JPH09225523A

JPH09225523A - 分散強化材の製造方法

Info

Publication number: JPH09225523A
Application number: JP4006796A
Authority: JP
Inventors: Tsukasa Kono; 宰河野; Kazumoto Suzuki; 和素鈴木
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 1996-02-27
Filing date: 1996-02-27
Publication date: 1997-09-02

Abstract

(57)【要約】【課題】高強度であると共に長尺な分散強化材も容易
に製造することができる分散強化材の製造方法を提供す
る。【解決手段】適宜の駆動装置（図示せず）により回転
ホイール１を矢印２０の方向に回転させ、回転ホイール
１の溝７に向けて、投入ホッパ４から、投入粉末５を投
入し、溝とシュー２との間に投入粉末を充填する。投入
粉末５は、回転ホイール１の回転により素材集合部８ま
で運ばれ、その後ダイセグメント３に供給される。この
場合に、回転ホイール１と投入粉末５との間の摩擦熱に
より投入粉末５は軟化して流動化しつつ、ダイセグメン
ト３内に供給される。ダイセグメント３内の投入粉末５
は、軟化して金属フロー状態となっているため、投入粉
末５中のベース金属材と分散粒子とが均一に混ざり合
い、両者が結合する。こうして両者が一体化することに
より、投入粉末５は、長尺の分散強化線材６となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、分散強化線材及び
分散強化複合線材並びに分散強化管材等の長尺の分散強
化材を製造するのに好適の分散強化材の製造方法に関す
る。なお、本願明細書においては、純銅及び銅合金を総
称して銅というと共に、純アルミニウム及びアルミニウ
ムを総称してアルミニウムという。

【０００２】

【従来の技術】従来より、銅合金材のうち、銅にアルミ
ナ（Ａｌ₂Ｏ₃）粒子を分散させた分散強化材は、粉末冶
金法により、銅とアルミナとを焼結させて製造されてい
る。粉末冶金法により製造されるため、この銅合金材の
形状は、主に板、円盤及び棒材等である場合が多い。こ
の銅合金材は、例えばハイブリッドマグネットの中心水
冷銅コイルの導体として使用される。ハイブリッドマグ
ネットは高磁場超電導マグネットとして知られており、
このマグネットは高導電率であると共に、高強度である
ため、約２０乃至３０Ｔ（テスラ、Ｗｂ／ｍ²）の高磁
場で発生する電磁力に耐えることができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来技術には、以下に示す問題点がある。即ち、粉末冶
金法では、銅粉末中にＡｌ₂Ｏ₃粒子を均一に分散させる
ため、両者を均一に混合した後、焼結することにより複
合金属としている。この方法は、粉末から成形可能な形
状、例えば板、円盤及び棒材等にしか適用できないとい
う難点があり、粉末冶金法を長尺線材等に適用すること
は極めて困難であるという問題点がある。そこで、粉末
冶金法により棒材を形成し、この棒材を伸線加工して線
材とすることも考えられるが、このような棒材は焼結材
であるため、伸線加工が困難であり、所望の線径又は条
長を有する線材を得ることは困難であるという欠点があ
る。また、粉末冶金法によって分散強化材を製造する場
合は、工程が極めて煩雑となるため、生産コストが極め
て高くなり、製品価格が通常の銅製品に比して２桁程度
高価になるという問題点がある。

【０００４】このような問題点を回避するために、粉末
冶金法ではなく、溶銅中に分散粒子を混入させる方法が
提案されているが、Ａｌ₂Ｏ₃等の酸化物は比重が小さい
ため、溶銅中で浮いてしまい、溶銅中に均一に混入させ
ることが困難であるという難点がある。

【０００５】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、高強度であると共に長尺な分散強化材も容
易に製造することができる分散強化材の製造方法を提供
することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る第１の分散
強化材の製造方法は、ベース金属材と分散材とを素材と
し、これをコンフォーム押出法により押出加工して分散
強化材とすることを特徴とする。

【０００７】前記コンフォーム押出法は、周面に周方向
に延びる溝を有する回転ホイールと、このホイールの周
面の一部にあてがわれたシューと、このシューとホイー
ルとの間で摩擦熱により流動化した素材を押出成形する
ダイセグメントと、前記シューとホイールとの間に素材
を投入するホッパとを有するコンフォーム装置を使用す
るものであってもよい。

