JPH046233A - 冷却能の高いCu合金製連続鋳造鋳型材およびその製造法 - Google Patents

冷却能の高いCu合金製連続鋳造鋳型材およびその製造法

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JPH046233A
JPH046233A JP10726590A JP10726590A JPH046233A JP H046233 A JPH046233 A JP H046233A JP 10726590 A JP10726590 A JP 10726590A JP 10726590 A JP10726590 A JP 10726590A JP H046233 A JPH046233 A JP H046233A
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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〕 この発明は、すぐれた冷却能を何し、かつ強度および耐
熱疲労性も具備したCu合金製連続鋳造鋳型材およびそ
の製造に関するものである。
〔従来の技術〕
同一出願人は、先に特願昭61−271103号(特開
昭63−125632号)として、 Cr : 0.1〜2.5%、 Z r : 0.01
〜0.5%、Ti:0.01〜0.7 %、  S +
  : 0.003 〜0.1 %、Fe  Ni  
およびCoのうちの1種または2種以上: 0.1−1
.2%、 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%、以下%は重量%を示す)を有する連続鋳造鋳
型用Cu合金を出願した。
〔発明が解決せんとする課題〕
一方、近年、鉄鋼の連続鋳造技術における生産性の向上
はめざましく、1〜2m/sinの鋳造速度であったも
のが、3〜4m/sinへと大幅に速くなっており、こ
れに伴ない溶湯と接触する鋳型内面の表面温度も上昇し
、鋳造条件によっては500℃以上に達する場合がある
しかし、上記の従来Cu合金で構成された連続鋳造鋳型
材はじめ、その他多くのCu合金製連続鋳造鋳型材は、
大きい熱応力に耐えるための高い高温強度および苛酷な
熱疲労環境に耐えるための高い高温伸びを有するが、熱
伝導性が十分でなく、電気伝導度で40〜65%(IA
CS%)程度を示すにすぎず、このため上記のような苛
酷な条件下での鋳造では、鋳型に変形や割れが生じ易く
、比較的短時間で使用寿命に至るのが現状である。
〔課題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、連続鋳
造鋳型に要求される高い高湿強度および高温伸びを具備
した状態で、電気伝導度の高い、すなわち熱伝導性が良
く、冷却能の高いCu合金製連続鋳造鋳型材を開発すべ
く研究を行なった結果、連続鋳造鋳型材を、 Cr:O,1〜1%、  Z r : 0.01〜0.
15%、T i  : 0.005〜0.1%、 S 
i  : 0.003〜Ow1%、Fe、Ni、および
Co  (鉄族金属)のうちの1種または2Ff1以上
: 0.005〜0.1%未満、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合金で構成し
、これに溶体化処理後、 425〜475℃の範囲内の所定温度での第1時効処理
と、525〜575℃の範囲内の所定温度での第2時効
処理を施すと、上記の第1時効処理では、素地中に固溶
したほとんどのC「およびZ「が主としてCrおよびC
u3Zrの形で素地中に微細に析出し、また上記の第2
時効処理では、同じく主としてTMおよび鉄族金属が(
Fe、Nj、Co)xTi  の形で素地中に微細に析
出するので、合金成分の固溶含有量が著しく低減した素
地中に前記の微細な析出物が均一に、かつ多量に分散し
た組織が形成されるようになり、この結果のCu合金製
連続鋳造鋳型材は、前記、iJ′t!!によって電気伝
導度で70%(IAC5%)以上の高熱伝導性が確保さ
れ、前記の微細な析出物が均一に、かつ多量に分散した
組織によって高い高温強度と高温伸びが確保され、実用
に際してすぐれた性能を長期に亘って発揮するという研
究結果を得たのである。
この発明は、上記研究結果にもとづいてなされたちので
あって、 (a)  Cr :0.1〜1%、 Z r : C1
,(11〜[1,15%、Tf  :0.QO5〜0.
