JP6805789B2 - Copper bar - Google Patents

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Description

本発明は、例えば大型端子やバスバー等の通電部材の素材として適した銅棒材に関するものである。 The present invention relates to a copper rod material suitable as a material for an energizing member such as a large terminal or a bus bar.

従来、大電流が流れる大型端子及びバスバーの素材として、通電発熱による温度上昇を避けるために、電気伝導性及び熱伝導性に優れた純銅からなり、かつ、径が大きく熱容量が大きな銅棒材が用いられている。
上述の銅棒材は、例えば非特許文献1に開示されているように、ビレットを所定温度に加熱して押し出す押出工程と、押出材を所定長さに切断する切断工程と、表面を洗浄する酸洗工程と、所定の形状への矯正を行う矯正工程と、によって製造されている。
Conventionally, as a material for large terminals and bus bars through which a large current flows, in order to avoid a temperature rise due to energization heat generation, a copper rod material that is made of pure copper with excellent electrical and thermal conductivity and has a large diameter and a large heat capacity has been used. It is used.
As disclosed in Non-Patent Document 1, for example, the copper rod material described above has an extrusion step of heating a billet to a predetermined temperature and extruding, a cutting step of cutting the extruded material to a predetermined length, and cleaning the surface. It is manufactured by a pickling step and a straightening step of straightening to a predetermined shape.

ところで、近年、大型端子及びバスバーを使用した各種装置の小型化にともない、これら電子機器や電気機器等に使用される大型端子やバスバーについても小型化が求められている。
上述の大型端子及びバスバーにおいては、大電流を流すことから、銅棒材の前記断面積を維持したまま、厳しい塑性加工(例えば、曲げ加工、ツバ出し加工等)を行うことにより、部品全体の容積の減少を図っている。
しかしながら、上述のように、銅棒材に対して従来よりも厳しい塑性加工を施した場合には、加工後の表面に肌荒れやシワといった外観不良が発生することがあった。
By the way, in recent years, with the miniaturization of various devices using large terminals and bus bars, miniaturization of large terminals and bus bars used in these electronic devices and electric devices is also required.
In the above-mentioned large terminals and bus bars, since a large current flows, the entire part is subjected to strict plastic working (for example, bending, brimming, etc.) while maintaining the cross-sectional area of the copper bar. We are trying to reduce the volume.
However, as described above, when the copper bar is subjected to stricter plastic working than before, appearance defects such as rough skin and wrinkles may occur on the surface after the processing.

ここで、銅材においては、結晶粒径を微細化することにより、曲げ等の加工性が向上することが知られている。
例えば特許文献1には、微細な化合物を析出させ、この析出物のピン留め効果によって結晶粒の成長を抑制し、結晶粒径の微細化を図る技術が開示されている。
また、特許文献2,3には、冷間伸線を行った銅線に対して所定の条件で焼鈍を行うことにより、表層の結晶粒径を微細化する技術が提案されている。
Here, it is known that in copper materials, processability such as bending is improved by making the crystal grain size finer.
For example, Patent Document 1 discloses a technique for precipitating a fine compound, suppressing the growth of crystal grains by the pinning effect of the precipitate, and reducing the crystal grain size.
Further, Patent Documents 2 and 3 propose a technique for refining the crystal grain size of the surface layer by annealing a copper wire that has been cold-drawn under predetermined conditions.

特表2002−518598号公報Special Table 2002-518598 特開2014−222663号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-222663 特開2015−162301号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-162301

銅および銅合金の基礎と工業技術(第1版)、p.157〜p.164Basics and Industrial Technology of Copper and Copper Alloys (1st Edition), p. 157-p. 164

しかしながら、特許文献1に示すように、析出物のピン留め効果によって結晶粒径を微細化するために添加元素を添加した場合、添加元素の一部が銅の母相中に固溶し、電気伝導性及び熱伝導性が低下してしまうおそれがあった。このため、大電流が流れる通電部材の素材には適用することが困難であった。
また、銅棒材においては、上述のように、押出工程、切断工程、酸洗工程、矯正工程を経て製造されており、線材のように減面率の高い冷間伸線等の塑性加工は実施されない。このため、特許文献2,3のように、冷間加工によって材料に十分なひずみを与えることができず、再結晶により結晶粒径を微細化することは困難であった。
However, as shown in Patent Document 1, when an additive element is added in order to reduce the crystal grain size by the pinning effect of the precipitate, a part of the additive element is solid-solved in the copper matrix and becomes electric. There was a risk that the conductivity and thermal conductivity would decrease. Therefore, it is difficult to apply it to the material of the energizing member through which a large current flows.
Further, as described above, the copper bar is manufactured through an extrusion process, a cutting process, a pickling process, and a straightening process, and plastic working such as cold wire drawing having a high surface reduction rate like a wire rod is performed. Not implemented. Therefore, as in Patent Documents 2 and 3, it is not possible to give sufficient strain to the material by cold working, and it is difficult to miniaturize the crystal grain size by recrystallization.

