铜合金材料的制造方法及其装置的制作方法

文档序号:3425469
专利名称:铜合金材料的制造方法及其装置的制作方法
技术领域
本发明涉及一种用以制造汽车电线束(wire harness)、机器人电缆及其它信号线 等铜合金线材或连接器等电气电子部件用铜合金条材、铜合金板材(以下,总称为铜合金 材料)的方法及装置。
背景技术
在铜合金线材或铜合金条的铜合金材料的制造中,首先,作为熔解技术的最一般 的方法(A),已知有以下的步骤。首先,将铜原料、废料及添加元素或含有它们的母合金固体 投入到熔解炉(电炉、燃气炉)中进行熔解。然后待炉内全部材料熔解后,从炉内采集分析 用试样,通过化学分析或仪器分析对成分/组成进行测定、确认,然后进行成分调整。在确 认了指定的成分/组成后,利用水冷铸造(water cooling casting)来铸造板坯(slab)或 钢坯(billet),然后再对冷却至室温的铸块再次加热,进行热轧/挤出,由此制成线材或条 材。需要说明的是,在上述熔解步骤中,通常采用感应加热方式,但该方式能量效率差 是众所周知的。接着,作为其它的技术,已知有SCR等带轮(belt & wheel)方式的连续铸造(例 如,参照专利文献1),与钢坯铸造相比,为廉价的方式。其是通过在熔解炉与铸造机之间 投入添加元素而成为指定的合金组成来进行铸造的。为了降低制造成本,希望进行连续熔 解铸造,但在熔解能力较铸造能力差的情况下,连续铸造时间变短,在开始、停止时,所发生 一定量的不良比例相对增多,不良率变高,制造成本反而增加。因此,必须导入与铸造能 力相当的大型熔解炉,初期设备投资将会大幅增加。因此,期望不仅设备投资小且与铸造 能力同等的熔解设备。需要说明的是,专利文献1所记载的技术是专门利用竖炉(shaft furnace)作为熔解炉,其能量效率好,但该方式仅可熔解稀薄铜合金(例如可列举最高浓 度为Cu-0.7% Sn合金等)。因此,还已知如下的方法(B)将添加元素或含有添加元素的母合金固体直接投 入到流动的熔融铜中,通过添加物的连续熔解来调整成分,或者在熔融液通过的部位设置 具有加热装置的熔融液贮存部、然后将合金元素添加混合到熔融液贮存部中。此外,已知在连续铸造中的熔融液运送步骤中直接添加熔融金属来进行成分调整 的方法(c)(例如,参照专利文献2、3、4)。这些方法是将用以使合金元素成为半熔融或熔 融状态后排出的加热器设置在连续铸造的中间流槽(timdish)的正上方,再将合金元素滴 加到中间流槽内的熔融金属中并进行搅拌,从而得到均质的熔融液(专利文献2);将熔融 铜收纳在中间流槽内,同时以M-P化合物的形态将M及P添加到该中间流槽内熔融铜中 (专利文献3);通过电弧放电使添加合金成分所构成的线材连续地熔融或半熔融,或者将 熔融或半熔融的上述添加合金成分添加到流动的基本合金成分的熔融液中,得到所述添加 合金成分被熔解的熔融液(专利文献4)。此外,作为连续铸造时的成分调整方法,已知如下的方法(D)对通过连续铸造轧
5制而制得的粗拉线(rough drawn wire)的导电率连续地进行测定,然后对该结果进行反 馈,从而连续地控制合金元素添加量(例如,参照专利文献5)。但是,已经被实用化的仅为单纯的固溶强化型合金,对于Cu-Ni-Si系等析出型合 金而言,由于会因热轧时的析出状态而导致导电率发生变化,因此无法从粗拉线的导电率 来进行成分判定。可是,已知可通过对熔融金属通电来测定电阻。例如,在日本机械学会编著的《金 属数据手册(金属〒一夕 ”‘ ” ” )》中示出了纯金属的电阻率值,该值是比室温下的电阻 率大的值(参照表1)。但是,对于铜合金、特别是科森合金(corson alloy)在熔融状态下 的电阻,仍是未知的。虽然认为此合金系的成分与熔融状态下的电阻率的关系如果变得明 确的话,则可进行某些控制,但仍未获得实现。[表1](表1)电阻率的比较
元素固体熔体溶点温度(°c)电阻率温度(。C)电阻率CC)Cu201.67110020.21083Ni206.84145485.01453Si202.3 x 1010141082.0-电阻率的单位iiQcm此外,着眼于该熔融金属的电特性,已知有检测熔融金属(特别是铝合金)中的夹 杂物(其作为熔融金属的性状评价中被有效利用的物质)的方法(E)(例如,参照专利文献 6)。该方法是监测夹杂物所导致的电流通路的截面积减少量的方法。该方法是将电流通 道内的电流设为1 500A,连续测定通路内的电阻,检测夹杂物粒子通过电流通路内时的 电信号的变化,而并不是检测随着熔融金属的组成变化而引起的电流通路内的电阻值的变
化。
[专利文献1]日本特开昭55-128353号公报
[专利文献2]日本特开昭59-169654号公报
[专利文献3]日本特开平8-300119号公报
[专利文献4]日本特开2002-86251号公报
[专利文献5]日本特开昭58-65554号公报
[专利文献6]日本特开昭59-171834号公报

发明内容
在方法(A)那样的用以对通常的残渣进行熔解的炉(无芯炉)中,对作为原料的 Ni和Si或者Si-Cu母合金进行熔解时,初期投入高熔点的Ni,氧与活性的Si或Si-Cu母 合金则是在熔解后期被投入。由于一边吸收这些投入原料的比热与潜热部分的热一边进行 熔解,因此需要大量的热能。此外,当然需要大型的熔解设备。另外,如方法(B),当将Si这样的重量轻且与氧的亲和力高的元素与比重大的Ni 添加并熔融在熔融铜中时,例如有时需要进行可以忽略表面氧化的前处理,以使Si粒子容
