JPS59123750A

JPS59123750A - 黄銅材の製法

Info

Publication number: JPS59123750A
Application number: JP22813382A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Miyano; 宮野　孝広; Masanori Tanigawa; 谷川　正典
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1982-12-28
Filing date: 1982-12-28
Publication date: 1984-07-17
Also published as: JPS6145698B2

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】この発明は、端子基材等として用いらｎる黄銅材の製法
に関する。

従来、鍍金処理を施すことによって黄銅材表面に銅等の
良導伝体（良導電体〕の伝導層を形成させ、黄銅材の接
触抵抗を小さくすることが行なわれている。このように
、黄銅材表面に伝導層を形成させることにより、鋼材等
の良導仏性材料をそのまま用いるのに比べて原材料コス
トが安くてすみ、しかも接触抵抗が同程度となるといっ
たような利点が生まれる。しがしながら、前記のような
従来法には、鍍金処理用の装置が大きなものとなり、生
産性も低いという問題があった。そのうえ、鍍金処理に
よって形成された伝導層は剥離し易−ので、フープ材の
状態等となった黄銅材を鍍金処理したあと、折曲して部
品にすることが非常に困難であるという問題もあった。

そこで、減圧下、黄銅材を加熱して表面の亜鉛を蒸発さ
せることにより、第１図に示されているような、銅成分
の多い伝導層１ａを表面に備えた黄銅材１をつくること
が考え出された。このようにして黄銅材をつくるように
すれば、他に金属材料を用いる必要がなく、鍍金処理を
行なう場合に比べ製造装置が小さなものですみ、生産性
も高い。

そのうえ、得らｈる黄銅材の伝導層は剥離する恐れがほ
とんどない。

発明者は、この黄銅材の製法に着目し、得られる黄銅材
の応力腐食割れに対する性能を向上させて強度の劣化防
止を計ろうとして研究を重ねた。

その結果、加熱を急速で行ない、亜鉛を蒸発させたあと
急速冷却を行なうことしてより黄銅材芯部の黄銅結晶の
成長を抑えれ１ぴょいということを見出し、ここにこの
発明を完成した。

すなわち、この発明は、減圧下、黄銅材を加熱して表面
の亜鉛を蒸発させろことＱてより、銅成分の多い伝導層
を表面に備えだ黄銅材をつくるにあたり、原材料たる黄
銅材の加熱を急速に行ない、亜鉛を蒸発させたあと急速
冷却を祈なうことを特徴とする黄銅材の製法をその要旨
としている。以Ｆ１この発明の詳細な説明する。

第２図は、この発明にかかる黄銅材の製法の実施に用い
られる製造装置の１例をあられす。図にミルヨウに、こ
の製造装置は巻戻ドラム２および巻取ドラム３を備えて
おり、巻戻ドラム２にはフープ材となった原材料の黄銅
材４が巻がれて装着され、巻取ドラム３には脱亜鉛処理
が行なわれた黄銅材５が巻き取られるようになっている
。巻戻ドラム２と巻取ドラム３の間には、洗浄装置６゜
加熱室７．冷却室８および圧延機９が順に設けられてお
り、巻戻ドラム２から送られてくる黄銅材４がこれらを
順に通過するようになっている。洗浄装置６は黄銅材４
に付着した油等の汚れを取り除くだめのものである。加
熱室７には高周波コイル１０および温度センサ（赤外線
輻射温度計）１１が配置されている。高周波コイル１０
ｉＣは、これに高周波電流を流すための高周波電源１２
が接続されている。温度センサ１１および高周波電源１
２には温度コントローラ１３が接続されている。加熱室
７の内部周囲には亜鉛を回収するための亜鉛コレクタ１
４が配置されている。加熱室７の下面には、矢印で示す
ようにそれぞれ亜鉛コレクタ用冷却水の入口１５と出口
１６が設けられている。

