WO2004070070A1 - Cu合金およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

質量％で、Cr、TiおよびZrの２種以上を含有し、残部がCuおよび不純物からなり、粒径が10μｍ以上の析出物および介在物の単位面積当たりの個数が合計で100個/mm２以下であるCu合金。Cuの一部に代えて、Ag、Ｐ等の１種以上、Mg等を含有してもよい。このCu合金は、溶製、鋳造後、少なくとも鋳造直後の鋳片温度から450℃までの温度域において0.5℃/s以上の冷却速度で冷却することにより得られる。この冷却後、450℃以下の温度域で加工した後、280～550℃の温度域で10分～72時間保持する熱処理に供することが望ましく、この加工および熱処理を複数回行うことが更に望ましい。これにより、Be等の環境に有害な元素を含まないCu合金であって、導電率、引張強度および高温強度の各種性能が良好なCu合金を提供できる。

Description

明細書

C u 合金お よ びそ の製造方法 技術分興

本発明 は、 P b 、 C d 、 B e 等 の環境 に悪影響を及ぼす元 * を用 い な レ、 C u 合金お よ びそ の製造方法に 関す る 。 こ の C u 公 の用途 と し て は、 電気電子部 品 、 安全工具な どが挙 げ ら れ る

電気電子部品 と し て は下記の も の 力 S挙 げ ら れ る ェ レ ク 卜 Π 二 ク ス 分野ではパ ソ コ ン用 コ ネ ク タ 、 半 体 ソ ケ V 卜 ヽ 光 ピ V ク ァ

V プ、 同軸 コ ネ ク タ 、 I C チ ェ ッ カ 一 ピ ン な どが挙げ ら れ る コ へ ュ ニ ケ一 シ ョ ン分野で は携帯電話部ロロ ( コ ネ ク タ ヽ バ ッ テ ジ 一端 子 、 ア ンテナ部 品）、 海底中継器筐体、 交換機用 コ ネ ク タ な どが挙 げ ら れ る 。 自 動車分野では リ レ ー 、 各種ス ィ ク チゝ マィ ク モ 一 タ 、 ダイ ヤ フ ラ ム 、 各種端子類な どの種々 の電装部 P

PRが挙げ ら れ る 。 航空 · 宇宙分野で は航空機用 ラ ンァ ィ ン グギァ な どが挙げ ら れ る 。 医療 · 分析機器分野で は医療用 ネ ク タ 産業用 コ ネ ク タ な ど が挙げ ら れ る 。 家電分野で はェァ ン等家電用 リ レ 一 ヽ ゲ一 ム機用 光 ピ ッ ク ア ツ プ、 カ ー ド メ ァ ィ ァ ネ ク タ な どが挙げ ら れ 安全工具 と し て は 、 例 え ば、 弹薬庫 灰坑等 、 火花か ら 引火 し て爆発す る 危険性が あ る 場所で用 い ら れ る 掘削棒や ス パナ チ ェ

、。

一 ン ブ ロ ッ ク 、 ノヽ ンマ ー、 ド ラ イ パ ' ~ 、 ンチヽ 二 パな どの ェ 具力 s あ る 。 北

冃 景技術

従来、 上記の電気電子部品 に用 い ら れ る C u ム金 と して は 、 B e の時効析出 に よ る 強化 を狙っ た Cu-: Be 合金が知 ら れ'て い る - の π 金 は、 引 張強度 と 導電率の双方が優れ る の で ばね用材料な ど と し て広 < 使用 さ れて い る 。 し か し な が ら 、 Cu-Be 八

a 金の製 ΐ ェ 禾¹³ よ び >- の合金 を各種部品 加ェす る ェ程に い て Be 酸化物 が生成す る

Be は Pb Cd に次い で環境に有害 な物質で あ る の た め Cu ム金の製造 加 ェ におい て は、 Be 酸化物 の処理ェ を ax. 1) る 必要 が あ り 、 製 コ ス ト が上昇 し 、 電ス 電子部品 の ジ サィ ク ノレ過 で 問題 と な る ο こ の よ う iこ 、 し u - B e a 金は 、 環 問題 に照 ら し て 問 題の あ る 材料で あ る ο こ の た め 、 Pb Cd Be 等 の環 に有 口 な元 を用 いず 引 張強度 と 導電率の双方が優れ る 材料の 出現が待望 さ れて い る

兀来、 引 張強度 〔 TS(MPa)〕 お び導電率 純銅多 'T口 材 の 導 電率 に対す る 相対値、 IACS(%)] と 時に 高 め る と は 困難で あ る のた め、 ュ ' ~ザ一 の要求はいずれかの特性 を重視す る も の が多い の こ と は 、 例 え ば、 実際に製造 さ れて い る 伸銅 Ρ の 各種特性が記載 さ れた「伸銅品デー タ プ ッ ク 」（平成 9 年 8 月 1 日 、 日 本伸銅協会発行、 328~ 355 頁） に も 示 さ れ る と こ ろで あ る 。 図 1 は、 「伸銅品デー タ プ ッ ク 」 に記載 さ れた B e 等の有害元素 を含ま な い Cu 合金の 引 張強度 と 導電率 と の 関係 を整理 した も の で あ る 。 図 1 に示す よ う に、 従来 の Be 等の有害元素 を含 ま な い Cu 合金は、 例 え ば、 導電率が 60 %以上の領域で は、 そ の 引 張強 度 が 250~ 650MPa程度 と 低 く 、 引 張強度が 700 MP a 以上の領域で は、 そ の導電率が 20 %未満 と 低い。 こ の よ う に、 従来の Cu 合金 は、 引 張強度 （ MPa) お よ び導電率 （％) の いずれか一方のみの性 能が高い も のが ほ と ん どで あ る 。 し カゝ も 、 引 張強度 lGPa 以上 と い う 高強度の も の は皆無で あ る 。 例 X. は、 特許第 2 5 7 2 0 4 2 号公報に は、 コ ノレ ソ ン系 と 呼ば れ る Ni₂ Si を析出 さ せた Cu 合金 が提案 さ れて い る 。 こ の コ ル ソ ン系ム金は 、 そ の 引 張強度が 750〜 820MPa で導電率が 40 %程度 で あ り Be 等 の環 ¾に有害な元素 を含ま ない合金の 中 で は 、 比較 的 、 引 張強度 と 導電率 と の /く ラ ン ス 力 S よ い も の で あ る 。

し か し な が ら ヽ の合金は、 そ の高強度化お よ び高導電率化 の レへずれに も 限界 が あ り 、 以下 に示す よ う に製品バ リ エ一 シ 3 ン の 占い、で問題が残 る こ の合金 は、 N i ₂ S i の析出 に よ る 時効硬化性を 持つ も の で あ る そ して 、 Ni お よ び Si の "a 有量を低減 し て 導電 率 を 高 め る と 、 引 強度が 著 し く 低下す る 方、 Ni₂ Si の析出 里 を増すた め に i お よ び Si を増量 して も 、 引 張強度の上昇に 限

- 界が あ り 、 し か も 導電率が著 し く 低下す る の た め、 ル ソ ン 系 a 金はヽ 引 張強度が 高い領域お よ び導電率力 S 高い領域で の 引 強度 と 導電率のバ ラ ン ス が悪 く な り 、 ひいて は製品バ リ ェ 一 シ 3 ン - が狭 < な る れは 、 下記 の理 由 に よ る

金の電 、抵抗 (ま た は、 そ の 逆数であ る 導電率） は 、 電子散 乱に よ つ て決定 さ れ る も の で あ り 、 合金中 に 固溶 し た元素 の種類 に よ つ て大 さ < 変動す る 。 合金中 に固溶 した Ni は、 Λ 抵抗値 を 著 し < 上昇 さ せ る (導電率を著 し く 低下 さ せ る ) の で 、 上記の ノレ ソ ン系ム金で はヽ Ni を増量す る と 導電率が低下す る 。 一方 、 Cu a 金の 引 張強度 は 、 時効硬化作用 に よ り 得 ら 3 る も の で あ る 引 張強度 はヽ 析出物の 里が多い ほ ど 、 ま た、 析出物が微細 に分散す る ほ ど ヽ 向 上す る . ル ソ ン 系 合金 の 場合、 析 出粒子 は i ί 2 Si のみで あ る た め ヽ 析出量の面 で も 、 分散状況の面で も 、 強度化 に限界が あ る

特 第 2 7 1 4 5 6 1 号公報に は Cr、 Zr 等の元素 を含み 、 表面 硬 さ お よ び表面粗 さ を規定 し た ワ イ ヤーボ ン デ ィ ン グ性の 良好な Cu 合金が 開示 さ れて い る 。 そ の実施例 に記載 さ れ る よ

Cu 合金は、 熱間圧延お よ び溶体化処理 を前提 と して製 さ れ る のであ る 。

しか し、 間圧延 を行 う に は、 熱間割れ防止やス ケ一ル除去 の た め に表面手入れの必要が あ り 、 歩留が低下す る ま た ヽ 大気 中 で加熱 さ れ る こ と 力 S多い の で 、 Si、 Mg、 Al 等 の活性な添加兀素が 酸化 しやすい 。 こ の た め 、 生成 し た粗大 な 内部酸化物が最終製 P

ΠΡ

の特性劣化 を招 く な ど、 問題が 多レ、 。 さ ら に ヽ 熱間圧延や溶体化 処理に は、 膨大 な エネノレギー を 必要 と す る こ の よ 5 にヽ 引 用 文 献 2 に記載の Cu 合金で は、 熱間加工お よ び溶体化処理 を 刖 提 と す る の で、 製造 コ ス ト の低減お よ び省ェネルギ一化等の観点か ら の問題力 S あ る と と も に、 粗大 な酸化物 の生成等 に起因す る 製 口

PP特 性 (引 張強度お よ び導電率の ほ か、 曲 げ加ェ性や疲労特性な ど ) が劣化す る と い う 問題 を招来す る 。

図 2 、 3 よ び 4 は、 それぞれ Ti-Cr 二元系状態図、 C Γ -. Zr 一兀 系状態図お よ び Zr-Ti 二元系状態図 で あ る - れ ら の図 か ら 明 ら かな よ う に 、 Ti、 Cr ま た は Zr を含む Cu 合金で はヽ 凝固後 の高 温域で Ti-Cr、 Cr-Zr ま た は Z ·>-

： r-Ti 化合物が生成 しゃす < ヽ れ ら の化合物 は析 出強化に有効な Cu₄Ti、 Cu₉ Zr₂ 、 Zr Cr 2ヽ 金属 ' Cr ま た は金属 Zr の微細析出 を妨 げ る 。 換言すればヽ 熱間圧延等の熱間 プ セ ス を経て製造 さ れた Cu 合金の場合 、 析出強化が不十分で かつ 、延性ゃ靱性に乏 し い材 - し か得 ら れな 1/ 、 の こ と か ら あ 、 特許第 2 7 1 4 5 6 1 号公報に記載 さ れ る Cu 金に は製 PP特性 上の問題を有す る の で あ る 。

―方 、 HU d の安全工具用材料 と して は、 ェ具鋼 に匹敵す る機械 的性質 、 例 え ば強度ゃ耐摩耗性が 要求 さ れ る と と も に 、 爆発 の原 因 と な る火花が 出 な い こ と 、 すな わ ち 耐火花発生性に優れ - る と が要求 さ れ る 。 こ の た め 、 安全工具用材料に も 、 熱伝導性の高 い Cu 合金、 特 に Be の時効析出 に よ る 強化 を狙っ た Cu— Be 合金が 多用 さ れて き た。 前述の よ う に、 Cu— Be 合金は環境上 の 問題が多 い材料で あ る が 、 そ れに も 力ゝカゝわ ら ず、 Cu _ Be 合金が安全工具用 材料 と し て多用 さ れて き た の は次 の理 由 に よ る 。

図 5 は、 Cu 合金の導電率 〔 IACS ( % )〕 と 熱伝導度 〔 TC ( W/m- K )〕 と の 関係 を示す図で あ る 。 図 5 に示す よ う に、 両者は ほぼ 1 ：