6易溶解,并且会发生下面的1 3的现象,若进行无法熔解且添加材料利用率差的长时间的 添加,则添加部周边的Si或Si母合金将会逐渐发生滞积,而逐渐阻碍新的添加,从而产生 无法利用混合热等的不良情形。1.由于存在比重差,Si浮游在熔融铜表面,而Ni则沉入到熔融铜液面下;2.熔融铜上面的气氛中的微量氧与Si发生反应,而在添加材料表面形成氧化膜 (即使在利用CO气体进行密封时,在高温下对于Si而言,其也会转变为氧化性气体);3.与熔融铜中所残存的微量氧(lOppm以上)反应,在熔融铜接触界面形成氧化 膜,从而使溶解停滞。就方法(C)而言,已知在连续制造高浓度母合金时进行固体、熔体添加的方法,但 在进行该添加时,因炉渣的附着等使添加量不稳定,存在容易发生成分变化的缺点,难以得 到经过调节的合金熔融液。另外,如前面所记载,就方法(D)而言,Cu-Ni-Si系等析出型合金不能由导电率进 行成分判定,从而不能得到经过调节的合金熔融液;就方法(E)而言,由于并不是用以检测 随着熔融金属的组成变化而引起的电阻值变化,因此同样也不能得到经过成分调节的合金 熔融液。在进行前述的析出强化型铜合金的连续铸造轧制时,虽然尝试了对移动铸模内表 面反复吹附燃烧不完全时会产生乙炔气体的煤来使除热量稳定化,但在制造例如Cu-Ni-Si 系合金这样的含有Si的合金时,作为主成分的Si与煤会发生反应而形成SiC,导致在铸模 内表面无法形成隔热效果高且稳定的煤层。因此,即使采用与韧铜(tough pitch copper) 相同的铸造、冷却条件,也只能得到温度低至约150°C的铸块。其结果,在连续轧制过程中 会促进析出,无法得到固溶状态的粗拉线,即使进行时效处理,也无法制造具有指定性能的 线材。另外,为了抑制连续轧制过程中的析出,虽然对刚进行完铸造后的铸块进行了感应加 热,但是由于铸块的截面积小,因此必须投入大量的电量。此外,在使用带轮式或双带式的移动铸模对上述的析出强化型铜合金进行连续铸 造时,由于在带与铜块的接触部位会产生些微的毛边,因此用通常使用的切刀(材质为斯 特莱特合金等)尝试将毛边去除。然而,所述铜合金粘固(烧固)在切刀的刀口上,从而导 致无法进行切削。因此,虽然直接在此状态下施以热轧,但是在线的表面经常会发生雾化的 缺陷。解决这些课题也是非常重要的。因此,本发明的课题在于以少量的设备投资提供一种具有与连续铸造能力同等 的熔解能力的熔解炉;以较少的热能使高浓度的添加合金成分熔融,制成高浓度熔体;防 止Si的氧化膜的形成,及控制高浓度熔体的添加量来获得具有指定成分组成的合金熔融 液;并且,提供一种可以高速度、低成本制造析出强化型铜合金材料的方法及装置。本发明人等有鉴于上述课题,经过深入研究,得到以下的见解,并基于这些见解而 完成了本发明。将不同种类的元素熔体混合时,随着熵的增大,会产生混合热,这是广为人知的, 但是此现象并没有被利用在铜合金的熔融关系中。积极利用此现象,可节省能源来实现高 浓度熔体的制作。另外,在使高浓度熔体与纯铜熔融液合流时,虽然熔融铜中的残存氧与Si等会发 生反应而形成氧化膜,但是通过赋予搅拌动力,可轻易破坏形成在熔体表面的氧化膜,从而得到稳定的混合。并且,在谋求合金组成的稳定化时,通过一般所采用的单纯的倾斜控制或压力控制所进行的出炉量的调整,由于会因为炉渣附着在浇道等而使得合金熔融液的成分 大幅变化,从而导致可靠性降低,因此同时采用上述控制与两个反馈控制。根据本发明,提供以下的技术方案(1) 一种铜合金材料的制造方法,该方法是由析出强化型铜合金制造铜合金材料 的方法,其分别具有纯铜熔解步骤和用以熔解添加元素或含有添加元素的母合金的合金熔 解步骤,并且还具有使用带轮式或双带式的移动铸模进行连续铸造轧制的步骤或者以立式 连续铸造来铸造板坯或钢坯的步骤,其特征在于,在上述合金熔解步骤中,在制作含有高浓度的Ni或Co的至少之一及Si的高浓度 熔体时,将选自Ni、Co、Si、Ni-Cu母合金、Co-Cu母合金、Si-Cu母合金、Ni-Si-Cu母合金、 Co-Si-Cu母合金、Ni-Si母合金、Co-Si母合金及Ni-Co-Si母合金中的元素或母合金加以 组合并投入到高浓度熔解炉中,使其在产生混合热中熔解,制成M、Co或M与Co的总含量 最大为80质量%,且Si含量为Ni、Co或Ni与Co的总含量的0. 2 0. 4倍的高浓度熔体, 然后将此高浓度熔体添加到上述纯铜熔解步骤中得到的纯铜熔融液中,制成具有指定成分 组成的合金熔融液。(2)上述(1)所述的铜合金材料的制造方法,其中,从倾斜式高浓度熔解炉中出 炉上述高浓度熔体时,以设置在高浓度熔解炉的下游侧的具有堰的测量槽来测量熔融液的 量,并使“由测量槽中的熔融液的量计算出的熔融液的通过量”反馈给“预先所掌握的炉倾 斜角度与出炉量的关系”来控制上述高浓度熔体的出炉量,从而将指定量的高浓度熔体添 加到纯铜熔融液中。(3)上述(1)所述的铜合金材料的制造方法,其中,从压力出炉式高浓度熔解炉中 出炉上述高浓度熔体时,以设置在高浓度熔解炉的下游侧的具有堰的测量槽来测量熔融液 的量,并使“由测量槽中的熔融液的量计算出的熔融液的通过量”反馈给“预先所掌握的加 压气体注入量与出炉量的关系”来控制上述高浓度熔体的出炉量,从而将指定量的高浓度 熔体添加到纯铜熔融液中。(4)上述⑵或(3)所述的铜合金材料的制造方法,其中,在将上述出炉的高浓度 熔体添加到纯铜熔融液(V:kg/分钟)中的合流部进行通气鼓泡(gas bubbling),由此赋 予30W/m3以上的总搅拌动力,并且使由该合流部至铸造流出槽(spout)的熔融液积存总质 量为9XV(kg)以上。(5)上述⑵或(3)所述的铜合金材料的制造方法,其中,在将上述出炉的高浓 度熔体添加到纯铜熔融液(V:kg/分钟)中的合流部进行机械式搅拌或旋转除气搅拌,由 此赋予20W/m3以上的总搅拌动力,并且由该合流部至铸造流出槽的熔融液积存总质量为 9XV(kg)以上。(6)上述(1) (5)中任一项所述的铜合金材料的制造方法,其中,上述析出强化 型铜合金含有1.0 5.0质量%的附、0. 25 1.5质量%的Si,余量由Cu和不可避免的 杂质元素构成;或者含有1.0 5.0质量%的附、0. 25 1.5质量%的Si,且含有0.01 1. O 质量% 的选自 Ag、Mg、Mn、Zn、Sn、P、Fe、In、混合稀土(misch metal)和 Cr 中的至少 1 种元素,余量由Cu和不可避免的杂质元素构成。