JPS63281797A - 高耐摩高熱伝導性複合材料およびその製造方法 - Google Patents
高耐摩高熱伝導性複合材料およびその製造方法Info
- Publication number
- JPS63281797A JPS63281797A JP11645387A JP11645387A JPS63281797A JP S63281797 A JPS63281797 A JP S63281797A JP 11645387 A JP11645387 A JP 11645387A JP 11645387 A JP11645387 A JP 11645387A JP S63281797 A JPS63281797 A JP S63281797A
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- alloy
- precipitation
- strengthened
- composite material
- thermal conductivity
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
- B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
- B23K35/32—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at more than 1550°C
- B23K35/327—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at more than 1550°C comprising refractory compounds, e.g. carbides
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
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、高耐摩高熱伝導性複合材料に関し、詳しくは
低圧Ａｌ鋳造、鋳鉄鋳鋼鋳物等の鋳造に用いられるシェ
ルモールドの焼成用の金型、苛酷な溶損作用を伴うＣｕ
系合金、Ｆｅ系合金の鋳造金型用途に適する材料に関す
るものである。
低圧Ａｌ鋳造、鋳鉄鋳鋼鋳物等の鋳造に用いられるシェ
ルモールドの焼成用の金型、苛酷な溶損作用を伴うＣｕ
系合金、Ｆｅ系合金の鋳造金型用途に適する材料に関す
るものである。
シェルモールドは、風化けい砂などの鋳型材料に熱硬化
性樹脂を結合材として、これを外部から加熱された金型
により、２５０〜３００℃の温度で焼き固めて殻状の鋳
型を作るものである。
性樹脂を結合材として、これを外部から加熱された金型
により、２５０〜３００℃の温度で焼き固めて殻状の鋳
型を作るものである。
従来、シェルモールドの焼成に用いられる金型には、加
熱を受けるため加熱による狂いを生じに＜＜、またけい
砂による耐摩耗性が大きい材料が必要で、Ｕ鉄（ＦＣ２
５等）または鋼が使用されていた。しかし、シェルモー
ルドの焼成は、ヒーター加熱により金型ごと加熱する方
式がとられているため、鋳鉄や鋼より熱伝導性の優れる
銅合金型を使用して効率を向上する方法が提案されてお
り、実際にシェル中子の焼成型に銅合金を適用する試み
がなされている。
熱を受けるため加熱による狂いを生じに＜＜、またけい
砂による耐摩耗性が大きい材料が必要で、Ｕ鉄（ＦＣ２
５等）または鋼が使用されていた。しかし、シェルモー
ルドの焼成は、ヒーター加熱により金型ごと加熱する方
式がとられているため、鋳鉄や鋼より熱伝導性の優れる
銅合金型を使用して効率を向上する方法が提案されてお
り、実際にシェル中子の焼成型に銅合金を適用する試み
がなされている。
ところが、従来の調合°金は鋳鉄や鋼に比べ、けい砂に
対する耐摩耗性が小さく（図２参照）、早期摩耗により
型寿命が小さく、また溶接補修も難しかった。また、型
表面部にかなりの深さに摩耗が進むまで型を使用するた
め、蒸着や窒化等による薄い表面処理では十分でなかっ
た。
対する耐摩耗性が小さく（図２参照）、早期摩耗により
型寿命が小さく、また溶接補修も難しかった。また、型
表面部にかなりの深さに摩耗が進むまで型を使用するた
め、蒸着や窒化等による薄い表面処理では十分でなかっ
た。
本発明は上記問題点に対し、材料複合手法を採用するこ
とにより良好な熱伝導性、強度と共に耐摩耗性をも具備
した高耐摩高熱伝導性複合材料の提供を目的とする。
とにより良好な熱伝導性、強度と共に耐摩耗性をも具備
した高耐摩高熱伝導性複合材料の提供を目的とする。
本発明者は、種々検討を行なった結果、本発明者が既に
