JP5623169B2 - 異形断面銅合金条の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は異形断面銅合金条の製造方法に関し、特に詳しくは、材料ロスにより歩留まりを低下させることがなく、設備費の増大等を招くことがなく、仕上げ圧延工程を必要とせず、厚み方向の寸法精度を±０．００５ｍｍ以下に成形することができる異形断面銅合金条の製造方法に関する。
周知のように、例えば、ＬＥＤやパワートランジスタ等のリードフレームや基板に、銅合金等の金属からなる異形断面条が用いられている。この異形断面条を製造する場合は、通常、平板状銅合金材を圧延して厚肉部と薄肉部とが幅方向に並んだ異形断面成形材を形成する粗圧延工程と、その粗圧延工程にて形成された異形断面成形材を調質し、或いは、異形断面成形材に耐熱性を付与する為の焼鈍工程と、その焼鈍された異形断面成形材の寸法精度を上げ製品とする為の仕上げ圧延工程とを有する。
一般的には、粗圧延或いは仕上げ圧延工程では、一組のロールの一方を複数の大径部と小径部とが交互に並べられた段付きロールとし、他方を平ロールとして、これらロールの間に平板状銅合金材を送り込んで圧延することにより、大径部によって成形される薄肉部と小径部によって成形される厚肉部とを有する異形断面条が製造されている。
一般的には、粗圧延或いは仕上げ圧延工程では、一組のロールの一方を複数の大径部と小径部とが交互に並べられた段付きロールとし、他方を平ロールとして、これらロールの間に平板状銅合金材を送り込んで圧延することにより、大径部によって成形される薄肉部と小径部によって成形される厚肉部とを有する異形断面条が製造されている。
このような異形断面条の成形において、大径部の両側面は適宜角度の傾斜面とされている。この場合、この傾斜面と小径部表面との間の角部に材料が十分に充満する必要があるが、幅方向の両端部（条の両側部）では、材料が自由端である端縁に流れ易いため、その端縁に近い位置の厚肉部では、ロールの小径部の表面と大径部の傾斜面とのなす形状と一致せず、幅方向の中央部の厚肉部に比べ、角部がだれた形状になり易く、成形時の歪みの発生もおき易くなっている。
このような問題を解決するため、特許文献１、特許文献２記載の技術がある。
特許文献１に記載の技術では、複数個の大径部を同じ断面形状で並べた段付きロールとし、幅方向の最も両端位置に、中央部の厚肉部とその両側の薄肉部との間の傾斜面と同じ角度の傾斜面で薄肉部から連続する端部側厚肉部を形成することにより、この端部側厚肉部では材料の充満が不十分となるが、製品となる中央部の厚肉部では十分に材料を充満させることができるようにしている。
特許文献２に記載の技術では、ロールの幅方向の両端部に、材料のメタルフローを規制するために、端部側の厚肉部の断面積を中央部の厚肉部の断面積のほぼ１／２とする位置に、薄肉部形成用の凸条部（大径部）よりも高いメタルフロー規制用凸条部と、このメタルフロー規制用凸条部に対応する凹条部とを配置することにより、このメタルフロー規制用凸条部と凹条部との間では圧延が行われないようにして、材料の流れ込みが生じないようにしている。
特許文献１に記載の技術では、複数個の大径部を同じ断面形状で並べた段付きロールとし、幅方向の最も両端位置に、中央部の厚肉部とその両側の薄肉部との間の傾斜面と同じ角度の傾斜面で薄肉部から連続する端部側厚肉部を形成することにより、この端部側厚肉部では材料の充満が不十分となるが、製品となる中央部の厚肉部では十分に材料を充満させることができるようにしている。
特許文献２に記載の技術では、ロールの幅方向の両端部に、材料のメタルフローを規制するために、端部側の厚肉部の断面積を中央部の厚肉部の断面積のほぼ１／２とする位置に、薄肉部形成用の凸条部（大径部）よりも高いメタルフロー規制用凸条部と、このメタルフロー規制用凸条部に対応する凹条部とを配置することにより、このメタルフロー規制用凸条部と凹条部との間では圧延が行われないようにして、材料の流れ込みが生じないようにしている。
また、半導体用リードフレーム材等の製造時に発生する廃棄物（ニッケルめっき付銅合金屑等）を利用した銅合金材を使用して、異形断面成形材を安価に製造する技術が特許文献３に開示されている。
