(57)【要約】【課題】含Ｔｉ銅合金板または条を効率良く製造するための方法を提供する。【解決手段】含Ｔｉ銅合金鋳塊から含Ｔｉ銅合金板または条を製造する方法において、含Ｔｉ銅合金鋳塊を温度：８００〜９５０℃に加熱したのち圧下率：９０％以上、圧延終了温度：６５０℃以上となるように熱間圧延し、熱間圧延終了後、ただちに冷却速度：１０〜５０℃／ｓｅｃで３００℃以下まで冷却し、次いで面削し、冷間圧延する工程を含むことを特徴とする含Ｔｉ銅合金板または条の製造方法。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
含Ｔｉ銅合金鋳塊から含Ｔｉ銅合金板または条を製造する方法において、含Ｔｉ銅合金鋳塊を温度：８００〜９５０℃に加熱したのち圧下率：９０％以上、圧延終了温度：６５０℃以上となるように熱間圧延し、熱間圧延終了後、ただちに冷却速度：１０〜５０℃／ｓｅｃで３００℃以下まで冷却し、次いで、面削し、冷間圧延する工程を含むことを特徴とする含Ｔｉ銅合金板または条の製造方法。
【請求項２】
前記含Ｔｉ銅合金鋳塊は、
（イ）Ｔｉ：０．５〜６％含有し、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる含Ｔｉ銅合金鋳塊、または、
（ロ）Ｔｉ：０．５〜６％含有し、さらにＺｎ、Ｃｒ，Ｚｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｓｎ，Ｉｎ，Ｍｎ，ＰおよびＳｉのうちの１種または２種以上を合計で０．００１〜５％を含有し、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる含Ｔｉ銅合金鋳塊であることを特徴とする請求項１記載の含Ｔｉ銅合金板または条の製造方法。
【請求項３】
前記含Ｔｉ銅合金鋳塊は、Ｃｕα相デンドライトアームの平均サイズが５０μｍ以下の微細なデンドライト組織を有し、Ｃｕα相デンドライトアームとＣｕα相デンドライトアームの間に形成されているＣｕ−Ｔｉ共晶相のデンドライトアームスペースの平均サイズが３０μｍ以下の狭い組織を有する含Ｔｉ銅合金鋳塊であることを特徴とする請求項１または２記載の含Ｔｉ銅合金板または条の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、含Ｔｉ銅合金板もしくは条またはそれらと類似の形状を有する圧延品を効率良く製造する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、バネ、端子、コネクター、リードフレームなどの電気・電子部品の製造には加工性および応力緩和特性に優れたベリリウム銅が用いられていたが、ベリリウム銅に含まれるＢｅが有害金属であるところから環境問題に発展する恐れがあり、ベリリウム銅に代わって、近年、加工性および応力緩和特性に優れているＴｉを質量％で（以下、％は質量％を示す）０．５〜６％含有し、さらに必要に応じてＺｎ、Ｃｒ，Ｚｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｓｎ，Ｉｎ，Ｍｎ，ＰおよびＳｉのうちの１種または２種以上を合計で０．００１〜５％を含有し、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる成分組成の含Ｔｉ銅合金板または条が広く用いられるようになってきた。これら含Ｔｉ銅合金板または条は、加工性および応力緩和特性が優れていると言われている。
【０００３】
これら含Ｔｉ銅合金板または条は、一般に、鋳造して得られた含Ｔｉ銅合金鋳塊を適当な温度で均質化処理したのち熱間圧延し、その後、溶体化処理と冷間圧延を繰り返し時効処理して製造される（特許文献１参照）。