(7)上述(1) (5)中任一项所述的铜合金材料的制造方法,其中,所述析出强化型铜合金含有总量为1. 0 5. 0质量%的Ni和Co、0. 25 1. 5质量%的Si,余量由Cu和 不可避免的杂质元素构成;或者含有总量为1. 0 5. 0质量%的Ni和Co、0. 25 1. 5质 量%的Si,且含有0. 01 1. 0质量%的选自Ag、Mg、Mn、Zn、Sn、P、Fe、In、混合稀土和Cr中 的至少1种元素,余量由Cu和不可避免的杂质元素构成。(8)上述(1) (7)中任一项所述的铜合金材料的制造方法,其中,在铸造铜合金 时,在上述移动铸模内表面涂布氮化硼。(9)上述(1) (7)中任一项所述的铜合金材料的制造方法,其中,以主成分为氮 化钛(TiN)且实施了喷镀的切刀对利用上述移动铸模铸造的铸块的角部分进行切削。此外,本发明还提供以下技术方案(10) 一种铜合金材料的制造装置,其是由析出强化型铜合金制造铜合金材料的制 造装置,在由析出强化型铜合金制造铜合金材料的过程中,具有分别进行纯铜熔解和添加 元素或含有添加元素的母合金的熔解的步骤,以及使用带轮式或双带式的移动铸模进行连 续铸造轧制、或者以立式连续铸造来铸造板坯或铜坯的步骤,其特征在于,该制造装置中设置有纯铜熔解炉、高浓度熔解炉和混合槽,在所述高浓度熔解炉 中,由Ni或Co的至少之一及Si元素或者含有Si的母合金来制作Ni、Co或Ni与Co的总 含量最大为80质量%,且Si含量为Ni与Co的总含量的0. 2 0. 4倍的高浓度熔体,在 所述混合槽中,将高浓度熔体添加并混合到纯铜熔融液中,其中,将选自Ni、Co、Si、Ni-Cu 母合金、Co-Cu母合金、Si-Cu母合金、Ni-Si-Cu母合金、Co-Si-Cu母合金、Ni-Si母合金、 Co-Si母合金和Ni-Co-Si母合金中的元素或母合金加以组合并投入到高浓度熔解炉中,使 其在产生混合热中熔解,由此制成高浓度熔体,然后将高浓度熔体添加并混合到由纯铜熔 解炉所供应的纯铜熔融液中,从而制成具有指定成分组成的合金熔融液。(11)上述(10)所述的铜合金材料的制造装置,其中,所述高浓度熔解炉是倾斜式 高浓度熔解炉,在高浓度熔解炉的下游侧设置具有堰的测量槽及附设在测量槽上的熔融液 量测定器,并且设置使“由测量槽中的熔融液的量计算出的熔融液的通过量”反馈给“预先 所掌握的炉倾斜角度与出炉量的关系”的控制机构,由此控制从上述高浓度熔解炉中的高 浓度熔体的出炉量,从而将指定量的高浓度熔体添加并混合到纯铜熔融液中。(12)上述(10)所述的铜合金材料的制造装置,其中,所述高浓度熔解炉为压力出 炉式高浓度熔解炉,在高浓度熔解炉的下游侧设置具有堰的测量槽及附设在测量槽上的熔 融液量测定器,并且设置使“由测量槽中的熔融液的量计算出的熔融液的通过量”反馈给 “预先所掌握的加压气体注入量与出炉量的关系”的控制机构,由此控制从上述高浓度熔解 炉中的高浓度熔体的出炉量,从而将指定量的高浓度熔体添加并混合到纯铜熔融液中。(13)上述(11)或(12)所述的铜合金材料的制造装置,其中,在将上述出炉的高浓 度熔体添加并混合到纯铜熔融液(V :kg/分钟)中的混合槽中设置气泡搅拌机,并通过通气 鼓泡赋予30W/m3以上的总搅拌动力,并且使由该混合槽至铸造流出槽的熔融液积存总质量 为9XV(kg)以上。(14)上述(11)或(12)所述的铜合金材料的制造装置,其中,在将上述出炉的高浓 度熔体添加到纯铜熔融液(V:kg/分钟)中的混合槽中设置机械式搅拌装置或旋转除气装 置,由此赋予20W/m3以上的总搅拌动力,并且使由该混合槽至铸造流出槽的熔融液积存总 质量为9XV(kg)以上。
(15)上述(10) (14)中任一项所述的铜合金材料的制造装置,其中,上述析出强 化型铜合金含有1. 0 5. 0质量%的附、0. 25 1. 5质量%的Si,余量由Cu和不可避免的 杂质元素构成;或者含有1.0 5.0质量%的附、0. 25 1.5质量%的31,且含有0. 1 1. 0质量%的选自Ag、Mg、Mn、Zn、Sn、P、Fe、In、混合稀土和Cr中的至少1种元素,余量由 Cu和不可避免的杂质元素构成。(16)上述(10) (14)中任一项所述的铜合金材料的制造装置,其中,所述析出强 化型铜合金含有总量为1. 0 5. 0质量%的Ni和Co、0. 25 1. 5质量%的Si,余量由Cu 和不可避免的杂质元素构成;或者含有总量为1.0 5.0质量%的附和Co、0. 25 1.5质 量%的Si,且含有0. 01 1. 0质量%的选自Ag、Mg、Mn、Zn、Sn、P、Fe、In、混合稀土和Cr中 的至少1种元素,余量由Cu和不可避免的杂质元素构成。本发明的上述及其它特征及优点可适当参照附图并根据下述的记载而更加明确。


图1是示出本发明的熔解步骤及连续铸造轧制步骤的一例的概略图。图2是示出本发明的熔解步骤及连续铸造轧制步骤的另一例的概略图。图3是示出控制由倾斜式高浓度熔解炉的出炉量的方法的说明图。图4是示出控制由压力出炉式高浓度熔解炉的出炉量的方法的说明图。图5是示出高浓度熔体的成分与熔点的关系的曲线图。图6是设置在熔融液中的用以检测电阻的测定器的一例的概略说明图。图7是设置在熔融液中的用以检测电阻的测定器的另一例的概略说明图。图8是示出搅拌动力与熔融液中的Ni分析值的偏差的关系的曲线图。图9是示出铸块与铸轮的导热率的关系的曲线图。图10是示出铸块的毛边发生部的去除位置的截面图。
