JPS6145698B2

JPS6145698B2 -

Info

Publication number: JPS6145698B2
Application number: JP57228133A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Myano; Masanori Tanigawa
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1982-12-28
Filing date: 1982-12-28
Publication date: 1986-10-09
Also published as: JPS59123750A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、端子基材等として用いられる黄銅
材の製法に関する。

従来、鍍金処理を施すことによつて黄銅材表面
に銅等の良導伝体（良導電体）の伝導層を形成さ
せ、黄銅材の接触抵抗を小さくすることが行なわ
れている。このように、黄銅材表面に伝導層を形
成させることにより、銅材等の良導伝性材料をそ
のまま用いるのに比べて原材料コストが安くてす
み、しかも接触抵抗が同程度となるといつたよう
な利点が生まれる。しかしながら、前記のような
従来法には、鍍金処理用の装置が大きなものとな
り、生産性も低いという問題があつた。そのう
え、鍍金処理によつて形成された伝導層は剥離し
易いので、フープ材の状態等となつた黄銅材を鍍
金処理したあと、折曲して部品にすることが非常
に困難であるという問題もあつた。

そこで、減圧下、黄銅材を加熱して表面の亜鉛
を蒸発させることにより、第１図に示されている
ような、銅成分の多い伝導層１ａを表面に備えた
黄銅材１をつくることが考え出された。このよう
にして黄銅材をつくるようにすれば、他に金属材
料を用いる必要がなく、鍍金処理を行なう場合に
比べ製造装置が小さなものですみ、生産性も高
い。そのうえ、得られる黄銅材の伝導層は剥離す
る恐れがほとんどない。

発明者は、この黄銅材の製法に着目し、得られ
る黄銅材の応力腐食割れに対する性能を向上させ
て強度の劣化防止を計ろうとして研究を重ねた。
この結果、加熱を急速で行ない、亜鉛を蒸発させ
たあと急速冷却を行なうことにより黄銅材芯部の
黄銅結晶の成長を抑えればよいということを見出
し、ここにこの発明を完成した。

すなわち、この発明は、減圧下、黄銅材を加熱
して表面の亜鉛を蒸発させることにより、銅成分
の多い伝導層を表面に備えた黄銅材をつくるにあ
たり、原材料たる黄銅材の加熱を急速に行ない、
亜鉛を蒸発させたあと急速冷却を行なうことを特
徴とする黄銅材の製法をその要旨としている。以
下、この発明を詳しく説明する。

第２図は、この発明にかかる黄銅材の製法の実
施に用いられる製造装置の１例をあらわす。図に
みるように、この製造装置は巻戻ドラム２および
巻取ドラム３を備えており、巻戻ドラム２にはフ
ープ材となつた原材料の黄銅材４が巻かれて装着
され、巻取ドラム３には脱亜鉛処理が行なわれた
黄銅材５が巻き取られるようになつている。巻戻
ドラム２と巻取ドラム３の間には、洗浄装置６、
加熱室７、冷却室８および圧延機９が順に設けら
れており、巻戻ドラム２から送られてくる黄銅材
４がこれらを順に通過するようになつている。洗
浄装置６は黄銅材４に付着した油等の汚れを取り
除くためのものである。加熱室７には高周波コイ
ル１０および温度センサ（赤外線輻射温度計）１
１が配置されている。高周波コイル１０には、こ
れに高周波電流を流すための高周波電源１２が接
続されている。温度センサ１１および高周波電源
１２には温度コントローラ１３が接続されてい
る。加熱室７の内部周囲には亜鉛を回収するため
の亜鉛コレクタ１４が配置されている。加熱室７
の下面には、矢印で示すようにそれぞれ亜鉛コレ
クタ用冷却水の入口１５と出口１６が設けられて
いる。冷却室８には圧力センサ１７が配置されて
おり、ここには、不活性ガスボンベ１８から流量
調整バルブ１９を通つて不活性ガスが送られて来
るようになつている。加熱室７の入口、加熱室７
の出口と冷却室８の入口の間および冷却室８の出
口には真空室（シール）２０ａ，２０ｂ，２０ｃ
がそれぞれ設けられている。真空室２０ａ，２０
ｂ，２０ｃには、それぞれバルブ２１、真空ポン
プ（ロータリー）２２、真空ポンプ（メカニカ
ル）２３が設けられている。

