JPH01104484A

JPH01104484A - 圧延による銅および銅合金の接合方法

Info

Publication number: JPH01104484A
Application number: JP26035187A
Authority: JP
Inventors: Kenji Yamaguchi; 健司山口; Sadahiko Sanki; 参木　貞彦; Yasuhiko Miyake; 三宅　保彦
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 1987-10-15
Filing date: 1987-10-15
Publication date: 1989-04-21

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】［産業上の利用分野コ本発明は、銅および銅合金の界面接着性および形状安定
性を格段に向上せしめ得る改良された圧延接合方法に関
するものである。

［従来の技術と問題点］銅および銅合金を圧延により圧接せしめる場合には、従
来は、ＪＵｆｆｆ洗浄後接合表面をブラシ、パフ、ショ
ツトブラストなどにより機械研磨して表面に活性面を形
成せしめ、圧延圧接することが行なわれてきた。

しかし、この機械研磨により当然ながら表面あらさは大
きくなり、最大表面あらさＲｔ　＝８〜２００μｍにも達する。それでも、接合す
る条の厚さが厚ければ余り問題はなかった。

しかし、最近は３〜２００μｍといっなきわめて薄い箔
を重ね合せた複合金属条の需要が高まり、これを従来方
法で接合せしめた場合、前記表面あらさと余り差のない
厚さとなり、箔が破れたりして均一な被覆厚さの複合材
を得ることが困難であった。

さらに、上記の表面あらさのために、重ね合せ圧延圧接
をする際にミクロ的な空気の封じ込みが生じ、未接着部
が生ずる。すると、後の拡散加熱処理の際にこの未接着
部に火ブクレが発生し、表面品質を劣化せしめる原因と
もなっていた。

従って、高品質の極薄被覆複合材を入手しようとするに
は、前記機械研磨を用いないことが望ましい。

このために、前処理として１０’　ｔｏｒｒにて真空焼
なまし、アルゴン不活性雰−気での焼なまし、表面還元
処理焼なましを別工程で行ない、これを圧延圧接工程に
搬入し、前記機械研磨を行なわずに圧延圧接する方法も
とられている。しかし、この場合には７０％以上の高い
圧延率でないと安定した接着を確保することが難しく、
このような大きな圧下刃を与えると極端な端伸びが生じ
、形状ならびに品質の上で安定した複合金属条を得るこ
とが困難となるという問題があった。

［発明の目的］本発明は、上記したような従来技術の欠点を解消し、接
着の安定した高品質の銅および銅合金よりなる複合金属
条を入手する方法を提供しようと゛　するものである。

［発明の概要］すなわち、本発明の要旨とするところは、同一ライン上
で銅および銅合金の表面を高温短時間加熱還元して表面
活性化せしめ、同時に焼なまし処理をも兼ねて行ない、
つづいてライン上で冷却して、そのまま圧延圧接するこ
とにあり、これにより機械研磨を施すことなく接着性と
形状安定性にすぐれた複合金属条を入手可能ならしめた
ものである。

［実施例］以下に、本発明について実施例に基いて説明する。

第１図は、本発明に係る方法を施している様子を示す模
式的説明図である。１．１′はコイル巻されな素条、２
は還元炉、３は冷却室、４．４は圧延ロール、５は巻取
機であって、１０は複合金、属条である。

本発明においては、第１図にみられるように加熱還元、
冷却、圧延をすべて同一ライン上で行なうことを大きな
特徴とする。すなわち、別ラインで還元処理を行なった
場合、大気との接触時間が長くなり、折角活性化した表
面に水分が吸着されさらには酸化進行が起り、安定した
接着が得られなくなるからである。とくに、コイル取り
されたものであれば、還元した表面にローラによる汚染
や作業者の手指による汚染が生じ易く、安定した接着を
阻害する要因となる。

本発明においては、前記従来例における機械研磨は行な
わず、還元炉２中において高温短時間加熱処理を行ない
、表面を還元して活性化せしめる一方、この加熱により
素条１，１′の焼なましをも行なわしめる。しかして、
この還元炉中の雰囲気は、高温水素ガスＧによる還元が
望ましく、その温度は５００〜１０４０℃の範囲である
ことが望まれる。

すなわち、第２図は、水素還元による還元減量（還元前
後における重量変化量の百分率）を０．１％とする還元
温度と還元時間ならびに圧延圧接による良好な接着可能
領域との関係をプロットした線図である。これによれば
、還元温度が５００℃以下になると還元時間かにわかに
長くなり、良好な圧延圧接が阻害される。従って５００
℃以下は除外される。上限については、温度が高いほど
短時間で還元が行なわれ好ましいが、銅の融点との関連
から１０４０℃にとどめられる。