1%、S j  : 0.003〜0.1%、Fe、N
j、およびCoのうちの1種または2種以上: 0.0
05〜0.1%未満、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合金素材に、溶体化処理
後、425〜475℃の範囲内の所定温度での第1時効
処理と、525〜575℃の範囲内の所定温度での第2
時効処理を施して十分な析出を行ない、素地中に固溶す
る合金成分の含有量を低減せしめて熱伝導性の向上をは
かることからなる冷却能の高いCu合金製連続鋳造鋳型
材の製造法。
(b)  並びに、上記方法で製造された、Cr :0
.I 〜1%、  Zr :0.01〜0.15%、T
i  :(1,005〜[1,1%、 S i  : 
[1,003〜0.1%、Fe、Ni、およびCoのう
ちの1種または2種以上: [1,005〜0.1%未
満、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合金で構成され、かつ70%(IAcs%
)以上の電気伝導度を有する、冷却能の高いCu合金製
連続鋳造鋳型材。
に特徴を有するものである。
つぎに、この発明の連続鋳造鋳型材において、Cu合金
の成分組成、並びに電気伝導度および時効処理温度を上
記の通りに限定した理由を説明する。
A、成分組成 (a)  Cr 溶体化処理で素地中に固溶したCrは、そのほとんどが
第1時効処理で素地の結晶粒内に活発に、かつ微細に析
出して結晶粒内強度を高め、この結果として常温および
高温強度か向上するようになるが、その含有量か0.1
%未満ては所望の高強度を確保することかできず、一方
その含有量が1%を越えると、2回の時効処理によって
も素地中に固溶するC「の相対割合が高くなり、これが
電気伝導度の向上を抑制して、70%(IACS%)以
上の電気伝導度を確保するのが困難になることから、そ
の含有量を0,1〜1%と定めた。
(b)  Zr 同しく溶体化処理で素地中に固溶したZrは、そのほと
んどが第1時効処理で素地の結晶粒界に(: u 3Z
 rの金属間化合物の形で、微細に析出し、これによっ
て高温における粒界のすべりが抑制されるようになるこ
とから、粒界強度が向上し、この結果高温における粒界
破断による脆化(延性低下)か阻止され、耐熱疲労性が
向上するようになるが、その含有量かO00%未満ては
前記の作用に所望の効果が得られず、一方そのaRmが
0.15%を越えると、Crと同様に素地中に固溶する
割合が多くなって所望の高い電気伝導度を確保するのか
困難になることから、その含有量を0,01〜0.15
%と定めた。
(c)  Tiおよび鉄族金属 同様に、これらの成分も溶体化処理で素地に固溶し、第
1時効処理ではほとんど析出せず、第2時効処理で(F
c、Ni、Co)  T i  、主としてy (Fe、Ni、Co)2”riの金属間化合物の形で素
地の結晶粒内に微細に、かつ活発に析出し、上記の微細
なC「析出物と含まって常温および高温強度を著しく向
上させるほか、結晶粒界に析出した上記Cu3Zrとの
共存において高温強度と高温伸びを向上させるが、その
含有;が、T1および鉄族金属とも0.005%未満て
は前記の作用に所望の向上効果が得られず、一方その含
有量が、Tiにあっては0,1%を越え、また鉄族金属
では0.1%以上になると、CrおよびZr成分の場合
と同様に素地中に固溶する割合が増加するようになって
70%(IACS%)以上の電気伝導度を確保するのは
困難になることから、その含有量を、それぞれT i:
0.005〜0,1%、鉄族金属:0.005〜0.1
%未満と定めた。
(d)Si Si成分には、上記の(Fe、Ni、Co)  T i
y の金属間化合物を微細化した状態で析出させ、もってこ
の金属間化合物による析出強化作用を一層促進させる作
用があるが、その含有量がo、ooa%未満では前記作
用に所望の効果が得られず、方0.1%を越えると、鋳
造時にSiの粗大晶子が現われるようになり、これは溶
体化処理でも消失することなく、高温強度および高温伸
びを低下させることから、その含有量を0.003〜0
.1%と定めた。
B、電気伝導度 鋳造速度が例えば3〜4m/1nの速い連続鋳造におい
ては、上記の通り従来Cu合金製連続鋳造鋳型材のもつ
40〜6596 (I AC5%)程度の電気伝導度で
は、熱伝導性が十分でなく、満足する冷却能か得られな
いことから、鋳型に変形や割れが発生し易く、使用寿命
の短かいものとならざるを得ないか、鋳型材のもつ電気
伝導度をlAC3%で70%以上にすると、熱伝導性が
高く、すぐれた冷却能を発揮することから、鋳型に変形
や割れか発生することがなくなり、高速連続鋳造を長期
に亘って安定して行なうことができるようになることか
ら、鋳型の電気伝導度を70%(IAC3%)以上と定
めた。
C1時効処理温度 この発明は、上記の通り溶体化処理で合金成分を完全に
固溶させ、次工程の時効処理で素地中に固溶する合金成
分をできるたけ多く析出させ、この析出によって高温強
度および高温伸びを向上させ、一方今金成分の著しく低
い前記素地によって70%(IAC3%)以上の高い電
気伝導度を確保するものである。すなわち、一般に電気
伝導度は合金素地によって決まることが知られており、
素地中の固溶成分が低ければ低いほど高い電気伝導度を
示すようになるものであり、したがって時効処理で析出
を十分に行なえば、高い電気伝導度、並びに高い高温強
度および高温伸びが得られるようになる。
かかる点から、この発明の上記組成のCu合金について
、析出物の種類およびそれの析出し易い温度を調べたと
ころ、析出物はCr、Cu3Zr。
および(Fe、Ni、Co)  T i  がほとんど
を占め、y CrおよびCu 3Z 「は425〜475℃の温度範
囲で、また(Fe、Ni、Co)  T i  は52
5〜575℃y の温度範囲でそれぞれ活発に析出することが判明したも
のであり、したがってそれぞれの時効処理温度が前記の
範囲から低い方に外れても、また高い方に外れても十分
