JPH03234352A - セラミックス分散強化銅の製造方法 - Google Patents
セラミックス分散強化銅の製造方法Info
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- JPH03234352A JPH03234352A JP2870690A JP2870690A JPH03234352A JP H03234352 A JPH03234352 A JP H03234352A JP 2870690 A JP2870690 A JP 2870690A JP 2870690 A JP2870690 A JP 2870690A JP H03234352 A JPH03234352 A JP H03234352A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、セラミックス分散強化銅の製造方法に関し、
−層詳細には、酸化還元反応系の生成エネルギの差によ
る酸素の置換反応を用いて酸化物セラミックスを得るこ
とにより、銅合金の耐摩耗性、耐蝕性、靭性等の物性を
著しく改良するとともに、併せて製造工程の短縮化と作
業の効率を向上させることを可能とするセラミックス分
散強化銅の製造方法に関する。
−層詳細には、酸化還元反応系の生成エネルギの差によ
る酸素の置換反応を用いて酸化物セラミックスを得るこ
とにより、銅合金の耐摩耗性、耐蝕性、靭性等の物性を
著しく改良するとともに、併せて製造工程の短縮化と作
業の効率を向上させることを可能とするセラミックス分
散強化銅の製造方法に関する。
［従来の技術］
従来から、銅合金の物性を向上させるために合金中に酸
化物セラミックス等を分散析出させる方法が用いられて
いる。例えば、生成しようとする配分比を有するアルミ
ニウムを銅に添加し、アルミニウムー銅合金を製造し、
これに多量の酸素を吹き込むことによりアルミニウムを
選択的に酸化させた酸化アルミニウム（アルミナ）を分
散析出させたもの、すなわち、アルミナ分散強化銅を得
ている。
化物セラミックス等を分散析出させる方法が用いられて
いる。例えば、生成しようとする配分比を有するアルミ
ニウムを銅に添加し、アルミニウムー銅合金を製造し、
これに多量の酸素を吹き込むことによりアルミニウムを
選択的に酸化させた酸化アルミニウム（アルミナ）を分
散析出させたもの、すなわち、アルミナ分散強化銅を得
ている。
［発明が解決しようとする課題］
しかしながら、前記の方法、例えばアルミナ分散強化銅
の製造方法において、酸素の付加反応により酸化物セラ
ミックス、すなわち酸化アルミニウムを生成させるには
、以下に示す反応式 ％式％ の化学量論比に対応する、あるいは化学量論的に必要と
する対応量以上に十分に多量の酸素を吹き込む必要があ
る。そのため酸化工程に続く次の工程では脱酸素処理を
しなければならない。
の製造方法において、酸素の付加反応により酸化物セラ
ミックス、すなわち酸化アルミニウムを生成させるには
、以下に示す反応式 ％式％ の化学量論比に対応する、あるいは化学量論的に必要と
する対応量以上に十分に多量の酸素を吹き込む必要があ
る。そのため酸化工程に続く次の工程では脱酸素処理を
しなければならない。
また、アルミニウムに比して酸素との反応性に乏しい銅
の一部も、時として酸素と反応し、銅−酸素化合物（Ｃ
ｕＯ、Ｃｕ２０）を副生成物として生じてしまう。この
ため、これらを除去すべく還元処理工程が必要となる。
の一部も、時として酸素と反応し、銅−酸素化合物（Ｃ
ｕＯ、Ｃｕ２０）を副生成物として生じてしまう。この
ため、これらを除去すべく還元処理工程が必要となる。
このように酸素の付加反応によって、酸化物セラミック
ス、例えば酸化アルミニウムを得るための工程は長時間
にわたり且つ複雑であるにもかかわらず、酸化物セラミ
ックスの収率は低く、従って、得られる酸化物セラミッ
クスの量も極めて少ないという不都合を露呈している。
ス、例えば酸化アルミニウムを得るための工程は長時間
にわたり且つ複雑であるにもかかわらず、酸化物セラミ
ックスの収率は低く、従って、得られる酸化物セラミッ
クスの量も極めて少ないという不都合を露呈している。
また、酸素との反応性を利用した付加反応を用いてセラ
ミックスを生成することが可能な原料の選択が限定され
るという不都合が顕在化している。
ミックスを生成することが可能な原料の選択が限定され
るという不都合が顕在化している。
