JPH0480978B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、強度が大きく、高熱伝導で更に高温
での耐軟化性を兼ね備え、鋼等の連続鋳造用鋳型
材料やリードフレーム、リード材、電極材等に好
適である新規な銅合金に関する。 鋼等の連続鋳造に用いられる鋳型材料は、高熱
伝導性のみならず、溶鋼注入時に優れた耐熱変形
能力を発揮し得る材料強度、並びに耐摩耗性向上
のために不可欠な高い硬度等を具備していなけれ
ばならない。 即ち、熱伝導性が悪くなると、鋳型の表面温度
と水冷却面との温度差が大きくなり、そのため材
料の熱応力が大きくなつて変形及び割れの原因と
なる。 また連続鋳造用鋳型材料にとつて硬度が高いこ
とは非常に重要な条件であつて、材料の熱応力に
よる変形防止と、鋳造時の凝固殻の摺動による摩
耗防止、並びに引掻き疵の減少等を計るために
は、相当に高い硬度が必要で、材料の硬度が不足
すると、凝固殻摺動時の摩耗粉が鋼内部に拡散し
てスタークラツクを発生する恐れがあり、また引
掻き疵が大きくなるとブレークアウトの原因にな
る。 このように鋼等の連続鋳造用鋳型材料には、高
い熱伝導率のほか、鋳型内壁の摩耗及び肌荒れを
生じにくいこと、熱歪み及び熱変形の少ないこと
が要求される。 特に最近の高速連鋳分野では、モールドの使用
条件が非常に苛酷なものになつているため、熱伝
導率をある程度犠牲にしても、常温及び高温硬度
の強い材料が要求されるようになり、在来のタフ
ピツチ銅やリン脱酸銅に代わつて、現在では析出
硬化型材料としてクロム銅、或いはコルソン合金
として知られるＣ合金が用いられるようになつて
来たが、このうち、前者のクロム銅は連鋳時の熱
応力変形には一応耐えるが、依然としてその限界
に近い材料であり、また後者のＣ合金は熱伝導率
が低い割に高温強度がなく伸びも少ないので割れ
てしまう恐れがあり、両者いずれも前記の苛酷な
条件に対しては満足すべき性質を備えておらず、
当業者間では更に高級な鋳型材料の出現が希求さ
れていた。 一方、高強度をもつた析出硬化型の銅合金とし
てTi−Cu合金が知られており、Tiを１％以上添
加した高強度の銅合金は既に実用化されている。
しかし、Ti添加量が１％以上であると、導電率
が著しく低くなり、高温伸びや延性が低下する欠
点があつた。 このため、熱的条件を経た後にも所定の強度及
びくり返し曲げ特性（延性）等が劣化しないこと
を要求されるリード線の製造に際して、上記Ti
−Cu合金を材料として使用する場合は、強度及
び延性を両立させながら向上させるために、非常
に複雑でコスト高な加工工程を加えている（特開
昭53−15217号）。 なお、上記Ti−Cu合金において、Tiの添加量
が1.0％以下では殆ど析出硬化を起こさなくなる
ため強度が出なくなる欠点がある。 本発明は、以上のような従来材質の欠点を改良
するために提案されたもので、高熱伝導性及び高
強度更に高温での耐軟化性を兼ね備えた銅合金を
提供することを目的としている。 本発明者等は、Tiの低濃度域でNiを添加する
ことにより、Cuに対するTiの溶解度を下げ、析
出時効による強度向上を試みた。また、Tiの添
加量が少なくなることから、高熱伝導性をも期待
した。 かくして得られた本発明銅合金は、重量％で
Ni0.5〜2.5％，Ti0.05〜1.0％，Zr0.05〜1.0％及び
残部がCuよりなることを特徴とし、従来のクロ
ム銅やＣ合金にくらべて、高温での耐軟化性に優
れ、熱処理がなくても強度的に優れた安価な析出
硬化型銅合金である。 このような本発明銅合金は、モールドの使用条
件がますます苛酷なものになりつヽある銅等の高
速連続鋳造用鋳型の材料としては非常に好適であ
り、また優れた高温特性を必要とするリードフレ
ーム、リード材、電極材などとしても好適であ
る。 上記各構成元素を選定し、また上記割合に限定
した理由は以下の通りである。 先ず本発明銅合金におけるNiはTiの溶解度を
下げるために添加するが、0.5％より少ない添加
では効果がうすく、2.5％を越えると添加の割に
