專利名稱：沉淀硬化型合金薄帶的制造裝置、冷卻輥以及沉淀硬化型合金薄帶的制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及沉淀硬化型合金薄帶的制造裝置、冷卻輥以及沉淀硬化型合金薄帶的 制造方法。
背景技術：
一直以來，作為對加熱后的合金薄帶進行急冷的合金薄帶制造裝置，有人提出了 例如如下的裝置將溫度受到控制的單輥交錯地配置，使薄板與其接觸并行進，從而對各個 單面交替地進行急冷(例如專利文獻1)。該專利文獻1的裝置實現(xiàn)了冷卻時能量效率高、 消耗電能及設備空間小。此外，有人提出了例如采取下述構成方式的裝置在退火爐主體 的熱處理后金屬材料輸出側設置冷卻室，通過冷卻室內(nèi)具有的噴霧噴嘴對金屬材料進行冷 卻，使退火爐主體內(nèi)的氛圍氣壓設成高于冷卻室內(nèi)的氣壓，以使得氣體能夠從退火爐主體 內(nèi)部流向冷卻室內(nèi)部(例如專利文獻幻。該專利文獻2的裝置能夠防止水蒸汽侵入爐主體 內(nèi)，并且能夠獲得具有均勻的精加工形狀的材料。專利文獻1 日本特開平6-272003號公報專利文獻2 日本特開昭63-303013號公報

發(fā)明內(nèi)容
然而，專利文獻1所述的裝置有時僅能冷卻合金薄帶各個單面，無法進行充分的 急冷。此外，由于表面和背面被冷卻的時機不同，存在板厚方向的冷卻不均勻而使得薄帶產(chǎn) 生翹曲或起伏的情況。另一方面，專利文獻2所述的裝置利用壓力差抑制水蒸汽侵入爐主 體內(nèi)，但仍期待一種能進一步抑制水蒸汽侵入而使得薄帶的表面狀態(tài)更好的裝置。此外，在 使從噴霧噴嘴噴出的冷卻水均勻噴射方面也存在限度，期待一種能更均勻地進行冷卻而使 得薄帶的形狀更好的裝置。本發(fā)明是為了解決上述這樣的課題而進行的，目的在于提供一種沉淀硬化型合金 薄帶的制造裝置，使用該裝置能夠對合金薄帶進行急冷且能夠獲得形狀和表面狀態(tài)均良好 的沉淀硬化型合金薄帶。為了達到上述目的本發(fā)明人進行了深入研究，發(fā)現(xiàn)在固溶處理中的冷卻階段，通 過成對冷卻輥以成對冷卻輥夾持合金薄帶的方式對其進行冷卻，則能夠對合金薄帶進行急 冷，且能夠獲得形狀和表面狀態(tài)均良好的沉淀硬化型合金薄帶，從而完成了本發(fā)明。S卩，本發(fā)明的沉淀硬化型合金薄帶的制造裝置具備加熱室，其將具有沉淀硬化型 的合金組成的合金薄帶加熱至再結晶溫度以上、熔點以下的溫度；與加熱室鄰接的冷卻室； 成對冷卻輥，其設置在前述冷卻室內(nèi)部，以夾持著在前述加熱室內(nèi)被加熱的前述合金薄帶 的方式對其進行冷卻。本發(fā)明的沉淀硬化型合金薄帶的制造裝置，通過成對的輥同時對合金薄帶進行冷 卻。這樣，能從兩面高效地進行冷卻，因此能夠對合金薄帶進行急冷。此外，與單輥的方式相比，能夠減小單個冷卻輥的熱容，因此能減小直徑從而縮短加熱后至最初被冷卻的距離和 時間、提高降溫速度。此外，由于與例如噴水進行冷卻的裝置相比不易產(chǎn)生水蒸汽，因此不 必為了抑制水蒸汽侵入加熱室而加大加熱室和冷卻裝置之間的距離，因此能進一步提高降 溫速度。此外，在薄帶與冷卻輥接觸時，與輥接觸的線狀區(qū)域通過成對冷卻輥從表面和背面 同時受到冷卻，因此不易發(fā)生冷卻不均，能夠獲得形狀良好的沉淀硬化型合金薄帶。此外， 冷卻室內(nèi)不存在會導致產(chǎn)生水蒸汽的這類設備等，因此能夠抑制水蒸汽引起的氧化被膜 的 形成，從而能夠獲得表面狀態(tài)良好的沉淀硬化型合金薄帶。本發(fā)明中，薄帶是指厚度為1.00mm以下的帶。


圖1為表示本發(fā)明的制造裝置10的一個例子的結構圖；圖2為表示固溶處理部20的一個例子的結構圖；圖3為表示設有突起的冷卻輥的一個例子的示意圖；圖4為表示設有波紋板的冷卻輥的一個例子的示意圖；圖5為表示設有管的冷卻輥的一個例子的示意圖；圖6為表示固溶處理部20的一個例子的結構圖；圖7為表示實施例1和參考例1的溫度變化的圖表；圖8為實施例1的合金薄帶的照片；圖9為參考例1的合金薄帶的照片。
具體實施例方式下面，基于附圖對用于實施本發(fā)明的實施方式進行說明。圖1為表示本發(fā)明的制 造裝置10的一個例子的結構圖。該制造裝置10為制造沉淀硬化型合金薄帶的裝置，其具 有熔化-鑄造部11，其對原料進行熔化并鑄造以形成沉淀硬化型的合金組成；中間軋制部 12，其對具有沉淀硬化型的合金組成的合金鑄塊進行冷軋使其達到所希望的厚度，從而獲 得合金薄帶坯(素材合金薄帶)；固溶處理部20，其對該合金薄帶坯進行加熱、急冷，使沉淀 硬化型元素過飽和地固溶；酸洗部13，其對固溶處理后的合金薄帶坯進行清洗；精軋部14， 進一步進行冷軋，使其達到必要的厚度；時效處理部15，其對精軋后的合金薄帶坯實施時 效硬化處理，在使第2相析出的同時除去精軋中導入的塑性應變。圖2為表示本發(fā)明的一個實施方式的制造裝置中的固溶處理部20的一個例子的 結構圖。