JPS6135257B2

JPS6135257B2 -

Info

Publication number: JPS6135257B2
Application number: JP24682884A
Authority: JP
Inventors: Toshiki Takeiri; Noboru Yonezawa; Kazuo Ikuta
Original assignee: Mitsubishi Metal Corp
Current assignee: Mitsubishi Metal Corp
Priority date: 1984-11-21
Filing date: 1984-11-21
Publication date: 1986-08-12
Also published as: JPS60211026A

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕この発明は高い高温強度と導電性を有し、さら
にZnやAl、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硼化物分散型
Cu合金およびその製造法に関するものである。〔従来の技術〕一般に、例えばスポツト溶接用電極には、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合金などのスポツト溶接に用いられる
電極の製造には純銅が、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現状である。一方、スポツト溶接におては、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つて前
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つて
増大すると共に電極先端部を腐食変形させ、これ
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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メツキ鋼板をスポツト溶接する
場合、Znは融点が420℃ときわめて低く、したが
つてナゲツトを形成する前に、前記Znメツキが
溶けるため、この溶融Znが電極先端部にピツク
アツプされて合金化し、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。〔発明が解決しようとする問題点〕しかし、従来のCu合金製電極は、上記のよう
にZnやAl、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く、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
取り換えを行なつており、経済的損失には大なる
ものがある。〔問題点を解決するための手段〕そこで、本発明者等は、上述のような観点か
ら、溶融金属に影響されず、かつ高温強度と高導
電性を有し、特にスポツト溶接などの溶接用電極
の製造に使用するのに適した材料を得べく研究を
行なつた結果、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種と、 Cr：0.1〜1.5％、 Cd：0.1〜３％、 Ni：0.5〜６％、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と、Zrお
よびTiの一部と、Cr、Cd、およびNiが前記熱処
理によつて金属単体および／または金属間化合物
の形で素地中に析出し、さらにこのような析出強
化された素地中にはZrおよびTiの硼化物が均一
に分散晶出するようになり、このような組織を有
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、スポツト溶接などの溶接用電極、さらにダ
イキヤスト用金型、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
のであつた、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) ＢＢ成分には、鋳造時にZrおよびTiと結合
して硼化物を晶出し、ZnやAlなどの溶融金
属に対する安定性、すなわち合金がこれらの
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。 (b) ZrおよびTi ZrおよびTi成分には、上記のようにその
一部はすべてのＢと結合して硼化物を晶出形
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％、
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：0.75〜10.5％、
Ti：1.2〜7.5％と定めた。 (c) Cr、Cd、およびNi これらの成分には、いずれも熱処理により
素地中に析出して素地の常温および高温強度
を向上させる均等的作用があるが、それぞれ
Cr：0.1％未満、Cd：0.1％未満、および
Ni：0.5％未満の含有では、前記作用に所望
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の向上効果が得られず、一方それぞれCr：
1.5％、Cd：３％、およびNi：６％を越えて
含有させると、冷間加工性の劣化を招くよう
になることから、それぞれの含有量をCr：
0.1〜1.5％、Cd：0.1〜３％、およびNi：0.5
〜６％と定めた。Ｂ冷間加工率冷間加工は後工程での熱処理において、硼化
物を形成した残りのTiおよびZr、さらにCr、
Cd、およびNi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425℃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
550℃を越え、かつ保持時間が３時間を越える
と、かえつて過時効となつてしまつて所望の特
性を確保することができなくなることから、処
理温度を425〜550℃、保持時間10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、機械的撹拌を加えなが
ら、通常の条件にて、それぞれ第１表に示される
最終成分組成をもつた溶湯を調製し、インゴツト
に鋳造し、このインゴツトに温度：850℃にて熱
間鍛造と熱間圧延を施して板厚：36mmの熱延板と
し、ついでこの熱延板に温度：900℃に１時間〓〓〓〓

【表】保持の条件で溶体化処理を施した後、この発明の
方法にしたがつて、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つて、本発
明Cu合金１〜26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１〜26および
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従来Cu合金１、２について、常温および500℃の
ビツカース硬さを測定すると共に、溶融Zn浸漬
試験が行なつた。溶融Zn浸漬試験は、機械加工
によつて切出した厚さ：３mm×幅：25mm×長さ：
35mmの試験片を、温度：500℃の溶融Zn中に２時
間浸漬し、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つて行なつた。これらの
測定結果を第１表に合せて示した。第１表に示されるように、本発明Cu合金１〜
26は、いずれもＢを含有しない、すなわち素地中
に硼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21と従来Cu合金１の電
極について、電極形状：先端径５mmφ×本体径12
mmφ、被溶接物：厚さ0.8mmのZnメツキ鋼板、溶
接態様：重合せ溶接、溶接電流：8500A、加圧
力：200Kgの条件でスポツト抵抗溶接を行ない、
その使用寿命を測定した。この結果、本発明Cu
合金21の電極は、連続して4500点（10回操業の平
均値）のスポツト溶接を行なうこととができたの
に対して、従来Cu合金１の電極は1000点で寿命
に達した。また、本発明Cu合金１〜26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つた。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メツキ鋼板やAlメツキ鋼板など
のスポツ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

【特許請求の範囲】１Ｂ：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種と、 Cr：0.1〜1.5％、 Cd：0.1〜３％、 Ni：0.5〜６％、のうちの１種または２種以上を含有し、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。２Ｂ：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種と、 Cr：0.1〜1.5％、 Cd：0.1〜３％、 Ni：0.5〜６％、のうちの１種または２種以上を含有し、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。