具体实施例方式基于附图对本发明的铜合金线材的制造方法及其装置的各种实施方式的例子进 行说明。另外,在各附图中,同一要素标注同一符号,并省略重复的说明。首先,对本发明的实施方式的前提进行说明。在使用带轮式或双带式的移动铸模 对铜及稀薄铜合金进行连续铸造轧制时,反复对铸模内表面吹附在燃烧不完全下产生乙炔 气体的煤,谋求除热量的稳定化及防止烧固在铸模上,从而铸造出大约800°C以上的高温铸 块,并利用热轧机进行连续轧制。这里,在前述析出强化型铜合金的连续铸造轧制时,在保 持固溶状态的基础上提高铸块温度是极为重要的。在铸块温度低时,使用感应加热装置在 热轧机之前或途中尝试升温。本发明人等在日本特愿2007-146226号等中已经提出了此方 案。以下,具体说明本发明的实施方式。图1及图2示出了本发明的实施方式的一个实例,其是使用带轮式移动铸模的连 续铸造的一例的概略图(后续的热轧机、淬火装置等未图示)。如图1及图2所示,在竖炉 1中以1090 1150°C使原料铜熔解,再将纯铜熔融液从竖炉1中出炉到保持炉2中,然后 一边在1100 1200°C下使其停留在保持炉2内,一边使保持炉2内的熔融铜出炉到合流部 (混合槽)4中。优选在保持炉2与合流部4之间设置脱氧/脱氢单元3。
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然后,在合流部4将来自倾斜式高浓度熔解炉10(图1)或加压式高浓度熔解炉 11(图2)的含有合金元素成分的高浓度熔体添加到纯铜熔融液中,调整成指定的合金组 成。还可以在熔融铜运送步骤中另外添加选自々§、1%^11、211、511、?46、111、混合稀土(MM) 和Cr中的至少1种元素等的单质或母合金,但更优选同时在高浓度熔解炉中将它们熔解。 此外,可以用1座高浓度熔解炉来制造指定量的合金,但更优选通过设置2座以上交互进行 出炉来制造大量的合金。需要说明的是,使用废料来作为该高浓度熔解炉所熔解的原料,并 不会有任何问题。来自合流部4的合金熔融液通过带有过滤器5的槽6而被连续地运送至铸造罐7 内,在将该铸造罐7内的合金熔融液以非活性气体或还原性气体加以密封的状态下,从铸 造流出槽8注入到作为旋转移动铸模的带轮铸造机9中,并使其凝固。尽量在不降低该凝 固的铸块的温度的状态下(优选为900°C以上,该铸块的温度的上限值没有特别限制,但通 常为950°C以下),利用连续热轧机(未图示)进行轧制,直到具有指定的线径,然后进行淬 火,由此可以制造基本上呈固溶状态的铜合金材料。该铜合金材料并不限于线材,也可制成 条材、板材等任意的形状。需要说明的是,上述脱氧处理可以采用公知的方法、例如使烧红的木炭与熔融液 接触的方法来进行。在该方法中,熔融液中的氧会与粒状木炭发生反应而成为二氧化碳,在 熔融液中上浮而释放出。脱氢处理可以采用公知的方法、例如使熔融液与非氧化性气体、非 活性气体或还原气体接触来进行。脱氢可以在脱氧处理之后进行,也可以与脱氧处理同时 进行。 此外,具备与立式连续铸造机及SCR等具有带轮式与Contirod等具有双带式移动 铸模的连续铸造机的铸造能力具有同等熔解能力的熔解炉时,可以在不中断的情况下进行 长时间的连续铸造。例如,就SCR而言,主要具有15 50吨/小时的铸造能力,而要具有 与该铸造能力等同的电熔解炉,需要极高的设备投资。此外,当利用电来熔解全部材料时, 则不仅会导致用于熔解的单位消耗恶化,还会引发加工费增大、C02排放增加等缺点。因此, 在欲得到铜合金的熔融铜时,可通过用燃气炉(反射炉、竖炉)将铜分相当量(不包含残渣 回收量)加以熔解,来谋求熔解的单位消耗的改善。另外,对于添加元素,利用作为专用的电熔解炉的高浓度熔解炉(图1的10,图2 的11)来进行熔解,从而得到高浓度熔体。在本发明中,高浓度熔解炉、高浓度熔体等中的“高浓度,,是指Ni、Co或Ni与Co 的总含量最大为80质量%、剩余部分为Si等,且Si含量为Ni、Co或M与Co的总含量的 0. 2 0. 4倍。作为其下限,在工业上并无特别限制,但从经济上考虑,优选为铸块成分的5 倍以上。在制造含有Ni或Co的至少之一及Si的高浓度熔体时,将选自Ni、Co、Si、Ni_Cu 母合金、Co-Cu母合金、Si-Cu母合金、Ni-Si-Cu母合金、Co-Si-Cu母合金、Ni-Si母合金、 Co-Si母合金和Ni-Co-Si母合金中的元素或母合金加以组合并添加到高浓度熔解炉中。此 夕卜,由于析出强化型铜合金也可以含有选自Ag、Mg、Mn、Zn、Sn、P、Fe、In、混合稀土(匪)和 Cr中的至少1种元素,因此也可以将它们添加到所述熔解炉中,使高浓度熔体中含有上述 的至少一种元素。在高浓度熔解炉内制造高浓度熔体时,如果加热至约1100°C以上,则会产生剧烈的混合热,导致局部达到1600°C以上。也可以将该热传导至相邻的Si等,通过热膨张而破 坏表面氧化膜,从而使熔解容易进行。因此,不需要Si的还原处理等,可使用廉价的Si。另 外,可以通过连续地将所述混合热利用到周边的Ni、Si的熔解,从而可实现在大幅节省能 源的情况下进行熔解。在上述元素或母合金完全熔解后进行成分调整,然后,放出高浓度熔体并与纯铜 熔融液混合,由此可进行析出强化型的合金熔融液的制作。使上述高浓度熔体成分的Ni、Co或Ni+Co含量为高浓度熔体总量的最高80质 量%、剩余部分为Si等,且Si含量优选为Ni、Co或Ni+Co含量的0. 2倍 0. 4倍。但是, 如果考虑熔融液的流动性,则优选Ni、Co或Ni+Co含量为60质量%以下,剩余部分为Si、 铜及其它添加元素。另外,在谋求残渣的再利用而有效利用该熔解炉时,优选附为20 40 质量%、Si为5 11质量%、剩余部分为铜及其它添加元素。在从高浓度熔解炉中将高浓度熔体出炉时,为了提高其出炉量的控制的精确度, 可利用下述值(1)在其下游的合流部(混合槽)之前设置设有三角堰或四角堰这样的堰 的测量槽,以使熔体流动时通过该堰,从而利用通过管内的熔融液的量;(2)在该高浓度熔 体与纯铜熔融液进行合流的合流部,通过机械搅拌或气泡搅拌提供搅拌动力而进行均勻 化,并利用均勻混合有高浓度熔体与纯铜熔融液的合金熔融液的电阻值作为合金熔融液的 构成元素的成分组成的代用特性。使用上述两个值作为对高浓度熔体的出炉量控制的反 馈。出炉、测量槽12中的熔融液量可通过任意方法求得,例如可根据图3所示的负载 传感器(a— )或图4所示的液位计所测得的测量值而获知。