な析出を行なうことができない。
〔実 施 例〕 つぎに、この発明を実施例により具体的に説明する。
通常の真空溶解炉を用い、黒鉛るつぼ中でそれぞれ第1
表に示される成分組成をもったCu合金溶湯をそれぞれ
5kg溶製し、金型鋳造し、面側した後、通常の条件で
熱間鍛造と熱間圧延を施して幅=100璽m×厚さ:5
11!1の熱延板材とし、ついてこれより所定長さに切
出したCu合金素材に、温度:980℃に30分間保持
後、水焼入れの溶体化処理を施し、引続いて第1表に示
される温度にいずれも1時間保持の条件で第1および第
2時効処理を行なうことにより本発明法1〜27および
比較法1〜23をそれぞれ行ない、本発明連続鋳造鋳型
材および比較連続鋳造鋳型材1〜27を製造した。
なお、比較法1〜23は、いずれもこの発明の構成要件
のうちのいずれかの要件(第1表に※印を付す)がこの
発明の範囲から外れたものである。
また、比較の目的で、Cu合金素材の成分組成および1
回だけ施される時効処理を第1表に示される条件とする
以外は同一の条件で従来法1〜3を行ない、従来連続鋳
造鋳型材1〜3を製造した。
ついで、この結果得られた各種の連続鋳造鋳型材につい
て、電気伝導度を測定すると共に、これを常温および高
温引張試験、並びに耐熱試験に供した。
高温引張試験では、500℃に10分間保持後の引張特
性を測定し、また耐熱試験は、鋳型材を450’C+n
lO℃(n:○〜15の整数)の各種温度にそれぞれ1
時間保持後空冷の条件で加熱し、この加熱後の鋳型材の
硬さをそれぞれe+定し、加熱前の硬さの90%に相当
する硬さを示した加熱温度をもって耐熱温度とした。こ
れらの結果を第2表に示した。
〔発明の効果〕
第1表および第2表に示される結果から、本発明法1〜
27で製造された本発明連続鋳造鋳型材1〜27は、い
ずれも従来法1〜3で製造された従来連続鋳造鋳型材1
〜3と同等のすぐれた常温および高温引張特性を示し、
かつこれより一段と高いいずれも70%(IAC3%)
以上の電気伝導度を示すのに対して、比較法1〜23て
製造された比較連続鋳造鋳型+」l〜23に見られるよ
うに、Cu合金の成分組成および時効処理温度のうちの
いずれかかこの発明の範囲から外れても上記の特性のう
ちの少なくともいずれかの特性か劣ったものになること
か明らかである。
上述のように、この発明の方法によれば、連続鋳造鋳型
に要求される高温強度および高温伸びを有し、かつ70
%(IAC3%)以上の高い電気伝導度を有する連続鋳
造鋳型材を製造することかでき、したがってこの鋳型材
で構成された連続鋳造鋳型は、これを速い鋳造速度の条
件下で用いても、すぐれた熱伝導性を示し、高い冷却能
を示すことから、変形や割れなどの発生なく、長期に亘
ってすぐれた性能を発揮することなど工業上有用な効果
をもたらすものである。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)Cr:0.1〜1%、Zr:0.01〜0.15
    %、Ti:0.005〜0.1%、Si:0.003〜
    0.1%、Fe、Ni、およびCoのうちの1種または
    2種以上:0.005〜0.1%未満、 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合金で構成され、かつ70%(
    IACS%)以上の電気伝導度を具備せしめたことを特
    徴とする冷却能の高いCu合金製連続鋳造鋳型材。
  2. (2)Cr:0.1〜1%、Zr:0.01〜0.15
    %、Ti:0.005〜0.1%、Si:0.003〜
    0.1%、Fe、Ni、およびCoのうちの1種または
    2種以上:0.005〜0.1%未満、 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合金素材に、溶体化処理後、 425〜475℃の範囲内の所定温度での第1時効処理
    と、525〜575℃の範囲内の所定温度での第2時効
    処理を施して十分な析出を行ない、素地中に固溶する合
    金成分の含有量を低減せしめて熱伝導性の向上をはかる
    ことを特徴とする冷却能の高いCu合金製連続鋳造鋳型
    材の製造法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015067874A (ja) * 2013-09-30 2015-04-13 三菱マテリアル株式会社 連続鋳造用モールド材
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EP3037561A4 (en) * 2013-08-12 2017-05-10 Mitsubishi Materials Corporation Copper alloy for electronic/electrical devices, copper alloy thin plate for electronic/electrical devices, component for electronic/electrical devices, terminal and bus bar

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US10392680B2 (en) 2013-08-12 2019-08-27 Mitsubishi Materials Corporation Copper alloy for electric and electronic devices, copper alloy sheet for electric and electronic devices, component for electric and electronic devices, terminal, and bus bar
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