本発明は、以上のような事情を背景としてなされたものであって、厳しい塑性加工を行った場合であっても、外観不良の発生を抑制することができる銅棒材を提供することを目的としている。 The present invention has been made against the background of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a copper rod material capable of suppressing the occurrence of poor appearance even when severe plastic working is performed. It is said.

この課題を解決するために、本発明の銅棒材は、純度が99.90mass%以上の純銅からなり、押出方向に直交する断面において、外表面から中心に向けて200μmまでの最表層領域における平均結晶粒径D1が60μm以下とされ、外表面から中心に向けて200μmを超えて1000μmまでの表層領域における平均結晶粒径D2が120μm以下とされるとともに、前記最表層領域における平均結晶粒径D1と前記表層領域における平均結晶粒径D2とが、D2>D1の関係を有しており、直径が3mm以上50mm以下の範囲内とされていることを特徴としている。 In order to solve this problem, the copper bar material of the present invention is made of pure copper having a purity of 99.90 mass% or more, and in a cross section orthogonal to the extrusion direction, in the outermost layer region up to 200 μm from the outer surface to the center. The average crystal grain size D1 is 60 μm or less, the average crystal grain size D2 in the surface layer region exceeding 200 μm and up to 1000 μm from the outer surface toward the center is 120 μm or less, and the average crystal grain size in the outermost surface layer region. D1 and the average crystal grain size D2 in the surface layer region have a relationship of D2> D1 and are characterized in that the diameter is within the range of 3 mm or more and 50 mm or less .

上述の構成の銅棒材によれば、純度が99.90mass%以上の純銅で構成されているので、電気伝導性及び熱伝導性に優れている。
そして、押出方向に直交する断面において、外表面から中心に向けて200μmまでの最表層領域における平均結晶粒径D1が60μm以下とされているので、最表層領域においては加工性に特に優れており、厳しい塑性加工を施した場合であっても肌荒れやシワといった外観不良の発生を抑制することができる。
また、外表面から中心に向けて200μmを超えて1000μmまでの表層領域における平均結晶粒径D2が120μm以下とされ、さらに、前記最表層領域における平均結晶粒径D1と前記表層領域における平均結晶粒径D2とが、D2>D1の関係を有しているので、表層領域においても加工性が確保されており、特に激しい塑性加工を施しても外観不良の発生を抑制することができる。また、最表層領域と表層領域とで結晶粒径に大きな差が生じず、これらの領域の境界部分に過度なひずみが生じることを抑制できる。
According to the copper rod having the above-mentioned structure, since it is made of pure copper having a purity of 99.90 mass% or more, it is excellent in electrical conductivity and thermal conductivity.
In the cross section orthogonal to the extrusion direction, the average crystal grain size D1 in the outermost layer region from the outer surface to the center is 60 μm or less, so that the workability is particularly excellent in the outermost layer region. Even when severe plastic working is applied, it is possible to suppress the occurrence of appearance defects such as rough skin and wrinkles.
Further, the average crystal grain size D2 in the surface layer region exceeding 200 μm and up to 1000 μm from the outer surface toward the center is set to 120 μm or less, and further, the average crystal grain size D1 in the outermost layer region and the average crystal grain in the surface layer region. Since the diameter D2 has a relationship of D2> D1, workability is ensured even in the surface layer region, and the occurrence of appearance defects can be suppressed even if particularly intense plastic working is performed. In addition, there is no large difference in crystal grain size between the outermost layer region and the surface layer region, and it is possible to suppress the occurrence of excessive strain at the boundary portion between these regions.

ここで、本発明の銅棒材においては、直径が3mm以上50mm以下の範囲内とされており、銅棒材の直径が比較的大きいので、熱容量が大きくなり、大電流を流した場合であっても、通電発熱による温度上昇を抑制することができる。 Here, in the copper rod material of the present invention, the diameter is within the range of 3 mm or more and 50 mm or less, and since the diameter of the copper rod material is relatively large, the heat capacity becomes large and a large current is passed. However, it is possible to suppress the temperature rise due to the energization heat generation.

本発明によれば、厳しい加工を行った場合であっても、外観不良の発生を抑制することができる銅棒材を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a copper rod material capable of suppressing the occurrence of poor appearance even when severe processing is performed.

本発明の一実施形態である銅棒材の断面説明図である。It is sectional drawing explanatory drawing of the copper bar material which is one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態である銅棒材の製造方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the manufacturing method of the copper bar material which is one Embodiment of this invention.

以下に、本発明の一実施形態である銅棒材について、添付した図を参照にして説明する。 The copper rod material according to the embodiment of the present invention will be described below with reference to the attached figure.

本実施形態である銅棒材10は、純度が99.90mass%以上の純銅で構成されている。具体的には、無酸素銅(C1011、C1020)、タフピッチ銅(C1100)、リン脱酸銅(C1201、C1220)等のビレットを原料として用いている。
また、本実施形態である銅棒材10においては、図1に示すように、その直径Rが、3mm以上50mm以下の範囲内とされており、押出方向に直交する断面の断面積が7mm以上2000mm以下の範囲内とされている。
The copper bar 10 of the present embodiment is made of pure copper having a purity of 99.90 mass% or more. Specifically, billets such as oxygen-free copper (C1011, C1020), tough pitch copper (C1100), and phosphorus deoxidized copper (C1201, C1220) are used as raw materials.
Further, in the copper bar 10 of the present embodiment, as shown in FIG. 1, the diameter R thereof is within the range of 3 mm or more and 50 mm or less, and the cross-sectional area of the cross section orthogonal to the extrusion direction is 7 mm 2. It is within the range of 2000 mm 2 or less.

