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JPH0794063B2 - 高純度銅鋳塊の製造法 - Google Patents

高純度銅鋳塊の製造法

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Publication number
JPH0794063B2
JPH0794063B2 JP3062632A JP6263291A JPH0794063B2 JP H0794063 B2 JPH0794063 B2 JP H0794063B2 JP 3062632 A JP3062632 A JP 3062632A JP 6263291 A JP6263291 A JP 6263291A JP H0794063 B2 JPH0794063 B2 JP H0794063B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mold
crucible
raw material
purity
purity copper
Prior art date
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Expired - Fee Related
Application number
JP3062632A
Other languages
English (en)
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JPH04279269A (ja
Inventor
透 杉浦
仁 三ヶ田
周志 倉持
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dowa Holdings Co Ltd
Original Assignee
Dowa Holdings Co Ltd
Dowa Mining Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dowa Holdings Co Ltd, Dowa Mining Co Ltd filed Critical Dowa Holdings Co Ltd
Priority to JP3062632A priority Critical patent/JPH0794063B2/ja
Publication of JPH04279269A publication Critical patent/JPH04279269A/ja
Publication of JPH0794063B2 publication Critical patent/JPH0794063B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25Process efficiency

Landscapes

  • General Induction Heating (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高純度銅鋳塊の製造法
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、高純度銅はボンディングワイ
ヤーや金属・半導体コンタクトなどエレクトロニクス用
としてのみならず、超電導、超高電圧、超高真空または
音響機器などの導電材料、極低温機器用冷却媒体または
高耐力レーザーミラー等多くの先端技術分野において、
その性能を支配する材料の一つとして広く用いられてき
た。近年では、このような用途に使用されている高純度
銅材の需要は著しく向上しており、それに伴って高純度
銅材に要求される形状も板や管などといった単純なもの
から凹凸のある複雑なものまで多様化している。
【0003】従来、純度が99.999%以上の高純度銅を原
料に用いた高純度銅鋳塊の製造法として、真空中または
不活性ガス雰囲気中における連続鋳造法が確立されてい
た。この方法は、板や管などのような単純な形状の場合
には、原料の純度を保持したまま安価なコストで製造す
ることができ、好適な方法であるといえる。しかしなが
ら、連続鋳造法は複雑な形状の高純度銅鋳塊を製造する
ことができず、また単純な形状であっても、成形品が長
さを必要としていない場合には、かえってコスト高にな
るという問題点があった。
【0004】複雑な形状の高純度銅製品は連続鋳造法に
よる製造が困難であるため、まずバッチ鋳造法で単純な
形状の高純度銅鋳塊をつくった後、これを切断や切削な
どの加工処理によって所望の形状に成形している。した
がって、不純物混入の恐れがある他、加工時に切削屑や
切断片などが出るため歩留まりが悪く、高価な高純度銅
を用いると著しく生産コストが高くなるという問題点が
あった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述従来の
技術の問題点を解決し、原料の高純度特性を保持した所
望の形状の高純度銅鋳塊を、低コストで製造することが
できる新規な高純度銅鋳塊の製造法の提供を目的として
いる。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記課題
