で割れを発生させたり、めっき工程でめっき不良を発生させたりすることがある。上述した鋳造方法を実施すれば、攪拌により粗大な晶出物をより小さくすることができ、最終製品の晶出物を小さくすることができる。これにより、加工性およびめっき性を向上させることができる。
上記のような観点から、組織中に存在するFeを主成分とする晶出物の大きさが10μm以下であることが好ましく、0.1〜5.0μmであることがより好ましい。晶出物の大きさをこの範囲とすることで、より加工工程での割れおよびめっき不良への影響を小さくすることができ好ましい。
(C: Cu-Fe-P alloy)
In the embodiment to which the Cu—Fe—P alloy is applied, Fe is 0.1 to 2.5% (mass%, the same applies hereinafter) (preferably 1.0 to 2.3%), and P is 0.01 to A copper alloy material containing 0.10% (preferably 0.02 to 0.04%) and the balance of Cu and inevitable impurities can be preferably used. By using this alloy, it is possible to obtain a precipitation-strengthened alloy in which Fe and P are added to Cu and a compound containing Fe is finely precipitated. In order to finely precipitate a compound containing Fe, it is necessary to dissolve a large amount of Fe, and when a coarse Fe compound is formed during melt casting, the amount of finely precipitated Fe compound is added to the addition amount. On the other hand, it decreases relatively.
Fe is an element that basically increases the strength, but if the amount is not less than the above lower limit value, the precipitation of fine Fe compounds is not a little, and the strength is sufficient. In addition, when the amount is not more than the above upper limit value, a coarse Fe compound is preferable because it does not easily crystallize and precipitate during casting, and does not deteriorate the workability of the final product. P has a deoxidizing action and improves castability, and also forms a fine compound with Fe and contributes to an improvement in strength. When P is above the lower limit, the presence of Fe contributes to precipitation strengthening. On the other hand, when the amount is not more than the above upper limit, the solid solubility limit of Fe does not decrease, and a coarse crystallized product is not formed during casting. The size of the crystallized product is greatly affected by the casting conditions, and the effect of the heat treatment in the subsequent process is minor.
When casting is carried out with this composition, coarse crystallized products may remain up to the final product, causing cracks in the processing process and defective plating in the plating process. If the casting method mentioned above is implemented, a coarse crystallization thing can be made smaller by stirring and the crystallization thing of a final product can be made small. Thereby, workability and plating property can be improved.
From the above viewpoint, the size of the crystallized product mainly composed of Fe present in the structure is preferably 10 μm or less, and more preferably 0.1 to 5.0 μm. By setting the size of the crystallized material within this range, it is preferable because the influence on cracking and plating defects in the processing step can be further reduced.