并利用符合日本工业 标准(JIS)K0094中8的方法等由该熔融液量来计算出熔融液的通过量。倾斜式高浓度熔 解炉的倾斜角度与对应于该倾斜角度的出炉量的关系,可以由至今为止的操作成果来事先 掌握。另外,对于压力出炉式高浓度熔解炉的加压气体注入量与对应于该气体注入量的出 炉量的关系,可通过测试操作来事先掌握。另外,对于合金熔融液的电阻,通过将预先被调整成各种成分比例的高浓度熔体 添加到纯铜熔融液中,并测量其电阻,从而能够由合金熔融液的电阻值来掌握铜合金的成 分组成。这是由于,因合金熔融液中含有Ni或Co中的至少之一以及Si,因此这些成分组成 与电阻值之间可显示出明确的线性关系。如图3所示,使附属于测量槽12的负载传感器通过控制机构与倾斜式高浓度熔解 炉10的倾斜角度变更机构相连,并通过反馈控制,根据由负载传感器得到的值对倾斜角度 (e)进行变更,由此来控制高浓度熔解炉的出炉量。或者,如图4所示,也可以与前述相同 地使附属于测量槽12的液位计通过控制机构与加压式高浓度熔解炉11的加压气体注入量 变更机构相连,并通过反馈控制,根据由液位计得到的值对注入量进行变更,来控制高浓度 熔解炉的出炉量。需要说明的是,也可以将从高浓度熔解炉出炉的高浓度熔体储存于铸桶 等中,利用针型阀或滑动闸门等来实施流量控制,但是,由于会增加结构物,因此优选不具 有这类结构。此外,还可以如图3、图4所示地,使附属于合流部(混合层)的电阻检测用测定器 13通过控制机构与倾斜式高浓度熔解炉10的倾斜角度变更机构或加压式高浓度熔解炉11 的加压气体注入量变更机构相连,并通过反馈控制,根据电阻值对倾斜角度(9)或气体注
12入量进行变更,从而控制高浓度熔解炉的出炉量。另外,也可以如图6,图7所示,使电阻检 测用测定器13附属于流动有合金熔融液的槽6上,以此来代替其附属于合流部(混合层), 并同样地对电阻值进行反馈,由此来控制高浓度熔解炉的出炉量。此外,还可以将根据测量槽12中的熔融液量的反馈控制与根据电阻值的反馈控 制组合使用,来控制高浓度熔解炉的出炉量。反馈控制机构在倾斜式高浓度熔解炉10的倾斜循环时间内,根据由测量槽12测 定的重量或体积来对通过重量进行测定、积算。当该重量偏离指定重量时,改变下一次的炉 倾斜装置的运转量以增加或减少炉倾斜量。需要指出的是,这里,由用以控制炉的倾斜的关 系式预先以数学方式将炉倾斜角度与炉内高浓度熔体的出炉量的关系计算求出。接着,由 在倾斜循环时间的2倍以上的期间内由测定器13检测出的电阻计算出成分,然后对其进行 平均化,当该值与目标值偏离时,改变下一次的炉倾斜装置的运转量以增加或减少炉倾斜 量。图6和图7是示出熔融液中的电阻的检测用测量器的形态的一例。图6中,测量 器13中的检测部13a的结构呈一端封闭的圆筒状,而图7中,则是将熔融金属所流动的通 道本身(例如槽6的一部分)作为测量器13。图7的14为测量器13的结构物,是氧化铝 这样的具有优异绝缘性的耐火材料,但未必一定是烧制品(氧化铝管、石英管等)。这样的 熔融液中的电阻优选利用使用直流电流或脉冲电流的4端子法来测定,但也可以使用涡电 流来进行测定。测量器13可以附设于合流部4,也可以附设在合金熔融液所流经的槽6上。 这里,铜合金与铝不同,是高温的,并且若考虑电压施加用端子、电流测量用端子及其绝缘 物等的设置,则电流的通道截面的直径优选为8mm以上,更优选为15mm以上,此时,可稳定 地进行长时间测量。此通道截面的直径的上限值并没有特别的限制,但通常为20mm以下。 合金熔融液含有Ni或Co的至少之一及Si,这样的成分组成与电阻值具有强的线性关系,可 充分地由电阻值进行反馈,从而可以控制高浓度熔体的出炉量。需要说明的是,就图6的电 阻的检测用测量器而言,为了更换测量器内的合金熔融液,周期地进行利用氮气等非活性 气体的加压、减压。这里,对合流部进行搅拌的目的为(1)将2种的熔融液加以混合,使所测量的电 阻值表示熔融液全体的值;以及(2)与氧的亲和力强的Si等会与纯铜熔融液中的氧结合而 形成氧化膜,但对合流部进行搅拌会破坏所形成的氧化膜。特别是,为了上述目的(1)而进 行通气鼓泡,且需要总搅拌动力为30W/m3以上,优选为lOOW/m3以上,最大至400W/m3左右。 这里所说的通气鼓泡的总搅拌动力(e :W/m3)由“森、佐野等人,《铁与钢》,Vol. 67(1981) P. 672-695”中所提出的下述的式(1)计算。 此外,进行机械搅拌时,必须具有20W/m3以上的总搅拌动力,更优选为100W/m3以上,最大至400W/m3左右。这里的总搅拌动力由下述式(2)计算。 T转动扭矩W s,w 旋转数rad/s,VI浇斗内熔融液体积m3通过以上述方式赋予搅拌动力,添加到纯铜熔融液时所生成的高浓度熔体的表面 的氧化膜被破坏。优选通过脱氧处理使添加高浓度熔体前的纯铜熔融液中的氧为lOppm以 下,但通过赋予搅拌动力,在不进行事先的脱氧处理的情况下氧浓度若为300ppm以下,则 也可以进行稳定的混合。因此,可进一步建构小型设备。通过使由该合流部至铸造流出槽的熔融液积存总量(kg)为混合前的纯铜熔融液 量(V :kg/分钟)的9倍以上,即使高浓度熔体的添加为间歇出炉,也可制成成分、组成稳定 的合金熔融液,更优选使其为15倍以上,由此可使成分变动变小,最多为25倍左右。接着,对本发明的铜合金材料的制造方法和制造装置中所使用的析出强化型铜合 金进行详细说明。这里,以下示出作为代表例的科森合金(Cu-Ni-Si系铜合金),但只要是 析出强化型铜合金,则也可以同样地采用其它的合金系。通过本发明的制造方法和制造装置制得的合金材料包括科森系铜合金等析出强 化型合金。例如,科森系铜合金通常含有1. 0 5. 0质量%的附、0. 25 1. 5质量%的Si, 余量包括Cu和不可避免的杂质元素。另外,将科森系铜合金的Ni的一部分或全部以Co置 换的铜合金也可以同样地进行处理。将Ni (或Ni与Co的总含量)规定为1. 0 5. 0质量%的理由如下为了提高强 度;以及为了在对连续铸造轧制步骤中的轧制步骤的中途或轧制步骤刚结束后的铜合金材 料的中间材料进行淬火时,得到固溶处理后的状态(固溶状态)或与其近似的状态的铜合 金材料。如果Ni (或Ni与Co的总含量)低于1. 0质量%时,则无法得到充分的强度;而如 果超过5. 0质量%,则即使在轧制步骤的中途或轧制步骤刚结束后进行淬火,也难以成为 固溶状态或与其近似的状态。Ni (或Ni与Co的总含量)优选为1. 5 4. 5质量%,更优选 为1. 5 2. 0质量%。另外,将Si规定为0.25 1.5质量%的理由如下为了形成Ni与Co的化合物以 提高强度;以及与上述附同样地,为了在对轧制步骤的中途或轧制步骤刚结束后的铜合金 材料的中间材料进行淬火时,得到固溶状态或与其近似的状态的铜合金材料。如果Si含量 低于0. 25质量%,则无法得到充分的强度;而如果超过1.5质量%,则即使在轧制步骤的中 途或轧制步骤刚结束后进行淬火,也难以成为固溶状态或与其近似的状态。Si的含量优选 为0. 35 1. 25质量%,更优选为0. 35 0. 65质量%。此外,上述的铜合金还可以含有0.01 1.0质量%的选自Ag、Mg、Mn、Zn、Sn、P、 Fe、In、混合稀土(MM)和Cr中的至少1种元素。这是因为,含有0.01 1.0质量%的这些 金属元素时,具有优异的强度。如果这些金属元素的含量低于0.01质量%,则无法充分显 现其效果;而如果超过1.0质量%,则在对轧制步骤的中途或轧制步骤刚结束后的铜合金 材料的中间材料进行淬火时,难以成为固溶状态或与其近似的状态。这些元素的含量优选 为0. 02 0. 8质量%,更优选为0. 05 0. 2质量%。
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对前述的析出强化型铜合金进行连续铸造轧制时,如现有技术那样,为了制得高 温铸块,尝试了反复对移动铸模内表面吹附在燃烧不完全下产生乙炔气体的煤来形成煤的 粘固层。然而,作为主成分的Si会与煤发生反应而无法形成该层。因此,在本实施方式中, 通过将氮化硼(boron nitride :BN)涂布或喷雾在移动铸模内表面上,在铸模内表面形成 lOym以上(更优选为50i!m以上)的隔热层,使得可以不用进行感应加热而稳定地铸造 800°C以上的高温铸块。其结果,如图9所示,在铸块与铸轮(Casting ring)的接触面的导 热率降低,从而可制得高温铸块。该隔热层的厚度的上限值没有特别限制,但通常为60i!m 以下。在使用带轮式或双带式的移动铸模对上述析出强化型铜合金进行连续铸造时,在 带与铜块的接触部位会产生少量毛边。为了防止粘固物(烧固)粘固在切削所述毛边的切 刀上,优选在切刀上实施2 u m以上、更优选为5 u m以上厚度的以氮化钛(TiN)为主成分的 喷镀。该喷镀的厚度的上限值没有特别限制,但通常为50pm以下。对于形成有以TiN为 主成分的喷镀层的切刀而言,铸块的粘固较少,可稳定地去除毛边。根据本发明,即使在现存SCR或Contirod等具有移动铸模的工厂,也可因熔解设 备的小型化而使设备投资减小。并且,在熔解炉中制得的纯铜熔融液的运送步骤中,连续或 间歇地添加高浓度熔体(含有Ni、Co、Si等),从而可大量、廉价、简易地稳定制作具有所希 望的成分组成的析出强化型的合金熔融液。另外,通过以反馈控制来进行该添加,可更加稳 定地制作合金熔融液。并且,无须对Si等使用原料设置苛刻的限制条件,可使用廉价的原料,且可以通 过利用混合热来节省能源,降低熔解的单位消耗。另外,可以极少进行熔融液运送步骤中的 炉清洗,并且可容易地改变种类等。此外,通过铸造时的冷却条件的最优化,可以使用高温铸块来制得固溶状态的粗 拉线而不用进行感应加热,从而可节省能源,降低熔解的单位消耗。并且,可以稳定地制造 具有优异的表面品质的铜合金材料。这样,可在短时间内大量且低成本地制造且稳定地供应析出强化型铜合金材料。 作为其结果的一例,与以往相比,可大量地供应廉价的电线束。实施例以下,通过实施例更详细地说明本发明,但本发明并不限定于此。以具有20吨/小时的铸造能力的SCR (连续铸造轧制装置)来进行科森合金线材 料的连续铸造轧制。使用2座3吨的无芯炉作为高浓度熔解炉,来交互供应高浓度熔体,从 而进行完全的连续铸造。其中用于所使用的无芯炉的耐火材料在铜合金的熔解中所使用的 通常的耐火材料。原料使用Ni板、Si块以及20% Si-Cu,利用图5所示的关系,制成Ni :50质量%、 Si :13质量%、余量为铜的高浓度熔体(熔点1110°C )。熔解如下进行预先将20% Si-Cu 加以熔解,然后将Ni板与Si块一起投入到其中。因混合热而产生眩目的光,所投入的原料 会一次性熔解。以此方式,通过利用气体的竖炉及利用电的高浓度熔解炉将原料熔解,相对 于按照一般的熔解顺序通过无芯炉分别将Cu、Ni,20% Si-Cu、Si熔解时的能量的总和,可 节省约14%的熔解能。利用该高浓度熔解炉熔解后,采取小球状试样(#々 > 寸> > ),对该试样进行荧光X射线分析,进行调整以实现目标组成。需要说明的是,这里所采取的试样含有大量 NixSiY金属间化合物,无法对这样的高浓度材料进行拉伸而制成导线,无法采用日本特开 2002-86251号公报(专利文献4)所记载的技术。接着,通过倾斜控制从该无芯炉中放出高浓度熔体。预先由炉内形状掌握倾斜角 度与出炉量的关系,然后根据此关系式以30秒/循环(出炉、停止)的间隔进行8. 7kg/次 (=铸造速度X目标成分+高浓度熔体中的成分+每单位时间的循环数)的出炉。然 而,因附着在炉壁的炉渣的关系,得到与预先所掌握的出炉量不同的出炉量。因此,在其下 游侧的设置在负载传感器上的测量槽上设置三角堰,进行其质量测量。将溢出此堰的瞬间 的槽的总质量视为零,然后从随后的增加量进行每循环的熔融液通过质量的计算。由该输出结果,特别是在出炉的后期,会出现出炉量减少的倾向,将不足量反馈给 下次循环的倾斜时间,进行不足量的补正。通过该反馈控制,可得到稳定的成分。然而,发现部分上述槽的三角堰部分附着炉渣而导致铸块的合金成分降低(发生 频率(=异常发生批次+总铸造批次)6% )。为了修正该异常状况,在高浓度熔体与纯 铜熔融液的混合部(合流部4)设置300kg的熔融液贮槽,由此熔融液贮槽部的炉床的多孔 塞送入氮气(10升/分钟),赋予108W/m3的搅拌动力。将用以进行4端子法测定的4根电 极设置在该合流部4的熔融液贮槽上,由该电阻测定的结果早期检测出不常发生的异常状 况,并进行其反馈控制,从而防止异常状况的发生。在本实施例中,从合流部4的熔融液贮槽的上部浸渍使用内径(M6mm的氧化铝 管的测量器13的检测部13a,以5秒间隔在管内反复进行利用氮气的加压及排气(恢复 至大气压),由此进行检测部13a内的合金熔融液的更换。需要说明的是,该氧化铝管即 使使用其它绝缘特性优异的耐火材料(例如石英管),也不会有任何问题。如日本特开昭 59-171834号公报(专利文献6)所记载的技术,当最大直径为 5mm时,必须进行抽吸,测 量器的结构、维持虽较复杂,但由于该测量器13仅进行加压即可,因此可以进行简易的处 理。通过它们的组合,可稳定地制造(20吨/小时)含有Ni 2. 6质量%、Si 0. 65质 量%的科森合金的粗拉线( 8mm)。在此高浓度熔体与纯铜熔融液的合流部的下游,将利用测量槽的熔融液通过质量 的出炉量控制设为开,将利用电阻的反馈设为关,改变利用通气鼓泡的搅拌动力,并从熔融 液中采取分析用试样并进行分析。其结果如图8所示,在搅拌动力低于30W/m3的条件下, M分析值的偏差(最高浓度-最低浓度)变大,不够充分,但在该实施例的条件下,可得到 充分稳定的结果。在进行该线材的连续操作时,热轧时的冷却装置发生故障,喷雾指定量以上的冷 却水。因此,淬火温度降低,得到具有析出的粗拉线。该部分的导电率为35%,大幅偏离于 通常部分的22%,可知以日本特开昭58-65554号公报(专利文献5)所记载的控制技术无 法进行控制。设置3根喷雾喷嘴使其与铸轮内表面相对,并设置1根喷雾喷嘴与铸造带相对,然 后喷雾氮化硼,进行稳定层的形成。虽然以煤(在燃烧不完全时产生乙炔)可制得690°C的 铸块,但通过涂布氮化硼,可得到835°C的铸块。此时的稳定层为75 ym。另外,例如,还可在图1、图2所示的移动铸模9与其后续未图示的轧制机之间设置用以去除铸块15的毛边的未图示的毛边去除器。该毛边去除器的切刀使用的是进行了 15um喷镀(以氮化钛为主成分)的刀,如图10所示,通过切削将铸块15的角部的毛边16 去除。即使进行5小时长的连续铸造,在切刀上也不会产生粘固物,可稳定地去除毛边。工业实用件可在短时间内大量且低成本地制造且稳定地供应汽车用电线束、机器人电缆及其 它信号线等析出强化型铜合金材料或连接器等电气电子部件用途的析出强化型铜合金材 料。通过实施方式对本发明进行了说明,但只要没有特别指定,则并不是在说明的哪 个细节中对本发明进行限定,在不违反所附的权利要求书所示的发明的精神和范围的情况 下,应作宽的解释。本申请主张2007年11月30日在日本提出专利申请的特愿2007-311616号、以及 2008年11月27日在日本提出专利申请的2008-302814号的优先权,在此作为参照将其内 容作为本说明书记载的一部分引入到本发明中。
权利要求
一种铜合金材料的制造方法,该方法是由析出强化型铜合金制造铜合金材料的方法,其具有分别进行纯铜熔解、和添加元素或含有添加元素的母合金熔解的步骤,并且还具有使用带轮式或双带式的移动铸模进行连续铸造轧制的步骤或者以立式连续铸造来铸造板坯或钢坯的步骤,其中,在将添加元素或含有添加元素的母合金熔解、制作含有高浓度的Ni或Co的至少之一和Si的高浓度熔体时,将选自Ni、Co、Si、Ni-Cu母合金、Co-Cu母合金、Si-Cu母合金、Ni-Si-Cu母合金、Co-Si-Cu母合金、Ni-Si母合金、Co-Si母合金和Ni-Co-Si母合金中的元素或母合金加以组合并投入到高浓度熔解炉中,使其在产生混合热中熔解,制成Ni、Co或Ni与Co的总含量最大为80质量%、且Si含量为所述Ni、Co或Ni与Co的总含量的0.2~0.4倍的高浓度熔体,然后将此高浓度熔体添加到由另外的熔解炉供给的纯铜熔融液中,从而制成具有指定成分组成的合金熔融液。
2.根据权利要求1所述的铜合金材料的制造方法,其中,从倾斜式高浓度熔解炉中出 炉上述高浓度熔体时,用设置在高浓度熔解炉的下游侧的具有堰的测量槽来测量熔融液的 量,并使“由测量槽中的熔融液的量计算出的熔融液的通过量”反馈给“预先所掌握的炉倾 斜角度与出炉量的关系”来控制出炉量,从而将指定量的高浓度熔体添加到纯铜熔融液中。
3.根据权利要求1所述的铜合金材料的制造方法,其中,从压力出炉式高浓度熔解炉 中出炉高浓度熔体时,用设置在高浓度熔解炉的下游侧的具有堰的测量槽来测量熔融液的 量,并使“由测量槽中的熔融液的量计算出的熔融液的通过量”反馈给“预先所掌握的加压 气体注入量与出炉量的关系”来控制出炉量,从而将指定量的高浓度熔体添加到纯铜熔融 液中。
4.根据权利要求2或3所述的铜合金材料的制造方法,其中,在将上述出炉的高浓度熔 体添加到纯铜熔融液(V :kg/分钟)中的合流部进行通气鼓泡,由此赋予30W/m3以上的总 搅拌动力,并且使由该合流部至铸造流出槽的熔融液积存总质量为9XV(kg)以上。
5.根据权利要求2或3所述的铜合金材料的制造方法,其中,在将上述出炉的高浓度熔 体添加到纯铜熔融液(V :kg/分钟)中的合流部进行机械式搅拌或旋转除气搅拌,由此赋予 20ff/m3以上的总搅拌动力,并且由该合流部至铸造流出槽的熔融液积存总质量为9XV(kg) 以上。