そして、本実施形態である銅棒材10においては、図1に示すように、押出方向に直交する断面において、外表面から中心に向けて200μmまでの最表層領域11における平均結晶粒径D1が60μm以下とされている。
また、外表面から中心に向けて200μmを超えて1000μmまでの表層領域12における平均結晶粒径D2が120μm以下とされている。
さらに、最表層領域11における平均結晶粒径D1と表層領域12における平均結晶粒径D2とが、D2>D1の関係を有している。
なお、本実施形態においては、表層領域12よりも中心側の中心領域13における平均結晶粒径D3は、表層領域12における平均結晶粒径D2よりも大きくなっており、D3≧D2の関係を有している。
Then, in the copper bar 10 of the present embodiment, as shown in FIG. 1, in the cross section orthogonal to the extrusion direction, the average crystal grain size D1 in the outermost layer region 11 from the outer surface to the center is 200 μm. It is said to be 60 μm or less.
Further, the average crystal grain size D2 in the surface layer region 12 exceeding 200 μm and up to 1000 μm from the outer surface toward the center is set to 120 μm or less.
Further, the average crystal grain size D1 in the outermost layer region 11 and the average crystal grain size D2 in the surface layer region 12 have a relationship of D2> D1.
In the present embodiment, the average crystal grain size D3 in the central region 13 on the central side of the surface layer region 12 is larger than the average crystal grain size D2 in the surface layer region 12, and there is a relationship of D3 ≧ D2. doing.

ここで、最表層領域11における平均結晶粒径D1が60μmより大きい場合には、最表層領域11における加工性が不十分となり、厳しい塑性加工を施した際に、銅棒材10の表面に肌荒れやシワといった外観不良が発生するおそれがある。
このため、本実施形態においては、最表層領域11における平均結晶粒径D1を60μm以下に規定している。最表層領域11における加工性をさらに向上させるためには、最表層領域11における平均結晶粒径D1を50μm以下とすることが好ましく、40μm以下とすることがさらに好ましい。
なお、最表層領域11における平均結晶粒径D1の下限に特に制限はないが、5μm未満とすることは工業的に困難である.このため、最表層領域11における平均結晶粒径D1の下限は、実質的に5μm以上となる。
Here, when the average crystal grain size D1 in the outermost layer region 11 is larger than 60 μm, the workability in the outermost surface layer region 11 becomes insufficient, and when severe plastic working is performed, the surface of the copper bar 10 is roughened. There is a risk of appearance defects such as wrinkles and wrinkles.
Therefore, in the present embodiment, the average crystal grain size D1 in the outermost layer region 11 is defined as 60 μm or less. In order to further improve the workability in the outermost layer region 11, the average crystal grain size D1 in the outermost layer region 11 is preferably 50 μm or less, and more preferably 40 μm or less.
The lower limit of the average crystal grain size D1 in the outermost layer region 11 is not particularly limited, but it is industrially difficult to make it less than 5 μm. Therefore, the lower limit of the average crystal grain size D1 in the outermost layer region 11 is substantially 5 μm or more.

また、表層領域12における平均結晶粒径D2が120μmより大きい場合には、表層領域12における加工性が不十分となり、特に厳しい塑性加工を施して、この表層領域12が銅棒材10の表面に露呈した際に、表面に肌荒れやシワといった外観不良が発生するおそれがある。
このため、本実施形態においては、表層領域12における平均結晶粒径D2を120μm以下に規定している。表層領域12における加工性をさらに向上させるためには、表層領域12における平均結晶粒径D2を110μm以下とすることが好ましく、100μm以下とすることがさらに好ましい。
ここで、表層領域12における平均結晶粒径D2は、上述のように、最表層領域11における平均結晶粒径D1よりも大きくなるように構成されていることから、その下限は、最表層領域11における平均結晶粒径によって規定されることになる。
Further, when the average crystal grain size D2 in the surface layer region 12 is larger than 120 μm, the workability in the surface layer region 12 becomes insufficient, and particularly severe plastic working is performed so that the surface layer region 12 is formed on the surface of the copper rod material 10. When exposed, there is a risk of appearance defects such as rough skin and wrinkles on the surface.
Therefore, in the present embodiment, the average crystal grain size D2 in the surface layer region 12 is defined as 120 μm or less. In order to further improve the workability in the surface layer region 12, the average crystal grain size D2 in the surface layer region 12 is preferably 110 μm or less, and more preferably 100 μm or less.
Here, since the average crystal grain size D2 in the surface layer region 12 is configured to be larger than the average crystal grain size D1 in the outermost layer region 11 as described above, the lower limit thereof is the outermost layer region 11. Will be defined by the average crystal grain size in.