1 の 関係 に あ り 、 導電率 〔 IACS ( % )〕 を 高 め る こ と は熱伝導度

[ TC ( W/m ·Κ)〕 を 高 め る こ と 、 言い換 えれ ば耐火花発生性 を 高 め る こ と に他な ら な い。

ェ具の使用 時 に打撃等 に よ る 急激な力 が加わ る と 、 火花が発生 す る の は、 衝擊等 に よ り 発生す る 熱 に よ っ て合金中 の特定の成分 が燃焼す る た め で あ る 。 「工業加熱」 （ Vol.36. 、 o .3(1999)、 （社） 曰 本工業炉協会発行、 59 頁） に記載の と お り 、 鋼は、 そ の熱伝導 度が Cu のそれの 1/5 以下 と 低い た め、局所的な 1皿度上昇が発生 し やすい。 鋼 は、 C を含有す る ので、 「 c + o ₂ → C O ₂ 」 の反応 を 起 こ して火花を発生 さ せ る の で あ る 。

事実、 C を含有 し ない純鉄では火花が発生 し ない こ と 力 s知 ら れ て い る 。 他の金属 で火花を発生 しやすい の は 、 Ti ま た は Ti 合金 で め る 。こ れは、 Ti の熱伝導度カ Cu の それの 1/20 と 極め て低 く 、 し か も 、 「 Ti + O ₂ → Ti O ₂ 」 の反応 が 起 こ る た め で あ る 。 なお、 図 5 は、 Γ伸銅品デー タ ブ ッ ク 」 に示 さ れ る デ一タ を整理 した も の で め る 。

し か し、前述 の よ う に導電率〔 IACS( % )〕 と 引 張強 さ 〔 TS( MPa)〕 と は ト レ ー ド オ フ の 関係 に あ り 、 两者 を 同時に高 め る こ と は極 め て 困難で、 従来 に あ っ て は工具鋼並みの高い引 張強度 を有 し な が ら 十分に高 い熱伝導度 TC を具備す る Cu 合金 と して は、 上記の Cu— B e 合金以外に なカゝ っ たた め で あ る 。 発明 の 開示

本発 明 の 第 1 の 目 的 は、 Be 等 の環境 に有害 な兀 を含 ま な い

Cu 【 合金で あ っ て 、 製品バ リ エー シ 3 ン が 豊富で あ り ヽ 高 強度お び加ェ性に も 優れ、 更 に 、 安全ェ具用材料に要求 さ れ る 性能 、 即 ち 、 熱伝導度、 耐摩耗性お よ ぴ耐火花発生性に も 優れ る Cu 合 金 を提供す る こ と に あ る 。 本発明 の第 2 の 目 的 は 、 上記の Cu 金の製造方法 を提供す る こ と で あ る

Γ製品ノ リ エー シ.ヨ ン が： "@ で め る 」 と は、 添加里お よ び /ま た は製造条件 を微調整す る こ と に よ り 、 導電率お よ び引 張強度の ラ ンス を Be添加 Cu合金 と 同程度 ま た はそれ以上の い レベノレか ら 、 従来知 ら れて い る Cu 合金 と |pj程度 の低い レベルま で 周整す る こ と が で き る こ と を意味す る

なお 、 「導電率お よ び引 張強度 のバ ラ ンス が Be 添力 D Cu 合金 と 同程度ま た はそれ以上の高い レべルで あ る 」 と は 、 具体的 に は下 記の（a)式を満足す る よ う な状態 を意味す る 。 以下 、 こ の状態 を 「引 張強度 と 導電率のノく ラ ンス が極め て 良好な状態」 と 呼ぶ - と と す る 。

TS≥ 648.06 + 985.48 X exp ( - 0.0513 X IACS) · · . (a) 但 し 、 （a)式中 の TS は引 張強度 （ MPa) を意味 し 、 IACS は導電 率（％)を意味す る 。

Cu 合金に は、 上記の よ う な 引 張強度お よ び導電率の特性の ほ か あ る 程度の高温強度 も 要求 さ れ る 。 こ れは、 例 え ば、 自 動車ゃ コ ン ピ ュ ー タ に用 い ら れ る コ ネ ク タ 材料は、 200 °C以上の環境に曝 さ れ る こ と カ あ る 力 ら で あ る 。 純 Cu は、 200 °C以上に加熱 さ れ る と 室温強度が大幅 に低下 し、 も はや所望の ばね特性を維持で き な い が 、 上記の Cu-Be 系合金や コ ル ソ ン系合金で は、 400 °C ま で加熱 さ れた後で も 室温強度 は ほ と ん ど低下 し ない。

従 っ て 、 高温強度 と し て は、 Cu-Be 系合金等 と 同等 の レベルで あ る こ と を 目 標 と す る 。 具体的 に は、 加熱試験前後 での硬度 の低 下 率 が 50 % と な る 加熱 温度 を 耐熱 温度 と 定義 し 、 耐熱温度 が 400 °C以上で あ る こ と を 高温強度が優れ る こ と と す る 。よ り 好ま し い耐熱温度 は 500 °C以上で あ る 。

曲 げ加ェ性につ いて も Cu-Be系合金等 と 同等 の レ ベル以上で あ る こ と を 目 標 と す る 。具体的 に は 、試験片 に様 々 な 曲 率半径で 90° 曲 げ試験 を 実施 し 、割れが発生 し ない最小の 曲 率半径 R を測定 し、 こ れ と 板厚 t と の比 B ( = R / t ) に よ り 曲 げ力卩ェ性を評価で き る 。 曲 げ加ェ性の 良好な範囲 は、 引 張強度 TS が 800MPa 以下 の板 材で は を満たす も の 、 引 張強度 TS 力 S 800MPa を超 え る 板 材では下記の ib)式 を満たす も の と す る 。

B ≤ 41.2686 - 39.4583 Xexp [ - {(TS - 615.675) / 2358.08}² ] • • • (b) 安全工具 と して の Cu 合金に は、 上記の よ う な引 張強度 TS お よ 導電率 IACS の特性の ほか、 耐摩耗性 も 要求 さ れ る 。 従っ て 、 摩耗性 と して も 、 工具鋼 と 同等 の レベルで あ る こ と を 目 標 と す 。 具体的 に は、 室温下にお け る 硬 さ 力 S ビ ッ カ ー ス 硬 さ で 250 以 で あ る こ と を耐摩耗性が優れ る こ と と す る 。

本発明 は、 下記 の（ 1 )に示す Cu 合金お ょ ぴ下記の（2 )に示す Cu 金の製造方法を 要 旨 と す る 。

( 1 )質量％ で、 C r ： 0.1〜 4.0 % 、 Ti ： 0.1〜 5.0 %お よ び Z r ： 0 · 1〜 5.0 % の 中 か ら 選 ばれた 2 種以上 を含有 し、 残部が Cu お よ び不純 物 カゝ ら な り 、 合金中 に存在す る 析出物お よ び介在物 の う ち粒径が ΙΟμπι以上の も の の 単位面積 当 た り の個数が合計で 100 個 / mm² 以 下で あ る こ と を特徴 と す る Cu 合金。 こ の Cu 合金は、 Cu の一部 に代 えて 、 次の（a)、 （b)、 （ お よ び (d)の 中 の 少 な く と も 1 つ カゝ ら 選 ん だ 1 種以上 の 成分 を含 む こ と が で き る 。 特 に、 こ の合金は結晶粒径が 0.01〜 35 μ mで あ る こ と が望ま し レヽ。

(a)Ag ： 0.1〜 5.0% 、

(b)下記 の 第 1 群 か ら 第 3 群 ま で の う ち 少 な く と も 1 つ の 群か ら 選ばれた 1 種以上の成分を総量で 5.0 %以下、

第 1 群 ： 質量。/。 で 、 それぞれ 0.001〜 0.5% の P お よ び B 第 2 群 ： 質量 ⁰/。 で 、 それぞれ 0.01〜 5.0% の Sn、 Mn、 Fe、 Co、 Al、 Si、 Nb、 Ta、 Mo、 V 、 Wお よ び Ge

第 3 群 ： 質量。/。 で、 それぞれ 0.01〜 3.0 % の Zn、 Ni、 Te お よ び

Se

(c) Mg、 Li、 Ca お よ び希土類元素の 中 か ら選ばれた 1 種以上 を 合計で 0.001〜 2.0 %、

(d)Bi、 Tl、 Rb、 Cs、 Sr、 Ba、 Tc、 Re、 Os、 Rh、 In、 Pd、 Po、

Sb、 Hf、 Au お よ び Ga の 中 か ら 選ばれた 1 種以上 を総量で 0.001 ~ 0.3 %。

(2)上記の（ 1 )に記載の化学組成 を有す る Cu 合金 を溶製 し 、 鎳造 して得た铸片 を 、 少な く と も 錶造直後 の錄片温度 か ら 450 °C ま で の温度域におい て 0.5 °C /s 以上の冷却速度で冷却す る こ と を特徴 と す る 、 合金中 に存在す る 析 出物お ょ ぴ介在物 の う ち粒径が 10μ in以上の も の の 単位面積当 た り の 個数が合計で 100 個 / mm ² 以下 で あ る Cu 合金の製造方法。

上記の冷却 の後 に、 450 °C以下の温度域で の加工、 ま た は更 に、 280〜 550で の温度域で 10 分〜 72 時間保持す る 熱処理 を施す こ と 力 S望ま し い。 450 °C以下の温度域での加工お よ び 280〜 550°C の温 度域で 10分〜 72時間保持す る 熱処理は、複数回実施 して も よ い。 ま た、 最後 の熱処理の後 に 、 450 °C以下の温度域での加工 を 実施 し て も い

本発明 におレヽて 析出物 と は 、 例 え ば Cu₄Ti 、 Cu₉Zr₂ 、 ZrCr₂ 、 金属 Cr、 金属 Zr、 金属 Ag 等で あ り 、 介在物 と は、 例 え ば Cr-Ti 化 Π 物 Ti-Zr 化合物 ま た は Zr-Cr化合物、 金属 酸化物、 金属炭化 物 、 金 窒化物等 であ る 。 図面の簡単な説明

図 1 は 、 「伸銅 品デー タ ブ ッ ク 」 に記載 さ れた B e 等 の有害元素 を含 ま な い Cu 合金の 引 張強度 と 導電率 と の関係 を整理 し た も の で め る

図 2 は 、 Ti-Cr 二元系状態図で あ る 。

図 3 は 、 Zr-Cr 二元系状態図で あ る 。

図 4 は 、 Ti-Zr 二元系状態図で あ る 。

図 5 は 、 導電率 と 熱伝導度 と の 関係 を示す図で あ る 。

図 6 は 、各実施例の 引 張強度 と 導電率 と の関係 を示す図 で あ る 。 図 7 は 、 ダー ビル法に よ る 鎳造方法 を示す模式図 で あ る 。 発明 を 実施す る た め の最良の形態

以下 、 本発明 の実施の形態 につ い て説明す る 。 なお、 以下の 説 明 において 、 各元素の含有量 につ いて の 「％」 は 「質量％」 を意 味す る

1 . 本発明 の Cu 合金 につ いて

(A) ィ匕学組成につ い て

本発明 の Cu 合金の 1 つ は、 Cr ： 0.01〜 4.0 %ヽ Ti ： 0.01〜 5.0% お よ び Zr： 0.01〜 5 · 0 % の 中 か ら 選 ばれた 2 種以上 を含有 し、 残部 が Cu お よ び不純物か ら な る ィ匕学組成 を有す る 。 Cr ^: 0.01〜 4.0%

Cr の含有量が 0.01 % を 下回 る と 、 強度が不十分 と な る と と も に 、 Ti ま た は Zr を 0.01%以上含有 さ せて も 強度 と 導 率の バ ラ ン ス が よ い合金が 得 ら れない。 特 に 、 Be 添力！] Cu 合金 と 同程度 ま た はそれ以上 の 引 張強度 と 導電率 のバ ラ ン ス が極め て 良好な状態 を得 る た め に は 、 0.1 % 以上含 有 さ せ る の が 望 ま し い 一方 、 Cr 含有量が 4.0 % を超 え る と 、 金属 Cr が粗大 に析出 して 曲 げ特性、 疲労特性等 に悪影響 を及 ぼす。 従 っ て、 Cr 含有量を 0.01〜 4.0 % と 規定 した。

