JPH05320814A - 複合部材とその製造方法 - Google Patents
複合部材とその製造方法Info
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- JPH05320814A JPH05320814A JP4151509A JP15150992A JPH05320814A JP H05320814 A JPH05320814 A JP H05320814A JP 4151509 A JP4151509 A JP 4151509A JP 15150992 A JP15150992 A JP 15150992A JP H05320814 A JPH05320814 A JP H05320814A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】溶接器チップや放電加工の電極材などに使用し
て耐久性の良い高硬度、高電気伝導性、高熱伝導性の複
合部材を提供する。 【構成】平均粒径が１０μｍ以下で、合せて２０〜９０
重量％の４Ａ、５Ａ又は６Ａ族の金属の炭化物、窒化物
及び硼化物から選ばれる１種以上からなるセラミック相
と、１０〜８０重量％の銅及び／又は銀を主成分とする
金属結合相とから構成され、気孔率が１％以下であるも
の。
て耐久性の良い高硬度、高電気伝導性、高熱伝導性の複
合部材を提供する。 【構成】平均粒径が１０μｍ以下で、合せて２０〜９０
重量％の４Ａ、５Ａ又は６Ａ族の金属の炭化物、窒化物
及び硼化物から選ばれる１種以上からなるセラミック相
と、１０〜８０重量％の銅及び／又は銀を主成分とする
金属結合相とから構成され、気孔率が１％以下であるも
の。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は放電加工用の電極材料、
溶接用の電極材料、電気接点材料、さらにはＦＲＰの成
形に使用される射出成形用ノズルや型材などに好適な、
耐摩耗性、電気伝導性、熱伝導性に優れた複合部材に関
する。
溶接用の電極材料、電気接点材料、さらにはＦＲＰの成
形に使用される射出成形用ノズルや型材などに好適な、
耐摩耗性、電気伝導性、熱伝導性に優れた複合部材に関
する。
【０００２】
【従来の技術】自動車生産における溶接工程は自動化が
進んでおり、溶接チップを交換するメンテナンスの問題
から溶接チップの長寿命化が強く要求されている。この
溶接チップの先端には１０ｋＡ以上の大電流が流れるこ
とにより６００℃以上の温度となる温度サイクルを繰り
返し受けると同時に、この高温域において約２００ＭＰ
ａ以上の圧縮応力が反復して加えられる。
進んでおり、溶接チップを交換するメンテナンスの問題
から溶接チップの長寿命化が強く要求されている。この
溶接チップの先端には１０ｋＡ以上の大電流が流れるこ
とにより６００℃以上の温度となる温度サイクルを繰り
返し受けると同時に、この高温域において約２００ＭＰ
ａ以上の圧縮応力が反復して加えられる。
【０００３】これらの状況下で使用される溶接チップの
長寿命化を達成するためには、溶接チップの材料特性と
して高電気伝導性、高熱伝導性を有するとともに耐摩耗
性を備えていることが要求される。また、金型の精密加
工などに多用されている放電加工の電極についても同様
の特性が求められている。
長寿命化を達成するためには、溶接チップの材料特性と
して高電気伝導性、高熱伝導性を有するとともに耐摩耗
性を備えていることが要求される。また、金型の精密加
工などに多用されている放電加工の電極についても同様
の特性が求められている。
【０００４】現在、これらの各電極部材としては銅−タ
ングステン合金や、銅をベースとしてアルミナなどを分
散させた複合材料が主に使用されている。これら現行の
電極部材は電気伝導性、熱伝導特性については十分に実
用性のある特性を有しているものの、寿命を左右すると
考えられる耐摩耗性の点で弱く十分な耐久性が得られて
いない。
ングステン合金や、銅をベースとしてアルミナなどを分
散させた複合材料が主に使用されている。これら現行の
電極部材は電気伝導性、熱伝導特性については十分に実
用性のある特性を有しているものの、寿命を左右すると
考えられる耐摩耗性の点で弱く十分な耐久性が得られて
いない。
