JPH0527697B2

JPH0527697B2 -

Info

Publication number: JPH0527697B2
Application number: JP63145444A
Authority: JP
Inventors: Akitake Morya; Toshihiro Fujino; Yasuhito Taki
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 1988-06-13
Filing date: 1988-06-13
Publication date: 1993-04-22
Also published as: JPH01312047A; JPH0625777A

Description

【発明の詳細な説明】【産業上の利用分野】

本発明は、高力高導電性銅合金の製造方法に係
り、特に、グラフアイト又はSiC製の鋳造用ダイ
ス又はノズルからCrを含む銅合金を連続的に鋳
造する際に該合金の鋳造ロツドが前記鋳造用ダイ
ス又はノズルに固着することがなく、連続的に鋳
造することができる高力高導電性銅合金の製造方
法に関する。

【従来の技術】近年、自動車分野においては、AT車（オー
ト・トランス・ミツシヨン車）の普及に伴つてキ
ヤブレタから電子燃料噴射装置への転換が図ら
れ、各種計器類等車載装置の電子化が、また、通
信技術の発達等種々の事情から各種機器の分野に
おいてもコンピユータ化に伴い各種機器の小型化
が図られている。このような自動車の車載装置は
じめ各種機器の電子化に伴い、電気・電子配線回
路の数が著しく増加し、電線の占積空間の増加を
招いている。しかし、自動車分野においては、自
動車の燃費の向上の点からは、車体は軽量である
ことが望ましく、自動車電線の使用量の増加は、
車体の軽量化に逆行することになり、車体の軽量
化を計る上からも自動車用電線の軽量化及び占積
空間の狭小化の要望が強まつている。また、通信
衛星等移動物体に搭載する通信機器等の各種機器
の分野においても、小形化が図られている。そこで、従来、マイクロコンピユータを含む微
小電流回路に用いられるリードフレーム等の電線
においては、機械的強度を充分確保できる高強度
で良好な導電性を有する銅電性を有する銅合金と
してCu−Cr合金が良く知られている。このようなCu−Cr合金の鋳造方法は、溶解さ
れた銅合金を鋳型に注入し、冷却、凝固させると
いうバツチ方式が採られていた。しかしながら、
このようなバツチ方式にあつては、溶解された銅
合金の状態、鋳型の冷却条件等が全てのバツチで
一定にすることは困難であり、Cu−Cr合金とし
ての品質の安定性は極めて乏しく、また、このよ
うなバツチ方式によつたのでは、長尺な製品が得
られのないという問題があり、そのため連続鋳造
方式による優れた品質の鋳造ロツドが望まれてい
た。この鋳造方式による鋳造ロツドは、種線を溶湯
桶に保持されている溶湯に漬けて、この種線の誘
導によつて連続的に引き出す方法が採られてい
る。すなわち、この連続鋳造方式による鋳造ロツ
ドの引き出しは、第１に第１図に示す如く溶湯保
持炉１に保持されている溶湯２を溶湯桶７の下端
部に設けられている鋳型（ダイスまたはノズル）
３から鋳造ロツド６を引き抜き用ピンチロール５
を介して溶融銅を冷却用スプレー４によつて冷却
しながら上方から下方に引き出す方法である。ま
た、第に第２図に示す如く、溶湯桶に保持されて
いる溶湯１０を溶湯１０の湯面に設けられている
鋳型（ダイスまたはノズル）１１から鋳造ロツド
１３を引き抜き用ピンチロール１４を介して溶融
銅を冷却用スプレー１２によつて冷却しながら下
方から上方に引き出す方法である。さらには、第
３に第３図に示す如く用湯桶３０に保持されてい
る鋳型（ダイスまたはノズル）３２から鋳造ロツ
ド３３を引き抜く用ピンチロール３４を介して溶
融銅を冷却用スプレー３５によつて冷却しながら
水平方向から引き出す方法である。