Ti ： 0.01- 5.0%

Ti の含有量が 0.01 %未満の場合、 Cr ま た は Zr を 0.01 %以上含 有 さ せて も 十分な 強度が得 ら れな い。 し カゝ し 、 そ の含有量が 5.0% を超 え る と 、 強度 は上昇す る も の の導電性が劣化す る 。 さ ら に 、 铸造時に Ti の偏析を招 いて均質な铸片が得 ら れに く く な っ て 、 そ の後 の加工時に割れや欠 けが発生 しやす く な る 。 従 っ て 、 Ti の含 有量を 0.01〜 5.0 % と した。 なお、 Ti は、 Cr の場合 と 同様に 、 引 張強度 と 導電率 のバ ラ ン ス が極め て 良好な状態 を得 る た め に は、 0.1%以上含有 さ せ る の が望ま しい。

Zr ： 0.01〜 5.0 %

Z r は、 0.01 %未満では C r ま た は Ti を 0.01 %以上含有 さ せて も 十分な強度 が得 ら れな い。 し カゝ し 、 そ の含有量が 5.0% を超 え る と 、 強度 は上昇す る も の の導電性が劣化す る 。 し力、 も 、 铸造時に Zr の偏析 を招い て均質な铸片が得 ら れに く く な る の で 、 そ の 後 の 加工時に も 割れや欠 け が発生 しやす く な る 。 従っ て 、 Zr の含有量 を 0.01〜 5.0 % と した。 なお、 Zr は、 Cr の場合 と 同様に 、 引 張強 度 と 導電率のバ ラ ン ス が極め て 良好な状態 を得 る た め に は、 0.1 % 以上含有 さ せ る の が望ま し い。 本発明 の Cu 合金 は、 上記の化学成分 を有 し、 Cu の一部 に代 え て 、 Ag を 0.1〜 5.0%含有す る の が望ま しい。

Ag は Cu マ ト リ ッ ク ス に 固溶 し た状態で も 導電性 を劣化 さ せ に く い元素で あ る 。 ま た 、 金属 Ag は、 微細析出 に よ っ て強度 を 上 昇 さ せ る 。 Cr、 Ti お よ び Zr の 中 か ら 選ばれた 2 種以上 と 同時 に 添カ卩す る と 、 析出硬化 に寄与す る Cu₄ Ti 、 Cu₉ Zr₂、 ZrCr₂、 金属 Cr、 金属 Zr ま た は金属 Ag と い っ た析出物 を よ り 微細 に析出 さ せ る 効果が あ る 。 こ の効果は 0.1 %以上で顕著 と な る が 、 5.0% を超 え る と 飽和 し て 、 合金の コ ス ト 上昇 を招 く 。 従 っ て 、 Ag の含有量 は 0.1 ~ 5.0 %す る の が望ま し い。 更 に望ま しい の は 、 2.0 %以下で あ る 。

本発明 の Cu合金 は、耐食性お よ び耐熱性を 向 上 さ せ る 目 的 で 、

Cu の一部 に代 え て 、 下記の第 1 群 か ら 第 3 群ま での う ち少な < と も 1 つ の群か ら 選 ばれた 1 種以上 の成分を総量で 5.0 %以下含有 す る の が望ま しい。

第 1 群 ： 質量。 /。で、 それぞれ 0.001 ~ 0.5% の P お よ び B 第 2 群 ： 質量。/。で 、 それぞれ 0.01~ 5.0% の Sn、 Mn、 F e、 Co、

Al、 Si、 Nb、 Ta、 Mo、 V 、 Wお よ び Ge

3 群 ： 質量。/。 で、 それぞれ 0.01〜 3.0% の Zn、 Ni、 Te よ ぴ Se

こ れ ら の元素 は、 いずれ も 強度 と 導電率のバ ラ ン ス を維持 し つ つ 、 耐食性お よ ぴ耐熱性を 向 上 さ せ る 効果 を有す る 元素で あ る 。 こ の効果は、 そ れぞれ 0.001 %以上の P お よ び B な ら ぴに 、 それ ぞれ 0.01 %以上の S n、 Mn、 Fe、 Co、 Al、 Si、 Nb、 Ta、 Mo、 V 、 W W、、 GGe、 Zn、 Ni、 Te、 S e お よ び S r が それぞれ含有 さ れて い る と き に発揮 さ れ る 。 し力 し こ れ ら の含有量が過剰な場合に は、 導 電率が低下す る 。 従 っ て こ れ ら の元素 を含有 さ せ る 場合に は、 P お よ び B は 0.001〜 0.5% 、 Sn、 Mn、 Fe、 Co、 Al、 Si、 Nb、 Ta、 Mo、 V 、 Wお よ び Ge は 0.01〜 5.0% 、 Zn、 Ni、 Te お よ び Se は 0.01〜 3.0% と す る の が 望ま しい。 特 に Sn は Ti-Sn の金属 間化合 物 を微細析出 さ せて 高強度化 に寄与す る ので、 積極的 に利用 す る の が好ま し い。

. さ ら に、 こ れ ら の元素 の含有量が 上記の範囲 内 で あ っ て も 、 総 量が 5.0 % を超 え る と 、 導電性が劣化す る 。 従 っ て 、 上記 の 元素 の一種以上 を含有 さ せ る 場合 に は、 そ の総量を 5.0 %以下 に範囲 内 に制 限す る 必要が あ る 。 望 ま し い範囲 は、 0.01〜 2.0 % で あ る 。

本発明 の Cu 合金は、 高温強度 を 上げ る 目 的で、 Cu の一部 に代 えて 、 更に Mg、 Li、 Ca お よ び希土類元素 の 中 か ら 選ばれた 1 種 以上 を合計で 0.001〜 2.0%含むの が望ま しい。 以下、 こ れ ら を 「第 4 群元素」 と も 呼ぶ。

Mg、 Li、 Ca お よ び希土類元素 は、 Cu マ ト リ ッ ク ス 中 の酸素原 子 と 結びついて微細な酸化物 を 生成 して 高温強度 を上げ る 元素で あ る 。 そ の効果 は、 こ れ ら の元素 の合計含有量が 0.001%以上の と き に顕著 と な る 。 し カゝ し 、 そ の含有量が 2.0% を超 え る と 、 上 記の効果が飽和 し、 し か も 導電率 を低下 さ せ、 曲 げ加工性を劣化 さ せ る 等の 問題が あ る 。 従 っ て 、 Mg、 Li、 Ca お よ び希土類元素 の 中 か ら 選 ばれ た 1 種 以 上 を 含 有 さ せ る 場合 の 合 計 含 有 量 は 0.001〜 2.0% が望ま し い。 な お、 希土類元素 は、 Sc、 Y お よ ぴ ラ ン タ ノ ィ ド を意味 し、 それぞれの元素 の単体を添力 B して も よ く 、 ま た、 ミ ッ シュ メ タ ルを 添カ卩 し て も よ い。

本発 明 の Cu 合金は、 合金の錄込み時の液相線 と 固相線 の幅 （ Δ T ) を拡げ る 目 的で、 Cu の一部 に代 えて、 Bi、 Tl、 Rb、 Cs、 Sr、 Ba、 Tc、 Re、 Os、 Rh、 In、 Pd、 Po、 Sb、 Hf、 Au お よ び Ga の 中 か ら 選ばれた 1 種以上 を総量で 0.001〜 0.3 %含む のが望ま し い。 以 下 こ れ ら を Γ 笛 5 群 兀素」 と も 呼ぶ

こ れ ら の 兀 は 、 いずれ も 固：相線 を低下 さ せて Δ T を拡げ る 効 果が あ る の 幅 Δ T が広力 S る と m込み後 か ら凝固す る ま で に 定時間 を確保で き る の で、 鎳込み が容易 に な る が 、 Δ T が広す マ

ぎ る と 低 皿域で の耐カ が低下 し 、 固末期 に割れが生 じ る い わ る ハ ン ダ脆性が 生 じ る 。 の た め Δ T は 5 0 2 0 0 。C の 範囲 と す る の が好ま しい

C N よ び oは通常不純物 と し て含 る 元 *で あ る こ れ ら の 兀素 は a 金 中 の金属元素 と 炭化物 窒化物お び酸化物 を形 成す る れ ら の析出物ま た は介在物 が微細で あれ ば、 後 す る

Cu₄ Ti Cu₉ Zr₂ ZrCr₂、 金属 Cr 、 金属 Zr ま た は金属 Ag 等の析 出物 と 同様 に合金の強化 、 特 に高 温強度 を上げ る 作用 が あ る し か し こ れ ら の 元素が それぞれ 1 % を超 え る と 粗大析出物 ま た は 介在物 と な り 延性を低下 さ せ る つ て 、 それぞれ 1 %以下 に 制 限す る と が好 ま しい Mに好ま し レ、 の は、 0. 1 ° ；>以 下で あ る 。

(B) 析出物お よ び介在物の合計個数について

本発明 の Cu 合金において は、 合金中 に存在す る 析出物お よ び 介在物 の う ち粒径が ΙΟμηι以上の も の の単位面積当 た り の個数が 合計で 100 個 /mm ² 以下で あ る こ と が 必要で あ る 。

本発明 の Cu 合金で は、 Cu₄ Ti Cu₉ Zr₂ ZrCr₂、 金属 Cr、 金属

Zr ま た は金属 Ag を微細 に析 出 さ せ る こ と に よ っ て 、 導電率 を低 下 さ せ る こ と な く 強度 を 向 上 さ せ る こ と が で き る 。 こ れ ら は、 析 出硬化に よ り 強度 を 高 め る 。 固溶 した Cr Ti お よ び Zr は析出 に よ っ て減少 し て Cuマ ト リ ッ タ ス の導電性が純 Cu のそれに近づ く 。

し力 し、 Cu₄ Ti Cu₉ Zr₂ ZrCr₂、 金属 Cr、 金属 Zr、 金属 Ag

Cr-Ti 化合物、 Ti-Zr化合物ま た は Zr-Cr化合物の粒径が 10 m以 上 と 粗大に析出す る と 、 延性が低下 して例 え ば コ ネ ク タ への加工 時の 曲 げ加工や打ち抜 き 時に割れや欠 け が発生 し易 く な る 。ま た 、 使用 時に疲労特性ゃ耐衝撃特性に悪影響を及ぼす こ と が あ る 。 特 に 、 凝固後 の冷却時に粗大な Ti— Cr化合物が生成す る と 、 そ の後 の加工工程で割れや欠 け が生 じやす く な る 。 ま た 時効処理ェ で硬 さ が増カ卩 しす ぎ る の で 、 Cu₄Ti Cu₉Zr₂ ZrC Γ2 金属 Ci 金 属 Z r ま た は金属 Ag の微細析出 を 阻害 し、 Cu 合金の 強度化が で さ な < な る 。 こ の よ う な問題 は、 合金中 に存在す る 祈出物 ぴ 介在物 の う ち粒径が ΙΟμπι以上の も の の 単位面積当 た り の個数 が 合計で 100 個 / mm²未満の場合 に顕著 と な る 。

の た め 、 本発明 では、 合金中 に存在す る 析出物 び介在物 の 5 ち粒径が ΙΟμπι以上の も の の 単位面積当 た り の個数が 計で

100 個 1 mm ² 以下で あ る こ と を必須要件 と して規定 した 望ま し い個数は、 50 個 Z mm² 以下で あ り 、 更 に望ま 1 Vヽ の は、 1 0 個 / mm ² 以下であ る 。 なお、 こ れ ら の粒径お よ び個数は 実施例'に示 す方法 に よ り 求 め る こ と が で き る 。

(C) 結晶粒径につ いて

Cu 合金の結晶粒径 を細か く す る と 、 高強度化に有利で あ る と と も に 延性も 向 上 して 曲 げ加ェ性な どが 向上す る しか し 晶 粒径が Ο.ΟΙ μ ηι を 下回 る と 高温強度が低下 しやす く な り 、 35 μ ηι を超 え る と 延性が 低下す る 。 従 っ て 、 結晶粒径は 0.01 35 μ mで あ る の が望ま しい。