次に、このような構成とされた本実施形態である銅棒材10の製造方法について、図2に示すフロー図を参照して説明する。 Next, a method for manufacturing the copper rod 10 according to the present embodiment having such a configuration will be described with reference to the flow chart shown in FIG.

(熱間押出工程S01)
純度99.90mass%以上の純銅からなるビレットを準備し、このビレットを所定の温度まで加熱し、熱間押出加工を行う。なお、押出温度は、600℃以上1000℃以下の範囲内とすることが好ましい。また、押出比は、23以上6400以下の範囲内とすることが好ましい。
(Hot extrusion step S01)
A billet made of pure copper having a purity of 99.90 mass% or more is prepared, the billet is heated to a predetermined temperature, and hot extrusion is performed. The extrusion temperature is preferably in the range of 600 ° C. or higher and 1000 ° C. or lower. The extrusion ratio is preferably in the range of 23 or more and 6400 or less.

(冷却工程S02)
次に、上述の熱間押出工程S01で得られた棒材に対してスプレー冷却を行い、その後、水槽中に棒材を浸漬して冷却する。
ここで、押出温度から当該棒材の再結晶開始温度までの冷却速度の下限を100℃/sec以上に設定する。なお、上述の再結晶開始温度は、無酸素銅及びタフピッチ銅の場合は300℃、リン脱酸銅の場合は350℃とした。
このように、押出温度から当該棒材の再結晶開始温度までの冷却速度の下限を100℃/sec以上とすることにより、銅棒材10の表層領域12の平均結晶粒径D2を小さくすることが可能となる。なお、銅棒材10の表層領域12の平均結晶粒径D2を確実に小さくするためには、押出温度から当該棒材の再結晶開始温度までの冷却速度の下限は200℃/sec以上とすることが好ましく、300℃/sec以上とすることが好ましい。また、押出温度から当該棒材の再結晶開始温度までの冷却速度の上限に特に制限はないが、500℃/secを超える冷却速度を実現するためには、製造コストが増大してしまう。このため、押出温度から当該棒材の再結晶開始温度までの冷却速度の上限は実質的に500℃/sec以下となる。
(Cooling step S02)
Next, the rod material obtained in the hot extrusion step S01 described above is spray-cooled, and then the rod material is immersed in a water tank to be cooled.
Here, the lower limit of the cooling rate from the extrusion temperature to the recrystallization start temperature of the bar is set to 100 ° C./sec or more. The above-mentioned recrystallization start temperature was 300 ° C. for oxygen-free copper and tough pitch copper, and 350 ° C. for phosphorylated copper.
In this way, the average crystal grain size D2 of the surface layer region 12 of the copper bar 10 is reduced by setting the lower limit of the cooling rate from the extrusion temperature to the recrystallization start temperature of the bar to 100 ° C./sec or more. Is possible. In order to surely reduce the average crystal grain size D2 of the surface layer region 12 of the copper bar material 10, the lower limit of the cooling rate from the extrusion temperature to the recrystallization start temperature of the bar material is set to 200 ° C./sec or more. The temperature is preferably 300 ° C./sec or higher. Further, the upper limit of the cooling rate from the extrusion temperature to the recrystallization start temperature of the bar is not particularly limited, but the manufacturing cost increases in order to realize the cooling rate exceeding 500 ° C./sec. Therefore, the upper limit of the cooling rate from the extrusion temperature to the recrystallization start temperature of the bar is substantially 500 ° C./sec or less.

(酸洗工程S03)
次に、冷却した棒材を酸洗槽に浸漬し、その表面に形成された酸化膜を除去する。その後、水洗槽及び湯洗槽に浸漬し、酸液を除去する。
(Pickling step S03)
Next, the cooled bar is immersed in a pickling tank to remove the oxide film formed on the surface thereof. Then, it is immersed in a water washing tank and a hot water washing tank to remove the acid solution.

(表面加工工程S04)
次に、棒材に対して表面加工を実施する。なお、この表面加工工程S04においては、減面率の高い冷間伸線等の塑性加工をしないようにその加工手段が選択される。例えば、皮むき加工、ショットブラスト加工、研磨加工等から選択することができる。なお、皮むき加工では、表面の欠陥を除去することが可能となる。
(Surface processing step S04)
Next, surface processing is performed on the bar material. In the surface processing step S04, the processing means is selected so as not to perform plastic working such as cold wire drawing having a high surface reduction rate. For example, it can be selected from peeling, shot blasting, polishing and the like. In the peeling process, surface defects can be removed.