【発明が解決しようとする課題】

電子機器の配線や自動車用機器の配線に使用さ
れる導体は、常に同じ状態で動作できるように品
質が均一であることが要求されていることから、
これら導体の製造には、連続鋳造方式が適してい
る。この従来の連続鋳造方式においては、鋳型す
なわち鋳造用ダイアス又はノズルにグラフアイト
（黒鉛）又はSiC（炭化ケイ素）が使用されてい
る。このグラフアイト及びSiCは、Crとの濡れ性
（液体と固体との付着力の強弱）が非常に良い。
このため、熱湯にCrが含有されている銅合金の
場合、従来の鋳型を用いて連続鋳造を行うと、
Crの凝固面が鋳型（グラフアイト又はSiC製の鋳
造用ダイス又はノズル）との接触面で鋳型に凝結
固着し、鋳造ロツドが引き出せず、連続鋳造する
ことができないという問題点を有している。このCrを含む鋳造ロツドが鋳型と固着を引き
起こしているのに強力に鋳造すると鋳型を破損す
ることになり、出湯により甚大な損害を与える結
果となるという問題点を有している。本発明は、グラフアイト又はSiC製の鋳造用ダ
イス又はノズルからCrを含む銅合金を連続的に
鋳造する際に該合金の鋳造ロツドが前記鋳造用ダ
イス又はノズルに固着することがなく連続的に鋳
造することができ、80％IACS以上の導電率を有
し引張強さ、伸びを向上することができ、品質が
均一で、かつ耐衝撃性に優れた高力高導電性銅合
金の製造方法を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

本発明者らは、クロム（Cr）量と、鋳型（鋳
造用ダイス又はノズル）を構成するグラフアイト
又はSiCとの濡れ性を種々検討した結果、少量の
Crを含む銅合金の場合にはグラフアイト又はSiC
との濡れ性が大幅に改善されることを見出し本発
明をなすに至つた。上記目的を達成するために、本発明の高力高導
電性銅合金の製造方法においては、溶解した銅
に、Cu−Cr合金とSnとCu−Ｐ合金とMgとCu−
Zr合金を添加して均一な溶湯を得、該溶湯をグ
ラフアイトノズル又はSiCノズル中にて固化せし
めつつ所定時間間隔毎に連続した線状として引き
出してCrが0.2〜0.4重量％、Snが0.1〜0.3重量％、
Ｐが0.02〜0.1重量％、Zrが0.1〜0.3重量％、Mg
が0.05〜0.2重量％、残部が基本的にCuである配
合比の連続した高力高導電性銅合金線及び条を連
続鋳造により製造するようにしたものである。本発明において、クロム（Cr）の添加は、銅
マトリツクスに微細粒子で析出し機械的強度を高
める作用を有している。そして、Crを0.2〜0.4重
量％としたのは、Crの含有量が0.2重量％未満で
は、充分な機械的強度が得られず、また、Crの
含有量が0.4％を超えると溶融銅（Cu−Cr合金）
と鋳型（グラフアイト又はSiC）との濡れ性が著
しく良くなり、溶融銅が鋳型に固着するため連続
鋳造が不可能となるからである。このCr含有量
は、従来のCu−Cr合金におけるCr量より添加量
が少なくしてある。このため本発明におけるCu
−Cr合金は、従来より高導電性が得られる。しかし、Cr含有量が従来のCu−Cr合金におけ
るCr含有量より少なくすると従来より強度が低
くなる。そこで、本発明では、Sn（錫）0.1〜0.3
重量％を添加している。すなわち、Snの添加は、
機械的強度を高める作用を有している。そして、
Snを0.1〜0.3重量％としたのは、0.1重量％未満で
は、機械的強度を向上に効果がなく、0.3重量％
を超えると導電性が低下するためである。なお、
機械的強度を高める添加物としては、Sn以外に
は、In（インジウム）、Sb（アンチモン）等があ
る。しかし、本発明においては、鋳型を構成する
グラフアイト又はSiCに固着することなく添加量
と強度向上との関係で、添加量の割には機械的強
度の向上が大きく、最も効果的なものとして、
Snを用いた。さらに、本発明においては、溶融銅（Cu−Cr
合金）に含まれている酸素(O)を除去しCr酸化物
の形成を抑制するため、脱酸素効果のあるＰ（リ
ン）を0.02〜0.1重量％添加している。また、Zr
（ジルコニウム）およびMg（マグネシウム）を添
加した場合には、Ｐ（リン）は、溶融銅（Cu−Cr
合金）に含まれる酸素を除去してCr酸化物の形
成を抑制することは勿論のこと、ZrおよびMgが
酸化することによつて消失することを防止する効
果を有している。本発明において、このＰの含有
量を0.02〜0.1重量％としたのは、0.02重量％未満
では、脱酸効果が少なく、また、0.1重量％を超
えると、残留Ｐによつて導電性が低下するためで
ある。また、本発明において、Zr（ジルコニウム）の
含有は、Cu−Zrの微細な析出物が転位線上に析
出することから耐熱性の向上を計る作用を有して
いる。そして、Zr含有量を0.1〜0.3重量％とした
のは、Zr含有量が0.1重量％未満では、充分な耐
熱性が得られず、Zr含有量が0.3重量％を超えて
多いと、他の性能（延性、導電性）を損ない、耐
熱性の向上に飽和が見られ、含有量の増加の割に
は耐熱性の向上が少ないからである。さらにまた、本発明において、Mg（マグネシ
ウム）の含有は、クロム銅（Cu−Cr）における
粒界空洞を少なくすることにより疲れ性質を改善
する作用を有している。そして、このMgの含有
量を0.05〜0.2重量％としたのは、Mgの含有量が
0.05重量％未満では、充分な耐疲労性の効果が得
られず、Mgの含有量が0.2重量％を超えて多いと
導電率の低下をきたすためである。このようにして本発明における高力高導電性銅
合金は、Cr0.2〜0.4重量％を含むCu−Cr合金、
Cu−Cr−Mg合金、Cu−Cr−Zr合金、Cu−Cr−
Zr−Mg合金のそれぞれに、Sn0.1〜0.3重量％、
Ｐを0.02〜0.1重量％をそれぞれ添加して構成し
たものである。このようにすることにより、高導電性、高強度
として、また、細線の電子機器用電線及びリード
フレーム等に適した、導電率80％IACS以上、引
つ張り強さ55Kg／mm²以上、伸び率９％という優れ
た性能の高力高電性銅合金を得ることができる。

