JPH02274849A - 酸化物分散強化銅合金材の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、耐熱強度と導電率に優れ、たとえば、抵抗溶
接用電極材、セラミック基盤半導体用の線材、あるいは
リードフレーム用材料および鋼連鋳用鋳型材料などに用
いられる酸化物分散強化銅合金材の製造方法に関する。

［従来の技術］ 酸化物分散強化銅合金材の製造方法としては、粉末の内
部酸化法、メカニカルアロイング法などが知られている
。

■粉末の内部酸化法 （ｕ−Ａ１１合金のアトマイズ粉末とＣｕ、■粉末を混
合または、Ｃｕ−Ａｌ合金のアトマイズ粉末自身を表面
酸化後銅製の缶に密封し、高温に加熱し内部酸化する。

その後、内部酸化された粉末は、残存するＣｕ２０分を
通光するために水素気流中で加熱され、再び鋼管中に充
填され熱間押出しによって成形される。

■メカニカルアロイング法 アトマイズした銅粉末とサブミクロン以下のＡｌ２０ｓ
粉末を高エネルギーボールミル中で、長時間攪拌し銅粉
末とＡ１２０．粉末を機械的合金化処理し通常の粉末冶
金的手法で成形する。

しかし、これらの方法はいずれも工程が多く、製造に時
間がかかり大量生産が難しい。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は、耐熱強度に優れ、導電率のよい酸化物分散強
化銅合金材を、生産性よく、安価に製造することが可能
な酸化物分散強化銅合金材の製造方法を提供することを
目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、上述の問題点を解決するためになされ、その
要旨とするところは、重量で、０．０１〜２．０％のＡ
ｌを含有する厚さｔ、−０，０４〜２．０ｍｍのＣｕ−
Ａｌ合金薄板と、厚さｔｚ　　（但し、ｔｌ＞ｔ２）で
、［ｗｔ％Ｏ］＝０．８９ｘ　［ｗｔ％ＡｊＺ］　２（
ｔ＋　／１２　）％以下の酸素を含有するＣｕ−０合金
薄板を交互に積層加圧し、７００〜１０５０℃の不活性
７囲気中で加熱し、Ｃｕ−０合金薄板中の酸素をＣｕ−
Ａｆｉ合金薄板中に拡散させＣｕ−Ａ４２合金薄板中の
Ａｎを優先的にＡＪＩ！、　Ｏ，に酸化させ、かつ積層
したＺ　ｆｉ類の銅合金薄板を一体化させる内部酸化密
着工程と、この内部酸化密着材を熱間加工して生成した
Ａｌ２２０３をマトリックス中に均一分散させることを
特徴とする酸化物分散強化銅合金材の製造方法に存在す
る。

すなわち、Ｃｕ−ＡＪＺ合金薄板中のＡＪＺを内部酸化
するための酸素の供給源としてＣｕ−０合金薄板を用い
ること、これらの薄板を交互に積層して加熱し内部酸化
と厚板化を同時に進行させることなどに特徴を有し、熱
処理後の過剰なＣｕ、０分の還元処理が不要であり、そ
の後の熱間加工により耐熱性と導電率に優れる酸化物分
散強化銅合金材を安価に製造できる。

［作　用］ Ｃｕ−Ａ１１合金薄板とＣｕ−０合金薄板を接触させて
高温に加熱すると、Ｃｕ−Ａｌ合金薄板中のＡｌ原子は
Ｃｕ−０合金薄板へ拡散していき、同様にＣｕ−０合金
薄板中のＯ原子はＣｕ−Ａｕ合金薄板へ拡散し、２Ａｕ
＋３／２０□→八λ２０３の反応が起こりＡ１が優先的
に酸化される。一方、Ｃｕ中での拡散速度は、０がＡｎ
より大きいので反応の進行にともなって、（Ｃｕ−Ａ１
）−（Ｃｕ　　Ａｆｚ　Ｏｓ　）となり、また、接触界
面近傍を除いて（Ｃｕ−０）−”（Ｃｕ）へと変化する
。従って、熱処理後は、（Ｃｕ）／（Ｃｕ−Ａｌ２２　
ａｓ　）／　（Ｃｕ）／　（Ｃｕ　−Ａｆ１２ｏ、）／
（・・・）／（・・・）の構造となる。この状態におい
て、Ｃｕ　−Ａ　ＩＬ　２０　ｓの部分が耐熱性を付与
する。Ｃｕ部の体積は小さいほうが望ましく、Ａｌ□０
３粒子のマトリックス中への均一分散を計るために内部
酸化処理後の熱間加工を行う。