該固溶處理部20具備加熱室30，其將具有沉淀硬化型的合金組成的合金薄帶 坯18加熱至再結晶溫度以上、熔點以下的溫度；與加熱室30鄰接的冷卻室40 ；成對冷卻輥 50，其設置在冷卻室40內(nèi)部，以夾持著在加熱室30內(nèi)被加熱的合金薄帶坯18的方式對其 進行冷卻。該固溶處理部20能夠使合金薄帶坯連續(xù)行進同時對其進行固溶處理，在加熱室 30中對其進行加熱，在具有冷卻輥50的冷卻室40中對其進行急冷。加熱室30用于將具有沉淀硬化型的合金組成的合金薄帶坯18加熱至再結晶溫度 以上、熔點以下的溫度。這樣，加熱至再結晶溫度以上、熔點以下的溫度時，通過此后的急 冷，能夠獲得沉淀硬化元素過飽和地固溶的固溶體。作為沉淀硬化型合金的組成，可舉出不 銹鋼的600系合金、鋁合金的2000系、6000系、7000系合金以及銅合金等。其中，銅合金薄帶是特別合適的。這是由于，這種銅系合金電導率高，因此多被用作電子部件等，要求其進一步小型化和薄型化，能夠獲得形狀良好的薄帶的本發(fā)明的應用意義是很高的。其中，優(yōu)選 為鈹-鈷系、鎳-硅系、鈦-鐵系、鉻-鋯系的銅合金薄帶。這是由于上述均為從過飽和固 溶體析出第二相的合金系。例如可以是含有1.90質量％的鈹、0.20質量％的鈷的組成，含 有2. 40質量％的鎳、0. 60質量％的硅的組成，含有3. 20質量％的鈦、0. 20質量％的鐵的組 成，含有0. 30質量％的鉻、0. 12質量％的鋯的組成等。此外，雖然在強化機理方面嚴格有別 于沉淀硬化型合金，但對于通過急冷而使溶質元素最大限度固溶從而進行強化的固溶強化 型合金、以及時效處理時發(fā)生過飽和固溶體的分解而生成周期性調制結構從而進行強化的 調幅(spinodal)分解型合金等而言，本發(fā)明的方法的基本思路當然也是有效的。該加熱室30具備輸入口 32，其用于輸入合金薄帶坯18 ；通過口 34，其設于加熱 室30和冷卻室40之間，用于使合金薄帶坯18通向冷卻室40方向側；加熱裝置36，其通過 電加熱器對加熱室30的內(nèi)部進行加熱；氣體配管38，其對加熱室30內(nèi)部供給非活性氣體。 該氣體配管38與未圖示的儲氣瓶相連接，將非活性氣體連續(xù)供給到加熱室內(nèi)，從而維持加 熱室30內(nèi)部的非活性氣體氛圍。因此，能夠抑制合金薄帶坯18的過度氧化等，使得合金薄 帶坯18的表面狀態(tài)保持良好。非活性氣體優(yōu)選使用氬氣、氦氣、氮氣中的任意1種。此外， 氣體配管38上設有未圖示的調節(jié)器，從而調節(jié)產(chǎn)生比冷卻室內(nèi)壓力高的非活性氣體。因 此，加熱室30內(nèi)的壓力高于冷卻室40內(nèi)的壓力，能夠抑制水蒸汽、空氣等從冷卻室侵入加 熱室內(nèi)，能夠使合金薄帶坯18的表面狀態(tài)保持良好。這里，加熱室30和冷卻室40的壓力 差優(yōu)選為IOOhPa 500hPa。這是由于，當上述壓力差為IOOhPa以上時，能夠進一步抑制水 蒸汽、空氣等從加熱室外侵入；當上述壓力差為500hPa以下時，來自加熱室的氛圍氣體的 流出量不會過多，能夠抑制非活性氣體的消耗量，此外，能夠抑制大量熱風流入冷卻室側而 導致的冷卻效率降低。此時，優(yōu)選加熱室30和冷卻室40的內(nèi)部保持為僅比大氣壓稍高的 氣壓。這是由于，這樣能夠更易于抑制氛圍氣體從外部流入。該加熱室30通過作為合金薄 帶坯18的通路的通過口 34而與冷卻室40相連，因此非活性氣體沿著合金薄帶坯18流動， 能夠抑制尚未充分冷卻的合金薄帶坯與氧、水蒸汽等接觸。此外，由于非活性的氛圍氣體流 入到冷卻室40中，從使冷卻輥50的表面不易結露、能夠抑制水蒸汽的產(chǎn)生的觀點來看，這 也是優(yōu)選的。此外，該通過口 34設有整流板35，其按照朝向冷卻室側的開口面積小的方式 配置。因此，能進一步抑制水蒸汽等從冷卻室側侵入。此外，這里的氣體配管38和儲氣瓶 和調節(jié)器相當于本發(fā)明的氛圍形成機構以及壓力調整機構。冷卻室40與加熱室30鄰接，內(nèi)部設有冷卻輥50。這樣，由于冷卻室40與加熱室 30相接觸而鄰接，因此，對在加熱室30中剛被加熱后的合金薄帶坯18進行冷卻，能進一步 縮短從加熱至急冷的時間，能進一步提高合金薄帶坯18的降溫速度。冷卻輥50設置于冷卻室40內(nèi)部，且設置于通過口 34的附近，其被成對設置，以夾 持著在加熱室30內(nèi)被加熱的合金薄帶坯18的方式對其進行冷卻。該冷卻輥50被旋轉軸 51軸支承并能夠旋轉。這樣，當以夾持著在加熱室30內(nèi)被加熱的合金薄帶坯18的方式對 其進行冷卻時，能從兩面高效地進行冷卻，能夠對合金薄帶坯18進行急冷。此外，通過使用 成對的冷卻輥，與單輥的情況相比，能夠減小單個冷卻輥的熱容量，因此能減小冷卻輥的直 徑從而縮短合金薄帶剛加熱后至最初被冷卻的距離和時間、提高降溫速度。此外，由于與例 如噴射冷卻水的方式相比不易產(chǎn)生水蒸汽，因此不必為了抑制水蒸汽侵入加熱室而加大加熱室和冷卻裝置之間的距離，因此能進一步提高降溫速度。