JPH0341535B2 - - Google Patents
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- JPH0341535B2 JPH0341535B2 JP62254343A JP25434387A JPH0341535B2 JP H0341535 B2 JPH0341535 B2 JP H0341535B2 JP 62254343 A JP62254343 A JP 62254343A JP 25434387 A JP25434387 A JP 25434387A JP H0341535 B2 JPH0341535 B2 JP H0341535B2
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- Japan
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- copper
- boride
- fine particles
- stirring
- electrical
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- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、主として電気材料として用いる硼化
物系粒子分散強化銅を製造する方法に関するもの
である。
物系粒子分散強化銅を製造する方法に関するもの
である。
高温強度が必要な個所において使用する電気材
料として、従来、Al2O3などの酸化物系の微粒子
を銅中に混入した粒子分散強化銅が用いられてい
る。
料として、従来、Al2O3などの酸化物系の微粒子
を銅中に混入した粒子分散強化銅が用いられてい
る。
しかしながら、この酸化物系の粒子分散強化銅
は、導電率の悪いAl2O3などを用いるため、強化
用粒子の添加によつて高温強度を有効に高めるこ
とができても、その添加量を増すと導電率が著し
く低下し、特にAl2O3系ではその強化材自体の電
気抵抗が非常に大きいため、その微量でも導電率
を大きく低下させるという問題がある。
は、導電率の悪いAl2O3などを用いるため、強化
用粒子の添加によつて高温強度を有効に高めるこ
とができても、その添加量を増すと導電率が著し
く低下し、特にAl2O3系ではその強化材自体の電
気抵抗が非常に大きいため、その微量でも導電率
を大きく低下させるという問題がある。
そこで、本発明者らは、導電率の良い炭化物系
微粒子に着目し、炭化物系の粒子分散強化銅を製
作して、その特性が酸化物系の粒子分散強化銅に
比してすぐれていることを確かめ、その技術的内
容を先に特願昭62−79427号によつて提案してい
る。
微粒子に着目し、炭化物系の粒子分散強化銅を製
作して、その特性が酸化物系の粒子分散強化銅に
比してすぐれていることを確かめ、その技術的内
容を先に特願昭62−79427号によつて提案してい
る。
しかしながら、一般的には、さらに特性がすぐ
れている粒子分散強化銅が要求されていることは
勿論である。
れている粒子分散強化銅が要求されていることは
勿論である。
また、上記粒子分散強化銅を製造する方法とし
ては、従来、粉末冶金法が用いられているが、複
雑な製造プロセスと大規模な設備が不可欠である
という問題がある。一方、合金の固液共存状態に
おいて強化材を添加しながら回転撹拌するコンポ
キヤスト法も知られているが、従来のコンポキヤ
スト法は、高温状態にある凝固中の金属合金に温
度差が非常に大きい常温の強化材粒子を添加しな
がら撹拌する手法をとつているため、添加直後の
常温の強化材が急冷板となつて粘性の高い半凝固
状態の金属合金と強化材との界面にギヤツプがで
き、強化材表面を金属合金が完全に濡らすことが
できない。そして、このような現象が回転撹拌に
よつて強化材粒子の一つ一つに生じ、それらが多
数のミクロポリシテイを形成するため、機械的及
び電気的な材料特性が劣化するという欠点があ
る。
ては、従来、粉末冶金法が用いられているが、複
雑な製造プロセスと大規模な設備が不可欠である
という問題がある。一方、合金の固液共存状態に
おいて強化材を添加しながら回転撹拌するコンポ
キヤスト法も知られているが、従来のコンポキヤ