う。

以上の検討に基づいて決定した発明における成分、板厚
、熱処理温度の限定理由を以下に述べる。

（化学成分） （れ　） Ａ１の含有率を重量で０．０１〜２．０％としたのは、
０．０１％未満では、内部酸化しても十分な分散強化作
用が得られず、目的とする耐熱性が達成できないからで
あり、２．０％を超えて含有されると所定の酸素を含有
するＣｕ−０合金薄板を積層加熱しても、完全に内部酸
化することが難しいからである。従って、ＡＩｌの含有
率は、０．０１〜２．０％でなければならない。

０の含有率は、Ｃｕ−Ａｌ１合金中のＡｎの含有率によ
って決定される。すなわち、板厚ｊｌ＋Ａ１の含有率が
［ｗｔ％Ａｊ２］のＣｕ−Ａ１合金のＡ１をすべてＡ１
１．２０ｓに変えるのに必要な板厚ｔ、のＣｕ−０合金
の０含有率は、［ｗｔ％０］　＝０．８９Ｘ　［ｗｔ％
Ａｉ］　ｘ　（ｔ＋　／１２）で表される。この値を超
えて含有されると、内部酸化処理後な酸素が合金中に残
存し、水素脆性の原因となるから０の含有率は、０．８
９ｘ［ｗｔ％Ａλ］２（ｔ＋／１２）％以下でなければ
ならない。

（板　厚） Ｃｕ−Ａｊ２合金薄板：板厚は、薄いほうが内部酸化に
要する時間は短くなるが、圧延に要するコストは逆に大
きくなる。一方、板厚が大きくなると内部酸化に要する
時間が増大し、製造コストが大きくなる。圧延および熱
処理のコストより考えて板厚を０．０４〜２゜Ｏｍｍと
した。

Ｃｕ−０合金薄板：Ｃｕ−０部は、内部酸化後Ｃｕとな
り耐熱性が劣るため、この部分の板厚ｔ２はＣｕ−Ａｌ
１合金の板厚１．より小さくなければならない。

（熱処理温度） 内部酸化は、拡散によるＡ１と０の結合によって生じる
ので加熱温度が高いほど拡散速度が大きくなり、熱処理
時間を短縮できる。加熱温度が７００℃より低いと、反
応に時間を要しコストアップの一因となるため、７００
℃以上でなければならない、一方、加熱温度が１０５０
℃を趙えると、反応に要する時間は短縮されるが却って
Ａｉ、Ｏ，粒子の凝集粗大化が発生するため、１０５０
℃以下でなければならない、従って、加熱温度は、７０
０〜１０５０℃である。

不活性雰囲気としては、真空雰囲気、窒素その他の不活
性ガス雰囲気を用いればよい。

（熱間加工） 熱間加工は、たとえば、熱間押出、熱間圧延その他の方
法を用いればよく、その条件としては、たとえば、７０
０〜ｔｏｏｏ℃の範囲で行うことが好ましい。

［実施例］ 以下に、本発明を実施例によりて詳細に説明する。

（実施例１） 第１表に示す４８ｉ類ずつのＣｕ−ＡｆＬ合金Ａ１〜Ａ
４、およびＣｕ−０合金０１〜０４を窒素ガスを流しな
がら高周波溶解炉で溶解し、厚さ５０ｍｍ、幅７０ｍｍ
、長さ２１０ｍｍの鋳塊を作製した。

作製した鋳塊をａＯＯ℃に加熱し、厚さ１０ｍｍまで熱
間圧延した後、酸洗い、表面の疵取りを行った。

次いで、Ｃｕ−Ａｌ合金は直接０．２ｍｍまで冷間圧延
を行った。一方、Ｃｕ−０合金は途中板厚１ｍｍで５０
０℃で焼鈍を行った後、０．１ｍｍまで冷間圧延を行っ
た。

冷延材より直径１２０ｍｍの円板を２００枚づつ打ち抜
いた。打ち抜いた薄板は、Ａｔ１０１、Ａ　２１０２、
Ａ３１０３、Ａ　４１０４の組み合わせで交互に１５０
ｍｍ積層した。