此外，當合金薄帶坯18與冷卻 輥50接觸時，與輥接觸的線狀區(qū)域能夠從表面和背面被成對冷卻輥同時冷卻，因此不易產(chǎn) 生冷卻不均，能夠使形狀保持更良好。若能使形狀保持更良好，則能夠省略校正形狀的工序 和設備(例如矯平機等)，從這點來看也是優(yōu)選的。進而，使用冷卻輥進行冷卻的話，由于冷 卻室內(nèi)不存導致水蒸汽產(chǎn)生的這類設備等，因此能夠抑制水蒸汽導致的過度的氧化被膜的 形成。該成對冷卻輥50直徑相同，設其直徑為D (mm)、合金薄帶坯18的厚度為T (mm)，則 滿足QOO XT)彡D彡(2000 XT)。其中，優(yōu)選022 XT)彡D彡(2000 XT)。這樣，采用直徑 相同的輥，能夠對被加熱的合金薄帶坯18從兩面均勻地進行冷卻，能夠獲得形狀良好的制 品。此外，當滿足O00XT) SD時，能夠對合金薄帶坯18進行急冷且能夠在輥內(nèi)部設置具 有對獲得所望的降溫速度而言足夠的水量并形成湍流的水路。此外，當滿足D < (2000XT) 時，能夠縮短被加熱過的合金薄帶坯18被冷卻輥50冷卻之前的距離和時間，能進一步提 高降溫速度。此外，從能夠節(jié)省空間的觀點考慮也是優(yōu)選的。此時，合金薄帶坯18厚度為 1. OOmm以下，優(yōu)選厚度為0. 05mm 0. 90mm,更優(yōu)選為0. 08mm 0. 30mm。此外，直徑D優(yōu)選 為50mm MOmm，更優(yōu)選為60mm 200mm。此外，冷卻輥50并非對合金薄帶坯18進行軋 制，而是設計成合金薄帶坯18通過冷卻輥前后的板厚度減少幾乎為零。內(nèi)部設有成對冷卻輥50的冷卻室40構成為在合金薄帶坯18的溫度達到50°C 以下之前合金薄帶坯18以降溫速度為275°C /s以上的方式進行冷卻。這是由于，這樣操作 的話，就沉淀硬化型合金薄帶、尤其是沉淀硬化型銅合金薄帶而言，能夠獲得使沉淀硬化元 素以更好的狀態(tài)過飽和地固溶的固溶體。一般而言，沉淀硬化型銅合金的固溶處理溫度通 常在600°C 1000°C左右，為了從該溫度至內(nèi)部組織無變化的50°C以下保持過飽和狀態(tài)， 需要以2秒 3秒左右完成冷卻。因而，以這樣的降溫速度進行急冷可以說特別適合于沉 淀硬化型銅合金薄帶的固溶處理。并且，上述輥徑范圍特別適合獲得該降溫速度。此外，對 沉淀硬化型鐵合金、沉淀硬化型鋁合金而言，降溫速度也優(yōu)選為275°C /s以上。就冷卻輥50而言，具有外周與合金薄帶坯18相接觸的外筒55以及通過與外筒55 同軸的方式配設在外筒陽的內(nèi)部的內(nèi)筒56，作為冷卻液的流路，包括存在于外筒55和內(nèi) 筒56之間的表層流路57 ；存在于內(nèi)筒56的內(nèi)部的內(nèi)層流路58 ；以及用于連接表層流路57 和內(nèi)層流路58的連結流路59。這樣，通過能夠在表層流路57和內(nèi)層流路58之間交換冷卻 液，能夠使得在內(nèi)層流路58等中被冷卻的冷卻液流入表層流路57、在表層流路57中升溫至 高溫的冷卻液流入內(nèi)層流路，從而能夠更高效地進行冷卻。這里，表層流路57、內(nèi)層流路58 以及連結流路59以能夠使冷卻液進行循環(huán)的方式進行連接。這樣，當冷卻液能夠進行循環(huán) 時，冷卻效率更好。冷卻液沒有特別限定，優(yōu)選使用水或冷卻介質(乙二醇水溶液等)。冷卻輥50具有湍流產(chǎn)生機構52。該湍流產(chǎn)生機構52為形成于內(nèi)筒56的表層流 路57側的近似長方體的突起，以等間隔設置于軸向以及圓周方向。冷卻輥50內(nèi)的冷卻液 通過該湍流產(chǎn)生機構52而至少在表層流路57中形成湍流。圖3為設有作為湍流產(chǎn)生機構 52的突起的冷卻輥50的示意圖。這樣，當表層流路57內(nèi)的冷卻液形成湍流時，能夠對外筒 55進行高效的冷卻，其結果是，能夠加快合金薄帶坯18的降溫速度。冷卻輥50與未圖示的電動機相連，通過該電動機的控制能夠實現(xiàn)旋轉的切線速 度與合金薄帶坯18的行進速度一致。這樣，能夠抑制合金薄帶坯18的表面被劃傷、因合金7薄帶坯18的行進受阻而導致的形狀不良、由于冷卻輥50和合金薄帶坯18之間產(chǎn)生摩擦熱而引起合金薄帶坯18的冷卻不均所導致的形狀不良等。該成對冷卻輥50具有用于矯正合金薄帶坯18的平坦度的擠壓機構60。該擠壓 機構60具備支持構件，其配設在旋轉軸51的兩端，支持旋轉軸51并使其能夠上下移動 以及旋轉；盤簧，其配設在旋轉軸51的兩端，將旋轉軸51朝著合金薄帶坯18方向進行擠 壓。當具有這樣的擠壓機構60時，能夠使合金薄帶坯的形狀保持得更好。擠壓機構60優(yōu) 選在不使合金薄帶坯18發(fā)生厚度減小的范圍內(nèi)進行擠壓。這是為了抑制加工所引發(fā)的相 變等。