冷却室８には圧力センサ１７が配置されており、ここＫ
け、不活性ガスボンベ１８から流量調整バルブ１９を通
って不活性ガスが送られて来るようになっている。加熱
室７の入口、卯熱室７の出口と冷却室８０入口の間およ
び冷却室８の出口には真空室（ソール）２０ａ、２０ｂ
、２０　ｃがそれぞれ設けられている。真空室２０ａ、
２０ｂ、２０　ｃには、それぞれバルブ２１．真空ポン
プ（ロータリー）２２、真空ポンプ（メカニカル）２３
が設けられている。

この装置を使用し、つぎのようにして黄銅材をつくる。

巻戻ドラム２に装着びれた原材料の黄銅材４を洗浄装置
６に送って洗浄したあと、加熱室７に送り、ここで減圧
下、誘導加熱して急速に加熱する。すなわち、真空室２
０ａあるいは２０ｂに配置された真空ポンプ２２．２３
により加熱室７内を減圧しておくとともに、高周波コイ
ル１０に高周波′電流を流して高周波二ｔイル１０内を
通る黄銅相４を急速に加熱する。たとえば、加熱室７内
の気圧を１０　−１０−’　Ｔｏｒｒ程度（１０−２Ｔ
ｏｒｒ程度よりも高真空）とした場合は、黄銅材を急速
に（数秒で９５００〜９００℃程度に加熱する。亜鉛は
１気圧では９３０℃　を沸点として蒸発するが、１０−
２〜１０−’Ｔｏｒｒ程度と完全真空に近い状態では５
００〜９００℃程度で蒸発する。他方、銅は１気圧では
沸点が２５８２°Ｃであって、亜鉛に比べて沸点がかな
り高く、前記のような気圧および温度ではほとんど蒸発
しない。このような亜鉛および銅の沸点の差（蒸気圧の
差）をオＵ用し、第４図に示されているように、黄銅材
４表面の亜鉛２４を選択的に除去する。そして、黄銅材
４表面に銅成分の多い伝導層４ａを形成させる。

脱亜鉛処理を行なったあと、黄銅材４を冷却室８に送っ
て急速冷却する。すなわち、冷却室８中を真空室２０ｂ
あるしは真空室２０ｃの真空ポンプ２３で減圧したあと
、不活性ガスで５００Ｔｏｒｒ程度に昇圧しておき、不
活性ガスの伝導や対流効果等を利用して黄銅材４を急速
冷却する。このように、不活性ガス雰囲気中で黄銅材を
冷却すると、冷却中鋼が酸化される恐れがない。

黄銅材４を１０〜１０　　Ｔｏｒｒ　　の気圧下で５０
０〜９００℃に加熱し、５００′ｒｏｒｒの気圧下で室
温まで冷却するようにした場合の加熱室７および冷却室
８における温度および圧力の分布を第３図に示す。図中
、実線は気圧をあられし、一点鎖線は温度をあられす。

この装置では、加熱室７における加熱温度のコントロー
ルをつぎのようにして行なう。すなわち、赤外線輻射温
度計１１により非接触で黄銅材４の表面温度を計測し、
計測温度の信号を温度コントローラ１３に伝送する。温
度コントローラ１３は設定温度との差を演算し、結果を
で応じた信号を高周波電源１２に送る（フィードバック
する）。高周波電源１２はこの信号を受けて、高周波コ
イルに流す電流を調節して黄銅材４０表面温度を設定温
度に合わせる。冷却室８の圧力コントロールばつぎのよ
うにして行なう。まず、圧力上ンサ１７により冷却室８
の圧力を計測し、計測結果に応じた信号を流ｊｆｆｉｔ
Ａ整バルブ１９に送る（フィートノ（ツクする）。流常
調整バルブ１９はこの信号を受けて不活性ガスボンベか
ら送られてくる不活性ガスの投入量をコントロールし、
冷却室８内の圧力を一定に保つ。

冷却された黄銅材４を圧延機９に送り、ここで所定の厚
みに圧延する。冷却直後の黄銅材４（は高温加熱によっ
て電気的特性が向上している反面、第５図に示されてい
るように、亜鉛が蒸発して孔２５がでさる等して機械的
特性、つまり強度が下がり、表面が粗面となっている。