を解決するため鋭意研究したところ、高純度銅をるつぼ
内において高真空のもと高周波加熱によって溶解させ、
その溶湯をるつぼ底部に開けた穴からるつぼの下に配置
した鋳型内へ流し込んだ後、るつぼ位置にあった高周波
加熱領域が所定の速度でるつぼと鋳型の最底部との間を
上下に移動するように高周波コイルを移動させることに
より、上記課題が解消されることを見い出し本発明を達
成することができた。
【0007】すなわち本発明は、銀と硫黄の合計含有量
が1ppm 以下であり、純度が99.999%以上の高純度銅を
原料とし、原料の高純度特性を保持したまま高真空中に
おいて成形鋳造する方法であって、まず、原料である上
記高純度銅を、底部に溶湯落下用の穴が開けられたるつ
ぼに入れる。その際、粒状の原料銅が鋳型内に落下して
も問題はない。次いで、該るつぼを高真空中において高
周波加熱することにより中の原料銅を溶解させ、その溶
湯をるつぼ底部の穴から所望の形状に型取られた鋳型内
へ落下させる。その際、るつぼ内の原料銅は、完全に溶
け落ちなくても良い。溶湯がるつぼから落下しなくなっ
たところで、るつぼ位置にあった高周波加熱領域を 1〜
10mm/minの速度でるつぼの下部に配備されている上記鋳
型位置に移し、その底部へ向かって下降させ、鋳型底部
において所定時間停止させる。鋳型最底部に装備されて
いる熱電対により、鋳型底部にある原料銅が完全に溶解
したことを確認した後、該加熱領域を再びるつぼへ向か
って上記速度で上昇させ、鋳型内の原料銅を順次完全に
溶解成形していく。さらに、該加熱領域がるつぼ位置に
達したところで再び所定時間停止させ、るつぼ内に残存
した原料銅を完全に溶かし落とす。
【0008】なお、多くの場合、高周波加熱領域は、る
つぼと鋳型底部との間を少なくとも1往復移動させれば
充分であるが、特に複雑な形状の高純度銅鋳塊を製造す
る場合には、数回往復移動させるとより高品質なものが
得られる。ただし、上記加熱領域の移動操作は、鋳型底
部から鋳塊上部までの上昇移動で終わらせなければなら
ず、高周波加熱は鋳塊より上部において終了させなけれ
ばならない。これは、溶解した銅は凝固時に体膨脹係数
で 4.1%の収縮を起すため、急冷すると巣ができてしま
うためである。上記加熱領域の移動操作終了後、鋳型内
の溶湯を徐冷して所望の形状の高純度銅鋳塊を得ること
ができる。
【0009】本発明の高純度銅鋳塊の製造法では、るつ
ぼ内および鋳型内の原料銅を加熱溶解するための可動の
高周波コイルを装備した装置が用いられる。該装置は、
その内部を高真空にし得る真空排気装置と連結してある
縦型の石英製ベルジャーからなり、ベルジャーの内部に
は支持台に固定した鋳型と、その上部に配置されたるつ
ぼとがあり、るつぼには鋳型内へ溶解した原料銅を落下
させるための穴が底部に開けられている。
【0010】上記装置に使用される鋳型は大きく分けて
2種類有り、一方は一体型の鋳型、他方は割型の鋳型で
ある。一体型の鋳型は、鋳型の上部開口部から成形され
た鋳塊が取り出せる単純な形状の鋳塊を製造する場合に
用いられ、割型の鋳型は該開口部から取り出せない複雑
な形状の鋳塊を製造する場合に用いられる。
【0011】
【作用】本発明の高純度銅鋳塊の製造法によると、原料
銅の溶湯がるつぼから落下しなくなったところで、るつ
ぼ位置にあった高周波加熱領域を 1〜10mm/minの速度で
鋳型底部へ向かって下降させている。これは、るつぼか
ら鋳型内へ落下した溶湯のうち鋳型内において粒状に固
まったものを、下降する高周波加熱領域と共に鋳型内で
完全に溶解させるために行っている。さらに、該加熱領
域が鋳型の底部位置に達したところで所定時間移動を停
止させている。これは、上記のようにして鋳型の最底部
に移動させた粒状の固まりや、原料銅をるつぼに入れた
時にるつぼの穴から鋳型最底部に落ちた粒状の固まりを
溶解するためであって、鋳型の最底部に装備された熱電
対によってこれらが完全に溶解したことが確認されるま
で停止している。この操作によって鋳型底部に集められ
た粒状の固まりが溶解すると同時に、鋳型底部にある溶
湯が、鋳型通りに完全に充填されて溶解成形される。
【0012】その後、再び該加熱領域を鋳型の最底部か
らるつぼへ向かって上昇させている。これは、加熱源の
容量や鋳型の溶融幅により、鋳型内において粒状の固ま
りが残存して溶湯が完全に充填されていない部分が存在
することがあるので、鋳型底部から順次完全に溶解成形
するためである。さらに、該加熱領域がるつぼ位置に達
したところで再び所定時間移動を停止させている。これ
は、るつぼに残存した原料銅を鋳型内に完全に溶し落と
すためである。
【0013】すなわち、上記高周波加熱領域の移動操作
は、鋳型内の溶湯を均質に溶解成形するために行われる
ものである。
【0014】また、本発明はバッチ方式により成形鋳造
しているため、多様な形状の鋳塊を得ることができる
上、切削屑や切断片などが出ず原料のロスが極めて少な
い。
【0015】さらに、本発明では、原料の高純度銅を高
真空中において高周波加熱により溶解させたものを、高
真空中において成形鋳造しているため、酸化や不純物の
混入が防止され原料の高純度特性を保持することができ
る。
【0016】以下、実施例により本発明をさらに詳細に
説明する。しかし本発明の範囲は、以下の実施例により
制限されるものではない。