ここで、この表面加工工程S04においては、加工後に、棒材の外表面から中心に向けて200μmまでの最表層領域におけるビッカース硬さが加工前に比べて5Hv以上上昇するように加工する必要がある。
最表層領域のビッカース硬さが5Hv以上上昇するように表面加工を行うことにより、次の再結晶熱処理工程S05において再結晶の駆動力となるひずみが最表層領域に十分に蓄積されることになる。なお、最表層領域にひずみをさらに蓄積させて再結晶を促進させるためには、加工前後における最表層領域のビッカース硬度の上昇量を10Hv以上とすることが好ましい。また、加工前後における最表層領域のビッカース硬度の上昇量が15Hvを超えるように表面加工をすることは非常に困難である。このため、加工前後における最表層領域のビッカース硬度の上昇量の上限は実質的に15Hv以下となる。
Here, in this surface processing step S04, after processing, it is necessary to process so that the Vickers hardness in the outermost layer region up to 200 μm from the outer surface to the center of the bar increases by 5 Hv or more as compared with that before processing. is there.
By performing surface processing so that the Vickers hardness of the outermost layer region increases by 5 Hv or more, strain that is a driving force for recrystallization is sufficiently accumulated in the outermost layer region in the next recrystallization heat treatment step S05. .. In order to further accumulate strain in the outermost layer region and promote recrystallization, it is preferable that the amount of increase in Vickers hardness in the outermost surface layer region before and after processing is 10 Hv or more. Further, it is very difficult to perform surface processing so that the amount of increase in Vickers hardness in the outermost layer region before and after processing exceeds 15 Hv. Therefore, the upper limit of the amount of increase in Vickers hardness in the outermost layer region before and after processing is substantially 15 Hv or less.

(再結晶熱処理工程S05)
表面加工を施して最表層領域にひずみを蓄積させた棒材に対して、熱処理を実施し、最表層領域を再結晶させ、その結晶粒径を微細化させる。再結晶熱処理の条件は、熱処理温度を300℃以上700℃以下の範囲内に、熱処理温度での保持時間を0.5時間以上24時間以下の範囲内とすることが好ましい。
(Recrystallization heat treatment step S05)
The bar material that has undergone surface processing and has accumulated strain in the outermost layer region is subjected to heat treatment to recrystallize the outermost layer region and reduce the crystal grain size thereof. The conditions for the recrystallization heat treatment are preferably such that the heat treatment temperature is in the range of 300 ° C. or higher and 700 ° C. or lower, and the holding time at the heat treatment temperature is in the range of 0.5 hours or more and 24 hours or less.

ここで、熱処理温度が300℃未満では、十分に再結晶を促進することができないおそれがある。一方、熱処理温度が700℃を超えると、結晶が成長し、結晶粒径が粗大化してしまうおそれがある。よって、本実施形態では、熱処理温度を300℃以上700℃以下の範囲内に設定している。なお、熱処理温度の下限は350℃以上が好ましく、400℃以上がさらに好ましい。また、熱処理温度の上限は650℃以下が好ましく、600℃以下がさらに好ましい。 Here, if the heat treatment temperature is less than 300 ° C., recrystallization may not be sufficiently promoted. On the other hand, if the heat treatment temperature exceeds 700 ° C., crystals may grow and the crystal grain size may become coarse. Therefore, in the present embodiment, the heat treatment temperature is set within the range of 300 ° C. or higher and 700 ° C. or lower. The lower limit of the heat treatment temperature is preferably 350 ° C. or higher, more preferably 400 ° C. or higher. The upper limit of the heat treatment temperature is preferably 650 ° C. or lower, more preferably 600 ° C. or lower.

また、熱処理温度での保持時間が0.5時間未満では、十分に再結晶を促進することができないおそれがある。一方、熱処理温度での保持時間が24時間を超えると、結晶が成長し、結晶粒径が粗大化してしまうおそれがある。よって、本実施形態では、熱処理温度での保持時間を0.5時間以上24時間以下の範囲内に設定している。なお、熱処理温度での保持時間の下限は0.75時間以上が好ましく、1時間以上がさらに好ましい。また、熱処理温度での保持時間の上限は18時間以下が好ましく、12時間以下がさらに好ましい。 Further, if the holding time at the heat treatment temperature is less than 0.5 hours, recrystallization may not be sufficiently promoted. On the other hand, if the holding time at the heat treatment temperature exceeds 24 hours, crystals may grow and the crystal grain size may become coarse. Therefore, in the present embodiment, the holding time at the heat treatment temperature is set within the range of 0.5 hours or more and 24 hours or less. The lower limit of the holding time at the heat treatment temperature is preferably 0.75 hours or more, and more preferably 1 hour or more. Further, the upper limit of the holding time at the heat treatment temperature is preferably 18 hours or less, more preferably 12 hours or less.

(抽伸工程S06)
次に、上述のように再結晶熱処理を施した棒材を所定長さに切断するとともに、抽伸加工によって真直化する。
(Drawing step S06)
Next, the bar material that has undergone the recrystallization heat treatment as described above is cut to a predetermined length and straightened by drawing.

以上のようにして、最表層領域11及び表層領域12の結晶粒径が制御された本実施形態である銅棒材10が製造されることになる。 As described above, the copper bar 10 according to the present embodiment in which the crystal grain sizes of the outermost layer region 11 and the surface layer region 12 are controlled is produced.

