JPS62192548A - 分散強化型耐熱銅合金材料 - Google Patents
分散強化型耐熱銅合金材料Info
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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、電極材料、電子部品４４料等に用いられる分
散強化型耐熱銅合金材料に関するものである。
散強化型耐熱銅合金材料に関するものである。
［従来の技術および発明が解決しようとする問題点］
一般に、電極材料、高熱伝導度材ｆｉ、高強度材料とし
て用いられる銅合金には、析出硬化型と分散強化型があ
り、合金特性やコストの面から使い・分けられている。
て用いられる銅合金には、析出硬化型と分散強化型があ
り、合金特性やコストの面から使い・分けられている。
析出硬化型銅合金としては、Ｃｕ −Ｏｒ 、 Ｃｕ
−Ｃｒ −２ｒ 、 Ｃｕ −１”ｅ 、 Ｃｕ−Ｃｄ
などの合金が使われている。これらの析出硬化型銅合金
では、時効熱処理によって金属間化合物析出粒子を銅マ
トリツクス中に均一に分散析出させ、高い合金強度と良
い導電率を付与している。
−Ｃｒ −２ｒ 、 Ｃｕ −１”ｅ 、 Ｃｕ−Ｃｄ
などの合金が使われている。これらの析出硬化型銅合金
では、時効熱処理によって金属間化合物析出粒子を銅マ
トリツクス中に均一に分散析出させ、高い合金強度と良
い導電率を付与している。
しかしながら、合金強度を高めるため添加元素を加えて
いるので、高い熱伝導率および導電率は望めない。また
、４００℃までは優れた引張弾度を有するが、それ以上
の高温になると析出粒子の溶解によって合金が軟化し、
強度が著しく低下するという欠点を有している。
いるので、高い熱伝導率および導電率は望めない。また
、４００℃までは優れた引張弾度を有するが、それ以上
の高温になると析出粒子の溶解によって合金が軟化し、
強度が著しく低下するという欠点を有している。
一方、分散強化型合金は、微細なビラミックス粒子を銅
マトリツクス中に一様に分散させたもので、合金の融点
近傍まで優れＩＣ強度を有し、また導電性および熱伝導
率においてら優れている。しかしながら、比較的高温域
の３００〜６００℃で良好な耐熱性および強度を有する
反面、強度・伸び・絞り・疲労強度などの機械的特性は
その製造方法によって大きく影響されるという問題点を
有している。
マトリツクス中に一様に分散させたもので、合金の融点
近傍まで優れＩＣ強度を有し、また導電性および熱伝導
率においてら優れている。しかしながら、比較的高温域
の３００〜６００℃で良好な耐熱性および強度を有する
反面、強度・伸び・絞り・疲労強度などの機械的特性は
その製造方法によって大きく影響されるという問題点を
有している。
この分散強化型合金の一般的な製法としては、内部酸化
法、機械的合金化法、化学的共沈法などが知られている
。
法、機械的合金化法、化学的共沈法などが知られている
。
内部酸化法は、分散粒子を均一に分散させることは可能
であるが、製造可能な合金系が限定されるとともに添加
合金元素の種類および同に著しい制限がある。機械的合
金化法は、合金成分や添加はなとの制限がほとんどなく
比較的量産に適する製造方法であるが、原料として微細
な分散粒子を必要とするという欠点がある。また、化学
的共沈法は均一分散は容易であるが、不純物混入、廃液
処理および合金成分の制限などの問題を右している。
であるが、製造可能な合金系が限定されるとともに添加
合金元素の種類および同に著しい制限がある。機械的合
金化法は、合金成分や添加はなとの制限がほとんどなく
比較的量産に適する製造方法であるが、原料として微細
な分散粒子を必要とするという欠点がある。また、化学
的共沈法は均一分散は容易であるが、不純物混入、廃液
処理および合金成分の制限などの問題を右している。
上記の各！ｌＩ造方法で製造される分散強化型銅合金は
