(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属材料を鋳造する際に用いられる鋳造用モールド材であって、
Ｃｒを０．３ｍａｓｓ％以上０．５ｍａｓｓ％未満、Ｚｒを０．０１ｍａｓｓ％以上０．１５ｍａｓｓ％以下含み、残部がＣｕ及び不可避不純物からなる組成を有し、
Ｃｒを含有する針状析出物もしくは板状析出物を有することを特徴とする鋳造用モールド材。
【請求項２】
さらに、Ｆｅ，Ｓｉ，Ｃｏ，Ｐから選択される１種又は２種以上の元素を合計で０．０１ｍａｓｓ％以上０．１５ｍａｓｓ％以下含むことを特徴とする請求項１に記載の鋳造用モールド材。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の鋳造用モールド材の素材として用いられるＣｕ−Ｃｒ−Ｚｒ合金素材であって、
Ｃｒを０．３ｍａｓｓ％以上０．５ｍａｓｓ％未満、Ｚｒを０．０１ｍａｓｓ％以上０．１５ｍａｓｓ％以下含み、残部がＣｕ及び不可避不純物からなる組成を有し、
完全溶体化処理を施した後に８００℃で保持した場合に、導電率が５５％ＩＡＣＳとなるまでの保持時間が２５ｓｅｃ以上であることを特徴とするＣｕ−Ｃｒ−Ｚｒ合金素材。
【請求項４】
さらに、Ｆｅ，Ｓｉ，Ｃｏ，Ｐから選択される１種又は２種以上の元素を合計で０．０１ｍａｓｓ％以上０．１５ｍａｓｓ％以下含むことを特徴とする請求項３に記載のＣｕ−Ｃｒ−Ｚｒ合金素材。
【請求項５】
１０００℃で１時間保持後に１０００℃から６００℃までの冷却速度を１０℃／ｍｉｎとして冷却した後の導電率（％ＩＡＣＳ）をＡ、その後５００℃で３時間保持した後の導電率（％ＩＡＣＳ）をＢとした場合に、Ｂ／Ａ＞１．１の関係を有することを特徴とする請求項３又は請求項４に記載のＣｕ−Ｃｒ−Ｚｒ合金素材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば鉄鋼材料等の金属を鋳造する際に用いられる鋳造用モールド材、及び、上述の鋳造用モールド材に適したＣｕ−Ｃｒ−Ｚｒ合金素材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、鉄鋼材料等を鋳造する際に用いられる鋳造用モールド材には、大きな熱応力に耐える高温強度、過酷な熱疲労環境に耐える高温伸び、高温での耐摩耗性（硬さ）などの特性に優れることが求められている。そのため、これらの特性が良好なＣｕ−Ｃｒ−Ｚｒ系合金が、連続鋳造用モールド材として使用されている。例えば、特許文献１には、Ｃｒを０．３％〜１．２％、Ｚｒを０．０５％〜０．２５％含有し、残部がＣｕと不純物からなる鋳造用モールド材が開示されている。
【０００３】
また、Ｃｕ−Ｃｒ−Ｚｒ合金は、さらに添加元素を加えることにより前述した特性が上昇することが知られており、例えば特許文献２には、Ｃｒ及びＺｒに加えて、０．００５％〜０．７％のＴｉ、０．００３％〜０．１％のＳｉを含有し、さらにＦｅ，Ｎｉ，Ｃｏのうち一種又は二種以上を０．００５％〜１．５％含有し、残部がＣｕ及び不純物からなる鋳造用モールド材が開示されている。
【０００４】
上述の特許文献１，２に記載されたＣｕ−Ｃｒ−Ｚｒ系合金においては、溶体化処理によって非平衡相となるＣｒ及びＺｒの過飽和固溶体を形成し、その後の時効処理によってＣｒ及びＺｒを分散させて析出させることにより、高温強度、高温伸び、耐摩耗性（硬さ）などの機械的特性、導電率及び熱伝導率を向上させている。なお、上述の過飽和固溶体を形成するためには、溶体化処理後に急速冷却を行う必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０５−３３９６８８号公報