【０００８】前記ベース金属材は線材であり、前記コン
フォーム装置の周囲に線材供給装置が配置され、この線
材供給装置により前記ベース金属材が前記溝内に供給さ
れるものであってもよい。

【０００９】本発明に係る第２の分散強化材の製造方法
は、ベース金属材と分散材とを素材とし、これをコンフ
ォーム押出法により芯材の周面に被覆して分散強化材と
することを特徴とする。

【００１０】この場合に、前記芯材は、アルミニウム被
覆鋼線又は銅被覆鋼線であってもよい。

【００１１】前記コンフォーム押出法は、周面に周方向
に延びる溝を有する回転ホイールと、このホイールの周
面の一部にあてがわれ芯材が挿通するシューと、このシ
ューとホイールとの間で摩擦熱により流動化した素材を
前記芯材の周面に被覆するダイセグメントと、前記シュ
ーとホイールとの間に素材を投入するホッパとを有する
コンフォーム装置を使用するものであってもよい。

【００１２】請求項２及び６に係るコンフォーム装置に
おいては、前記ベース金属材と前記分散材とは混合して
混合物とした後、前記ホッパに充填されるものであって
もよい。また、前記ホッパは複数個配設されており、少
なくとも前記ベース金属材と前記分散材とは別個のホッ
パに充填して同時に供給されるものであってもよい。

【００１３】ホッパに前記ベース金属材を充填する場合
は、前記ベース金属材は粉末状又はチップ状であること
が好ましい。

【００１４】前記分散材の融点は前記ベース金属材の軟
化温度に比して高いことが好ましい。

【００１５】前記分散材の投入量は前記ベース金属材の
投入量の５０体積％以下であることが好ましい。

【００１６】本発明において、得られる分散強化材の形
状は特に制限はされず、コンフォーム押出法によって得
られる形状であればよい。具体的には、線材等の条材及
び管材等長手方向に延びる形状を有するものである。ま
た、線材等の断面形状に特に制限はなく、丸線材、矩形
線材及び異形線材等のいずれであってもよい。更に、管
材の断面形状に特にも制限はなく、円筒状及び角筒状等
のいずれであってもよい。

【００１７】請求項１に係る分散強化材の製造方法にお
いては、コンフォーム（ContinuousExtrusion Formin
g）押出法により、分散強化材を製造する。即ち、ベー
ス金属材と分散材とをコンフォーム押出法により押出加
工する。そうすると、コンフォーム装置内で素材が発熱
して軟化し、素材が金属フローすることによって、ベー
ス金属材中に分散材が均一に分布する。このベース金属
材と分散材とが結合し、ベース金属材と分散材とが一体
化して分散強化材となる。

【００１８】請求項１におけるコンフォーム押出法に使
用されるコンフォーム装置として、請求項２に記載のも
のを使用した場合には、ホッパによりシューと回転ホイ
ールとの間にベース金属及び／又は分散材からなる素材
が投入され、この素材は回転ホイールの溝内に入る。回
転ホイールが回転することにより、溝内の素材はダイセ
グメントに運ばれる。この場合に、素材がダイセグメン
トに近づくにつれ、素材とシュー及び回転ホイールとの
間で摩擦熱が発生して素材の温度が上昇し、素材は流動
化する。この状態で素材はダイセグメントにより押出成
形される。そうすると、素材は軟化しているため、ダイ
セグメント内で素材中のベース金属材と分散材とが流動
化して均一に混合され、両者が結合する。このような金
属フローが複数層に亘って生じるため、ベース金属材と
分散材とが一体化し、高強度な分散強化材（分散強化線
材）を容易に得ることができる。

【００１９】なお、請求項３のように、ベース金属材を
線材とし、線材供給装置によりベース金属材を回転ホイ
ールの溝に供給しつつ、ホッパから分散材を回転ホイー
ルの溝に供給して分散強化材を製造することができる。
この場合は、ベース金属材が線材であるため、これを連
続的に回転ホイールの溝に供給することができる。

【００２０】請求項４に係る分散強化材の製造方法にお
いては、ベース金属材と分散材とを素材とし、コンフォ
ーム押出法により、芯材の周面に素材を被覆して分散強
化材を製造する。そうすると、コンフォーム装置内で素
材が発熱して軟化し、素材が金属フローすることによっ
て、ベース金属材中に分散材が均一に分布する。この素
材が芯材の周面に被覆されることによって、分散強化材
に強化された芯材を得ることができる。

