JPH0251968B2

JPH0251968B2 -

Info

Publication number: JPH0251968B2
Application number: JP61177291A
Authority: JP
Inventors: Masaki Kumagai; Koji Nagata
Original assignee: Sumitomo Light Metal Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Light Metal Industries Ltd
Priority date: 1986-07-28
Filing date: 1986-07-28
Publication date: 1990-11-09
Also published as: JPS6333533A

Description

【発明の詳細な説明】

（技術分野）本発明は、内部酸化銅合金製成形体の製造法に
係り、特に内部酸化銅合金からなる成形体を、使
用材料の歩留りを向上させつつ、工業的に有利に
製造し得る方法に関するものである。（従来技術とその問題点）近年、銅マトリツクス中にアルミナ（Al₂O₃）
粒子を分散させた分散強化銅は、耐熱性、導電性
に優れており、抵抗溶接用電極材、リードフレー
ム材、コネクターなどの電子・電気部品材料とし
て関心を集めている材料である。ところで、この
アルミナを分散せしめて強化した銅合金材料につ
いて、その性能、製造に関する研究は古くから行
なわれ、例えば特公昭55−39617号公報、特開昭
57−70245号公報、特開昭59−31838号公報等に
は、内部酸化法による製造技術が明らかにされて
いる。そして、これら従来からの公知技術において
は、何れも、基本的には、Cu−Al合金アトマイ
ズ粉末を適当な酸化剤粉末、具体的にはCu₂O粉
末などと混合せしめ、或いはかかるアトマイズ粉
末全体を酸化し、その後高温（800℃〜1000℃）
で内部酸化処理して分散強化させる手法が採用さ
れている。しかも、このような基本的工程に加え
て、更に、前記内部酸化処理の後において過剰に
残存する未反応の酸化剤（Cu₂O）は導電性の低
下、延在の低下の原因となるという理由から、還
元処理（例えば、H₂ガス中、700〜900℃の加熱
処理）が付加されたり、またこの工程に加えて、
内部酸化処理雰囲気を非酸化性に保持せしめた
り、（缶体に混合物を封入する場合には脱気処理
を行なう）、或いはCu−Al合金粉末の高温での再
結晶処理（特公昭55−39617）、酸化剤粉末の粉砕
処理（特開昭59−31828）等の工程が付加される
こととなる。因みに、従来技術に見られるアルミナ分散強化
銅合金押出棒を得る場合の工程は、次の如き(1)〜
(12)のステツプを採ることが必要とされているので
ある。即ち、(1)Cu−Al合金粉末（Ａ剤）の調製、
(2)かかるＡ剤の高温下での空気酸化による酸化剤
（Ｂ剤）の調製、(3)Ｂ剤の粉砕、(4)Ａ剤とＢ剤の
混合（化学量論量）、(5)混合物の圧縮、(6)圧縮体
の缶封入、(7)缶内の脱気及びArガス封入、(8)内
部酸化処理（850〜1000℃）、(9)還元処理（700〜
900℃）及び粉砕、(10)缶封入（Arガス封入）、(11)
脱気、(12)熱間押出、にて構成されているのであ
る。このように、従来から知られているアルミナ分
散強化銅合金材料（成形体）の製造方法において
は、Cu−Al合金粉末からアルミナ分散強化銅合
金粉末を製造し、そしてそれから目的とする形状
の成形体に押出しなどの成形手法によつて成形加
工するものであるところから、極めて多数の工程
乃至は作業が必要とされており、加えてその製造
工程の複雑さ、面倒さ等のために、かかる合金材
料の製造コストが著しく高くなる問題が内在して
おり、それ故に、その実用化は限定された部門に
見られるに過ぎないのである。しかも、内部酸化されるCu−Al合金粉末とし
ては、アトマイズ粉末が用いられるものであると
ころから、最適粒径の粉末を得るのに歩留りが悪
く（60％程度）、この点からしても、最終製品と
しての成形体のコストアツプを惹起しているので
あり、また納期も長く、工業的に量産に不向きで
ある等の問題が内在している。（解決手段）ここにおいて、本発明は、かかる現状に鑑みて
為されたものであつて、内部酸化処理法の工程の
簡素化について鋭意検討した結果、耐熱性、導電
性の如き特性を何等損なうことなく、アルミナ分
散強化銅合金からなる成形体を有利に得ることが
出来る手段を見い出したことに基づいて完成され
たものであり、これによつて、従来品に比べて著
しいコストダウンが可能となつたのである。すなわち、本発明は、(a)重量基準で0.02％以
上、0.5％未満のアルミニウムを含有する銅合金
鋳塊から、圧延により、0.02〜0.25mmの厚さの連
続した銅合金箔を製造する工程と、(b)この得られ
た連続した銅合金箔を炉内に導き、酸化性雰囲気
下において150〜400℃の温度に0.1〜３時間加熱
して、連続的に予備酸化せしめる工程と、(c)かか
る予備酸化された連続した銅合金箔を、加熱炉内
で走行させつつ、不活性雰囲気下において700〜
900℃の温度に0.5〜３時間加熱せしめて、該銅合
金箔中のアルミニウムに対する選択的な内部酸化
処理を連続的に施す工程と、(d)この内部酸化処理
された銅合金箔を、還元性雰囲気下において500
〜950℃の温度に加熱して、該銅合金箔に存在す
る銅酸化物を還元する工程と、(e)かかる還元工程
に先立つて或いはかかる還元工程の後に、該内部
酸化銅合金箔を、幅寸法が50mm以下の細片に切断
せしめる工程と、(f)かくして得られた箔切断物を
成形材料として用いて、所定の成形加工に供し、
