JPH0576721B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、中継ぎ工具を介してプレス加工され
る材料としてのほう素およびリチウムにより脱酸
された銅から成りかつこの銅の誘電率が少なくと
も95％IACS、特に100％IACSである中空形材を
造るための方法およびこの方法により得られた中
空形材に関する。

〔従来の技術〕

電気機械、誘導炉、電磁コイルおよび類似の機
器にあつては単位容量当たりの出力を更に増大さ
せようとする場合、これらを構成する殆んどすべ
ての構造部分に特別な材料および構造、特に電流
を案内する特別な導電素材の使用しなければなら
ない。導体が高い電流負荷を受けた場合、比較的
強力な冷却を必要とする程度の熱が発生する。そ
の際、これに伴う熱的な不均衡を最小限にとどめ
なければならず、またその際しばしば生じる極め
て不都合な長さ変化を規制し得る範囲にとどめね
ばならないと言う不利がある。この欠点をなくす
るためには、或る出力密度以上ではこのような導
電要素を直接冷却するだけではもはや不充分であ
る。こう言つた理由から、銅導電体を直接冷却こ
とに、即ち導電要素内部を冷却することに技術が
移行して来た。この目的のために特別に形成され
た中空形材が開発された。この中空形材にも一連
を要件が課せられている。先ず第一にこの中空形
材が絶対的に気密でなければならないことであ
る。何故なら、この中空形材は通常水素ガス或い
は液状媒体、例えば水によつて冷却されるからで
ある。更にこの中空形材は、強力な遠心力の作用
の下での変形が回避される程度の高い機械的な強
度を有していなければならない。

“Prometall”、1962、678〜683頁にこのよう
な中空形材が記載されている。このような中空形
材の最も有利な製造方法として中継ぎ工具
（bru¨ckenwerkzeug）を用いた連続プレス加工が
あげられる。この方法にあつては、加熱された銅
は、一つ或いは多数の中空湯道を形成する一つ或
いは多数のマンドレル或いはマンドレル延長部を
備えている中継ぎ工具の周囲を経てプレスされ
る。ダイスの領域内で両金属流は再び合体され、
そこで強力な圧力の下で溶着される。プレス工程
段を去つた中空形材は一つ或いは多数の工程段で
所望の最終形に加工される。この場合、個々の工
程段間で場合によつては光輝焼なましが行われ
る。

しかし、上記の公知の方法にあつては、プレス
の際の材料の流れが重要であり、確実なプレス溶
接を達するには、面全体が良好に溶接されなけれ
ばならない。しかもこれにより仕上がり形材が、
その微細なカツト面においても中実な銅製品断面
と異ならないように溶接が行われなければならな
い。

このような中空形材の材料としては上記の文献
には電解銅、酸素を含まない銅或いは銅−銀−合
金があげられている。価格的に有利なかつ一方で
最も高い導電率を有している銅は市販されている
電解銅である。この銅の酸素含有量は約0.02〜
0.04％である。この高い酸素含有量の結果とし
て、憂慮すべき対水素免性に対する弱化
（Wasserkrankheit）が誘起され、これは特に溶
接作業およびろう付け作業の際に見られる。酸素
を含まない銅、即ち銅に結合した酸素を有してい
ない銅の酸素含有量は約10倍も少なく、水素脆性
に対して不敏感であり、幾分高い軟化温度を有し
ている。しかしその導電性は一般的に約１％と低
い。

高い導電性を有する酸素を含まない、脱酸され
た銅品質はDIN（ドイツ工業規格）1780で規格化
されている。銅含有量は99.90％でり、脱酸剤−
通常は燐酸である−は0.003％の含有量で存在し
ていなければならない。中継ぎ工具によるこの種
の銅の加工の際、溶着する材料の流の領域内で欠
陥が生じる。この欠陥の原因として考えられるの
は先ず溶着領域内での酸素富化である。この領域
内では水素含有雰囲気内での中間焼きなまし、も
しくは最終焼きなましの際水素に対して弱化を示
す組織が形成され、この組織は亀裂形成の因とな
る。酸素は例えばインゴツト表面に付着してい
て、かつインゴツトを加熱或いはプレスする際に
特に表面に形成される酸化物を経て溶着継目内に
達する。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の根底をなす課題は、上記の公知の中空
形材におけるように。中継ぎウエブ
（Bru¨ckensteg）によつて誘因されてプレス溶着
継ぎ目内に欠陥を生じることない、中継ぎ工具を
介して中空形材にプレス加工可能な工作材料、し
かも少なくとも95％IACSの導電性と対水素免性
を有している中空形材としての工作材料を造る方
法およびこの方法により造られた工作材料を提供
することである。