優良な熱伝導性および金型として適度な強度を有する材
料として提案（特開昭５９−１３３３５７号）している
Ｎｉ−８Ｌ析出強化型Ｃｕ合金を母材とし、該合金表面
に硬質粒子を分散させたＮｉ−Ｓｉ析出強化型合金から
なる粉体肉盛層を設けた複合材料により前記問題点を解
決したものである。
優良な熱伝導性および金型として適度な強度を有する材
料として提案（特開昭５９−１３３３５７号）している
Ｎｉ−８Ｌ析出強化型Ｃｕ合金を母材とし、該合金表面
に硬質粒子を分散させたＮｉ−Ｓｉ析出強化型合金から
なる粉体肉盛層を設けた複合材料により前記問題点を解
決したものである。
すなわち本発明は、母材表面部に粉体肉盛層を設けてあ
る高耐摩高熱伝導性複合材料において、該母材がＮｉ−
Ｓｉ析出強化型Ｃｕ合金、該粉体肉盛層がＷＣ，ＶＣ，
Ｗ、Ｍｏ等の硬質粒子を単独または複合で５〜５０ｖｏ
ｌ％分散してあるＮｉ−Ｓｉ析出強化型Ｃｕ合金である
ことを特徴とする高耐摩高熱伝導性複合材料である。
る高耐摩高熱伝導性複合材料において、該母材がＮｉ−
Ｓｉ析出強化型Ｃｕ合金、該粉体肉盛層がＷＣ，ＶＣ，
Ｗ、Ｍｏ等の硬質粒子を単独または複合で５〜５０ｖｏ
ｌ％分散してあるＮｉ−Ｓｉ析出強化型Ｃｕ合金である
ことを特徴とする高耐摩高熱伝導性複合材料である。
本発明において、材料母材および粉体肉盛母材として用
いられるＮｉ−８Ｌ析出強化型Ｃｕ合金は、シェルモー
ルド、中子のヒーター加熱による焼成を効率良く行なう
ための熱伝導が大きく、また金型として必要な強度も充
分備えたものである。
いられるＮｉ−８Ｌ析出強化型Ｃｕ合金は、シェルモー
ルド、中子のヒーター加熱による焼成を効率良く行なう
ための熱伝導が大きく、また金型として必要な強度も充
分備えたものである。
本発明においてＮｉ−Ｓｉ析出強化型合金とは、重量％
でＮｉ ２．５０〜６．００％、 ＳＬ ０．４０〜２
．００％、残部Ｃｕおよび通常の不純物よりなるＣｕ合
金、またはＮｉ ２．５０〜６．００％、 ＳＬ ０．
４０−２．００ヌ、 Ａｌ １５％以下、残部Ｃｕおよ
び通常の不純物よりなるＣｕ合金を言うものである。Ｎ
ｉ、Ｓｉともに上記効果を得るためには、それぞれ２．
５０％、０．４０％必要であるが、多すぎると熱伝導性
を過度に劣化させるので上限を６．００％、 ２．００
％とする。
でＮｉ ２．５０〜６．００％、 ＳＬ ０．４０〜２
．００％、残部Ｃｕおよび通常の不純物よりなるＣｕ合
金、またはＮｉ ２．５０〜６．００％、 ＳＬ ０．
４０−２．００ヌ、 Ａｌ １５％以下、残部Ｃｕおよ
び通常の不純物よりなるＣｕ合金を言うものである。Ｎ
ｉ、Ｓｉともに上記効果を得るためには、それぞれ２．
５０％、０．４０％必要であるが、多すぎると熱伝導性
を過度に劣化させるので上限を６．００％、 ２．００
％とする。
また、Ａ１は強度の向上に有用であり１５％以下の範囲
で含有される。
で含有される。
ここで、本願発明のように溶接により材料を複合化する
場合、溶接性、施工性の観点からは溶接材、被溶接材と
もに熱伝導性が低い方が望ましい。
場合、溶接性、施工性の観点からは溶接材、被溶接材と
もに熱伝導性が低い方が望ましい。
Ａ１は上述のように材料強度を向上する作用がある一方
、熱伝導性を低下させる作用を有する。したがって、本
願発明においては前記同作用を利用し、Ａ１添加によっ
て熱伝導性を適宜調整しつつ実施されることが望ましい
。なお、熱伝導性が重視されるべきである材料母材にＡ
Ｉを含有しないＮｉ−５Ｌ析出強化型Ｃｕ合金を用い、
肉盛層部には溶接性を考慮してＡｌを添加したＮｉ−Ｓ
ｉ析出強化型Ｃｕ合金を用いる態様とすることが最も望
まし塾）。
、熱伝導性を低下させる作用を有する。したがって、本
願発明においては前記同作用を利用し、Ａ１添加によっ
て熱伝導性を適宜調整しつつ実施されることが望ましい
。なお、熱伝導性が重視されるべきである材料母材にＡ
Ｉを含有しないＮｉ−５Ｌ析出強化型Ｃｕ合金を用い、
肉盛層部には溶接性を考慮してＡｌを添加したＮｉ−Ｓ
ｉ析出強化型Ｃｕ合金を用いる態様とすることが最も望
まし塾）。
次に粉体肉盛層に分散される硬質粒子としては、ＷＣ，
ＶＣ，Ｗ、Ｍｏ等が掲げられる。これら粒子は、けい砂
などに比べてはるかに硬度が大きいため１本肉盛層を金
型表面に使用した場合、良好な耐摩耗性を示す。硬質粒
子の分散量は５〜５０ ｖ’ｏ １％の範囲で選択され
る。５ｖ０１″１未満では耐摩耗性向上に寄与せず、ま
た５０ｖｏｌ％を越えると溶接性を劣化させるためであ
る。望ましくは、１５〜３５ｖｏｌ％の範囲である。
ＶＣ，Ｗ、Ｍｏ等が掲げられる。これら粒子は、けい砂
などに比べてはるかに硬度が大きいため１本肉盛層を金