目的とする板状、棒状、線状などの形状の成形体
に成形する工程とを、含むことを特徴とするもの
である。要するに、本発明は、内部酸化するための使用
原料に、従来のアトマイズ粉末に代えて、連続し
た銅合金箔を用い、それに効果的な均質な内部酸
化処理を連続的に施した後、それを切断して、成
形材料としての内部酸化銅合金箔切断物を製造
し、そしてその箔切断物から目的とする形状の成
形体を製造するようにしたことにより、使用原料
の歩留りを著しく向上せしめ得たのであり、また
このような箔使用に伴い、工程の連続化、量産化
が可能となり、更には納期の短縮、コストの低下
が有利に達成され得たのである。（構成の具体的説明）ところで、かかる本発明において用いられる銅
合金は、重量で0.02％以上、0.5％未満のアルミ
ニウムを含む銅基合金であつて、そのアルミニウ
ム含有量が0.02重量％よりも少なくなると、内部
酸化による耐熱性の向上は殆ど期待出来ず、最終
製品たるアルミナ分散強化銅合金からなる成形体
の耐熱性が充分でない問題があり、またアルミニ
ウム含有量が0.5重量％以上となると、内部酸化
の進行が遅く、本発明工程には適さなくなる。ま
た、予備酸化での温度と時間を増大させねばなら
ず、その場合、内部酸化後に箔表面が大きく荒れ
る問題も惹起する。従つて、本発明にあつては、
内部酸化処理される銅合金箔を構成する銅合金中
のアルミニウム量は、0.02重量％以上、0.5重量
％末満に規制される必要がある。そして、このよ
うなアルミニウム含有量の銅合金は、従来の如く
粉末化されるものではなく、公知の手法に従つ
て、その溶湯から所定形状の鋳塊に造塊され、そ
して熱間圧延及び冷間圧延によつて、0.02〜0.25
mmの厚さの連続した銅合金箔とされるのである。本発明は、このようにして得られた銅合金箔に
対して所定の内部酸化処理を連続的に施すもので
あるが、その箔厚さが0.25mmを越えると、目的と
する成形体の成形加工用材料と為すための箔切断
加工性やその切断物の圧縮性が悪くなり、しかも
箔の中心部まで完全に内部酸化させることが困難
となるのであり、また0.02mm未満の箔厚さにする
には圧延工程が増し、経済的に望ましくないとこ
ろから、本発明にあつては、0.02〜0.25mm、好ま
しくは0.05〜0.1mmの箔厚さを有する銅合金箔が
内部酸化処理に供されることとなる。そして、本発明は、かかる所定厚さの銅合金箔
を炉内に導き、先ず、酸化性雰囲気下において、
一般に空気中において、150〜400℃の温度に0.1
〜３時間加熱して、連続的に予備酸化せしめる工
程を採用し、これによつて、銅合金箔中のアルミ
ニウム成分を酸化せしめてアルミナ（Al₂O₃）と
為し得る酸素量に相当する酸素を、酸化物、特に
Cu₂O、CuOの如き銅酸化物として含む箔とされ
るのである。また、このような銅合金箔の予備酸
化処理は、適当な加熱炉内を走行せしめることに
よつて実施され、以て有効な生産性の向上が図ら
れ得るのである。なお、この予備酸化工程において、銅合金箔の
加熱温度が400℃を越えるようになると、後の内
部酸化工程を経た後の箔表面に過剰な酸化物が残
り、箔の切断性や、その切断物からの成形体の成
形加工における加工性が悪化する問題があり、ま
た150℃未満の加熱温度では、内部酸化のために
供給される酸素が不充分となるのである。また、
加熱時間が0.1時間未満であると、銅合金箔を均
一に酸化することが出来ず、一方３時間を越える
ように加熱時間の採用は、処理時間が長くなり、
不経済であると共に、過剰な酸化物の残留の問題
を生じるところから、余りに長時間の予備酸化処
理は避ける必要があるのである。また、このようにして予備酸化された銅合金箔
は、700〜900℃の温度に0.5〜３時間加熱せしめ
られて、かかる銅合金箔中のアルミニウムに対す
る選択的な内部酸化処理が施されることとなる。
この内部酸化処理において、銅合金箔の加熱温度
が900℃を越えるようになると、Al₂O₃粒子の粗
大化が起こり、最終製品の耐熱性が低下する問題
があり、また700℃未満の場合においては、内部
酸化が充分に進行しない問題を生じる。また、処
理時間が0.5時間未満の場合においても、内部酸
化が充分に進行せず、更に３時間を越えると処理
時間が長くなり、不経済となる問題がある。な
お、この内部酸化処理工程は、前記予備酸化処理
工程と同様に、銅合金箔を所定の加熱炉内を走行
せしめることによつて連続的に実施されるもので
あり、また処理雰囲気としては、一般にArガス
などの不活性なガス雰囲気が採用されることとな
る。次いで、この内部酸化処理された銅合金箔は、
それに存在する銅酸化物を還元するために、還元
性雰囲気、例えば水素ガス雰囲気中において500
〜950℃の温度に加熱せしめられることとなる。
この還元工程において、処理温度が500℃未満の
場合にあつては、かかる銅合金箔、特にその表面
に存在する銅酸化物を充分に除去（還元）するこ
とが出来ず、また950℃を越えるようになると、
Al₂O₃粒子の粗大化の問題が生じ、且つ不経済と
なる。なお、処理時間としては、余りにも短いと
銅酸化物の除去が不充分となり、また余りにも処
理時間が長くなると不経済となるところから、一
般に、0.25〜３時間の範囲で適宜に選定されるこ
ととなる。また、内部酸化処理された銅合金箔に対して
は、上記の還元工程に先立つて或いはかかる還元
工程の後に、目的とする内部酸化銅合金からなる
成形体の成形加工を行なうために、それを所定の
小片乃至は細片と為す切断加工が施されるのであ
る。この切断加工は、スリツター、シヤカツター
などの適当な切断装置を用いて行なわれ、幅寸法
が50mm以下の細片となるように切断せしめられる