【作用】

上記のように構成された高力導電性銅合金によ
つて製造した導体を用いると、硬銅を超えた引つ
張り強さを有し、導電率は、硬銅よりはやや低下
するも80％IACS以上を得ることができる。また、上記のように構成された高力高導電性銅
合金によつて製造した導体を用いると、伸びは、
軟銅より小さくなるが、硬銅に比して９倍の伸び
を有している。そして、上記した理由から本発明のように構成
された高力高導電性銅合金によつて製造した導体
を電子機器内線用電線等として用いた場合に、電
子機器内線用電線の導体に適した特性を得ること
ができる。

【実施例】

以下、本発明の実施例について説明する。本発明の実施例としては、電気炉にて、不活性
ガス（例えば、アルゴンガス）雰囲気中、木炭被
覆下で電気銅地金を溶解し、これにCu−Cr、Cu
−Zrを母合金の形態で、さらにMg、及びSn、
Cu−Ｐ母合金を添加し、第１表に示す如き組成
にした後、均一な溶湯を得、これを、連続鋳造に
より、長尺鋳造ロツドを得た。これを冷間圧延、
伸線した後、不活性ガス雰囲気中で容体化処理を
行ない、伸線し1.0mmφとし、さらに不活性ガス
雰囲気での時効処理を行ない、引つ張り強さ、伸
び、導電率を測定した。比較例も同様である。第１表には、本発明に係る高力高導電性銅合金
の製造方法の特徴を明確にするために、実施例と
合わせて、比較例及び従来例の組成、特性値が示
してある。なお、比較例の合金No.７〜No.12は、組成がCu
の他、Cr、Zr、Mg、Sn、Ｐと本発明と同一であ
るが、各組成の含有量が本発明と異なつている。

