(57)【要約】【課題】短時間の熱処理で強度および加工性に優れた銅合金を製造できる銅合金の製造方法を提供することにある。【解決手段】伸線後の銅合金材に熱処理を行って銅合金を製造する方法において、上記伸線後の銅合金材に、プラズマ処理による熱処理を行う方法である。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
伸線後の銅合金材に熱処理を行って銅合金を製造する方法において、上記伸線後の銅合金材に、プラズマ処理による熱処理を行うことを特徴とする銅合金の製造方法。
【請求項２】
伸線後の銅合金材に熱処理を行って銅合金を製造する方法において、銅母材中にＳｎを１〜１０重量％、Ｐを０．０３〜０．４重量％含有する銅合金材を、その線径が３ｍｍ以下となるように伸線し、伸線後の銅合金材に、プラズマ処理による熱処理を行うことを特徴とする銅合金の製造方法。
【請求項３】
伸線後の銅合金材に熱処理を行って銅合金を製造する方法において、銅母材中にＳｎを１〜１０重量％、Ｐを０．０３〜０．４重量％、さらにＺｎ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｚｒのいずれか一種あるいは二種以上を０．０５〜１重量％含有する銅合金材を、その線径が３ｍｍ以下となるように伸線し、伸線後の銅合金材に、プラズマ処理による熱処理を行うことを特徴とする銅合金の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子電気機器の部品や部材に使用されるリン青銅などの銅合金を製造する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子電気機器の部品や部材（例えば、ばね材、リードフレーム、リード線）には、リン青銅などの強度（引張強さ）および加工性に優れた銅合金が広く使用されている。
【０００３】
従来の銅合金の製造方法は、伸線後の銅合金材に熱処理を行って銅合金を製造する方法である。例えば、リン青銅の線材を製造するには、その製造工程において、リン青銅に中間熱処理と伸線を繰り返して所望の線径まで加工することが行われている。
【０００４】
リン青銅の線材の中間熱処理は、その線径が３ｍｍ以上の太いサイズでは、線材に、５００℃以上の温度で３０分から数時間というバッチ式熱処理を行う方法が一般的である。
【０００５】
このバッチ式熱処理を利用した方法としては、例えば、特許文献１に記載された方法（熱処理温度４００〜６００℃、熱処理時間１０分〜６時間程度）や、特許文献２に記載された方法（焼鈍時温度２００〜４００℃、焼鈍時間１０〜４００分）がある。
【０００６】
一方、線径が１ｍｍ以下の細いサイズでは、線材を、７００℃以上に加熱された炉の中で数秒〜１分程度走行させる方法（例えば、特許文献３参照。）や通電加熱による方法が一般的である。
【０００７】
【特許文献１】
特許第２５７６８５３号公報（［００１０］）
【特許文献２】
特開平８−１２７８３０号公報（［００１７］）
【特許文献３】
特許第３３１４２６８号公報（［００１０］）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、リン青銅の線材の線径が１〜３ｍｍの場合、その線材にバッチ式熱処理を行う方法は、熱処理温度が５００℃以上であり、熱処理時間が３０分から数時間と長いので、隣接したあるいは重ねられた線材同士が粘着し、次の工程で線材を送り出せないという問題がある。
【０００９】
特許文献１および２に記載された方法では、熱処理温度が５００℃未満の場合はこのような問題はなくなるものの、熱処理時間を１０時間以上にする必要があり、製造効率が悪いという問題がある。
【００１０】
一方、リン青銅の線材の線径が１〜３ｍｍの場合、その線材を炉の中で走行させる方法は、熱処理温度が７００℃以上とやや高温であるが、熱処理時間が数秒〜１分程度と短いので、線材が十分に軟化しないという問題がある。この場合、熱処理温度をさらに上げる、あるいは熱処理時間を長くする等の対策は、線材が加熱されすぎて溶断するという問題がある。
【００１１】
また、通電加熱による方法は、線材の溶融寸前まで出力を上げる必要があるので、線材が溶断しやすいという問題がある。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、短時間の熱処理で強度および加工性に優れた銅合金を製造できる銅合金の製造方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、請求項１の発明は、伸線後の銅合金材に熱処理を行って銅合金を製造する方法において、上記伸線後の銅合金材に、プラズマ処理による熱処理を行う銅合金の製造方法である。
【００１４】