以上のような構成とされた本実施形態である銅棒材10においては、純度が99.90mass%以上の純銅で構成されているので、電気伝導性及び熱伝導性に優れている。また、銅棒材10の直径Rが3mm以上50mm以下の範囲内とされ、押出方向に直交する断面の断面積が7mm以上2000mm以下の範囲内とされているので、熱容量が十分に確保されている。したがって、本実施形態である銅棒材10によれば、大電流を流した場合であっても、通電発熱による温度上昇を抑制することができ、大電流を流す用途に特に適している。 The copper bar 10 of the present embodiment having the above-described configuration is made of pure copper having a purity of 99.90 mass% or more, and is therefore excellent in electrical conductivity and thermal conductivity. Further, since the diameter R of the copper rod 10 is within the range of 3 mm or more and 50 mm or less, and the cross-sectional area of the cross section orthogonal to the extrusion direction is within the range of 7 mm 2 or more and 2000 mm 2 or less, sufficient heat capacity is secured. Has been done. Therefore, according to the copper bar 10 of the present embodiment, even when a large current is passed, the temperature rise due to the energization heat generation can be suppressed, and it is particularly suitable for an application in which a large current is passed.

そして、本実施形態である銅棒材10においては、押出方向に直交する断面において、外表面から中心に向けて200μmまでの最表層領域11における平均結晶粒径D1が60μm以下と微細化されているので、最表層領域11における加工性が特に優れており、厳しい塑性加工を施した場合であっても肌荒れやシワといった外観不良の発生を抑制することができる。よって、通電部品の減容化に対応することができる。 In the copper bar 10 of the present embodiment, the average crystal grain size D1 in the outermost surface region 11 from the outer surface to the center is reduced to 60 μm or less in the cross section orthogonal to the extrusion direction. Therefore, the workability in the outermost surface layer region 11 is particularly excellent, and it is possible to suppress the occurrence of appearance defects such as rough skin and wrinkles even when severe plastic working is performed. Therefore, it is possible to reduce the volume of the energized parts.

また、本実施形態である銅棒材10においては、外表面から中心に向けて200μmを超えて1000μmまでの表層領域12における平均結晶粒径D2が120μm以下とされ、さらに、最表層領域11における平均結晶粒径D1と表層領域12における平均結晶粒径D2とが、D2>D1の関係を有しているので、表層領域12においても加工性が確保されており、特に激しい塑性加工を施しても外観不良の発生を抑制することができる。また、最表層領域11と表層領域12とで結晶粒径に大きな差が生じず、これらの領域の境界部分に過度なひずみが生じることを抑制できる。 Further, in the copper bar 10 of the present embodiment, the average crystal grain size D2 in the surface layer region 12 from the outer surface to the center of more than 200 μm and up to 1000 μm is set to 120 μm or less, and further, in the outermost layer region 11. Since the average crystal grain size D1 and the average crystal grain size D2 in the surface layer region 12 have a relationship of D2> D1, workability is ensured also in the surface layer region 12, and particularly intense plastic working is performed. It is also possible to suppress the occurrence of poor appearance. Further, the crystal grain size does not differ greatly between the outermost layer region 11 and the surface layer region 12, and it is possible to suppress the occurrence of excessive strain at the boundary portion between these regions.

また、本実施形態においては、加工の前後で、最表層領域のビッカース硬さが5Hv以上上昇するように表面加工を行う表面加工工程S04と、再結晶熱処理工程S05と、を備えているので、最表層領域に十分なひずみを蓄積させることができ、その後の再結晶熱処理によって、銅棒材10の最表層領域11の平均結晶粒径D1を微細化させることができる。具体的には、最表層領域11の平均結晶粒径D1を60μm以下とすることができる。
また、表面加工工程S04により、大きな減面率での加工を行う必要がなく、銅棒材10の直径Rを確保することができる。
Further, the present embodiment includes a surface processing step S04 for performing surface processing so that the Vickers hardness of the outermost layer region increases by 5 Hv or more before and after the processing, and a recrystallization heat treatment step S05. Sufficient strain can be accumulated in the outermost surface layer region, and the average crystal grain size D1 of the outermost surface layer region 11 of the copper bar 10 can be made finer by the subsequent recrystallization heat treatment. Specifically, the average crystal grain size D1 of the outermost layer region 11 can be set to 60 μm or less.
Further, by the surface processing step S04, it is not necessary to perform processing with a large surface reduction rate, and the diameter R of the copper bar 10 can be secured.

さらに、本実施形態においては、熱間押出工程S01によって得られた棒材を、押出温度から当該棒材の再結晶開始温度までの冷却速度を100℃/sec以上として冷却する冷却工程S02を備えているので、銅棒材10の表層領域12の平均結晶粒径D2を微細化することができる。具体的には、表層領域12の平均結晶粒径D2を120μm以下とすることが可能となる。 Further, the present embodiment includes a cooling step S02 for cooling the bar obtained by the hot extrusion step S01 at a cooling rate of 100 ° C./sec or more from the extrusion temperature to the recrystallization start temperature of the bar. Therefore, the average crystal grain size D2 of the surface layer region 12 of the copper bar 10 can be made finer. Specifically, the average crystal grain size D2 of the surface layer region 12 can be set to 120 μm or less.

以上、本発明の実施形態である銅棒材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。 Although the copper rod material according to the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to this, and can be appropriately changed without departing from the technical idea of the present invention.

