JPS6013415B2 - 耐溶融金属腐食性にすぐれた高強度硼化物分散型Ｃｕ合金およびその製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、高い高温強度および導電性を有し、さらに
ＺｎやＡＩ、あるいはこれらの合金などの溶融金属に対
してすぐれた耐食性を示す棚化物分散型Ｃｕ合金および
その製造法に関するものである。

一般に、例えばスポット溶接用電極には、導電性、伝熱
性、耐アーク性、耐酸化性、加工の容易性、および常温
および高温における機械的強度にすぐれ、かつ被溶接物
と合金化しないなどの性質を具備することが要求されて
いる。

このため、軽合金やＣｕ合金などのスポット熔接に用い
られる電極の製造には純鋼が、また鋼のそれにはＣｄ、
Ｃｒ、Ｗ、Ｃｏ、Ｂｅ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｚｒ、およびＡｇ
などの合金成分のうちの１種または２種以上を含有した
Ｃｕ合金が用いられているのが現状である。一方、スポ
ット溶接においては、溶接時に溶接面に働く大きな力お
よび大きな溶接電流によって前記溶接面が高温となるた
め、電極先端部に汚染が生じ、この汚染は溶接打点数が
増すにしたがって増大すると共に電極先端部を腐食変形
させ、これに付随して溶接電流密度が低下し、この結果
溶接強度も低下していくが、所定の溶接強度を得ること
ができない時点をもつて電極の寿命としている。例えば
、Ｚｎメッキ鋼板をスポット溶接する場合、Ｚｎは融点
が４２０℃ときわめて低く、したがってナゲットを形成
する前に、前言由ｎメッキが溶けるため、この溶葛虫Ｚ
ｎが電極先端部にピックアップされて合金化し、このよ
うに合金化した電極先端部は腐食変形し易くなるため、
その先端径が大きくなる一方、母材と電極先端のなじみ
性が悪くなることから、溶接電流密度が低下し、所定の
溶接強度が得られなくなるが、この時点を電極の寿命と
しているのである。しかし、従来のＣｕ合金製電極は、
上記のようにＺｎやＮ、あるいはこれらの合金などの溶
融金属と合金化しやすく、かつ腐食変形しやすいもので
あるため、きわめて使用寿命が短か〈、その度毎に生産
ラインを停止して電極のクリーニングや取り変えを行な
っており、経済的損失には大なるものがある。

そこで、本発明者等は、上述のような観点から、熔融金
属に影響されず、かつ高温強度と高導電性を有し、特に
スポット熔接などの熔接用電極の製造に使用するのに通
した材料を得べ〈研究を行なった結果、重量％で（以下
％はすべて重量％を示す）、Ｂ：０．１５〜２％、 を含有し、さらに、 Ｚｒ：０．７５〜１０．５％、 Ｔｉ：１．２〜７．５％、 のうちの１種または２種を含有し、残り力ギＣｕと不可
避不純物からなる組成を有するＣｕ合金に、４０〜９０
％の範囲内の加工率で冷間加工を施した後、４２５〜５
５０００の範囲内の温度に１び分〜３時間の範囲内の時
間保持の条件で熱処理を施すと、素地中に、Ｚｒおよび
Ｔｉの一部が金属単体および／または金属間化合物の形
で析出して、これを強化すると共に、ＺｒおよびＴｊの
棚化物が均一に分散晶出するようになり、このような絹
談を有するＣｕ合金は、特に溶融金属に対する耐食性に
すぐれ「かつ高温強度および高導電性をもつことから、
スポット溶接などの溶接用電極、さらにダィキャスト用
金型、連続鋳造用鋳型「および製錬炉用羽口などの製造
に使用した場合にきわめてすぐれた性能を発揮するとい
う知見を得たのである。

この発明は、上記知見にもとづいてなされたものであっ
て、成分組成、加工率、および熱処理条件を上記の通り
限定した理由を以下に説明する。

Ａ 成分組成｛ａ｝ Ｂ Ｂ成分には、鋳造時にＺｒおよびＴｉと結合して棚化物
を晶出し、Ｚｎや山などの溶融金属に対する安定性、す
なわち合金がこれら溶融金属と合金化して軟化し、腐食
変形するのを防止する性質を合金に付与し、かつ高温強
度および高温硬さを向上させる作用があるが、その含有
量が０．１５％未満では、前記作用に所望の効果が得ら
れず、一方２％を越えて含有させると、高温強度が低下
するようになるほか、冷間加工性も劣化するようになる
ことから、その含有量を０．１５〜２％と定めた。

‘ｂｌ ＺｒおよびＴｉＺｒおよびＴｉ成分には、上記
のようにその一部はすべてのＢと結合して棚化物を晶出
形成し、溶融金属に対する耐食性、高温強度、および高
温硬さを改善し、残りの一部は熱処理により素地中に析
出して素地の強度を向上させる均等的作用があるが、そ
れぞれＺｒ：０．７５％未満、Ｔｉ：１．２％未満では
前記作用に所望の効果が得られず、一方Ｚｒ：１０．５
０％、Ｔｉ：７．５％をそれぞれ越えて含有させると、
冷間加工性が劣化するようになることから、それぞれの
含有量を、Ｚｒ：０．７５〜１０．５０％、Ｔｉ：１．
２〜７．５％と定めた。