この積層体を、一端を閉じた外径１５０ｍｍ内径１２０
ｍｍの鋼管に挿入し、プレスで圧縮した後真空封入しそ
れぞれの封入管を９００℃で２４時間加熱した。

次いで、押出し温度８００℃で直径１５ｍｍまで押出し
た。

以上のようにして得られた押出し材　（＾ｓ　Ｅｘ−ｔ
ｒｕｄｅｄ）について、引張強度と、導電率を調査した
。また、水素脆性を調査するために、上記押出し材を水
素気流中において９００℃で２４時間加熱後引張試験を
行った。

調査結果を第２表に示す。

第２表に示すように、Ａｉが本発明範囲より多い比較材
（Ａ４１０４）は、内部酸化が完全に終了せず加熱後も
残存するＣｕ２Ｏによって水素脆性を示すのに対して、
本発明の酸化物分散強化銅合金は、水素脆性を示さず、
優れた耐熱性と導電率とを有していた。

（実施例２） 第３表に示すＣｕ−Ａ１合金およびＣｕ−０合金を、窒
素ガス雰囲気で連続鋳造して厚さ１００ｍｍ、幅３５０
ｍｍ、長さ２５００ｍｍの鋳塊を作製した。

作製した鋳塊は、８００℃に加熱し厚さ１０ｍｍまで熱
間圧延した。熱延材は、酸洗い、表面の疵取りを行った
。

Ｃｕ−Ａｌ１合金は直接０．２〜２．５ｍｍまで冷間圧
延を行った。一方、Ｃｕ−０合金は途中板厚３ｍｍで５
００℃で焼鈍を行りた後、Ｃｕ−Ａ１合金のＡ１含有率
と板厚より前述の式で計算される板厚０．０９〜１．１
３ｍｍまで冷間圧延を行った。

冷延材は、第４表の組み合わせで外径５００ｍｍの鋼管
に１５０ｍｍの厚さにコイルアップし、この状態でａＯ
Ｏ℃の窒素気流中で４０時間加熱した。

加熱後、コイルを切断して厚さ１５０ｍｍの板とし、８
００℃に加熱して厚さ１５ｍｍまで熱間圧延した。

以上のようにして得られた熱延材（八ｓ　Ｒｏｌｌｅｄ
）について、引張強度と、導電率を調査した。また、水
素脆性を調査するために、上記の熱延材を水素気流中に
おいて９００℃で２４時間加熱後引張試験を行った。

調査結果を第４表に示す。

第４表に示すように、比較材（Ｎｏ５）は、内部酸化が
完全に終了せず加熱後も残存するＣｕ、Ｏによって水素
脆性を示し、水素気流中加熱後の引張強度の低下が大き
く、また導電率が低い、それに対して、本発明の酸化物
分散強化鋼合金は、水素脆性を示すことなく、優れた耐
熱性と導電率とを有していた。

［発明の効果］ 本発明の酸化物分散強化鋼合金の製造法を採用すること
によって、耐熱強度に優れ、導電率のよい酸化物分散強
化銅合金を、従来の方法に比べて生産性よく、安価に製
造することが可能となる。

第１表 第３表 第４表 第２表 ＊１　９００℃Ｘ２４時間加熱後

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 重量で、０．０１〜２．０％のＡｌを含有する厚さｔ＿
   １＝０．０４〜２．０ｍｍのＣｕ−Ａｌ合金薄板と、厚
   さｔ＿２（但し、ｔ＿１＞ｔ＿２）で、［ｗｔ％Ｏ］：
   ０．８９×［ｗｔ％Ａｌ］×（ｔ＿１／ｔ＿２）％以下
   の酸素を含有するＣｕ−Ｏ合金薄板を交互に積層加圧し
   、７００〜１０５０℃の不活性雰囲気中で加熱し、Ｃｕ
   −Ｏ合金薄板中の酸素をＣｕ−Ａｌ合金薄板中に拡散さ
   せＣｕ−Ａｌ合金薄板中のＡｌを優先的にＡｌ＿２Ｏ＿
   ３に酸化させ、かつ積層した２種類の銅合金薄板を一体
   化させる内部酸化密着工程と、この内部酸化密着材を熱
   間加工して生成したＡｌ＿２Ｏ＿３をマトリックス中に
   均一分散させることを特徴とする酸化物分散強化銅合金
   材の製造方法。