(D:Cu−Co−Si合金)
Cu−Co−Si合金を適用した実施形態の場合、Coを0.5〜2.0%(質量%、以下同じ)、Siを0.10〜0.55%含有し、残部がCuと不可避不純物からなる銅合金材を好ましく使用することができる。この合金を使用することにより、Cu中にCoとSiを加え、Co−Si化合物を微細析出させる、析出強化型合金とすることができる。この析出強化型合金を製造する工程には、次の2つの重要な熱処理が取り入れられる。まず、溶体化処理とよばれる高温(通常は700℃以上)にてCoとSiをCu母相に固溶させる目的の熱処理と、溶体化処理温度より低い温度で熱処理する、いわゆる時効析出処理である。この時効析出処理により、高温で固溶したCoとSiを析出させることができる。このようにして高い温度と低い温度でCoとSiがCuに固溶する原子の量の差を使って、本合金を製造することができる。
CoとSiについては、CoとSiの添加比を制御することにより、Co−Si化合物の析出強化によって銅合金材の強度を向上させることができる。Coの含有量は0.5〜2.0%であり、好ましくは0.7〜1.5%である。Siの含有量は0.1〜0.55%であり、好ましくは0.2〜0.45%である。Coが上記下限値以上あるいはSiが上記下限値以上では強度が十分に得られ、Coが上記上限値以下の場合あるいはSiが0.55%より大きい場合は、鋳造時に粗大な晶出物を形成し、最終製品の加工性を低下させる。この晶出物のサイズは鋳造条件に大きく影響され、後工程の熱処理で受ける影響は軽微である。
本組成で鋳造を実施した場合、粗大な晶出物が最終製品まで残留し、加工工程で割れを発生させたり、めっき工程でめっき不良を発生させたりする。本発明の鋳造方法を実施すれば、攪拌により粗大な晶出物をより小さくすることができ、最終製品の晶出物をも小さくすることができる。これにより、加工性およびめっき性を向上させることができる。
上記のような観点から、組織中に存在するCoとSiを主成分とする晶出物の大きさが1.2μm以下であることが好ましく、0.1〜0.8μmであることがより好ましい。晶出物の大きさをこの範囲とすることで、より加工工程での割れおよびめっき不良への影響を小さくすることができ好ましい。
(D: Cu-Co-Si alloy)
In the case of an embodiment to which a Cu—Co—Si alloy is applied, Co is contained in an amount of 0.5 to 2.0% (mass%, the same applies hereinafter), Si is contained in an amount of 0.10 to 0.55%, and the balance is Cu. A copper alloy material made of impurities can be preferably used. By using this alloy, it is possible to obtain a precipitation-strengthened alloy in which Co and Si are added to Cu and the Co—Si compound is finely precipitated. The following two important heat treatments are incorporated into the process for producing the precipitation strengthened alloy. First, a so-called aging precipitation treatment in which Co and Si are dissolved in a Cu matrix at a high temperature (usually 700 ° C. or more) called a solution treatment and a heat treatment at a temperature lower than the solution treatment temperature. is there. By this aging precipitation treatment, Co and Si dissolved at a high temperature can be precipitated. Thus, this alloy can be manufactured using the difference in the amount of atoms in which Co and Si are dissolved in Cu at high and low temperatures.
As for Co and Si, the strength of the copper alloy material can be improved by precipitation strengthening of the Co—Si compound by controlling the addition ratio of Co and Si. The Co content is 0.5 to 2.0%, preferably 0.7 to 1.5%. The Si content is 0.1 to 0.55%, preferably 0.2 to 0.45%. When Co is not less than the above lower limit value or Si is not less than the above lower limit value, sufficient strength can be obtained, and when Co is not more than the above upper limit value or when Si is greater than 0.55%, a coarse crystallized product is formed during casting. And reduce the workability of the final product. The size of the crystallized product is greatly affected by the casting conditions, and the effect of the heat treatment in the subsequent process is minor.
When casting is performed with this composition, coarse crystals remain up to the final product, causing cracks in the processing process and plating defects in the plating process. By carrying out the casting method of the present invention, the coarse crystallized product can be made smaller by stirring, and the crystallized product of the final product can also be made smaller. Thereby, workability and plating property can be improved.
From the above viewpoint, the size of a crystallized substance mainly composed of Co and Si present in the structure is preferably 1.2 μm or less, and more preferably 0.1 to 0.8 μm. . By setting the size of the crystallized material within this range, it is preferable because the influence on cracking and plating defects in the processing step can be further reduced.