【０００５】これらの複合材料の製造方法として、ａ）
粉末冶金法、ｂ）内部酸化法、ｃ）分散メッキ法、ｄ）
機械的合金化法などが提案されており、ａ）の粉末冶金
法やｂ）の内部酸化法は既に確立された技術として一部
で実用化され始めている。
粉末冶金法、ｂ）内部酸化法、ｃ）分散メッキ法、ｄ）
機械的合金化法などが提案されており、ａ）の粉末冶金
法やｂ）の内部酸化法は既に確立された技術として一部
で実用化され始めている。
【０００６】しかし、これらの製造方法において、耐摩
耗性、すなわち高硬度である複合部材を得るためには、
例えばａ）の粉末冶金法では十分に緻密な焼結体が得ら
れないので高硬度化が難しく、ｂ）の内部酸化法やｃ）
の分散メッキ法では分散セラミック相の量と分散状態の
制御が難しい（多量のセラミック相を析出し難く、析出
相を均等に分散できない。）ので高硬度を実現し難いと
いう問題がある。
耗性、すなわち高硬度である複合部材を得るためには、
例えばａ）の粉末冶金法では十分に緻密な焼結体が得ら
れないので高硬度化が難しく、ｂ）の内部酸化法やｃ）
の分散メッキ法では分散セラミック相の量と分散状態の
制御が難しい（多量のセラミック相を析出し難く、析出
相を均等に分散できない。）ので高硬度を実現し難いと
いう問題がある。
【０００７】また、ｄ）の機械的合金化法は一連の製造
工程が不活性雰囲気下で行われる必要があり、量産化に
は多額の設備投資が必要とされ、今のところ現実的な方
法とは言えない。
工程が不活性雰囲気下で行われる必要があり、量産化に
は多額の設備投資が必要とされ、今のところ現実的な方
法とは言えない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来のこの
種の複合部材が有している高電気伝導性及び高熱伝導性
という特性を保持するとともに耐摩耗性に優れ、溶接用
や放電加工用の電極部材あるいは電気接点部材などとし
ての耐久性が優れた複合部材とその製造方法を提供しよ
うとするものである。
種の複合部材が有している高電気伝導性及び高熱伝導性
という特性を保持するとともに耐摩耗性に優れ、溶接用
や放電加工用の電極部材あるいは電気接点部材などとし
ての耐久性が優れた複合部材とその製造方法を提供しよ
うとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明の複合
部材は、平均粒径が１０μｍ以下であって合せて２０〜
９０重量％の、周期律表における４Ａ、５Ａ又は６Ａ族
の金属、すなわちＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、
Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、の炭化物、窒化物及び硼化物から選ば
れる１種又は２種以上からなるセラミック相と、１０〜
８０重量％の銅及び／又は銀を主成分とする金属結合相
とから構成され、気孔率が１％以下であることを特徴と
する。
部材は、平均粒径が１０μｍ以下であって合せて２０〜
９０重量％の、周期律表における４Ａ、５Ａ又は６Ａ族
の金属、すなわちＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、
Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、の炭化物、窒化物及び硼化物から選ば
れる１種又は２種以上からなるセラミック相と、１０〜
８０重量％の銅及び／又は銀を主成分とする金属結合相
とから構成され、気孔率が１％以下であることを特徴と
する。
【００１０】本発明の複合部材は、経済性、作業性、技
術的再現性など多くの点で優れている粉末冶金法と、加
圧焼結を行う技術とを組み合せて適用することにより緻
密化がなされるものである。
術的再現性など多くの点で優れている粉末冶金法と、加
圧焼結を行う技術とを組み合せて適用することにより緻
密化がなされるものである。
【００１１】すなわち、電気伝導性と熱伝導性に優れた
銅及び／又は銀を主とする金属結合相を１０重量％以上
存在せしめることにより電極部材などとして有用なレベ
ルの高電気伝導性と高熱伝導性を付与し、これに平均粒
径が１０μｍ以下の周期律表における４Ａ、５Ａ又は６
Ａ族の炭化物、窒化物及び硼化物の一種又は２種以上か
らなる硬度の大きいセラミック相を２０重量％以上組み
合せた複合部材であり、気孔率が１％以下の緻密な組織
とされていることにより複合部材に高硬度の性質が同時
に付与されている。
銅及び／又は銀を主とする金属結合相を１０重量％以上
存在せしめることにより電極部材などとして有用なレベ
ルの高電気伝導性と高熱伝導性を付与し、これに平均粒
径が１０μｍ以下の周期律表における４Ａ、５Ａ又は６
Ａ族の炭化物、窒化物及び硼化物の一種又は２種以上か
らなる硬度の大きいセラミック相を２０重量％以上組み
合せた複合部材であり、気孔率が１％以下の緻密な組織
とされていることにより複合部材に高硬度の性質が同時
に付与されている。
【００１２】周期律表における４Ａ、５Ａ、６Ａ族の炭
化物、窒化物、硼化物のセラミック相はいずれも高硬度
であり、切削工具などの耐摩耗性を必要とする部材の構
成相として使用されているが、電気伝導性と熱伝導性の
点においても金属に近いレベルの特性を備えているの
で、銅や銀と組み合されて銅や銀の電気伝導性と熱伝導
性を備えた複合部材となっている。
化物、窒化物、硼化物のセラミック相はいずれも高硬度
であり、切削工具などの耐摩耗性を必要とする部材の構
成相として使用されているが、電気伝導性と熱伝導性の
点においても金属に近いレベルの特性を備えているの
で、銅や銀と組み合されて銅や銀の電気伝導性と熱伝導
性を備えた複合部材となっている。
【００１３】また、これらのセラミック相のうち、焼結
温度下において金属結合相と濡れやすい性質を有するモ
リブデン及び／又はタングステン（いずれも６Ａ族の金
属）の炭化物を組み合せることにより、銅及び銀との馴
染み（濡れ性が主体と考えられる）が良いことによって
焼結性が良く、組織中にセラミック粒子の均等な分散が
達成され、硬度、電気伝導性及び熱伝導性のいずれにも
優れた複合部材が得られることになる。一方において、
これらのＭｏやＷの炭化物は、切削工具などに多く使用
されていて比較的安く入手が可能であるので都合がよ
い。得られる複合部材の硬度、電気伝導性及び熱伝導性
と製造の容易さを総合的に勘案する場合、金属結合相の
好ましい含有量は２０〜６０重量％である。
温度下において金属結合相と濡れやすい性質を有するモ
リブデン及び／又はタングステン（いずれも６Ａ族の金
属）の炭化物を組み合せることにより、銅及び銀との馴
染み（濡れ性が主体と考えられる）が良いことによって
焼結性が良く、組織中にセラミック粒子の均等な分散が
達成され、硬度、電気伝導性及び熱伝導性のいずれにも
優れた複合部材が得られることになる。一方において、
これらのＭｏやＷの炭化物は、切削工具などに多く使用
されていて比較的安く入手が可能であるので都合がよ
い。得られる複合部材の硬度、電気伝導性及び熱伝導性
と製造の容易さを総合的に勘案する場合、金属結合相の
好ましい含有量は２０〜６０重量％である。
【００１４】本発明の複合部材では、このような構成と
することによって、ビッカース硬度が３００ｋｇ／ｍｍ
2 以上、比抵抗が８μΩ・ｃｍ以下、かつ熱伝導率が
０．５ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃以上のものを容易に実
現し得る。
することによって、ビッカース硬度が３００ｋｇ／ｍｍ
2 以上、比抵抗が８μΩ・ｃｍ以下、かつ熱伝導率が
０．５ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃以上のものを容易に実
現し得る。
【００１５】本発明の複合部材の製造方法は、平均粒径
が１０μｍ以下であって合せて２０〜９０重量％の、周
期律表における４Ａ、５Ａ又は６Ａ族の金属の炭化物、
窒化物及び硼化物から選ばれる１種又は２種以上からな
るセラミック相の粉末と、１０〜８０重量％の銅及び／
又は銀を主成分とする金属結合相の粉末とを混合し、混
合した粉体を、金属結合相の融点をＴm ℃とするとき、
Ｔm ±２００℃の範囲内の温度域において、２００ｋｇ
／ｃｍ2 以上の圧力下で加圧焼結することを特徴とす
る。
が１０μｍ以下であって合せて２０〜９０重量％の、周
期律表における４Ａ、５Ａ又は６Ａ族の金属の炭化物、
窒化物及び硼化物から選ばれる１種又は２種以上からな