スト法は、高温状態にある凝固中の金属合金に温
度差が非常に大きい常温の強化材粒子を添加しな
がら撹拌する手法をとつているため、添加直後の
常温の強化材が急冷板となつて粘性の高い半凝固
状態の金属合金と強化材との界面にギヤツプがで
き、強化材表面を金属合金が完全に濡らすことが
できない。そして、このような現象が回転撹拌に
よつて強化材粒子の一つ一つに生じ、それらが多
数のミクロポリシテイを形成するため、機械的及
び電気的な材料特性が劣化するという欠点があ
る。
しかも、溶湯と強化材粒子との間に比重差があ
る場合には、撹拌中に強化材粒子が均一に分散し
ていても、撹拌を停止したときに、上記比重差に
より不均一な混合状態に変化しつつ凝固するの
で、均一な粒子分散強化銅を得ることができな
い。
る場合には、撹拌中に強化材粒子が均一に分散し
ていても、撹拌を停止したときに、上記比重差に
より不均一な混合状態に変化しつつ凝固するの
で、均一な粒子分散強化銅を得ることができな
い。
本発明者らは、上記炭化物系の粒子分散強化銅
よりもすぐれた特性を有する粒子分散強化銅を得
るべく、導電率の良い硼化物系微粒子に着目して
鋭意研究を進めた結果、すぐれた特性をもつ複合
材料を、簡易な鋳造法によつて製造できることを
確かめた。
よりもすぐれた特性を有する粒子分散強化銅を得
るべく、導電率の良い硼化物系微粒子に着目して
鋭意研究を進めた結果、すぐれた特性をもつ複合
材料を、簡易な鋳造法によつて製造できることを
確かめた。
本発明は、かかる知見に基づくものであり、そ
の技術的課題は、上記硼化物系微粒子を用いて、
粉末冶金材に匹敵する電気的及び機械的特性をも
つ粒子分散強化銅を簡易な鋳造法で製造可能にす
ることにある。
の技術的課題は、上記硼化物系微粒子を用いて、
粉末冶金材に匹敵する電気的及び機械的特性をも
つ粒子分散強化銅を簡易な鋳造法で製造可能にす
ることにある。
上記課題を解決するための本発明の方法は、銅
に予め導電率の高い硼化物系微粒子を添加して加
熱溶解し、これを冷却しながら撹拌棒による機械
的な回転撹拌を加え、銅の凝固初期段階まで回転
撹拌を続行することによつて、銅結晶間に硼化物
系微粒子を均一に分散させ、回転撹拌停止後に銅
結晶を成長させることを特徴とするものである。
に予め導電率の高い硼化物系微粒子を添加して加
熱溶解し、これを冷却しながら撹拌棒による機械
的な回転撹拌を加え、銅の凝固初期段階まで回転
撹拌を続行することによつて、銅結晶間に硼化物
系微粒子を均一に分散させ、回転撹拌停止後に銅
結晶を成長させることを特徴とするものである。
本発明の方法についてさらに詳細に説明する
と、本発明により製造される粒子分散強化銅は、
一般的には、銅結晶間に20wt％を超えない程度
の導電率の高い硼化物系微粒子を均一に分散させ
ることにより構成される。導電率の高い硼化物系
の強化材としては、AgB2、AlB10、AlB12、
AsB、AuB2、BaB6、Be2B、Be5B、BeB2、
BeB4、CaB6、CeB6、Co2B、θ−CrB2、Cr2B、
Cr4B、Cr5B3、CrB、Cr3B4、DyB6、ErB6、
Fe2B、FeB、GdB6、HfB2、LaB4、LaB6、
LuB2、LuB6、MgB2、MnB2、Mn2B、MoB2、
Mo2B、Mo2B5、NbB2、Nb3B2、NbB、NdB6、
Ni2B、Ni3B、NiB、OsB2、Os2B5、PB、PrB6、
PtB、PuB、PuB2、RuB2、Ru2B5、ScB2、
SiB6、SmB6、SrB6、TaB2、TaB、Ta3B2、
Ta3B4、β−Ta2B、TbB6、ThB4、ThB6、
TiB2、Ti2B5、TmB6、UB2、UB12、VB2、
V3B2、V3B4、α−WB、WB2、WB4、W2B、
W2B5、YB2、YB4、YB6、YbB6、ZrB、ZrB2、
ZrB12等を挙げることができる。これらは、一般
的に10-5ohm・cmオーダーの金属に近い比抵抗を
有し、それを銅に添加混合しても導電率を大きく
低下させることはない。
と、本発明により製造される粒子分散強化銅は、
一般的には、銅結晶間に20wt％を超えない程度
の導電率の高い硼化物系微粒子を均一に分散させ
ることにより構成される。導電率の高い硼化物系
の強化材としては、AgB2、AlB10、AlB12、