(E:Cu−Ti合金)
Cu−Ti合金を適用した実施形態の場合、Tiを0.1〜3.5%(質量%、以下同じ)(好ましくは1.5〜3.2%)含有し、残部がCuと不可避不純物からなる銅合金材を好ましく使用することができる。この合金を使用することにより、Cu中にTiを加え、Cu−Ti化合物を微細析出させる、析出強化型合金とすることができる。この析出強化型合金を製造する工程には、次の2つの重要な熱処理が取り入れられる。まず、溶体化処理とよばれる高温(通常は700℃以上)にてTiをCu母相に固溶させる目的の熱処理と、溶体化処理温度より低い温度で熱処理する、いわゆる時効析出処理である。この時効析出処理により、高温で固溶したTiを析出させることができる。このようにして高い温度と低い温度でTiがCuに固溶する原子の量の差を使って、本合金を製造することができる。
Tiは時効熱処理の際にCuTiを微細に析出させることで、材料の強度を上げることができる。Tiの含有量は上記下限値以上の場合は、十分な強度が得られる。Tiの含有量が上記上限値以下の場合は、粗大なTiの晶出物(金属間化合物、酸化物を含む)を形成させず、最終製品の加工性を低下させない点で好ましい。この晶出物のサイズは鋳造条件に大きく影響され、後工程の熱処理で受ける影響は軽微である。
本組成で鋳造を実施した場合、粗大な晶出物が最終製品まで残留し、加工工程で割れを発生させたり、めっき工程でめっき不良を発生させたりすることがある。上述した鋳造方法を実施すれば、攪拌により粗大な晶出物をより小さくすることができ、最終製品の晶出物をも小さくすることができる。これにより、加工性およびめっき性を向上させることができる。
上記のような観点から、組織中に存在するTiを主成分とする晶出物の大きさが3.0μm以下であることが好ましく、0.1〜2.0μmであることがより好ましい。晶出物の大きさをこの範囲とすることで、より加工工程での割れおよびめっき不良への影響を小さくすることができ好ましい。
(E: Cu-Ti alloy)
In the case of an embodiment to which a Cu-Ti alloy is applied, Ti is contained in an amount of 0.1 to 3.5% (mass%, the same applies hereinafter) (preferably 1.5 to 3.2%), and the balance is Cu and inevitable impurities. The copper alloy material which consists of can be used preferably. By using this alloy, it is possible to obtain a precipitation-strengthened alloy in which Ti is added to Cu and a Cu-Ti compound is finely precipitated. The following two important heat treatments are incorporated into the process for producing the precipitation strengthened alloy. First, there are a so-called aging precipitation treatment in which Ti is solid-dissolved in a Cu matrix at a high temperature (usually 700 ° C. or more) called a solution treatment and a heat treatment at a temperature lower than the solution treatment temperature. By this aging precipitation treatment, Ti dissolved at a high temperature can be precipitated. Thus, this alloy can be manufactured using the difference in the amount of atoms in which Ti is dissolved in Cu at high and low temperatures.
Ti is that the Cu 4 Ti is finely precipitated during aging heat treatment, it is possible to increase the strength of the material. When the Ti content is not less than the above lower limit, sufficient strength can be obtained. When the Ti content is less than or equal to the above upper limit value, it is preferable in that a coarse Ti crystallized product (including intermetallic compounds and oxides) is not formed, and the workability of the final product is not lowered. The size of the crystallized product is greatly affected by the casting conditions, and the effect of the heat treatment in the subsequent process is minor.
When casting is carried out with this composition, coarse crystallized products may remain up to the final product, causing cracks in the processing process and defective plating in the plating process. If the casting method mentioned above is implemented, the coarse crystallization thing can be made smaller by stirring and the crystallization thing of a final product can also be made small. Thereby, workability and plating property can be improved.
From the above viewpoint, the size of the crystallized product mainly composed of Ti present in the structure is preferably 3.0 μm or less, more preferably 0.1 to 2.0 μm. By setting the size of the crystallized material within this range, it is preferable because the influence on cracking and plating defects in the processing step can be further reduced.

本発明の銅合金板材は、特定の形状を有する銅合金材、例えば板材、条材、線材、棒材、箔などであり、どのような電気電子部品にも用いることができ、その部品は特に限定されるものではないが、例えば、リードフレーム、端子、コネクタ、ワイヤーハーネス、ターミナル、リレー、スイッチ、ばね材料、ターゲット材などの電気・電子機器、および原子炉構造材料などの部品に好適に用いられる。   The copper alloy plate material of the present invention is a copper alloy material having a specific shape, for example, a plate material, a strip material, a wire material, a rod material, a foil, etc., and can be used for any electric / electronic component, Although not limited, for example, it is suitably used for parts such as lead frames, terminals, connectors, wire harnesses, terminals, relays, switches, spring materials, target materials, and other electrical / electronic devices, and nuclear reactor structural materials. It is done.

以下に本発明を実施例に基づきさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on examples, but the present invention is not limited thereto.

本発明の実施例及び比較例に用いた銅合金は、表1〜5に示した成分を含有し、残部がCuと不可避不純物からなる合金である。これらの各合金をコアレス炉(高周波誘導溶解炉)にて木炭被覆下で大気溶解し、溶銅が所定の温度に到達したところで、4辺が銅モールドに囲まれた鋳型に鋳造した。鋳造の際には黒鉛製の攪拌子を上部の湯面より浸漬させ、攪拌しながら溶銅を凝固させ、厚さ120mm、幅350mm、長さ1200mmの鋳塊を作製した。なお、Ti−Cu合金のみコアレス炉においてはシールガス雰囲気(例えば、Ar)で溶解鋳造を実施した。なお、すべての実施例・比較例において攪拌子回転時の周速を旋回流速と定義し、またTND温度を溶銅温度と定義した。   The copper alloy used for the Example and comparative example of this invention is an alloy which contains the component shown in Tables 1-5, and a remainder consists of Cu and an inevitable impurity. Each of these alloys was melted in the atmosphere under a charcoal coating in a coreless furnace (high frequency induction melting furnace), and when the molten copper reached a predetermined temperature, it was cast into a mold surrounded by a copper mold on four sides. At the time of casting, a graphite stirrer was immersed from the top surface of the molten metal, and the molten copper was solidified while stirring to produce an ingot having a thickness of 120 mm, a width of 350 mm, and a length of 1200 mm. Note that only the Ti—Cu alloy was melt-cast in a coreless furnace in a seal gas atmosphere (for example, Ar). In all of the examples and comparative examples, the peripheral speed during rotation of the stirrer was defined as the swirl flow velocity, and the TND temperature was defined as the molten copper temperature.