るセラミック相の粉末と、１０〜８０重量％の銅及び／
又は銀を主成分とする金属結合相の粉末とを混合し、混
合した粉体を、金属結合相の融点をＴm ℃とするとき、
Ｔm ±２００℃の範囲内の温度域において、２００ｋｇ
／ｃｍ2 以上の圧力下で加圧焼結することを特徴とす
る。
【００１６】本発明の複合部材の製造方法では、金属粉
末の混合割合で決まる金属結合相の融点をＴm ℃とする
とき、圧力下における焼結をＴm ±２００℃の温度範囲
において行うが、この範囲より下の温度では十分な緻密
化と組織の均一化が困難であり、またこの温度範囲を超
える場合には、組み合せられるセラミック相と金属相と
の間の“濡れ性”の関係によって均一な組織の複合部材
が得難くなる。
末の混合割合で決まる金属結合相の融点をＴm ℃とする
とき、圧力下における焼結をＴm ±２００℃の温度範囲
において行うが、この範囲より下の温度では十分な緻密
化と組織の均一化が困難であり、またこの温度範囲を超
える場合には、組み合せられるセラミック相と金属相と
の間の“濡れ性”の関係によって均一な組織の複合部材
が得難くなる。
【００１７】本発明の複合部材は、セラミック相と金属
相の原料粉末を混合したものを加圧焼結により緻密化し
て製造される。焼結方法としては、通常の一軸加圧によ
るホットプレス法も採用できるが、好ましくは高圧力の
焼結が可能で、複雑な形状の製品が焼結しやすいガス圧
焼結法（ＨＩＰ法を含む）を採用するとよい。
相の原料粉末を混合したものを加圧焼結により緻密化し
て製造される。焼結方法としては、通常の一軸加圧によ
るホットプレス法も採用できるが、好ましくは高圧力の
焼結が可能で、複雑な形状の製品が焼結しやすいガス圧
焼結法（ＨＩＰ法を含む）を採用するとよい。
【００１８】本発明の複合部材の製造方法においては焼
結時の温度条件とともに圧力も所定圧力以上とする必要
がある。すなわち、加圧焼結の圧力は２００ｋｇ／ｃｍ
2 以上とすることが必要で、好ましくは圧力を１０００
ｋｇ／ｃｍ2 以上とする。
結時の温度条件とともに圧力も所定圧力以上とする必要
がある。すなわち、加圧焼結の圧力は２００ｋｇ／ｃｍ
2 以上とすることが必要で、好ましくは圧力を１０００
ｋｇ／ｃｍ2 以上とする。
【００１９】２００ｋｇ／ｃｍ2 未満の圧力では焼結体
の見掛け密度を９０％以上とするのが困難であり、この
場合には十分な硬度を有する焼結体が得られない。２０
０ｋｇ／ｃｍ2 以上の圧力で加圧焼結されたものは硬度
もあって十分に実用性のある複合部材であるが、２００
ｋｇ／ｃｍ2 程度の圧力で加圧焼結して得られる複合部
材には若干の気孔が残存している。
の見掛け密度を９０％以上とするのが困難であり、この
場合には十分な硬度を有する焼結体が得られない。２０
０ｋｇ／ｃｍ2 以上の圧力で加圧焼結されたものは硬度
もあって十分に実用性のある複合部材であるが、２００
ｋｇ／ｃｍ2 程度の圧力で加圧焼結して得られる複合部
材には若干の気孔が残存している。
【００２０】加圧焼結の圧力を１０００ｋｇ／ｃｍ2 以
上として焼結を行う（圧力が高い場合には通常ＨＩＰ法
が採用される）と複合部材の十分な緻密化が達成され、
高硬度すなわち高耐摩耗性の複合部材が得られることに
なる。
上として焼結を行う（圧力が高い場合には通常ＨＩＰ法
が採用される）と複合部材の十分な緻密化が達成され、
高硬度すなわち高耐摩耗性の複合部材が得られることに
なる。
【００２１】複合部材の製造に際しては、これらの原料
粉末を所定量秤取して混合するが、混合に際して空気中
の酸素との接触による原料粉末の酸化（特に金属原料の
酸化）を防ぐためにメチルアルコール、アセトン、エチ
ルアルコールなどの有機溶媒を分散媒体として使用する
のが好ましい。有機溶媒としてはこれらのうち、毒性が
なく取扱いやすくかつ安価なエチルアルコールを使用す
るとよい。
粉末を所定量秤取して混合するが、混合に際して空気中
の酸素との接触による原料粉末の酸化（特に金属原料の
酸化）を防ぐためにメチルアルコール、アセトン、エチ
ルアルコールなどの有機溶媒を分散媒体として使用する
のが好ましい。有機溶媒としてはこれらのうち、毒性が
なく取扱いやすくかつ安価なエチルアルコールを使用す
るとよい。
【００２２】混合方法としては、回転ボールミル、振動