特に粗大なデンドライト組織の含Ｔｉ銅合金鋳塊から曲げ性および応力緩和特性に優れた含Ｔｉ銅合金を製造する方法として、粗大なデンドライト組織の含Ｔｉ銅合金鋳塊を熱間圧延等したのち８００℃以上の温度で２４０秒以内かつ平均結晶粒径が２０μｍを越えない熱処理条件で１回目の溶体化処理を行い、次いで、８０％未満の加工度で１回目の冷間圧延を行い、引き続いて８００℃以上の温度で２４０秒以内かつ平均結晶粒径が１〜２０μｍを越えない範囲となる熱処理条件で２回目の溶体化処理を行ったのち５０％以下の加工度で２回目の冷間圧延を行い、引き続いて３００〜７００℃の温度で１時間以上１５時間未満の時効処理を施す方法が提案されている（特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特公昭５５−３９６１２号公報
【特許文献２】
特許第２７９０２３８号明細書
【０００５】
現在のところ、実際に行われている含Ｔｉ銅合金板または条の製造方法を一層具体的に述べると、鋳造して得られた含Ｔｉ銅合金鋳塊を加熱炉に装入して８００〜９５０℃に加熱し、この加熱された含Ｔｉ銅合金鋳塊を熱間圧延して熱間圧延板を作製し、この熱間圧延板は放冷したのち小型の板のまま或いは小規模のコイル状に巻いて貯蔵しておく。この熱間圧延板は必要に応じて取り出し、バッチ式焼鈍炉に装入して温度：８００〜９５０℃に加熱したのち水冷する溶体化処理を施し、その後、面削したのち冷間粗圧延し、さらに、溶体化処理と冷間圧延を繰り返し施し時効処理して含Ｔｉ銅合金板または条を製造する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
この含Ｔｉ銅合金は熱伝導率が極めて低く、そのために、この含Ｔｉ銅合金熱間圧延板を通常のバッチ式焼鈍炉に装入して均一加熱するには通常の銅または銅合金よりも長時間を必要とする。さらに、含Ｔｉ銅合金鋳塊を熱間圧延した熱間圧延板を溶体化処理するためにバッチ式焼鈍炉から取り出して水冷するにしても、含Ｔｉ銅合金は熱伝導率が極めて低いためにこのＴｉ銅合金熱間圧延板を内部まで全体を均一に大きな冷却速度で冷却することは非常に難しい。また、特にコイル状に巻いた熱間圧延板を冷却するときには、コイルの内部、板幅の中央部を均一に大きな冷却速度で冷却することはさらに難しい。したがって、バッチ式焼鈍炉に入り、均一に冷却できる小型の熱間圧延板による少量生産が主であった。ちなみに、Ｔｉ：３％含有の含Ｔｉ銅合金の熱伝導率は室温で０．４８Ｊ／（ｃｍ・℃・ｓｅｃ）であるに対し、無酸素銅の熱伝導率は室温で４．０Ｊ／（ｃｍ・℃・ｓｅｃ）であり、この数値を見ても、含Ｔｉ銅合金の熱伝導率が通常の銅または銅合金に比べて極めて低いことがわかる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明者らは、この含Ｔｉ銅合金鋳塊を一層効率良く圧延して含Ｔｉ銅合金板または条を量産すべく研究を行った。その結果、
（イ）鋳造して得られた含Ｔｉ銅合金鋳塊を温度：８００〜９５０℃に加熱し、圧下率：９０％以上、圧延終了温度：６５０℃以上となるように熱間圧延し、熱間圧延終了後、ただちに冷却速度：１０〜５０℃／ｓｅｃで３００℃以下まで急冷すると、得られた熱間圧延板は溶体化処理した状態になっており、この熱間圧延板を面削して圧下率：７０％以上で冷間圧延しても割れが発生することはない、
（ロ）前記（イ）の工程を含Ｔｉ銅合金板または条の製造に適用すると、従来の小型の板或いは小規模のコイル状の含Ｔｉ銅合金熱間圧延板をバッチ式焼鈍炉に装入して温度：８００〜９５０℃に加熱したのち水冷する溶体化処理の工程を省略して直接、面削、冷間粗圧延することができるので製造時間と焼鈍炉で加熱するためのエネルギーおよびコストを節約することができ、大型品も製造できる、という研究結果が得られたのである。
【０００８】
この発明は、かかる研究結果に基づいてなされたものであって、