【特許文献２】特開平０４−０２８８３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、鋳造用モールド材においては、その表面に耐熱性や耐摩耗性に優れるＮｉ−Ｃｒ合金等を溶射し、耐久度を向上させて使用されることが一般的である。上述の溶射処理を行う際には、例えば１０００℃程度の高温域での熱処理を実施した後に水冷等を行わずに徐冷していることから、溶射処理後に時効処理を行っても、強度（硬さ）や導電率が十分に向上しないといった問題があった。
詳述すると、１０００℃程度の高温域での熱処理を実施した後に、例えば、８００℃までの冷却速度が２５℃／ｍｉｎ以下の徐冷を行った場合には、徐冷時に粒状のＣｒを有する析出物（Ｃｒ系の析出物）及びＺｒを有する析出物（Ｚｒ系の析出物）が析出してしまう。そして、その後の時効処理時には、これらの粒状の析出物を核として固溶していたＣｒ及びＺｒが析出することで、析出物が成長・粗大化してしまい、析出強化機構に寄与する微細な析出物が十分に確保できなくなり、強度（硬さ）の向上を図ることができなくなる。
【０００７】
この発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、溶射処理後に徐冷した場合であっても、その後の時効処理によって強度（硬さ）及び導電率を十分に向上させることができる鋳造用モールド材、及び、この鋳造用モールド材に適したＣｕ−Ｃｒ−Ｚｒ合金素材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明の鋳造用モールド材は、金属材料を鋳造する際に用いられる鋳造用モールド材であって、Ｃｒを０．３ｍａｓｓ％以上０．５ｍａｓｓ％未満、Ｚｒを０．０１ｍａｓｓ％以上０．１５ｍａｓｓ％以下含み、残部がＣｕ及び不可避不純物からなる組成を有し、Ｃｒを含有する針状析出物もしくは板状析出物を有することを特徴としている。
【０００９】
この構成の鋳造用モールド材においては、Ｃｒを０．３ｍａｓｓ％以上０．５ｍａｓｓ％未満、Ｚｒを０．０１ｍａｓｓ％以上０．１５ｍａｓｓ％以下、含み、残部がＣｕ及び不可避不純物からなる組成とされているので、時効処理によって微細な析出物を析出させることにより、強度（硬さ）及び導電率を向上させることができる。
そして、Ｃｒを含有する針状析出物もしくは板状析出物を有しているので、溶射処理後の徐冷時に粒状の析出物が形成されることが抑制されている。このため、溶射処理後の時効処理時に、粒状の析出物を核としてＣｒ及びＺｒが析出することが抑制され、微細な析出物を十分に分散させることができ、析出強化機構によって強度（硬さ）及び導電率を十分に向上させることができる。
【００１０】
ここで、本発明の鋳造用モールド材においては、さらに、Ｆｅ，Ｓｉ，Ｃｏ，Ｐから選択される１種又は２種以上の元素を合計で０．０１ｍａｓｓ％以上０．１５ｍａｓｓ％以下含むことが好ましい。
この場合、Ｆｅ，Ｓｉ，Ｃｏ，Ｐといった元素を上述の範囲内で含有していることから、溶射処理後の徐冷時に粒状の析出物が形成されることが抑制され、Ｃｒを含有する針状析出物もしくは板状析出物の生成が促進される。よって、溶射処理後の時効処理によって微細なＣｒ系及びＺｒ系の析出物を十分に析出させることができ、確実に強度（硬さ）及び導電率を向上させることができる。
【００１１】
本発明のＣｕ−Ｃｒ−Ｚｒ合金素材は、請求項１又は請求項２に記載の鋳造用モールド材の素材として用いられるＣｕ−Ｃｒ−Ｚｒ合金素材であって、Ｃｒを０．３ｍａｓｓ％以上０．５ｍａｓｓ％未満、Ｚｒを０．０１ｍａｓｓ％以上０．１５ｍａｓｓ％以下含み、残部がＣｕ及び不可避不純物からなる組成を有し、完全溶体化処理を施した後に８００℃で保持した場合に、導電率が５５％ＩＡＣＳとなるまでの保持時間が２５ｓｅｃ以上であることを特徴としている。
【００１２】