一方、酸化物セラミックスの比重は、銅に比して２／３
乃至それ以下であり著しく異なる。
乃至それ以下であり著しく異なる。
従って、鋳造を前提として銅と酸化物セラミックスの粉
体を混合する工程が効率的ではなく、しかも均一な混合
が難しいことから鋳造を行う際の溶湯の攪拌が困難であ
るという問題が存在している。
体を混合する工程が効率的ではなく、しかも均一な混合
が難しいことから鋳造を行う際の溶湯の攪拌が困難であ
るという問題が存在している。
従って、本発明の目的は、酸素との付加反応によって酸
化物セラミックスを用いた場合に必要とされる脱酸素処
理と還元処理の工程を省略可能とし、これにより全体と
しての工程を短縮化出来、しかも酸化物セラミックスを
ペレット状に形成して他の組成物との混合能力を高める
ことにより作業の効率化を図るとともに、大形の鋳造物
の製造を容易とし、さらには銅合金の耐摩耗性、耐蝕性
、靭性等の物性を一層向上させることが可能なセラミッ
クス分散強化銅の製造方法を提供することにある。
化物セラミックスを用いた場合に必要とされる脱酸素処
理と還元処理の工程を省略可能とし、これにより全体と
しての工程を短縮化出来、しかも酸化物セラミックスを
ペレット状に形成して他の組成物との混合能力を高める
ことにより作業の効率化を図るとともに、大形の鋳造物
の製造を容易とし、さらには銅合金の耐摩耗性、耐蝕性
、靭性等の物性を一層向上させることが可能なセラミッ
クス分散強化銅の製造方法を提供することにある。
［課題を解決するための手段］
前記の課題を解決するために、本発明は銅粉末とＣｕＯ
、Ｃｕ２Ｏ、Ｆｅ○、Ｆｅ２Ｏ３、Ａｇ２Ｏ、Ａｕ２０
、ＮｉＮ１０ｌ○等よりなる群から選ばれた少なくとも
一種以上の酸化剤とＡ１、Ｃｒ。
、Ｃｕ２Ｏ、Ｆｅ○、Ｆｅ２Ｏ３、Ａｇ２Ｏ、Ａｕ２０
、ＮｉＮ１０ｌ○等よりなる群から選ばれた少なくとも
一種以上の酸化剤とＡ１、Ｃｒ。
Ｔ１、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｃａ、Ｍｏ等よりなる群から選ばれ
た少なくとも一種以上の被酸化物を混合して融点付近で
攪拌し溶融する第１の工程と、前記第１の工程で得られ
た溶湯を融点付近で加熱しながら金型のキャビティに注
入して所定の形状に鋳造する第２の工程と、 からなることを特徴とする。
た少なくとも一種以上の被酸化物を混合して融点付近で
攪拌し溶融する第１の工程と、前記第１の工程で得られ
た溶湯を融点付近で加熱しながら金型のキャビティに注
入して所定の形状に鋳造する第２の工程と、 からなることを特徴とする。
さらにまた、本発明は前記第１の工程で得た酸化物をペ
レット形状に形成することを特徴とする。
レット形状に形成することを特徴とする。
［作用］
前記のように構成される本発明のセラミックス分散強化
銅の製造方法では、酸化剤と被酸化物の酸化還元反応に
おける生成エネルギの差を、換言すれば、被酸化物を構
成する原子と酸化剤から酸素原子を取り除いて残った原
子との、所謂、イオン化傾向を利用して酸素の置換反応
を行うことにより被酸化物を酸化して酸化物、すなわち
酸化物セラミックスを生成させる。
銅の製造方法では、酸化剤と被酸化物の酸化還元反応に
おける生成エネルギの差を、換言すれば、被酸化物を構
成する原子と酸化剤から酸素原子を取り除いて残った原
子との、所謂、イオン化傾向を利用して酸素の置換反応
を行うことにより被酸化物を酸化して酸化物、すなわち
酸化物セラミックスを生成させる。
従って、反応系に存在する以外の新たな酸素を用いない
ため、従来の技術で示したような大量の酸素を用いて被
酸化物に酸素の付加反応を行い酸化物セラミックスを生
成する方法において必要不可欠な脱酸素処理工程と、酸
化によって生成した副生成物の還元処理工程を省略する
ことが出来る。
ため、従来の技術で示したような大量の酸素を用いて被
酸化物に酸素の付加反応を行い酸化物セラミックスを生
成する方法において必要不可欠な脱酸素処理工程と、酸
化によって生成した副生成物の還元処理工程を省略する
ことが出来る。
さらに、鋳造工程において流路の途中で高周波加熱装置
等を用いて溶湯に与えるエネルギを調整することにより
溶湯をキャビティに導入して冷却、固化する際の鋳造物
の指向性析出を行うことが出来る。
等を用いて溶湯に与えるエネルギを調整することにより
溶湯をキャビティに導入して冷却、固化する際の鋳造物
の指向性析出を行うことが出来る。
従って、強度および耐摩耗性を向上させた部分、靭性を