特許文献３に記載の技術は、鋳塊から板厚方向に一定の厚さを有する平板を製造し、その平板を異形ロールにより冷間圧延して、板幅方向に厚さの異なる異形断面銅合金板を製造するに当たり、異形ロールによる冷間圧延の中間又は最終で一度も焼鈍を行わずに、高耐熱性を有し、かつ高導電性及び優れた曲げ加工性を有する異形断面銅合金板を得ており、薄肉部の冷間加工率は３０〜９０％である。Ｎｉ：０．０３〜０．５質量％、Ｐ：０．０１〜０．２質量％を含有し、ＮｉとＰとの質量比であるＮｉ／Ｐが２〜１０であり、残部銅及び不可避不純物からなる銅合金を用い、望ましくはＳｎ：０．００５〜０．５％又は／及びＦｅ：０．００５〜０．２０％を含み、必要に応じてＺｎ：０．００５〜０．５％を含む。
特許文献３に記載の技術は、鋳塊から板厚方向に一定の厚さを有する平板を製造し、その平板を異形ロールにより冷間圧延して、板幅方向に厚さの異なる異形断面銅合金板を製造するに当たり、異形ロールによる冷間圧延の中間又は最終で一度も焼鈍を行わずに、高耐熱性を有し、かつ高導電性及び優れた曲げ加工性を有する異形断面銅合金板を得ており、薄肉部の冷間加工率は３０〜９０％である。Ｎｉ：０．０３〜０．５質量％、Ｐ：０．０１〜０．２質量％を含有し、ＮｉとＰとの質量比であるＮｉ／Ｐが２〜１０であり、残部銅及び不可避不純物からなる銅合金を用い、望ましくはＳｎ：０．００５〜０．５％又は／及びＦｅ：０．００５〜０．２０％を含み、必要に応じてＺｎ：０．００５〜０．５％を含む。
特許文献１記載の技術では、端部側厚肉部は材料が十分に充満しないため使用できない部分であり、その分、材料にロスが生じて歩留まりが悪かった。
特許文献２記載の技術も、メタルフロー規制用凸条部と凹条部とで成形した部分は、使用に供される部分ではないため、特許文献１記載の技術と同様に、材料ロスとなって歩留まりを低下させるとともに、メタルフローを生じさせないように成形することが難しく、また、二つのロールともが段付き形状となるため、設備費がかさむ問題も生じていた。
特許文献３記載の技術では、異形断面成形材時の焼鈍工程は省けるが、寸法精度に若干問題があり、仕上げ圧延工程を省くことは出来なかった。
特許文献２記載の技術も、メタルフロー規制用凸条部と凹条部とで成形した部分は、使用に供される部分ではないため、特許文献１記載の技術と同様に、材料ロスとなって歩留まりを低下させるとともに、メタルフローを生じさせないように成形することが難しく、また、二つのロールともが段付き形状となるため、設備費がかさむ問題も生じていた。
特許文献３記載の技術では、異形断面成形材時の焼鈍工程は省けるが、寸法精度に若干問題があり、仕上げ圧延工程を省くことは出来なかった。
本発明は、材料ロスにより歩留まりを低下させることがなく、設備費の増大等を招くことがなく、仕上げ圧延工程を必要とせず、厚み方向の寸法精度を±０．００５ｍｍ以下に成形することができる異形断面銅合金条の製造方法を提供する。
特に、Ｆｅ；０．０５〜０．１５質量％、Ｐ；０．０１５〜０．０５０質量％およびＺｎ；０．０１〜０．２０質量％、Ｎｉ；０．０１〜０．５０質量％を含有し、残部がＣｕおよび不可避的不純物からなる組成を有する銅合金材を使用することにより、仕上げ圧延工程を必要とせず、焼鈍工程も必要としない、厚み方向の寸法精度を±０．００３ｍｍ以下に成形する異形断面銅合金条の製造方法を提供する。
特に、Ｆｅ；０．０５〜０．１５質量％、Ｐ；０．０１５〜０．０５０質量％およびＺｎ；０．０１〜０．２０質量％、Ｎｉ；０．０１〜０．５０質量％を含有し、残部がＣｕおよび不可避的不純物からなる組成を有する銅合金材を使用することにより、仕上げ圧延工程を必要とせず、焼鈍工程も必要としない、厚み方向の寸法精度を±０．００３ｍｍ以下に成形する異形断面銅合金条の製造方法を提供する。
本発明者らは、鋭意検討の結果、厚肉部が充満不十分となるのは、材料が幅方向の両端方向に逃げるようにメタルフローするからであり、これを解決するために、逃げる分に対応して、材料を適切に逆に両端部から厚肉部に寄せるように流動させてやれば、厚肉部のだれや薄肉部の変形を防止でき、寸法精度を上げる為の仕上げ圧延工程を省略しても、異形断面条の厚み方向の寸法精度を±０．００５ｍｍ以下に成形可能であることを見出した。