この構成のＣｕ−Ｃｒ−Ｚｒ合金素材においては、完全溶体化処理を施した後に８００℃で保持した場合に、導電率が５５％ＩＡＣＳとなるまでの保持時間が２５ｓｅｃ以上とされているので、例えば１０００℃程度の高温域に加熱した後に徐冷した場合であっても、Ｃｒ及びＺｒの不要な析出を抑制してＣｒ及びＺｒの固溶量を確保することができる。よって、徐冷後に時効処理した場合でも、微細なＣｒ系及びＺｒ系の析出物を分散させることができ、強度（硬さ）及び導電率を向上させることができる。
【００１３】
ここで、本発明のＣｕ−Ｃｒ−Ｚｒ合金素材においては、さらに、Ｆｅ，Ｓｉ，Ｃｏ，Ｐから選択される１種又は２種以上の元素を合計で０．０１ｍａｓｓ％以上０．１５ｍａｓｓ％以下含むことが好ましい。
この場合、Ｆｅ，Ｓｉ，Ｃｏ，Ｐといった元素を上述の範囲内で含有していることから、例えば１０００℃程度の高温域に加熱した後に徐冷した場合であっても、Ｃｒ及びＺｒの不要な析出を抑制してＣｒ及びＺｒの固溶量を確保することができる。よって、徐冷後の時効処理によって微細な析出物を十分に析出させることができ、確実に強度（硬さ）及び導電率を向上させることができる。
【００１４】
また、本発明のＣｕ−Ｃｒ−Ｚｒ合金素材においては、１０００℃で１時間保持後に１０００℃から６００℃までの冷却速度を１０℃／ｍｉｎとして冷却した後の導電率（％ＩＡＣＳ）をＡ、その後５００℃で３時間保持した後の導電率（％ＩＡＣＳ）をＢとした場合に、Ｂ／Ａ＞１．１の関係を有することが好ましい。
この場合、１０００℃から６００℃までの冷却速度を１０℃／ｍｉｎと徐冷した場合であっても、その後の５００℃、３時間の熱処理によって導電率が向上することになり、析出硬化による強度向上を図ることが可能となる。このため、上述の鋳造用モールド材用の素材として特に適している。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、溶射処理後に徐冷した場合であっても、その後の時効処理によって強度（硬さ）及び導電率を十分に向上させることができる鋳造用モールド材、及び、この鋳造用モールド材に適したＣｕ−Ｃｒ−Ｚｒ合金素材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態である鋳造用モールド材の製造方法のフロー図である。
【図２】実施例におけるＣｕ−Ｃｒ−Ｚｒ合金素材のＴ．Ｔ．Ｔ．曲線を示す説明図である。
【図３】本発明例２及び比較例４の組織観察写真である。
【図４】本発明例２で観察された針状析出物もしくは板状析出物の元素マッピング結果を示す図である。
【図５】実施例におけるビッカース硬さ測定位置を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明の一実施形態である鋳造用モールド材及びＣｕ−Ｃｒ−Ｚｒ合金素材について説明する。
本実施形態である鋳造用モールド材は、鉄鋼材料等を連続鋳造する際の連続鋳造用鋳型に用いられるものである。また、本実施形態では、Ｃｕ−Ｃｒ−Ｚｒ合金素材は、上述の鋳造用モールド材の素材として用いられるものである。
【００１８】
本実施形態である鋳造用モールド材及びＣｕ−Ｃｒ−Ｚｒ合金素材は、Ｃｒを０．３ｍａｓｓ％以上０．５ｍａｓｓ％未満、Ｚｒを０．０１ｍａｓｓ％以上０．１５ｍａｓｓ％以下、含み、残部がＣｕ及び不可避不純物からなる組成を有し、さらに、Ｆｅ，Ｓｉ，Ｃｏ，Ｐから選択される１種又は２種以上の元素を合計で０．０１ｍａｓｓ％以上０．１５ｍａｓｓ％以下含んでいる。
ここで、上述のように、鋳造用モールド材及びＣｕ−Ｃｒ−Ｚｒ合金素材の成分組成を規定した理由について、以下に説明する。
【００１９】
（Ｃｒ：０．３ｍａｓｓ％以上０．５ｍａｓｓ％未満）
Ｃｒは、時効処理によって母相の結晶粒内にＣｒ系の析出物を微細に析出させることにより、強度（硬さ）及び導電率を向上させる作用効果を有する元素である。