[鋳造組織(等軸晶面積率・ブローホール)]
鋳造組織の評価は、鋳塊横断面を切断し、エッチング処理することでマクロ組織を観察して行った。等軸晶面積率の定義は下記式とした。
等軸晶面積率=(鋳塊横断面中の等軸晶域面積/鋳塊横断面面積)×100。
ブローホールの有無の観察は鋳塊横断面で、外観観察とカラーチェックで行った。
[Casting structure (Equiaxial crystal area ratio / Blowhole)]
The cast structure was evaluated by observing the macro structure by cutting the cross section of the ingot and etching. The definition of the equiaxed crystal area ratio was as follows.
Equiaxial crystal area ratio = (Equiaxial crystal area in ingot cross section / ingot cross section area) × 100.
The presence or absence of blowholes was observed on the cross-section of the ingot, by appearance observation and color check.

[0.2%耐力]
引張試験は、供試材から圧延方向と平行に切り出したJIS Z2201−13B号の試験片を引張速度50mm/分、ゲージ長50mmの条件で、JIS Z2241に準じて3本測定し、0.2%耐力の平均値を示した。
[0.2% yield strength]
In the tensile test, three test pieces of JIS Z2201-13B cut out in parallel with the rolling direction from the test material were measured according to JIS Z2241 under the conditions of a tensile speed of 50 mm / min and a gauge length of 50 mm. The average value of% yield strength is shown.

[W曲げ試験]
また、W曲げ試験では、圧延方向に垂直に幅10mm、長さ25mmに切出し、これに曲げの軸が圧延方向に直角になるようにW曲げを実施し、曲げ部を50倍の光学顕微鏡で観察し、クラックの有無を調査した。曲げ加工部にクラックがないものを「割れ無し」、クラックのあるものを「割れあり」と判定した。各曲げ部の曲げ角度は90°、曲げ部の内側半径は0.15mmとした。
[W bending test]
In the W-bending test, a 10 mm width and 25 mm length were cut out perpendicular to the rolling direction, and W bending was performed so that the bending axis was perpendicular to the rolling direction. Observed and examined for cracks. The case where there was no crack in the bent part was determined as “no crack”, and the case where there was a crack was determined as “with crack”. The bending angle of each bent portion was 90 °, and the inner radius of the bent portion was 0.15 mm.

[晶出物の粒子径]
晶出物の評価は、銅合金板材の圧延方向と平行断面を研磨たのち、SEMで20個以上の各晶出物を撮影し、画像解析で晶出物面積から直径を算出し、平均を粒子径とした。
[Particle size of crystallized product]
For the evaluation of crystallized materials, after grinding the copper alloy sheet material in the rolling direction and the cross-section in parallel, photograph each crystal of 20 or more with SEM, calculate the diameter from the crystallized material area by image analysis, and calculate the average. The particle diameter was taken.

(実施例1)
下表のCu−Ni−Si合金を用いて各合金鋳塊の鋳造を行った。
Example 1
Each alloy ingot was cast using the Cu-Ni-Si alloy shown in the table below.