2 . 本発明 の Cu 合金の製造方法について

本発 明 の Cu 合金 において は 、 Cu₄Ti Cu₉Zr₂ ZrC.r₂、 金属 Cr、金属 Zr ま た は金属 Ag の微細析出 を妨 げ る Cr-Tiィ匕合物、Ti-Zr 化合物、 Zr-Cr ィ匕合物等 の介在物 が錶片の凝固直後 の時点で生成 しゃすい。 こ の よ う な介在物 は、 仮に、 錄造後 に溶体化処理 を施 し、 こ の溶体化温度 を上げて も 固-溶化 さ せ る の は困難で あ る 。 高 曰 での溶体化処理 は、 介在物 の凝集、 粗大化 を招 く のみで あ る そ こ で、 本発明 の Cu 合金の製造方法におい て は 、 上記の化学 組成 を有す る Cu 合金を溶製 し、 铸造 して得た铸片 を 、 少な く と 錄造直後 の铸片温度か ら 450 °Cま での温度域に いて 、 0 5 °C Is 以上の冷却速度で冷却す る こ と に よ っ て 、 合金中 に存在す る 析出 物 よ び介在物 の う ち粒径が Ι Ο μπι 以上の も の の 単位面積 当 た り の個数が合計で 100 個 / mm ² 以下で あ る こ と と し た , 。

· - の冷却後 に は、 450 °C以下の温度域で加工、 ま た は 、 こ の加ェ の後 に 280 〜 550 °C の温度域で 10 分〜 72 時間保持す る 熱処理に供 す る こ と が 望ま し .い。 450 °C以 下の 温度域で の加 ェお ぴ 2 80〜

55 0 °C の温度域で 10分〜 72時間保持す る 熱処理 を複数回行 う こ と が に望ま し い。 最後 の熱処理の後 に 、 上記 の加ェ を施 して ¾ い

(A) 少 な く と も 錄造直後 の錡片温度 か ら 450 °C ま で の 温度域 にお け る 冷却速度 ： 0.5 °C /s 以上

Cr-Ti化合物、 Ti-Zr化合物、 Zr-Cr化合物等 の介在物 、 Cu₄ Ti 、 Cu₉ Zr₂ 、 ZrCr₂、 金属 Cr、 金属 Zr ま た は金属 Ag は 280 °C以上の 温度域で生成す る 。 特に 、 鎵造直後 の铸片温度か ら 450 °C ま で の 温度域にお け る 冷却速度が遅い と 、 Cr-Ti 化合物、 Ti-Zr 化合物、 Zr-Cr化合物等の介在物 が粗大 に生成 し、 そ の粒径が 10 μ m以上、 更に は数百 m に達す る こ と が あ る 。 ま た、 Cu₄ Ti 、 Cuo Zr₂ 、 ZrCr₂ 、 金属 Cr、 金属 Zr ま た は金属 Ag も 10 m以上に粗大化す る 。 こ の よ う な粗大 な析出物お よ び介在物 が生成 し た状態で は、 そ の後 の加工時に割れや折れが発生す る 恐れが あ る だけ で な く 、 時効 X 程で の Cu₄ Ti 、 Cu₉ Zr₂ 、 ZrCr₂ 、 金 属 Cr 金属 Zr ま た は金属 Ag の析出硬化作用 が損なわれ、 合金 を高強度化で き な く な る 。 従 つ て 、 少な く と も こ の温度域におい て は、 0.5 °C /s 以上の冷却速度で 鎳片 を冷却す る 必要が あ る 。 冷却速度 は大 き い程 よ く 、 好ま し レ、 冷却速度 は、 2°C /s 以上で あ り 、 さ ら に好ま し い の は 10°C Is 以上 で あ る

(B) 冷却後 の加工温度 ： 450 °C以下の温度域

本発明 の Cu合金の製造方法 に おい て は、铸造 し て得た铸片 はヽ 所定の条件で冷却 さ れた後 、 熱間圧延や溶体化処理等の熱間 プ セ ス を経 る こ と な く 、 加工 と 時効熱処理の組み合わせのみ に よ つ て最終製品 に至 る 。

圧延 、 線引 き 等のカ卩 ェ は、 450°C以下で あれば よ い。 例 え ばヽ 連 統铸造 を採用す る 場合に は、 凝固後 の冷却過程で こ れ ら の加ェ を 行 っ て も よ い。 450 °C を超 え る 温度域で加工 を行 う と 、 加ェ時に

Cu₄ Ti 、 Cu₉ Zr₂ 、 ZrCr₂、 金属 Cr、 金属 Zr ま た は金属 Ag が粗大 に析出 し、 最終製品 の延性、 耐衝擊性、 疲労特性を低下 さ せ る ま た 、 加 工 時 に上記 の析 出 物 が 粗大 に 析 出 す る と 、 時効 処理で

Cu₄ Ti 、 Cu₉ Zr₂ 、 ZrCr₂、 金属 Cr、 金属 Zr ま た は金属 Ag を微細 に析出 さ せ る こ と が で き な く な り 、 Cu 合金の高強度化が不十分 と な る 。

加工温度 は、 低い ほ ど加工時の転位密度が上昇す る の で 、 引 含 続いて行 う 時効処理で Cu₄ Ti 、 Cu₉ Zr₂ 、 ZrCr₂、 金属 Cr、 金属 Zr ま た は金属 Ag 等 を よ り 微細 に析 出 さ せ る こ と が で き る 。 こ の た め 、 よ り 高 い強度 を Cu 合金に与 え る こ と が で き る 。 従 つ て ヽ 好 ま しい加ェ温度 は、 250で以下で あ り 、 よ り 好ま しい の は 50°C以 下で あ る 。 25 C以下で も よ い。

なお、 上記の温度域で の加工は、 そ の加工率 （断面減少率） を 20%以上 と して行 う こ と が望ま しい。 よ り 好ま しい の は 50%以上 で あ る 。 こ の よ う な加工率で の加工 を行え ば、 それに よ つ て導入 さ れた転位が時効処理時に析 出核 と な る の で 、 析出物 の微細化 を も た ら し 、 ま た 、 析出 に要す る 時間 を短縮 さ せ、 導電性に有害 な 固溶元素 の低減を 早期 に 実現で き る 。

(C) 時効処理条件 ： 280〜 550 °C の温度域で 10 分〜 72 時間保持 す る

時効処理は 、 C u Ti 、 Cu₉ Zr₂ 、 Zrし！ ·₂ 、 金 し]:、 金 ¾ ： Zr ま た は 金属 Ag を析出 さ せて Cu 合金 を 高強度化 し 、 あ わせて導電性 に を及 ぼす固溶兀素 ( Cr、 Ti 等） を 低減 し て導電率 を 向上 さ せ る の に有効で あ る 。 し か し、 そ の 処理温度 が 280 °C未満の場 、 析出 兀素 の拡散 に長時間 を要 し、 生産性を低下 さ せ る 。 一方 、 処理 曰 度が 550°C を超 え る と 、 析出 物が粗大 に な り す ぎ て、 析出硬化作 用 に よ 高 強度化が で き ない ばカゝ り か、 延性、 耐衝擊性 び疲 労特性が低下す る 。 こ の た め 、 時効処理 を 280〜 550で の温度域で 行 う こ と が 望ま し い。 望ま しい時効処理温度 は 300〜 450 。Cで あ り 更に望ま し レ、 の は 、 350〜 400。。で あ る 。

時効処理時間 が 10 分未満の場合、時効処理温度 を高 く 設定 して も 所望の析出量を確保で き ず、 72 時間 を超 え る と 処理費用 が か さ む 従 つ て 、 280 550 °C の温度域で時効処理 を 10 分〜 72 時間 の 範囲 で行 ラ の が望ま しい。 典型的 な時効処理時間 は、 1〜 ' 5 時間 で あ る

な ヽ 時効処理は、 表面の酸化 に よ る ス ケ ール の発生を 防 ぐた め ■

に 、 JS 兀 '性雰囲気中 、 不活性ガス 雰囲気中 ま た は 2 OPa 以下の真 空中 で行 う の が よ い。 こ の よ う な 雰囲気下での処理に よ つ て優れ た メ ッ キ性 も 確保 e れ o 。

上記の加ェ と 時効処理は、 必要 に応 じて 、 繰 り 返 して行つ て よ い 。 繰 り 返 し行 え ば、 1 回 の処理 （加工お ょ ぴ時効処理 ) で行 う よ り も 、 短い時間で所望の 析 出量 を 得 る こ と が で き 、 Cu₄ Ti 、

Cu₉ Zr₂ 、 ZrCr₂、 金属 Cr、 金属 Z r ま た は金属 Ag を よ り 微細 に析 出 さ せ る こ と が で さ る ο こ の と さ 、 例 え ば、 処理 を 2 回繰 り 返 し て行 場合 に は 、 1 回 百 の時効処理温度 よ り も 2 回 百 の時効処理

'〉曰 度 を若干低 く す る ( 20 〜 70 °C低 く す る ） の が よ い ο こ の よ う な 熱処理 を行 う の はヽ 2 回 目 の時効処理温度 の方が 高 い m ¾σ 口 、 1 回 の 時効処理 の 際 に 生成 し た析 出物 が 粗大化す る 力 ら で あ る 。 3

1

回 目 以降の時効処理に い て も 上記 と 同様に 、 そ の m にィ了 つ た 時効処理温度 よ り 低 < す る の 力 S 望ま しい。

(D) そ の 他

本発明 の Cu a 金の製造方法にお いて 、 上記 の製造条件以外の 条件 、 例 え ば溶解ヽ 铸造等の条件 に つい て は特 に限定は な い が 、 例 え ば 下記の よ 5 に行 免 ば よ い 0

溶解は 、 非酸化性ま た は還元性の 雰囲気下で行 う の が よ い 0 こ れは 、 溶銅 中 の 固溶酸 が多 く な る と 後工程で、 水蒸気力 s生成 し て プ V ス タ 一が発生す る 、 い わ る 水素病な どが起 こ る か ら で あ る o ま た 、 酸化 しやすい固溶元素 、 例 え ば、 Ti、 Cr 等 の粗大酸化 物 が生成 し、 こ れが最終製 Π

PP よ で残存す る と 、 延性や疲労特性 を 著 し < 低下 さ せ る 0

錄片 を得 る 方法はヽ 生産性や凝固速度の点で連続 m造が好ま し レヽ が 、 上述 の条件 を満たす方法で あれば、 他の方法 、 例 え ばィ ン ゴ V 卜 法で も構わない o ま た、 好ま しい錄込温度 はヽ 1250 °C以上 で め る 0 さ ら に好ま し い の は 1350 °C 以上で あ る 。 こ の温度で めれ ば、 Cr、 Ti お よ び Zr を十分溶解 さ せ る こ と が で き 、 ま た Cr-Ti 化合物、 Ti-Zrィ匕合物、 Zr-Crィ匕合物等の介在物 、 Cu₄ Ti 、 Cu₉ Zr₂ 、 ZrCr₂、 金属 Cr、 金属 Zr ま た は金属 Ag 等 を生成 さ せな い か ら で あ る 。

連続铸造に よ り 錄片 を得 る 場合 に は、 銅合金で通常行われ る 黒 鉛モ ール ド を用 い る 方法が潤滑性の観点か ら推奨 さ れ る 。 モ ール ド材質 と し て は主要な合金元素で あ る Ti、 Cr ま た は Zr と 反応 し に く い耐火物、 例 え ばジル コ ニ ァ を用 いて も よ い。 実施例 1

表 1 〜 4 に示す化学組成 を有す る Cu 合金 を 高周波溶解炉に て 真空溶製 し 、 ジル コ ニ ァ製の踌型 に深 さ 15m m ま で鎢込み、 鎳片 を得た。 希土類元素 は、 各元素 の 単体ま た は ミ ッ シ ュ メ タ ルを 添 加 し た。