ミル、アトリションミルなどが選択でき、混合に際して
注意が必要なことは、粉砕機（具体的にはポットやボー
ルからの不純物）からの不純物の混入を抑えるように十
分に配慮することである。
ミル、アトリションミルなどが選択でき、混合に際して
注意が必要なことは、粉砕機（具体的にはポットやボー
ルからの不純物）からの不純物の混入を抑えるように十
分に配慮することである。
【００２３】不純物が混入すると、不純物が焼結時に金
属結合相中に固溶し、得られる複合部材の電気伝導性や
熱伝導性の低下を引き起こす。このため、混合時間は最
小限に抑え、不純物の混入を避けるようにするのがよ
い。つまり、混合工程では粉砕も同時に進行するが、不
純物の混入を避けるため粉砕がほとんど進まない短時間
の混合をするのが好ましい。
属結合相中に固溶し、得られる複合部材の電気伝導性や
熱伝導性の低下を引き起こす。このため、混合時間は最
小限に抑え、不純物の混入を避けるようにするのがよ
い。つまり、混合工程では粉砕も同時に進行するが、不
純物の混入を避けるため粉砕がほとんど進まない短時間
の混合をするのが好ましい。
【００２４】この場合、製造される複合部材の組織はほ
とんど使用される原料の粒度構成に依存しているので、
混合の前工程において粉砕と篩い分けを行い、予め所定
の粒度構成とした原料を使用する。前工程の粉砕におい
ても不純物の混入を避けなければならないので、可能な
場合には粉砕後の粉末について酸洗などを行って鉄など
の不純物を除く他、粉砕機のポットやボールなどを粉砕
する原料と同じ材質のものとして不純物の混入を防ぐな
どの対策がとられる。
とんど使用される原料の粒度構成に依存しているので、
混合の前工程において粉砕と篩い分けを行い、予め所定
の粒度構成とした原料を使用する。前工程の粉砕におい
ても不純物の混入を避けなければならないので、可能な
場合には粉砕後の粉末について酸洗などを行って鉄など
の不純物を除く他、粉砕機のポットやボールなどを粉砕
する原料と同じ材質のものとして不純物の混入を防ぐな
どの対策がとられる。
【００２５】混合して得られたスラリーは、エバポレー
タなどを使用する減圧乾燥により溶媒を除去し、さらに
篩を通して成形用の混合粉体とされる。また、原料の種
類によっては、粉砕などの工程で粉体の表面に生成した
酸化膜が焼結性に影響するので、酸化膜を除去するため
に還元性ガス中で熱処理して還元してやるとよい（この
処理は不可欠ではない。）。
タなどを使用する減圧乾燥により溶媒を除去し、さらに
篩を通して成形用の混合粉体とされる。また、原料の種
類によっては、粉砕などの工程で粉体の表面に生成した
酸化膜が焼結性に影響するので、酸化膜を除去するため
に還元性ガス中で熱処理して還元してやるとよい（この
処理は不可欠ではない。）。
【００２６】表１に真空雰囲気の１１００℃における各
種のセラミックスと銅との間の濡れ角度（“濡れ性”の
目安となる）を示した。このデータから分かるように、
タングステンとモリブデンの炭化物は銅との馴染みが良
く、焼結が進行しやすい点でも、得られる焼結体の特性
が優れている点でも有利なセラミック相である。
種のセラミックスと銅との間の濡れ角度（“濡れ性”の
目安となる）を示した。このデータから分かるように、
タングステンとモリブデンの炭化物は銅との馴染みが良
く、焼結が進行しやすい点でも、得られる焼結体の特性
が優れている点でも有利なセラミック相である。
【００２７】
【表１】
【００２８】さらに加圧焼結の温度についてもセラミッ
ク相と金属結合相との馴染みを良くするために特定の温
度域で行うことが求められる。すなわち組み合せられる
金属結合相の融点（Ｔm ℃、銅と銀の融点はそれぞれ１
０８４．５℃と９６１．９℃である。）に対して±２０
０℃の範囲（Ｔm −２００℃〜Ｔm ＋２００℃の範囲）
で複合部材が製造される。
ク相と金属結合相との馴染みを良くするために特定の温
度域で行うことが求められる。すなわち組み合せられる
金属結合相の融点（Ｔm ℃、銅と銀の融点はそれぞれ１
０８４．５℃と９６１．９℃である。）に対して±２０
０℃の範囲（Ｔm −２００℃〜Ｔm ＋２００℃の範囲）
で複合部材が製造される。
【００２９】加圧焼結には封入材（原料粉末の入れ物、
型を兼ねる場合もある）として軟鋼などの安価なものが