【００２１】なお、芯材は単一の材質からなるものであ
ってもよいが、芯材に被覆材が複合された複合線、即
ち、アルミニウム被覆鋼線又は銅被覆鋼線等であっても
よい。この複合線にベース金属材と分散材とを混合した
ものを被覆してもよい。例えば、ベース金属材としてア
ルミニウム材を用意すると共に、分散材としてアルミニ
ウム粉末、ＳｉＣファイバー及びその他のファイバー等
を混合したものを用意し、こららのベース金属及び分散
材をコンフォーム装置に投入して、アルミニウム被覆鋼
線に被覆してもよい。このようなアルミニウム被覆鋼線
を、例えば、送電線の一部として使用した場合は、送電
線のテンションメンバーとして送電線の強度向上を担う
ことができる。また、例えば、ベース金属として銅材を
用意すると共に、分散材としてＳｉＯ₂ファイバー及び
その他のファイバーの混合物を用意し、これらをコンフ
ォーム装置に投入して、銅被覆鋼線に被覆してもよい。
このような銅被覆鋼線は耐摩耗性が良好であるため、ト
ロリ線等に使用することができる。

【００２２】請求項４又は５におけるコンフォーム押出
法に使用されるコンフォーム装置として、例えば、請求
項６に記載のものを使用した場合は、ホッパによりシュ
ーと回転ホイールとの間にベース金属及び／又は分散材
からなる素材を投入し、回転ホイールの回転により、溝
内の素材をダイセグメントを運び、ダイセグメント内に
おける素材の進行方向と芯材の進行方向が同一となるよ
うに、芯材を進行させる。この場合に、素材がダイセグ
メントに近づくにつれ、素材とシュー及び回転ホイール
との間で摩擦熱が発生して素材の温度が上昇し、素材は
流動化する。この状態で素材はダイセグメントにより押
出成形される。そうすると、素材は軟化しているため、
ダイセグメント内で素材中のベース金属材と分散材とが
流動化して均一に混合され、この混合物が芯材に被覆さ
れる。これにより、分散強化された線材等を得ることが
できる。

【００２３】請求項２又は６に記載のコンフォーム装置
では、１又は複数個のホッパを設置し、このホッパから
ベース金属材及び分散材を投入してもよい。この場合
に、ベース金属材と分散材とを予め混合して混合物と
し、この混合物をホッパ内に充填して、混合物をコンフ
ォーム装置に投入してもよい。特に、投入される粉末及
びチップ等の粒径が小さい場合等のように、均一な混合
状態を得ることが困難であるときに、ベース金属材と分
散材とを予め混合して混合物としておくことが好まし
い。

【００２４】また、請求項２又は６に記載のコンフォー
ム装置では、ベース金属材と分散材とは別個のホッパに
充填した後、各ホッパを同時に解放することにより、ベ
ース金属材及び分散材をコンフォーム装置に投入しても
よい。特に、ベース金属材の比重と分散材の比重とが極
めて異なる場合、又はベース金属材の形状と分散材の形
状とが極めて異なる場合は、ベース金属材と分散材とを
混合して混合物とした後、この混合物の状態を均一に保
つことが困難である。このような場合は、ベース金属材
と分散材とを別個のホッパに充填した後、これらをコン
フォーム装置に投入することが好ましい。

【００２５】なお、上述のように、ベース金属材と分散
材とを異なるホッパから投入する場合は、分散強化材の
長手方向に沿って分散強化材中の分散材の濃度を連続的
に変動させることが可能となる。即ち、加工中にベース
金属材と分散材との配合比を変更し、意識的に分散強化
材の長手方向に沿って分散強化材中の分散材の濃度を変
化させて、部位により分散材の濃度が異なる分散強化材
を製造することも可能である。

【００２６】本発明におけるベース金属材として、ベー
ス金属材をホッパに充填する場合は、Ｃｕ（銅）粉末、
Ａｌ（アルミニウム）粉末、Ｃｕチップ材及びＡｌチッ
プ材等を挙げることができる。また、ベース金属材が線
材である場合は、Ｃｕ及びＡｌ線材等であることが好ま
しい。ベース金属材をＣｕとすれば、高い電気伝導度及
び熱伝導度を有する分散強化材を得ることができる。一
方、ベース金属材をＡｌとすれば、軽量であると共に高
い電気伝導度を有する分散強化材を得ることができる。
なお、上述のように、Ｃｕ及びＡｌは、夫々、それらの
合金を含む。