化学組成 (質量％、残部: Cuおよび不純物) 合金 化学組成 (質量％、残部: Cuおよび不純物）

No. Cr Zr Ag No. Cr Zr Ag

1 5.60* 0.02 - 6.01* 31 ― 1.01 3.01 ―

2 4.50* 6.01* 0.05 ― 32 ― 3.00 2.99 ―

3 5.40* 0.08 5.20* ― 33 0.10 4.99 2.98 ―

4 4.62* ― 5.99* ― 34 0.11 5.00 0.10 2.10

5 0.11 0.10 5.00 一 35 0.12 一 0.99 ―

6 0.12 1.01 - 5.00 36 0.18 ― 2.99 ―

7 0.18 2.98 ― ― 37 0.10 一 4.99 -

8 0.10 4.98 ― ― 38 1.01 2.00 0.11 一

9 1.00 0.12 ― - 39 0.99 ― 1.02 ―

10 1.02 0.99 0.50 0.25 40 1.01 一 2.99 0.25

11 1.02 2.99 0.10 ― 41 0.99 ― 5.00 ―

12 2.01 0.11 ― 一 42 2.00 ― 0.12 ―

13 1.99 1.01 ― ― 43 1.97 ― 0.98 ―

14 2.99 0.12 ― 0.10 44 2.01 ― 3.01 ―

15 3.00 1.00 ― ― 45 1.99 ― 4.99 0.10

16 2.98 3.01 一 ― 46 3.01 ― 0.10 1.00

17 2.99 4.98 ― 一 47 3.01 ― 1.01 ―

18 ― 0.10 0.11 3.40 48 2.99 ― 3.00 ―

19 ― 0.99 0.12 一 49 2.98 一 4.99 ―

20 ― 2.99 0.18 ― 50 2.50 0.01 一 一

21 一 4.99 0.10 ― 51 0.06 0.01 ―

22 ― 0.11 1.01 ― 52 0.99 1.50 ― 0.04

23 0.50 1.02 0.99 一 53 0.01 0.07 ― 5.00

24 ― 2.52 1.52 ― 54 ― 0.01 0.02 ―

25 ― 5.00 0.99 0.25 55 一 0.03 0.05 0.02

26 ― 0.12 2.00 一 56 ― 0.05 0.01 ―

27 ― 0.98 1.97 ― 57 0.02 ― 1.99 0.01

28 一 3.01 2.01 一 58 0.98 1.50 0.01 ―

29 ― 4.99 1.99 ― 59 1.02 2.00 0.06 ―

30 一 0.10 3.01 ― 60 0.02 ― 2.00 ―

*は、本発明で規定される範囲を外れることを意味する。

20

差替え用紙 （規則 26) /vD O osnooさ oifcIdさAV

表 4

*は、本発明で規定される筇囲を外れることを意味する。 Mmは、ミッシュメタルを意味する。

得 ら れた錶片 を 、 錶造直後 の温度 （錄型か ら 取 り 出 した直後 の 温度）であ る 900 °C カ ら 450 C ま で の温度域において噴霧冷却 に よ り 所定の 冷却速度 で冷却 し た後 、 切断 と 切 削 に よ り 厚 さ 10mm X 幅 80mm X長 さ 150 m m の圧延素材 を 作製 した。

比較の た めに一部の圧延素材に ついて は、 950 °C で溶体化熱処理 を行 づ た こ れ ら の圧延素材 に室温にて圧下率 80%の圧延 （ 1 回 目 圧延 ) を施 し て厚 さ 2mm の板材 と し 、所定の条件で時効処理（ 1 回 目 時効 )を施 し て供試材 を作製 し た。一部 の供試材につ い て はヽ 更 に 、 室温 にて 圧 下率 95 %の圧延 （ 2 回 目 圧延） を行 つ て厚 さ

0. 1mm と し 、 所定の条件で時効処理 （ 2 回 目 時効） した

れ ら の製造条件 を表 5 〜 9 に示す 。 なお、 表 5 〜 9 に おい て 上記の溶体化処理 を行 っ た例 は、 比較例 6、 8、 10、 12、 14 お よ ぴ

16 で ^; あ ' る

こ の よ う に作製 し た供試材 につ い て 、 下記の手法 に よ り 、 析出 物 び介在物 の粒径お よ び単位面積当 た り の合計個数 、 引 張強 度ヽ 導電率 、 耐熱温度お よ び曲 げ加工性を求めた。 こ れ ら の結果 を表 5 〜 9 に併記す る 。

<析出物お よ び介在物の合計個数 〉

各供 材の圧延面 に垂直で、 且つ圧延方向 と 平行な断面 を鏡面 研磨 し 、 ァ ンモ ニ ァお よ び過酸化水素水 を体積比 9 ： 1 で混合 し た腐食液でエ ッ チ ン グ し た後 、 光学顕微鏡に よ り 100 倍の倍率で

1mm X 1 mm の視野 を観察 した。 そ の後 、 析出物お よ び介在物 の長 径 (途 中 で粒界 に接 し な い条件で粒内 に最 も 長 く 引 け る 直線の長 さ ) を測定 して得た値 を粒径 と 定義す る 。 更に、 粒径が 10 β m 以 上の析出物お よ び介在物の う ち、 lmm X l mm 視野の枠線 を交差す る も の を 1/2 個、 枠線内 に あ る も の を ] L 個 と して合計個数 n₁ 算出 し ί壬意 に選んだ 10 視野にお け る 個数 ： N ( = ηι + η₂ + · · • + n 1 o ) の平均値 （ N/10) を そ の試料の析 出物お よ び介在物 の合計個数 と t ¾i "3 o 0

< 引 張強度 〉

上記の供試材 か ら 引 張方向 と 圧延方向 が平行 に な る よ う に JI S

Ζ 2201 に規定 さ れ る 13B 号試験片 を採取 し、 JIS Z 2241 に規定 さ れ る 方法 に従 い ヽ 室温 （ 25°C ) で の 引 張強度 〔 TS(MPa)〕 を 求 め た。

< 導電率 >

上記 の 供試材 カ ら 長 手方 向 と 圧延 方 向 が 平行 に な る よ う に 幅

10 mm X さ 60mm の試験片 を採取 し、 試験片 の長手方向 に 電流 を 流 して試験片 の 両端の電位差 を測 定 し、 4 端子法 に よ り 電気抵抗 を求めた。 続い てマィ ク 口 メ ー タ で計測 した試験片 の体積か ら ヽ 単位体積当 た り の電気抵抗 （抵抗率） を算出 し、 多結晶純銅 を焼 鈍 し た 標 準 試 料 の 抵 抗 率 1.72 Q ' cm と の 比 力、 ら 導 電 率 〔 IACS(%)〕 を求めた。

<耐埶 曰

？、'、ゝ 度 >

上記の供 材か ら 幅 10mm X長 さ ： 10mm の試験片 を採取 し、 圧延 面 に垂直でヽ 且つ圧延方向 と 平行な断面 を鏡面研磨 しヽ 正四角 の ダィ ャモ ン ド、圧子 を荷重 50 g で試験片 に押 し込みヽ 荷重 と く ぼ みの表面積 と の 比か ら 疋 ^ さ れ る ビ ッ 力 一 ス硬度 を測定 し た 。 更 に 、 こ れ を所定の 、曰 度で 2 時間加熱 し 室 曰

ism.ま で冷却 した後 に 、 冉ぴ ビ V 力 一 ス硬度 測定 し 、 そ の硬度が加熱刖 の硬度の 5 0 %に な る加熱 ΐ服度 を耐熱 曰 度 と し た。

<曲 げ加ェ性 >

上記の供 材か ら 長手方向 と 圧延方向 が平行に な る う に 、 幅

10 m m X ： さ 60 mm の を複数採取 しヽ 曲 げ部 の 曲 率半径 (内 径） を変 え て 、 90° 曲 げ試験を 実施 した。 光学顕微鏡 を用 いて 、 2

表 5

製造条 特性

1回目圧延 1回目熱処理 2回目圧延 2回目熱処理 ① ② 引張 耐熱 曲げ加工性

区分 導電率

厚さ ；皿度 厚さ 強度 B

No. mm 時間 時間

(°C/8) CO) (mm) CO) (°c) (mm) c) (個/ (MPa) (%) ( ) (R/t) 評価

1 5 11 25 2.0 400 2h 25 0.1 350 10h 50 30 710 60 500 1 〇

2 6 10 25 2.0 400 2h 25 0.1 350 10h 30 20 900 40 450 2 〇

3 7 12 25 2.1 400 2h 25 0.1 350 10h 10 18 1178 20 450 3 〇

4 8 11 25 1.9 400 2h 25 0.1 350 10h 5 10 1350 10 450 5 O

5 9 9 25 2.0 400 2h 25 0.1 350 lOh 20 20 800 60 500 1 〇

6 10 10 25 1.9 400 2h 25 0.1 350 lOh 20 20 885 38 450 2 〇

7 11 11 25 1.8 400 2h 25 0.1 350 lOh 5 0.9 1305 15 500 4 〇

8 12 9 25 2.0 400 2h 25 0.1 350 lOh 8 8 720 68 500 1 o

9 13 10 25 2.0 400 2h 25 0.1 350 lOh 20 20 915 31 500 2 〇

10 14 11 25 2.0 400 a 25 0.1 350 lOh 50 32 750 62 500 1 o

11 15 12 25 1.9 400 2h 25 0.1 350 lOh 6 10 920 31 500 2 o

12 16 11 25 2.0 400 2h 25 0.1 350 lOh 50 3 1180 18 500 2 o

13 17 9 25 2.1 400 2h 25 0.1 350 lOh 10 0 1250 11 500 2 〇

14 18 10 25 2.1 400 2h 25 0.1 350 lOh 3 32 750 62 500 1 〇

本 15 19 10 25 2.0 400 2h 25 0.1 350 lOh 0 12 925 35 500 2 〇

16 20 11 25 1.9 400 2h 25 0.1 350 lOh 20 10 1362 18 500 5 〇

発 17 21 12 25 1.9 400 2h 25 0.1 350 lOh 10 0.8 1450 14 500 6 o

18 21 10 25 2.1 400 2h 25 0.2 ― ― 20 0.1 1390 10 450 4 o

明 19 22 10 25 2.0 400 2h 25 0.1 350 lOh 65 31 761 52 500 1 〇

20 23 10 25 2.0 400 2h 25 0.1 350 lOh 52 21 930 34 500 2 o

例 21 24 9 25 2.1 400 2h 25 0.1 350 lOh 40 5 1365 29 500 4 〇

22 24 9 25 1.9 400 2h 25 0.2 ― ― 35 1 1192 20 450 2 〇

23 25 10 25 1.9 400 2h 25 0.1 350 lOh 18 0.5 1482 15 500 6 〇

24 26 11 25 1.9 400 2h 25 0.1 350 lOh 0 34 785 48 500 1 〇

25 27 11 25 1.9 400 2h 25 0.1 350 lOh 12 26 934 35 500 2 o

26 28 12 25 1.9 400 2h 25 0.1 350 lOh 23 19 970 31 500 2 〇

27 29 11 25 1.9 400 2h 25 0.1 350 lOh 12 0.1 1492 14 500 6 o

28 30 9 25 2.0 400 2h 25 0.1 350 lOh 25 30 789 47 500 1 o

29 31 10 25 2.0 400 2h 25 0.1 350 lOh 50 17 941 28 500 2 o

30 32 10 25 2.0 400 S 25 0.1 350 lOh 14 1 1210 15 500 4 〇

31 33 10 25 2.0 400 2h 25 0,1 350 lOh 19 0.8 1376 10 500 5 〇

32 34 9 25 2.0 400 2h 25 0.1 350 lOh 19 0.02 1520 5 500 7 〇

33 35 10 25 2.0 400 2h 25 0.1 350 lOh 0 21 850 45 500 2 〇

34 36 11 25 2.1 400 2h 25 0.1 350 lOh 32 5 1080 46 500 3 o

35 37 11 25 2.1 400 5!h 25 0.1 350 lOh 13 2 1142 30 500 3 o

「時間」の

①は、「合金中に存在する析出物および介在物のうち粒径が 10ίί πι以上ものの単位面積当たりの個数 Jを意味する。

②は、「結晶 a径」を意 する。

\ )。^ R &† t

簿^ ¾。善 ¾鄹鹩 j it » ^室微^ ^ ^ τ厂^ L 8；^b 3 ' 6

「時間」の「hjは時間（hours)を意味 る。

①は、「合金中に存在する析出物および介在物のうち粒径が 10/i m以上のものの単位面積当たリの個数 Jを意味する。

②は、「結晶粒径」を意昧する。

つ

「時間 Jの「h」は時間（hours)を意味 る。

①は、「合金中に存在する析出物および介在物のうち粒径が m以上のものの単位面積当たリの個数」を意味する。

②は、 晶 径」を意味する。

8

本発例明

「時間」の rhjは時間（hours)を意味する。

①は、 Γ合金中に存在する析出物および介在物のうち粒径が 10〃 m以上のものの単位面積当たリの個数」を意味する。

②は、 !"|¾晶¾径_/を意棕する。

製造桑 f 特性

a .