こととなる。けだし、細片の幅が50mmを越えるよ
うになると、成形体への成形加工に際しての圧縮
時において、充分な充填率が得られないからであ
る。なお、かかる細片の幅が余りにも狭くなる
と、箔の切断回数が増し、刃の寿命が短くなると
ころから、一般に、その下限としては、５mm程度
とされることとなるが、特に本発明にあつては、
（８〜20）t^-1/2（ｔは箔の厚さ）の幅を有するよう
に、成形加工用材料としての細片に切断するのが
望ましい。従つて、このようにして得られる成形加工用内
部酸化銅合金材料（細片）は、連続した箔状態に
おいて、内部酸化処理されるものであるところか
ら、従来の如き内部酸化処理のための缶封入やそ
の後の粉砕処理等が全く不要となり、工程的に著
しく簡略化され得、また工程の連続化による生産
性の向上や品質の安定化が可能となつた他、材料
全体を比較的短時間で均一に内部酸化処理し得
て、容易に銅マトリツクス中にAl₂O₃粒子が分散
した状態のものと為すことが出来るのであつて、
従来の如きアトマイズ粉末を使用する場合に比し
て、その構造歩留りを著しく向上せしめ得、また
納期の短縮やコストダウンも有効に図り得ること
となつたのである。そして、かくして得られた内部酸化銅合金箔の
切断物（細片）は、所定の成形加工に供される材
料として用いられ、常法に従つて、目的とする板
状、棒状、線状等の形状の成形体に形成されるこ
ととなるのである。例えば、熱間加工に従う成形加工においては、
かかる箔切断物は所定形状の圧縮成形体とされた
後、適当な銅若しくは銅合金製の容器内に封入せ
しめられ、脱気された後、その状態下において、
目的とする製品形態（成形体）を得るべく所定の
熱間加工、例えば熱間押出、熱間圧延等が施され
ることとなる。そして、この熱間加工によつて、
圧縮成形体は、それを収容する容器の材料を外皮
として有する線材、棒材、板材等の所定形状のア
ルミナ分散強化銅合金加工となるが、該加工材に
は、また、そのような熱間加工の後に、必要に応
じて冷間加工が施されることとなる。また、このような熱間加工の他にも、公知のコ
ンフオーム押出による成形加工手法も採用するこ
とが出来る。このコンフオーム押出加工は、溝付
きホイールと固定されたシユーを用いて行なわ
れ、箔切断物材料がホイールの回転によつてホイ
ール溝とシユーとで囲まれた圧力室内に導かれ、
ダイに突き当たり、そしてダイ直前の領域では材
料は潰されて、溝に完全に充填されて押出圧力を
発生し、そしてダイから押し出されることによ
り、目的とする板状、棒状、線状等の形状の成形
体とされることとなるのである。なお、このよう
な成形体には、必要に応じて、適当な熱間加工及
び／または冷間加工が施されて、最終製品形状と
されることとなる。（実施例）以下に、本発明を更に具体的に明らかにするた
めに、本発明の実施例を幾つか挙げるが、本発明
が、かかる実施例の記載によつて何等の制約をも
受けるものでないことは、言うまでもないところ
である。また、本発明には、以下の実施例の他にも、更
には上記の具体的記述以外にも、本発明の趣旨を
逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づい
て種々なる変更を加えた形態において実施され得
るものであることから、理解されるべきである。実施例１ Cu−0.15重量％Al合金溶湯から100mm×150mm
×25mm^tの寸法の鋳塊を鋳造し、次いでこの鋳塊
を、常法に従つて、１mmの厚さまで熱間圧延し、
更に0.05mmの厚さとなるまで冷間圧延することに
より、110mm幅の銅合金箔（厚さ：0.05mm）を製
造した。次いで、この得られた銅合金箔のコイルをリコ
イルし、オープンエアの加熱炉内において、走行
せしめつつ、300℃×１時間の加熱処理を行ない、
連続的に予備酸化せしめ、続いてAr雰囲気中に
おいて850℃×３時間の加熱処理を連続的に行な
い、内部酸化を行なつた後、通常のシヤカツター
にて箔の幅方向に切断し、幅寸法が40mm、長さ
（箔幅に相当）が110mmの細片状の小片に切断し
た。そして、この箔切断物に対して、水素雰囲気
中において、800℃×30分の還元処理を施し、そ
の後それを円柱形のビレツトに圧縮成形した。かくして得られた圧縮成形体をビレツト寸法：
68mmφ×120mm^lの銅缶内に収容し、そして脱気の
ための筒を付けた蓋で封入した。その後、かかる
銅缶内を10^-3mmHgに脱気した後、かかる蓋の脱
気筒を圧潰、切断し、内部が真空のまま850℃の
温度で棒材形状に熱間押出し、目的とする内部酸
化筒合金からなる棒状成形体（発明品１）を得
た。また、比較のために、Cu−0.15重量％Al合金
のArガスアトマイズ粉末（粒径：177μｍ以下）
を、上記と同様な、300℃×１時間の予備酸化処
理、850℃×３時間の内部酸化処理、800℃×30分
の還元処理を施し、そして缶封入、脱気、熱間押
出することにより、20mmφの棒状の比較品１を作
製した。かくして得られた二種類の棒状製品（発明品１
及び比較品１）について、その導電率、硬さ並び
に引張強さを評価すると共に、700℃×30分の焼
鈍後の耐熱硬さについて、更に通常のスウエージ
ング加工（20mmφ→10mmφ）及び抽伸加工（10mm
φ→１mmφ）による冷間加工性について評価し、
その結果を下記第１表に示した。また、製造コス
トについて、発明品１と比較品１とを相対的に評
価し、比較品１に対する発明品１のコスト比を、
下記第１表に併せ示した。この第１表の結果から明らかなように、本発明
に従う発明品１は、従来の比較品１に比べて、性
能は略同等でありながら、製造コストが半分とな
り、従来に比べて著しいコストダウンが可能であ
ることが認められる。