は効果が上がらず、逆に導電率即ち熱伝導性を阻
害する。 Tiは析出時効により硬度を高めるのに重要な
元素であるが、1.0％以上では強度的には高いも
のとなるが本発明の目的である熱伝導性に対して
は導電率が著しく低下するため熱伝導性が非常に
悪くなり、且つ不経済である。一方、0.05％以下
では強度向上に寄与しない。 Zrは結晶粒微細化及び高温強度を上げるため
に添加されるもので、Zrを適量添加すれば温度
上昇による高温耐力の減少を少なくすることが出
来るが、Zrの添加量は0.05％以下では強度、伸
び、結晶粒微細化のいずれにおいても顕著な効果
が表われず、1.0％以上では添加の割に効果が少
ない上に、溶湯酸化が激しくなり、鋳造性が非常
に悪くなる。 このように本発明銅合金は、Ti−Cuの高強度
の特性にNiを添加することにより析出硬化能を
上げた析出硬化型銅合金に、更にZrを添加する
ことにより、高温強度、高温伸びの向上及び結晶
粒微細化効果を与えた高力・高熱伝導で且つ軟化
温度の高い析出硬化型銅合金である。 次に、本発明の組成をもつ銅合金の実施例をあ
げ、同時に従来のクロム銅、Ｃ合金（コルソン合
金）を比較のためにあげ、それぞれの常温機械的
性質及び電気伝導率について試験した結果ととも
に第１表及び第２表に示し、上記従来例合金と本
発明合金との高温時における諸性能の比較をグラ
フにして第１図ないし第９図に示した。

【表】 まれることあり

【表】 ※２ 溶体化・時効熱処理
※３ 熱間鍛造
この結果、第１図ないし第４図から明らかなよ
うに、本発明合金はクロム銅やＣ合金にくらべ、
高伝導で高温強度、高温伸びの優れた高靱性の銅
合金であることがわかる。 また第５図から明らかなように、600℃まで軟
化がなく、軟化温度が上記従来例合金より高いこ
とがわかる。 なお、この業界での耐軟化性の評価は、常温硬
さの80％時の温度で評価するのが一般的である
が、これを適用すると、本発明合金は約700℃が
軟化温度であるということになる。 更に、第６図ないし第９図から明らかなよう
に、溶体化・時効熱処理がなく鍛造放しであつて
も、上記従来例合金よりも高温強度及び高温伸び
とも優れていることがわかる。このように、鍛造
或いは圧延のまヽでも上記した強度を有するの
で、熱処理不要によるコスト低減（省エネルギ
ー）を同時に達成することができる。 以上のように、本発明合金は、主体になるCu
に特定の割合でNi，Ti，Zrの諸元素を添加した
新規な銅合金であつて、結晶粒が細かく高強度で
ありながら粘りのある靱性をも併有し、これまで
の析出硬化型銅合金と異なり600℃までの耐熱性
を有し、バランスのとれた高力、高熱伝導性を兼
備している。 従つて本発明銅合金を鋼等の連続鋳造に用いら
れる鋳型に適用すれば、熱歪みや熱変形が少な
く、鋳型の内壁に摩耗や肌荒れ等を生じにくい優
れた耐久性能を有するので、正に最適の使用効果
を発揮するものである。 また上記の優れた高温特性は、熱的条件を経た
後でも所定の強度及び延性並びに導電率を要求さ
れる材料、例えばリードフレームやリード材或い
は電極材としても好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は、本発明実施例合金No.
１，No.２，No.３と従来例合金について、高温引張
強さ（第１図）、高温0.2％耐力（第２図）、高温
伸び（第３図）、高温ビツカース硬さ（第４図）、
焼なまし後のブリネル硬さ（第５図）を比較して
示した曲線グラフである。 第６図ないし第９図は、本発明実施例合金No.
４，No.５，No.６と従来例合金について、高温引張
強さ（第６図）、高温0.2％耐力（第７図）、高温
伸び（第８図）、高温ビツカース硬さ（第９図）
を比較して示した曲線グラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 重量％でNi0.5〜2.5％，Ti0.05〜1.0％，
   Zr0.05〜1.0％及び残部がCuよりなることを特徴
   とする耐軟化性高力高熱伝導用銅合金。