向上させた部分を区別して形成することも出来、しかも
夫々の特性を組み合わせて物性を向上させることにより
、新たな用途に利用可能なセラミックス分散強化銅を得
ることが出来る。
向上させた部分を区別して形成することも出来、しかも
夫々の特性を組み合わせて物性を向上させることにより
、新たな用途に利用可能なセラミックス分散強化銅を得
ることが出来る。
また、酸化物セラミックスをペレット状に形成すること
により、母材銅等他の組成物との比重の差を減じて溶融
時の攪拌を容易に行うことを可能とし、その結果、大形
の鋳造物を得ることが出来る。
により、母材銅等他の組成物との比重の差を減じて溶融
時の攪拌を容易に行うことを可能とし、その結果、大形
の鋳造物を得ることが出来る。
［構成の具体的説明］
セラミックス分散強化銅を効率的に生産し、併せて大形
の鋳造物の製造への途を開くためには、従来の鍛造によ
る製造方法に代えて鋳造による製造方法を用いることが
効果的である。
の鋳造物の製造への途を開くためには、従来の鍛造によ
る製造方法に代えて鋳造による製造方法を用いることが
効果的である。
そこで、セラミックス分散強化銅を効率的に得るために
は、まず酸化還元反応系における生成エネルギの差を利
用して、例えば、 ２ＡＩ＋３Ｃｕ○ → Ａｌ２Ｏ３＋３Ｃｕ△Ｇ１２０
０Ｋ＝−１０４７ＫＪ ここで、Ａ１ ： 被酸化物 ＣａＯ： 酸化剤 Ｃｕ ： 還元物 のように酸素の置換反応を用いて酸化物、すなわち、酸
化物セラミックスを得る。後述の実験例１ではＣｕ○粉
末、Ｆｅ２Ｏ３粉末、電気銅粉末、Ｃｒ−Ｃｕ粉末、Ａ
ｌ−Ｃｕ粉末を用いて酸化物セラミックスを得る。
は、まず酸化還元反応系における生成エネルギの差を利
用して、例えば、 ２ＡＩ＋３Ｃｕ○ → Ａｌ２Ｏ３＋３Ｃｕ△Ｇ１２０
０Ｋ＝−１０４７ＫＪ ここで、Ａ１ ： 被酸化物 ＣａＯ： 酸化剤 Ｃｕ ： 還元物 のように酸素の置換反応を用いて酸化物、すなわち、酸
化物セラミックスを得る。後述の実験例１ではＣｕ○粉
末、Ｆｅ２Ｏ３粉末、電気銅粉末、Ｃｒ−Ｃｕ粉末、Ａ
ｌ−Ｃｕ粉末を用いて酸化物セラミックスを得る。
前記実験例１の材料組成では、以下の反応の乃至■の反
応系の進行が予想される。
応系の進行が予想される。
３ Ｃｕ２Ｏ＋２ＡＩ
Ｆｅ２０３＋２ＡＩ
３ Ｃｕ２Ｏ＋２Ｃｒ
Ｆｅ２０３ ＋ ２ Ｃｒ
ＡＩ２０３＋６Ｃｕ
Ａ １２０３ ＋ ２ Ｆｅ
Ｃｒ２Ｏ３＋６ｃｕ
Ｃｒ２０３＋２Ｆｅ
・・・■
・・・■
・・・■
・・・■
しかし、８００℃における夫々の生成エネルギの変化は
■ 反応系−２５０Ｋｃａｌ
■ 反応系−１９０Ｋｃａｌ
■ 反応系−１６０Ｋｃａｌ
■ 反応系−９５Ｋｃａｌ
であり、先ず、選択的に■の反応系、■の反応系におけ
る反応が律速段階を越え酸化還元反応によりＡｌ２Ｏ３
を得、次いで過剰の酸化剤Ｃｕ、０、Ｆｅ２Ｏ３がＣｒ
の酸化に関与する。
る反応が律速段階を越え酸化還元反応によりＡｌ２Ｏ３
を得、次いで過剰の酸化剤Ｃｕ、０、Ｆｅ２Ｏ３がＣｒ
の酸化に関与する。
また、
４Ｃｕ＋０２ ＝ ２ Ｃｕ−○
の反応系においては、平衡反応における平衡酸素分圧は
ｌ Ｑ−９ａｔｍ程度であり、熱による分解反応より化
学反応による置換反応が支配的である。
ｌ Ｑ−９ａｔｍ程度であり、熱による分解反応より化
学反応による置換反応が支配的である。
なお、後述の実験例３．４では金属のカルボキシド、あ
るいは金属のアルコキシド等を炭化剤として用い、酸化
物セラミックスに代えて炭化物を炭化物セラミックスと
して用いているが、他に窒化物セラミックス、硼化物セ
ラミックス等を用いることも可能である。
るいは金属のアルコキシド等を炭化剤として用い、酸化
物セラミックスに代えて炭化物を炭化物セラミックスと
して用いているが、他に窒化物セラミックス、硼化物セ
ラミックス等を用いることも可能である。
鋳造による製造方法を実施するに際して、銅母材と酸化
物セラミックス等を粉体の形状で溶湯に供給することは
、銅母材の比重に比して、酸化物セラミックス等の比重
が２／３以下であるため、後述する溶融時における攪拌
および分散を容易に行うことが出来ない。
物セラミックス等を粉体の形状で溶湯に供給することは
、銅母材の比重に比して、酸化物セラミックス等の比重
が２／３以下であるため、後述する溶融時における攪拌
および分散を容易に行うことが出来ない。
従って、溶融時における攪拌および分散を容易化するた
めに組成物を混合した後、予めペレット形状に成形し、