この操置を使用し、つぎのようにして黄銅材を
つくる。巻戻ドラム２に装着された原材料の黄銅
材４を洗浄装置６に送つて洗浄したあと、加熱室
７に送り、ここで減圧下、誘導加熱して急速に加
熱する。すなわち、真空室２０ａあるいは２０ｂ
に配置された真空ポンプ２２，２３により加熱室
７内を減圧しておくとともに、高周波コイル１０
に高周波電流を流して高周波コイル１０内を通る
黄銅材４を急速に加熱する。たとえば、加熱室７
内の気圧を10^-2〜10^-4Torr程度（10^-2Torr程度よ
りも高真空）とした場合は、黄銅材を急速に（数
秒で）500〜900℃程度に加熱する。亜鉛は１気圧
で930℃を沸点として蒸発するが、10^-2〜
10^-4Torr程度と完全真空に近い状態では500〜
900℃程度で蒸発する。他方、銅は１気圧では沸
点が2582℃であつて、亜鉛に比べ沸点がかなり高
く、前記のような気圧および温度ではほとんど蒸
発しない。このような亜鉛および銅の沸点の差
（蒸気圧の差）を利用し、第４図に示されている
ように、黄銅材４表面の亜鉛２４を選択的に除去
する。そして、黄銅材４表面に銅成分の多い伝導
層４ａを形成させる。

脱亜鉛処理を行なつたあと、黄銅材４を冷却室
８に送つて急速冷却する。すなわち、冷却室８中
を真空室２０ｂあるいは真空室２０ｃの真空ポン
プ２３で減圧したあと、不活性ガスで500Torr程
度に昇圧しておき、不活性ガスの伝導や対流効果
等を利用して黄銅材４を急速冷却する。このよう
に、不活性ガス雰囲気中で黄銅材を冷却すると、
冷却中銅が酸化される恐れがない。

黄銅材４を10^-2〜10^-4Torrの気圧下で500〜900
℃に加熱し、500Torrの気圧下で室温まで冷却す
るようにした場合の加熱室７および冷却室８にお
ける温度および圧力の分布を第３図に示す。図
中、実線は気圧をあらわし、一点鎖線は温度をあ
らわす。

この装置では、加熱室７における加熱温度のコ
ントロールをつぎのようにして行なう。すなわ
ち、赤外線輻射温度計１１により非接触で黄銅材
４の表面温度を計測し、計測温度の信号を温度コ
ントローラ１３に伝送する。温度コントローラ１
３は設定温度との差を演算し、結果に応じた信号
を高周波電源１２に送る（フイードバツクす
る）。高周波電源１２はこの信号を受けて、高周
波コイルに流す電流を調節して黄銅材４の表面温
度を設定温度に合わせる。冷却室８の圧力コント
ロールはつぎのようにして行なう。まず、圧力セ
ンサ１７により冷却室８の圧力を計測し、計測結
果に応じた信号を流量調整バルブ１９に送る（フ
イードバツクする）。流量調整バルブ１９はこの
信号を受けて不活性ガスボンベから送られてくる
不活性ガスの投入量をコントロールし、冷却室８
内の圧力を一定に保つ。

冷却された黄銅材４を圧延機９に送り、ここで
所定の厚みに圧延する。冷却直後の黄銅材４は高
温加熱によつて電気的特性が向上している反面、
第５図に示されているように、亜鉛が蒸発して孔
２５ができる等して機械的特性、つまり強度が下
がり、表面が粗面となつている。しかし、圧延に
より強度が向上するとともに表面が平面となる。
圧延されて得られる黄銅材５は巻取ドラム３に巻
取られる。