また、Ｆｅ；０．０５〜０．１５質量％、Ｐ；０．０１５〜０．０５０質量％およびＺｎ；０．０１〜０．２０質量％、Ｎｉ；０．０１〜０．５０質量％を含有し、残部がＣｕおよび不可避的不純物からなる組成を有する銅合金材に本発明の加工方法を適用することにより、異形断面条の厚み方向の寸法精度を±０．００３ｍｍ以下に成形可能であることを見出した。この場合、銅合金材自体に耐熱性があるので、異形断面条に耐熱性を付与する為の焼鈍工程は当然不要となる。
また、Ｆｅ；０．０５〜０．１５質量％、Ｐ；０．０１５〜０．０５０質量％およびＺｎ；０．０１〜０．２０質量％、Ｎｉ；０．０１〜０．５０質量％を含有し、残部がＣｕおよび不可避的不純物からなる組成を有する銅合金材に本発明の加工方法を適用することにより、異形断面条の厚み方向の寸法精度を±０．００３ｍｍ以下に成形可能であることを見出した。この場合、銅合金材自体に耐熱性があるので、異形断面条に耐熱性を付与する為の焼鈍工程は当然不要となる。
これらの知見より、本発明の異形断面銅合金条の製造方法は、複数の大径部と小径部とが交互に並んだ段付きロールと、該段付きロールと平行に配置した平ロールとの間で平板状銅合金材を圧延して、複数の厚肉部と薄肉部とが幅方向に並んだ異形断面銅合金条を製造する方法であって、前記段付きロールと平ロールとの間で前記平板状銅合金材を圧延するに際し、前記平板状銅合金材の幅方向の両端部に、前記段付きロールの小径部により厚肉部を形成しつつ、前記小径部から突出する凸条部により、前記厚肉部の端縁部の少なくとも一部を幅方向の内方に向けて押圧加工を施し、当該厚肉部の厚さＴを０．５〜０．８ｍｍとし、前記厚肉部の端縁部を押圧加工して形成される端縁溝部により残る厚さＴ１が、Ｔ１＝０．３×Ｔ〜０．９×Ｔの範囲に設定され、前記厚肉部に隣接する前記薄肉部の厚さＴ２が、Ｔ２＝０．２０×Ｔ〜０．８５×Ｔの範囲に設定され、前記端縁溝部を有する厚肉部の側面と半径方向に沿う垂線とのなす角度θが、θ＝０〜６０°の範囲に設定され、仕上げ圧延工程を必要とせず、厚み方向の寸法精度が±０．００５ｍｍ以下であることを特徴とする。
Ｔ１が０．３×Ｔ未満であると、厚み方向の寸法精度が低下すると共にねじれ変形が起き、０．９×Ｔを超えると、メタルフローを抑制する効果が薄れて厚み方向の寸法精度が低下する。
Ｔ２が０．２０×Ｔ未満であると、厚み方向の寸法精度が低下すると共にねじれ変形が起き、０．８５×Ｔを超えると、メタルフローを抑制する効果が薄れて、角部にダレが起き易く、厚み方向の寸法精度が低下する。
角度θが６０°を超えると、メタルフローを抑制する効果が薄れて角部のだれがおき易くなり、厚み方向の寸法精度も低下する。
特に、Ｔが０．５〜０．８ｍｍの範囲内であると、異形断面条の厚み方向の寸法精度を±０．００５ｍｍ以下にて成形可能となり、Ｔがこの範囲内を外れると、異形断面条の厚み方向の寸法精度が±０．００８ｍｍ程度まで低下する傾向が見られる。
更に、異形断面条の厚み方向の寸法精度を±０．００５ｍｍ以下にて成形可能となるので、寸法精度を上げる為の仕上げ圧延工程を省略することができる。
Ｔ２が０．２０×Ｔ未満であると、厚み方向の寸法精度が低下すると共にねじれ変形が起き、０．８５×Ｔを超えると、メタルフローを抑制する効果が薄れて、角部にダレが起き易く、厚み方向の寸法精度が低下する。
角度θが６０°を超えると、メタルフローを抑制する効果が薄れて角部のだれがおき易くなり、厚み方向の寸法精度も低下する。
特に、Ｔが０．５〜０．８ｍｍの範囲内であると、異形断面条の厚み方向の寸法精度を±０．００５ｍｍ以下にて成形可能となり、Ｔがこの範囲内を外れると、異形断面条の厚み方向の寸法精度が±０．００８ｍｍ程度まで低下する傾向が見られる。
更に、異形断面条の厚み方向の寸法精度を±０．００５ｍｍ以下にて成形可能となるので、寸法精度を上げる為の仕上げ圧延工程を省略することができる。