優れた耐熱強度を有しているが、室温から３００℃付近
までの温度域において引張強度、伸び、加工性Ｊ３よび
疲労強度などの特性が上述の析出硬化型合金より６やや
劣る傾向にある。
優れた耐熱強度を有しているが、室温から３００℃付近
までの温度域において引張強度、伸び、加工性Ｊ３よび
疲労強度などの特性が上述の析出硬化型合金より６やや
劣る傾向にある。
したがって、従来の銅合金材料では、室温から高温まで
の広範な温度領域で一様に高い強度を示すものは存在し
なかった。
の広範な温度領域で一様に高い強度を示すものは存在し
なかった。
それゆえに、本発明の目的は、室温から高温度まで優れ
た合金強度を有し、さらに高い導電率、熱拡散率を有す
る分散強化型耐熱銅合金材料を提供することにある。
た合金強度を有し、さらに高い導電率、熱拡散率を有す
る分散強化型耐熱銅合金材料を提供することにある。
［問題点を解決するだめの手段および作用］本発明者等
は、上記の問題を解消すべく柵々検討した結果、室温か
ら３００℃付近までの温度領域で高強度、優れた加工性
、伸びを示す析出硬化型合金の特性と、３００℃以上の
高温度域での良好な耐熱性、高い熱伝導性および導電性
を示す分散強化型合金の特性とを、メカニカルアロイン
グ技術の応用で結合させることによって、高強度、高熱
伝導度、高導電性銅合金が得られることを見出した。
は、上記の問題を解消すべく柵々検討した結果、室温か
ら３００℃付近までの温度領域で高強度、優れた加工性
、伸びを示す析出硬化型合金の特性と、３００℃以上の
高温度域での良好な耐熱性、高い熱伝導性および導電性
を示す分散強化型合金の特性とを、メカニカルアロイン
グ技術の応用で結合させることによって、高強度、高熱
伝導度、高導電性銅合金が得られることを見出した。
本発明は、銅マリックス中に粒径１μｌ以下の金属゛間
化合物硬質粒子と平均粒径１ｏＯｏÅ以下のセラミック
ス粒子を含むことを特徴とする分散強化型耐熱銅合金材
料である。また、好ましくは、セラミックス粒子が炭化
物、窒化物、酸化物および硼化物の１種または２種以上
からなることを特徴とりる分散強化型耐熱銅合金材料で
ある。
化合物硬質粒子と平均粒径１ｏＯｏÅ以下のセラミック
ス粒子を含むことを特徴とする分散強化型耐熱銅合金材
料である。また、好ましくは、セラミックス粒子が炭化
物、窒化物、酸化物および硼化物の１種または２種以上
からなることを特徴とりる分散強化型耐熱銅合金材料で
ある。
以下、本発明について詳細に説明する。
銅合金の熱伝導率、導電率を損うことなく、その強度を
高め、高温になっても優れた合金強度を維持するために
は、合金添加元素を選択し、その添加量および固溶量を
低下させることが重要である。しかしながら、添加ａお
よび固溶量を低下させると合金強度が低下する。そこで
、熱伝導率および導電率を１ｔ１うことなく強度を高め
る添加物を検討した結果、セラミックス粒子、好ましく
は炭化物、窒化物、酸化物および硼化物の１種°または
２種以上のセラミックス粒子を添加することにより、導
電率および熱伝導率を旧わずに強度が高められることを
見出した。
高め、高温になっても優れた合金強度を維持するために
は、合金添加元素を選択し、その添加量および固溶量を
低下させることが重要である。しかしながら、添加ａお
よび固溶量を低下させると合金強度が低下する。そこで
、熱伝導率および導電率を１ｔ１うことなく強度を高め
る添加物を検討した結果、セラミックス粒子、好ましく
は炭化物、窒化物、酸化物および硼化物の１種°または
２種以上のセラミックス粒子を添加することにより、導
電率および熱伝導率を旧わずに強度が高められることを
見出した。
一方、これらの添加物を微細にかつ均一に分散すること
により強度を高めることができるが、あまり多聞に加え
ると加工性および伸びの低下を招く。また、Ｖ温から約
３００℃までの温度域では金属間化合物の析出粒子によ
る硬化の方が優れている。そこで、この析出硬化型銅合