AsB、AuB2、BaB6、Be2B、Be5B、BeB2、
BeB4、CaB6、CeB6、Co2B、θ−CrB2、Cr2B、
Cr4B、Cr5B3、CrB、Cr3B4、DyB6、ErB6、
Fe2B、FeB、GdB6、HfB2、LaB4、LaB6、
LuB2、LuB6、MgB2、MnB2、Mn2B、MoB2、
Mo2B、Mo2B5、NbB2、Nb3B2、NbB、NdB6、
Ni2B、Ni3B、NiB、OsB2、Os2B5、PB、PrB6、
PtB、PuB、PuB2、RuB2、Ru2B5、ScB2、
SiB6、SmB6、SrB6、TaB2、TaB、Ta3B2、
Ta3B4、β−Ta2B、TbB6、ThB4、ThB6、
TiB2、Ti2B5、TmB6、UB2、UB12、VB2、
V3B2、V3B4、α−WB、WB2、WB4、W2B、
W2B5、YB2、YB4、YB6、YbB6、ZrB、ZrB2、
ZrB12等を挙げることができる。これらは、一般
的に10-5ohm・cmオーダーの金属に近い比抵抗を
有し、それを銅に添加混合しても導電率を大きく
低下させることはない。
また、一般的に上記導電率の低下は70％IACS
程度まで容認することができ、従つて、硼化物系
微粒子の添加量は、前述したように、20wt％を
超えない程度が望ましいが、導電率の低下が70％
IACSを超えない範囲で適宜増減することができ
る。
程度まで容認することができ、従つて、硼化物系
微粒子の添加量は、前述したように、20wt％を
超えない程度が望ましいが、導電率の低下が70％
IACSを超えない範囲で適宜増減することができ
る。
上記硼化物系微粒子により強化した粒子分散強
化銅を得るには、まず、純銅と導電率の高い硼化
物系微粒子をルツボ中に入れて、電気炉等によつ
て加熱溶解させる。
化銅を得るには、まず、純銅と導電率の高い硼化
物系微粒子をルツボ中に入れて、電気炉等によつ
て加熱溶解させる。
このように、銅と硼化物系微粒子とを常温から
同時に加熱することにより、銅の溶解時に硼化物
系微粒子も殆ど温度差のない高温状態となるた
め、後述の回転撹拌による凝固中に半凝固状態に
ある銅によつて硼化物系微粒子を完全に濡らすこ
とができ、銅と硼化物系微粒子との界面にミクロ
ポリシテイが形成されることがない。
同時に加熱することにより、銅の溶解時に硼化物
系微粒子も殆ど温度差のない高温状態となるた
め、後述の回転撹拌による凝固中に半凝固状態に
ある銅によつて硼化物系微粒子を完全に濡らすこ
とができ、銅と硼化物系微粒子との界面にミクロ
ポリシテイが形成されることがない。
加熱溶解した複合材料は、例えばルツボごと炉
外に取り出すなどの手段で徐冷しながら、溶湯中
心部に挿拌棒を挿入した後、直ちにそれを回転さ
せ、撹拌棒による機械的な回転撹拌を加える。
外に取り出すなどの手段で徐冷しながら、溶湯中
心部に挿拌棒を挿入した後、直ちにそれを回転さ
せ、撹拌棒による機械的な回転撹拌を加える。
このような回転撹拌を行う場合に、溶湯と硼化
物系微粒子との間に比重差があると、撹拌中には
微粒子が均一に分散していても、撹拌を停止した
ときに上記比重差により急速に不均一な混合状態
に変化し、その状態で凝固して、均一な粒子分散
強化銅を得ることができない。
物系微粒子との間に比重差があると、撹拌中には
微粒子が均一に分散していても、撹拌を停止した
ときに上記比重差により急速に不均一な混合状態
に変化し、その状態で凝固して、均一な粒子分散
強化銅を得ることができない。
しかるに、本発明においては、銅の凝固初期段
階まで回転撹拌を続行することにより、硼化物系
微粒子が均一に分散可能であることを確かめ、そ
の知見に基づいて均一な粒子分散強化銅を得るよ
うにしている。即ち、上記のように、銅の凝固中
においても溶湯を撹拌すると、溶湯と硼化物系微
粒子との間に比重差があつても、生成した銅結晶
の間〓に硼化物系微粒子が強制的に封じ込められ
て均一に分散することになるので、結晶間に硼化
物が捕捉されたままで凝固が完了し、それによつ
て極めて均質な粒子分散強化銅を得ることができ
る。そして、撹拌棒は銅の凝固初期段階が終了し
て固相率がさらに高くなつた状態で取り出し、こ
の状態で自然凝固させて銅結晶を成長させる。
階まで回転撹拌を続行することにより、硼化物系