Ｂ 袷間加工率冷間加工は後工程での熱処理において、
棚化物を形成した残りのＴｉおよびＺｒの析出を容易に
するために施されるが、その加工率が４０％未満では、
所望の析出をはかることができず、一方９０％を越えた
加工率にしてもより一層の析出効果は現われず、９０％
以下の加工率で十分な量の析出をはかることができるこ
とから、加工率を４０〜９０％と定めた。

Ｃ 熱処理条件 熱処理温度が４２５ｏｏ未満にして、保持時間が１０分
未満では、析出が不十分で所望の特性を合金に付与する
ことができず、一方熱処理温度が５５０００を越え、か
つ保持時間が３時間を越えると、かえって過時効になっ
てしまって所望の特性を確保することができなくなるこ
とから、熱処理温度を４２５〜５５０午０、保持時間を
１び分〜３時間とそれぞれ定めた。

実施例 つぎに、この発明のＣｕ合金を実施例により従来例と対
比しながら説明する。

真空誘導炉を使用し、機械的燈拝を加えながら、通常の
条件にて、それぞれ第１表に示される最後成分組成をも
った溶湯を調製し、ィンゴットに鋳造し、このィンゴッ
トに温度：８５０℃にて熱間鍛造と熱間圧延を施して板
厚：３６柳の熱延板とし、ついでこの熱延板に温度：９
００℃に１時間保持の条件で溶体化処理を施した後、こ
の発明の方法にしたがって、それぞれ第１表に示される
条件で冷間圧延と熱処理を施すことによって、本発明Ｃ
ｕ合金１〜１４および従来Ｃｕ合金１、２の板材をそれ
ぞれ製造した。

この結果得られた本発明Ｃｕ合金１〜１４および従来Ｃ
ｕ合金１、２について、常温および５００ｑ○のビッカ
ース硬さを測定すると共に、溶葛虫Ｚｎ浸債試験を行な
った。

溶葛虫Ｚｎ浸濃試験は、機械加工によって切出した厚さ
：３肌×幅：２５肌×長さ：３５肋の試験片を、温度：
５００ｏ○の溶葛虹ｎ中に２時間浸潰し、取出した後、
その表面に付着したＺｎを５０％塩酸で除去した状態で
秤量を行ない、腐食減量を算出することによって行なっ
た。これらの測定結果を第１表に合せて示した。第 １
表第１表に示されるように「本発明Ｃｕ合金１〜１４
は、いずれもＢを含有しない、すなわち素地中に磁化物
の析出がない従来Ｃｕ合金１、２に比して、高い高温硬
さを示し、このことは本発明Ｃｕ合金がすぐれた高温強
度をもつことを裏付けるものであり、また本発明Ｃｕ合
金は従来Ｃｕ合金に比してすぐれた耐溶融Ｚｎ腐食性を
もつことも明らかである。

ついで、本発明Ｃｕ合金３と従来Ｃｕ合金１の電極につ
いて、電極形状：先端径５側め×本体径１２側ぐ、被熔
接物：厚さ０．８伽のＺｎメッキ鋼板、溶薮態様：重合
せ溶接、溶接電流：８５００Ａ、加圧力：２００ｋ９の
条件でスポット抵抗熔接を行ない、その使用寿命を測定
した。

この結果、本発明Ｃｕ合金３の電極は、連続して３００
０点（１０回操業の平均値）のスポット溶接を行なうこ
とができたのに対して、従来Ｃｕ合金１の電極は１００
０点で寿命に達した。また、本発明Ｃｕ合金１〜１４は
、いずれも５５〜７０％（ＩＡＣＳ％）の範囲内の導電
率を示し、導電性の良好なものであった。

上述のように、この発明のＣｕ合金は、特に、きわめて
すぐれた耐溶融金属腐食性および高温強度を有し、さら
に良好な導電性も兼ね備えているので、例えばＺｎメッ
キ鋼板やＡＩメッキ鋼板などのスポット溶接用電極やそ
の他の電極、ダイキヤスト用金型やその部品、連続鋳造
用鋳型、さらに羽口などの製造に使用した場合に著しく
すぐれた性能を発揮するなど工業上有用な特性を有する
のである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ Ｂ：０．１５〜２％、 を含有し、さらに、 Ｚｒ：０．７５〜１０．５％、 Ｔｉ：１．２〜７．５％、 のうちの１種または２種を含有し、残りがＣｕと不可避
   不純物からなる組成（以上重量％）を有することを特徴
   とする耐溶融金属腐食性にすぐれた高強度硼化物分散型
   Ｃｕ合金。 ２ Ｂ：０．１５〜２％、 を含有し、さらに、 Ｚｒ：０．７５〜１０．５％、 Ｔｉ：１．２〜７．５％、 のうちの１種または２種を含有し、残りがＣｕと不可避
   不純物からなる組成（以上重量％）を有するＣｕ合金に
   、４０〜９０％の範囲内の加工率で冷間加工を施した後
   、４２５〜５５０℃の範囲内の温度に１０分〜３時間の
   範囲内の時間保持の条件で熱処理を施すことを特徴とす
   る耐溶融金属腐食性にすぐれた高強度硼化物分散型Ｃｕ
   合金の製造法。