次いで所定の大きさに粉砕してから攪拌および分散を行
う。
めに組成物を混合した後、予めペレット形状に成形し、
次いで所定の大きさに粉砕してから攪拌および分散を行
う。
なお、ペレットの成形方法については、特に限定するこ
となく、公知の湿式顆粒圧縮法、あるいは乾式顆粒圧縮
法等、所謂、Ｓｌｕｇ法を用いる。
となく、公知の湿式顆粒圧縮法、あるいは乾式顆粒圧縮
法等、所謂、Ｓｌｕｇ法を用いる。
鋳造による製造方法における加熱、溶融の工程に際して
反応を有効に行うために、例えば、２Ｃｕ○−２Ｃｕ＋
２０ の反応で生成する酸素が酸化反応系に関与出来ず、 ２０ → ○２ という安定したガス状態となり反応系外へ排出される等
の不都合を阻止するために、昇温スピード等の条件設定
を公知のＥｌｉｎｇｈａｍ。
反応を有効に行うために、例えば、２Ｃｕ○−２Ｃｕ＋
２０ の反応で生成する酸素が酸化反応系に関与出来ず、 ２０ → ○２ という安定したガス状態となり反応系外へ排出される等
の不都合を阻止するために、昇温スピード等の条件設定
を公知のＥｌｉｎｇｈａｍ。
Ｃｏｕｇｈｌｉｎ、Ｅｌｌｉｏｔ、Ｇｌｅｉｓｔｅｒ等
の作成したダイヤグラムを用いて制御する。
の作成したダイヤグラムを用いて制御する。
また、鋳造製造方法における加熱、溶融の工程に際して
、通常の溶融のように、融点を大きく上回る温度で急激
に溶融を行うと、生成分の分離、あるいは多相分離を生
じるため、溶融工程は融点付近で攪拌しながら行うとよ
い。
、通常の溶融のように、融点を大きく上回る温度で急激
に溶融を行うと、生成分の分離、あるいは多相分離を生
じるため、溶融工程は融点付近で攪拌しながら行うとよ
い。
さらに、鋳造工程に際して、溶湯をキャビティに注入す
る流路の途中に高周波加熱装置等を用いて溶湯の温度を
上昇させなから造塊、あるいは鋳造を行う。これにより
、生成物の分離あるいは多相分離を阻止し、通常の方法
と同様に鋳造を行うことが出来る。
る流路の途中に高周波加熱装置等を用いて溶湯の温度を
上昇させなから造塊、あるいは鋳造を行う。これにより
、生成物の分離あるいは多相分離を阻止し、通常の方法
と同様に鋳造を行うことが出来る。
なお、前記高周波加熱装置等により溶湯に与えるエネル
ギを調整すればキャビティに注入して冷却固化する際に
、溶湯の指向性析出を行うことが出来、従って、夫々の
物性の向上あるいは新たな物性を得ることが出来る。
ギを調整すればキャビティに注入して冷却固化する際に
、溶湯の指向性析出を行うことが出来、従って、夫々の
物性の向上あるいは新たな物性を得ることが出来る。
［実施例コ
次に、本発明に係るセラミックス分散強化銅の製造方法
について好適な実施例を挙げ、添付の図面を参照しなか
らゑ下詳細に説明する。
について好適な実施例を挙げ、添付の図面を参照しなか
らゑ下詳細に説明する。
実験例１
実験例１を第１図を参照しながら詳細に説明する。
先ず、平均粒径１．２μｍのＣｕ○粉末：１０重量部、
平均粒径０．６μｍのＦｅ２Ｏ３粉末：１．８重量部、
平均粒径２０μｍの電気銅粉末：２８．２重量部、粉砕
され２００メツシユを篩過するＣｒ含量２．６重量％の
Ｃｒ−Ｃｕ粉末＝３０重量部、粉砕され６０メツシユを
篩過するＡＩ含量０．６重量％のＡｌ−Ｃｕ粉末：３０
重量部の比となるように秤取して混合した。この時、以
下の反応が主反応として起こった。
平均粒径０．６μｍのＦｅ２Ｏ３粉末：１．８重量部、
平均粒径２０μｍの電気銅粉末：２８．２重量部、粉砕
され２００メツシユを篩過するＣｒ含量２．６重量％の
Ｃｒ−Ｃｕ粉末＝３０重量部、粉砕され６０メツシユを
篩過するＡＩ含量０．６重量％のＡｌ−Ｃｕ粉末：３０
重量部の比となるように秤取して混合した。この時、以
下の反応が主反応として起こった。
３Ｃｕ、○＋２ＡＩ −Ａｌ２Ｏ３＋６ｃｕＦｅ２０
３ ＋２ＡＩ −＋ Ａｌ２Ｏ３＋２Ｆｅすなわ
ち、酸化物セラミックスとしてＡ１゜０３が得られた。
３ ＋２ＡＩ −＋ Ａｌ２Ｏ３＋２Ｆｅすなわ
ち、酸化物セラミックスとしてＡ１゜０３が得られた。
次に、酸化物セラミックスを含む前記の混合物に２００
０ｋｇＪ ／ｃｍ２の加圧力でφ５０Ｘ５ ｔのペレッ
トを成形した後、得られたペレットをφ１以下に粉砕し
てさらにφ５０ｘ５ｔに成形した。
０ｋｇＪ ／ｃｍ２の加圧力でφ５０Ｘ５ ｔのペレッ
トを成形した後、得られたペレットをφ１以下に粉砕し
てさらにφ５０ｘ５ｔに成形した。
次いで、外気とのシャッター箱１２内に設けられた炉１