Figure 0005607459
Figure 0005607459

その結果、上表に示したような凝固組織の等軸晶寸法および等軸晶率となり、明らかに本発明により微細な等軸晶が増加しており、本発明方法が有効であると分かる。
また、上記の方法で製造した鋳塊を、一般的な条件の均質化処理−熱間圧延−面削−冷間圧延−溶体化熱処理−冷間圧延−時効熱処理で厚さ0.15mmまで加工して板材とし、断面の晶出物を観察した。その結果、上表に示したような晶出物サイズとなり、本発明により晶出物が小さくなっていると分かる。
表1に示したNi、Siの濃度で鋳造し、上記加工をして得られた板材で、引張試験およびW曲げ加工した。その結果、上表に示したように上記の濃度以外では、下記条件Aで鋳造しても、0.2%耐力評価で強度不足やW曲げ加工で晶出物を起点とした割れが発生する。NiとSiは上記の組成範囲とし、本発明の鋳造方法で鋳造することで成形加工性が顕著に優れた電気・電子機器用途の薄板を提供することができる。
なお、C13、C14は前記解決手段(2)項の比較例であり、C15は前記解決手段(7)項の比較例である。
[条件A]
溶融銅合金の温度をその液相線温度に150℃を足した温度以下の範囲とし、旋回流速60〜3000mm/秒で攪拌し凝固させる。
As a result, the equiaxed crystal size and the equiaxed crystal ratio of the solidified structure as shown in the above table are obtained, and the fine equiaxed crystals are obviously increased by the present invention, which shows that the method of the present invention is effective.
Ingots produced by the above method are processed to a thickness of 0.15 mm by homogenization treatment under general conditions-hot rolling-face milling-cold rolling-solution heat treatment-cold rolling-aging heat treatment Then, a plate material was obtained, and a crystallized product in a cross section was observed. As a result, the crystallized product sizes shown in the above table are obtained, and it can be seen that the crystallized product is reduced by the present invention.
The plate material obtained by casting at the concentrations of Ni and Si shown in Table 1 and performing the above processing was subjected to a tensile test and W bending. As a result, as shown in the above table, except for the above concentrations, even when cast under the following condition A, a 0.2% proof stress evaluation results in insufficient strength and cracking starting from the crystallized material in the W bending process occurs. . Ni and Si are within the above composition range, and casting by the casting method of the present invention can provide a thin plate for electrical / electronic equipment with remarkably excellent molding processability.
C13 and C14 are comparative examples of the solving means (2) term, and C15 is a comparative example of the solving means (7) term.
[Condition A]
The temperature of the molten copper alloy is set to a range equal to or lower than the temperature obtained by adding 150 ° C. to the liquidus temperature, and the mixture is stirred and solidified at a swirling flow rate of 60 to 3000 mm / sec.

(実施例2)
下表のCu−Sn−P合金を用いて各合金鋳塊の鋳造を行った。
(Example 2)
Each alloy ingot was cast using the Cu-Sn-P alloys shown in the table below.

Figure 0005607459
Figure 0005607459

その結果、上表に示したような凝固組織の等軸晶寸法および等軸晶率となり、明らかに本発明により微細な等軸晶が増加しており、本発明方法が有効であると分かる。
また、上記の方法で製造した鋳塊を、500〜700℃で1〜10時間の均質化処理と加工率10〜70%の冷間圧延を実施し、以降は一般的な面削と熱処理と冷間圧延を繰り返して厚さ0.15mmまで加工して板材とした。その際、均質化熱処理後の冷間圧延で材料が加工に耐えられず割れが発生しており、その結果を上表に示している。本発明により微細化した試料では加工割れが発生していないことが明らかである。
上表に示したSn、Pの濃度で鋳造し、上記加工をして得られた板材で、引張試験を行った。その結果、上表に示したように上記の濃度以外では、上記条件Aで鋳造しても、0.2%耐力で強度不足や、均質化熱処理後の冷間圧延で強度が高すぎるための加工割れが発生すると考えられる。SnとPは上記の組成範囲とし、本発明の鋳造方法で鋳造することで成形加工性が顕著に優れた電気・電子機器用途の薄板を提供することができる。
なお、C25,26は前記解決手段(2)項の比較例であり、C27は前記解決手段(7)項の比較例である。
As a result, the equiaxed crystal size and the equiaxed crystal ratio of the solidified structure as shown in the above table are obtained, and the fine equiaxed crystals are obviously increased by the present invention, which shows that the method of the present invention is effective.
Further, the ingot produced by the above method is subjected to homogenization treatment at 500 to 700 ° C. for 1 to 10 hours and cold rolling at a processing rate of 10 to 70%. Cold rolling was repeated to obtain a plate material by processing to a thickness of 0.15 mm. At that time, the material was not able to withstand the processing by the cold rolling after the homogenization heat treatment, and cracking occurred, and the result is shown in the above table. It is clear that no processing cracks have occurred in the sample refined according to the present invention.
A tensile test was performed on the plate material obtained by casting at the concentrations of Sn and P shown in the above table and performing the above processing. As a result, as shown in the above table, even if cast under the above condition A except for the above concentration, the strength is insufficient with 0.2% proof stress, or the strength is too high in cold rolling after homogenization heat treatment. It is thought that processing cracks occur. Sn and P are in the above composition range, and casting by the casting method of the present invention can provide a thin plate for use in electrical / electronic equipment that is remarkably excellent in formability.
C25 and 26 are comparative examples of the solving means (2) term, and C27 is a comparative example of the solving means (7) term.

(実施例3)
下表のCu−Fe−P合金を用いて各合金鋳塊の鋳造を行った。
(Example 3)
Each alloy ingot was cast using a Cu-Fe-P alloy shown in the table below.