冷却 1回目圧延 1回目熱処理 2回目圧延 2回目熱処理 ① ② 引張 耐熱 曲げ加工性

S分 導電率

厚さ 厚さ 強度 B

No. 時間 時間 評価

(°C/E) (¾) (mm) (°C) (°C) (mm) CG) (個/ mm²) ( i m) (MPa) (%) c) (R/t)

>100 81 623 41 500 3 X 例比較 1 Γ' 10 25 2.0 400 2h 25 0.1 350 lOh

2 2* 9 25 1.9 400 2h 25 0.1 ― 一 ― ― ― 一 ― ― 一

3 3 10 25 1.8 400 2h 25 0.1 350 lOh >100 35 1000 15 350 5 X

4 4* 11 25 1.8 400 3h 25 1.1 350 lOh >100 89 432 51 350 3 X

5 9 0.2- 25 2.0 400 2h 25 0.1 350 lOh >100 93 600 42 440 3 X

6 9 10 25 2.0 400 2h 25 0.1 350 lOh >100 98 550 75 400 3 X

7 24 0.2* 25 2.1 400 2h 25 0.1 350 lOh >100 85 510 25 350 3 X

8 24 10 25 2.1 400 2h 25 0.1 350 lOh >100 52 723 2Θ 350 3 X

9 39 0.2^ί! 25 2.0 400 2h 25 0.1 350 lOh >100 39 700 45 350 3 X

10 39 9 25 2.0 400 ？, 25 0.1 350 lOh >100 42 720 45 350 3 X

11 41 0.2 - 25 2.0 400 2h 25 0.1 350 lOh >100 43 710 43 350 3 X

12 41 10 25 2.0 400 2h 25 0.1 350 lOh >100 45 750 30 350 3 X

13 62 0.2* 25 2.1 400 2h 25 0.1 350 lOh >100 49 700 23 350 3 X

14 62 11 25 2.1 400 2h 25 0.1 350 lOh >100 41 780 28 350 3 X

15 98 0.2* 25 1.9 400 ？, 25 0.1 350 lOh >100 48 720 40 350 3 X

16 98 10 25 1.9 400 2h 25 0.1 350 lOh >100 52 750 39 350 3 X

17 134' 9 25 2.0 400 2h 25 0.1 350 lOh >100 15 980 15 350 4 X

18 X

135" 10 25 1.9 400 2h 25 0.1 350 lOh >100 38 1420 2 350 7

19 136* 11 25 1.9 400 2h 25 0.1 350 lOh >100 12 1205 8 350 6 X

20 137* 10 25 2.1 400 2h 25 0.1 350 lOh >100 3 1063 15 350 5 X

21 138* 10 25 2.0 400 2h 25 0.1 350 lOh >100 3 1059 12 350 5 X

22 129^s 11 25 2.1 400 2h 25 0.1 350 lOh >100 2 1059 12 350 5 X

23 140^s 11 25 2.0 400 2h 25 0.1 ― ― ― ― ― ― ― ― 一 r#jは、化学組成が本発明で規定される範囲を外れることを意味する。

r*jは、 件が本発明で規定される範囲を外れることを意味する。

「時間」の「hjは、時間（hours)を意味する。

①は Γ合金中に存在する析出物および介在物のうち粒径が m以上のものの単位面積当たリの個数」を意味する。

②は、「i 晶 ¾径』を意味する。

曲 げ加ェ性の欄 の 「評価」 は、 引 張強度 TS が 800MPa 以下の板 材では B ≤ 2.0 を満たす も の、 引 張強度 TS 800MPa を超 え る 板 材で は下記の（b )式 を満たす場合 を 「〇 J と し 、 こ れ ら を満た さ な い場合 を 「 X」 と した。

B ≤ 41.2686 - 39.4583 Xexp [ - {(TS - 615.675)/ 2358.08}² ] · · · (!)) 図 6 は、各実施例 の 引 張強度 と 導電率 と の 関係 を示す図 で あ る 。 な 、 図 6 に は 、 実施例 1 お よ び 2 にお け る 本発明 例 の値 を プ P

V 卜 して あ る

表 5 9 お よ び図 6 に示す よ う に 、 本発明例 1〜 141 で は 化学 組成 、 な ら びに析出物お よ び介在物 の合計個数が本発明 で規定 さ れ る 範囲 に あ る の で、 引 張強度お ょ ぴ導電率が前述 の（a)式を満た して いた 従 つ て 、 こ れ ら の合金 は、 導電率お よ び引 張強度 のノく ラ ン ス が B e添カ卩 Cu合金 と 同程度 ま た はそれ以上の 高い レ ベ ルに あ る と い え る 。 ま た、 本発明例 121〜 131 は、 同一成分系 で添加量 よ び /ま た は製造条件を微調整 した例であ る 。 こ れ ら の 金 に ついて は図 6 中 の 「△」 で示す よ う な 引 張強度 と 導電率 と の 関係 を有 し 従来来知 ら れてい る Cu 合金の特性 を持 っ た Cu 合金で あ る と い え る こ の よ う に、 本発明 の Cu 合金は、 引 張強度 び 導電率のノ^ エ ー シ ヨ ンが豊富で あ る こ と が分か る 。 ま たヽ 耐熱 曰 度に い て も 、 500 C と いずれ も 高い水準が維持 さ れて い た o さ ら にヽ 曲 げ特性 も 良好で あ っ た。

一方ヽ 比較例 1〜 4 お よ び 17〜 23 は、 Cr、 Ti お よ び Zr の いず れかの含有量が本発明 で規定 さ れ る 範囲 を外れ、 曲 げ加ェ性に劣 つ て いた 特に 、 比較例 17〜 23 は、 第 1 群〜第 5 群の元素 のム計 含有里 も 本発明 で規定 さ れ る 範囲 を外れ る ので、 導電率が低か つ

/こ

比較例 5 〜 16 はいずれ も 本発明 で規定 さ れ る 化学組成 を有す る 金の例で あ る しカゝ し、 5、 7、 9、 11、 13 お よ び 15 は铸込み後 の冷却速度が遅 < 、 ま た 、 比較例 6 、 8、 10、 12、 14 お よ び 16 は 溶体化処理 を行 つ たた め に、 レ、ずれ も 析出物お よ び介在物 の合計 個数が本発明 で規定 さ れ る 範囲 を 上回 り 、 曲 げ加工性に劣 っ て レ、 た 更に 、 溶体化処理 を 実施 し た 比較例 は、 同 じィ匕学組成の本発 明 の a 金 (本発明 例の 5、 21、 3 7、 3 9、 49 お よ び 85 と 比較 し 、 引 張強度 び導電率に劣 る 。

比較例 2 お よ ぴ 23 は、 2 回 S 圧延で耳割れがひ ど く 試料採取が 不可能で め つ たた め特性評価 に到 ら な 力 つ た。 実施例 2

次 に 、 プ ロ セ ス の 影響 を 調査す る た め に 、 表 2 4 に 不す

No.67、 114 お よ び 127 のィ匕学組成 を有す る Cu 合金 を 周波溶解 炉で溶製 し、 セ ラ ミ ッ ク ス製の铸型に深 さ 15mm ま で m込み 、 厚 み 15mmX幅 lOOmmX長 さ 130mm の铸片 を得た後 、 m造直後 の 温 度で あ る 900°C か ら 450°Cま での温度域におい て噴霧冷却 に よ り 所定の冷却速度で冷却 し た。 こ の铸片か ら 表 1 0 1 2 に示す条 件で供試材 を作製 した。得 ら れた供試材について 、上記 と 様にヽ 析出物お よ び介在物の合計個数、 引 張強度、 導電率ヽ 耐熱温度 よ ぴ曲 げ加工性 を調査 し た。 こ れ ら の結果 も 表 1 0 〜 1 2 に併記 す る 。

②は、「結晶粒径 Jを意眛する。

表 1 0 ~ 1 2 な ら びに 図 6 に示す よ う に 、 本発明例 142〜 209 で は、 冷却条件、 圧延条件お よ び時効処理条件のいずれ も が本発 明 で規定 さ れ る 範囲 に あ る の で、 析出物お よ び介在物 の合計個数 が本発明 で規定 さ れ る 範囲 の Cu 合金 を製造す る こ と が で き た。

の た め、 本発 明例で はいずれ も 、 引 張強度お ょ ぴ導電率が 刖述 の (a)式 を満た して い た。 ま た、 耐熱温度 も 高 い水準が維持 さ れ、 曲 げ加ェ性 も 良好で あ っ た。

一方、 比較例 24〜 38 で は、 冷却速度、 圧延温度お よ び熱処理温 度が本発明範囲 か ら 外れ る た め、 析出物が粗大化 し析出物 の分布 が本願発明範囲 か ら 外れ曲 げ加工性 も 低下す る 。

実施例 3

表 1 3 に示す化学組成を有す る 合金 を大気中 、 高周波炉にて溶 解 し 、 下記の 2 種類の方法で連続錶造 し た。 液相線温度力: ' ら 450°C ま での平均冷却速度 は、 一次冷却 と 水噴霧を用 いた 二次冷却 に よ つ て制御 し た。 なお、 それぞれの方法において 、 溶解中 は溶湯上 部 に木炭の粉末を適量添加 して溶湯表面部 を還元雰囲気 と し た。 表 13

< 連続錄造方法 >

( 1 )横引 き で は、 上継ぎ にて保持炉 に注湯 したが、 そ の後 は同様に 木炭 を添加 して 酸化 を 防止 し 、 グ ラ フ ア イ ト モール ド を用 い た 間 欠 引 き 抜 き で鍚片 を得た。 平均引 き 抜 き 速度 は 200mm/min で あ つ た。

(2) 竪引 き 法で は、 タ ンデ ィ ッ シ ュ に注湯後 は同 じ く 木炭で酸化

36

差 え 26 を 防止 し、 タ ンデ ィ ッ シ ュ か ら鎳型内 へは ジル コ ニ ァ製浸漬 ノ ズ ノレで同 じ < 木炭粉末で覆つ た層 を介 し て溶湯プー ル中へ連続注湯 し た 。 铸型 は銅合金製水冷踌型に厚 さ が 4mm の グ ラ フ ア イ ト を 内 張 し た も の を用 い 、 平均速度 150mm で連続引 き 抜 き した。

な ヽ それぞれの冷却速度 は、 铸型 を 出 た後 の表面 を熱電対で 数力 所測 り 、 伝熱計算 と の併用 に よ っ て算 出 した。

得 ら れた铸片 は表面研削 し た後 、表 1 4 に示す条件で冷間圧延 、 熱処理ヽ 冷間圧延お よ び熱処理 を施 し 、 最終的 に厚 さ 200 /i m の 薄帯 を得た 。 得 ら れた薄帯 を用 い 、 上記 と 同様に、 析出物お よ び 介在物 の a 計個数、 引 張強度、 導電率、 耐熱温度な ら びに 曲 げ加 ェ性を調查 し た。 こ れ ら の結果 も 表 1 4 に併記す る 。

表 1 4

①は、 Γ合金中に存在する析出 ¾および介在物のうち粒径が 10// m以上のものの単位面積当たりの個数」を意味する。

②は、「結晶粒径」を意味する。

1 4 に不す う に、 いずれの铸造方法 において も 高い 引 張強 度 と 導電率のム金が得 ら れ、 本発 明方法が 実際 の铸造機に適用 で 含 る こ と が分か つ た。 実施例 4

安全ェ具 の適用 を評価すべ く 、 以下の方法で試料を作製 し 、 摩耗性 ( ビ V 力 一ス 硬度） お よ び耐火花性 を評価 し た。

表 1 5 に示す PI 金 を大気 中 、 高周波炉 にて溶解 し 、 ダー ビル法 に つ て金 m造 し た 。 即 ち 、 図 7 (a)に示す よ う な状態で金型 を 保持 し 、 木炭粉末で ：元雰囲気 を確保 し な が ら約 1300 °Cの溶湯を 金型 に 注湯 し た後 れ を 図 7 (b)に示す様 に傾転 し て 図 7 (c)の 状態で凝固 さ せて錄片 を作製 した。 金型は厚 さ が 50mm の鎳鉄製 と しそ の 内部 に冷却用 穴 を 開 けて 空気冷却で き る よ う に配管 し た。