更に、本発明の異形断面銅合金条の製造方法は、前記平板状銅合金材が、Ｆｅ；０．０５〜０．１５質量％、Ｐ；０．０１５〜０．０５０質量％およびＺｎ；０．０１〜０．２０質量％、Ｎｉ；０．０１〜０．５０質量％を含有し、残部がＣｕおよび不可避的不純物からなる組成を有することを特徴とする。
この成分組成の平板状銅合金材は、特に本発明の異形断面銅合金条の製造方法と非常に相性が良く、異形断面条の厚み方向の寸法精度を±０．００３ｍｍ以下にて成形可能となる。特に、Ｔが０．５〜０．８ｍｍであるとよく、Ｔがこの範囲内を外れると、異形断面条の厚み方向の寸法精度が±０．００５ｍｍ程度まで低下する傾向が見られる。
また、異形断面条の厚み方向の寸法精度を±０．００３ｍｍ以下にて成形可能となるので、寸法精度を上げる為の仕上げ圧延工程を省略することができ、平板状銅合金材がＮｉ；０．０１〜０．０５０質量％を含有しているので耐熱性を有しており、異形断面条に耐熱性を付与する為の焼鈍工程も不要となる。
また、異形断面条の厚み方向の寸法精度を±０．００３ｍｍ以下にて成形可能となるので、寸法精度を上げる為の仕上げ圧延工程を省略することができ、平板状銅合金材がＮｉ；０．０１〜０．０５０質量％を含有しているので耐熱性を有しており、異形断面条に耐熱性を付与する為の焼鈍工程も不要となる。
更に、本発明の異形断面銅合金条の製造方法は、前記平板状銅合金材の製造原料の一部として、半導体用リードフレーム材等の製造時に発生する廃棄物から得られるニッケルめっき付き銅合金を使用することを特徴とする。
Ｆｅ；０．０５〜０．１５質量％、Ｐ；０．０１５〜０．０５０質量％およびＺｎ；０．０１〜０．２０質量％、Ｎｉ；０．０１〜０．５０質量％を含有し、残部がＣｕおよび不可避的不純物からなる組成の平板状銅合金材を製造する際のＮｉの供給源として、半導体用リードフレーム材等の機械加工時に発生するＮｉめっき付き銅合金屑を使用することにより、廃棄物のリサイクルが図れ、製造コストも低減することになる。
本発明は、材料ロスにより歩留まり低下させることがなく、設備費の増大等を招くことがなく、仕上げ圧延工程を必要とせず、厚み方向の寸法精度を±０．００５ｍｍ以下に成形することができる異形断面銅合金条を製造することができる。
次に本発明の実施形態につき図を参照に説明する。
本実施形態では、図１に示す製造装置を使用することが好ましい。
この製造装置は、図１に示すように、段付きロール１と平ロール２とを備えている。段付きロール１は、半径Ｒ１とされた複数の大径部３と、半径Ｒ２とされた複数の小径部４とが幅方向に交互に並んだ形状とされ、平ロール２は、幅方向にわたって均一な半径Ｒ３とされることにより、外周面が凹凸のない平坦な円周面とされている。これら両ロール１，２は、その間に間隙を開けて両軸線Ｐ１，Ｐ２を平行にして配置され、図示略の駆動機構によって回転駆動される構成とされている。これら段付きロール１と平ロール２との間に平板状銅合金材５を通すことにより、段付きロール１の大径部３と小径部４とに対応して、薄肉部６と厚肉部７とが幅方向に並んだ異形断面条８が形成されるようになっている。
本実施形態では、図１に示す製造装置を使用することが好ましい。
この製造装置は、図１に示すように、段付きロール１と平ロール２とを備えている。段付きロール１は、半径Ｒ１とされた複数の大径部３と、半径Ｒ２とされた複数の小径部４とが幅方向に交互に並んだ形状とされ、平ロール２は、幅方向にわたって均一な半径Ｒ３とされることにより、外周面が凹凸のない平坦な円周面とされている。これら両ロール１，２は、その間に間隙を開けて両軸線Ｐ１，Ｐ２を平行にして配置され、図示略の駆動機構によって回転駆動される構成とされている。これら段付きロール１と平ロール２との間に平板状銅合金材５を通すことにより、段付きロール１の大径部３と小径部４とに対応して、薄肉部６と厚肉部７とが幅方向に並んだ異形断面条８が形成されるようになっている。