金と分散強化型銅合金の双方の長所を併せ持つ銅合金を
作ることが有効である。すなわち、室温から３００℃ま
での温度域では主として析出物による強化機構を作用さ
せ、３００℃以上の高温域ではセラミックス粒子の分散
強化機構を作用さけ、両との組合わせにより熱伝導率お
よび導電率の向上を図ることが有効であることを見出し
た。
により強度を高めることができるが、あまり多聞に加え
ると加工性および伸びの低下を招く。また、Ｖ温から約
３００℃までの温度域では金属間化合物の析出粒子によ
る硬化の方が優れている。そこで、この析出硬化型銅合
金と分散強化型銅合金の双方の長所を併せ持つ銅合金を
作ることが有効である。すなわち、室温から３００℃ま
での温度域では主として析出物による強化機構を作用さ
せ、３００℃以上の高温域ではセラミックス粒子の分散
強化機構を作用さけ、両との組合わせにより熱伝導率お
よび導電率の向上を図ることが有効であることを見出し
た。
また、両者の強化機構を有効なものとづるためには、金
属間化合物の粒径を１μｌ以下とし、セラミックス粒子
の平均粒径を１０００Δ以下にすることが必要である。
属間化合物の粒径を１μｌ以下とし、セラミックス粒子
の平均粒径を１０００Δ以下にすることが必要である。
ここで、セラミックス粒子の平均粒径を１０００Ａ以下
にするのは、微細になるほど強化に対して有効に動くこ
と、および１０００Ａより大きくなると疲労破壊、破断
などの起点となり、ざらには加工性が悪化するためであ
る。金ｆｆ間化合物粒子の平均粒径を１μｍ以下とした
のは、粒径が１ｍより大きくなると圧延、伸線などの加
工性が悪くなるからである。しかし、あまりに粒径が小
さくなると、強度低下の問題が生じるため、最適な粒径
としては２０００Ａ〜５０００Ａが好ましい。
にするのは、微細になるほど強化に対して有効に動くこ
と、および１０００Ａより大きくなると疲労破壊、破断
などの起点となり、ざらには加工性が悪化するためであ
る。金ｆｆ間化合物粒子の平均粒径を１μｍ以下とした
のは、粒径が１ｍより大きくなると圧延、伸線などの加
工性が悪くなるからである。しかし、あまりに粒径が小
さくなると、強度低下の問題が生じるため、最適な粒径
としては２０００Ａ〜５０００Ａが好ましい。
以上のような析出硬化と分散強化の双方の強化機構を有
する分散強化合金の製造方法としては、メカニカルアロ
イング技術を応用した製造方法が適ｊノでいることもさ
らに見出した。内部酸化法および化学的共沈法は共に用
いることのできる合金系が限られているので、複雑な成
分を有する合金の製造には適していない。これに対しメ
カニカル７０イング法は合金の制約が少なく種々の合金
に適用することができる。
する分散強化合金の製造方法としては、メカニカルアロ
イング技術を応用した製造方法が適ｊノでいることもさ
らに見出した。内部酸化法および化学的共沈法は共に用
いることのできる合金系が限られているので、複雑な成
分を有する合金の製造には適していない。これに対しメ
カニカル７０イング法は合金の制約が少なく種々の合金
に適用することができる。
本発明の場合、平均粒径１０００Ａ以下のセラミックス
粉末とＣｕ合金粉末を混合し固化した後、時効処理によ
って粒径１μｍ以下の析出物粒子を均一に分散させて製
造することもできる。まｌこ、内部酸化法あるいは化学
的共沈法により２元系銅−酸化物合金を作り、これに銅
合金粉を添加しメカニカルアロイング処理をしてらにい
。
粉末とＣｕ合金粉末を混合し固化した後、時効処理によ
って粒径１μｍ以下の析出物粒子を均一に分散させて製
造することもできる。まｌこ、内部酸化法あるいは化学
的共沈法により２元系銅−酸化物合金を作り、これに銅
合金粉を添加しメカニカルアロイング処理をしてらにい
。
なお、メカニカル７０イング法によるセラミックス粒子
の分散をざらに均一にするため、処理時間は飽和硬度に
達する時間より長くすることが望ましい。また、容器や