【表】実施例２ Cu−0.15重量％Al合金溶湯を、実施例１と同
様にして、100mm×150mm×25mm^tの形状の鋳塊に
鋳造し、常法に従つて、２mmの厚さまで熱間圧延
し、更に0.05mmの厚さまで冷間圧延することによ
り、110mm幅の銅合金箔（厚さ：0.05mm）を製造
した。次いで、この銅合金箔のコイルをリコイルし、
オープンエア炉内において300℃×１時間の熱処
理にて連続的に予備酸化させ、続いてAr雰囲気
炉中で850℃×３時間の内部酸化処理を施し、そ
の後実施例１と同様にして、幅寸法が40mmの細片
状の小片に切断し、更にその箔切断物を、水素ガ
ス中で800℃×30分の還元処理を行ない、かくし
て得られた箔切断物を、公知のコンフオーム押出
し手法にて５mmφの棒状に成形した（発明品２）。また、比較のために、Cu−0.15重量％Al合金
からなるArガスアトマイズ粉末（粒径：177μｍ
以下）を、予備酸化処理（300℃×１時間）、内部
酸化処理（850℃×３時間）、還元処理（800℃×
30分）した後、上例の場合と同様にして、コンフ
オーム押出して、比較品２を作製した。かくして得られた二種の棒状押出製品（発明品
２及び比較品２）について、実施例１と同様にし
て、導電率、硬さ、引張強さ、耐熱硬さ及び冷間
加工性を評価すると共に、その製造コストについ
て、前記比較品１の製造コストを１として相対的
なコスト比を求め、下記第２表に、その結果を示
した。なお、下記第２表には、参考のために、比
較品１の性能についても示されている。この第２表の結果から、本発明に従つて、銅合
金箔の形態において内部酸化処理し、そしてそれ
を切断して得られる細片を、成形加工用材料とし
て用いて、コンフオーム押出して得られた押出棒
（発明品２）にあつては、その優れた性能を保持
しつつ、コスト比が著しく低くなり、従つて目的
とする内部酸化噸合金製の成形体の製造コストを
低下せしめ得ることは明らかである。