段付きロール１は、図示例では３個の大径部３が小径部４を介して幅方向に並んで配置され、両端部が小径部４とされている。各大径部３は、その外周面が軸線Ｐ１方向に平行に形成され、図２及び図３に示すように、両側面１１が半径内方に向かうにしたがって漸次大径部３の幅を大きくするように半径方向に対して所定の角度で傾斜した傾斜面とされ、また、小径部４は、その外周面が軸線Ｐ１方向に平行に形成されている。したがって、小径部４の外周面と大径部３の側面１１との間の角部のなす角度は９０°よりも大きく、また、大径部３の外周面と側面１１との間の角部のなす角度も９０°より大きく形成されており、大径部３は台形状の断面となるように形成されている。さらに、大径部３の外周面と側面１１との間は例えば０．０５〜０．２ｍｍの曲率半径ｒ１で面取り加工されている。
また、この段付きロール１の両端部の小径部４には、大径部３の半径Ｒ１より小さいが小径部４の半径Ｒ２より大きい半径Ｒ４を有し、小径部４から若干の高さで突出する凸条部１２が形成されている。この凸条部１２は、平板状銅合金材５の幅方向両端部に形成される厚肉部７の端縁部を押圧加工するようになっている。
この場合、凸条部１２は、段付きロール１の幅方向内方に位置する側縁部で平板状銅合金材５を押圧加工するようになっており、その部分の側面１３は、半径方向内方に向かうにしたがって隣接する大径部３の側面１１に近づくように、半径方向に対して所定の角度で傾斜した傾斜面とされ、この側面１３と外周面との間の角度が９０°よりも大きく形成されている。また、その傾斜面１３と外周面との間は０．１〜０．２ｍｍの曲率半径ｒ２で面取り加工されている。
この場合、凸条部１２は、段付きロール１の幅方向内方に位置する側縁部で平板状銅合金材５を押圧加工するようになっており、その部分の側面１３は、半径方向内方に向かうにしたがって隣接する大径部３の側面１１に近づくように、半径方向に対して所定の角度で傾斜した傾斜面とされ、この側面１３と外周面との間の角度が９０°よりも大きく形成されている。また、その傾斜面１３と外周面との間は０．１〜０．２ｍｍの曲率半径ｒ２で面取り加工されている。
次に、このように構成した製造装置によって平板状銅合金材５から異形断面条８を製造する方法について説明する。
平板状銅合金材５は、銅を９７．０質量％以上含有し、Ｆｅ、Ｐ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｓｉ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｚｒ等の金属を少なくとも一種以上含み、他が不可避不純物である組成の厚さ０．６〜１．０ｍｍの銅合金材を用途に応じて適宜選択することが好ましい。
具体的には、三菱伸銅（株）製の商品名ＯＦＣ、ＴＣ、Ｃ１５１、ＴＡＭＡＣ１９４、ＴＡＭＡＣ４、ＴＡＭＡＣ２、ＤＣ１Ｂ、ＺＣ、ＭＺＣ１等の銅合金条であり、強度と導電率のバランスの優れた、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ系のＴＡＭＡＣ１９４、ＴＡＭＡＣ４、ＴＡＭＡＣ２、或いは、Ｃｕ−Ｚｒ系のＺＣ、ＭＺＣ１を適用するのが好ましい。
更に、Ｆｅ；０．０５〜０．１５質量％、Ｐ；０．０１５〜０．０５０質量％およびＺｎ；０．０１〜０．２０質量％、Ｎｉ；０．０１〜０．５０質量％を含有し、残部がＣｕおよび不可避的不純物からなる組成を有する銅合金材を適用するのが特に好ましい。
平板状銅合金材５は、銅を９７．０質量％以上含有し、Ｆｅ、Ｐ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｓｉ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｚｒ等の金属を少なくとも一種以上含み、他が不可避不純物である組成の厚さ０．６〜１．０ｍｍの銅合金材を用途に応じて適宜選択することが好ましい。
具体的には、三菱伸銅（株）製の商品名ＯＦＣ、ＴＣ、Ｃ１５１、ＴＡＭＡＣ１９４、ＴＡＭＡＣ４、ＴＡＭＡＣ２、ＤＣ１Ｂ、ＺＣ、ＭＺＣ１等の銅合金条であり、強度と導電率のバランスの優れた、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ系のＴＡＭＡＣ１９４、ＴＡＭＡＣ４、ＴＡＭＡＣ２、或いは、Ｃｕ−Ｚｒ系のＺＣ、ＭＺＣ１を適用するのが好ましい。