ボールなどからの不純物の混入を避けるため、容器やボ
ールを洗浄し、容器内の温度を低下させることが望まし
い。
の分散をざらに均一にするため、処理時間は飽和硬度に
達する時間より長くすることが望ましい。また、容器や
ボールなどからの不純物の混入を避けるため、容器やボ
ールを洗浄し、容器内の温度を低下させることが望まし
い。
［実施例］
以下、本発明の実施例を詳細に説明する。
えＬＬ二
第１表に示プセラミックス粉末とＡｒガスアトマイズに
よる銅合金粉末とを、乾式アトライタ装置でメカニカル
アロイング処理した。Ａｒ ＋Ｑ。
よる銅合金粉末とを、乾式アトライタ装置でメカニカル
アロイング処理した。Ａｒ ＋Ｑ。
５％０２雰囲気中で、アジテータ回転数１３５ｒｌ）ｍ
７２時間処理した。得られた複合粉末を篩分けして一１
種メツシュとし、１種２還元（４５０℃×１時間）後、
銅のパイプへ真空封入し押出加工した。押出加工の条件
は、押出温度８８０℃、保持時間２時間、押出比１２：
１の条件で行なった。
７２時間処理した。得られた複合粉末を篩分けして一１
種メツシュとし、１種２還元（４５０℃×１時間）後、
銅のパイプへ真空封入し押出加工した。押出加工の条件
は、押出温度８８０℃、保持時間２時間、押出比１２：
１の条件で行なった。
次に、ローラダイスで約２０％の加工を行なって、１０
０ｍφの線材を１また。さらに時効処理し、得られた銅
合金の機械的特性、物理的特性を測定した。
０ｍφの線材を１また。さらに時効処理し、得られた銅
合金の機械的特性、物理的特性を測定した。
得られた結果を第２表に示す。なお、比較のためＣｕ
−Ｃｒ−Ｚｒ系析出硬化型銅合金（Ｃｕ−０゜５Ｃｒ−
０，２２Ｚｒ ）の測定値を比較例として第２表に併Ｖ
て示づ。
−Ｃｒ−Ｚｒ系析出硬化型銅合金（Ｃｕ−０゜５Ｃｒ−
０，２２Ｚｒ ）の測定値を比較例として第２表に併Ｖ
て示づ。
第２表の実験番＠１〜４の合金は、１べて１０００Ａ以
下のセラミックス粒子を含んでＪ３す、また含有してい
る金属間化合物析出粒子の平均粒径はずべて０．８μＪ
１１以下であった。
下のセラミックス粒子を含んでＪ３す、また含有してい
る金属間化合物析出粒子の平均粒径はずべて０．８μＪ
１１以下であった。
第２表から明らかなように、本発明の分散強化型耐熱銅
合金材料は、優れた強瓜、熱伝導率および電気伝導度を
示すことがわかった。
合金材料は、優れた強瓜、熱伝導率および電気伝導度を
示すことがわかった。
えｉ九り
平均粒径７４０△のΔ旦、○２、平均粒径５３０ＡのＢ
、ＣおよびＡｒガスアトマイズ法による銅合金粉末Ｃｕ
−７ｒ−Ｃｒを乾式ボールミル装置で、１２０時間メ
カニカルアロイング処理をした。得られた粉末の組成は
、Ｃｕ−０，６Ｏｒ −０，２Ｚｒ−０，５△Ｑ２０−
０．２３− Ｃ１１％）であり、平均粒径は約２６０
μｍであった。次に過剰な酸化物を還元するため、５０
０℃Ｈ２ガス中で約１時間熱処理をした３１次に真空ホ
ットプレスで厚み約２０１１１１１１の板とした。真空
度１０−３〜−４、圧力０．５ｔ ／ｃ＋ａ２、温度９
００℃の条件で、ホットプレスした。次に８６０℃で熱
間圧延して約５０％の加工を行なった。この板から試験
試料を切出し、組織観察、機械的性質および物理的性質
を測定した。この結果を第３表に示づ。
、ＣおよびＡｒガスアトマイズ法による銅合金粉末Ｃｕ
−７ｒ−Ｃｒを乾式ボールミル装置で、１２０時間メ
カニカルアロイング処理をした。得られた粉末の組成は
、Ｃｕ−０，６Ｏｒ −０，２Ｚｒ−０，５△Ｑ２０−
０．２３− Ｃ１１％）であり、平均粒径は約２６０
μｍであった。次に過剰な酸化物を還元するため、５０
０℃Ｈ２ガス中で約１時間熱処理をした３１次に真空ホ
ットプレスで厚み約２０１１１１１１の板とした。真空
度１０−３〜−４、圧力０．５ｔ ／ｃ＋ａ２、温度９
００℃の条件で、ホットプレスした。次に８６０℃で熱
間圧延して約５０％の加工を行なった。この板から試験