このようにして得られた黄銅材は、急速加熱、
急速冷却されているので芯部における黄銅結晶の
成長が抑えられている。そのため、応力腐食割れ
に対する性能が向上し、強度が劣化する恐れが少
ない。

急速加熱の方法は、前記のような方法に限られ
るものではなく、つぎのような別の方法が考えら
れる。

間接加熱方法として、たとえばつぎのような方
法が考えられる。第６図に示されているように、
加熱室２６の外周にコイル２７を巻いておき、コ
イルに高周波電源２８から高周波電流を流して加
熱室全体を加熱する。そして、加熱室２６を通る
黄銅材４を輻射加熱によつて間接的に加熱する。
コイル２７のかわりに抵抗発熱体を加熱室２６の
外周に配置し、抵抗発熱体に電流を流すようにし
てもよい。図中、２９は冷却室である。

直接加熱方法として、たとえばつぎのような方
法が考えられる。第７図に示されているように、
電子ビームあるいはレーザー光の照射装置３０を
加熱室３１の内部上下に配置し、たとえば、電子
ビームあるいはレーザー光を黄銅材４の進行方向
に対して90℃となる方向で往復するようスキヤン
させて黄銅材４の表面を均一に照射し加熱する。
図中、２９は冷却室である。また、第８図に示さ
れているように、加熱室３２内に集電子３３を二
つ黄銅材４の進行方向に沿つて配置する。そし
て、集電子３３の先端を黄銅材に接触させ、電源
３４により両集電子３３，３３間に低電圧で大電
流を流す。そうすると黄銅材４自身の抵抗により
ジユール熱が発生し、黄銅材４は加熱される。黄
銅材４の発熱量は、電流をＩとし、両集電子３
３，３３間の黄銅材の抵抗をＲとするとI²Rであ
らわされる。このように、電源から高周波電流を
流すようにすると、表皮効果により黄銅材４の表
面近くの電流密度が内部に比べ高くなるので、表
面近くが優先的に加熱される。したがつて、黄銅
材４芯部の熱影響が小さくなり、黄銅結晶の成長
防止効果がいつそう高くなる。図中、３５はロー
ルであつて、黄銅材４と集電子３３との接触が不
良にならないよう黄銅材４を支えておくといつた
ような目的で設けられたものである。このほか、
加熱室内に高周波電極を配置し、誘電加熱によつ
て黄銅材を直接急速加熱する方法も考えられる。

これまでの急速加熱方法は、いずれも黄銅材の
両面を同時に加熱するようにしているが、片面ず
つ加熱するようにしてもよい。このような分割加
熱方法として、たとえば、次のような方法が考え
られる。第９図に示されているように、加熱室３
６内に第１のローラ３７ａを配置するとともに、
第１のローラ３７ａの前方斜め下に第２のローラ
３７ｂを配置し、黄銅材４の進行方向が第１のロ
ーラ３７ａと第２のローラ３７ｂでそれぞれ逆に
なるようにする。そして、第１のローラ３７ａと
第２のローラ３７ｂとの間に位置する黄銅材４の
下面を第１の加熱装置３８ａで加熱し、第２のロ
ーラ３７ｂを通過した黄銅材４の下面（前記の面
とは反対側の面）を第２の加熱装置３８ｂで加熱
するようにする。加熱装置３８ａ，３８ｂとして
は、レーザー光あるいは電子ビームの照射装置等
を用いる。このように黄銅材を片面ずつ分割加熱
するようにすると、銅成分の多い層（脱亜鉛層）
の厚みをコントロールするのが容易になる。ま
た、製造装置をコンパクトにすることが容易にで
きるようになるといつたような利点もある。