【００２７】また、分散材として金属及び金属酸化物の
粉末を使用してもよく、これ以外にＣ（炭素）ファイバ
ー、ＢＮ（窒化ホウ素）ファイバー、ＳｉＣ（炭化ケイ
素）ファイバー、ＳｉＮ（窒化ケイ素）ファイバー、ボ
ロン系ファイバー及びＳｉＯ₂（二酸化ケイ素）ファイ
バー、Ａｌ₂Ｏ₃（アルミナ）ファイバー、ＺｒＯ₂（ジ
ルコニア）ファイバー等のファイバーであってもよい。
更に、ＳｉＣ、Ｓｉ₃Ｎ₄、ＴｉＢ₂、ＡｌＮ、Ａｌ
₂Ｏ₃、β−サイアロン、ＭｇＯ及びチタン酸カリウム等
のウイスカであってもよい。この場合に、分散材をベー
ス金属材より融点の高いものとすると、耐熱性が優れた
分散強化材を得ることができる。

【００２８】なお、分散材が金属材である場合は、この
金属材の融点がベース金属材のコンフォーム装置内にお
ける最高温度（ベース金属材がフロー状態となる温度）
よりも高温である場合は、粉末ではなく粒径が数μｍ乃
至数ｍｍの金属粒子であってもよい。同様に、分散材が
金属酸化物材である場合は、粒度にバラツキがある粉末
に替えて、粒度が均一な粒子を分散材として投入するこ
とにより、分散材がより一層均一にベース金属に混合さ
れるため、得られた分散強化材の機械的特性が一定のも
のとなる。これにより、この分散強化材の機械的特性を
容易に推定することができる。

【００２９】コンフォーム装置に対する分散材の投入量
はベース金属材の投入量の５０体積％以下とすることが
好ましい。分散材の投入量が５０体積％を超えると、得
られた分散強化材が脆くなり、曲げ性及び伸びが低下す
る。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について、
添付の図面を参照して具体的に説明する。図１は本発明
の第１実施例に係る分散強化材の製造方法を示す模式図
であって、コンフォーム装置（ラジアル方式）を示す模
式図である。図１に示すように、円柱状の回転ホイール
１には、その周面中央部に周方向に延びるエンドレス溝
７が設けられており、エンドレス溝７の直上域には投入
ホッパ４が設置されている。投入ホッパ４には予め、投
入粉末５が充填されている。この投入粉末５はベース金
属材とこのベース金属材とは比重が異なる酸化物分散粉
末とを混合したものである。投入ホッパ４の下部には管
１０が接続されており、この管１０の先端がエンドレス
溝７に達し、投入粉末５が確実にエンドレス溝７内に供
給されるようになっている。エンドレス溝７の上部の略
１／４周部分には、シュー２があてがわれている。シュ
ー２には、エンドレス溝７に対する対向面が設けられて
おり、この対向面は回転ホイール１に倣いつつ接すると
共に、この対向面とエンドレス溝７とは略等間隔で離隔
している。これにより、投入粉末５がエンドレス溝７か
らこぼれ落ちることがないことに加え、投入粉末５とシ
ュー２及び回転ホイール１との間で摩擦熱が発生し、投
入粉末５が流動化するようになっている。シュー２の下
方にはアバットメント９が配置されており、シュー２と
アバットメント９との間にはダイセグメント３が形成さ
れている。ダイセグメント３と回転ホイール２との間に
は、素材集合部８が設けられている。このように各部材
を配置することで、投入ホッパ４の投入粉末５がエンド
レス溝７に投入され、この投入粉末５は前述の摩擦熱に
より軟化しつつ、ダイセグメント３に運ばれ、このダイ
セグメント３で投入粉末５が押出されることにより、線
材６が得られるようになっている。

【００３１】このように構成されたコンフォーム装置に
おいて、適宜の駆動装置（図示せず）により回転ホイー
ル１を矢印２０の方向に回転させ、回転ホイール１の溝
７に向けて、投入ホッパ４から、投入粉末５を投入し、
溝７とシュー２との間に投入粉末５を充填する。投入粉
末５は、回転ホイール１の回転により素材集合部８まで
運ばれ、その後ダイセグメント３に供給される。この場
合に、回転ホイール１と投入粉末５との間の摩擦により
押出圧力が発生し、この押出圧力により投入粉末５はダ
イセグメント３まで運ばれる。また、この摩擦による摩
擦熱により投入粉末５は軟化して流動化しつつ、ダイセ
グメント３内に供給される。ダイセグメント３内の投入
粉末５は、軟化して金属フロー状態となっているため、
投入粉末５中のベース金属材と分散粒子とが均一に混ざ
り合い、両者が結合する。こうして両者が一体化するこ
とにより、投入粉末５は、長尺の分散強化線材６とな
る。