ここで、Ｃｒの含有量が０．３ｍａｓｓ％未満の場合には、時効処理において析出量が不十分となり、強度（硬さ）向上の効果を十分に得られないおそれがある。また、Ｃｒの含有量が０．５ｍａｓｓ％以上の場合には、例えば１０００℃程度の高温域から８００℃以下の温度までの冷却速度が２５℃／ｍｉｎ以下となる徐冷を行った際に、粒状のＣｒ系及びＺｒ系の析出物が析出し、徐冷後の時効処理においてこれらの粒状の析出物がさらに成長することにより、析出強化機構に寄与する微細な析出物を確保することができなくなるおそれがある。
以上のことから、本実施形態では、Ｃｒの含有量を０．３ｍａｓｓ％以上０．５ｍａｓｓ％未満の範囲内に設定している。なお、上述の作用効果を確実に奏功せしめるためには、Ｃｒの含有量の下限を０．３５ｍａｓｓ％以上とすることが好ましく、Ｃｒの含有量の上限を０．４５ｍａｓｓ％以下とすることが好ましい。
【００２０】
（Ｚｒ：０．０１ｍａｓｓ％以上０．１５ｍａｓｓ％以下）
Ｚｒは、時効処理によって母相の結晶粒界にＺｒ系の析出物を微細に析出することにより、強度（硬さ）及び導電率を向上させる作用効果を有する元素である。
ここで、Ｚｒの含有量が０．０１ｍａｓｓ％未満の場合には、時効処理において析出量が不十分となり、強度（硬さ）向上の効果を十分に得られないおそれがある。また、Ｚｒの含有量が０．１５ｍａｓｓ％を超える場合には、導電率及び熱伝導率が低下してしまうおそれがある。また、Ｚｒを０．１５ｍａｓｓ％を超えて含有しても、さらなる強度向上の効果が得られないおそれがある。
以上のことから、本実施形態では、Ｚｒの含有量を０．０１ｍａｓｓ％以上０．１５ｍａｓｓ％以下の範囲内に設定している。なお、上述の作用効果を確実に奏功せしめるためには、Ｚｒの含有量の下限を０．０５ｍａｓｓ％以上とすることが好ましく、Ｚｒの含有量の上限を０．１３ｍａｓｓ％以下とすることが好ましい。
【００２１】
（Ｆｅ，Ｓｉ，Ｃｏ，Ｐから選択される１種又は２種以上の元素：合計で０．０１ｍａｓｓ％以上０．１５ｍａｓｓ％以下）
Ｆｅ，Ｓｉ，Ｃｏ，Ｐといった元素は、例えば１０００℃程度の高温域から８００℃以下の温度までの冷却速度が２５℃／ｍｉｎ以下となる徐冷を行った際に、粒状のＣｒ系及びＺｒ系の析出物が析出することを抑制する作用効果を有している。
ここで、Ｆｅ，Ｓｉ，Ｃｏ，Ｐから選択される１種又は２種以上の元素の合計の含有量が０．０１ｍａｓｓ％未満の場合には、上述の作用効果を奏することができないおそれがある。一方、Ｆｅ，Ｓｉ，Ｃｏ，Ｐから選択される１種又は２種以上の元素の合計の含有量が０．１５ｍａｓｓ％を超える場合には、導電率及び熱伝導率が低下してしまうおそれがある。
以上のことから、本実施形態では、Ｆｅ，Ｓｉ，Ｃｏ，Ｐから選択される１種又は２種以上の元素の合計含有量を０．０１ｍａｓｓ％以上０．１５ｍａｓｓ％以下の範囲内に設定している。なお、上述の作用効果を確実に奏功せしめるためには、Ｆｅ，Ｓｉ，Ｃｏ，Ｐから選択される１種又は２種以上の元素の合計含有量の下限を０．０２ｍａｓｓ％以上とすることが好ましく、Ｆｅ，Ｓｉ，Ｃｏ，Ｐから選択される１種又は２種以上の元素の合計含有量の上限を０．１ｍａｓｓ％以下とすることが好ましい。
【００２２】
（その他の不可避不純物：０．０５ｍａｓｓ％以下）
なお、上述したＣｒ，Ｚｒ，Ｐ，Ｆｅ，Ｃｏ以外のその他の不可避的不純物としては、Ｂ、Ａｇ，Ｓｎ，Ａｌ，Ｚｎ，Ｔｉ，Ｃａ，Ｔｅ，Ｍｎ，Ｎｉ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｓｃ，Ｙ，Ｔｉ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｍｏ，Ｗ，Ｒｅ，Ｒｕ，Ｏｓ，Ｓｅ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ａｕ，Ｃｄ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｌｉ，Ｇｅ，Ａｓ，Ｓｂ，Ｔｌ，Ｐｂ，Ｂｅ，Ｎ，Ｈ，Ｈｇ，Ｔｃ，Ｎａ，Ｋ，Ｒｂ，Ｃｓ，Ｐｏ，Ｂｉ，ランタノイド、Ｏ，Ｓ，Ｃ等が挙げられる。これらの不可避不純物は、導電率及び熱伝導率を低下させるおそれがあるため、総量で０．０５ｍａｓｓ％以下とすることが好ましい。