使用され、成形する複合部材の形状に応じた形状の封入
型を作製し、その中に前記混合粉末を充填し、次に脱気
して密封し、ＨＩＰ炉あるいは一軸ホットプレスに入れ
て加圧焼結を行い、加工して製品に仕上げる。
型を兼ねる場合もある）として軟鋼などの安価なものが
使用され、成形する複合部材の形状に応じた形状の封入
型を作製し、その中に前記混合粉末を充填し、次に脱気
して密封し、ＨＩＰ炉あるいは一軸ホットプレスに入れ
て加圧焼結を行い、加工して製品に仕上げる。
【００３０】また、複合部材はそのセラミック相／金属
結合相の配合量比を調整することでそれぞれの用途に適
した高電気伝導性、高熱伝導性、高硬度の性質を有する
ものを提供することができる。
結合相の配合量比を調整することでそれぞれの用途に適
した高電気伝導性、高熱伝導性、高硬度の性質を有する
ものを提供することができる。
【００３１】
試験例１ 平均粒径２．５μｍの炭化タングステンが７０重量％で
電解銅粉が３０重量％からなる合計２ｋｇの粉末を秤取
して、回転ボールミル（ポットとボールがステンレス
製）に入れ、分散媒にエチルアルコールを用いて混合し
た。
電解銅粉が３０重量％からなる合計２ｋｇの粉末を秤取
して、回転ボールミル（ポットとボールがステンレス
製）に入れ、分散媒にエチルアルコールを用いて混合し
た。
【００３２】５時間の混合を行った後、得られたスラリ
ーをエバポレータにより減圧下で乾燥し、乾燥物を１０
０メッシュの篩を通して得た成形用の原料粉末を軟鋼の
型を兼ねる封入材に充填してホットアイソスタティック
プレス（ＨＩＰ）により１１００℃で１５００気圧にお
いて２時間加圧焼結を行った。この複合部材の形状は円
筒であり、外径５０ｍｍ、内径１０ｍｍ、高さ５０ｍｍ
で、気孔率は０．２％であった。
ーをエバポレータにより減圧下で乾燥し、乾燥物を１０
０メッシュの篩を通して得た成形用の原料粉末を軟鋼の
型を兼ねる封入材に充填してホットアイソスタティック
プレス（ＨＩＰ）により１１００℃で１５００気圧にお
いて２時間加圧焼結を行った。この複合部材の形状は円
筒であり、外径５０ｍｍ、内径１０ｍｍ、高さ５０ｍｍ
で、気孔率は０．２％であった。
【００３３】焼結して得られた上記複合部材の各特性
を、内部酸化法により調製された気孔率０．１％の従来
品１のＣｕ−Ａｌ2 Ｏ3 系複合部材と比較して表２に示
した。表２に示されたデータから、本発明による複合部
材が従来の技術による複合部材と比べ、電気伝導性、熱
伝導性及び硬度の点で優れた特性を有していることが分
る。また、組織をＳＥＭにより調べた結果、バラツキの
少ない粒径のセラミック粒子が金属結合相中に均等に分
散された組織となっていることが認められた。
を、内部酸化法により調製された気孔率０．１％の従来
品１のＣｕ−Ａｌ2 Ｏ3 系複合部材と比較して表２に示
した。表２に示されたデータから、本発明による複合部
材が従来の技術による複合部材と比べ、電気伝導性、熱
伝導性及び硬度の点で優れた特性を有していることが分
る。また、組織をＳＥＭにより調べた結果、バラツキの
少ない粒径のセラミック粒子が金属結合相中に均等に分
散された組織となっていることが認められた。
【００３４】
【表２】
【００３５】金属結合相の状態をＥＰＭＡを使用して調
査したところ、本発明の複合部材の金属結合相は純度の
良い銅で構成されていることが分かった。
査したところ、本発明の複合部材の金属結合相は純度の
良い銅で構成されていることが分かった。
【００３６】試験例２〜６ 試験例１に説明された手順に準じて、表３に示された組
成と条件により試験例１〜５の複合部材（円柱形状外径
３０ｍｍ、高さ４０ｍｍ）を加圧焼結で作製し、得られ
た複合部材の気孔率を表３に併せて示した。この実施例
において使用されたＷＣ粉末、Ｍｏ2 Ｃ粉末、Ｃｒ2 Ｎ
粉末及びＴａＢ2 粉末の平均粒径はそれぞれ３μｍ、５
μｍ、７μｍ及び５μｍであった。
成と条件により試験例１〜５の複合部材（円柱形状外径
３０ｍｍ、高さ４０ｍｍ）を加圧焼結で作製し、得られ
た複合部材の気孔率を表３に併せて示した。この実施例
において使用されたＷＣ粉末、Ｍｏ2 Ｃ粉末、Ｃｒ2 Ｎ
粉末及びＴａＢ2 粉末の平均粒径はそれぞれ３μｍ、５
μｍ、７μｍ及び５μｍであった。
【００３７】得られた複合部材について測定した材料特