這樣的擠壓力優(yōu)選為大于剛在加熱室30加熱后的合金薄帶坯18所具有的彈性極限 A的1/100且不到其1/2的壓力，優(yōu)選經(jīng)由冷卻輥50擠壓合金薄帶坯18。其中，更優(yōu)選以 彈性極限A的1/50以上、1/5以下的壓力進行擠壓。這是由于，當擠壓比大于彈性極限A的 1/100時，能矯正平坦度；當擠壓比不到彈性極限A的1/2時，能抑制板厚度減小。此外，冷 卻輥50以彈性極限A的1/50以上、1/5以下的荷重、在與薄帶的寬度方向成直線的方向上 進行擠壓的話，能夠保持均質性并保證形狀的平坦。下面，說明圖1所示的本發(fā)明的制造裝置10的動作方式。本發(fā)明的制造裝置10 具備未圖示的控制部(例如電腦等)，當操作者操作控制部并輸入設定值時，控制部能夠根 據(jù)該設定值控制各單元。這里，例舉制造鈹銅合金薄帶作為沉淀硬化型合金薄帶的例子進 行說明。首先，當操作者輸入設定值時，控制部開始控制各單元，各單元按照控制部的指示 運轉。具體而言，首先，在熔解-鑄造部11中熔化原料而鑄造成坯狀，然后通過中間軋制部 12將坯冷軋至設定的厚度，制成合金薄帶坯18。接著，通過固溶處理部20對該合金薄帶坯 18進行固溶處理(參照圖2)。在該固溶處理部20中，首先，從輸入口 32連續(xù)將合金薄帶 坯18輸入至加熱室30內(nèi)。加熱裝置36在控制部的控制下使加熱室30維持在設定的溫度 (例如800°C )。此外，從氣體配管38連續(xù)地向加熱室30供給壓力高于冷卻室40內(nèi)壓力的 非活性氣體(例如氮氣)，使加熱室30的壓力維持在高于冷卻室40的壓力的狀態(tài)。接著， 從通過口 34連續(xù)地將被加熱到設定的溫度的合金薄帶坯18輸入到冷卻室40內(nèi)。接著，通 過成對冷卻輥50以夾持合金薄帶坯18的方式對其進行冷卻。該冷卻輥50由設于旋轉軸 51的未圖示的電動機驅動，使得其旋轉的切線速度與合金薄帶坯18的行進速度保持一致。 此外，冷卻液在該冷卻輥50的表層流路57、內(nèi)層流路58和連結流路59中流動，該流動由于 突起52而成為湍流。通過這樣的冷卻輥50等，在冷卻室40的內(nèi)部以例如275°C /s的降溫 速度，對合金薄帶坯18在達到50°C以下的溫度之前進行冷卻，然后，從輸出口 42輸出。接 著，將被輸出的合金薄帶坯18的表面所生成的氧化皮等通過酸洗部13洗掉后，通過精軋部 14將合金薄帶坯18冷軋至期望的厚度。然后，在時效硬化部15內(nèi)將冷軋后的合金薄帶坯 18保持在時效溫度，在使沉淀硬化型元素析出的同時，除去在精軋中導入的塑性應變。接著，對本發(fā)明的沉淀硬化型合金薄帶的制造方法加以說明。該制造方法包含如 下工序加熱工序，其將具有沉淀硬化型的合金組成的合金薄帶坯加熱至再結晶溫度以上、 熔點以下的溫度；冷卻工序，其通過成對的冷卻輥以夾持著在前述加熱工序中被加熱的前 述合金薄帶坯的方式進行冷卻。該制造方法也可以使用上述制造裝置10來進行。另外，在 本發(fā)明的制造方法中，加熱工序以及冷卻工序也可以在上述制造裝置10中說明的條件等 下進行。在冷卻工序中，在前述合金薄帶坯的溫度達到50°c以下前，優(yōu)選以前述合金薄帶坯 的降溫速度為275°C /s 500°C /s的形式進行冷卻。在該范圍內(nèi)，就沉淀硬化型合金薄帶而言，能得到使沉淀硬化元素以更好的狀態(tài)過飽和地固溶的固溶體。另外，就合金薄帶坯的 降溫速度而言，可通過將熱電偶點焊接于薄帶的中央表面，將足夠長度的引線接于記錄儀 對合金薄帶坯的溫度進行連續(xù)測定，根據(jù)測定點間的移動時間和溫度差來求出。另外，合金 薄帶坯的移動速度，優(yōu)選根據(jù)固溶處理溫度、保持時間和板厚在0. lmm/min 20m/min的范 圍內(nèi)任意選擇。在冷卻工序中，優(yōu)選以由該冷卻工序冷卻后的合金薄帶坯所具有的彈性極 限的1/50 1/5的壓力，通過冷卻輥來擠壓合金薄帶坯。這樣，如果以彈性極限的1/50 1/5的壓力在薄帶的寬度方向的一直線上擠壓的話，則能夠保持均勻性并保持形狀平坦。另 夕卜，在冷卻工序中，優(yōu)選采用多個成對的冷卻輥冷卻合金薄帶坯(參照后述的圖6)。這樣， 尤其能夠提高期望急冷的冷卻初期的降溫速度，同時，實現(xiàn)冷卻室內(nèi)的省空間化。另外，就 成對的冷卻輥而言，優(yōu)選夾持合金薄帶坯時的輥的間隔為0. 05mm 1. OOmm的范圍。這樣， 能使合金薄帶坯的厚度為0. 05mm 1. 00mm。