【００２３】
そして、本実施形態である鋳造用モールド材は、Ｃｕの母相中にＣｒを含有する針状析出物もしくは板状析出物を有している。さらに、本実施形態である鋳造用モールド材には、例えば粒径が１μｍ以下の微細なＣｒ系及びＺｒ系の析出物が分散されている。なお、これらの微細なＣｒ系及びＺｒ系の析出物は、徐冷後の時効処理において析出したものである。
【００２４】
上述の針状析出物もしくは板状析出物は、鋳造用モールド材を製造する際に、耐熱性や耐摩耗性に優れるＮｉ−Ｃｒ合金を溶射する溶射処理後の徐冷時に形成されるものである。詳述すると、本実施形態では、Ｃｒを０．３ｍａｓｓ％以上０．５ｍａｓｓ％未満、Ｚｒを０．０１ｍａｓｓ％以上０．１５ｍａｓｓ％以下、含み、残部がＣｕ及び不可避不純物からなる銅合金に対して、溶射処理時に例えば１０００℃以上にまで加熱された後、１０００℃程度の高温域から８００℃以下の温度までの冷却速度が２５℃／ｍｉｎ以下となる徐冷を行った際に、Ｃｒを含有する針状析出物もしくは板状析出物が析出しているのである。これにより、徐冷時における粒状のＣｒ系及びＺｒ系の析出物が析出することが抑制されることになる。
【００２５】
また、本実施形態であるＣｕ−Ｃｒ−Ｚｒ合金素材は、上述の鋳造用モールド材と同様の組成を有しており、完全溶体化処理を施した後に８００℃で保持した場合に、導電率が５５％ＩＡＣＳとなるまでの保持時間が２５ｓｅｃ以上とされている。
すなわち、本実施形態であるＣｕ−Ｃｒ−Ｚｒ合金素材においては、完全溶体化処理を施した後に８００℃で保持しても、Ｃｒ系及びＺｒ系の析出物の析出が抑制され、Ｃｒ及びＺｒの固溶量が確保されることとなる。
【００２６】
さらに、本実施形態であるＣｕ−Ｃｒ−Ｚｒ合金素材は、１０００℃で１時間保持後に１０００℃から６００℃までの冷却速度を１０℃／ｍｉｎとして冷却した後の導電率（％ＩＡＣＳ）をＡ、その後５００℃で３時間保持した後の導電率（％ＩＡＣＳ）をＢとした場合に、Ｂ／Ａ＞１．１の関係を有する。さらに好ましくは、Ｂ／Ａ＞１．１５であり、より好ましくは、Ｂ／Ａ＞１．２である。
すなわち、本実施形態であるＣｕ−Ｃｒ−Ｚｒ合金素材においては、１０００℃で１時間保持後に１０００℃から６００℃までの冷却速度を１０℃／ｍｉｎとして徐冷した場合であっても、その後の５００℃、３時間保持の熱処理により、導電率が向上することになる。
【００２７】
次に、本発明の一実施形態に係る鋳造用モールド材の製造方法を、図１のフロー図を参照して説明する。
【００２８】
（溶解・鋳造工程Ｓ０１）
まず、銅の純度が９９．９９ｍａｓｓ％以上の無酸素銅からなる銅原料を、カーボンるつぼに装入し、真空溶解炉を用いて溶解し、銅溶湯を得る。次いで、得られた溶湯に、所定の濃度となるように前述の添加元素を添加して、成分調製を行い、銅合金溶湯を得る。
ここで、添加元素であるＣｒ、Ｚｒの原料としては、純度の高いものを使用し、例えばＣｒの原料は純度９９．９９ｍａｓｓ％以上のものを使用し、Ｚｒの原料は純度９９．９５ｍａｓｓ％以上のものを使用する。また、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｃｏ、Ｐを必要に応じて添加する。なお、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｃｏ、Ｐの原料として、Ｃｕとの母合金を用いてもよい。
そして、成分調製された銅合金溶湯を鋳型に注湯して鋳塊を得る。
【００２９】
（均質化処理工程Ｓ０２）
次に、得られた鋳塊の均質化のために熱処理を行う。