6.根据权利要求1 5中任一项所述的铜合金材料的制造方法,其中,上述析出强化型 铜合金含有1. 0 5. 0质量%的Ni、0. 25 1. 5质量%的Si,余量由Cu和不可避免的杂质 元素构成;或者含有1.0 5.0质量%的附、0. 25 1.5质量%的31,且含有0.01 1. 0 质量%的选自Ag、Mg、Mn、Zn、Sn、P、Fe、In、混合稀土和Cr中的至少1种元素,余量由Cu和 不可避免的杂质元素构成。
7.根据权利要求1 5中任一项所述的铜合金材料的制造方法,其中,所述析出强化型 铜合金含有总量为1. 0 5. 0质量%的Ni和Co、0. 25 1. 5质量%的Si,余量由Cu和不 可避免的杂质元素构成;或者含有总量为1.0 5.0质量%的附和Co、0. 25 1.5质量% 的Si,且含有0. 01 1. 0质量%的选自Ag、Mg、Mn、Zn、Sn、P、Fe、In、混合稀土和Cr中的 至少1种元素,余量由Cu和不可避免的杂质元素构成。
8.根据权利要求1 7中任一项所述的铜合金材料的制造方法,其中,在铸造铜合金 时,在上述移动铸模内表面涂布氮化硼。
9.根据权利要求1 7中任一项所述的铜合金材料的制造方法,其中,以主成分为氮化 钛且实施了喷镀的切刀对利用上述移动铸模铸造的铸块的角部分进行切削。
10.一种铜合金材料的制造装置,其是由析出强化型铜合金制造铜合金材料的制造装 置,在由析出强化型铜合金制造铜合金材料的过程中,具有分别进行纯铜熔解和添加元素 或含有添加元素的母合金的熔解的步骤,以及使用带轮式或双带式的移动铸模进行连续铸 造轧制、或者以立式连续铸造来铸造板坯或铜坯的步骤,其中,该制造装置中设置有纯铜熔解炉、高浓度熔解炉和混合槽,在所述高浓度熔解炉中,由 Ni或Co的至少之一及Si元素或者含有上述元素的母合金来制作Ni、Co或Ni与Co的总 含量最大为80质量%,且Si含量为所述Ni与Co的总含量的0. 2 0. 4倍的高浓度熔体, 在所述混合槽中,将高浓度熔体添加并混合到纯铜熔融液中,其中,将选自M、C0、Si、Ni-Cu 母合金、Co-Cu母合金、Si-Cu母合金、Ni-Si-Cu母合金、Co-Si-Cu母合金、Ni-Si母合金、 Co-Si母合金和Ni-Co-Si母合金中的元素或母合金加以组合并投入到高浓度熔解炉中,使 其在产生混合热中熔解,由此制成高浓度熔体,然后将高浓度熔体添加并混合到由纯铜熔 解炉供给的纯铜熔融液中,从而制成具有指定成分组成的合金熔融液。
11.根据权利要求10所述的铜合金材料的制造装置,其中,所述高浓度熔解炉是倾斜 式高浓度熔解炉,在高浓度熔解炉的下游侧设置具有堰的测量槽及附设在测量槽上的熔融 液量测定器,并且设置使“由测量槽中的熔融液的量计算出的熔融液的通过量”反馈给“预 先所掌握的炉倾斜角度与出炉量的关系”的控制机构,由此控制出炉量,从而将指定量的高 浓度熔体添加并混合到纯铜熔融液中。
12.根据权利要求10所述的铜合金材料的制造装置,其中,所述高浓度熔解炉为压力 出炉式高浓度熔解炉,在高浓度熔解炉的下游侧设置具有堰的测量槽及附设在测量槽上的 熔融液量测定器,并且设置使“由测量槽中的熔融液的量计算出的熔融液的通过量”反馈给 “预先所掌握的加压气体注入量与出炉量的关系”的控制机构,由此控制出炉量,从而将指 定量的高浓度熔体添加并混合到纯铜熔融液中。
13.根据权利要求11或12所述的铜合金材料的制造装置,其中,在将上述出炉的高浓 度熔体添加并混合到纯铜熔融液(V :kg/分钟)中的混合槽中设置气泡搅拌机,并通过通气 鼓泡赋予30W/m3以上的总搅拌动力,并且使由该混合槽至铸造流出槽的熔融液积存总质量 为9XV(kg)以上。
14.根据权利要求11或12所述的铜合金材料的制造装置,其中,在将上述出炉的高浓 度熔体添加到纯铜熔融液(V:kg/分钟)中的混合槽中设置机械式搅拌装置或旋转除气装 置,由此赋予20W/m3以上的总搅拌动力,并且使由该混合槽至铸造流出槽的熔融液积存总 质量为9XV(kg)以上。
15.根据权利要求10 14中任一项所述的铜合金材料的制造装置,其中,上述析出强 化型铜合金含有1. 0 5. 0质量%的附、0. 25 1. 5质量%的Si,余量由Cu和不可避免的 杂质元素构成;或者含有1.0 5.0质量%的附、0. 25 1.5质量%的31,且含有0. 1 1. 0质量%的选自Ag、Mg、Mn、Zn、Sn、P、Fe、In、混合稀土和Cr中的至少1种元素,余量由 Cu和不可避免的杂质元素构成。
16.根据权利要求10 14中任一项所述的铜合金材料的制造装置,其中,所述析出强 化型铜合金含有总量为1. 0 5. 0质量%的Ni和Co、0. 25 1. 5质量%的Si,余量由Cu和不可避免的杂质元素构成;或者含有总量为1.0 5.0质量%的附和Co、0. 25 1.5质 量%的Si,且含有0. 01 1. 0质量%的选自Ag、Mg、Mn、Zn、Sn、P、Fe、In、混合稀土和Cr中 的至少1种元素,余量由Cu和不可避免的杂质元素构成。
全文摘要
本发明涉及一种铜合金材料的制造方法,该方法是由析出强化型铜合金制造铜合金材料的方法,其具有分别进行纯铜熔解、和添加元素或含有添加元素的母合金的合金熔解的步骤,其中,在制作含有高浓度的Ni或Co的至少之一及Si的高浓度熔体时,将选自Ni、Co、Si、Ni-Cu母合金、Co-Cu母合金、Si-Cu母合金、Ni-Si-Cu母合金和Co-Si-Cu母合金中的元素或母合金加以组合并熔解,通过产生的混合热的帮助使其熔解,制成Ni含量最大为80质量%的高浓度熔体,然后将此高浓度熔体添加到由另外的熔解炉供给的纯铜熔融液中,从而制成具有指定成分组成的合金熔融液。
文档编号C22B15/14GK101878078SQ20088011772
公开日2010年11月3日 申请日期2008年11月28日 优先权日2007年11月30日
发明者吉田浩一, 富松修司, 阿部俊郎, 高泽司 申请人:古河电气工业株式会社
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