Figure 0005607459
Figure 0005607459

その結果、上表に示したような凝固組織の等軸晶寸法および等軸晶率となり、明らかに本発明により微細な等軸晶が増加しており、本発明方法が有効であると分かる。
また、上記の方法で製造した鋳塊を、一般的な条件の均質化処理−熱間圧延−面削−冷間圧延−溶体化熱処理−冷間圧延−時効熱処理で厚さ0.15mmまで加工して板材とし、断面の晶出物を観察した。その結果、上表に示したような晶出物サイズとなり、明らかに本発明により晶出物が小さくなっていると分かる。
上表に示したFe、Pの濃度で鋳造し、上記加工をして得られた板材で、引張試験およびW曲げ加工した。その結果、上表に示したように上記の濃度以外では、上記条件Aで鋳造しても、0.2%耐力評価で強度不足やW曲げ加工で晶出物を起点とした割れが発生する。FeとPは上記の組成範囲とし、本発明の鋳造方法で鋳造することで成形加工性が顕著に優れた電気・電子機器用途の薄板を提供することができる。
なお、C35,36は前記解決手段(2)項の比較例であり、C31,32は前記解決手段(7)項の比較例である。
As a result, the equiaxed crystal size and the equiaxed crystal ratio of the solidified structure as shown in the above table are obtained, and the fine equiaxed crystals are obviously increased by the present invention, which shows that the method of the present invention is effective.
Ingots produced by the above method are processed to a thickness of 0.15 mm by homogenization treatment under general conditions-hot rolling-face milling-cold rolling-solution heat treatment-cold rolling-aging heat treatment Then, a plate material was obtained, and a crystallized product in a cross section was observed. As a result, the crystallized size as shown in the above table is obtained, and it can be clearly seen that the crystallized product is reduced by the present invention.
A tensile test and a W-bending were performed on the plate material obtained by casting at the concentrations of Fe and P shown in the above table and performing the above processing. As a result, as shown in the above table, cracks originating from the crystallized material occur due to insufficient strength in the 0.2% proof stress evaluation or W-bending, even if cast under the above condition A, except for the above concentrations. . Fe and P are within the above composition range, and casting by the casting method of the present invention can provide a thin plate for electrical / electronic equipment that is remarkably excellent in molding processability.
C35 and 36 are comparative examples of the solving means (2) term, and C31 and 32 are comparative examples of the solving means (7) term.

(実施例4)
下表のCu−Co−Si合金を用いて各合金鋳塊の鋳造を行った。
Example 4
Each alloy ingot was cast using a Cu—Co—Si alloy shown in the following table.

Figure 0005607459
Figure 0005607459

その結果、上表に示したような凝固組織の等軸晶寸法および等軸晶率となり、明らかに本発明により微細な等軸晶が増加しており、本発明方法が有効であると分かる。
また、上記の方法で製造した鋳塊を、一般的な条件の均質化処理−熱間圧延−面削−冷間圧延−溶体化熱処理−冷間圧延−時効熱処理で厚さ0.15mmまで加工して板材とし、断面の晶出物を観察した。その結果、上表に示したような晶出物サイズとなり、明らかに本発明により晶出物が小さくなっていると分かる。
上表に示したCo、Siの濃度で鋳造し、上記加工をして得られた板材で、引張試験およびW曲げ加工した。その結果、上表に示したように上記の濃度以外では、上記条件Aで鋳造しても、0.2%耐力評価で強度不足やW曲げ加工で晶出物を起点とした割れが発生する。CoとSiは上記の組成範囲とし、本発明の鋳造方法で鋳造することで成形加工性が顕著に優れた電気・電子機器用途の薄板を提供することができる。
なお、C43,44は前記解決手段(2)項の比較例であり、C45は前記解決手段(7)項の比較例である。
As a result, the equiaxed crystal size and the equiaxed crystal ratio of the solidified structure as shown in the above table are obtained, and the fine equiaxed crystals are obviously increased by the present invention, which shows that the method of the present invention is effective.
Ingots produced by the above method are processed to a thickness of 0.15 mm by homogenization treatment under general conditions-hot rolling-face milling-cold rolling-solution heat treatment-cold rolling-aging heat treatment Then, a plate material was obtained, and a crystallized product in a cross section was observed. As a result, the crystallized size as shown in the above table is obtained, and it can be clearly seen that the crystallized product is reduced by the present invention.
Casting was performed at the Co and Si concentrations shown in the above table, and the plate material obtained by the above processing was subjected to a tensile test and W bending. As a result, as shown in the above table, cracks originating from the crystallized material occur due to insufficient strength in the 0.2% proof stress evaluation or W-bending, even if cast under the above condition A, except for the above concentrations. . Co and Si are in the above composition range, and casting by the casting method of the present invention can provide a thin plate for use in electrical / electronic equipment that is remarkably excellent in formability.
C43 and 44 are comparative examples of the solving means (2) term, and C45 is a comparative example of the solving means (7) term.