【表】第１表から明らかな如く、実施例（No.１〜No.
６）は、いずれも連続鋳造性は『良』を示してい
る。連続鋳造性の『良』は、Crの凝固面が鋳型
（グラフアイト又はSiC製の鋳造用ダイス又はノ
ズル）との接触面で鋳型に凝結固着を起こしたか
否かによつて判断した。凝結固着を起こさずに連
続鋳造ができたものを『良』としている。また、第１表から明らかな如く、実施例（No.１
〜No.６）は、導電率が80.0％IACS〜89.0％IACS
と、いずれも導電率が80％IACS以上となつてい
る。さらに、実施例（No.１〜No.６）は、引張強さ
が50.2Kg／mm²〜55.0Kg／mm²と、いすれも引張強さ
が50Kg／mm²以上を有している。この導電率と引強さとの関係は、導電率を向上
させると引張強さが低下し、引張強さを向上させ
ると導電率が低下するといつた関係を有してい
る。したがつて、第１表中、実施例No.１の引張強
さが50.2Kg／mm²と低いのは、導電率を89.0％
IACSと向上させたために低下したものである。また、第１表から明らかな如く、実施例（No.１
〜No.６）は、伸びが8.9％〜9.4％と、いずれも伸
びが8.9％以上とすることができた。このように、本発明によると、添加元素のCr
の銅マトリツクスに微細粒子で析出する作用によ
り機械的強度（引張強さ）を高めることができ
る。また、Zrを含有させることによつてCu−Zr
の微細な析出物の転位線上への析出により、耐熱
性の向上を図ることができる。また、Mgを含有
させることによつて、クロム銅（Cu−Cr）にお
ける粒界空洞を少なくすることができる、疲れ性
質を改善することができる。さらにまた、Snを添加することによつて、機
械的衝撃に対する強度（引張強さ）を高め、さら
に、Ｐ（リン）を添加することによつて、溶融銅
（Cu−Cr合金）に含まれる酸素を除去しCr酸化物
の形成を抑制すると共に、Zr及びMgが酸化する
ことによつて消失することを防止することができ
る。これに対し、比較例（No.１〜No.５）は、Cu−
Cr合金で、Crの含有量が0.05〜0.60wt％と本発明
の実施例よりも遥かに多い量を添加している。こ
れによつて、導電率が84.0〜98.9％IACSと飛躍
的高い数値を示している。しかしながら、引張強
さが50Kg／mm²を越えたのは、比較例No.４と比較例
No.５の２つだけである。比較例１は、引張り強さ29.0Kg／mm²、伸び率
12.0％、導電率98.0％IACSと、また、比較例２
は、引張り強さ36.0Kg／mm²、伸び率6.0％、導電
率93.0％IACSと、また、比較例３は、引張り強
さ48.0Kg／mm²、伸び率5.0％、導電率89.0％IACS
といずれも電子機器内配線用電線の導体、リード
フレーム等に用いた場合に適した特性を有してい
ない。比較例４は、引張り強さ54.0Kg／mm²、導電率
84.0％IACSと良好な結果を示すが、伸びが6.0％
と著しく低く、使用に耐えないものとなつてい
る。また、比較例５は、引張り強さ52.0Kg／mm²、
伸び率8.0％、導電率85.0％IACSといずれも良好
な結果を示すが、連続鋳造性が『不良』を示して
いる。すなわち、比較例No.５は、Crの凝固面が
鋳型（グラフアイト又はSiC製の鋳造用ダイス又
はノズル）との接触面で鋳型に凝結固着を起こし
連続鋳造ができない。また、第１表中、比較例No.６は、Cu−Cr合金
で、Crの含有量を0.90wt％と本発明の実施例よ
りも遥かに多い量添加し、Zrを1.00wt％と添加
している。このZrの添加によつて、Crの凝固面
が鋳型との接触面で鋳型に凝結固着を起こすのを
防止し、引張強さについては50Kg／mm²を越すも、
導電率が導電率77.0％IACSで、80％IACSを下回
り、伸びも6.0％と本発明の目的とする約９％を
大きく下回り、さらに、連続鋳造性が『付加』と
全く連続鋳造によつては製造できないものとなつ
ている。一方、比較例（No.７〜No.12）は、組成を本発明
と同様にCuの他、Cr、Zr、Mg、Sn、Ｐを含有
している。比較例No.７は、Crの含有量が0.1wt％と本発明
の組成範囲よりも少なくなつている。このため、
導電率は83.8％IACSと80％IACSよりも高い数値
を示し、連続鋳造性は『良』となつているが、引
張強さが43.2Kg／mm²と50Kg／mm²の下回り、伸びも
6.0％と本発明の目的とする約９％を下回り、電
子機器内配線用電線の導体、リードフレーム等に
用いるのに不適となつている。比較例No.８は、Crの含有量が5.0wt％と本発明
の組成範囲よりも多くなつている。このため、引
張強さが59.0Kg／mm²と50Kg／mm²を遥かに上回り、
伸びも8.6％と本発明の目的に近ついているが、
導電率が73.8％IACSと80％IACSより下回り、連
続鋳造性は『不可』とと全く連続鋳造によつては
製造できないものとなつている。比較例No.９〜比較例No.12は、いずれもCrの量
を0.4wt％と本発明の組成範囲の上限値を含有し
たものある。そして、比較例No.９はZrの含有量を0.35wt％
と、比較例No.10はMgの含有量を0.25wt％と、比
較例No.11はSnの含有量を0.35wt％と、比較例No.
12はＰの含有量を0.15wt％と、それぞれ本発明の
組成範囲よりも多く含有したものである。比較例No.９〜比較例No.12の連続鋳造性は、いず
れもCrの凝固面が鋳型（グラフアイト又はSiC製
の鋳造用ダイス又はノズル）との接触面で鋳型に
凝固固着を起こしいない『良』を示している。比較例No.９〜比較例No.12の導電率、引張強さ、
伸びについて考察すると、引張強さは、54.8Kg／
mm²〜59.0Kg／mm²と本発明の目的とする50Kg／mm²以
上の引張強さとを満足するも、導電率は、比較例
No.９〜比較例No.12のいずれもが80％IACSを下回
り、伸びも7.2％〜8.2％と本発明の目的とする約
９％を下回り、比較例No.９〜比較例No.12のいずれ
もが電子機器内配線用電線の導体、リードフレー
ム等に用いるのに不適となつている。このように第１表の実施例（No.１〜No.６）と比
較例（No.１〜No.12）との比較から明らかな如く、
本発明によると、添加元素のCrの銅マトリツク
スに微細粒子で析出する作用よにより機械的強度
を高めることができる。そして、Zrを含有させ
ることによつてCu−Zrの微細な析出物の転位線
上への析出により、耐熱性の向上を図ることがで
きる。また、Mgを含有させることによつて、クロム
銅（Cu−Cr）における粒界空洞を少なくするこ
とができ、疲れ性質を改善することができる。また、Snを添加することによつて、機械的衝
撃に対する強度を高め、さらに、Ｐ（リン）を添
加することによつて、溶融銅（Cu−Cr合金）に
含まれる酸素を除去しCr酸化物の形成を抑制す
ると共に、Zr及びMgが酸化することによつて消
失することを防止することができる。このことから、本実施例の如き高力高導電性銅
合金によつて胴体を製造すると、引張り強さは、
50.2Kg／mm²〜55.0Kg／mm²と硬銅を超えた引張り強
さを有し、導電率は80.0％IACS〜89.0％IACSと
硬銅よりはやや低下するも高力高導電性銅合金に
よつて製造した導体を電子機器内配線用電線の導
体に用いた場合に適した特性である80％IACS以
上を得ることができ、しかも、伸び率が8.9％〜
9.4％と軟銅（27.4％）より小さくなるが、硬銅
（1.0％）に比して約９倍を伸びを有している。また、本実施例は、引張り強さ50Kg／mm²以上、
伸び率約９％、導電率80％IACS以上で、電子機
器内配線用電線の導体、リードフレーム等に用い
た場合に優れた特性を有しており、連続鋳造性に
ついても良好な結果が出ている。以上のことから、本発明による高力高導電性銅
合金の製造方法によつて製造された導体を電子機
器内配線用電線等として用いた場合に、電子機器
内配線用電線の導体に適した特性の高力高導電性
銅合金を得ることができる。