０のるつぼ１４中にペレットを移し、シャッター箱１２
内を真空引き、アルゴンガス置換を繰り返し、真空ポン
プ１６を作動させながら、５００℃まで３０分かけ、５
００℃から７００℃まで毎分２０℃、７００℃から９５
０℃まで毎分１０℃の速さで昇温した。なお、７００°
から５００℃まで毎分１０℃で昇温する途中、８００℃
で３０分間保持した。
０のるつぼ１４中にペレットを移し、シャッター箱１２
内を真空引き、アルゴンガス置換を繰り返し、真空ポン
プ１６を作動させながら、５００℃まで３０分かけ、５
００℃から７００℃まで毎分２０℃、７００℃から９５
０℃まで毎分１０℃の速さで昇温した。なお、７００°
から５００℃まで毎分１０℃で昇温する途中、８００℃
で３０分間保持した。
さらに、毎分１０℃で昇温しで１０００℃で３０分間、
１０５０℃で１時間保持し昇温した。
１０５０℃で１時間保持し昇温した。
そして、１１３０℃で攪拌翼１８をるつぼ１４中に下降
させ、低速で攪拌した。
させ、低速で攪拌した。
以上の方法により前記の主反応を終了させ、また分散を
完了させた。なお、ここまでの工程は、後述する実験例
２と共通なため、以後共通工程Ｉと呼称する。
完了させた。なお、ここまでの工程は、後述する実験例
２と共通なため、以後共通工程Ｉと呼称する。
前記の共通工程工の終了後、スライドゲート２０を開き
、溶湯を流路２２に導いた。
、溶湯を流路２２に導いた。
次に、流路２２の途中に設置されている高周波加熱装置
２４を用いて溶湯温度を１２１０℃に昇温させ、金型２
８のキャビティ２９に注入した。なお、流路２２は高周
波加熱装置の取付部２６より管径が細いため、湯切れは
生じなかった。
２４を用いて溶湯温度を１２１０℃に昇温させ、金型２
８のキャビティ２９に注入した。なお、流路２２は高周
波加熱装置の取付部２６より管径が細いため、湯切れは
生じなかった。
次いで、１０１０℃で２時間窒素雰囲気中で溶体化後急
冷し、５００℃で２時間時効した。
冷し、５００℃で２時間時効した。
以上のようにして得たセラミックス分散強化銅の冷却固
化後のＡ１□０３の分散状態は均一分散であった。また
、硬度はＨＲＢ７２〜７４であり、生成Ａｌ２Ｏ３粒子
は、電子顕微鏡による観察の結果、５０〜２００人の大
きさに凝集しており、電気伝導度は純銅を１００とした
とき、８０〜８３であった。なお、Ａｌ２Ｏ３を得た主
反応終了後、過剰の酸化剤により生成が予測される副生
成物Ｃｒ２Ｏ３は観察されなかった。
化後のＡ１□０３の分散状態は均一分散であった。また
、硬度はＨＲＢ７２〜７４であり、生成Ａｌ２Ｏ３粒子
は、電子顕微鏡による観察の結果、５０〜２００人の大
きさに凝集しており、電気伝導度は純銅を１００とした
とき、８０〜８３であった。なお、Ａｌ２Ｏ３を得た主
反応終了後、過剰の酸化剤により生成が予測される副生
成物Ｃｒ２Ｏ３は観察されなかった。
実験例２
前記実験例１における共通工程■を終了後、スライドゲ
ート２０を開き、溶湯を流路２２に導いた。
ート２０を開き、溶湯を流路２２に導いた。
次に、流路２２の途中に設置されている高周波加熱装置
２４を用いて溶湯温度を瞬時に１３５０℃まで昇温させ
、溶湯を金型２８のキャビティ２９に注入した。なお、
流路２２は高周波加熱装置取付部２６より管径が細いた
め湯切れは生じなかった。
２４を用いて溶湯温度を瞬時に１３５０℃まで昇温させ
、溶湯を金型２８のキャビティ２９に注入した。なお、
流路２２は高周波加熱装置取付部２６より管径が細いた
め湯切れは生じなかった。
次いで、１０１０℃で２時間窒素雰囲気中で溶体化後急
冷し、５００℃で２時間時効した。
冷し、５００℃で２時間時効した。
以上のようにして得たセラミックス分散強化銅の冷却固
化後のＡｌ２Ｏ３の分散状況は、実験例１が均一分散で
あるのに対し、実験例２では表層部に生成したＡ１□０
３粒子が多く存在していた。
化後のＡｌ２Ｏ３の分散状況は、実験例１が均一分散で
あるのに対し、実験例２では表層部に生成したＡ１□０
３粒子が多く存在していた。
さらにその粒子の大きさも実験例１が５〇−２００人で
あるのに比して、実験例２は３００〜１０００人と大き
く、粒子が凝集していることが観察された。
あるのに比して、実験例２は３００〜１０００人と大き
く、粒子が凝集していることが観察された。
さらにまた、実験例１における硬度は成形体全体が略Ｈ
ＲＢ７２〜７４であるのに比して、実験例２では成形体
表層部近傍でＨ１１１１８６〜８７、成形体中央部では
ＨＲＢ５４〜５６であった。また、電気伝導度は純銅１