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。
表1に示す材質のビレット(直径240mm、長さ850mm)を準備し、これを表1に示す押出温度で熱間押出した。
押出後の棒材をスプレー冷却した後、水槽中に浸漬した。このとき、スプレー冷却の条件を変更することにより、押出温度から当該棒材の再結晶開始温度までの冷却速度を表1に示す条件に設定した。なお、再結晶開始温度は、無酸素銅及びタフピッチ銅の場合は300℃、リン脱酸銅の場合は350℃とした。
The results of the confirmation experiment conducted to confirm the effect of the present invention will be described below.
Billets (diameter 240 mm, length 850 mm) made of the materials shown in Table 1 were prepared and hot-extruded at the extrusion temperatures shown in Table 1.
The extruded bar was spray-cooled and then immersed in a water tank. At this time, by changing the spray cooling conditions, the cooling rate from the extrusion temperature to the recrystallization start temperature of the bar was set to the conditions shown in Table 1. The recrystallization start temperature was 300 ° C. for oxygen-free copper and tough pitch copper, and 350 ° C. for phosphorylated copper.

次に、酸洗を行った後、表1に示す方法で棒材に対して表面加工を実施した。なお、個の表面加工前後における最表層領域のビッカース硬さの上昇量を表1に示す。ビッカース硬さはJIS Z 2244に準拠し、測定した。
次に、表2に示す条件で再結晶熱処理を実施した。これにより、表1に示す直径の銅棒材を製造した。
Next, after pickling, the bar material was surface-processed by the method shown in Table 1. Table 1 shows the amount of increase in Vickers hardness in the outermost layer region before and after surface processing of individual pieces. Vickers hardness was measured according to JIS Z 2244.
Next, the recrystallization heat treatment was carried out under the conditions shown in Table 2. As a result, copper rods having the diameters shown in Table 1 were produced.

得られた銅棒材に対して、押出方向に直交する断面において、外表面から中心に向けて200μmまでの最表層領域における平均結晶粒径D1、及び、外表面から中心に向けて200μmを超えて1000μmまでの表層領域における平均結晶粒径D2を測定した。
平均結晶粒径D1および平均結晶粒径D2は、押出方向に直交する断面の中心を通る任意の軸を基準に、軸から円周方向に沿って0°、90°、180°、270°位置にある4点をそれぞれ測定し、4点各所の結晶粒径を平均した。測定は、SEM-EBSD(検出器 HIKARI、分析ソフトウェア TSL OIM Data collection 5.31およびOIM Analysis 6.2)を用い、隣り合う2つの結晶間の配向方位差が15°以上となる測定点間を結晶粒界とし、面積で重み付けした加重平均値を結晶粒径とした。視野範囲はx=1000μm、y=2000μm、step size は6μmとした。評価結果を表2に示す。
With respect to the obtained copper bar, in a cross section orthogonal to the extrusion direction, the average crystal grain size D1 in the outermost layer region up to 200 μm from the outer surface toward the center and more than 200 μm from the outer surface toward the center. The average crystal grain size D2 in the surface layer region up to 1000 μm was measured.
The average crystal grain size D1 and the average crystal grain size D2 are located at 0 °, 90 °, 180 °, and 270 ° along the circumferential direction from the axis with respect to an arbitrary axis passing through the center of the cross section orthogonal to the extrusion direction. The four points at each of the four points were measured, and the crystal grain sizes at each of the four points were averaged. The measurement was performed using SEM-EBSD (detector HIKARI, analysis software TSL OIM Data collection 5.31 and OIM Analysis 6.2) between measurement points where the orientation difference between two adjacent crystals is 15 ° or more. The crystal grain boundary was used, and the weighted average value weighted by the area was used as the crystal grain size. The field of view was x = 1000 μm, y = 2000 μm, and the step size was 6 μm. The evaluation results are shown in Table 2.

さらに、得られた銅棒材に対して、圧縮試験を実施した後、試験片の外表面粗さを測定した。
なお、圧縮試験は、試験片長さを銅棒材直径と同じ長さとし、圧縮方向を押出方向とし、圧縮率60%で実施した。
また、試験片の表面粗さは、日立ハイテクサイエンス社製の白色干渉計を用い、圧縮試験後の試験片外表面を、カットオフ:0.455μm、評価範囲:押出方向2317.8265μm×円周方向1592.2019μm、補正:4次補正、の条件で測定した。そして、押出方向の算術平均粗さRaが2.0μm未満のものを「◎」、算術平均粗さRaが2.0μm以上4.0μm未満のものを「○」、算術平均粗さRaが4.0μm以上のものを「×」と評価した。評価結果を表2に示す。
Further, the obtained copper bar was subjected to a compression test, and then the outer surface roughness of the test piece was measured.
The compression test was carried out at a compression ratio of 60%, with the length of the test piece being the same as the diameter of the copper bar and the compression direction being the extrusion direction.
For the surface roughness of the test piece, a white interferometer manufactured by Hitachi High-Tech Science Co., Ltd. was used, and the outer surface of the test piece after the compression test was cut off: 0.455 μm, evaluation range: extrusion direction 2317.82865 μm × circumference. The measurement was performed under the conditions of direction 1592.2019 μm, correction: fourth-order correction. Then, the arithmetic average roughness Ra in the extrusion direction is "◎", the arithmetic average roughness Ra is 2.0 μm or more and less than 4.0 μm is "○", and the arithmetic average roughness Ra is 4. Those having a thickness of 0.0 μm or more were evaluated as “x”. The evaluation results are shown in Table 2.