具体的には、鋳塊を大気雰囲気にて、９５０℃以上１０５０℃以下、１時間以上の条件で均質化処理を行う。
【００３０】
（熱間加工工程Ｓ０３）
次いで、鋳塊に対して９００℃以上１０００℃以下の温度範囲で、加工率５０％以上９９％以下の熱間圧延を行い、圧延材を得る。なお、熱間加工の方法は、熱間鍛造であっても良い。この熱間加工後、直ちに水冷によって冷却する。
【００３１】
（溶体化処理工程Ｓ０４）
次いで、熱間加工工程Ｓ０３で得られた圧延材を、９２０℃以上１０５０℃以下、０．５時間以上５時間以下の条件で加熱処理を施し、溶体化処理を行う。加熱処理は、例えば大気または不活性ガス雰囲気で行い、加熱後の冷却は、水冷によって行う。
【００３２】
（第一時効処理工程Ｓ０５）
次に、溶体化処理工程Ｓ０４の後に、第一時効処理を実施し、Ｃｒ系析出物及びＺｒ系析出物などの析出物を微細に析出させ、第一時効処理材を得る。
ここで、第一時効処理は、例えば４００℃以上５３０℃以下、０．５時間以上５時間以下の条件で行う。
なお、時効処理時の熱処理方法は、特に限定しないが、不活性ガス雰囲気で行うことが好ましい。また、加熱処理後の冷却方法は、特に限定しないが、水冷で行うことが好ましい。
このような工程により、本実施形態であるＣｕ−Ｃｒ−Ｚｒ合金素材が製造される。
【００３３】
（溶射工程Ｓ０６）
次いで、第一時効処理工程Ｓ０５後に、Ｃｕ−Ｃｒ−Ｚｒ合金素材の表面の所定の箇所にＮｉ−Ｃｒ合金等を溶射し、Ｃｕ−Ｃｒ−Ｚｒ合金素材の表面の所定の箇所にコーティング層を形成する。そして、この溶射の後に、コーティング層が形成されたＣｕ−Ｃｒ−Ｚｒ合金素材に９００℃以上１０００℃以下、１５分以上１８０分以下の熱処理を行う。この熱処理は、Ｃｕ−Ｃｒ−Ｚｒ合金素材とコーティング層とを拡散接合するために行われている。
この溶射が行われた後の熱処理後の冷却は、例えば炉冷のような比較的冷却速度が遅い徐冷によって行われる。ここで、徐冷の冷却速度は、例えば熱処理温度から８００℃以下での範囲の冷却速度が５℃／ｍｉｎ以上７０℃／ｍｉｎ以下である。
【００３４】
（第二時効処理工程Ｓ０７）
次いで、溶射工程Ｓ０６の後に、第二時効処理を実施し、Ｃｒ系析出物及びＺｒ系析出物などの析出物を微細に析出させる。
ここで、時効処理は、例えば４００℃以上５３０℃以下、０．５時間以上５時間以下の条件で行う。
なお、時効処理時の熱処理方法は、特に限定しないが、不活性ガス雰囲気で行うことが好ましい。また、熱処理後の冷却方法は、特に限定しないが、水冷で行うことが好ましい。
このような工程により、本実施形態である鋳造用モールド材が製造される。
【００３５】
以上のような構成とされた本実施形態に係る鋳造用モールド材によれば、Ｃｒを０．３ｍａｓｓ％以上０．５ｍａｓｓ％未満、Ｚｒを０．０１ｍａｓｓ％以上０．１５ｍａｓｓ％以下、含み、残部がＣｕ及び不可避不純物からなる組成とされているので、第二時効処理工程Ｓ０７において、Ｃｒ系及びＺｒ系の析出物を微細に析出させることにより、強度（硬さ）及び導電率を向上させることができる。
そして、本実施形態に係る鋳造用モールド材においては、Ｃｒを含有する針状析出物もしくは板状析出物を有しているので、溶射処理工程Ｓ０６後の徐冷時に粒状の析出物が形成されることが抑制されており、溶射処理工程Ｓ０６後の第二時効処理工程Ｓ０７によって微細な析出物を十分に分散させることができ、析出強化機構によって強度（硬さ）を十分に向上させることができる。
【００３６】
また、本実施形態に係る鋳造用モールド材においては、さらに、Ｆｅ，Ｓｉ，Ｃｏ，Ｐから選択される１種又は２種以上の元素を合計で０．０１ｍａｓｓ％以上０．１５ｍａｓｓ％以下含んでいるので、溶射処理工程Ｓ０６後の徐冷時に粒状の析出物が形成されることが抑制される。よって、溶射処理工程Ｓ０６後の第二時効処理工程Ｓ０７によって、微細な析出物を十分に析出させることができ、確実に強度（硬さ）及び導電率を向上させることができる。