００に対し７０〜７５であった。なお、副生成物Ｃｒ２
Ｏ３も観察されなかった。
ＲＢ７２〜７４であるのに比して、実験例２では成形体
表層部近傍でＨ１１１１８６〜８７、成形体中央部では
ＨＲＢ５４〜５６であった。また、電気伝導度は純銅１
００に対し７０〜７５であった。なお、副生成物Ｃｒ２
Ｏ３も観察されなかった。
以上のことから、実験例２は実験例１よりも多くのエネ
ルギを溶湯に付与した結果、所謂、指向性析出が行われ
、実験例１に比して成形体表層部は耐摩耗性、強度に優
れ、成形体中央部では靭性が大きな、所謂、耐衝撃吸収
性に優れたセラミックス分散強化銅による成形体を得る
ことが出来た。
ルギを溶湯に付与した結果、所謂、指向性析出が行われ
、実験例１に比して成形体表層部は耐摩耗性、強度に優
れ、成形体中央部では靭性が大きな、所謂、耐衝撃吸収
性に優れたセラミックス分散強化銅による成形体を得る
ことが出来た。
実験例３
実験例３を第１図を参照しながら詳細に説明する。
先ず、平均粒径１．２μｍのＳｎＯ粉末二０．５重量部
、Ｃｕ２０ ： ３０重量部、Ａ１含量１．２重量％の
Ａｌ−Ｃｕ粉末＝３０重量部、電解銅粉＝３０重量部、
平均粒径０．５μｍのＮｉ粉末：３０重量部、チタニウ
トイソブｒ】ポキシド：８．５重量部となるように秤取
して全体で１００重量部とした。
、Ｃｕ２０ ： ３０重量部、Ａ１含量１．２重量％の
Ａｌ−Ｃｕ粉末＝３０重量部、電解銅粉＝３０重量部、
平均粒径０．５μｍのＮｉ粉末：３０重量部、チタニウ
トイソブｒ】ポキシド：８．５重量部となるように秤取
して全体で１００重量部とした。
次に、前記添加物に結合剤および賦型剤としてアルコー
ルを添加し湿式顆粒圧縮法により２０００ ｋｇ Ｊ
／Ｃｌ１１’の加圧力でペレットを形成した後、φ１〜
２ｍｍ程度に粉砕した。
ルを添加し湿式顆粒圧縮法により２０００ ｋｇ Ｊ
／Ｃｌ１１’の加圧力でペレットを形成した後、φ１〜
２ｍｍ程度に粉砕した。
次いで、φ１〜２ｍｍ程度に裁断した母材鋼が７０重量
部に、前記添加物が３０重量部となるように当該母材鋼
を秤取して混合した後、１０００ ｋｇ Ｊ ／ｃｍ”
の加圧力で再びペレットを形成した。
部に、前記添加物が３０重量部となるように当該母材鋼
を秤取して混合した後、１０００ ｋｇ Ｊ ／ｃｍ”
の加圧力で再びペレットを形成した。
そして、外気と遮断されたシャッター箱１２内に設けた
炉１０のるつぼ１４中にペレットを移し、シャッター箱
１２内を真空引き、アルゴンガス置換を繰り返し、真空
ポンプ１６を作動させながら５００℃まで３０分かけ、
５００℃から７００℃まで毎分２０℃で、且つ７００℃
から９５０℃まで毎分１０℃の速さで昇温した。
炉１０のるつぼ１４中にペレットを移し、シャッター箱
１２内を真空引き、アルゴンガス置換を繰り返し、真空
ポンプ１６を作動させながら５００℃まで３０分かけ、
５００℃から７００℃まで毎分２０℃で、且つ７００℃
から９５０℃まで毎分１０℃の速さで昇温した。
なお、７００℃から９５０℃まで毎分１０℃で昇温する
途中、８００゛で３０分間保持した。
途中、８００゛で３０分間保持した。
さらに、毎分１０℃の速さで昇温しで１０００℃で３０
分間保持し、次いで、１０５０℃で１時間保持して昇温
した。次に、１１３０℃で攪拌翼１８をるつぼ１４中に
下降させ、低速で攪拌した。
分間保持し、次いで、１０５０℃で１時間保持して昇温
した。次に、１１３０℃で攪拌翼１８をるつぼ１４中に
下降させ、低速で攪拌した。
以上の方法により、主反応を終了させ酸化物セラミック
スＡｌ２Ｏ３、ＴｌＯ２、炭化物セラミックスＴｉＣを
生成させ、分散させた。
スＡｌ２Ｏ３、ＴｌＯ２、炭化物セラミックスＴｉＣを
生成させ、分散させた。
この時のＡ１□０２の粒径は１００Ａ以下であり、Ｔｌ
Ｏ２の粒径は５０〜２００人であり、その他ＴｉＣ粒子
が分散していることが認められた。
Ｏ２の粒径は５０〜２００人であり、その他ＴｉＣ粒子
が分散していることが認められた。
主反応および分散終了後にスライドゲート２０を開き、
溶湯を流路２２に導いた。なお、ここまでの工程は、後
述する実験例４と共通なため、以後共通工程■と呼称す
る。
溶湯を流路２２に導いた。なお、ここまでの工程は、後
述する実験例４と共通なため、以後共通工程■と呼称す
る。
次に、流路２２の途中に設置されている高周波加熱装置
２４を用いて溶湯温度を１２１０℃に昇温させ、金型２
８のキャビティ２９に注入した。