【表】（発明の効果）このように、本発明に従えば、所定のアルミナ
分散強化銅合金からなる成形体が、その優れた性
能を劣化せしめることなく、著しく簡略化された
工程に従つて製造され得ることとなり、これによ
つてその製造コストの有効な低減を図り得たとこ
ろから、、従来、製造コストが高いために、性能
上優れていることが判つていたにも拘わらず、そ
の実用化が見送られていたCu−Al₂O₃分散強化合
金材料が、各種の分野に安価に供給され得ること
となつたのである。特に、本発明にあつては、目的とする製品を得
るための成形加工に用いられる原料を従来のアト
マイズ粉末から銅合金箔の切断細片とすることに
より、使用材料の歩留りが著しく向上され得たの
であり、また連続した銅合金箔を用いて、それに
内部酸化処理を連続的に施すようにしたことに伴
い、製造工程の連続化、量産化が可能となり、納
期の短縮、更には生産性の向上、品質の安定化等
の優れた効果を奏し得たのである。

Claims

【特許請求の範囲】１重量で0.02％以上、0.5％未満のアルミニウ
ムを含有する銅合金鋳塊から、圧延により、0.02
〜0.25mmの厚さの連続した銅合金箔を製造する工
程と、この得られた連続した銅合金箔を炉内に導き、
酸化性雰囲気下において150〜400℃の温度に0.1
〜３時間加熱して、連続的に予備酸化せしめる工
程と、かかる予備酸化された連続した銅合金箔を、加
熱炉内で走行させつつ、不活性雰囲気下において
700〜900℃の温度に0.5〜３時間加熱せしめて、
該銅合金箔中のアルミニウムに対する選択的な内
部酸化処理を連続的に施す工程と、この内部酸化処理された銅合金箔を、還元性雰
囲気下において500〜950℃の温度に加熱して、該
銅合金箔に存在する銅酸化物を還元する工程と、かかる還元工程に先立つて或いはかかる還元工
程の後に、該内部酸化銅合金箔を、幅寸法が50mm
以下の細片に切断せしめる工程と、かくして得られた箔切断物を成形材料として用
いて、所定の成形加工に供し、目的とする板状、
棒状、線状などの形状の成形体に成形する工程と
を、含むことを特徴とする内部酸化銅合金製成形体
の製造法。