性を表２にまとめて示した。試験例２〜６のうち試験例
２〜４は本発明の実施例であり、試験例５、６は比較例
である。また表２と表３には鍛造法（従来品２）及び内
部酸化法（従来品３）によって製造された従来の複合部
材の組成と特性を比較のため示した。
性を表２にまとめて示した。試験例２〜６のうち試験例
２〜４は本発明の実施例であり、試験例５、６は比較例
である。また表２と表３には鍛造法（従来品２）及び内
部酸化法（従来品３）によって製造された従来の複合部
材の組成と特性を比較のため示した。
【００３８】従来品２に含まれるＷの平均粒径は１．５
μｍであり、従来品３に含まれるアルミナ（Ａｌ2 Ｏ
3 ）の平均粒径は２．５μｍである。表２と表３に示さ
れた結果から本発明による複合部材は硬度、電気伝導性
及び熱伝導性のいずれについても優れた特性を有してい
ることが分かった。
μｍであり、従来品３に含まれるアルミナ（Ａｌ2 Ｏ
3 ）の平均粒径は２．５μｍである。表２と表３に示さ
れた結果から本発明による複合部材は硬度、電気伝導性
及び熱伝導性のいずれについても優れた特性を有してい
ることが分かった。
【００３９】
【表３】
【００４０】試験例４で試作した実施例の溶接チップと
従来品３の溶接チップとで耐久性を比較したところ、従
来品の溶接チップの寿命が３００時間であるのに対して
本発明による溶接チップは７５０時間という優れた耐久
性を示した。
従来品３の溶接チップとで耐久性を比較したところ、従
来品の溶接チップの寿命が３００時間であるのに対して
本発明による溶接チップは７５０時間という優れた耐久
性を示した。
【００４１】ＦＲＰを射出成形するノズルとして使用し
た場合、従来品２の材質のノズルの耐久性が５０時間、
作業タクトが２０秒／ショットであるのに対して、試験
例２で製作したノズルの耐久性は３００時間であり、作
業タクトも１５秒／ショットに短縮することができた。
た場合、従来品２の材質のノズルの耐久性が５０時間、
作業タクトが２０秒／ショットであるのに対して、試験
例２で製作したノズルの耐久性は３００時間であり、作
業タクトも１５秒／ショットに短縮することができた。
【００４２】
【発明の効果】本発明により提供される高硬度、高電気
伝導性、高熱伝導性の複合部材は、溶接用チップ部材、
ＦＲＰ成形用部材、放電加工用電極などの用途に好適な
ものであり、従来使用されている複合部材と比べ、良好
な耐摩耗性（高硬度である）を備えていることによって
顕著に優れた耐久性がある。
伝導性、高熱伝導性の複合部材は、溶接用チップ部材、
ＦＲＰ成形用部材、放電加工用電極などの用途に好適な
ものであり、従来使用されている複合部材と比べ、良好
な耐摩耗性（高硬度である）を備えていることによって
顕著に優れた耐久性がある。
【００４３】したがって、たとえば本発明による溶接チ
ップを自動車の製造ラインの溶接ロボットに取り付ける
ことにより、溶接チップの交換に要する手間が大幅に減
り、ロボットが停止する時間とメンテナンスの頻度が顕
著に減り、この分生産性が向上することになる他、製品
品質の向上や製造コストの低減が達成され、その産業上
の利用価値は多大である。
ップを自動車の製造ラインの溶接ロボットに取り付ける
ことにより、溶接チップの交換に要する手間が大幅に減
り、ロボットが停止する時間とメンテナンスの頻度が顕
著に減り、この分生産性が向上することになる他、製品
品質の向上や製造コストの低減が達成され、その産業上
の利用価値は多大である。
Claims (6)
- 【請求項１】平均粒径が１０μｍ以下であって合せて２
０〜９０重量％の、周期律表における４Ａ、５Ａ又は６
Ａ族の金属の炭化物、窒化物及び硼化物から選ばれる１
種又は２種以上からなるセラミック相と、１０〜８０重
量％の銅及び／又は銀を主成分とする金属結合相とから
構成され、気孔率が１％以下であることを特徴とする複
合部材。 - 【請求項２】請求項１において、モリブデン及び／又は
タングステンの炭化物が含まれている複合部材。 - 【請求項３】請求項１又は２において、２０〜６０重量
％の金属結合相が含まれている複合部材。 - 【請求項４】請求項１〜３のいずれか一つにおいて、ビ
ッカース硬度が３００ｋｇ／ｍｍ2以上、比抵抗が８μ
Ω・ｃｍ以下、かつ熱伝導率が０．５ｃａｌ／ｃｍ・ｓ