以上說明的沉淀硬化型合金的制造裝置由于使用成對冷卻輥而能夠對合金薄帶 進行急冷，且能夠獲得形狀和表面狀態(tài)均良好的沉淀硬化型合金薄帶。另外，本發(fā)明并不受上述實施方式任何限定，只要在屬于本發(fā)明的技術范圍內(nèi)當 然可以以各種方式來實施。上述實施方式中，加熱室30通過作為加熱裝置36的電加熱器進行加熱，也可以通 過例如燃燒器這類直火方式的加熱器、輻射管這類輻射管方式的加熱器進行加熱。此外，還 可以是感應加熱方式。加熱裝置36優(yōu)選為能夠對被包含在加熱室30內(nèi)的合金薄帶坯18 同樣進行加熱，優(yōu)選控制加熱裝置36而使加熱室內(nèi)整體溫度幾乎保持恒定。這是由于，這 樣能夠使沉淀硬化型元素更均勻地析出。上述實施方式中，加熱室30具備用于對加熱室30內(nèi)部供給非活性氣體的氣體配 管38，該氣體配管38與儲氣瓶相連，并設置有調節(jié)器，但也可以不配置這樣的氣體配管38。 不易產(chǎn)生水蒸汽等的制造裝置10即使不具備這些機構，也能制造表面狀態(tài)良好的沉淀硬 化型合金薄帶。此外，通過口 34具備整流板35，但也可以省略該整流板35。這樣，也能夠 對合金薄帶坯18進行急冷且能夠獲得形狀和表面狀態(tài)均良好的沉淀硬化型合金薄帶。上述實施方式中，壓力調整機構可通過加熱室30所具備的氣體配管38等來升高 加熱室30內(nèi)的壓力，也可以同時通過冷卻室40所具備的減壓裝置來降低冷卻室40內(nèi)的壓 力。此外，也可以僅利用冷卻室40所具備的減壓裝置。這樣，也能夠對合金薄帶坯18進行 急冷且能夠獲得形狀和表面狀態(tài)均良好的沉淀硬化型合金薄帶。上述實施方式中，成對冷卻輥為配置在上下方向的一對冷卻輥，但冷卻輥的配置 方向并非限定于此，也可以是配置在左右方向而成對。這樣，對冷卻輥的配置方向沒有特別 限定這點是有別于對薄帶連鑄(Strip Cast)等溶融金屬進行冷卻的制造裝置的。上述實施方式中，成對冷卻輥50直徑相同，設其直徑為D (mm)、合金薄帶坯18的厚 度為T(mm)，則滿足(200XT) ^D^ (2000XT)，但并非限定于此，可進行適當?shù)倪x擇以能 夠進行期望的急冷。這樣，也能夠獲得形狀和表面狀態(tài)均良好的沉淀硬化型合金薄帶。上述實施方式中，內(nèi)部設有成對冷卻輥50的冷卻室40以合金薄帶坯18的降溫速 度為275°C /s以上的方式進行冷卻，但并非限定于此，只要能進行固溶處理所必需的急冷 即可。這樣，也能夠獲得形狀和表面狀態(tài)均良好的沉淀硬化型合金薄帶。上述實施方式中，冷卻輥50具備外筒55、內(nèi)筒56、表層流路57、內(nèi)層流路58、連結流路59，但并非限定于此。例如，冷卻輥50也可以不具備冷卻液的流路。此外，也可以不 采取具備外筒55和內(nèi)筒56的構成，即采取單層結構。此外，不僅可以采取外筒、內(nèi)筒這樣 的2層結構，也可以采取3層以上的結構，此外，為了能夠更均勻、更高效地進行冷卻，也可 以設有冷卻液的流路。這樣，也能夠對合金薄帶進行急冷且能夠獲得形狀和表面狀態(tài)均良 好的沉淀硬化型合金薄帶。此外，表層流路57、內(nèi)層流路58和連結流路59采取以使冷卻液 能夠進行循環(huán)的方式進行連接，但并非限定于此，例如也可以從外部對表層流路57 供給冷 卻液，流經(jīng)連結流路59、內(nèi)層流路58后排出到外部。上述實施例中，湍流產(chǎn)生機構52為形成于內(nèi)筒56的表層流路57側的長方體的突 起，其幾乎以等間隔設置于軸向以及圓周方向(參照圖3)，但并非限定于這種突起形狀，突 起也可以是圓柱形、圓錐形、三棱柱形、三棱錐形等。此外，可使用例如凹凸、網(wǎng)格、管、立板 中的1種以上等。圖4為表示設有作為凹凸的一個例子的湍流產(chǎn)生機構52b(波紋板)的 冷卻輥的一個例子的示意圖。此外，圖5為表示設有湍流產(chǎn)生機構52c(管)的冷卻輥的一 個例子的示意圖。上述實施方式中，冷卻輥50具有用于使冷卻液產(chǎn)生湍流的湍流產(chǎn)生機構52，使得 冷卻液至少在表層流路57中形成湍流，但也可以不具有湍流產(chǎn)生機構，冷卻輥內(nèi)部的冷卻 液的流動也可以是層流。這樣，也能夠對合金薄帶進行急冷且能夠獲得形狀和表面狀態(tài)均 良好的沉淀硬化型合金薄帶。上述實施方式中，冷卻輥50受到控制而使得旋轉的切線速度與合金薄帶坯18的 行進速度保持一致，但并非限定于此。這樣，能夠對合金薄帶進行急冷且能夠獲得形狀和表 面狀態(tài)均良好的沉淀硬化型合金薄帶。上述實施方式中，成對冷卻輥50具有用于矯正合金薄帶坯的平坦度的擠壓機構 60，但也可以省略擠壓機構60。此時，冷卻輥50可以以能夠旋轉的方式進行固定。這樣，也 能夠對合金薄帶進行急冷且能夠獲得形狀和表面狀態(tài)均良好的沉淀硬化型合金薄帶。上述實施方式中，擠壓機構60具有盤簧，但也可以通過例如彈性體、油壓、氣壓、 電磁力、加壓電動機、齒輪、螺釘中的任意1種以上來代替盤簧而調整擠壓力等。例如可以 僅一個冷卻輥50上具備這樣的擠壓機構60而另外的冷卻輥50被固定。此外，也可以是兩 個冷卻輥50上分別獨立地具備這樣的擠壓機構60，也可以是共同具備這樣的擠壓機構60。上述實施方式中，冷卻室40內(nèi)部設有一對冷卻輥50，也可以是冷卻室40設有多對 的成對冷卻輥。這樣，由于多對冷卻輥依次對合金薄帶坯18進行冷卻，因此能夠提高合金 薄帶坯的降溫速度，適合于進行急冷。