JPH05277652A - Ｆｅ−Ｃｕ系合金の連続鋳造鋳片 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】Ｃｕを２０〜９０重量％含有するＦｅ−Ｃｕ系
合金で、厚さが２.０〜１０ｍｍで、鋳造後の巻取りに
際してワレ疵や破断が発生しにくい薄鋳片を提供する。 【構成】Ｃｕを２０〜９０重量％およびＣｒを１〜１０
重量％含有し、あるいは更にＭｏ，Ａｌ，Ｌａ，Ｓｉ，
Ｔｉ，Ｚｒ，Ｃ，Ｂから選ばれる１または２以上の元素
を合計で１０％以下含有し、かつ残部は１０重量％以上
の実質Ｆｅよりなる組成で、鋳片の表層部が鋳片の厚さ
の１／３以上の厚さの柱状組織で形成されている、Ｆｅ
−Ｃｕ系合金の薄鋳片。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はＣｕを２０〜９０重量％
含有するＦｅ−Ｃｕ系合金の連続鋳造鋳片に関する。こ
のＦｅ−Ｃｕ系合金の連続鋳造鋳片は薄板に圧延し、電
子、磁気部品材料例えばリードフレーム材として用いる
事ができる。

【０００２】

【従来の技術】例えば、特願平２−９３４４０号、特願
平３−７３２６５号は、本発明者等の出願に係る発明
で、連続鋳造鋳片を用いたＦｅ−Ｃｕ系合金薄板が記載
されている。即ち合金成分を特定することにより微細な
金属組織を有する厚さ２.２〜１０ｍｍの連続鋳造鋳片
を製造し、これを冷間圧延してＦｅ−Ｃｕ系合金薄板を
製造する。

【０００３】本発明者等の知見によると、Ｆｅ−Ｃｕ系
合金の連続鋳造鋳片は、鋳造後コイラーに搬送する際に
あるいはコイラーで巻取る際に鋳片に割れ疵が発生し易
くまた破断し易いという問題点がある。溶湯の成分を特
願平２−９３４４０号、特願平３−７３２６５号に記載
の成分範囲に選定すると、この問題点も若干改善される
が、しかしながら、成分の選定のみでは、搬送や巻取り
に際してのワレ疵や破断を十分に防止する事は難しかっ
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、鋳造後にコ
イラーに搬送する際にあるいはコイラーで巻き取る際
に、割れや破断が更に発生し難い、Ｆｅ−Ｃｕ系合金の
連続鋳造鋳片の提供を課題としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、Ｃｕを２０〜
９０重量％およびＣｒを１〜１０重量％含有し、あるい
は更にＭｏ，Ａｌ，Ｌａ，Ｓｉ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｃ，Ｂか
ら選ばれる１または２以上の元素を合計で１０重量％以
下含有し、かつ残部は１０重量％以上のＦｅよりなる組
成で厚さが２.０〜１０ｍｍの連続鋳造鋳片に関する。

【０００６】本発明のＦｅ−Ｃｕ合金は、電子、磁気部
品材料としての電気伝導度や放熱性を高めるために少な
くとも２０重量％のＣｕを含有せしめる。合金中のＦｅ
分は合金に強度を付与するが、Ｃｕが９０重量％超では
Ｆｅの含有量が過少となって、強度が不十分となる。Ｃ
ｕの含有量とＦｅの含有量の割合は、電気伝導度等と強
度とのバランスに基づき用途に応じて選定する。

【０００７】Ｃｒは合金に耐食性を付与するために含有
せしめる。１重量％未満ではその改善効果が小さいため
に１重量％以上含有せしめる。しかしＣｒを含有せしめ
ると、鋳片に粗大結晶粒が発生し易くなる。このため含
有量は１０重量％以下とする。