〔課題を解決するための手段〕

上記の課題は本発明による方法にあつて、銅溶
融物に脱酸剤を鋳造工程の直前に脱酸剤を含んで
いる硬化合金（Hardening Alloy）の形で特に
鋳込み樋内に供給することによつて解決される。

上記の方法により得られた中空形材の特徴とす
るところは、中空形材が中継ぎ工具を介してプレ
ス加工されており、この銅がほう素或いはリチウ
ムで脱酸されており、その際ほう素或いはリチウ
ムが仕上がり中空形材内に0.01〜0.05重量％の量
割合で含まれていることである。

仕上げられた製品内のほう素の含有量が0.015
〜0.25重量％であるのが有利である。また本発明
による工作材料は高い電気的な負荷の下での内部
冷却される導体に使用できる。

本発明による、上記本発明による中空形材を造
る方法の特徴とするところは、銅溶融物に脱酸剤
を鋳造工程の直前に脱酸剤を含んでいる硬化合金
（Hardening Alloy）の形で特に鋳込み樋により
供給することである。

上記の脱酸剤として使用されるほう素およびリ
チウムは極めて高い酸素親和力を有しているの
で、他の金属酸化物、例えば耐火性のライニング
内に含まれている金属酸化物を還元する能力を持
つており、この場合これらの金属は溶融物内に入
り込み、導電性を許容しがたい程低減させる。こ
うして例えば、上記の脱酸材はほう素或いはリチ
ウムおよびるつぼの型打ち材からでる珪素或いは
鉄をも還元させることが可能である。この理由か
ら溶融物および脱酸剤のこのようなるつぼライニ
ングとの接触時間は可能な限り短時間に留めなけ
ればならない。従つて硬化合金を鋳込み鋼内に直
ちに注入するが特に有利である。脱酸剤としては
ほう素含有率が1.5〜５％である銅−ほう素−合
金を使用するのが有利である。ほう素含有率は、
一方では溶融物の冷却された硬化合金の添加量が
多量でなくて済むように、かつ他方では硬化合金
がその比重の点で銅溶融物よりも著しく軽くなら
ず、従つて両成分の密な混合が達せされるよう
に、設定されている。

以下に添付けした図面に図示した実施例につき
本発明を説明する。

〔実施例〕

第１図にはプレス装置が図示されている。この
プレス装置は、酸素を含まない銅から成るインゴ
ツト２が注入されるインゴツト収容部もしくは槽
１から成る。プレスラム３によりインゴツト２は
中継ぎ工具４方向に押圧され、二つの流れに分割
される。中継ぎウエツブ４は例えば二つのマンド
レル延長部５と６を備えており、これらのマンド
レル延長部は仕上がりプレス形材９内に中空路７
と８を形成する。中空路７と８は第１図に破線で
示した。仕上がりプレス形材９の外径はダイス１
０によつて定まる。中継ぎウエツブ４とダイス１
０は押圧板１１によつて工具担持体内に支持され
ている。両金属部分流の溶着には高い圧力−この
圧力は中継ぎ工具を適当に形成することによつて
発生される−が必要であり、かつインゴツト２が
約900℃に加熱されるので、中継ぎウエツブ４も
ダイス１０も高耐熱性の材料から造られていなけ
ればならない。