【００３７】
さらに、本実施形態に係るＣｕ−Ｃｒ−Ｚｒ合金素材においては、完全溶体化処理を施した後に８００℃で保持した場合に、導電率が５５％ＩＡＣＳとなるまでの保持時間が２５ｓｅｃ以上とされているので、溶射処理工程Ｓ０６において例えば１０００℃程度の高温域に加熱した後に徐冷した場合であっても、Ｃｒ及びＺｒの固溶量を確保することができる。よって、徐冷後の第二時効処理工程Ｓ０７において、Ｃｒ系及びＺｒ系の析出物を分散させることができ、強度（硬さ）及び導電率を向上させることができる。
【００３８】
また、本実施形態に係るＣｕ−Ｃｒ−Ｚｒ合金素材においては、１０００℃で１時間保持後に１０００℃から６００℃までの冷却速度を１０℃／ｍｉｎとして冷却した後の導電率（％ＩＡＣＳ）をＡ、その後５００℃で３時間保持した後の導電率（％ＩＡＣＳ）をＢとした場合に、Ｂ／Ａ＞１．１の関係を有しているので、溶射処理工程Ｓ０６において例えば１０００℃程度の高温域に加熱した後に徐冷した場合であっても、徐冷後の第二時効処理工程Ｓ０７において、導電率が向上することになり、析出硬化によって強度（硬さ）の向上を図ることができる。
【００３９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
本実施形態では、Ｆｅ，Ｓｉ，Ｃｏ，Ｐから選択される１種又は２種以上の元素を合計で０．０１ｍａｓｓ％以上０．１５ｍａｓｓ％以下含むものとして説明したが、これに限定されることはなく、これらの元素を意図的に添加しなくてもよい。
【実施例】
【００４０】
以下に、本発明の効果を確認すべく行った確認実験の結果について説明する。
純度９９．９９ｍａｓｓ％以上の無酸素銅からなる銅原料を準備し、これをカーボンるつぼに装入し、真空溶解炉（真空度１０−２Ｐａ以下）で溶解し、銅溶湯を得た。得られた銅溶湯内に、各種添加元素を添加して表１に示す成分組成に調製し、５分間保持した後、銅合金溶湯を鋳鉄製の鋳型に注湯して鋳塊を得た。鋳塊の大きさは、幅約８０ｍｍ、厚さ約５０ｍｍ、長さ約１３０ｍｍとした。
なお、添加元素であるＣｒの原料は純度９９．９９ｍａｓｓ％以上、Ｚｒの原料は純度９９．９５ｍａｓｓ％以上のものを使用した。
【００４１】
次に、大気雰囲気において１０００℃で１時間の条件で均質化処理を行った後、熱間圧延を実施した。熱間圧延時の圧下率を８０％とし、幅約１００ｍｍ×厚さ約１０ｍｍ×長さ約５２０ｍｍの熱間圧延材を得た。
この熱間圧延材を用いて、１０００℃で１．５時間の条件で溶体化処理を行い、その後水冷した。
次に、４８０（±１５）℃で３時間の条件で第一時効処理を実施した。これにより、Ｃｕ−Ｃｒ−Ｚｒ合金素材を得た。
【００４２】
次に、得られたＣｕ−Ｃｒ−Ｚｒ合金素材に対して、溶射処理を模擬して１０００℃で１時間の条件で熱処理を行い、その後、冷却速度１０℃／ｍｉｎ以下で徐冷した。
その後、４８０（±１５）℃で３時間の条件で第二時効処理を実施した。これにより、鋳造用モールド材を得た。
【００４３】
得られたＣｕ−Ｃｒ−Ｚｒ合金素材について、完全溶体化処理を施した後に８００℃で保持した場合に導電率が５５％ＩＡＣＳとなるまでの保持時間（Ｔ．Ｔ．Ｔ．測定）、ビッカース硬さ（圧延面）、導電率を評価した。
また、得られたＣｕ−Ｃｒ−Ｚｒ合金素材について、１０００℃で１時間保持後に１０００℃から６００℃までの冷却速度を１０℃／ｍｉｎとして冷却した後の導電率Ａ（ＩＡＣＳ％）と、その後５００℃で３時間保持した後の導電率Ｂ（％ＩＡＣＳ）を測定し、導電率比Ｂ／Ａを評価した。
【００４４】
さらに、溶射処理後及び第二時効処理後の鋳造用モールド材について、ビッカース硬さ（圧延面）、導電率を評価した。さらに、組織観察を行い、Ｃｒを含有する針状析出物もしくは板状析出物の有無を評価した。
【００４５】
（組成分析）