含Ｔｉ銅合金鋳塊から含Ｔｉ銅合金板または条を製造する方法において、含Ｔｉ銅合金鋳塊を温度：８００〜９５０℃に加熱したのち圧下率：９０％以上、圧延終了温度：６５０℃以上となるように熱間圧延し、熱間圧延終了後、ただちに冷却速度：１０〜５０℃／ｓｅｃで３００℃以下まで冷却し、次いで面削し冷間圧延する工程を含む含Ｔｉ銅合金板または条の製造方法、に特徴を有するものである。
【０００９】
この発明において作製する含Ｔｉ銅合金鋳塊は、Ｔｉ：０．５〜６％（好ましくは、１．５〜５％）含有し、さらに必要に応じてＺｎ、Ｃｒ，Ｚｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｓｎ，Ｉｎ，Ｍｎ，ＰおよびＳｉのうちの１種または２種以上を合計で０．００１〜５％含有し、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる含Ｔｉ銅合金であり、これら含Ｔｉ銅合金の成分組成はいずれも知られている成分組成であから、その限定理由の説明は省略する。
【００１０】
この発明の含Ｔｉ銅合金鋳塊から含Ｔｉ銅合金板または条を製造する方法において、さらに厚さの薄い含Ｔｉ銅合金板または条は、前記含Ｔｉ銅合金鋳塊を温度：８００〜９５０℃に加熱したのち圧下率：９０％以上、圧延終了温度：６５０℃以上となるように熱間圧延し、熱間圧延終了後、ただちに冷却速度：１０〜５０℃／ｓｅｃで３００℃以下まで冷却し、次いで面削、冷間粗圧延する工程を終了したのち、さらに通常の溶体化処理および冷間圧延を繰り返すことにより得られる。前記溶体化処理は冷間圧延することにより得られた冷延板または条の厚さが薄いのでバッチ式焼鈍炉を使用する必要がなく、連続溶体化炉を使用することができる。連続溶体化炉で含Ｔｉ銅合金板内部まで均一加熱できる板の厚さは５ｍｍ以下であるから、この発明の冷却速度：１０〜５０℃／ｓｅｃで３００℃以下まで冷却したのち冷間圧延することにより得られる冷延板または条の厚さは５ｍｍ以下とすることが好ましい。
【００１１】
次に、この発明の含Ｔｉ銅合金板または条の製造方法において、温度、圧下率および冷却速度を前述の如く限定した理由を説明する。
熱間加工条件：
熱間圧延するための含Ｔｉ銅合金鋳塊の加熱温度は８００〜９５０℃（好ましくは、８３０〜９２０℃）である。含Ｔｉ銅合金鋳塊の加熱温度が８００℃未満では良好な加工性が得られず、また８００℃未満では熱間圧延終了後の含Ｔｉ銅合金熱間圧延板の温度を６５０℃以上にすることが難しくなるからである。一方、含Ｔｉ銅合金鋳塊の温度が９５０℃を越えると、粒界で部分溶融が発生し、熱間加工割れが多発するので好ましくないからである。さらにこの熱間圧延に際して圧下率を９０％以上としたのは圧下率が９０％未満では十分均質な素材が得られないからである。圧延終了温度を６５０℃以上となるようにしたのは、熱間圧延終了温度が６５０℃未満になると析出物が急激に析出し、以降の熱間圧延で割れ発生の原因となるので好ましくない理由によるものである。
【００１２】
冷却条件：
熱間圧延終了後はただちに冷却速度：１０〜５０℃／ｓｅｃで３００℃以下の温度まで冷却する。冷却速度が１０℃／ｓｅｃ未満では６５０℃未満の冷却途中の温度範囲で析出物が急激に析出し、以降の熱間圧延で割れ発生の原因となるので好ましくない理由によるものである。一方、冷却速度が５０℃／ｓｅｃを越える冷却速度で冷却してもさらなる効果が望めないからである。かかる冷却速度で少なくとも３００℃以下（好ましくは２００℃以下）に冷却することが必要である。冷却による到達温度が３００℃を越えると、通常の時効温度で長時間さらされることになり、時効析出硬化により硬度が高くなり、次工程の冷間圧延が難しくなるので好ましくないからである。この冷却到達温度は低いほど好ましい。熱間圧延終了後、ただちに冷却速度：１０〜５０℃／ｓｅｃで３００℃以下まで冷却して得られた熱間圧延板は、溶体化処理した状態になっており、この熱間圧延板を圧下率：７０％以上で冷間圧延しても割れが発生することはないので、高圧下率で冷間圧延することが可能となる。