【００３２】本実施例においては、コンフォーム装置を
使用しているため、ベース金属材のフローが何層にも亘
って生じ、分散粒子が均一に分散される。特に、投入さ
れるベース金属材の粒径が小さい場合等、均一な混合状
態を得ることが困難である場合であっても、ベース金属
材と酸化物分散粉末とを予め混合して混合物とするこれ
により、高強度の分散強化線材６を得ることができる。
投入されるベース金属材及び分散材のいずれについて
も、形状の制約はないため、所定の形状以外のベース金
属材及び分散材を投入することができ、例えばスクラッ
プ等を投入することができる。

【００３３】ベース金属材を純銅材等とした場合は、ダ
イセグメント付近の温度が８００℃近くの高温となり、
ベース金属がフローするため、得られた線材には十分焼
鈍された金属組織と同一の金属組織が形成される。この
ため、この線材に伸線加工等の後加工を良好に施すこと
ができる。また、分散材として酸化物粒子を使用したた
め、得られた線材は耐熱性が高いものとなる。更に、加
工した後の線材を焼鈍した場合は、ベース金属材の強度
は低下するが、酸化物粒子の分散強化作用により線材の
強度を高く維持することができる。

【００３４】本実施例に適用可能なベース金属及び分散
粉末並びに本実施例で形成可能な線材形状を以下に示
す。ベース金属としては、Ｃｕ（銅）及びＡｌ（アルミ
ニウム）等を挙げることができる。これらのベース金属
は、粉末状又はチップ材のいずれであってもよい。

【００３５】分散粉末として、酸化物、金属粉末及び分
散ファイバーを挙げることができる。酸化物としては、
Ａｌ₂Ｏ₃（アルミナ）、Ｚｒ₂Ｏ₃（酸化シ゛ルコニウム）、Ｙ₂
Ｏ₃（イットリア）により安定化されたＺｒ₂Ｏ₃（ジル
コニア）（通称ＹＳＺ）、ＭｇＯ（酸化マグネシウム）
及びＣｕＯ（酸化銅）等を挙げることができ、また金属
粉末としては、Ｎｉ（ニッケル）、Ｔｉ（チタン）、
Ｃｏ（コバルト）、Ｎｂ（ニオブ）及びＭｏ（モリブデ
ン）等の粉末を挙げることができる。なお、ベース金属
材が軟化してフロー状態となり、この軟化温度において
溶解しない金属については金属粒子であってもよい。例
えば、ベース金属がＣｕである場合は、Ｃｕは７００乃
至８００℃の温度でフロー状態となるので、この温度で
溶解しない金属粒子であればよい。更に、分散ファイバ
ーとして、Ｃ（炭素）ファイバー、ＢＮ（窒化ホウ素）
ファイバー、ＳｉＣ（炭化ケイ素）ファイバー、ＳｉＮ
（窒化ケイ素）ファイバー及びＳｉＯ₂（二酸化ケイ
素）ファイバー等を挙げることができる。

【００３６】また、本実施例で得られる長尺材の形状と
して、丸線材、矩形線材、異形線材、パイプ及び管材等
を挙げることができる。

【００３７】次に、本発明の第２実施例について説明す
る。図２は本発明の第２実施例に係る分散強化材の製造
方法を示す模式図である。図２において、図１と同一物
には同一符号を付してその詳細な説明は省略する。図２
に示すように、エンドレス溝７の直上域には投入ホッパ
４ａが設置され、エンドレス溝７の直上域のうち、投入
ホッパ４ａの回転ホイール１の回転方向側には投入ホッ
パ４ｂが設置されている。投入ホッパ４ａには予め、ベ
ース金属材５ａが充填されている。一方、投入ホッパ４
ｂには酸化物分散粒子５ｂが充填されている。投入ホッ
パ４ａ及び４ｂの下部には、夫々、管１１ａ及び管１１
ｂの一端が接続されている。管１１ａの他端はエンドレ
ス溝７に達し、投入ホッパ４ａ内のベース金属材５ａが
エンドレス溝７内に供給されるようになっている。同様
に、管１１ｂの他端がエンドレス溝７に達し、投入ホッ
パ４ｂ内の酸化物分散粒子５ｂがエンドレス溝７内に供
給されるようになっている。

