JPH05277653A - Fe−Cu系合金の薄鋳片 - Google Patents

Fe−Cu系合金の薄鋳片

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JPH05277653A
JPH05277653A JP7095592A JP7095592A JPH05277653A JP H05277653 A JPH05277653 A JP H05277653A JP 7095592 A JP7095592 A JP 7095592A JP 7095592 A JP7095592 A JP 7095592A JP H05277653 A JPH05277653 A JP H05277653A
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Toshiaki Mizoguchi
利明 溝口
Yoshiyuki Uejima
良之 上島
Kiyomi Shio
紀代美 塩
Kazumi Yasuda
一美 安田
Satoru Nishimura
哲 西村
Kosaku Shioda
浩作 潮田
Kenichi Miyazawa
憲一 宮沢
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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0.1〜2.0mm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、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。
【0004】しかしながら、成分の選定のみでは、ワレ
疵や破断を十分に防止する事が難しく、従来製造されて
いた鋳片は専ら厚さが2.0mm以上のもので、厚さが
2.0mm未満の鋳片は破断するために製造されていな
かった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】電子、磁気部品材料と
してのFe−Cu系合金は、板厚が0.5mm以下の薄
板として使用される場合が多い。板厚が2.0mm以上
の鋳片は、板厚を0.5mm以下に圧延するが、圧下量
が大きいために、Fe−Cu系合金のこの圧延は煩瑣で
ある。板厚が0.1〜2.0mm未満のFe−Cu系合金
の薄鋳片を、破断させることなくコイルに巻取って製造
できると、そのまゝであるいは簡易な圧延工程を経て成
品とする事ができるために、製造工程を大幅に合理化す
る事ができる。
【0006】本発明は、板厚が0.1〜2.0mm未満で
あって、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、破断が発生し難い、Fe−Cu系
合金の薄鋳片の提供を課題としている。
【0007】
【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0.1〜2.0mm未満の連続鋳造鋳片に関す
る。
【0008】本発明のFe−Cu系合金は、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F
e分は合金に強度を付与するが、Cuが80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。
Cu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が、F
eは10重量%以上含有せしめる。
【0009】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。
【0010】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。
【0011】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。
【0012】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。
【0013】例えば図2に示した、双ロール式連続鋳造
装置によると、強度が大きい例えばJIS 304ステ
ンレス鋼等においては、厚さが0.1mm迄の薄鋳片を
製造することができる。JIS 304ステンレス鋼等
においても厚さが0.1mm未満の鋳片は、双ロール式
連続鋳造装置では通常製造されていない。このため本発
明では鋳片の厚さを0.1〜2.0mm未満とするがこの
厚さはFe−Cu系合金の場合は、以後の工程が極めて
簡易化する事ができる厚さの範囲である。
【0014】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0.3mmの鋳片の場
合は、鋳片の表層部は厚さが0.1mm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:5
0cc,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拡大鏡により観
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。
【0015】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。
【0016】
【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である。
【0017】
【表1】
【0018】コイラーは直前に深さ10mのループを有
する直径が800mmのコイラーで、鋳片はループ内の
自重による張力が付与されて巻取られる構造である。尚
巻取りに際し鋳片が形成するループ深さは2m〜7mの
範囲であった。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。一部の鋳片はこの巻取に際して破断し
たが、破断した鋳片と破断がなく巻取られた鋳片の柱状
組織の厚さを図1に示した。
【0019】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}が小さい5チャージ
は破断したが、{(柱状組織厚)/(鋳片厚)×100}が3
0以上の5チャージは、何れも破断しなかった。
【0020】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
0μあるいはそれ以上の大きさの巨大な異常組織が見ら
れる。
【0021】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が発生
しない。
【0022】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。
【0023】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。
【0024】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。
【0025】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。
【0026】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。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、1
080℃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。
【0027】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する。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、破断の起点となる欠陥がないために、破断が発
生し難い。
【0028】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。
【0029】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。
【0030】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。
【0031】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。
【0032】
【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0.1〜2.
    0mm未満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系合金の薄鋳片
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