２４を用いて溶湯温度を１２１０℃に昇温させ、金型２
８のキャビティ２９に注入した。
なお、流路２２は高周波加熱装置取付部２６より管径が
細いため湯切れは生じなかった。
細いため湯切れは生じなかった。
次いで、１０１０℃で２時間窒素雰囲気中で溶体化後急
冷して５００℃で２時間時効した。
冷して５００℃で２時間時効した。
以上のようにして得たセラミックス分散強化銅の冷却固
化後のセラミックスの分散状態は均一であった。また、
硬度はＨＲＢ６４〜６７であった。
化後のセラミックスの分散状態は均一であった。また、
硬度はＨＲＢ６４〜６７であった。
実験例４
前記実験例２における共通工程■を終了後、スライドゲ
ート２０を用い、溶湯を流路２２に導いた。
ート２０を用い、溶湯を流路２２に導いた。
次に、流路２２の途中に設置されている高周波加熱装置
２４を用いて溶湯温度を１３００℃まで昇温させ、金型
２８のキャビティ２９に注入した。なお、流路２２は高
周波加熱装置取付部２４より管径が細いため湯切れは生
じなかった。
２４を用いて溶湯温度を１３００℃まで昇温させ、金型
２８のキャビティ２９に注入した。なお、流路２２は高
周波加熱装置取付部２４より管径が細いため湯切れは生
じなかった。
次いで、１０１０℃で２時間窒素雰囲気中で溶体化後急
冷して５００℃で２時間時効した。
冷して５００℃で２時間時効した。
以上のようにして得たセラミックス分散強化銅の冷却同
化後のセラミックス粒子の分散状況は、実施例３におい
ては均一析出であったのに比して表層部近傍ではセラミ
ックス粒子が多く存在し、表層に近づくほどセラミック
ス粒子が他の組成物よりも多く存在することが確認され
た。しかし、セラミックス粒子とその他の生成物との割
合は、実施例２に比べると明らかに低いことが観察され
た。
化後のセラミックス粒子の分散状況は、実施例３におい
ては均一析出であったのに比して表層部近傍ではセラミ
ックス粒子が多く存在し、表層に近づくほどセラミック
ス粒子が他の組成物よりも多く存在することが確認され
た。しかし、セラミックス粒子とその他の生成物との割
合は、実施例２に比べると明らかに低いことが観察され
た。
また、実験例３における硬度は生成体全体が略ＨＲＢ６
４〜６７であるのに比して、実験例４では成形体表層部
近傍で７４〜７５、成形体中央部でＨＲＢ５８〜６０で
あった。
４〜６７であるのに比して、実験例４では成形体表層部
近傍で７４〜７５、成形体中央部でＨＲＢ５８〜６０で
あった。
以上のことから、実験例４は実験例２よりも多くのエネ
ルギを溶湯に付与した結果、所謂、指向性析出を行い、
実験例３に比して成形体表層部は耐摩耗性、強度に優れ
、成形体中央部では靭性が大きな、所謂、耐衝撃吸収性
に優れたセラミックス分散強化銅による成形体を得るこ
とが出来た。
ルギを溶湯に付与した結果、所謂、指向性析出を行い、
実験例３に比して成形体表層部は耐摩耗性、強度に優れ
、成形体中央部では靭性が大きな、所謂、耐衝撃吸収性
に優れたセラミックス分散強化銅による成形体を得るこ
とが出来た。
［発明の効果］
以上のように、本発明に係るセラミックス分散強化銅の
製造方法によれば、反応系における生成エネルギの差を
利用して、酸素との付加反応によって酸化物セラミック
スを得た場合に必要な脱酸素処理と還元処理の工程を省
くことにより製造時間を短縮化し、効率的にセラミック
ス分散銅を得る効果が得られた。また、ペレットを形成
し、溶融時の分散を容易に行うことにより大形の鋳造物
を得ることが出来る。
製造方法によれば、反応系における生成エネルギの差を
利用して、酸素との付加反応によって酸化物セラミック
スを得た場合に必要な脱酸素処理と還元処理の工程を省
くことにより製造時間を短縮化し、効率的にセラミック
ス分散銅を得る効果が得られた。また、ペレットを形成
し、溶融時の分散を容易に行うことにより大形の鋳造物
を得ることが出来る。
さらに、溶湯にエネルギを付与することにより、指向性
析出を行うことが出来、耐摩耗性、耐蝕性、靭性等の物
性を一層向上させるとともに新たな用途に供することが
可能な物性を有する鋳造物を得ることが出来る。
析出を行うことが出来、耐摩耗性、耐蝕性、靭性等の物
性を一層向上させるとともに新たな用途に供することが
可能な物性を有する鋳造物を得ることが出来る。
第１図はセラミックス分散強化銅の製造方法を用いた実