【００３８】このように構成されたコンフォーム装置に
おいて、適宜の駆動装置（図示せず）により回転ホイー
ル１を矢印２０の方向に回転させ、回転ホイール１の溝
７に向けて、投入ホッパ４ａからベース金属材５ａを投
入すると共に、投入ホッパ４ｂから酸化物分散粒子５ｂ
を投入する。そうすると、ベース金属材５ａと酸化物分
散粒子５ｂとが混合されて混合物となり、この混合物
は、回転ホイール１及びシュー２とのすべり摩擦によ
り、発熱する。この発熱により、混合物は軟化して金属
フロー状態となり、ダイセグメント３において混合物中
のベース金属材５ａと分散粒子５ｂとが結合し、両者は
一体化して長尺の分散強化線材６となる。これにより、
本実施例は、第１実施例と同様の効果を奏することに加
え、ベース金属材５ａと分散粒子５ｂとの間の比重差が
大きい場合、またベース金属材５ａと分散粒子５ｂとの
形状の相異が大きい場合であっても、ベース金属材５ａ
と分散粒子５ｂとを混合して混合物とした後、この混合
物の状態を均一に保つことができる。また、加工中にベ
ース金属材５ａと分散粒子５ｂとの配合比を変更し、意
識的に長手方向に沿って線材６中の分散粒子５ｂの濃度
を変化させた場合は、部位により分散粒子５ｂの濃度が
異なる線材６を製造することができる。

【００３９】次に、本発明の第３実施例について説明す
る。図３は本発明の第３実施例に係る分散強化材の製造
方法を示す模式図である。図３において、図１と同一物
には同一符号を付してその詳細な説明は省略する。図３
に示すように、第３実施例においては、ベース金属材を
ベース金属線材２１とし、このベース金属線材２１を回
転ホイール１のエンドレス溝７に供給するために、線材
供給装置２１ａがエンドレス溝７の近傍に配置されてい
る。また、投入ホッパ４には、酸化物微粒子が投入粉末
５として充填されている。

【００４０】このように構成されたコンフォーム装置に
おいて、適宜の駆動装置（図示せず）により回転ホイー
ル１を矢印２０の方向に回転させ、回転ホイール１の溝
７に向けて、投入ホッパ４から、投入粉末５を投入し、
エンドレス溝７とシュー２との間に投入粉末５を充填す
る。また、線材供給装置２１を駆動してベース金属線材
２１をエンドレス溝７に供給する。投入粉末５及びベー
ス金属線材２１は、回転ホイール１の回転により素材集
合部８まで運ばれ、その後ダイセグメント３に供給され
る。この場合に、回転ホイール１と投入粉末５及びベー
ス金属線材２１との間の摩擦により押出圧力が発生し、
この押出圧力により投入粉末５及びベース金属線材２１
がダイセグメント３まで運ばれる。また、この摩擦によ
る摩擦熱により投入粉末５及びベース金属線材２１は軟
化して流動化しつつ、ダイセグメント３内に供給され
る。ダイセグメント３内のベース金属線材２１は、軟化
して金属フロー状態となるため、投入粉末５中のベース
金属線材２１とが均一に混ざり合い、両者が結合する。
こうして両者が一体化することにより、長尺の分散強化
線材６となる。第３実施例では、第１実施例と同様の効
果を奏する。また、ベース金属材としてベース金属線材
２１を使用することにより、ベース金属材が連続的に供
給される。

