JPH0617163A

JPH0617163A - 共晶銅鉄合金の製造方法

Info

Publication number: JPH0617163A
Application number: JP17555392A
Authority: JP
Inventors: Masamitsu Nakanishi; 柾光中西; Akira Nakanishi; 晃中西; Hisao Wakaumi; 久雄若海
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-07-02
Filing date: 1992-07-02
Publication date: 1994-01-25

Abstract

(57)【要約】【目的】共晶銅鉄合金、より詳しくは、加工性を向上
させた共晶（二相）銅鉄合金の製造方法に関し、微細な
鉄粒子が均一に分散した共晶組織の加工性の良い銅鉄合
金を提供することである。【構成】工程（ア）〜（エ）：（ア）炭素含有量0.０
２％以下の鉄と、電解銅とを高周波誘導炉で溶解して溶
湯にする工程：（イ）溶湯表面に0.００８％以下のチタ
ンを含有したフラックスを投入する工程：（ウ）溶湯表
面に脱酸剤を投入する工程：および（オ）超音波振動を
与えた状態のインゴットケース内へ該溶湯を注入してイ
ンゴットを造る工程：からなる共晶銅鉄合金の製造方法
に構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、共晶銅鉄合金、より詳
しくは、加工性を向上させた共晶（二相）銅鉄合金の製
造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】銅鉄合金（Fe-Cu)は、常温では少量の銅
を固溶したFe-rich 相（体心立方格子）と少量の鉄を固
溶したCu-rich 相（面心立方格子）の共晶（二相）合金
となっている。また、銅と鉄とを溶解する場合に、鉄を
１５５０℃で溶解したら、銅を挿入すれば、すぐに溶
け、両者が溶解炉中で溶湯となって混合しているように
見える。しかし、両者は固溶しないので、静かに保持す
ると、比重差に起因して銅溶湯が炉底部にそして鉄溶湯
がその上に分離してしまう。さらに、0.０２％以上の炭
素が含有されると、液相での二相分離が一層促進されて
しまい、好ましくない。

【０００３】なお、本出願での銅鉄合金は、基本的に
は、銅量が２０〜８０wt％であって、残部が鉄および不
可避的不純物の組成である。ニッケル、マンガン、アル
ミニウムなどを少量添加する場合もある。溶解法として
は、消耗電極スラグ溶解法、プラズマ溶解法あるいは高
周波誘導炉溶解法が採用されており、銅の液相中に鉄粒
子が分散しているように溶解され、フラックスさらに脱
酸剤を使用して、品質低下を防止している。そして、溶
湯をインゴットケースに注入して、銅鉄合金インゴット
を製作し、鍛造、圧延、引き抜きなどの加工により、所
定の製品を得ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】共晶銅鉄合金の製品に
する際には、金属組織において微細な鉄粒子が均一に銅
相中に分散していないと、鍛造割れ、圧延割れなどの加
工不良を招き易い。インゴットの鍛造、その後の圧延、
引き抜きにおいて、鉄粒子をより微細に砕くことができ
るが、インゴット段階で鉄粒子を微細にかつ均一分散状
態にすることが望ましい。

【０００５】本発明の目的は、加工性の良い銅鉄合金を
製造する方法を提供することである。本発明の別の目的
は、微細な鉄粒子が均一に分散した共晶組織の銅鉄合金
インゴットを提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述の目的が、工程
（ア）〜（エ）：（ア）炭素含有量0.０２％以下の鉄
と、電解銅とを高周波誘導炉で溶解して溶湯にする工
程：（イ）溶湯表面に0.００８％以下のチタンを含有し
たフラックスを投入する工程：（ウ）溶湯表面に脱酸剤
を投入する工程：および（オ）超音波振動を与えた状態
のインゴットケース内へ該溶湯を注入してインゴットを
造る工程：からなることを特徴とする共晶銅鉄合金の製
造方法によって達成される。

【０００７】フラックスに、酸化チタン含有量１０％以
上の鉱滓を、溶湯に対して２％以上用いることは好まし
い。

【０００８】

【作用】高周波誘導炉では誘導電力の作用によって溶湯
をかなり活発に攪拌するので、銅および鉄は良く混合さ
れて、鉄粒子は比較的小さくかつ均一に分散されてい
る。チタン（Ｔｉ）の添加によって、鉄粒子の表面に濡
れ性（wettability)を与えて、鉄粒子の浮上をおよび鉄
粒子の粗大化を抑制することができる。さらに、インゴ
ットケースを超音波振動させておくことによって、注入
した溶湯中の鉄粒子を微細化することができる。

【０００９】さらに、脱酸剤の一部にＣｕＰを用いて、
Ｐによる鉄粒子表面の濡れ性向上を図り、鉄粒子の浮上
抑制効果を高めることができる。チタンの添加量が0.０
０８％を越えると、鍛造時にクラックが発生することが
あり、一方、0.００１％未満であると、濡れ性付与効果
がなく、銅鉄合金の二相分離の抑制が不十分である。