更に、Ｆｅ；０．０５〜０．１５質量％、Ｐ；０．０１５〜０．０５０質量％およびＺｎ；０．０１〜０．２０質量％、Ｎｉ；０．０１〜０．５０質量％を含有し、残部がＣｕおよび不可避的不純物からなる組成を有する銅合金材を適用するのが特に好ましい。
図１に示すように、段付きロール１と平ロール２との間に平板状銅合金材５を通過させて圧延すると、段付きロール１の大径部３によって薄肉部６が形成され、小径部４によって厚肉部７が形成され、これら薄肉部６と厚肉部７とが幅方向に交互に並んだ異形断面銅合金条８が形成される。
この場合、図２に示すように、平ロール２の上で段付きロール１の大径部３によって平板状銅合金材５が圧縮されることにより、この平板状銅合金材５が異形断面条８に変形される過程で、大径部３に押圧される部分には破線矢印に示すようにメタルフローが生じる。このうち、大径部３の外周面で押圧される部分では、この大径部３の外周面と平ロール２との間の薄い部分から、隣接する小径部４と平ロール２との間の厚い部分へ回り込むように材料が流動し、また、大径部３の側面１１で押圧される部分では、この側面１１が傾斜面であることから、この大径部３に小径部４を介して隣接する他方の大径部３に向けて材料が流動する。このようなメタルフローにおいて、小径部４の両側に大径部３が配置されている部分、例えば図２の右側半分の部分では、両大径部３の間で、その一方の大径部３から他方の大径部３に向けて材料が相互に押圧されるので、大径部３と小径部４との間で形成される溝状部分に緊密に材料が充満して、精度よく厚肉部７を形成することができる。
一方、段付きロール１の両端部に位置する小径部４の部分（図２の左側半分の部分）では、その内側の大径部３の側面１１によって材料が押圧されるので、凸条部１２がなければ外側に材料が逃げてしまい、大径部３と小径部４との間に鎖線で示すような欠肉部Ａが生じることになるが、凸条部１２が平板状銅合金材５の端縁部を押圧することにより、図２に実線矢印で示したように、この凸条部１２の外周面と平ロール２との間で材料が、小径部４と平ロール２との間に回り込むように流動し、また、凸条部１２の内側の側面１３は傾斜面であるので、この側面１３が小径部４を介して隣接する大径部３に向けて材料を押圧する。
一方、段付きロール１の両端部に位置する小径部４の部分（図２の左側半分の部分）では、その内側の大径部３の側面１１によって材料が押圧されるので、凸条部１２がなければ外側に材料が逃げてしまい、大径部３と小径部４との間に鎖線で示すような欠肉部Ａが生じることになるが、凸条部１２が平板状銅合金材５の端縁部を押圧することにより、図２に実線矢印で示したように、この凸条部１２の外周面と平ロール２との間で材料が、小径部４と平ロール２との間に回り込むように流動し、また、凸条部１２の内側の側面１３は傾斜面であるので、この側面１３が小径部４を介して隣接する大径部３に向けて材料を押圧する。
この際に、平板状銅合金材５の端縁部を押圧加工して形成される端縁溝部１４（図４参照）により残る厚さＴ１が、厚肉部７の厚さをＴとするとき、Ｔ１＝０．３×Ｔ〜０．９×Ｔの範囲に設定され、厚肉部７に隣接する薄肉部６の厚さをＴ２するとき、Ｔ２＝０．２０×Ｔ〜０．８５×Ｔの範囲に設定され、押圧加工されている端縁溝部１４を有する厚肉部７の側面（厚肉部７と薄肉部６との間の傾斜面）７ａと半径方向に沿う垂線とのなす角度θをθ＝０〜６０°（厚肉部７の外周面と側面７ａとのなす角度では９０〜１５０°）の範囲に設定することにより、幅方向の両端部では、段付きロール１の大径部３の側面１１と小径部４の外周面との間に形成される角部にも緊密に材料が充満し、前述したような欠肉部Ａの発生を確実に防止し、精度よく厚肉部７を形成し、異形断面条の厚み方向の寸法精度を±０．００５ｍｍ以下とすることができる。したがって、その後の仕上げ圧延工程及び焼鈍工程は不要である。
Ｔ１が０．３×Ｔ未満であると、厚み方向の寸法精度が低下すると共にねじれ変形が起き、０．９×Ｔを超えると、メタルフローを抑制する効果が薄れて厚み方向の寸法精度が低下する。
Ｔ２が０．２０×Ｔ未満であると、厚み方向の寸法精度が低下すると共にねじれ変形が起き、０．８５×Ｔを超えると、メタルフローを抑制する効果が薄れて、角部にダレが起き易く、厚み方向の寸法精度が低下する。