そして、このような温度範囲は、水素ガス以外の還元雰
囲気下においても有意差はみられないこともわかった。

上記表面還元により表面の活性化が達成されるが、その
場合の最大表面あらさＲｔ＝１．５〜２０μｍであって、前記機械研磨のＲｔ
　＝８〜２００μｍに比較して格段に小さなものとなる
ことがわかる。このために、重ね合せ圧延圧接において
もミクロ的な空気の封じ込みを防止でき、そのための未
接着部の存在が皆無となり、金属学的接合を強固ならし
めると共に、その後の拡散加熱処理の際め火ブクレの発
生を解消せしめるものである。

上記加熱還元処理を行なったのちに、当該表面還元の行
なわれた素条は冷却室３を通過せしめられ、１００℃以
下に冷却される。第１図はあくまでも模式図であり、水
Ｗによる冷却が例示されているが、この冷却方式は短時
間で上記１００℃以下に冷却し、かつ還元活性化された
表面に悪影響を及ぼさない方式であればとくにこだわる
ものではない。しかし、冷却温度は圧延ロール４，４に
より圧延圧接される′段階で１００℃以下とされている
ことが望ましいのであり、これより温度が高い場合には
、十分な接着が阻害されるおそれがある。すなわち、銅
および銅合金は、大気に接触せしめられた場合酸化物被
膜の形成が行なわれるが、そのときの温度が１００℃以
下であれば数分間でその皮膜厚さは２０Ａ°程度、１時
間後においても４０Ａ°程度と小さく、しかもそのとき
の酸化物の組成はＣｔｌｚ○であらて、接着にとって大
きな影響は与えない。

しかし、１００℃以上２５６℃位になると、三乗側で酸
化物被膜の厚さが急激に増大し、しかもそのとき生成さ
れる酸化物はＣｕＯであり、接着を阻害する因子となる
のである。

従って、圧延圧接前に素材の温度を１００℃以下とし、
酸化物被膜厚さを抑制することが望まれるのである。

圧接する材料の厚さ、加工履歴、あるいは圧下率などに
より上記圧接のみで十分に良好な接着が行なわれる場合
もあるが、材質とりわけ純銅では融点より４０℃前後低
い条件すなわち１０４０℃以下の温度で拡散加熱してや
ることにより接着をきわめて強固なものとなし得ること
が判明した。

この拡散は必ずしも同一ラインにおいて行なう必要はな
く、別工程となっても差支えはないが、同−工程中に含
ましめれば大巾な省力化を達成せしめ得る。゛第３図は、本発明に係る製造方法を３層複合金属条の圧
延圧接に適用した場合を示す模式的説明図であり、１．
１’、１″は素条、２は還元炉、３は冷却室、４．４は
圧延ロール、５は巻取機、６．６は案内ロールである。

本工程においては、３層複合金属条１０′は再度還元炉
中に案内通過せしめられ、この再通過によって同一ライ
ン上での拡散加熱が行なわれる構成となっており、すべ
てが−貫した同一ライン上で行なわれる結果、これによ
り達成される大巾の省力化ならびに原価低減効果は非常
に大きいのである。

実施例１第１図の模式図に示すような圧延圧接ライン上に設けた
還元炉を使用し、巾１００閣、厚さ１．０ＷＩＩ１１の
純銅（ＯＦＣ＞と巾１００ｍｍ、厚さ０．８鴫のｃｕ−
ｏ、ｏｓ％Ａｇ合金とを水素気流中温度８００℃で還元
処理し、水冷却室を通過せしめたのち、圧延率５０％で
圧延圧接した。このとき作業ロール径１８０ｍｍの圧延
機を使用した。

また還元炉出口での金属条の表面温度は８０℃であっな
。その結果、十分な接着がなされ、しかも従来の接合表
面を機械研磨処理したものよりも約１０％圧下率を小さ
くできた。

また、７００℃での拡散加熱と焼なまし処理を兼ねた加
熱処理を施しても火ブクレの発生はなかった。

実施例２　　− 第３図に示すような同一ライン上の還元炉と圧延圧接の
ための作業ロール径１８０薗の圧延機との組合せ工程を
用い、純銅の両表面側にＣｕ−１５％Ａｇ−５％Ｐ合金
［りん銅ろう］を組合せた各々の板厚２Ｏｎｗ板巾１０
０Ｍよりなる三層構造素条を温度６００℃でアンモニア
分解ガス（７５％Ｈｚ、２５％Ｎｚ）雰囲気中で還元し
、冷却後圧延圧接したところ圧延率５０％をもって安定
した接着が得られた。一方、得られた３層複合金属条を
同じ還元炉に素材条とは反対側より挿入し、拡散加熱処
理を同時に行ない金属的に接着を強固にする操作を行な
ったが、火ブクレの発生もなく、良好な接着が得られた
。