【００１０】チタンは酸化し易い金属元素であって、添
加方法をきっちりと一定にしかつ熟練していないと、チ
タンの作用効果にばらつきが生じて、組織および品質が
一定しない。そこで、チタン単体の添加の代わりに、酸
化チタン含有量１０％以上の鉱滓（例えば、タタラ石
（砂鉄またはチタンを採取した鉱滓））を溶湯に対して
２％以上のフラックスとして用いることは好ましい。酸
化チタンは溶湯の高熱によって分解して、チタンとして
鉄の濡れ性向上作用を発揮すると思われる。別府海岸の
砂鉄を使用する大阪チタニューム社の工場から出る鉱滓
は酸化チタンを約１８％も含有しており、また、島根県
のタタラ旧跡よりでる砂鉄処理より生じた鉱滓（タタラ
石）は酸化チタンを１０〜１５％含有している。

【００１１】

【実施例】以下、添付図面を参照して、本発明の実施態
様例によって本発明を詳細に説明する。銅鉄合金（５０
Ｃｕ−５０Ｆｅ）のインゴット（１００Ｋｇ）を製造す
る場合に、本発明に係る方法にしたがって次のように行
う。

【００１２】まず、使用材料として下記のもの用意す
る。（１）原料電解銅 …… ５０Ｋｇ鉄（炭素含有量0.０２％以下）…… ５０Ｋｇ（２）フラックス生石灰（小塊） …… ２Ｋｇ（２％）ホタル石（粉末） …… １Ｋｇ（１％）タタラ石（酸化チタン12％）…… ２Ｋｇ（２％）（３）脱酸剤ＦｅＳｉ …… １９０ｇ（0.１９％）Ａｌ …… ２０ｇ（0.０２％）ＣｕＰ …… １０ｇ（0.０１％）高周波誘導炉（容量１２０Ｋｇ）内へ鉄を装入し、電力
投入で溶解開始し、鉄が完全に溶けたところで電解銅を
装入し、続けて、フラックスを全て投入する。銅の融点
は鉄の融点よりもかなり低いので、すぐに溶けて、混合
溶湯となる。溶湯温度を１５７０℃まで上げてから、電
力投入を停止し、表面のフラックスを除去する。

【００１３】溶湯温度が１５５０℃になったところで、
脱酸剤をＦｅＳｉ、ＡｌおよびＣｕＰの順に溶湯表面へ
投入する。投入した脱酸剤は実質的に燃えてなくなる。
そして、１５００℃でインゴットケースへ溶湯を注湯す
る。注湯と同時に、インゴットケースに取り付けた超音
波発生器を稼働させて、１０分間インゴットケースを振
動させる。この超音波振動によって銅鉄合金の溶湯中の
鉄粒子の微細化が進み、かつチタンの鉄粒子の銅に対す
る濡れ性向上作用によって鉄粒子は銅相中に均一に分散
している。凝固して得られる銅鉄合金インゴットは共晶
組織であって、しかも微細な鉄粒子が均一に分布してい
る。

【００１４】得られたインゴット（直径１２０mm）を鍛
造して、８０mmの丸棒材にする際に、鍛造割れは全く発
生しなかった。次に、熱間ロール圧延して直径２０mmの
線材とし、そして、この線材を冷間線引加工し、その際
の加工率（減面率）を７０％として行っても、割れは発
生しなかった。それから焼鈍を非酸化性雰囲気として、
真空中で酸化を防止しながら、８５０℃前後（８００〜
９００℃）にて４０分ないし２時間行う。

【００１５】従来の銅鉄合金（５０Ｃｕ−５０Ｆｅ）の
直径２０mm線材を冷間線引きするには、加工率を４５〜
５０％までに抑えなければ、加工割れが生じることがあ
る。このことから、本願発明の製造方法にて製造された
銅鉄合金は加工性が著しく向上している。さらに、本発
明での銅鉄合金は直径0.１mmの細線まで伸線することが
できる。

【００１６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る製造
方法によれば、銅鉄合金インゴットはその共晶組織で微
細なかつ均一に分散した鉄粒子を有しているので、加工
性が従来よりも大幅に向上する。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】下記工程（ア）〜（エ）：（ア）炭素含有量0.０２％以下の鉄と、電解銅とを高周
波誘導炉で溶解して溶湯にする工程：（イ）前記溶湯表面に0.００８％以下のチタンを含有し
たフラックスを投入する工程：（ウ）前記溶湯表面に脱酸剤を投入する工程：および（オ）超音波振動を与えた状態のインゴットケース内へ
該溶湯を注入してインゴットを造る工程：からなること
を特徴とする共晶銅鉄合金の製造方法。
【請求項２】前記フラックスに、酸化チタン含有量１
０％以上の鉱滓を２％以上用いることを特徴とする請求
項１記載の製造方法。