此外，從將薄帶輸出到冷卻室外時完全降溫至常溫而 能夠確保安全性和操作性這點其也是優(yōu)選的。內(nèi)部設有多對的成對冷卻輥時，各成對冷卻 輥的直徑可以相同也可以不同，優(yōu)選成對冷卻輥50從加熱室側開始直徑依次減小(參照圖 6)。這樣，能夠提高特別希望進行急冷的冷卻初期的降溫速度，同時能夠謀求節(jié)約冷卻室內(nèi) 的空間。上述實施方式中，冷卻輥50為不銹鋼制，但并非限定于此。冷卻輥50可以使用各 種材料，但優(yōu)選為金屬制。這是由于金屬制的輥熱傳導性好、適合于急冷。此外，從能夠使 表面更平滑的觀點也是優(yōu)選的。從耐腐蝕性及強度、熱強度的觀點考慮，優(yōu)選為不銹鋼制。 此外，從進一步提高降溫速度的觀點考慮，優(yōu)選使用熱傳導率高的銅鎳合金作為冷卻輥50。 此外，冷卻輥50表面可以具有由鉻、鋯、鉻化合物、鋯化合物中的任意1種以上構成的層10。通過施加與銅反應性低的這些涂層，能夠抑制在制造銅合金薄帶時銅附著到輥上，此外，能 夠抑制該附著的銅再轉印到合金薄帶坯18上。該層厚度優(yōu)選為2μπι 120μπι，更優(yōu)選為 3μπ ΙΟΟμ ，進一步優(yōu)選為5μπ 97μπ 。這是由于，厚度為2 μ m以上時，不易發(fā)生剝 離，此外，能夠形成均勻的層。此外是由于，厚度為120 μ m以下時，能夠對合金薄帶坯18進 行急冷而不會降低冷卻輥50的熱傳導率。實施例下面，以使用本發(fā)明的固溶處理部20制造沉淀硬化型合金薄帶的具體例子作為 實施例來進行說明。[實施例1]首先，熔化Be為1. 90質量％、Co為0. 20質量％、剩余部分為Cu的Cu-Be-Co系 合金并鑄造后，進行冷軋，準備好寬度50mm、厚度0. 27mm的合金薄帶坯。該組成為事先通過 化學分析獲得的值，厚度是通過千分尺測得的。對該合金薄帶坯按照以下所示連續(xù)進行固 溶處理。首先，將合金薄帶坯在維持為0. 15MI^的氮氣氛圍的加熱室內(nèi)加熱至800°C。該溫 度為設于加熱室的末端部附近的熱電偶的顯示溫度。接著，將加熱后的合金薄帶坯從與冷 卻室相連的通過口連續(xù)輸出到冷卻室內(nèi)，通過冷卻室內(nèi)部所設的1對冷卻輥進行冷卻。該 冷卻輥均為不銹鋼(SUS316)制，為具有外筒和內(nèi)筒這樣的雙重結構，外筒的直徑為120mm， 厚度為9mm，內(nèi)筒的直徑為60mm，厚度為9mm。該冷卻輥具有圖3所示類型的突起。此外，所 用的輥在外筒的表面鍍覆了膜厚5μπι的硬質Cr。該膜厚為使用膜厚計(Kett科學研究所 制、Fisher Scope · MMS-3AM)實際測得的值。冷卻時，冷卻輥的切線速度與薄帶的行進速 度保持一致。此外，使用盤簧對冷卻輥調整擠壓力使得擠壓比為1/10。該擠壓比是用擠壓 力除以對固溶處理后的彈性極限值進行推定的推定彈性極限而得的值。將這樣獲得的合金 薄帶作為實施例1的合金薄帶。此外，剛從冷卻室輸出的合金薄帶的溫度(以下也稱爐外 溫度)為41V。該溫度為通過接觸式溫度計測得的值。[實施例2 7]除使用的冷卻輥外筒直徑為60mm、厚度為5mm且內(nèi)筒直徑為30mm、厚度為5mm以 外，與實施例1同樣地獲得實施例2的合金薄帶。此外，除使合金薄帶坯的厚度為0. 10mm、 使冷卻輥外筒直徑為200mm厚度為9mm且內(nèi)筒直徑為140mm厚度為9mm以外，與實施例1同 樣地獲得實施例3的合金薄帶。此外，除使冷卻輥表面的硬質Cr鍍膜厚度為97 μ m以外， 與實施例1同樣地獲得實施例4的合金薄帶。此外，除使合金薄帶坯的厚度為0. 30mm、調 整擠壓力使擠壓比為1/5以外，與實施例1同樣地獲得實施例5的合金薄帶。此外，除使合 金薄帶坯的厚度為0. 08mm、調整擠壓力使擠壓比為1/50以外，與實施例1同樣地獲得實施 例6的合金薄帶。此外，在冷卻室內(nèi)設置3對冷卻輥并使加熱室側的冷卻輥(第1級)外 筒直徑為120mm厚度為9mm且內(nèi)筒直徑為60mm厚度為9mm、下一對冷卻輥(第2級)的輥 徑比其小、再下一對冷卻輥的輥徑比第2級的輥徑更小，除此以外與實施例1同樣地獲得實 施例7的合金薄帶。[實施例8，9]使用Ni為2. 40質量％、Si為0. 60質量％、剩余部分為Cu的Cu-Ni-Si系合金、 使合金薄帶坯的厚度為0. 15mm、加熱溫度設為850°C，除此以外與實施例1同樣地獲得實施 例8的合金薄帶。此外，除將加熱溫度設為700°C以外，與實施例8同樣地獲得實施例9的11合金薄帶。[實施例10，11]使用Cr為0. 30質量％、Zr為0. 12質量％、剩余部分為Cu的Cu-Crlr系合金、 使合金薄帶坯的厚度為0. 20mm、將加熱溫度設為950°C，除此以外與實施例1同樣地獲得實 施例10的合金薄帶。此外，除使合金薄帶坯的厚度為0. 15mm、將加熱溫度設為770V以外， 與實施例10同樣地獲得實施例11的合金薄帶。