微粒子が均一に分散可能であることを確かめ、そ
の知見に基づいて均一な粒子分散強化銅を得るよ
うにしている。即ち、上記のように、銅の凝固中
においても溶湯を撹拌すると、溶湯と硼化物系微
粒子との間に比重差があつても、生成した銅結晶
の間〓に硼化物系微粒子が強制的に封じ込められ
て均一に分散することになるので、結晶間に硼化
物が捕捉されたままで凝固が完了し、それによつ
て極めて均質な粒子分散強化銅を得ることができ
る。そして、撹拌棒は銅の凝固初期段階が終了し
て固相率がさらに高くなつた状態で取り出し、こ
の状態で自然凝固させて銅結晶を成長させる。
その結果、純銅に匹敵する電気特性、純銅に比
べて著しく高い機械特性を備え、かつ温度に依存
しない電気的及び機械的特性を兼ね備えた均質な
電気材料を、鋳造法により容易に創製することが
できる。
べて著しく高い機械特性を備え、かつ温度に依存
しない電気的及び機械的特性を兼ね備えた均質な
電気材料を、鋳造法により容易に創製することが
できる。
上述した本発明によれば、従来から粉末冶金法
でつくられていたAl2O3どの酸化物系微粒子によ
る粒子分散強化銅よりも、次のような点で電気的
及び機械的特性がすぐれ、あるいは製造が容易化
された材料を得ることができる。
でつくられていたAl2O3どの酸化物系微粒子によ
る粒子分散強化銅よりも、次のような点で電気的
及び機械的特性がすぐれ、あるいは製造が容易化
された材料を得ることができる。
従来、粉末冶金法でつくられていたAl2C3な
どの酸化物系の強化材の場合は、その強化材の
添加による導電率の低下が著しいため、1wt％
以下の微量しか添加できず、電気的及び機械的
特性が共にすぐれた粒子分散強化銅を得ること
が困難であつたが、本発明において用いる強化
材は、すぐれた導電率を有するため、20wt％
程度まで混合して、電気的特性を格別損なうこ
となく、機械的特性を大きく改善することがで
きる。
どの酸化物系の強化材の場合は、その強化材の
添加による導電率の低下が著しいため、1wt％
以下の微量しか添加できず、電気的及び機械的
特性が共にすぐれた粒子分散強化銅を得ること
が困難であつたが、本発明において用いる強化
材は、すぐれた導電率を有するため、20wt％
程度まで混合して、電気的特性を格別損なうこ
となく、機械的特性を大きく改善することがで
きる。
本発明による硼化物系粒子分散強化銅によれ
ば、本発明者が先に提案した炭化物系の粒子分
散強化銅と同等以上の特性を有する材料を得る
ことができる。
ば、本発明者が先に提案した炭化物系の粒子分
散強化銅と同等以上の特性を有する材料を得る
ことができる。
粉末冶金法を用いる場合には、複雑な製造プ
ロセスと大規模な設備が不可欠であるが、本発
明においては、鋳造法を用いているので、上記
粉末冶金法に比べて極めて低コストで粒子分散
強化銅を製造することができる。
ロセスと大規模な設備が不可欠であるが、本発
明においては、鋳造法を用いているので、上記
粉末冶金法に比べて極めて低コストで粒子分散
強化銅を製造することができる。
しかも、銅と硼化物系微粒子とを常温から同時
に加熱することにより、銅による硼化物系微粒子
の濡れを良くしてそれらの界面にミクロポリシテ
イが形成されるのを確実に防止し、良好な材料特
性を得ることができる。
に加熱することにより、銅による硼化物系微粒子
の濡れを良くしてそれらの界面にミクロポリシテ
イが形成されるのを確実に防止し、良好な材料特
性を得ることができる。
供試材としての純銅と硼化タンタルの微粒子を
ルツボに入れ、電気炉内で加熱溶解後、ルツボご
と炉外に取り出し、溶湯中心部に挿拌棒を挿入し
て回転撹拌した。この回転撹拌は、凝固初期段階
まで続行させて、銅結晶粒間に硼化タンタル微粒
子を均一に分散させ、回転撹拌停止後に撹拌棒を
引き抜いた状態で自然凝固させて、銅結晶を成長
させた。
ルツボに入れ、電気炉内で加熱溶解後、ルツボご
と炉外に取り出し、溶湯中心部に挿拌棒を挿入し
て回転撹拌した。この回転撹拌は、凝固初期段階
まで続行させて、銅結晶粒間に硼化タンタル微粒
子を均一に分散させ、回転撹拌停止後に撹拌棒を
引き抜いた状態で自然凝固させて、銅結晶を成長
させた。
硼化タンタルに添加量を変えて実験した結果、
第１図に示すように、硼化タンタルの増加と共