角度θが６０°を超えると、メタルフローを抑制する効果が薄れて角部のだれがおき易くなり、厚み方向の寸法精度も低下する。
Ｔ２が０．２０×Ｔ未満であると、厚み方向の寸法精度が低下すると共にねじれ変形が起き、０．８５×Ｔを超えると、メタルフローを抑制する効果が薄れて、角部にダレが起き易く、厚み方向の寸法精度が低下する。
角度θが６０°を超えると、メタルフローを抑制する効果が薄れて角部のだれがおき易くなり、厚み方向の寸法精度も低下する。
更に、Ｆｅ；０．０５〜０．１５質量％、Ｐ；０．０１５〜０．０５０質量％およびＺｎ；０．０１〜０．２０質量％、Ｎｉ；０．０１〜０．５０質量％を含有し、残部がＣｕおよび不可避的不純物からなる組成を有する銅合金材を適用すれば、異形断面条の厚み方向の寸法精度を±０．００３ｍｍ以下とすることができる。
なお、この幅方向両端部の厚肉部７の端縁部には、凸条部１２によって押圧加工されることにより、図４（ａ）に示すように若干窪んだ端縁溝部１４が形成されるが、この端縁溝部１４の部分は図４（ｂ）に示すように切り落としてもよいし、０〜３ｍｍの範囲で残しておいてもよい。
幅５０ｍｍで厚さ１．０ｍｍの三菱伸銅（株）ＴＡＭＡＣ１９４銅合金材（質量にてＣｕ：９７．０％以上、Ｆｅ：２．３％、Ｐ：０．０３％、Ｚｎ：０．１２％）を使用し、図１に示す製造装置を使用して、本発明の製造方法にて、厚肉部の厚さＴ、厚肉部の端縁部を押圧加工して形成される端縁溝部により残る厚さＴ１、薄肉部の厚さＴ２、押圧加工されている端縁溝部を有する厚肉部の側面と半径方向に沿う垂線とのなす角度θを表1の様に変えて、厚肉部の幅が１．０ｍｍ、薄肉部の幅が４．０ｍｍの異形断面条を製造し、この異形断面条に仕上げ圧延工程を施さずに、厚肉部及び薄肉部の厚さの加工精度を測定した。また、比較例として、Ｔ、Ｔ１、Ｔ２、θを表１に示すように変えた異形断面条を製造して、同様に加工精度を測定した。その結果を表１に示す。
表１から明らかな様に、本発明の製造方法により製造された異形断面銅合金条は、仕上げ圧延をすることなく、厚み方向の寸法精度が±０．００５ｍｍ以下となることがわかる。
表面にＮｉめっきがなされた銅合金屑をＮｉ源として、一般的な手法、例えば、銅合金鋳塊を加熱又は均質加熱処理した後に熱間圧延し、熱間圧延後の板を水冷し、冷間圧延を行い、焼鈍を行うことにより製造された、Ｆｅ；０．０５〜０．１５質量％、Ｐ；０．０１５〜０．０５０質量％およびＺｎ；０．０１〜０．２０質量％、Ｎｉ；０．０１〜０．０５０質量％を含有し、残部がＣｕおよび不可避的不純物からなる組成を有する銅合金材を使用し、図１に示す製造装置を使用して、本発明の製造方法にて、厚肉部の厚さＴ、厚肉部の端縁部を押圧加工して形成される端縁溝部により残る厚さＴ１、薄肉部の厚さＴ２、押圧加工されている端縁溝部を有する厚肉部の側面と半径方向に沿う垂線とのなす角度θを表２の様に変えて、厚肉部の幅が１．０ｍｍ、薄肉部の幅が４．０ｍｍの異形断面条を製造し、この異形断面条に仕上げ圧延工程及び焼鈍工程を施さずに、厚肉部及び薄肉部の厚さの加工精度を測定した。また、比較例として、Ｔ、Ｔ１、Ｔ２、θを表２に示すように変えた異形断面条を製造して、同様に加工精度を測定した。その結果を表２に示す。
表２から明らかな様に、本発明の製造方法により製造された異形断面銅合金条は、仕上げ圧延をすることなく、厚み方向の寸法精度が±０．００３ｍｍ以下となることがわかる。
更に、実施例２−１〜２−６の異形断面銅合金条の薄肉部から試料を切り出し、４００℃で５分間の加熱を行い、その前後でビッカース硬さ（Ｈｖ）を測定した。ビッカース硬さの測定は、マイクロビッカース硬度計にて、４．９Ｎ（０．５ｋｇｆ）の加重を加えて行った。
その結果を表３に示す。
その結果を表３に示す。
表３から明らかな様に、本発明の製造方法により製造された異形断面銅合金条は、十分な耐熱性を有していることがわかり、耐熱性を付与するための焼鈍処理が不要であることがわかる。