(実施例5)
下表のCu−Ti合金を用いて各合金鋳塊の鋳造を行った。
(Example 5)
Each alloy ingot was cast using the Cu-Ti alloy shown in the following table.

Figure 0005607459
Figure 0005607459

その結果、上表に示したような凝固組織の等軸晶寸法および等軸晶率となり、明らかに本発明により微細な等軸晶が増加しており、本発明方法が有効であると分かる。
また、上記の方法で製造した鋳塊を、一般的な条件の均質化処理−熱間圧延−面削−冷間圧延−溶体化熱処理−冷間圧延−時効熱処理で厚さ0.15mmまで加工して板材とし、断面の晶出物を観察した。その結果、上表に示したような晶出物サイズとなり、明らかに本発明により晶出物が小さくなっていると分かる。
上表に示したTiの濃度で鋳造し、上記加工をして得られた板材で、引張試験およびW曲げ加工した。その結果、上表に示したように上記の濃度以外では、上記条件Aで鋳造しても、0.2%耐力評価で強度不足やW曲げ加工で晶出物を起点とした割れが発生する。Tiは上記の組成範囲とし、本発明の鋳造方法で鋳造することで成形加工性が顕著に優れた電気・電子機器用途の薄板を提供することができる。
なお、C53,55は前記解決手段(2)項の比較例であり、C54は前記解決手段(7)項の比較例である。
As a result, the equiaxed crystal size and the equiaxed crystal ratio of the solidified structure as shown in the above table are obtained, and the fine equiaxed crystals are obviously increased by the present invention, which shows that the method of the present invention is effective.
Ingots produced by the above method are processed to a thickness of 0.15 mm by homogenization treatment under general conditions-hot rolling-face milling-cold rolling-solution heat treatment-cold rolling-aging heat treatment Then, a plate material was obtained, and a crystallized product in a cross section was observed. As a result, the crystallized size as shown in the above table is obtained, and it can be clearly seen that the crystallized product is reduced by the present invention.
Casting was performed at the Ti concentration shown in the above table, and the plate material obtained by the above processing was subjected to a tensile test and W bending. As a result, as shown in the above table, cracks originating from the crystallized material occur due to insufficient strength in the 0.2% proof stress evaluation or W-bending, even if cast under the above condition A, except for the above concentrations. . Ti is in the above composition range, and casting by the casting method of the present invention can provide a thin plate for electrical / electronic equipment that is remarkably excellent in molding processability.
C53 and 55 are comparative examples of the solving means (2) term, and C54 is a comparative example of the solving means (7) term.

Claims (7)