片 は注湯が容易 に な る よ う に楔形 と し 、 下断面が 30 X 3 00、 上 断面が 50 X 400mm 、 r i さ 力 S 700mm と し た。

得 ら れた鎳片の 下端か ら 300mm ま で の部分を採取 し て表面研 削後ヽ 冷間圧延 ( 30→ 10mm) →熱処理 ( 375 °C X 16 h ) を施 し、 厚 さ 10mm の板 を得た。 こ れ ら の板 を用 い、 上記の方法に よ り 析出 物お び介在物 の A き 個数、 引 張強度、 導電率、 耐熱温度お よ び 曲 げ加ェ性を 周 し、 更に 、 下記 の方法に よ り 耐摩耗性、 熱伝導 度 よ ぴ耐火花発生性を調査 した。 こ れ ら の結果を表 1 5 に併記 す る

<耐摩耗性 >

供 材か ら それぞれ幅 10mm X長 さ 10mm の試験片 を採取 し、 圧 延面 に垂直で 、 且つ圧延方 向 と 平行な断面 を鏡面研磨 し、 JIS Z

2244 に規定 さ れ る 方法 に よ り 、 25 C、 荷重 9.8 N で の ビ ッ カ ー ス 硬 さ を測定 した □ ぐ 熱伝導度 〉

熱伝導度 〔 TC(W/m . K)〕 は、 上記の導電率 〔 IACS(%)〕 を 、 図 5 中 に記載の式 「 TC= 14.804 + 3.8172 X IACS」 力 ら 求め た。

< 耐火花発生性 〉

回転数が 12000 rpm の卓上 グ ラ イ ン ダー を使用 し JIS G 0566 に 規定 さ れ る 方法 に準 じ た火花試験 を行い、 目 視に よ り 火花発生 の 有無 を確認 し た。

なお、 下断面か ら 100mm 位置の铸型内壁面下 5 mm の位置に熱 電対 を挿入 して測温 し、 伝熱計算 か ら 得た液相線 に基づいて求 め た 4 5 0 °C ま での 平均冷却速度 は、 10 °C /s で あ っ た。

表 1 5

繊 (w«) 引張 耐熱 曲げ加工性 耐摩 熱伝 火花

① ② 導電率

区分 度 B 耗性 導度 発生の

Cr Ti Zr Sn P Ag 評価

(個/ ( U m) (%) (°C) 灣 (Hv) (W/m- K) 有無 本 210 1.5 0.8 1.00 1.00 0.01 0.10 28 25 920 42 400 1 〇 287 175 無し

21 1 1.0 1.5 - 0.40 - - 10 12 1204 28 450 2 〇 369 122 無し 発

明 212 0.5 1.0 0.01 0.80 0.02 0.80 21 20 989 40 450 1 O 307 167 無し 例 213 'Ι .Ο 1.0 0.60 0.50 0.05 0.30 25 18 1006 30 450 2 0 312 129 無し 比 39 - 6.00 5.20 - 0.10 0.50 >100 2 1398 1 350 6 X 425 19 有り 較

例 40 5.00 0.05 5.5 0.10 0.10 - >100 1 1312 1 350 6 X 400 20 有り

①は、 Γ合金中に存在する析出物および介在物のうち粒径が 10jU m以上ものの単位面積当たリの個数 Jを意味する。

②は、「 晶 を意味する。

s想

m

表 1 5 に示す よ う に、 本発明例 2 1 0〜 2 1 3 で は、 耐摩耗性が 良好 で、 熱伝導度 も 大 き く 、 火花が観察 さ れ る こ と は な かっ た。 一方、 比較例 3 9 お よ び 4 0 は、 いずれ も 本発明 で規定 さ れ る ィ匕学組成 を 満た さ ないた め 、 熱伝導度 が小 さ く 、 火花が観察 さ れた。 産業上の利用 可能性

本発明 に よ れば、 B e 等 の環境に有害 な元素 を含 ま な い C u 合金 で あ っ て 、 製品バ リ エー シ ョ ンが 豊富で あ り 、 更 に 、 高温強度お よ び加工性に も 優れ、 更 に 、 安全工具用材料に要求 さ れ る 性能、 即 ち 、 熱伝導度、 耐摩耗性お よ び耐火花発生性に も 優れ る C u 合 金、 お よ びそ の製造方法を提供す.る こ と が で き る 。

Claims

請求 の範囲 . 質量。/。 で、 Cr : 0.01〜 4.0。/。 、 Ti ： 0.01〜 5.0%お よ び Zr : 0.01 〜 5.0 % の 中 か ら 選ばれた 2 種以上 を含有 し 、 残部 が C u お よ び 不純物か ら な り 、 合金 中 に存在す る 析出物お よ び介在物 の う ち 粒径が 10 m以上の も の の単位面積当 た り の個数が合計で 100 個 /mm 2 以下で あ る こ と を 特徴 と す る Cu 合金。 . 質量。/。 で 、 C r ： 0.01〜 4.0 %、 Ti ： 0.01〜 5.0 %お よ び Z r ： 0.01 〜 5.0 % の 中 か ら選ばれた 2 種以上、 な ら びに Ag： 0.1 ~ 5.0 % を 含有 し 、 残部が Cu お よ び不純物 か ら な り 、 合金中 に存在す る 析出物 お よ び介在物 の う ち粒径 が 10 β m 以上 の も の の 単位面 積当 た り の個数が合計で 100 個 / mm 2 以下で あ る こ と を特徴 と す る Cu 合金。 . 質量。/。 で、 C r ： 0.01〜 4.0 % 、 Ti ： 0.01〜 5.0 %お よ び Z r ： 0.01 ~ 5.0% の 中 か ら 選ばれた 2 種以上 を含有 し、 更 に下記の第 1 群 力 ら 第 3 群 ま で の う ち 少 な く と も 1 つ の 群 か ら 選 ばれた 1 種 以上の成分を総量で 5.0 %以下含み、 残部が Cu お よ び不純物 か ら な り 、 合金中 に存在す る 析出物お よ び介在物 の う ち粒径が 10 i m以 上 の も の の 単位面積当 た り の個数が合計で 100 個 / mm2 以下であ る こ と を 特徴 と す る Cu 合金。 第 1 群 ： 質量％ で、 それぞれ 0.001〜 0.5% の P お よ び B 第 2 群 ： 質量％ で 、 それぞれ 0.01〜 5.0% の Sn、 Mn、 Fe、 Co、Al、 Si、 Nb、 Ta、 Mo、 V 、 Wお よ ぴ Ge 第 3 群 ： 質量％ で 、 それぞれ 0.01〜 3.0 % の Z n、 N i、 Te お よ び Se . 質量％ で、 Cr ： 0.01〜 4.0 %、 Ti ： 0.01〜 5.0 %お よ び Zr ： 0.01 ~ 5.0 % の 中 か ら選ばれた 2 種以上、 な ら びに Ag： 0.1〜 5.0 % を 含有 し、 更 に下記 の第 1 群力、 ら 第 3 群ま での う ち少 な く と も 1 つ の群か ら 選ばれた 1 種以上の成分を総量で 5.0 % 以下含 み、 残部が Cu お よ び不純物か ら な り 、 合金 中 に存在す る 析出物お よ び介在物 の う ち粒径 が lO / m 以上 の も の の 単位面積 当 た り の個数が合計で 100 個 / mm2 以下で あ る こ と を特徴 と す る Cu 合 金。 第 1 群 ： 質量。/。 で、 それぞれ 0.001〜 0.5% の ぉ ょ び 8 第 2 群 ： 質量％ で 、 それぞれ 0.01〜 5.0% の Sn、 Mn、 Fe、 Co、 Al、 Si、 Nb、 Ta、 Mo、 V 、 Wお よ び Ge 第 3 群 ： 質量。/。 で、 それぞれ 0.01〜 3.0% の Zn、 Ni、 Te お よ びSe . 質量％ で、 C r ： 0.01〜 4.0 %、 Ti ： 0.01〜 5.0 %お よ び Z r ： 0.01 〜 5.0% の 中 か ら 選ばれた 2 種以上 を含有 し 、 更 に Mg、 Li、 Ca お よ び希土類元素 の 中 か ら 選ばれた 1 種以上 を合計で 0.001〜 2.0 %含み、 残部が Cu お よ び不純物か ら な り 、 合金 中 に存在す る 析出物お よ び介在物 の う ち粒径が ΙΟμΐΉ以上の も の の 単位面 積当 た り の個数が合計で 100 個 / mm2 以下で あ る こ と を 特徴 と す る Cu 合金。 . 質量％で、 Cr ： 0.01〜 4.0 %、 Ti ： 0.01〜 5.0 %お よ び Zr： 0.01 〜 5.0 % の 中 力 ら選 ばれた 2 種以上、 な ら びに Ag： 0.1〜 5.0 % を 含有 し、 更 に Mg、 Li、 Ca お よ び希土類元素の 中 か ら 選ばれた 1 種以上 を合計で 0.001〜 2.0 %含み、 残部が Cu お よ び不純物 か ら な り 、 合金中 に存在す る 析出物お よ び介在物の う ち粒径が 10 μ m以上の も の の 単位面積当 た り の個数が合計で 100 個 / mm 2 以下であ る こ と を特徴 と す る Cu 合金。 . 質量 0/。で、 Cr ： 0.01〜 4.0 %、 Ti ： 0.01〜 5.0 %お よ び Zr： 0.01 〜 5.0% の 中 か ら 選 ばれた 2 種以上 を含有 し、 下記の第 1 群か ら 第 3 群 ま で の う ち 少 な く と も 1 つ の 群 か ら 選 ばれた 1 種以 上 の成分 を総量で 5.0 %以下含み、 更 に Mg Li Ca お よ び希土類 元素の 中 か ら 選 ばれた 1 種以上 を合計で 0.001 2.0 %含み、 残 部が Cu お よ び不純物か ら な り 、 合金中 に存在す る 析出物お よ び介在物 の う ち粒径が ΙΟμπα以上 の も の の単位面積 当 た り の個 数が 合計で 100 個 / mm 2 以下 で あ る こ と を特徴 と す る Cu 合金。 第 1 群 ： 質量。 /。 で 、 それぞれ 0.001 0.5 % の P お よ び B 第 2 群 ： 質量。/。 で 、 それぞれ 0.01~ 5.0% の Sn Mn Fe Co Al Si Nb Ta Mo V Wお よ び Ge 第 3 群 ： 質量％ で 、 それぞれ 0.01 3.0 % の Z n N i Te お よ び Se . 質量。/。 で、 C r 0.01 4.0 % Ti 0.01 5.0 %お よ び Z r 0.01 5.0 % の 中 カゝ ら 選ばれた 2 種以上、 な ら びに Ag 0.1 5.0 % を 含有 し 、 下記の第 1 群力ゝ ら 第 3 群ま での う ち少な く と も 1 つ の 群か ら 選ばれた 1 種以上の成分を総量で 5.0 %以下含み、 更 に Mg Li Ca お よ び希土類元素 の 中 か ら 選ばれた 1 種以上 を合 計で 0.001 2.0 %含み、 残部が Cu お よ び不純物か ら な り 、 合 金中 に存在す る 析 出物お よ び介在物の う ち粒径が ΙΟμπι以上の も の の単位面積 当 た り の個数が合計で 100 個 / mm2 以下で あ る こ と を 特徴 と す る Cu 合金。 1 群 ： W % で 、 それぞれ 0. 00卜 0.5 ( ½ の P お よ ぴ B 2 群 ： 質量 % で 、 それぞれ 0 .01 5.0°/ D の Sn Mn Fe Al Si Nb la Mo V Wお よ ぴ Ge 第 3 群 ： M % で 、 それぞれ 0. 01 3.0% の Zn Ni Te お Se . 質量。/。 で、 Cr 0.01 4.0 % Ti 0.01 5.0 %お よ び Zr 0.01 5.0 %の 中 力 ら 選ばれた 2 種以上、 な ら びに 、 B i T 1 Rb C s Sr、 Ba、 Tc、 Re、 0s、 Rh、 In、 Pd、 Po、 Sb、 Hf、 Au お よ び Ga の 中 か ら 選ばれた 1 種以上 を総量で 0.001〜 0.3 %含有 し、 残部 が Cu お よ び不純物 か ら な り 、 合金中 に存在す る 析 出物お よ び 介在物の う ち粒径が ΙΟμπι以上の も の の 単位面積当 た り の個数 が合計で 100 個 /mm 2 以下で あ る こ と を特徴 と す る Cu 合金。 0 . 質量。 /。で、 C r： 0.01〜 4.0 % 、 Ti： 0.01〜 5.0 %お よ び Z r： 0.01 〜 5.0 % の 中 か ら 選 ばれた 2 種以上、 な ら びに Ag： 0.1〜 5.0 % を 含有 し、 更 tこ Bi、 Tl、 Rb、 Cs、 Sr , Ba、 Tc、 Re、 0s、 Rh、 In、 Pd、 Po、 Sb、 Hf 、 Au お よ び Ga の 中 力 ら 選ばれた 1 種以上 を総 量で 0.001〜 0.3 %含み、 残部が Cu お よ び不純物 か ら な り 、 合 金 中 に存在す る 析出物お よ び介在物の う ち粒径が 10 μ m以上の も の の 単位面積 当 た り の個数が合計で 100 個 / mm2 以下で あ る こ と を特徴 と す る Cu 合金。