なお、還元炉の出口の各素材条の表面温度は６０℃であ
った。

実施例３第１図の模式図に示すような還元炉と圧延機（作業ロー
ル径１８０ｍｍ）を有する製造工程で、板厚２．０ｍｍ
、巾１００Ｂのりん青銅（ＣＵ　−３％ｓｎ合金）、に
板厚２０　）ｔ　ｍ、巾１００ｍｍの純銅を温度６５０
℃でアンモニア分解ガス（７５％Ｈ２，２５％Ｎｚ）で
還元して冷却後、圧延率６０％で圧延圧接した。この時
の還元炉出口での素材表面温度は５０℃であった。さら
に５００℃で拡散加熱したところ、未接着部がふくれる
火ブクレもなく、被覆厚さ約８μｍ（純銅）の接着強固
な薄被覆複合材が得られた。

なお、還元炉の雰囲気ガスとしては、本発明の実施例で
示した純水素、アンモニア分解ガスの他に一酸化炭素ガ
スあるいはプロパン（発熱型ガス、１０〜１６％プロパ
ン＋空気で発生したガス組成としては、１２〜１５％Ｃ
０，１２〜１６％Ｈ２。

４〜６％ＣＯ２，２％Ｈ２０，残Ｎｚ）を利用したもの
、あるいは純水素とアルゴン（Ａｒ）、窒素ガスの混合
ガスの応用も考えられる。

一方、銅合金としては、本発明の実施例の他に、クロム
銅（ＣＩＪ−０，６％Ｃ「合金）、ジルコニウム銅（Ｃ
ｔｌ−０，１５％ｚｒ合金）、ベリリウム銅（Ｃｕ−０
，６％Ｂｅ−２，５％ＣＯ合金）、テルル銅（Ｃ（ｊ−
０，５％Ｔｅ合金）りん脱酸銅（Ｃｕ−０，０３％Ｐ合
金）丹銅（Ｃｕ　−１０％ｚｎ合金）及びりん青銅（Ｃ
ｕ　−５％ｓｎ合金）などにも応用可能である。

［発明の効果］以上詳記の通り、本発明に係る圧延接合方法によれば、
つぎのようなすぐれた効果を発揮せしめることができる
。

（１）　　銅並びに銅合金において被覆厚さ１〜３０μ
ｍの均一な薄被覆層を有するクラツド材が容易に製造可
能である。

（２）還元炉設備を有するが、単純な工程でしかも機械
的な研磨等で発生する粉じんの発生もなく、接合面が比
較的平坦な複合金属条の製法が可能である。

（３）還元と同時に焼なまし処理も可能で、変形抵抗が
小さくなり、しかも直ちに圧延圧接するため安定した強
固な接着が得られ、旦産性に適した製法で工業上の効果
が大きく、更に同時に焼なましが行なわれる結果圧接時
の圧延荷重も低下し、平坦な板形状が容易に得られる。

（４）従来法での火ブクレ発生現象を防止でき、表面品
質上安定した複合材が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る方法を実施している模式的説明図
、第２図は還元温度と時間との関係を示す線図、第３図
は本発明に係る別な方法を実施している模式的説明図で
ある。１．１’、１″：素条、２：還元炉、３：冷却室、４：圧延ロール、５：巻取機、１０．１０’　：複合金属条。代理人　　弁理士　　佐　藤　不二雄前　１図１．１’、　Ｊ”　：県条２：ｉｌＦ、、ｆ３：會却主 φ　；五ＩｔＯ−レｒｏ：ｐｉｇＮ５．＃ｊｌ！３図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）圧延により接合すべき銅および銅合金を５００℃
〜１０４０℃の温度範囲において表面還元処理を行ない
、同一ラインにおいて材料の表面温度を１００℃以下に
冷却せしめて圧延圧接する銅および銅合金の接合方法。
（２）圧延により接合すべき銅および銅合金を５００℃
〜１０４０℃の温度範囲において表面還元処理を行ない
、同一ラインにおいて材料の表面温度を１００℃以下に
冷却せしめて圧延圧接し、その後１０４０℃以下の温度
において加熱拡散せしめる銅および銅合金の接合方法。
（３）表面還元処理を高温の水素を含む雰囲気中で行な
う特許請求の範囲第１項記載の接合方法。
（４）表面還元処理を高温の水素を含む雰囲気中で行な
う特許請求の範囲第２項記載の接合方法。