に、機械的な性質が著しく改善され、これに対し
て、電気的特性（導電率）は純銅とほぼ同じで、
その低下が非常に僅かであることが確かめられ
た。
第１図に示すように、硼化タンタルの増加と共
に、機械的な性質が著しく改善され、これに対し
て、電気的特性（導電率）は純銅とほぼ同じで、
その低下が非常に僅かであることが確かめられ
た。
この実験結果によれば、硼化タンタルは、ごく
微量から20wt％程度まで添加しても、電気的特
性を大きく損なうことなく機械的特性が改善さ
れ、従来のAl2O3などの酸化物系粒子の場合には
1wt％未満しか添加できないのに対して、強化材
の添加による機械的特性の改善を有効に行い得る
ことがわかる。
微量から20wt％程度まで添加しても、電気的特
性を大きく損なうことなく機械的特性が改善さ
れ、従来のAl2O3などの酸化物系粒子の場合には
1wt％未満しか添加できないのに対して、強化材
の添加による機械的特性の改善を有効に行い得る
ことがわかる。
第１図は本発明の粒子分散強化銅の電気的及び
機械的特性についての実験結果を示すグラフであ
る。
機械的特性についての実験結果を示すグラフであ
る。
Claims (1)
- １ 銅に予め導電率の高い硼化物系微粒子を添加
して加熱溶解し、これを冷却しながら撹拌棒によ
る機械的な回転撹拌を加え、銅の凝固初期段階ま
で回転撹拌を続行することによつて、銅結晶間に
硼化物系微粒子を均一に分散させ、回転撹拌停止
後に銅結晶を成長させることを特徴とする電気材
料用粒子分散強化銅の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25434387A JPH0196343A (ja) | 1987-10-08 | 1987-10-08 | 電気材料用粒子分散強化銅の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25434387A JPH0196343A (ja) | 1987-10-08 | 1987-10-08 | 電気材料用粒子分散強化銅の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0196343A JPH0196343A (ja) | 1989-04-14 |
| JPH0341535B2 true JPH0341535B2 (ja) | 1991-06-24 |
Family
ID=17263680
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25434387A Granted JPH0196343A (ja) | 1987-10-08 | 1987-10-08 | 電気材料用粒子分散強化銅の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0196343A (ja) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5432103A (en) * | 1977-08-16 | 1979-03-09 | Nissan Motor Co Ltd | Preparing apparatus for composite molten metal containing solid particles in dispersed state |
| JPS6256545A (ja) * | 1985-09-06 | 1987-03-12 | Asahi Glass Co Ltd | ＺｒＢ↓２−Ｃｕ系焼結体 |
| JPS62192548A (ja) * | 1986-02-19 | 1987-08-24 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 分散強化型耐熱銅合金材料 |
-
1987
- 1987-10-08 JP JP25434387A patent/JPH0196343A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0196343A (ja) | 1989-04-14 |
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