【００４１】上述のいずれの実施例においても、ダイセ
グメント３をダイとニップルとを組み込んで形成するこ
とにより、線材に替えて管材を形成することができる。

【００４２】次に、本発明の第４実施例について説明す
る。図４は本発明の第４実施例に係る分散強化材の製造
方法を示す模式図であって、コンフォーム装置（タンジ
ェンシャル方式）を示す模式図である。図４において、
図１と同一物には同一符号を付してその詳細な説明は省
略する。図４に示すように、回転ホイール１のエンドレ
ス溝７の上部には、シュー２があてがわれており、シュ
ー２の下方には投入ホッパ４が配置されている。投入ホ
ッパ４には、ベース金属材と酸化物分散粉末とを混合し
て得られた投入粉末が充填されている。投入ホッパ４に
は管１０が接続されており、管１０を介して、投入ホッ
パ４内の投入粉末がエンドレス溝７内に供給されるよう
になっている。投入ホッパ４のシュー２と反対側の面に
は、投入ホッパ４内の投入粉末に圧力をかけてエンドレ
ス溝７にこの粉末を供給するために、圧力付加装置２２
が配置されている。シュー２の側面のうち、投入ホッパ
４の上部の面には、貫通孔２４が形成されており、この
貫通孔２４内をアルミニウム被覆鋼線又は銅被覆鋼線等
の複合線（芯材）２３が通過するようになっている。シ
ュー２の内部には、素材集合部８とダイセグメント３が
配置されている。素材集合部８は、回転ホイール１の直
上のうち、回転方向の反対方向側に配置されている。一
方、ダイセグメント３は、回転ホイール１の直上のう
ち、回転方向側に配置されている。投入粉末は素材集合
部８に達するまでに摩擦熱により軟化し、この軟化した
投入粉末がダイセグメント３において複合線２３に被覆
されるようになっている。

【００４３】このように構成されたコンフォーム装置に
おいて、適宜の駆動装置（図示せず）により回転ホイー
ル１を矢印２０の方向に回転させると共に、複合線２３
を矢印２５の方向に進行させる。また、圧力付加装置２
２により、投入ホッパ４から投入粉末５を回転ホイール
１の溝７に送り込み、溝７とシュー２との間に投入粉末
５を充填する。投入粉末５は、回転ホイール１の回転に
より素材集合部８まで運ばれ、その後ダイセグメント３
に供給される。この場合に、回転ホイール１と投入粉末
５との間の摩擦により押出圧力が発生し、この押出圧力
により投入粉末５はダイセグメント３まで運ばれる。ダ
イセグメント３内の投入粉末５は、軟化して金属フロー
状態となっているため、投入粉末５中のベース金属材と
分散粒子とが均一に混ざり合って軟化混合物となる。そ
の後、この軟化混合物がダイセグメント３内を通過する
複合線２３に被覆される。これにより、分散強化複合線
材が得られる。このように、第４実施例では、ベース金
属材と分散粒子とを複合線に被覆して、分散粒子の特性
が付加された分散強化複合線材を得ることができる。こ
れにより、例えば、分散粒子がＳｉＣ等強度向上に寄与
するものである場合は、得られた分散強化複合線材は強
度が高いものなる。

【００４４】

【実施例】次に、第１実施例の分散強化材の製造方法に
より、実際に分散強化材を製造した結果について説明す
る。投入粉末５として、純銅チップ（ベース金属）にＡ
ｌ₂Ｏ₃粉末（分散材）を混合したものを用意した。この
純銅チップは、直径が２．６ｍｍの純銅線材を約５ｍｍ
の長さに切断して得られたものである。また、Ａｌ₂Ｏ₃
粉末の粒径は１００乃至２００μｍである。このような
投入粉末５を使用して、図１に示すコンフォーム装置に
より投入粉末５を押出して、直径が１２ｍｍの分散強化
線材６を得た。この強化線材を伸線加工して、直径を１
ｍｍとした後、更に焼鈍を施した。Ａｌ₂Ｏ₃粉末の投入
量を純銅チップの投入量の１０体積％として、得られた
線材の特性を下記表１に示す（実施例１，２）。また、
Ａｌ₂Ｏ₃粉末の投入量を純銅チップの投入量の５０体積
％として、得られた線材の特性を下記表２に示す（実施
例３，４）。

【００４５】

【表１】

【００４６】

【表２】

【００４７】上記表１に示すように、Ａｌ₂Ｏ₃粉末の投
入量を純銅チップの投入量の１０体積％とした実施例１
では、６０ｋｇｆ／ｍｍ²と引張強さを確保しつつ、８
６％ＩＡＣＳと高い導電率の分散強化線材を得ることが
できた。実施例２では、分散強化線材の焼鈍を施したた
め、引張強さが４５ｋｇｆ／ｍｍ²と低下したものの、
導電率が９０％ＩＡＣＳと極めて高くなった。

【００４８】また、上記表２に示すように、Ａｌ₂Ｏ₃粉
末の投入量を純銅チップの投入量の５０体積％とした実
施例３では、４５％ＩＡＣＳの導電率を確保しつつ、９
０ｋｇｆ／ｍｍ²と高強度な分散強化線材を得ることが
できた。実施例４では、分散強化線材の焼鈍を施したた
め、引張強さは７５ｋｇｆ／ｍｍ²と低下したものの、
導電率が５０％ＩＡＣＳと実施例３のものに比して極め
て高くなった。

