[发明专利]低浓度铜合金材料和耐氢脆化特性优异的低浓度铜合金材的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及低浓度铜合金材料和耐氢脆化特性优异的低浓度铜合金材的制造方法。

背景技术

电子仪器和汽车等工业制品中，有时在苛刻的条件下使用铜线。为了提供在苛刻的条件下也能够耐受的铜线，正在推进可以通过连续铸轧法(連続鋳造压延法)等制造且使导电性和伸长特性保持在纯铜水平、同时强度比纯铜更高的低浓度铜合金材料的开发。

对于低浓度铜合金材料而言，作为通用的软质铜线、以及要求柔软性的软质铜材，要求导电率(導電率)为98％以上、优选为102％以上的软质导体。作为这样的软质导体的用途，可以列举出作为面向民用太阳能电池的布线材、电动机用漆包线导体、在200℃～700℃下使用的高温用软质铜材料、不需要退火的熔融焊料镀敷材、热传导优异的铜材料、高纯度铜代替材料的用途。

作为低浓度铜合金材料的原材料，使用将铜中的氧控制在10质量ppm以下的技术、以此为基础来制造。通过在该基础原材料中微量添加Ti等金属、使之固溶，从而可期待获得生产率高且导电率、软化温度、表面品质优异的低浓度铜合金材料。

一直以来，就软质化而言，在电解铜(99.996质量％以上)中添加4～28molppm的Ti的试样，与不添加的试样相比，获得了较快发生软化的结果(例如，参照非专利文献1。)。在非专利文献1中，较快发生软化的原因被认为是由于形成Ti的硫化物而使固溶的硫减少。

此外，提出了在连续铸造装置中使用向无氧铜中添加了微量Ti的低浓度合金进行连续铸造的方案(例如，参照专利文献1～3。)。进而，还提出了通过连续铸轧法降低氧浓度的方法(例如，参照专利文献4和专利文献5。)。此外，提出了如下方案，即，在连续铸轧法中，由铜熔液直接制造铜材时，在氧量为铜的0.005质量％以下的铜熔液中微量(0.0007～0.005质量％)添加Ti、Zr、V等金属，从而降低软化温度(例如，参照专利文献6。)。然而，专利文献6中并未研究导电率，能够兼顾导电率和软化温度的制造条件尚未明确。

另一方面，提出了软化温度低且导电率高的无氧铜材的制造方法。即，提出了在上方提拉连续铸造装置中由在氧量为0.0001质量％以下的无氧铜中微量(0.0007～0.005质量％)添加Ti、Zr、V等金属的铜的熔液制造铜材的方法(例如，参照专利文献7。)。

此外，通常在要求耐氢脆化特性的使用环境中，作为铜的种类使用的是无氧铜(氧浓度为10质量％以下)。这是由于，当在氢环境下使用廉价的韧铜时，韧铜中的氧化亚铜(Cu₂O)和扩散至铜中的氢反应而产生水蒸气，从而发生氢脆化现象，由此使材料变脆。相对于此，无氧铜由于氧含量显著少，因此铜中几乎不存在铜氧化物。由此，即使氢扩散到铜中也不会产生水蒸气，不会脆化。因此，在存在氢的环境中时至今日仍不得不使用低于2质量ppm的无氧铜。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第3050554号公报

专利文献2：日本专利第2737954号公报

专利文献3：日本专利第2737965号公报

专利文献4：日本专利第3552043号公报

专利文献5：日本专利第2651386号公报

专利文献6：日本特开2006-274384号公报

专利文献7：日本特开2008-255417号公报

非专利文献

非专利文献1：鈴木寿，菅野幹宏，鉄と鋼(1984)，15号，1977-1983

发明内容

发明要解决的课题

然而，如低浓度铜合金材料的基础原材料那样微量含氧的材料、即含有ppm级别浓度的氧的材料在上述所有文献中都未进行研究。此外，能够抑制氢脆化的无氧铜虽然性能优异，但制造成本高。此外，如上所述，成本低廉的韧铜氢脆化显著，无法在氢环境下使用。因此，作为能够在氢环境下使用的铜材料，期待一种廉价且氢脆化性能与无氧铜为同等程度的材料。

此外，对制造方法进行研究，虽然存在通过连续铸造而在无氧铜中添加Ti进行软铜化的方法，但该方法制造了铜锭、坯料形式的铸造材后，通过热挤出、热轧制作线材(ヮィャロッド)。因此，制造成本高，用于工业中则经济性方面存在问题。

此外，虽然存在在上方提拉连续铸造装置中在无氧铜中添加Ti的方法，但该方法生产速度慢，经济性方面存在问题。

因此，使用SCR连续铸轧系统(South Continuous Rod System)进行了研究。