ｅｃ・℃以上である複合部材。 - 【請求項５】平均粒子径が１０μｍ以下であって合せて
２０〜９０重量％の、周期律表における４Ａ、５Ａ又は
６Ａ族の金属の炭化物、窒化物及び硼化物から選ばれる
１種又は２種以上からなるセラミック粉末と、１０〜８
０重量％の銅及び／又は銀を主成分とする金属粉末とを
混合し、混合した粉体を、金属結合相の融点をＴm ℃と
するとき、Ｔm ±２００℃の範囲の温度域において２０
０ｋｇ／ｃｍ2 以上の圧力下で加圧焼結することを特徴
とする複合部材の製造方法。 - 【請求項６】請求項５において、加圧焼結の圧力を１０
００ｋｇ／ｃｍ2 以上とする複合部材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4151509A JPH05320814A (ja) | 1992-05-19 | 1992-05-19 | 複合部材とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4151509A JPH05320814A (ja) | 1992-05-19 | 1992-05-19 | 複合部材とその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05320814A true JPH05320814A (ja) | 1993-12-07 |
Family
ID=15520071
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4151509A Withdrawn JPH05320814A (ja) | 1992-05-19 | 1992-05-19 | 複合部材とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05320814A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005507841A (ja) * | 2001-02-28 | 2005-03-24 | キャボット コーポレイション | 酸化ニオブの製造方法 |
| JP2009203544A (ja) * | 2008-02-29 | 2009-09-10 | Tokyo Institute Of Technology | 硬質合金材料、製造方法、工具および耐摩耗部材 |
| JP2015129327A (ja) * | 2014-01-08 | 2015-07-16 | 国立大学法人東北大学 | 機能性焼結緻密膜の形成方法、機能性焼結緻密膜、ナノ粒子合成方法およびナノ粒子 |
| CN105499778A (zh) * | 2014-10-10 | 2016-04-20 | 丰田自动车株式会社 | 点焊电极 |
-
1992
- 1992-05-19 JP JP4151509A patent/JPH05320814A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005507841A (ja) * | 2001-02-28 | 2005-03-24 | キャボット コーポレイション | 酸化ニオブの製造方法 |
| JP2009203544A (ja) * | 2008-02-29 | 2009-09-10 | Tokyo Institute Of Technology | 硬質合金材料、製造方法、工具および耐摩耗部材 |
| JP2015129327A (ja) * | 2014-01-08 | 2015-07-16 | 国立大学法人東北大学 | 機能性焼結緻密膜の形成方法、機能性焼結緻密膜、ナノ粒子合成方法およびナノ粒子 |
| CN105499778A (zh) * | 2014-10-10 | 2016-04-20 | 丰田自动车株式会社 | 点焊电极 |
| JP2016078036A (ja) * | 2014-10-10 | 2016-05-16 | トヨタ自動車株式会社 | スポット溶接用電極 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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