【００４９】なお、純銅チップの投入量の５０体積％を
超えてＡｌ₂Ｏ₃粉末を投入した場合は、更に引張強さが
高くなるものの、伸びが低下してしまい、線材の安定性
に問題が生じた。以上より、Ａｌ₂Ｏ₃粉末の投入量は純
銅チップの投入量の５０体積％以下とすることが好まし
い。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係る分
散強化材の製造方法によれば、ベース金属材と分散材と
をコンフォーム押出法により押出加工して一体化するこ
とにより分散強化材とするので、分散材が均一にベース
金属材中に分布し、高強度な分散強化材を得ることがで
きる。

【００５１】また、請求項４に係る分散強化材の製造方
法によれば、ベース金属材と分散材とをコンフォーム押
出法により芯材の周面に被覆するので、高強度な分散強
化材を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る分散強化材の製造方
法を示す模式図である。

【図２】本発明の第２実施例に係る分散強化材の製造方
法を示す模式図である。

【図３】本発明の第３実施例に係る分散強化材の製造方
法を示す模式図である。

【図４】本発明の第４実施例に係る分散強化材の製造方
法を示す模式図である。

【符号の説明】

１；回転ホイール２；シュー３；ダイセグメント４，４ａ，４ｂ；投入ホッパ５；投入粉末５ａ；ベース金属材５ｂ；酸化物分散粒子６；線材７；エンドレス溝８；素材集合部９；アバットメント１０，１１ａ，１１ｂ；管２１；ベース金属線材２２；圧力付加装置２３；複合線２４；貫通孔

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ベース金属材と分散材とを素材とし、こ
れをコンフォーム押出法により押出加工して分散強化材
とすることを特徴とする分散強化材の製造方法。
【請求項２】前記コンフォーム押出法は、周面に周方
向に延びる溝を有する回転ホイールと、このホイールの
周面の一部にあてがわれたシューと、このシューとホイ
ールとの間で摩擦熱により流動化した素材を押出成形す
るダイセグメントと、前記シューとホイールとの間に素
材を投入するホッパとを有するコンフォーム装置を使用
することを特徴とする請求項１に記載の分散強化材の製
造方法。
【請求項３】前記ベース金属材は線材であり、前記コ
ンフォーム装置の周囲に線材供給装置が配置され、この
線材供給装置により前記ベース金属材が前記溝内に供給
されることを特徴とする請求項２に記載の分散強化材の
製造方法。
【請求項４】ベース金属材と分散材とを素材とし、こ
れをコンフォーム押出法により芯材の周面に被覆して分
散強化材とすることを特徴とする分散強化材の製造方
法。
【請求項５】前記芯材は、アルミニウム被覆鋼線又は
銅被覆鋼線であることを特徴とする請求項４に記載の分
散強化材の製造方法。
【請求項６】前記コンフォーム押出法は、周面に周方
向に延びる溝を有する回転ホイールと、このホイールの
周面の一部にあてがわれ芯材が挿通するシューと、この
シューとホイールとの間で摩擦熱により流動化した素材
を前記芯材の周面に被覆するダイセグメントと、前記シ
ューとホイールとの間に素材を投入するホッパとを有す
るコンフォーム装置を使用することを特徴とする請求項
４又は５に記載の分散強化材の製造方法。
【請求項７】前記ベース金属材と前記分散材とは混合
して混合物とした後、前記ホッパに充填されることを特
徴とする請求項２又は６に記載の分散強化材の製造方
法。
【請求項８】前記ホッパは複数個配設されており、少
なくとも前記ベース金属材と前記分散材とは別個のホッ
パに充填して同時に供給することを特徴とする請求項２
又は６に記載の分散強化材の製造方法。
【請求項９】前記ベース金属材は粉末状又はチップ状
であることを特徴とする請求項７又は８に記載の分散強
化材の製造方法。
【請求項１０】前記分散材の融点は前記ベース金属材
の軟化温度に比して高いことを特徴とする請求項１乃至
９のいずれか１項に記載の分散強化材の製造方法。
【請求項１１】前記分散材の投入量は前記ベース金属
材の投入量の５０体積％以下であることを特徴とする請
求項１乃至１０のいずれか１項に記載の分散強化材の製
造方法。