第２図は二つの楕円形の中空路１３と１４が形
成されている仕上がり形材１２の断面が示されて
いる。プレス溶着継目１５は破線で示した。

試験のため、多数の試験インゴツトを連続鋳造
装置で鋳造した。原材料として銅陰極を使用し、
銅−ほう素−合金で２％のほう素で脱酸した。イ
ンゴツト180mmの直径と300〜400mmの長さを有し
ている。インゴツトを900℃に加熱し、第１図に
図示した装置内で中空形材にプレスした。プレス
された中空形材の導電性試験により58ｍ／mmΩ以
上の導電性が確認された。残余ほう素含有量は
0.02％であつた。このようにして造つたプレス形
材を多段階の工程で所望の最終寸法に引き抜き加
圧した。この場合この個々の引き抜き工程の間で
形材を約500℃で僅かに還元された雰囲気内で軟
化焼なましした。

引き抜きによつて仕上げられた形材に関して以
下の試験を行つた。

１ マクロ腐食 ２ 供給状態での曲げ試験 ３ 水素焼なまし（Wsserstoffgluehen）（850
℃／1/2時間） マクロ腐食にあつてはどんな場合にあつても溶
着継目は認められなかつた。供給状態における曲
げ試験も水素焼なまし後の曲げ試験も形材の破棄
しなければならなかつた。

本発明は、一般に断面形状の点で中継ぎ工具を
介してしかプレス加工出来ない形材、即ち三つ或
いは四つの孔を有する形材もしくは材料分配が異
なる形材にも同じような利点をもつて適用するこ
とができる。

〔発明の効果〕

本発明により以下に述べるような利点が得られ
た。プレス成形された形材の表面においてスケー
ル発生が極めて僅かであることが認められる。更
に、中継ぎ工具上での酸化物富化作用が著しく僅
かである。この酸化物富化によつて生じる酸化物
が例えば中継ぎ工具から溶着帯域内に流入する場
合この酸化物富化は溶着継目に欠陥を産む原因と
見なされる。これを阻止するには、中継ぎ工具を
しばしば交換するか或いは清浄に保たなければな
らない。これは新規な工作材料を使用することに
より行わなくて済む。更に、プレス成形された形
材は著しく平滑な表面を有しているので優れてい
る。また、溶着継目の領域内での組織が従来使用
されて来た工作材料におけるよりも微細な粒子で
生じることが確認された。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による中空形材を造るためのプ
レス装置の断面図、第２図は本発明による中空形
材の断面図。 〔符号の説明〕、１……インゴツト収容部、２
……インゴツト、３……プレスラム、４……中継
ぎウエツブ、５，６……マンドレル延長部、７，
８……中空路、９……プレス形材、１０……ダイ
ス、１１……押圧板、１２……形材、１３，１４
……中空路、１５……プレス融着継目。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 中継ぎ工具を介してプレス加工される材料と
   してのほう素およびリチウムにより脱酸された銅
   から成りかつこの銅の誘電率が少なくとも95％
   IACS、特に100％IACSである中空形材を造るた
   めの方法において、銅溶融物に脱酸剤を鋳造直前
   に脱酸剤を含んでいる硬化合金の形で特に鋳込み
   樋内に供給することを特徴とする、中空形材を造
   るための方法。 ２ 銅溶融物を1.5〜５重量％の銅−ほう素−合
   金で脱酸する、特許請求の範囲第１項に記載の方
   法。 ３ 硬化合金を鋳造鋼内に加える、特許請求の範
   囲第１項或いは第２項に記載の方法。 ４ 中継ぎ工具を介してプレス加工される材料と
   しての、ほう素およびリチウムにより脱酸された
   銅から成りかつこの銅の誘電率が少なくとも95％
   IACS、特に100％IACSである中空形材において、
   中空形材が中継ぎ工具を介してプレスされてお
   り、この銅がほう素或いはリチウムで脱酸されて
   おり、その際ほう素或いはリチウムが仕上がり中
   空形材内に0.01〜0.05重量％の量割合で含まれて
   いることを特徴とする、プレス加工される材料と
   しての中空形材 ５ 仕上がり製品中に0.015〜0.025重量％のほう
   素が含まれている、特許請求の範囲第４項に記載
   の中空形材。 ６ 変圧器コイル、誘導炉コイル、電磁石コイル
   および発電機のための導電体として使用される、
   特許請求の範囲第４項或いは第５項に記載の中空
   形材。