これらの結果より、本発明の製造方法により、材料ロスにより歩留まりを低下させることがなく、設備費の増大等を招くことがなく、仕上げ圧延工程を必要とせず、厚み方向の寸法精度を±０．００５ｍｍ以下に成形された異形断面銅合金条を得られることがわかる。
以上、本発明の実施形態の製造方法について説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記実施形態では、凸条部１２に、その側面１３と外周面との間の角部を若干の曲率半径ｒ２で面取りしたが、図７に示す段付きロール２１の凸条部２２のように、曲率半径ｒ３をさらに大きくして、断面が凸円弧面となる側面２３としてもよい。
要は、凸条部は、段付きロールの幅方向内方に向く側面が、その外周端から半径方向内方に向かうにしたがって隣接する大径部の側面に漸次近づく方向に傾斜している形状であればよく、平坦面、凸円弧面のいずれでもよい。
また、厚肉部と薄肉部との数や寸法等は図示例に限定されるものではなく、複数の厚肉部どうし、薄肉部どうしの厚さや幅をそれぞれ同じ寸法に設定してもよいし、それぞれ異なる寸法に設定したものとしてもよい。
例えば、上記実施形態では、凸条部１２に、その側面１３と外周面との間の角部を若干の曲率半径ｒ２で面取りしたが、図７に示す段付きロール２１の凸条部２２のように、曲率半径ｒ３をさらに大きくして、断面が凸円弧面となる側面２３としてもよい。
要は、凸条部は、段付きロールの幅方向内方に向く側面が、その外周端から半径方向内方に向かうにしたがって隣接する大径部の側面に漸次近づく方向に傾斜している形状であればよく、平坦面、凸円弧面のいずれでもよい。
また、厚肉部と薄肉部との数や寸法等は図示例に限定されるものではなく、複数の厚肉部どうし、薄肉部どうしの厚さや幅をそれぞれ同じ寸法に設定してもよいし、それぞれ異なる寸法に設定したものとしてもよい。
１ 段付きロール
２ 平ロール
３ 大径部
４ 小径部
５ 平板状銅合金材
６ 薄肉部
７ 厚肉部
７ａ 側面
８ 異形断面銅合金条
１１ 側面（傾斜面）
１２ 凸条部
１３ 側面（傾斜面）
１４ 溝状部
２１ 段付きロール
２２ 凸条部
２３ 側面（傾斜面）
２ 平ロール
３ 大径部
４ 小径部
５ 平板状銅合金材
６ 薄肉部
７ 厚肉部
７ａ 側面
８ 異形断面銅合金条
１１ 側面（傾斜面）
１２ 凸条部
１３ 側面（傾斜面）
１４ 溝状部
２１ 段付きロール
２２ 凸条部
２３ 側面（傾斜面）
Claims (3)
- 複数の大径部と小径部とが交互に並んだ段付きロールと、該段付きロールと平行に配置した平ロールとの間で平板状銅合金材を圧延して、複数の厚肉部と薄肉部とが幅方向に並んだ異形断面銅合金条を製造する方法であって、前記段付きロールと平ロールとの間で前記平板状銅合金材を圧延するに際し、前記平板状銅合金材の幅方向の両端部に、前記段付きロールの小径部により厚肉部を形成しつつ、前記小径部から突出する凸条部により、前記厚肉部の端縁部の少なくとも一部を幅方向の内方に向けて押圧加工を施し、当該厚肉部の厚さＴを０．５〜０．８ｍｍとし、前記厚肉部の端縁部を押圧加工して形成される端縁溝部により残る厚さＴ１が、Ｔ１＝０．３×Ｔ〜０．９×Ｔの範囲に設定され、前記厚肉部に隣接する前記薄肉部の厚さＴ２が、Ｔ２＝０．２０×Ｔ〜０．８５×Ｔの範囲に設定され、前記端縁溝部を有する厚肉部の側面と半径方向に沿う垂線とのなす角度θが、θ＝０〜６０°の範囲に設定され、仕上げ圧延工程を必要とせず、厚み方向の寸法精度が±０．００５ｍｍ以下であることを特徴とする異形断面銅合金条の製造方法。
- 前記平板状銅合金材が、Ｆｅ；０．０５〜０．１５質量％、Ｐ；０．０１５〜０．０５０質量％およびＺｎ；０．０１〜０．２０質量％、Ｎｉ；０．０１〜０．５０質量％を含有し、残部がＣｕおよび不可避的不純物からなる組成を有することを特徴とする請求項１に記載の異形断面銅合金条の製造方法。
- 前記平板状銅合金材の製造原料の一部として、半導体用リードフレーム材等の製造時に発生する廃棄物から得られるＮｉめっき付き銅合金を使用することを特徴とする請求項２に記載の異形断面銅合金条の製造方法。
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