しかし、圧延により強度が向上するとともに表面が平面
となる。

圧延されて得られる黄銅材５は巻取ドラム３シて巻取ら
れる。

このようにして得られた黄銅材は、急速加熱。

急速冷却されているので芯部における黄銅結晶の成長が
抑えられている。そのため、応力腐食割れに対する性能
が向上し、強度が劣化する恐れが少ない。

急速加熱の方法は、前記のような方法に限られるもので
はなく、つぎのような別の方法が考えられる。

間接加熱方法として、たとえばつぎのような方法が考え
られる。第６図に示されているように、加熱室２６の外
周にコイル２７を巻いておき、コイルに高同波電源２８
から高周波電流を流して加熱室全体を加熱する。そして
、加熱室２６を通る黄銅材４を輻射加熱によって間接的
に加熱する。

コイル２７のかわりに抵抗発熱体を加熱室２６の外周に
配置し、抵抗発熱体に電流を流すようにしてもよい。図
中、２９は冷却室である。

直接加熱方法として、たとえばつさ゛のような方法が考
えらｎゐ。第７図しこ示されでいるよう（て、電子ビー
ムあるいはレーザー光の照射装置３０を加熱室３１の内
部上下に配置し、たとえば、電子ビームあるいはＶ−グ
ー光を黄銅材４の進行方向に対して９０°となる方向で
往復するようスキャンさせて黄銅材４の表面を均一に照
射し加熱する０図中、２９は冷却室である。また、第８
図に示されているように、加熱室３２内に集電子３３を
二つ黄銅材４の進行方向に浴って配置する。そして、集
電子３３の先端を黄銅材に接触させ、電源３４により画
集電子３３．３３間に低電圧で大電流を流す。そうする
と黄銅材４自身の抵抗によりジュール熱が発生し、黄銅
材４は加熱される。黄銅材４の発熱量は、電流をＩとし
、画集電子３３．３３間の黄銅材の抵抗をＲとすると■
２Ｒであられされる。このように、電源から高周波電流
を流すようにすると、表皮効果により黄銅材４０表面近
くの電流密度が内部に比べ高くなるので、表面近くが優
先的に加熱される。したがって、黄銅材４芯部の熱影響
が小さくなり、黄銅結晶の成長防止効果がいっそう高く
なる。図中、３５はロールであって、黄銅材４と集電子
３３との接触が不良にならないよう黄銅材４を支えてお
くといったような目的で設けられたものである。このほ
か、加熱室内に高周波電極を配置し、誘電加熱によって
黄銅材を直接急速加熱する方法も考えられる。

これまでの急速加熱方法は、いずれも黄銅材の両面を同
時に加熱するようにしているが、片面ずつ加熱するよう
にしてもよい。このような分割加熱方法として、たとえ
ば、次のような方法が考えられる。第９図に示されてい
るように、加熱室３６内に第１０ローラ３７ａを配置す
るとともに、第１０ローラ３７ａの前方斜め下ＶＣ第２
のローラ３７ｂを配置し、黄銅材４の進行方向が第１の
ローラ３７ａと第２のローラ３７ｂでそれぞれ逆になる
ようにする。そして、第１０ローラ３７ａと第２のロー
ラ３７ｂとの間に位置する黄銅材４の下面を第１の加熱
装置３８ａで加熱し、第２のローラ３７ｂを通過した黄
銅材４の下面（前記の面とは反対側の而）を第２の加熱
装置３８ｂで加熱するようにする。加熱装置３８ａ、３
８ｂとしては、レーザー光あるいは電子ビームの照射装
置等を用いる。このように黄銅材を片面ずつ分割加熱す
るようにすると、銅成分の多い層（脱亜鉛層）の厚みを
コントロールするのが容易になる。また、製造装置をコ
ンパクトにすることが容易にできるようになるといつだ
ような利点もある。