請求項２の発明は、伸線後の銅合金材に熱処理を行って銅合金を製造する方法において、銅母材中にＳｎを１〜１０重量％、Ｐを０．０３〜０．４重量％含有する銅合金材を、その線径が３ｍｍ以下となるように伸線し、伸線後の銅合金材に、プラズマ処理による熱処理を行う銅合金の製造方法である。
【００１５】
請求項３の発明は、伸線後の銅合金材に熱処理を行って銅合金を製造する方法において、銅母材中にＳｎを１〜１０重量％、Ｐを０．０３〜０．４重量％、さらにＺｎ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｚｒのいずれか一種あるいは二種以上を０．０５〜１重量％含有する銅合金材を、その線径が３ｍｍ以下となるように伸線し、伸線後の銅合金材に、プラズマ処理による熱処理を行う銅合金の製造方法である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適実施の形態を説明する。
【００１７】
本発明に係る銅合金の製造方法は、主として、電子電気機器の部品や部材（例えば、ばね材、リードフレーム、リード線）に使用される強度（引張強さ）および加工性に優れたリン青銅などの銅合金を製造するべく、伸線後の銅合金材をプラズマ焼鈍炉の中で走行させ、その伸線後の銅合金材に、プラズマを照射してプラズマ処理による高温・短時間の熱処理（焼鈍）を行う方法である。
【００１８】
伸線後の銅合金材は、銅母材中に各種元素を所定量含有する銅合金を溶解して銅合金の溶湯にする溶解工程と、銅合金の溶湯を鋳込んで鋳造材にする鋳造工程と、鋳造材に熱間圧延加工を多段に施して圧延材にする熱間圧延工程と、圧延材に冷間伸線加工を施して所望径の銅合金材にする冷間加工工程とを経た銅合金材である。
【００１９】
溶解工程から熱間圧延工程までは、例えば、既存または慣用の連続鋳造圧延設備を使用できる。また、冷間加工工程は、既存または慣用の冷間加工装置を使用できる。
【００２０】
プラズマ焼鈍炉としては、例えば、温度が９００〜２００００℃、より好ましくは２０００〜２００００℃のプラズマを発生できる慣用のものを使用している。このようなプラズマ焼鈍炉としては、マグ（ＭＡＧ）社製のＰｕｒｐｌｅ  Ｊｅｔがある。プラズマとしては、例えば窒素ガスのプラズマを用いている。
【００２１】
プラズマ焼鈍炉の最適な運転条件は、伸線後の銅合金材の線径あるいは厚さに応じて決定している。例えば、伸線後の銅合金材の線径が１〜３ｍｍの場合、プラズマ焼鈍炉の運転条件を、真空度が５×１０２  〜４５×１０２  Ｐａ（５〜４５ｍｂａｒ）、供給電力が０．１〜３．６ｋＷ、電流が０．３〜５．４Ａとなるようにしている。
【００２２】
また、プラズマ焼鈍炉内の銅合金材の走行速度は、例えば、３〜６０ｍ／ｍｉｎとなるようにしている。したがって、熱処理時間は２〜４０秒と非常に短時間である。
【００２３】
伸線後の銅合金材としては、例えば、銅母材中にＳｎを１〜１０重量％（ｍａｓｓ％）、より好ましくは２〜７重量％、さらに好ましくは４〜７重量％、Ｐを０．０３〜０．４重量％、より好ましくは０．０３〜０．２重量％含有する銅合金材を、その線径が３ｍｍ以下、より好ましくは１〜３ｍｍとなるように伸線したものを使用している。
【００２４】
伸線後の銅合金材の線径を３ｍｍ以下に限定したのは、伸線後の銅合金材の線径が３ｍｍを超えると、プラズマ処理による熱処理においても、銅合金材が溶断する直前まで加熱する必要があるためである。
【００２５】
銅母材中に含有するＳｎの含有量を１〜１０重量％に限定したのは、１重量％未満では銅合金に十分な引張強さが得られず、１０重量％を超えると銅合金材や銅合金の伸線加工性が著しく低下するためである。
【００２６】
銅母材中に含有するＰの含有量を０．０３〜０．４重量％に限定したのは、０．０３重量％未満ではＰの脱酸素剤としての効果が不十分になるからであり、０．４重量％を超えると、熱間圧延加工時に銅合金材に割れが生じるからである。
【００２７】
また、伸線後の銅合金材としては、例えば、銅母材中にＳｎを１〜１０重量％、より好ましくは２〜７重量％、さらに好ましくは４〜７重量％、Ｐを０．０３〜０．４重量％、より好ましくは０．０３〜０．２重量％、さらにＺｎ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｚｒのいずれか一種あるいは二種以上を０．０５〜１重量％、より好ましくは０．１〜０．５重量％、さらに好ましくは０．１〜０．３重量％含有する銅合金材を、その線径が３ｍｍ以下、より好ましくは１〜３ｍｍとなるように伸線したものを使用している。
【００２８】
銅母材中に含有するＺｎ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｚｒのいずれか一種あるいは二種以上を０．０５〜１重量％に限定したのは、熱間圧延加工時に銅合金材に割れが生じるのを防止するためである。０．０５重量％未満では添加効果が得られず不十分であり、１重量％を超えると逆に過剰となる。
【００２９】
プラズマ処理による熱処理が行われた銅合金は、その後の別工程によってさらに所望径・所望形状の銅合金に加工され、最終的には電子電気機器の部品や部材として使用される。
【００３０】
【実施例】
次に、本発明の効果を検証するため、プラズマ焼鈍炉の運転条件と伸線後の銅合金材の炉中の走行速度とを様々に変えて銅合金を製造し、その特性を評価した。伸線後の銅合金材としては、線径が１ｍｍのリン青銅（ＪＩＳ規格  Ｃ５１９１）を使用した。
【００３１】
（実施例１〜４）
プラズマ焼鈍炉としてマグ（ＭＡＧ）社製のＰｕｒｐｌｅ  Ｊｅｔを用い、その炉中を伸線後の線径が１ｍｍのリン青銅を走行させ、そのリン青銅に窒素ガスのプラズマを照射してプラズマ処理による高温・短時間の熱処理を行った。
【００３２】
実施例１〜４では、プラズマ焼鈍炉の真空度をそれぞれ７、８、１０、１４×１０２  Ｐａ（７、８、１０、１４ｍｂａｒ）とし、供給電力をそれぞれ０．１７、０．２１、０．３５、１．１８ｋＷとし、電流をそれぞれ０．３７、０．４３、０．６７、１．７９Ａとした。実施例１〜４における炉中温度（プラズマの温度）は、計算値で９００〜１２００℃である。
【００３３】
伸線後の銅合金材の走行速度は、実施例１および実施例２では３ｍ／ｍｉｎとし、実施例３では１０ｍ／ｍｉｎ、実施例４では２０ｍ／ｍｉｎとした。熱処理時間で言えば、実施例１および実施例２は３６．０秒、実施例３は１２．０秒、実施例４は５．５秒となる。
【００３４】
プラズマ焼鈍炉の運転条件と伸線後のリン青銅の炉中の走行速度を表１にまとめて示す。
【００３５】
【表１】
2004176130.tif 000002
【００３６】
（比較例）
伸線後の線径が１ｍｍのリン青銅そのもの。すなわち、プラズマ処理による熱処理を行わなかったもの、あるいは熱処理前のものである。
【００３７】
実施例１〜４と比較例の特性を表２に示す。
【００３８】
【表２】
2004176130.tif 000003
【００３９】
表２に示すように、実施例１〜４は、プラズマ処理による高温・短時間の熱処理を行っているので、比較例と比べて、引張強さが１１２０ＭＰａの約１／２である４９２〜５４８ＭＰａ、ビッカース硬さも同様に２８８Ｈｖの約１／２である１１６〜１４７Ｈｖと軟化し、伸びが４．８％の約６．３〜７．８倍である３０．２〜３７．６％になったことがわかる。導電率についても、比較例の１１．６％ＩＡＣＳから１２．１％ＩＡＣＳといずれも良化した。
【００４０】
したがって、実施例１〜４は、強度（引張強さ）および加工性（伸び）に優れているので、電子電気機器の部品や部材、特にばね材として使用されるリン青銅の焼鈍材として十分な特性を有していると言える。
【００４１】
また、伸線後の線径が１ｍｍのリン青銅の場合、プラズマ焼鈍炉の最適な運転条件は、真空度が５×１０２  〜１５×１０２  Ｐａ、好ましくは７×１０２  〜１４×１０２  Ｐａ、供給電力が０．１０〜１．５０ｋＷ、好ましくは０．１７〜１．１８ｋＷ、電流が０．２０〜２．００Ａ、好ましくは０．３７〜１．７９Ａであることがわかる。走行速度については、１〜３０ｍ／ｍｉｎ、好ましくは３〜２０ｍ／ｍｉｎが最適である。
【００４２】
このように、本発明に係る銅合金の製造方法は、伸線後の銅合金材にプラズマ処理による高温・短時間の熱処理を行うことで、従来の方法ではいずれも困難であった高温（例えば、２００００℃）での熱処理が可能になり、しかも短時間の熱処理で伸線後の銅合金材を十分に軟化することができるので、強度および加工性に優れた銅合金を効率よく製造できる。
【００４３】
本発明に係る方法は、伸線後の銅合金材の線径が３ｍｍ以下のリン青銅の銅合金材に使用すると、熱処理時の銅合金材の溶断を防止できるので、特に有効である。
【００４４】
これは、伸線後の銅合金材の線径が３ｍｍを超えると、大きな熱量を与えないと所望の特性が得られないため、プラズマ処理による熱処理においても銅合金材が溶断する可能性があるからである。
【００４５】
上記実施例では、伸線後の銅合金の一例としてＪＩＳ規格  Ｃ５１９１のリン青銅を使用した例で説明したが、別の組成のリン青銅を用いても同様の作用効果がある。
【００４６】
また、本発明はリン青銅の熱処理に限定されるものではない。銅合金としては、リン青銅の他にも、例えば、黄銅、コルソン合金（Ｃｕ−Ｎｉ２  Ｓｉ擬２元系の時効硬化性銅合金）、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ合金等への応用が可能である。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、本発明によれば、次のような優れた効果を発揮する。
（１）短時間の熱処理で強度および加工性に優れた銅合金を製造できる。
（２）熱処理時の銅合金材の溶断を防止できる。