【００１３】
含Ｔｉ銅合金鋳塊を製造するには、まず、銅原料を溶解炉（低周波誘導溶解炉が最も広く使用されている）により連続して溶解し、得られた溶銅をタンディッシュに注入すると共にここでＴｉおよびその他の必要元素を添加することにより含Ｔｉ銅合金溶湯を製造し、得られた含Ｔｉ銅合金溶湯を通常のインゴット鋳型に鋳造して作製しても良いが、連続鋳造鋳型に鋳造して厚板状のインゴットを作製することが好ましい。この連続鋳造鋳型に鋳造して厚板状のインゴットはデンドライト組織が微細なほど好ましく、Ｃｕα相デンドライトアームの平均サイズが５０μｍ以下の微細なデンドライト組織を有し、Ｃｕα相デンドライトアームとＣｕα相デンドライトアームの間に形成されているＣｕ−Ｔｉ共晶相のデンドライトアームスペースの平均サイズが３０μｍ以下の狭いデンドライト組織を有する含Ｔｉ銅合金鋳塊であることが一層好ましい。
【００１４】
この微細なデンドライト組織を有する含Ｔｉ銅合金鋳塊は、連続鋳造装置の鋳型に注入された含Ｔｉ銅合金溶湯の中心部の温度が凝固開始温度から共晶生成終了に至るまでの温度範囲、すなわち１０８０℃から８８５℃に下がるまでの温度範囲における含Ｔｉ銅合金溶湯の中心部の冷却速度が１０〜５０℃／ｓｅｃの範囲内にあると、含Ｔｉ銅合金鋳塊に割れが発生することが無く製造することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
実施例１〜９および比較例１〜３
銅を低周波誘導溶解炉により溶解し、得られた溶湯にＴｉを添加して表１に示される量のＴｉを含有し、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる成分組成を有する含Ｔｉ銅合金溶湯を作製し、得られた含Ｔｉ銅合金溶湯を水冷鋳型に注入することにより縦：１９０ｍｍ、横：５４０ｍｍ、長さ：２０００ｍｍの寸法を有する含Ｔｉ銅合金鋳塊を作製した。このようにして得られた含Ｔｉ銅合金鋳塊を表１に示される温度に加熱し、この加熱した含Ｔｉ銅合金鋳塊を表１に示される圧下率で熱間圧延することにより表１に示される圧延終了後温度を有する厚さ：１２ｍｍの熱延板を作製した。この熱延板を直ちに表１に示される冷却速度で表１に示される温度になるように冷却し、この冷却した熱延板を面削し、冷間圧延することにより１．５ｍｍの厚さを有する粗冷延板を作製した。この冷間圧延による粗冷延板の割れ発生の有無を観察し、その結果を表１に示した。
【００１６】
【表１】
2005023382.tif 000002
【００１７】
実施例１０〜２５
表２に示される成分組成を有する含Ｔｉ銅合金溶湯を用意し、これら含Ｔｉ銅合金溶湯を水冷鋳型に注入することにより縦：１９０ｍｍ、横：５４０ｍｍ、長さ：２０００ｍｍの寸法を有する含Ｔｉ銅合金鋳塊を作製した。これら鋳塊を用いて表１に示される実施例１と同じ条件で熱間圧延したのち冷却し、面削し、冷間圧延し、得られた粗冷延板の割れ発生の有無を観察し、その結果を表２に示した。
【００１８】
【表２】
2005023382.tif 000003
【００１９】
【発明の効果】
表１および２に示されるように、この発明の方法である実施例１〜２５で得られた粗冷延板にはいずれも割れが見られないところから、この発明の含Ｔｉ銅合金板または条の製造方法は、従来の含Ｔｉ銅合金板または条の製造方法に比べて熱間圧延後の最も長時間必要とする溶体化処理工程を省略することができ、また大型品も製造でき、含Ｔｉ銅合金板または条の製造スピードおよびコストを大幅に下げることができるので、産業上すぐれた効果をもたらすものである。