[實施例12 20]除使冷卻輥外筒直徑為50mm厚度為5mm且內(nèi)筒直徑為24mm厚度為5mm以外，與 實施例1同樣地獲得實施例12的合金薄帶。此外，除使冷卻輥外筒直徑為240mm厚度為 9mm且內(nèi)筒直徑為120mm厚度為9mm以外，與實施例1同樣地獲得實施例13的合金薄帶。 此外，除使冷卻輥表面的硬質Cr鍍覆膜厚度為2 μ m以外，與實施例1同樣地獲得實施例14 的合金薄帶。此外，除使冷卻輥表面的硬質Cr鍍覆膜厚度為120 μ m以外，與實施例1同樣 地獲得實施例15的合金薄帶。此外，除使冷卻輥的旋轉暫時停止而不施加擠壓力以外，與 實施例1同樣地獲得實施例16的合金薄帶。此外，除調整擠壓力使擠壓比為1/100以外， 與實施例1同樣地獲得實施例17的合金薄帶。此外，除調整擠壓力使擠壓比為1/2以外， 與實施例1同樣地獲得實施例18的合金薄帶。此外，除使合金薄帶坯的厚度為0. 60mm以 外，與實施例13同樣地獲得實施例19的合金薄帶。此外，除使合金薄帶坯的厚度為0. 95mm 以外，與實施例13同樣地獲得實施例20的合金薄帶。[實施例21，22]使合金薄帶坯為厚度0. 80mm的不銹鋼(SUS630)、將加熱溫度設為1060°C、調整擠 壓力使擠壓比為1/5，除此以外與實施例3同樣地獲得實施例21的合金薄帶。此外，除使合 金薄帶坯為厚度0. 30mm的不銹鋼(SUS630)、將加熱溫度設為1060°C以外，與實施例1同樣 地獲得實施例22的合金薄帶。[實施例23，24]除使合金薄帶坯為厚度0. 90mm的鋁合金(A6061)、將加熱溫度設為530°C以外，與 實施例3同樣地獲得實施例23的合金薄帶。此外，除使合金薄帶坯為厚度0. 40mm的鋁合 金(A6061)、將加熱溫度設為520°C以外，與實施例1同樣地獲得實施例M的合金薄帶。[參考例1 3]除不使用冷卻輥而是通過噴霧噴嘴噴射冷卻水對合金薄帶進行冷卻以外，與實施 例1同樣地獲得參考例1的合金薄帶。除使合金薄帶坯為厚度0. 30mm的不銹鋼(SUS630)、 將加熱溫度設為1060°C以外，與參考例1同樣地獲得參考例2的合金薄帶。此外，除使合金 薄帶坯為厚度0. 40mm的鋁合金(A6061)、將加熱溫度設為520°C以外，與參考例1同樣地獲 得參考例3的合金薄帶。(評價)對上述實施例1 M以及參考例1 3的合金薄帶，進行降溫速度、表面狀態(tài)和 形狀的評價。圖7是表示實施例1以及參考例1的溫度變化的圖表。此外，圖8是實施例 1的合金薄帶的照片，圖9是參考例1的合金薄帶的照片。進而對實施例1 7以及12 對、參考例1 3進行時效處理，測定時效處理后的維氏硬度。這些結果示于表1、表2。表 1中除此之外還示出銅合金薄帶坯的組成、銅合金薄帶坯的厚度(T)、加熱溫度、冷卻輥的直徑(D)、冷卻輥的直徑除以銅合金薄帶坯的厚度而得的值即D/T比、冷卻輥的對數(shù)、硬質 Cr鍍覆膜厚度、冷卻輥有無旋轉、擠壓比、爐外溫度。降溫速度如下求出通過預先焊接到 合金薄帶坯的表面的熱電偶測定薄帶溫度，由進入冷卻室內(nèi)時刻的溫度、以及溫度Ttl、降 至50°C的時刻、通過V= (!；-50)/(、-0計算出降溫速度。關于表面狀態(tài)，通過目視觀 察薄帶從冷卻室來到室外時的狀態(tài)，由表面的變色狀態(tài)判斷是否良好地抑制了氧化皮膜的 形成。作為評價，將幾乎不變色者評為◎、將稍稍能看到變色者評為〇、將變色顯著者評為 Δ。關于形狀，通過目視觀察薄帶來到室外時的形狀來判定。作為評價，將形狀良好者評為 ◎、將形狀存在若干不良者評為〇、將形狀不良大致顯著者評為Δ。維氏硬度如下求出。首 先，從各合金薄帶取長30cm的試驗片，將其浸漬在濃度15 %的硝酸水溶液內(nèi)60秒同時進行 攪拌，從而除去氧化皮膜。然后，通過小型軋制機進行冷軋，使得各試驗片板厚度減少率一 律為15%。進而在進行氮氣置換且保持在315°C的熱處理爐內(nèi)進行2. 5h的時效硬化處理， 然后，水冷。將這樣獲得的時效硬化后的試驗片切下一部分，埋入熱硬性樹脂，對表面進行 鏡面研磨后，對板的斷面進行硬度測定試驗。試驗按照JI SZ2244來進行，從而求出維氏硬 度。表 權利要求
1.一種沉淀硬化型合金薄帶的制造裝置，其特征在于，具備加熱室，其將具有沉淀硬 化型的合金組成的合金薄帶坯加熱至再結晶溫度以上、熔點以下的溫度；與所述加熱室鄰 接的冷卻室；成對冷卻輥，其設置在所述冷卻室內(nèi)部，以夾持著在所述加熱室內(nèi)被加熱的所 述合金薄帶坯的方式對其進行冷卻。
2.根據(jù)權利要求1所述的沉淀硬化型合金薄帶的制造裝置，其特征在于，所述 成對冷卻輥的直徑相同，設其直徑為D(mm)、所述合金薄帶坯的厚度為T(mm)，則滿足 (200XT)≤ D≤(2000XT)。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的沉淀硬化型合金薄帶的制造裝置，其特征在于，所述冷卻 輥具備冷卻液的流路。