【０００８】本発明では必須とするものではないが、更
にＭｏ，Ａｌ，Ｌａ，Ｓｉ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｃ，Ｂから選
ばれる１または２以上の元素を合計で１０重量％以下含
有せしめることができる。ＭｏはＣｒと同様に合金に耐
食性を付与し、Ａｌ，Ｌａ，Ｓｉ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｃ，Ｂ
は、鋳片に粗大結晶粒が発生することを防止する。しか
しこれ等の元素を過剰に含有せしめると、ＣｕとＦｅの
合計の含有量が低下し、Ｆｅ−Ｃｕ合金の電気伝導度等
や強度が損なわれる。このため含有量は合計で１０重量
％以下、望ましくは５重量％以下とする。

【０００９】図２は双ロール式連続鋳造装置の例の説明
図である。１，１'は間隔を置いて水平にかつ平行に配
された水平ロールで矢印方向に回転する。２，２'は水
平ロール１，１'の両端部に設けた側堰である。溶湯３
は水平ロール１，１'の上部と側堰２，２'で形成された
湯溜りに注入する。溶湯は水平ロール１，１'で冷却さ
れて水平ロールの表面に凝固シェル９，９'を形成する
が、凝固シェル９，９'は水平ロール１，１'の回転に追
従して移動し、水平ロール１，１'の最小間隙部４で合
体し、鋳片１０となる。鋳片１０はスライドテーブル５
上を斜め下方に滑り、搬送ローラ６に達し、コイラー７
に移送され、巻取られてコイル８になる。

【００１０】Ｆｅ−Ｃｕ合金は厚さが０.５ｍｍ以下の
薄板として使用される場合が多い。鋳片の厚さが１０ｍ
ｍ超では、０.５ｍｍ以下の薄板を製造する際の圧延量
が大きくなって、圧延工程や中間熱処理工程が複雑とな
る。本発明では鋳片の厚さを２.０〜１０.０ｍｍとする
が、この厚さは図２の双ロール式連続鋳造装置を用い
て、製造が容易なＦｅ−Ｃｕ合金の鋳片の厚さの範囲で
あり、また以後の圧延工程や中間熱処理工程を簡易に行
うことができる厚さの範囲である。

【００１１】本発明の鋳片は、鋳片の表層部が鋳片の厚
さの１／３以上の厚さの柱状組織で形成されていること
を特徴とする。即ち例えば厚さが３ｍｍの鋳片の場合
は、鋳片の表層部は厚さが１ｍｍ以上の柱状組織で形成
されている。本発明で柱状組織とは、鋳片の横断面を、
アルミナ研磨仕上げし、この研磨面をＨ₂Ｏ：５０ｃ
ｃ，ＨＮＯ₃：２５ｃｃ，酢酸：２５ｃｃの溶液で１分
〜２分間に亘ってマクロエッチして目視観察した際に見
られる、鋳片の表面から鋳片の厚さの中心に向いた延伸
状の金属組織の集合部をいう。

【００１２】後で詳述するが、鋳片の表層部が鋳片の厚
さの１／３以上の厚さの柱状組織で形成されている鋳片
は、例えばＣｕの含有量が約５０％，Ｆｅの含有量が約
５０％でＣｒの含有量が０.５％の組成のＦｅ−Ｃｕ系
合金の場合は、図２の双ロール式連続鋳造装置の湯溜り
部に注入する溶湯の温度を１４５０℃以上に制御するこ
とによって得られる。この組成の溶湯の温度が例えば１
３００℃以下の場合は、鋳片の表層部には柱状組織は全
く観察されないで、横断面の全体が粒状組織のみで形成
された鋳片となる。

【００１３】

【作用および実施例】本発明者等は、図２に示した双ロ
ール式連続鋳造装置によって、表１の番号１〜４に示し
た、Ｆｅ−Ｃｕ系合金鋳片を製造した。尚水平ロール
１，１'は直径が４００ｍｍ、長さが３５０ｍｍの内部
を水冷したＣｕ合金製で、水平ロール１，１'からコイ
ラー７に至る距離Ｌは３０ｍで、コイラーの直径は８０
０ｍｍである。一部の鋳片はコイラーに巻取った際に破
断した。