【0017】
【実施例1】図1に示した高純度銅鋳塊製造装置を用い
た本発明の高純度銅鋳塊の製造法を以下に説明する。
【0018】図1は本実施例で用いた装置を示す断面図
であって、製造する鋳塊の形状に合わせて形成した黒鉛
鋳型1が支持台2によって固定されており、その上部に
は底部に溶湯を落とすための穴が開けられた一体型の黒
鉛るつぼ3が載置されている。この装置全体は、石英製
ベルジャー4によって覆われており、また、この石英製
ベルジャー4は真空排気装置と直結されているため、そ
の内部を高真空にすることができる。また、石英製ベル
ジャー4の外部には、高周波コイル5が装備されてお
り、この高周波コイル5は、石英製ベルジャー4内部に
おけるるつぼ3から鋳型1の最底部位置までの間を加熱
できるような可動構造となっている。なお、黒鉛鋳型1
の最底部には、PR熱電対6が装備されており、黒鉛鋳
型1底部の温度が測定できるようになっている。
【0019】本実施例では、まず銀と硫黄の合計含有量
が1ppm 以下である純度99.999%以上の高純度銅約1kg
をるつぼ3に入れ、それを黒鉛鋳型1の上部に載置し、
石英製ベルジャー4でこれらを覆い、真空排気装置と連
結した。次に、石英製ベルジャー4内部の真空度を、真
空排気装置で10-3〜10-5Torrまで上げて保持すると共
に、高周波コイル5をるつぼ3が載置されている位置に
セットして加熱し、該るつぼ3内に入れた上記高純度銅
を溶解させた。
【0020】溶解した高純度銅は、るつぼ底部に開けら
れた穴から黒鉛鋳型1内へ落下して行き、該溶湯がるつ
ぼから落ちなくなったところで高周波コイル5を加熱状
態のまま 5 mm/min の速度で下降させていった。高周波
コイル5が黒鉛鋳型1の最底部に達したところで加熱状
態のまま移動を停止させ、PR熱電対6によって黒鉛鋳
型1底部の銅が完全に溶解したことが確認された後、再
び5mm/minの速度で鋳型の上部まで上昇させて加熱を終
了した。
【0021】加熱終了後、黒鉛鋳型1内の溶湯を徐冷し
て直径22mm×長さ300mm の鋳塊を得た。
【0022】得られた鋳塊は、原料時点における高純度
特性が損なわれておらず、しかも切削屑のようなロスも
全くなかった。
【0023】
【実施例2】図2に示した高純度銅鋳塊製造装置を用い
た本発明の高純度銅鋳塊の製造法を以下に説明する。
【0024】図2は本実施例で用いた装置を示す断面図
であって、製造する鋳塊の形状に合わせて形成した鋳型
が割型のものであること以外は実施例1で用いた装置と
同様の装置である。
【0025】本実施例では、原料の高純度銅を2kg用
い、高周波コイル5をるつぼが設置されている位置と鋳
型最底部との間を2往復させたこと以外は実施例1と同
様にして高純度銅鋳塊の製造を行った。
【0026】得られた鋳塊は、原料時点における高純度
特性が損なわれておらず、しかも切削屑のようなロスも
全くなかった。
【0027】
【発明の効果】本発明の開発により、原料の高純度特性
を保持したまま、所望の形状の均質な高純度銅鋳塊を製
造することができるようになった。また、本発明による
と、高価な高純度銅を原料として用いても、原料の高純
度特性を保持することができる上ロスが極めて少ないた
め、低コストで高純度銅鋳塊を製造できるようになっ
た。さらに、本発明は、簡易な装置を用いて容易に実施
することができるため、その産業的価値は極めて高い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の高純度銅鋳塊の製造法で用いる高純度
銅鋳塊製造装置の一例を示した断面図である。
【図2】本発明の高純度銅鋳塊の製造法で用いる高純度
銅鋳塊製造装置の別の一例を示した断面図である。
【符号の説明】
1‥‥‥黒鉛鋳型 2‥‥‥支持台 3‥‥‥るつぼ 4‥‥‥石英製ベルジャー 5‥‥‥高周波コイル 6‥‥‥PR熱電対 7‥‥‥割型鋳型

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 銀と硫黄の合計含有量が1ppm 以下であ
    り、純度が99.999%以上の高純度銅を原料とし、原料の
    高純度特性を保持したまま高真空中において成形鋳造す
    る方法であって、底部に溶湯落下用の穴が開けられたる
    つぼに上記原料銅を入れ、これを高真空中において高周
    波加熱することによって原料銅を溶解し、その溶湯をる
    つぼ底部の穴から所望の内部形状を有する鋳型内へ落下
    させる工程およびるつぼ位置にあった高周波加熱領域を
    1〜10 mm/min の速度でるつぼの下部に装備されている
    上記鋳型の底部へ向かって下降させ、鋳型底部において
    所定時間停止させた後、再びるつぼへ向かって上記速度
    で上昇させ、るつぼ位置において所定時間停止させる操
    作を少なくとも1回行った後、鋳型内の溶湯を徐冷する
    工程を含むことを特徴とする高純度銅鋳塊の製造法。
JP3062632A 1991-03-04 1991-03-04 高純度銅鋳塊の製造法 Expired - Fee Related JPH0794063B2 (ja)

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