铜合金材料及其制造方法技术

本发明专利技术提供机械强度和导电率优异、并且不易由于轧制加工而开裂的铜合金材料。本发明专利技术涉及一种铜合金材料的制造方法，包括下述工序：将包含30质量ppm以下的氧的铜原料熔融而形成铜熔液的熔融工序；在铜熔液中添加4质量ppm以上且55质量ppm以下的Ti的Ti添加工序；以及在Ti添加工序之后添加100质量ppm以上且7000质量ppm以下的Mg的Mg添加工序。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及铜合金材料及其制造方法。
技术介绍
作为构成设备用电缆的导体、或用于对铁道车辆供电的架空线的材料，使用了铜材料。对于该铜材料，不仅要求高的导电率，而且从弯曲特性、耐摩耗性的观点考虑还要求高的机械强度。因此，作为架空线等的铜材料，使用了例如在铜(Cu)中添加镁(Mg)使其合金化了的铜合金材料。包含Mg的铜合金材料通过在Cu母相中固溶Mg而构成从而被固溶强化，导电性以及机械强度优异。关于包含Mg的铜合金材料，例如，通过在使铜母材熔融而制成铜熔液后，在铜熔液中添加Mg使其熔融，铸造包含Mg的铜合金熔液来制造。一般而言，关于铜合金材料，通过SCR(SouthwireContinuousRodSystem，南线连续杆系统)方式等从铸造到轧制连贯地连续进行，从而制造为长形的线材。在上述铜合金材料的制造中，Mg为易于氧化的金属元素，因此存在以下那样的问题。即，易于氧化的Mg在添加到铜熔液中时，由于铜熔液中混入的氧而被氧化，形成Mg氧化物(例如MgO)。Mg氧化物由于熔点比熔铜温度高因此在铜熔液中不熔融而直接以固体残存。即，添加的Mg的一部分在铜熔液中不熔融，而作为氧化物残存。其结果是，在通过铸造而获得的铜合金材料中，在Cu母相中固溶的Mg的固溶量变得比制造时添加的Mg的添加量少，变得不能充分地获得由Mg带来的固溶强化。这样，由于Mg一部分氧化而在铜熔液中不熔融，因此添加收率低，不易得到所希望的固溶强化。因此，例如在专利文献1中，作为抑制添加到铜熔液的Mg的氧化的方法，提出了在铜熔液中添加Mg之前将铜熔液脱氧的方法。具体而言，通过脱氧而将铜熔液所包含的氧的含量降低到10ppm以下之后添加Mg。由此，可以抑制铜熔液中的Mg的氧化，并使其在铜熔液中熔融。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利第5515313号
技术实现思路
专利技术所要解决的课题然而，在专利文献1的方法中，通过抑制Mg的氧化来改善Mg的添加收率，虽然可以制造机械强度和导电率优异的铜合金材料，但是存在该铜合金材料在实施了热轧等轧制加工时易于开裂这样的问题。本专利技术是鉴于上述课题而作出的，其目的是提供机械强度和导电率优异，并且不易由于轧制加工而开裂的铜合金材料，以及抑制Mg的氧化而以良好的添加收率制造铜合金材料的铜合金材料的制造方法。用于解决课题的手段根据本专利技术的一个方案，提供一种铜合金材料的制造方法，包括下述工序：将包含30质量ppm以下的氧的铜原料熔融而形成铜熔液的熔融工序；在上述铜熔液中添加4质量ppm以上且55质量ppm以下的Ti的Ti添加工序；以及在上述Ti添加工序之后添加100质量ppm以上且7000质量ppm以下的Mg的Mg添加工序。根据本专利技术的其它方案，提供一种铜合金材料，按照如下的方式构成：O为30质量ppm以下，Ti为4质量ppm以上且55质量ppm以下，Mg为100质量ppm以上且7000质量ppm以下，剩余部分由Cu和不可避免的杂质构成，在Cu母相中分散Ti氧化物并且固溶Mg。专利技术的效果根据本专利技术，可获得机械强度和导电率优异，并且不易由于轧制加工而开裂的铜合金材料。附图说明图1是表示本专利技术的一各实施方式涉及的铜合金材料的制造方法的工序图；图2是本专利技术的一个实施方式涉及的铜合金材料的制造方法中使用的连续铸造轧制装置的结构示意图。符号说明1铸造材料2铜合金线10熔化炉20保持炉30Ti添加机构40中间包50Mg添加机构60带轮式连续铸造机70连续轧制装置80卷取机100连续铸造轧制装置具体实施方式本专利技术人等对上述课题进行了研究，结果发现基于以下理由，铜合金材料在轧制加工时变得易于开裂。即，在将铜熔液脱氧的方法中，虽然可以将存在于铜熔液的氧的含量降低至10质量ppm以下而抑制Mg的氧化，但是不能完全地除去氧，因此添加的Mg的一部分氧化而形成Mg氧化物。Mg氧化物不仅熔点高而在铜熔液中不熔融，而且密度比Cu小因此漂浮在铜熔液的表面进行凝集从而形成氧化物凝集体(熔渣)。该熔渣在被铸造的铜合金材料中析出而作为异物混入。Mg的熔渣为高熔点且不易变形，因此对于存在熔渣的铜合金材料而言，在实施了热轧时，以熔渣为起点而发生开裂。