【００１４】

【表１】

【００１５】コイルに巻取った鋳片は、その後巻き戻し
て展開し、鋳片に発生したワレ疵を目視検査した。また
各鋳片は長さ方向の略中央部から横断面のマクロエッチ
用の試料を採取し、表層部の柱状組織の厚さを調査し
た。鋳片の柱状組織の厚さと鋳片の破断あるいはワレ疵
の発生を対応させて図１に示した。図１でワレ疵有は、
鋳片の長さ１００ｍあたりに１ヶ以上のワレ疵が観察さ
れるもの、ワレ疵なしはワレ疵の頻度がそれ以下のもの
である。

【００１６】図１にみられる如く、柱状組織が薄く
｛(柱状組織厚)／(鋳片厚)×１００}が１５以下の場合
は、全ての鋳片はワレ疵有であり、極端な場合は破断し
ている。一方｛(柱状組織厚)／(鋳片厚)×１００｝が３
０以上の場合には鋳片にワレ疵の発生はなかった。

【００１７】本発明者等は、これ等の鋳片の金属組織を
更に調査した結果、下記の知見を得た。即ち破断した鋳
片やワレ疵の発生した鋳片の破断部やワレ疵の近傍に
は、鋳片の表層部で鋳片の厚さの１／３以内に、約１０
００μ以上の大きさの巨大な異常組織が見られる。この
巨大な異常組織は柱状組織の部分には観察される事はな
く、専ら粒状晶の組織の中に散在する。従って鋳片の表
層部が鋳片の厚さの１／３以上の厚さの柱状組織で形成
されている鋳片には、鋳片の表層部に巨大な異常組織が
なく、またこの鋳片には破断やワレ疵が発生しない。

【００１８】巨大な異常組織が専ら粒状晶の組織の中に
発生し、柱状組織には発生しない理由は、必ずしも詳か
ではないが、本発明者等は下記の如くに想考している。
既に述べた如くＣｕ：約５０％，Ｆｅ：約５０％，Ｃ
ｒ：０.５％の溶湯を１３００℃で鋳造すると、全体が
粒状晶の組織の鋳片となるが、この鋳片の表層には多数
の巨大な異常組織が観察される。

【００１９】図５は公知のＦｅ−Ｃｕの状態図である。
Ｃｕ：約５０％，Ｆｅ：約５０％，Ｃｒ：０.５％の組
成で温度が１３００℃の溶湯は図５のイの状態として示
される。即ちイの溶湯は（融液＋γ）の状態で、鋳造前
の溶湯中には既に凝固したγの粒子が浮遊状態で含有さ
れている。この溶湯は凝固に際して浮遊しているγの粒
子のそれぞれが核となって結晶生長する。従って全体が
自由晶の組織となる。

【００２０】溶湯は１０８０℃近傍に達して凝固を完了
するが、イの溶湯はγの粒子と融液の混合物であるた
め、融液は凝固に際してγの粒子の隙間を充満して相互
に連結し巨大な異常組織のε相となって、鋳片の表層近
傍にも散在することとなる。

【００２１】既に述べた如く、この溶湯を１４５０℃以
上で鋳造すると、柱状組織で形成された鋳片となるが、
この鋳片の表層には巨大な異常組織は観察されない。図
５でロはこの溶湯の例である。この溶湯は鋳造前にはγ
の粒子を含有しないで、注入された後、液相線近傍の温
度に達してγの核が発生する。溶湯は水平ロールとの接
触部が最も早く冷却されて液相線近傍の温度に達する。
従ってγの核は先ず鋳片の表層部に相応する部分に発生
し、温度が降下すると、このγの核は鋳片の厚さ方向の
中心に向かって樹枝状に生長する。このために方向性を
もった柱状組織が得られる。

【００２２】γの核が樹枝状に生長するに伴い融液は樹
枝状晶の間に捕らえれ、１０８０℃近傍に達して凝固す
るが、樹枝状晶の間に捕らえられた融液は微細であり、
従って凝固したε相は微細で、巨大な異常組織にはなら
ない。

【００２３】柱状晶の厚さが不十分な鋳片は、鋳片の表
層部に巨大な異常組織が散在しているが、この巨大な異
常組織はＣｕの含有量が高く強度が小さいε相であるた
め、鋳片はこの異常組織を起点として破断しあるいはつ
ワレ疵を発生させる。柱状晶が十分に厚い鋳片は表層部
に巨大な異常組織がなく、ε相は細かく均一に分散して
いる。従って材質強度は均一であり、破断やワレ疵の起
点となる欠陥がないために、破断やワレ疵が発生し難
い。

【００２４】図５で、Ｃｕ：約５０％，Ｆｅ：約５０％
の例を述べたが、他の成分の溶湯の場合も、液相線の温
度以上の溶湯を連続鋳造装置の湯溜りに注入すると、鋳
片の表層部が鋳片の厚さの１／３以上の厚さの柱状組織
で形成された鋳片を得ることができる。

【００２５】図３は、Ｃｒを３％含有するＦｅ−Ｃｕ系
合金について本発明者等が作成した、表層部に鋳片の厚
さの１／３以上の厚さの柱状組織を有する鋳片を鋳造す
る際の溶湯温度の例を示す図で、点線で示したよりも高
温の溶湯を用いる事によって、本発明の柱状組織を有す
る鋳片が得られる。図４は、Ｃｒを６％含有するＦｅ−
Ｃｕ系合金の例で、図３と同様に使用して、本発明の柱
状組織を有する鋳片が得られる。

【００２６】図３〜図５で述べた如く、溶湯の成分が変
わると、本発明の柱状組織を有する鋳片を製造するため
に必要な、溶湯の下限温度は変化するが、この下限温度
は予め実験等で把握する事は容易であり、溶湯の温度を
この下限温度よりも高温に保つ事によって、本発明の柱
状組織を有する鋳片は容易に得られる。

【００２７】以上本発明を図２の双ロール式連続鋳造で
製造した鋳片について述べたが、本発明の鋳片の効果
は、本発明の冶金的な新たな知見に基づき鋳造温度を制
御することによって、他の連続鋳造装置の場合にも容易
に得られる。従って本発明は双ロール式連続鋳造による
鋳片に限定されるものではなく、本発明には本発明で限
定した性状のＦｅ−Ｃｕ系合金の全ての鋳片が含まれ
る。

【００２８】

【発明の効果】本発明のＦｅ−Ｃｕ系合金の連続鋳造鋳
片を用いると、鋳造後にコイラーに搬送する際に、ある
いはコイラーで巻き取る際に、割れ疵や破断の発生を防
止することができる。

【図面の簡単な説明】

図１は鋳片の柱状組織とワレ疵・破断との関係を示す
図、図２は双ロール式連続鋳造装置の説明図、図３はＣ
ｒを３％含有する本発明のＦｅ−Ｃｕ系合金の鋳片を製
造するのに適した溶湯温度の例を示す図、図４はＣｒを
６％含有する本発明のＦｅ−Ｃｕ系合金の鋳片を製造す
るのに適した溶湯温度の例を示す図、図５はＦｅ−Ｃｕ
状態図、である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安田 一美 千葉県富津市新富20−１ 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内 (72)発明者 西村 哲 千葉県富津市新富20−１ 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内 (72)発明者 潮田 浩作 千葉県富津市新富20−１ 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内 (72)発明者 宮沢 憲一 千葉県君津市君津１番地 新日本製鐵株式 会社君津製鐵所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】Ｃｕを２０〜９０重量％およびＣｒを１〜
   １０重量％含有し、あるいは更にＭｏ，Ａｌ，Ｌａ，Ｓ
   ｉ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｃ，Ｂから選ばれる１または２以上の
   元素を合計で１０重量％以下含有し、かつ残部は１０重
   量％以上の実質Ｆｅよりなる組成で、厚さが２.０〜１
   ０ｍｍの連続鋳造鋳片であって、鋳片の表層部が鋳片の
   厚さの１／３以上の厚さの柱状組織で形成されているこ
   とを特徴とする、Ｆｅ−Ｃｕ系合金の連続鋳造鋳片