急速冷却の方法は、前記のような７ｉ法に限られるもの
ではなく、たとえば次のような方法が考えられる。

第１０図および第１１図に示されているように、加熱室
３９の中に冷却ロール４０を配置し、冷却ロール４０の
前方斜めＦにターンロール４１を配置する。ターンロー
ル４１は黄銅材４と冷却ロール４０との接触面積をふや
すためといったような目的で設ける。冷却ロール４０は
内部に冷却水が通るようになっている。図中、４２は加
熱装置、４３は真空ソール、４４はロータリージヨイン
トである。加熱手段４２で加熱して脱亜鉛処理を行なっ
たあと、黄銅材４を冷却ロールに巻きつけて急速冷却す
る。このように冷却ロールを用いるようにすると、加熱
と冷却を同じへやで行なうことが可能となるという利点
がある。

なお、黄銅材を冷却したあとの圧延加工は、圧延によっ
て所定の厚みに調整する必要がある場合を除き、必ずし
も必要とされるものではない。しかし、圧延加工を施す
ことによって、黄銅材の機械的特性を改善することがで
きるし、表面を平滑にすることもできる。原材料として
用いる黄銅材はフープ材に限られるものではなく、たと
えば線材等であってもよい。また、長尺材に限られるも
のではなく短い材料であってもよい。しかし、長尺材を
用いて連続方式で黄銅材をつくるようにすると、急速加
齢、急速冷却を行なうことと合わせて生産性が非常に高
くなる。加熱はできるだけ高真空で行ない、冷却はでき
るだけ高真空あるいは不活性ガス雰囲気中で行なうよう
にすると、伝導層に酸化膜ができるのが防止され、黄銅
材の電気特性の劣化が防止される。これまでは黄銅材の
両ｔｈｌに伝導層を設ける例を説明したが、片面のみに
伝導層を設ける場合もある。

この発明にかかる黄銅材の製法は、このように構成され
るものであって、原材料たる黄銅材の加熱を急速に行な
い、亜鉛を蒸発させたあと急速冷却を行なうので、黄銅
で結晶の成長が抑制される。

したがって、得られる黄銅材の応力腐食割れに対する性
能が向土し、強度の劣化が起る恐れが少なくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は銅成分の多い伝導層を表面に備えた黄銅材の１
部を切り欠いてあられした斜視図、第２図はこの発明に
かかる製法の実施に用いられる製造装置の１例の概略説
明図、第３図は第２図に示されている製造装置の加熱室
と冷却室の温度分布および圧力分布の１例をあられすグ
ラフ、第４図は黄銅材を脱亜鉛処理するときの説明図、
第５図は第４図における円Ａ内の拡大図、第６図は輻射
による急速加熱方法の説明図、第７図は電子ビーム甘た
はレーザー光による急速加熱方法の説明図、第８図はジ
ュール熱による急速加熱方法の説明図、第９図は分割加
熱方法の説明図、第１０図は冷却ロールによる急速冷却
力法の説明図、第１１図は第１０図におけるＢ−Ｂ線に
沿ってみた断面図である。１．５・・・黄銅材　１ａ、４ａ・・・伝導層　４・・
・原材料たる黄銅材　７，２６，３１，３２，３６゜３
９・・・加熱室　８，２９・・・冷却室　１０．２７・
・・高周波コイル　３０・・・照射装置　３３・・・集
電子　４０・・・冷却ロール代理人　弁理士　松　本　武　彦

Claims

【特許請求の範囲】

（１）減圧下、黄銅材を加熱して表面の亜鉛を蒸発させ
ることにより、銅成分の多い伝導層を表面に備えた黄銅
材をつくるにあたり、原材料たる黄銅材の加熱を急速に
行ない、亜鉛を蒸発させたあと急速冷却を行なうことを
特徴とする黄銅材の製法。
（２）黄銅材の加熱が誘導加熱、輻射加熱、電子ビーム
加熱、レーザー光加熱およびジュール熱加熱の中から選
ばれた一つである特許請求の範囲第１項記載の黄銅材の
製法。
（３）　　黄銅材の冷却が不活性ガスの接触による冷却
および冷却ロールによる冷却のうちの少なくとも一方で
ある特許請求の範囲第１項または第２項記載の黄銅材の
製法。