鋳塊横断面の金属組織における下記式で示す等軸晶面積率が70%以上であり、その等軸晶の結晶粒径が5mm以下である銅合金の鋳塊であって、かつ下記A〜Eのいずれかの成分組成を有する銅合金の鋳塊から製造されたことを特徴とする銅合金板材
等軸晶面積率=鋳塊横断面中の等軸晶域面積/鋳塊横断面面積×100(%)
<A> Ni:2.0〜6.0質量%
Si:0.3〜2.0質量%
残部がCu及び不可避不純物
<B> Sn:3.0〜11.0質量%
P:0.03〜0.30質量%
残部がCu及び不可避不純物
<C> Fe:0.1〜2.5質量%
P:0.01〜0.10質量%
残部がCu及び不可避不純物
<D> Co:0.5〜2.0質量%
Si:0.10〜0.55質量%
残部がCu及び不可避不純物
<E> Ti:0.1〜3.5質量%
残部がCu及び不可避不純物
A copper alloy ingot in which the equiaxed crystal area ratio represented by the following formula in the metal structure of the ingot cross-section is 70% or more, and the crystal grain size of the equiaxed crystal is 5 mm or less, and the following A to A copper alloy sheet produced from a copper alloy ingot having a composition of any of E.
Equiaxial crystal area ratio = equiaxed crystal area in the ingot cross section / ingot cross section area x 100 (%)
<A> Ni: 2.0 to 6.0% by mass
Si: 0.3-2.0 mass%
The balance is Cu and inevitable impurities
<B> Sn: 3.0 to 11.0% by mass
P: 0.03-0.30 mass%
The balance is Cu and inevitable impurities
<C> Fe: 0.1 to 2.5% by mass
P: 0.01-0.10 mass%
The balance is Cu and inevitable impurities
<D> Co: 0.5 to 2.0% by mass
Si: 0.10 to 0.55 mass%
The balance is Cu and inevitable impurities
<E> Ti: 0.1 to 3.5% by mass
The balance is Cu and inevitable impurities
前記成分組成Aからなる銅合金材であって、組織中に存在するNiとSiを主成分とする晶出物の大きさが5μm以下であることを特徴とする請求項に記載の銅合金板材。 2. The copper alloy material according to claim 1 , wherein the copper alloy material is composed of the component composition A, and the size of a crystallized substance mainly composed of Ni and Si present in the structure is 5 [mu] m or less. Board material. 前記成分組成Cからなる銅合金材であって、組織中に存在するFeを主成分とする晶出物の大きさが10μm以下であることを特徴とする請求項に記載の銅合金板材。 2. The copper alloy sheet according to claim 1 , wherein the copper alloy sheet is composed of the component composition C, and the size of a crystallized substance containing Fe as a main component in the structure is 10 μm or less. 前記成分組成Dからなる銅合金材であって、組織中に存在するCoとSiを主成分とする晶出物の大きさが1.2μm以下であることを特徴とする請求項に記載の銅合金板材。 A copper alloy material consisting of the component composition D, according to claim 1, wherein the size of the crystallized substances mainly composed of Co and Si present in the tissue is 1.2μm or less Copper alloy sheet. 前記成分組成Eからなる銅合金材であって、組織中に存在するTiを主成分とする晶出物の大きさが3.0μm以下であることを特徴とする請求項に記載の銅合金板材。 2. The copper alloy material according to claim 1 , wherein the copper alloy material is composed of the component composition E, and the size of a crystallized substance mainly composed of Ti present in the structure is 3.0 μm or less. Board material. 下記A〜Eのいずれかの成分組成を有する銅合鋳塊の製造方法であって、銅合金を連続鋳造する際に、溶融銅合金の温度をその液相線温度に150℃を足した温度以下の範囲とし、旋回流速60〜3000mm/秒で攪拌し凝固させ、鋳造した鋳塊横断面の金属組織における下記式で示す等軸晶面積率を70%以上とし、その等軸晶の結晶粒径を5mm以下とすることを特徴とする銅合金鋳塊の製造方法。
等軸晶面積率=鋳塊横断面中の等軸晶域面積/鋳塊横断面面積×100(%)
<A> Ni:2.0〜6.0質量%
Si:0.3〜2.0質量%
残部がCu及び不可避不純物
<B> Sn:3.0〜11.0質量%
P:0.03〜0.30質量%
残部がCu及び不可避不純物
<C> Fe:0.1〜2.5質量%
P:0.01〜0.10質量%
残部がCu及び不可避不純物
<D> Co:0.5〜2.0質量%
Si:0.10〜0.55質量%
残部がCu及び不可避不純物
<E> Ti:0.1〜3.5質量%
残部がCu及び不可避不純物
A method for producing a copper ingot having a composition of any one of the following A to E, wherein when a copper alloy is continuously cast, the temperature of the molten copper alloy is added to the liquidus temperature by 150 ° C. The following range, stirring and solidifying at a flow velocity of 60 to 3000 mm / sec, the equiaxed crystal area ratio represented by the following formula in the metal structure of the cast ingot cross section is 70% or more, and the crystal grains of the equiaxed crystal A method for producing a copper alloy ingot, wherein the diameter is 5 mm or less.
Equiaxial crystal area ratio = equiaxed crystal area in the ingot cross section / ingot cross section area x 100 (%)
<A> Ni: 2.0 to 6.0% by mass
Si: 0.3-2.0 mass%
The balance is Cu and inevitable impurities
<B> Sn: 3.0 to 11.0% by mass
P: 0.03-0.30 mass%
The balance is Cu and inevitable impurities
<C> Fe: 0.1 to 2.5% by mass
P: 0.01-0.10 mass%
The balance is Cu and inevitable impurities
<D> Co: 0.5 to 2.0% by mass
Si: 0.10 to 0.55 mass%
The balance is Cu and inevitable impurities
<E> Ti: 0.1 to 3.5% by mass
The balance is Cu and inevitable impurities
連続鋳造鋳型上部に耐火材または断熱材からなるホットトップ部を設けたことを特徴とする請求項に記載の鋳塊の製造方法。
The method for producing an ingot according to claim 6 , wherein a hot top portion made of a refractory material or a heat insulating material is provided on an upper part of the continuous casting mold.
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