1 . 質量％で、 C r： 0.01〜 4.0 % 、 Ti： 0.01〜 5.0 %お よ び Zr： 0.01 〜 5.0% の 中 か ら 選ばれた 2 種以上を含有 し、 更 に下記の第 1 群 か ら 第 3 群 ま で の う ち少 な く と も 1 つ の 群 か ら 選 ばれた 1 種 以上の成分を総量で 5.0%以下含み、 更 に Bi、 Tl、 Rb、 Cs、 Sr、 Ba、 Tc、 Re、 0s、 Rh、 In、 Pd、 Po、 Sb、 Hf、 Au お よ び Ga の 中 か ら選ばれた 1 種以上 を総量で 0.001〜 0.3 %含み、 残部が Cu お よ び不純物か ら な り 、 合金 中 に存在す る 析出物お よ び介在物 の う ち粒径が 10 μ m以上の も の の 単位面積当 た り の個数が合計 で 100 個 /mm ² 以下で あ る こ と を特徴 と す る Cu 合金。

第 1 群 ： 質量％ で、 それぞれ 0.001〜 0.5 %の P お よ び B

第 2 群 ： 質量。 /。 で 、 それぞれ 0.01〜 5.0% の Sn、 Mn、 Fe、 Co、 Al、 Si、 Nb、 Ta、 Mo、 V 、 Wお よ び Ge

第 3 群 ： 質量。/。 で 、 それぞれ 0.01〜 3.0 % の Zn、 Ni、 Te お よ び Se

2 . 質量％で、 Cr： 0.01〜 4.0 %、 Ti： 0.01〜 5.0 %お よ び Zr： 0.01 〜 5.0 % の 中 か ら 選ばれた 2 種以上、 な ら びに Ag： 0.1〜 5.0 % を 含有 し、 更 に下記の第 1 群力ゝ ら 第 3 群ま で の う ち少 な く と も 1 つ の群か ら 選ばれた 1 種以上 の成分を総量で 5.0 % 以下含 み、 更に Bi、 Tl、 Rb、 Cs、 Sr、 Ba、 Tc、 Re、 0s、 Rh、 In、 Pd、 Po、 Sb、 Hf、 Au お よ び Ga の 中 か ら 選 ばれた 1 種以上 を総量で 0.001 〜 0.3 %含み、 残部が Cu お よ び不純物か ら な り 、 合金中 に存在 す る 析出物お よ び介在物 の う ち粒径が ΙΟμηι以上の も の の 単位 面積当 た り の個数が合計で 100 個 / mm ² 以下で あ る こ と を 特徴 と す る Cu 合金。

第 1 群 ： 質量％ で、 それぞれ 0.001〜 0.5 % の P お よ び B

第 2 群 ： 質量。 /。 で 、 それぞれ 0.01〜 5.0 % の S n、 Mn、 F e、 Co,

Al、 Si、 Nb、 Ta、 Mo、 V 、 Wお よ び Ge

第 3 群 ： 質量。/。 で、 それぞれ 0.01〜 3.0 % の Zn、 Ni、 Te お よ び Se

3 . 質量％で、 C r： 0.01〜 4.0 %、 Ti： 0.01 ~ 5.0 %お よ び Z r： 0.01

~ 5.0 % の 中 か ら 選ばれた 2 種以上を含有 し、 Mg、 Li、 Ca お よ び希土類元素の 中 か ら 選ばれた 1 種以上を合計で 0.001〜 2.0% 含み、 更 に Bi、 Tl、 Rb、 Cs、 Sr、 Ba、 Tc、 Re、 0s、 Rh、 In、 Pd、 P o、 S b、 H f、 A u お よ び G a の 中 か ら選ばれた 1 種以上 を総量で 0.001〜 0.3 %含み、 残部が C u お よ び不純物 か ら な り 、 合金 中 に 存在す る 析出物お よ び介在物 の う ち粒径が 10 μ m以上の も の の 単位面積 当 た り の個数が合計で 100 個 /mm ² 以下で あ る こ と を 特徴 と す る Cu 合金。

4 . 質量％で、 C r： 0.01〜 4.0 % 、 Ti： 0.01〜 5.0 %お よ び Z r： 0.01 〜 5.0 % の 中 か ら選ばれた 2 種以上、 な ら びに Ag： 0.1〜 5.0 % を 含有 し、 Mg、 Li、 Ca お よ び希土類元素の 中 か ら 選 ばれた 1 種 以上 を合計で 0.001〜 2.0%含み、 更 に Bi、 Tl、 Rb、 Cs、 Sr、 Ba、 Tc、 Re、 0s、 Rh、 In、 Pd、 Po、 Sb、 Hf、 Au お よ び Ga の 中 力: > ら 選ばれた 1 種以上 を総量で 0.001〜 0.3 %含み、 残部 が Cu お よ ぴ不純物 か ら な り 、 合金中 に存在す る 析出物お よ び介在物 の う ち 粒径 が 10 μ m 以 上 の も の の 単位面積 当 た り の 個 数 が 合 計 で 100 個 /mm² 以下で あ る こ と を特徴 と す る Cu 合金。 '

5 . 質量。/。で、 C r： 0.01〜 4.0 % 、 Ti： 0.01〜 5.0 %お よ び Z r： 0.01 〜 5.0% の 中 か ら 選ばれた 2 種以上 を含有 し、 下記の 第 1 群か ら 第 3 群 ま で の う ち 少 な く と も 1 つ の群 か ら 選 ばれ た 1 種以上 の成分を総量で 5.0%以下含み、 Mg、 Li、 Ca お よ び希土類元素 の 中 か ら 選ばれた 1 種以上を合計で 0.001〜 2.0 %含み、更 に B i、 Tl、 Rb、 Cs、 Sr、 Ba、 Tc、 Re、 0s、 Rh、 In、 Pd、 Po、 Sb、 Hf、 Au お よ び G a の 中 か ら 選 ばれた 1 種以上 を総量で 0.001〜 0.3 % 含み、 残部が Cu お よ び不純物か ら な り 、 合金中 に存在す る 析 出物お ょ ぴ介在物 の う ち粒径が ΙΟμπι以上の も の の単位面積当 た り の個数が合計で 100 個 /mm ² 以下で あ る こ と を特徴 と す る Cu 合金。

第 1 群 ： 質量。/。 で、 それぞれ 0.001〜 0.5% の P お よ び B

第 2 群 ： 質量。 /。 で 、 それぞれ 0.01〜 5.0% の Sn、 Mn、 Fe、 Co、 Al、 Si、 Nb、 Ta、 Mo、 V 、 Wお よ び Ge

第 3 群 ： 質量。 /。 で、 それぞれ 0.01〜 3.0 % の Zn、 N i、 Te お よ び

S e

6 . 質量 ⁰ /oで、 Cr： 0.01〜 4.0 %、 Ti： 0.01〜 5.0 %お よ び Zr： 0.01 〜 5.0 % の 中 か ら 選ばれた 2 種以上、 な ら びに Ag： 0.1〜 5.0 % を 含有 し、 下記の第 1 群力ゝ ら 第 3 群ま での う ち少な く と も 1 つ の 群か ら選ばれた 1 種以上の成分を総量で 5.0 %以下含み、 Mg、 Li、 Ca お よ び希土類元素 の 中 か ら 選ばれた 1 種以上 を合計で

0.001〜 2.0%含み 、 更 に Bi、 Tl、 Rb、 Cs、 Sr、 Ba、 Tc、 Re、 0s、 Rh、 In、 Pd、 Po、 Sb、 Hf、 Au お よ び Ga の 中 力 ら選 ばれた 1 種 以上を総量で 0.001〜 0.3 %含み、 残部 が C u お よ び不純物 か ら な り 、 合金中 に存在す る 析出物お よ び介在物 の う ち粒径が 10μ m以上の も の の 単位面積当 た り の個数が合計で 100 個 / mm² 以 下で あ る こ と を特徴 と す る Cu 合金。

第 1 群 ： 質量％ で、 それぞれ 0.001〜 0.5 % の P お よ び B 第 2 群 ： 質量％ で 、 それぞれ 0.01〜 5.0% の Sn、 Mn、 Fe、 Co、 Al、 Si、 Nb、 Ta、 Mo、 V 、 Wお よ び Ge

第 3 群 ： 質量。/。 で、 それぞれ 0.01〜 3.0 % の Zn、 Ni、 Te お よ び

Se

7 . 結 曰

S曰粒径が 0.01〜 35 μ mで あ る こ と を 特徴 と す る 言言求項 1 か ら 1 6 ま での いずれかに記載の Cu 合金。

8 求項 1 か ら 1 6 ま で のいずれカゝに記載のィ匕学組成 を有す る Cu 合金を溶製 し、 鏺造 して得た铸片 を 、 少な く と も 铸造直 後 の錄片温度か ら 450°C ま での温度域におい て 0.5°C /s以上の冷 却速度で冷却す る こ と を特徴 と す る 、 合金中 に存在す る 析出物 お よ び介在物の う ち粒径が ΙΟμιη以上の も の の単位面積当 た り の個数が Π 計で 100 個 / mm² 以下であ る Cu 合金の製造方法

9 求項 1 か ら 1 6 ま で のいずれカゝに記載のィ匕学組成 を有す る Cu a 金 を溶製 し、 錄造 し て得た錡片 を 、 少な く と も 錄造直 後 の鍀片温度か ら 450 °C ま での 温度域にお いて 0.5 °C /S以上の冷 却速度 で冷却 し 、 450 °C以下 の 温度域で加工す る こ と を 特徴 と す る 、 a 金中 に存在す る 析 出物お よ び介在物 の う ち粒径が 10μ m以上の の の 単位面積当 た り の個数が合計で 100 個 /mm ² 以 下であ る Cu 合金の製造方法。

0 • 冃 求項 1 か ら 1 6 ま で の いずれかに記載の化学組成を有す る Cu 合金を溶製 し 、 鎳造 し て得た铸片 を、 少 な く と も鍩造直 後 の鎳片温度 か ら 450 °C ま での温度域におい て 0.5 °C /s以上の冷 却速度で冷却 し 、 450 °C以下の温度域で加工 し た後 、 280〜 550 °C の温度域で 10 分〜 72 時間保持す る 熱処理に供す る こ と を特徴 と す る 、 合金 中 に 存在す る 析 出 物 お よ び介在物 の う ち 粒径 が ΙΟμπι以上の も の の 単位面積 当 た り の個数が 合計で 100 個 / mm² 以下で あ る Cu 合金の製造方法。

1 . 450 °C以下の温度域での力!]ェお よ び 280〜 550 °C の温度域で 10 分〜 72 時間保持す る 熱処理 を複数回行 う こ と を 特徴 と す る 請求項 2 0 に記載の Cu 合金の製造方法。

2 . 最後 の熱処理の後 に 、 450 °C以下の温度域での加工 を行 う こ と を特徴 と す る 請求項 2 0 ま た は 2 1 に記載の Cu 合金の製造 方法。