施例の鋳造装置の概略説明図である。 １０・・・炉 １２・・・シャッター箱 １４・・・るつぼ １６・・・真空ポンプ １８・・・攪拌翼 ２０・・・スライドゲート ２２・・・流路 ２４・・・高周波加熱装置 ２６・・・高周波加熱装置取付部 ２８・・・金型 ２９・・・キャビティ ３０・・・アルゴンガス
施例の鋳造装置の概略説明図である。 １０・・・炉 １２・・・シャッター箱 １４・・・るつぼ １６・・・真空ポンプ １８・・・攪拌翼 ２０・・・スライドゲート ２２・・・流路 ２４・・・高周波加熱装置 ２６・・・高周波加熱装置取付部 ２８・・・金型 ２９・・・キャビティ ３０・・・アルゴンガス
Claims (2)
- （１）銅粉末とＣｕＯ、Ｃｕ＿２Ｏ、ＦｅＯ、Ｆｅ＿２
Ｏ＿３、Ａｇ＿２Ｏ、Ａｕ＿２Ｏ、ＮｉＯ、ＭｎＯ等よ
りなる群から選ばれた少なくとも一種以上の酸化剤とＡ
ｌ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｃａ、Ｍｏ等よりなる群
から選ばれた少なくとも一種以上の被酸化物を混合して
融点付近で攪拌し溶融する第１の工程と、 前記第１の工程で得られた溶湯を融点付近で加熱しなが
ら金型のキャビティに注入して所定の形状に鋳造する第
２の工程と、 からなることを特徴とするセラミックス分散強化銅の製
造方法。 - （２）請求項１記載のセラミックス分散強化銅の製造方
法において、酸化物をペレット形状に形成することを特
徴とするセラミックス分散強化銅の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2028706A JP3069115B2 (ja) | 1990-02-08 | 1990-02-08 | セラミックス分散強化銅の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2028706A JP3069115B2 (ja) | 1990-02-08 | 1990-02-08 | セラミックス分散強化銅の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03234352A true JPH03234352A (ja) | 1991-10-18 |
| JP3069115B2 JP3069115B2 (ja) | 2000-07-24 |
Family
ID=12255904
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2028706A Expired - Fee Related JP3069115B2 (ja) | 1990-02-08 | 1990-02-08 | セラミックス分散強化銅の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3069115B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008119733A (ja) * | 2006-11-14 | 2008-05-29 | Honda Motor Co Ltd | 複合材及びその製造方法 |
| JP2008119732A (ja) * | 2006-11-14 | 2008-05-29 | Honda Motor Co Ltd | 複合材の製造方法 |
| CN112410597A (zh) * | 2020-09-29 | 2021-02-26 | 南昌大学 | 一种纳米wc弥散强化铜的制备方法 |
-
1990
- 1990-02-08 JP JP2028706A patent/JP3069115B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2008119732A (ja) * | 2006-11-14 | 2008-05-29 | Honda Motor Co Ltd | 複合材の製造方法 |
| CN112410597A (zh) * | 2020-09-29 | 2021-02-26 | 南昌大学 | 一种纳米wc弥散强化铜的制备方法 |
| CN112410597B (zh) * | 2020-09-29 | 2021-12-14 | 南昌大学 | 一种纳米wc弥散强化铜的制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3069115B2 (ja) | 2000-07-24 |
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