型表面に使用した場合、良好な耐摩耗性を示す。硬質粒
子の分散量は５〜５０ ｖ’ｏ １％の範囲で選択され
る。５ｖ０１″１未満では耐摩耗性向上に寄与せず、ま
た５０ｖｏｌ％を越えると溶接性を劣化させるためであ
る。望ましくは、１５〜３５ｖｏｌ％の範囲である。
次に本願発明複合材料の製造方法について説明する。
従来、熱伝導率の高いＣｕ合金への溶接は技術的に難し
かった。ところで、本願発明が採用するＮｉ−Ｓｉ析出
強化型Ｃｕ合金は、固溶化処理によりＮｉ、Ｓｉが基地
に固溶し、時効処理によりＮｉ−Ｓｉ金金属化合物を析
出し材料強度を付与するものであるが、熱処理によって
熱伝導率が変動する。すなわち、相対的に固溶化処理の
状態の方が熱伝導率が低いのである。そこで本願発明で
は、材料母材が熱伝導率の低い固溶化処理の状態で粉体
肉盛溶接を実施、しかる後に時効処理することにより、
溶接を可能にし、また所望の強度を獲得するものである
。
かった。ところで、本願発明が採用するＮｉ−Ｓｉ析出
強化型Ｃｕ合金は、固溶化処理によりＮｉ、Ｓｉが基地
に固溶し、時効処理によりＮｉ−Ｓｉ金金属化合物を析
出し材料強度を付与するものであるが、熱処理によって
熱伝導率が変動する。すなわち、相対的に固溶化処理の
状態の方が熱伝導率が低いのである。そこで本願発明で
は、材料母材が熱伝導率の低い固溶化処理の状態で粉体
肉盛溶接を実施、しかる後に時効処理することにより、
溶接を可能にし、また所望の強度を獲得するものである
。
なお、固溶化処理温度は８５０〜９５０℃、時効処理の
温度は４００−５５０℃の範囲で選択される。
温度は４００−５５０℃の範囲で選択される。
以下本発明を実施例に基づき説明する。
第１表に本発明で材料母材として選定した母材銅合金（
３，６％Ｎｉ−０，９％Ｓｉ−Ｃｕ）および従来材の例
として、鋳鉄（Ｆｅ１２）の引張強度、熱伝導率を示す
。
３，６％Ｎｉ−０，９％Ｓｉ−Ｃｕ）および従来材の例
として、鋳鉄（Ｆｅ１２）の引張強度、熱伝導率を示す
。
第 １ 表
本発明で選定した母材銅合金は、熱伝導率が鋳鉄に比べ
はるかに優れており、また金型としても充分な強度を備
えている。
はるかに優れており、また金型としても充分な強度を備
えている。
次に固溶化処理した（９００℃）前記母材銅合金の表面
部に第２表に示した合金組成の粉末を使用しプラズマ粉
体肉盛を行なった後時効処理（４５０℃×５ｈｒ）を行
なった。この際肉盛部に剥離等生ぜず良好な溶接状態で
あった。この粉体肉盛層から試験片を採取し、第１図に
概略を示した方法（容器内にけい砂充填）で２時間試験
片を回転させ体積域を測定し耐摩耗性の評価をした。そ
の結果を第２図に示す。
部に第２表に示した合金組成の粉末を使用しプラズマ粉
体肉盛を行なった後時効処理（４５０℃×５ｈｒ）を行
なった。この際肉盛部に剥離等生ぜず良好な溶接状態で
あった。この粉体肉盛層から試験片を採取し、第１図に
概略を示した方法（容器内にけい砂充填）で２時間試験
片を回転させ体積域を測定し耐摩耗性の評価をした。そ
の結果を第２図に示す。
第 ２ 表
第２図に従来材であるＦｅ１２および硬質粒子を含有し
ない母材銅合金の結果も併せて示すが、本発明に係る肉
盛材は優れた耐摩耗性を示すことがわかる。
ない母材銅合金の結果も併せて示すが、本発明に係る肉
盛材は優れた耐摩耗性を示すことがわかる。
〔発明の効果〕
以上述べたように、本発明の高耐摩高熱伝導性複合材料
は、従来材に比べ熱伝導性に優れ、シェルモールドの焼
成の効率を格段に向上させるものであり、かつ耐摩耗性
に優れ、長寿命を達成できるものであり、工業上顕著な
効果を有するものである。
は、従来材に比べ熱伝導性に優れ、シェルモールドの焼
成の効率を格段に向上させるものであり、かつ耐摩耗性
に優れ、長寿命を達成できるものであり、工業上顕著な
効果を有するものである。
第１図は耐摩耗性を評価するための試験方法概略を示す
図、第２図は第１図に示す方法で摩耗試験を行なった結
果を示すグラフである。 出願人 日立金属株式会社 １１、
図、第２図は第１図に示す方法で摩耗試験を行なった結
果を示すグラフである。 出願人 日立金属株式会社 １１、
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 母材表面部に粉体肉盛層を設けてある高耐摩高熱伝
導性複合材料において、該母材がＮｉ−Ｓｉ析出強化型
Ｃｕ合金、該粉体肉盛層がＷＣ、ＶＣ、Ｗ、Ｍｏ等の硬
質粒子を単独または複合で５〜５０ｖｏｌ％分散してあ
るＮｉ−Ｓｉ析出強化型Ｃｕ合金であることを特徴とす
る高耐摩高熱伝導性複合材料。 ２ Ｎｉ−Ｓｉ析出強化型Ｃｕ合金が、重量％でＮｉ２