急速冷却の方法は、前記のような方法に限られ
るものではなく、たとえば次のような方法が考え
られる。

第１０図および第１１図に示されているよう
に、加熱室３９の中に冷却ロール４０を配置し、
冷却ロール４０の前方斜め下にターンロール４１
を配置する。ターンロール４１は黄銅材４と冷却
ロール４０との接触面積をふやすためといつたよ
うな目的で設ける。冷却ロール４０は内部に冷却
水が通るようになつている。図中、４２は加熱装
置、４３は真空シール、４４はロータリージヨイ
ントである。加熱手段４２で加熱して脱亜鉛処理
を行なつたあと、黄銅材４を冷却ロールに巻きつ
けて急速冷却する。このように冷却ロールを用い
るようにすると、加熱と冷却を同じへやで行なう
ことが可能となるという利点がある。

なお、黄銅材を冷却したあとの圧延加工は、圧
延によつて所定の厚みに調整する必要がある場合
を除き、必ずしも必要とされるものではない。し
かし、圧延加工を施すことによつて、黄銅材の機
械的特性を改善することができるし、表面を平滑
にすることもできる。原材料として用いる黄銅材
はフープ材に限られるものではなく、たとえば線
材等であつてもよい。また、長尺材に限られるも
のではなく短い材料であつてもよい。しかし、長
尺材を用いて連続方式で黄銅材をつくるようにす
ると、急速加熱、急速冷却を行なうことと合わせ
て生産性が非常に高くなる。加熱はできるだけ高
真空で行ない、冷却はできるだけ高真空あるいは
不活性ガス雰囲気中で行なうようにすると、伝導
層に酸化膜ができるのが防止され、黄銅材の電気
特性の劣化が防止される。これまでは黄銅材の両
面に伝導層を設ける例を説明したが、片面のみに
伝導層を設ける場合もある。

この発明にかかる黄銅材の製法は、このように
構成されるものであつて、原材料たる黄銅材の加
熱を急速に行ない、亜鉛を蒸発させたあと急速冷
却を行なうので、黄銅結晶の成長が抑制される。
したがつて、得られる黄銅材の応力腐食割れに対
する性能が向上し、強度の劣化が起る恐れが少な
くなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は銅成分の多い伝導層を表面に備えた黄
銅材の１部を切り欠いてあらわした斜視図、第２
図はこの発明にかかる製法の実施に用いられる製
造装置の１例の概略説明図、第３図は第２図に示
されている製造装置の加熱室と冷却室の温度分布
および圧力分布の１例をあらわすグラフ、第４図
は黄銅材を脱亜鉛処理するときの説明図、第５図
は第４図における円Ａ内の拡大図、第６図は輻射
による急速加熱方法の説明図、第７図は電子ビー
ムまたはレーザー光による急速加熱方法の説明
図、第８図はジユール熱による急速加熱方法の説
明図、第９図は分割加熱方法の説明図、第１０図
は冷却ロールによる急速冷却方法の説明図、第１
１図は第１０図におけるＢ−Ｂ線に沿つてみた断
面図である。１，５……黄銅材、１ａ，４ａ……伝導層、４
……原材料たる黄銅材、７，２６，３１，３２，
３６，３９……加熱室、８，２９……冷却室、１
０，２７……高周波コイル、３０……照射装置、
３３……集電子、４０……冷却ロール。

Claims

【特許請求の範囲】１減圧下、黄銅材を加熱して表面の亜鉛を蒸発
させることにより、銅成分の多い伝導層を表面に
備えた黄銅材をつくるにあたり、原材料たる黄銅
材の加熱を急速に行ない、亜鉛を蒸発させたあと
急速冷却を行なうことを特徴とする黄銅材の製
法。２黄銅材の加熱が誘導加熱、輻射加熱、電子ビ
ーム加熱、レーザー光加熱およびジユール熱加熱
の中から選ばれた一つである特許請求の範囲第１
項記載の黄銅材の製法。３黄銅材の冷却が不活性ガスの接触による冷却
および冷却ロールによる冷却のうちの少なくとも
一方である特許請求の範囲第１項または第２項記
載の黄銅材の製法。