4.根據(jù)權利要求3所述的沉淀硬化型合金薄帶的制造裝置，其特征在于，所述冷卻輥 具有外筒和通過與該外筒同軸的方式配設在該外筒的內(nèi)部的內(nèi)筒，并具備存在于所述外筒 和所述內(nèi)筒之間的表層流路、存在于所述內(nèi)筒的內(nèi)部的內(nèi)層流路、以及用于連接所述表層 流路和所述內(nèi)層流路的連結流路。
5.根據(jù)權利要求4所述的沉淀硬化型合金薄帶的制造裝置，其特征在于，所述冷卻輥 具有使所述冷卻液產(chǎn)生湍流的湍流產(chǎn)生機構，所述冷卻液至少在表層流路中形成湍流。
6.根據(jù)權利要求5所述的沉淀硬化型合金薄帶的制造裝置，其特征在于，所述湍流產(chǎn) 生機構為突起、凹凸、網(wǎng)格、管、立板中的1種以上。
7.根據(jù)權利要求1 6中任一項所述的沉淀硬化型合金薄帶的制造裝置，其特征在于， 所述成對冷卻輥具有用于矯正所述合金薄帶坯的平坦度的擠壓機構。
8.根據(jù)權利要求1 7中任一項所述的沉淀硬化型合金薄帶的制造裝置，其特征在于， 所述冷卻室內(nèi)部設有多對成對冷卻輥。
9.根據(jù)權利要求8所述的沉淀硬化型合金薄帶的制造裝置，其特征在于，所述成對冷 卻輥從加熱室側開始直徑依次減小。
10.根據(jù)權利要求1 9中任一項所述的沉淀硬化型合金薄帶的制造裝置，其特征在 于，所述加熱室具備使內(nèi)部形成非活性氣體氛圍的氛圍形成機構，所述加熱室和所述冷卻 室中的至少一方具備壓力調整機構，其用于調整壓力使得該加熱室內(nèi)的壓力高于該冷卻室 內(nèi)的壓力。
11.根據(jù)權利要求1 10中任一項所述的沉淀硬化型合金薄帶的制造裝置，其特征在 于，所述冷卻輥在表面具有厚度為5 μ m 97 μ m的由鉻、鋯、鉻化合物、鋯化合物中的任意 1種以上形成的層。
12.根據(jù)權利要求1 11中任一項所述的沉淀硬化型合金薄帶的制造裝置，其特征在 于，所述冷卻輥在夾持所述合金薄帶坯時的輥的間隔是0. 05mm 1. 00mm。
13.根據(jù)權利要求1 12中任一項所述的沉淀硬化型合金薄帶的制造裝置，其特征在 于，所述冷卻輥的直徑是50mm 240mm。
14.一種冷卻輥，其特征在于，具有外筒和通過與該外筒同軸的方式配設在該外筒的內(nèi) 部的內(nèi)筒，并具備存在于所述外筒和所述內(nèi)筒之間的表層流路、存在于所述內(nèi)筒的內(nèi)部的 內(nèi)層流路、以及用于連接所述表層流路和所述內(nèi)層流路的連結流路來作為冷卻液的流路。
15.根據(jù)權利要求14所述的冷卻輥，其特征在于，具有使所述冷卻液產(chǎn)生湍流的湍流 產(chǎn)生機構，所述冷卻液至少在表層流路中形成湍流。
16.根據(jù)權利要求15所述的冷卻輥，其特征在于，所述湍流產(chǎn)生機構為突起、凹凸、網(wǎng) 格、管、立板中的1種以上。
17.一種沉淀硬化型合金薄帶坯的制造方法，其特征在于，包含如下工序加熱工序， 其將具有沉淀硬化型的合金組成的合金薄帶坯加熱至再結晶溫度以上、熔點以下的溫度； 冷卻工序，其通過成對的冷卻輥以夾持著在所述加熱工序中被加熱的所述合金薄帶坯的方 式進行冷卻。
18.根據(jù)權利要求17所述的沉淀硬化型合金薄帶的制造方法，其特征在于，在所述 冷卻工序中，在所述合金薄帶坯的溫度達到50°C以下前，以所述合金薄帶坯的降溫速度為 2750C /s 500°C /s的形式進行冷卻。
19.根據(jù)權利要求17或18所述的沉淀硬化型合金薄帶的制造方法，其特征在于，在所 述冷卻工序中，以由所述冷卻工序冷卻后的所述合金薄帶坯所具有的彈性極限的1/50 1/5的壓力，通過所述冷卻輥來擠壓所述合金薄帶坯。
20.根據(jù)權利要求17 19中任一項所述的沉淀硬化型合金薄帶的制造方法，其特征在 于，在所述冷卻工序中，采用多個成對的冷卻輥來冷卻所述合金薄帶坯。
全文摘要
本發(fā)明提供一種沉淀硬化型合金薄帶的制造裝置、冷卻輥以及沉淀硬化型合金薄帶的制造方法。本發(fā)明的制造裝置中，固溶處理部(20)具備加熱室(30)，其將具有沉淀硬化型的合金組成的合金薄帶坯(18)加熱至再結晶溫度以上、熔點以下的溫度；與加熱室(30)鄰接的冷卻室(40)；成對冷卻輥(50)，其設置在冷卻室(40)內(nèi)部，以夾持著在加熱室(30)內(nèi)被加熱的合金薄帶坯(18)的方式對其進行冷卻。根據(jù)該固溶處理部(20)，能夠進行為得到使沉淀硬化型元素過飽和地固溶的固溶體所必需的急冷，同時，能夠獲得形狀和表面狀態(tài)均良好的沉淀硬化型合金薄帶。
文檔編號C21D9/52GK102041375SQ20101051888
公開日2011年5月4日 申請日期2010年10月21日 優(yōu)先權日2009年10月22日
發(fā)明者小河伸行, 村松尚國, 竹田真帆人 申請人:國立大學法人橫濱國立大學, 日本礙子株式會社