．５０〜６．００％、Ｓｉ０．４０〜２．００％、残部
Ｃｕおよび通常の不純物よりなる特許請求の範囲第１項
記載の高耐摩高熱伝導性複合材料。 ３ Ｎｉ−Ｓｉ析出強化型Ｃｕ合金が、重量％でＮｉ２
．５０〜６．００％、Ｓｉ０．４０〜２．００％、Ａｌ
１５％以下、残部Ｃｕおよび通常の不純物よりなる特許
請求の範囲第１項記載の高耐摩高熱伝導性複合材料。 ４ Ｎｉ−Ｓｉ析出強化型Ｃｕ合金からなる母材表面部
にＷＣ、ＶＣ、Ｗ、Ｍｏ等の硬質粒子を単独または複合
で分散してあるＮｉ−Ｓｉ析出強化型Ｃｕ合金からなる
粉体肉盛層を設けてある高耐摩高熱伝導性複合材料の製
造方法において、該母材を固溶化熱処理後該粉体肉盛層
を溶接し、しかる後に時効処理することを特徴とする高
耐摩高熱伝導性複合材料の製造方法。 ５ Ｎｉ−Ｓｉ析出強化型Ｃｕ合金が、重量％でＮｉ２
．５０〜６．００％、Ｓｉ０．４０〜２．００％、残部
Ｃｕおよび通常の不純物よりなる特許請求の範囲第４項
記載の高耐摩高熱伝導性複合材料の製造方法。 ６ Ｎｉ−Ｓｉ析出強化型Ｃｕ合金が、重量％でＮｉ２
．５０〜６．００％、Ｓｉ０．４０〜２．００％、Ａｌ
１５％以下、残部Ｃｕおよび通常の不純物よりなる特許
請求の範囲第４項記載の高耐摩高熱伝導性複合材料の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11645387A JPS63281797A (ja) | 1987-05-13 | 1987-05-13 | 高耐摩高熱伝導性複合材料およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11645387A JPS63281797A (ja) | 1987-05-13 | 1987-05-13 | 高耐摩高熱伝導性複合材料およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63281797A true JPS63281797A (ja) | 1988-11-18 |
Family
ID=14687490
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11645387A Pending JPS63281797A (ja) | 1987-05-13 | 1987-05-13 | 高耐摩高熱伝導性複合材料およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63281797A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2023095805A1 (ja) * | 2021-11-26 | 2023-06-01 | ||
| EP4494784A4 (en) * | 2022-03-17 | 2026-04-29 | Proterial Ltd | COMPOSITE MATERIAL, COMPOSITE MATERIAL PRODUCTION PROCESS AND MOLD |
-
1987
- 1987-05-13 JP JP11645387A patent/JPS63281797A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2023095805A1 (ja) * | 2021-11-26 | 2023-06-01 | ||
| WO2023095805A1 (ja) * | 2021-11-26 | 2023-06-01 | 日立金属株式会社 | 複合材及び複合材の製造方法並びに金型 |
| EP4438203A4 (en) * | 2021-11-26 | 2025-12-31 | Proterial Ltd | COMPOSITE MATERIAL, COMPOSITE MATERIAL MANUFACTURING PROCESS AND MOLD |
| US12599958B2 (en) | 2021-11-26 | 2026-04-14 | Proterial, Ltd. | Composite material, manufacturing method for composite material, and mold |
| EP4494784A4 (en) * | 2022-03-17 | 2026-04-29 | Proterial Ltd | COMPOSITE MATERIAL, COMPOSITE MATERIAL PRODUCTION PROCESS AND MOLD |
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