得られたＣｕ−Ｃｒ−Ｚｒ合金素材及び鋳造用モールド材の成分組成は、ＩＣＰ−ＭＳ分析によって測定した。測定結果を表１に示す。
【００４６】
（Ｔ．Ｔ．Ｔ．測定）
完全溶体化処理したＣｕ−Ｃｒ−Ｚｒ合金素材の試験片を８００℃で保持し、一定時間経過後に導電率を測定し、導電率が５５％ＩＡＣＳに達する時間を評価した。評価結果を表２に示す。
なお、本発明例２と比較例４については、８００℃以外の温度でも同様の評価を行い、図２に示すＴ．Ｔ．Ｔ．曲線を作成した。
【００４７】
（組織観察）
得られた鋳造用モールド材から観察用サンプルを採取し、研磨処理後に走査型電子顕微鏡にて組織観察を行い、Ｃｒを含有する針状析出物もしくは板状析出物の有無を確認した。観察結果を表３に示す。なお、本発明例２の及び比較例４の試料について、第一時効処理後、溶射処理及び徐冷後、第二時効処理後に組織観察を行った結果を図３に示す。さらに、本発明例２で観察されたＣｒを含有する針状析出物もしくは板状析出物の拡大観察結果を図４に示す。
【００４８】
（ビッカース硬さ測定）
ＪＩＳ  Ｚ  ２２４４に準じて、株式会社アカシ製ビッカース硬度試験機により、図５に示すように試験片の９か所でビッカース硬さを測定し、その最大値及び最小値を除外した７つの測定値の平均値を求めた。Ｃｕ−Ｃｒ−Ｚｒ合金素材の測定結果を表２に、溶射処理後及び第二時効処理後の鋳造用モールド材の測定結果を表３に示す。
【００４９】
（導電率測定）
日本フェルスター社製ＳＩＧＭＡ  ＴＥＳＴ  Ｄ２．０６８（プローブ径φ６ｍｍ）を用いて、１０×１５ｍｍのサンプルの断面中心部を３回測定し、その平均値を求めた。Ｃｕ−Ｃｒ−Ｚｒ合金素材の測定結果を表２に、溶射処理後及び第二時効処理後の鋳造用モールド材の測定結果を表３に示す。
【００５０】
【表１】
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【００５１】
【表２】
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【００５２】
【表３】
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【００５３】
表１、表２に示すように、本発明例のＣｕ−Ｃｒ−Ｚｒ合金素材は、完全溶体化処理を施した後に８００℃で保持した場合に導電率が５５％ＩＡＣＳとなるまでの保持時間が２５ｓｅｃ以上とされていることが確認される。ここで、図２に示すＴ．Ｔ．Ｔ．曲線を確認すると、本発明例２は、比較例４に比べて５５％ＩＡＣＳ及び６０％ＩＡＣＳに達するまでの時間が長時間側に移動しており、Ｃｒ系及びＺｒ系の析出物の析出が抑制されていることが確認される。
【００５４】
また、表３に示すように、本発明例の鋳造用モールド材は、Ｃｒを含有する針状析出物もしくは板状析出物を有していることが確認される。そして、本発明例の鋳造用モールド材においては、比較例に比べて、第二時効熱処理によってビッカース硬さ及び導電率が大きく上昇していることが確認される。
【００５５】
また、組織観察の結果、比較例４では、図３に示すように、溶射処理後に徐冷した試験片でＣｒを含有する針状析出物もしくは板状析出物が認められず、粒状の析出物が観察されている。
これに対して、本発明例２では、図３に示すように、溶射処理後に徐冷した試験片でＣｒを含有する針状析出物もしくは板状析出物が観察された。
なお、本発明例２の第二時効熱処理後の試験片の析出物を拡大観察した結果、図４に示すように、針状析出物もしくは板状析出物からはＣｒが検出されており、粒状の析出物からはＣｒ及びＺｒが検出されている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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