試料を切出し、組織観察、機械的性質および物理的性質
を測定した。この結果を第３表に示づ。
第３艮から明らかなように本発明の銅合金材料は熱伝導
度および電気伝導度に優れかつ高強度であることがわか
った。また優れた耐熱性をも有するものであった。
度および電気伝導度に優れかつ高強度であることがわか
った。また優れた耐熱性をも有するものであった。
以上の実施例では、本発明の銅合金材料を製造する方法
としてメカニカルアロイング処理による方法を例示した
が、本発明はこの方法により製造されるものに限定され
ることはなく、他の方法により製造されるしのであって
もよいことをここで明らかにしておく。
としてメカニカルアロイング処理による方法を例示した
が、本発明はこの方法により製造されるものに限定され
ることはなく、他の方法により製造されるしのであって
もよいことをここで明らかにしておく。
［発明の効果］
本発明は以上の説明のように、従来の析出型硬化合金と
分散型強化合金の両畠の侵れた特徴を併、有しており、
高強度でかつ高熱伝導度、高電気伝導度を示り゛もので
ある。したがつて、本発明の銅合金材料は、電極材、料
および電子部品材料等に幅広く有効に利用され得るしの
である。
分散型強化合金の両畠の侵れた特徴を併、有しており、
高強度でかつ高熱伝導度、高電気伝導度を示り゛もので
ある。したがつて、本発明の銅合金材料は、電極材、料
および電子部品材料等に幅広く有効に利用され得るしの
である。
Claims (2)
- （１）銅マトリクス中に粒径１μｍ以下の金属間化合物
硬質粒子と平均粒径１０００Å以下のセラミックス粒子
を含むことを特徴とする、分散強化型耐熱銅合金材料。 - （２）前記セラミックス粒子が炭化物、窒化物、酸化物
および硼化物の１種または２種以上からなることを特徴
とする、特許請求の範囲第１項記載の分散強化型耐熱銅
合金材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3612986A JPS62192548A (ja) | 1986-02-19 | 1986-02-19 | 分散強化型耐熱銅合金材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3612986A JPS62192548A (ja) | 1986-02-19 | 1986-02-19 | 分散強化型耐熱銅合金材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62192548A true JPS62192548A (ja) | 1987-08-24 |
Family
ID=12461174
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3612986A Pending JPS62192548A (ja) | 1986-02-19 | 1986-02-19 | 分散強化型耐熱銅合金材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62192548A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0196343A (ja) * | 1987-10-08 | 1989-04-14 | Agency Of Ind Science & Technol | 電気材料用粒子分散強化銅の製造方法 |
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-
1986
- 1986-02-19 JP JP3612986A patent/JPS62192548A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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