【発明の効果】

本発明は、以上説明したように溶解した銅に、
Cu−Cr合金とSnとCu−Ｐ合金とMgとCu−Zr合
金を添加して均一な溶湯を得、該溶湯をグラフア
イトノズル又はSiCノズル中にて固化せしめて間
欠的に引き出してCrが0.2〜0.4重量％、Snが0.1
〜0.3重量％、Ｐが0.20〜0.1重量％、Zrが0.1〜0.3
重量％、Mgが0.05〜0.2重量％、残部が基本的に
Cuである配合比の連続した高力高導電性銅合金
線及び条を製造するように構成したものであるか
ら、Crを含む銅合金を連続的に鋳造する際該合
金の鋳造ロツドが前記鋳造用ダイス又はノズルに
固着するのを防止し、グラフアイト又はSiC製の
鋳造用ダイス又はノズルから連続的に鋳造するこ
とができる。したがつて、本発明に係る高力高導電性銅合金
の製造方法を用いることにより、電子機器内配線
用電線等として必要な特性を有した電子機器内配
線用導体を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は連続鋳造方式における鋳造ロツドの上
方から下方への連続的な引き出し方法を示す図、
第２図は連続鋳造方式における鋳造ロツドの下方
から上方への連続的な引き出し方法を示す図、第
３図は連続鋳造方式における鋳造ロツドの水平方
向への連続的な引き出し方法を示す図である。１，３０……溶湯保持炉、２，１０，３１……
溶湯、３，１１，３２……鋳型、６，１４，３３
……鋳造ロツド。

Claims

【特許請求の範囲】

１溶解した銅に、Cu−Cr合金とSnとCu−Ｐ合
金とMgとCu−Zr合金を添加して均一な溶湯を
得、該溶湯をグラフアイトノズル又はSiCノズル
中にて固化せしめつつ所定時間間隔毎に連続した
線状として引き出してCrが0.2〜0.4重量％、Snが
0.1〜0.3重量％、Ｐが0.02〜0.1重量％、Zrが0.1〜
0.3重量％、Mgが0.05〜0.2重量％、残部が基本的
にCuである配合比の連続した高力高導電性銅合
金線及び条を連続鋳造により製造することを特徴
とする高力高導電性銅合金の製造方法。