Figure 0006805789
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比較例1においては、熱間押出後の冷却速度が遅く、表層領域における平均結晶粒径D2が130μmと大きく、最表層領域における平均結晶粒径D1も70μmと大きくなった。このため、圧縮試験後の表面粗さが粗くなった。
比較例2においては、再結晶熱処理温度が高く、最表層領域における平均結晶粒径D1が72μmと大きくなった。このため、圧縮試験後の表面粗さが粗くなった。
比較例3においては、表面加工工程及び再結晶熱処理工程を実施しなかったため、最表層領域における平均結晶粒径D1が68μmと大きくなった。このため、圧縮試験後の表面粗さが粗くなった。
比較例4においては、熱間押出後の冷却速度が遅く、表層領域における平均結晶粒径D2が128μmと大きくなった。表面加工工程及び再結晶熱処理工程により最表層領域における平均結晶粒径D1は35μmであったが、圧縮試験後の表面粗さが粗くなった。
In Comparative Example 1, the cooling rate after hot extrusion was slow, the average crystal grain size D2 in the surface layer region was as large as 130 μm, and the average crystal grain size D1 in the outermost layer region was also as large as 70 μm. Therefore, the surface roughness after the compression test became rough.
In Comparative Example 2, the recrystallization heat treatment temperature was high, and the average crystal grain size D1 in the outermost layer region was as large as 72 μm. Therefore, the surface roughness after the compression test became rough.
In Comparative Example 3, since the surface processing step and the recrystallization heat treatment step were not performed, the average crystal grain size D1 in the outermost layer region was as large as 68 μm. Therefore, the surface roughness after the compression test became rough.
In Comparative Example 4, the cooling rate after hot extrusion was slow, and the average crystal grain size D2 in the surface layer region was as large as 128 μm. The average crystal grain size D1 in the outermost layer region was 35 μm by the surface processing step and the recrystallization heat treatment step, but the surface roughness after the compression test became rough.

これに対して、最表層領域における平均結晶粒径D1が60μm以下とされ、表層領域における平均結晶粒径D2が120μm以下とされた本発明例においては、いずれも圧縮試験後の表面粗さが算術平均粗さRaで4.0μm未満とされており、外観不良は発生しなかった。特に、本発明例1,2においては、圧縮試験後の表面粗さが算術平均粗さRaで2.0μm未満となった。 On the other hand, in the examples of the present invention in which the average crystal grain size D1 in the outermost layer region was 60 μm or less and the average crystal grain size D2 in the surface layer region was 120 μm or less, the surface roughness after the compression test was The arithmetic average roughness Ra was less than 4.0 μm, and no appearance defect occurred. In particular, in Examples 1 and 2 of the present invention, the surface roughness after the compression test was less than 2.0 μm in arithmetic average roughness Ra.

以上のことから、本発明例によれば、厳しい加工を行った場合であっても、外観不良の発生を抑制することが可能な銅棒材を提供できることが確認された。 From the above, it was confirmed that according to the example of the present invention, it is possible to provide a copper rod material capable of suppressing the occurrence of appearance defects even when severe processing is performed.

Claims (1)

純度が99.90mass%以上の純銅からなり、押出方向に直交する断面において、外表面から中心に向けて200μmまでの最表層領域における平均結晶粒径D1が60μm以下とされ、外表面から中心に向けて200μmを超えて1000μmまでの表層領域における平均結晶粒径D2が120μm以下とされるとともに、
前記最表層領域における平均結晶粒径D1と前記表層領域における平均結晶粒径D2とが、D2>D1の関係を有しており、
直径が3mm以上50mm以下の範囲内とされていることを特徴とする銅棒材。
It is made of pure copper with a purity of 99.90 mass% or more, and in the cross section orthogonal to the extrusion direction, the average crystal grain size D1 in the outermost layer region from the outer surface to the center is 60 μm or less, from the outer surface to the center. The average crystal grain size D2 in the surface layer region exceeding 200 μm and up to 1000 μm is set to 120 μm or less.
The average crystal grain size D1 in the outermost layer region and the average crystal grain size D2 in the surface layer region have a relationship of D2> D1 .
A copper rod having a diameter of 3 mm or more and 50 mm or less .
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JP5041455B2 (en) * 2010-08-30 2012-10-03 古河電気工業株式会社 Solar cell lead wire and manufacturing method thereof
JP5601146B2 (en) * 2010-10-20 2014-10-08 日立金属株式会社 Winding for speaker voice coil and manufacturing method thereof
JP6233634B2 (en) * 2012-10-25 2017-11-22 住友電気工業株式会社 Copper wire, copper wire, copper flat wire, coated copper wire, method for producing copper wire, method for producing copper wire, and method for producing copper flat wire
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