如果这样在铜熔液中存在少量氧，则添加了Mg时也会被氧化，因此本专利技术人等对代替脱氧的、抑制由存在于铜熔液的氧引起的Mg的氧化的方法进行了研究。因此，首先，着眼于在铜熔液中添加了Mg以外的金属元素后添加Mg的方法。根据该方法，使存在于铜熔液中的氧与Mg以外的金属元素反应作为氧化物而析出，可以将存在于铜熔液中的氧的含量降低。然后，通过在氧的含量变少了的铜熔液中添加Mg，可以不使Mg氧化而使其熔融。此外可知，作为添加到铜熔液中的金属元素，如果是与Mg同样地密度小的金属元素，则易于形成熔渣，因此可使用密度比Mg大，不易漂浮在铜熔液的表面的钛(Ti)。由于Ti与Mg同样地易于与氧反应因此可以使铜熔液中的氧的含量大幅降低，另一方面，由于Ti氧化物密度较大，可以不漂浮在铜熔液中而微细地分散，因此不形成损害铜合金材料的品质那样的熔渣。因此，根据本专利技术，通过在铜熔液中添加Ti来使溶解于铜熔液的氧作为与Ti的氧化物而析出，然后再添加Mg，从而可以不使Mg的添加收率降低而使其在铜熔液中熔融，并且可以抑制Mg的熔渣的形成。本专利技术是基于上述认识而完成的。另外，在本说明书中，所谓存在于铜熔液的氧，表示在铜熔液中作为杂质溶解、能够与添加到铜熔液的Mg反应的氧。〔本专利技术的一个实施方式〕以下，使用附图对本专利技术的一个实施方式涉及的铜合金材料的制造方法进行说明。图1是表示本专利技术的一个实施方式涉及的铜合金材料的制造方法的工序图。图2是本专利技术的一个实施方式涉及的铜合金材料的制造方法中使用的连续铸造轧制装置的结构示意图。<连续铸造轧制装置>首先，在说明铜合金材料的制造方法之前，对其制造方法中使用的连续铸造轧制装置进行说明。如图2所示，连续铸造轧制装置100具备：熔化炉10、保持炉20、Ti添加机构30、中间包40、Mg添加机构50、带轮式连续铸造机60、连续轧制装置70、以及卷取机80。熔化炉10用于将铜母材加热使其熔融，生成铜熔液。熔化炉10具备炉主体(图示省略)和在炉主体的下部设置的燃烧器(图示省略)，将投入到炉主体的铜母材(例如电解铜等)用燃烧器加热使其熔融，连续地生成铜熔液。上流槽11用于将熔化炉10与保持炉20之间连接，将熔化炉10中生成的铜熔液输送到下游侧的保持炉20。保持炉20用于将从上流槽11送来的铜熔液在规定的温度储存，将一定量的铜熔液送到下流槽21。保持炉20上连接有Ti添加机构30，保持炉20构成为通过连续地添加Ti而使保持炉20内的铜熔液的Ti含量为规定的值。下流槽21用于将保持炉20与中间包40之间连接，将来自保持炉20的铜熔液输送到下游侧的中间包40。中间包40是为了向带轮式连续铸造机60连续地供给铜熔液而设置的储存槽。中间包40上连接有Mg添加机构50，中间包40构成为通过连续地添加Mg而使中间包40内的铜熔液的Mg成为规定的值。在该中间包40的铜熔液的流动方向终端侧设置有注液喷嘴41，中间包40内的铜熔液经由注液喷嘴41向带轮式连续铸造机60供给。带轮式连续铸造机60本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铜合金材料的制造方法，其特征在于，包括下述工序：将包含30质量ppm以下的氧的铜原料熔融而形成铜熔液的熔融工序，在所述铜熔液中添加4质量ppm以上且55质量ppm以下的Ti的Ti添加工序，以及在所述Ti添加工序之后添加100质量ppm以上且7000质量ppm以下的Mg的Mg添加工序。

【技术特征摘要】
2015.07.13 JP 2015-1397691.一种铜合金材料的制造方法，其特征在于，包括下述工序：将包含30质量ppm以下的氧的铜原料熔融而形成铜熔液的熔融工序，在所述铜熔液中添加4质量ppm以上且55质量ppm以下的Ti的Ti添加工序，以及在所述Ti添加工序之后添加100质量ppm以上且7000质量ppm以下的Mg的Mg添加工序。2.根据权利要求1所述的铜合金材料的制造方法，其中，在所述Ti添加工序中，添加所述铜熔液所包含的氧的含量以上的Ti。3.根据权利要求1所述的铜合金材料的制造方法，其中，在所述Ti添加工序中，以Ti与所述铜熔液所包含的氧的含量的比率成为1:1～8:1的方式，添加Ti。4.根据权利要求1所述的铜合金材料的制造方法，其中，包括下述工序：将添加了Mg的所述铜熔液进行连续地铸造、并获得铸造材料的连续铸造工序，以及将所述铸造材料连续地热轧的连续轧制工序，在所述连续轧制工序中，使所述铸造材料的温度为400℃以上，使断面收缩率为80％以上且99％以下进行热轧。5.根据权利要求2所述的铜合金材料的制造方法，其中，包括下述工序...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦昌平，辻隆之，黑田洋光，藤户启辅，
申请(专利权)人：日立金属株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP