JPH0892672A - 分散強化型合金の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電気伝導及び熱伝導、機械的強度とも良好な
分散強化型合金を得ることができる分散強化型合金の製
造方法を提供する。 【構成】 少なくとも一方は水素を含有する母相の原料
粉末と分散粒子の原料粉末とを混合粉砕し、得られた混
合物を酸化性雰囲気中で加熱して混合物を酸化させ、次
いで混合物中の母相となる金属を還元性雰囲気中で選択
的に還元した後焼結する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、母相となる金属中に分
散粒子を均一に分散せしめてなる分散強化型合金の製造
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、銅母相中に金属酸化物等の分散粒
子を均一に分散せしめてなる分散強化型銅合金は、スリ
ップリング、磁場発生用コイル、半導体用リードフレー
ム、溶接用電極等に幅広く用いられている。またこのよ
うな分散強化型銅合金の製造方法としては、銅合金粉末
中の添加金属元素を選択的に酸化して金属酸化物からな
る分散粒子を形成した後焼結する内部酸化法や、酸化銅
と分散粒子となる金属酸化物とを混合粉砕後銅を選択的
に還元して焼結する選択還元法が以前より知られてい
る。特にこれらのうち、選択還元法で製造された分散強
化型銅合金は、分散粒子となる金属酸化物の金属成分が
銅母相中へ混入することがほとんどなく、電気伝導や熱
伝導等については良好な特性が期待できる。

【０００３】しかしながら、選択還元法で製造した従来
の分散強化型銅合金においては、微細な分散粒子を銅母
相中に均一に分散させることが難しく、ひいては充分な
機械的強度が得られにくいという問題点がある。すなわ
ち選択還元法で分散強化型銅合金を製造する場合、上述
したような酸化銅と分散粒子となる金属酸化物との混合
粉砕の際、通常使用される低エネルギーの混合粉砕機で
は特に強度が高い金属酸化物の粉末がほとんど粉砕され
ず、結果としてかなり粗大な分散粒子が銅母相中に分散
されてしまう。一方、例えば特開昭６２−９３３２１号
に示されるように高エネルギーの混合粉砕機を使用する
と、酸化銅と分散粒子となる金属酸化物とを充分に混合
粉砕してある程度まで金属酸化物を微細化することが可
能となるが、逆に混合粉砕機の構成材料の混入による汚
染の影響で、分散強化型銅合金における電気伝導及び熱
伝導や加工性等の低下は避けられない。さらに、原料粉
末としてあらかじめ微細な金属酸化物の粒子と酸化銅の
粒子を用いたとしても、このような微細な粒子には結合
の強固な二次粒子が形成される傾向があるため、やはり
微細な分散粒子を銅母相中に均一に分散させることは困
難である。

【０００４】また特開平２−１１８０３６号、特開平６
−１４５８４４号等には、直接酸化銅と分散粒子となる
金属酸化物とを混合粉砕せず、酸化銅の粒子の表面に金
属水酸化物または金属水和物からなる被覆層を形成した
後、被覆層を成す金属水酸化物または金属水和物を金属
酸化物に転換せしめ、得られた酸化銅と分散粒子となる
金属酸化物との混合物から選択還元法で分散強化型銅合
金を製造する技術が開示されている。然るに、このよう
な技術で製造された分散強化型合金においても、同様に
酸化銅または分散粒子となる金属酸化物を充分には微細
化できず、あるいは金属酸化物の粒子や酸化銅の粒子に
ついて結合の強固な二次粒子が形成されるため、粗大な
分散粒子が銅母相中に分散されてしまい、その機械的強
度はいまだ満足できるものではなかった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述したように選択還
元法で分散強化型合金を製造する場合、これまで微細な
分散粒子を母相中に均一に分散させることが難しく、分
散強化型合金の電気伝導、熱伝導等については良好な特
性が期待できるものの、充分な機械的強度が得られにく
いという問題があった。

【０００６】本発明はこのような問題に鑑み、電気伝導
及び熱伝導、機械的強度とも良好な分散強化型合金を製
造することができる分散強化型合金の製造方法を提供す
ることを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段及び作用】前記目的を達成
するために、本発明では第１に、母相となる金属中に分
散粒子が均一に分散されてなる分散強化型合金の製造方
法であって、少なくとも一方は水素を含有する母相の原
料粉末と分散粒子の原料粉末とを混合粉砕する工程と、
得られた混合物を酸素、窒素及び炭素の少なくとも１種
を含有する雰囲気中で加熱する工程と、前記加熱の後混
合物中の母相となる金属を還元性雰囲気中で選択的に還
元する工程と、混合物を焼結する工程とを具備する分散
強化型合金の製造方法（以下、第１の製造方法という）
を提供する。すなわちこの分散強化型合金の製造方法
は、水素を含有する例えば水素化物等の形態で原料粉末
を混合粉砕し、得られた混合物を酸化、窒化または炭化
した後、母相となる金属を選択的に還元するというもの
である。

【０００８】上述したような第１の製造方法において
は、水素を含有する水素化物等を原料粉末として混合粉
砕することにより、一般的に強度の低い水素化物等の水
素を含有する原料粉末が容易に粉砕されて粒子が充分に
微細化される。従って、得られた混合物を酸化、窒化ま
たは炭化した後、母相となる金属を選択的に還元して焼
結すれば、微細な分散粒子が母相中に均一に分散してな
る高強度の分散強化型合金が製造される。

【０００９】ここでは、母相の原料粉末及び分散粒子の
原料粉末の少なくとも一方が水素を含有する例えば水素
化物であればよく、他方については酸化物等であっても
よく特に限定されない。しかしながら、通常分散強化型
合金の分散粒子としては強度の高い物質が用いられるの
で、少なくとも分散粒子については原料粉末において充
分に微細化されるまで粉砕する観点から、強度の低い水
素化物等水素を含有する原料粉末を用いることが好まし
い。さらに、母相及び分散粒子の一方について水素を含
有する原料粉末の調製が困難でない限り、母相、分散粒
子ともに強度の低い水素を含有する原料粉末を用いるこ
とが、混合粉砕時に均一な混合物が得られやすくしかも
安全性に優れる点からもより好ましい。また原料粉末の
混合粉砕に当って、混合物を適宜低温に冷却して粒子の
微細化を促進させることも可能であり、特に分散粒子に
ついて水素を含有する原料粉末を用いる一方、母相の原
料粉末としては銅や銀の酸化物を用いて、母相となる金
属が銅、銀またはこれらの合金である分散強化型合金を
製造する場合に、上述したような混合物の冷却は有効で
ある。

【００１０】なおこのとき、水素を含有する原料粉末中
の水素の含有形態は特に限定されないが、水素の含有量
は１０原子％以上であることが好ましい。これは、水素
を含有する原料粉末中の水素の含有量が少なすぎると原
料粉末の延性が高く、混合粉砕の際に粒子が充分に微細
化されるまで原料粉末を粉砕することが困難となるから
である。具体的にこのような水素を含有する原料粉末を
調製するには、例えば分散強化型合金の母相となる金属
あるいは分散粒子中の金属成分を含有する粉末を、水素
を含有する雰囲気中水素が取り込まれる温度以上で保持
すればよい。ただし、水素を含有する雰囲気中に保持さ
れた粉末が酸化されない程度に、水素を含有する雰囲気
中における酸素、水蒸気等の酸化性成分の分圧を抑える
ことが必要である。また水素を含有する原料粉末の好ま
しい粒径は、通常母相及び分散粒子でそれぞれ強度が相
違することからいずれの原料粉末であるかによっても異
なるが、母相中に分散粒子を均一に分散させる観点から
５μｍ以下程度である。

【００１１】さらにこの第１の製造方法においては、母
相の原料粉末と分散粒子の原料粉末とを機械的に混合粉
砕した後、得られた混合物を、大気やＨ₂ Ｏ，ＣＨ₄ ，
ＮＨ₃ 等の酸素、窒素及び炭素の少なくとも１種を含有
する雰囲気中で加熱することにより、上述したような水
素を含有する原料粉末が容易に酸化、窒化または炭化さ
れる。続いて、例えば母相となる金属は金属単体まで還
元されるが分散粒子中の金属成分は金属単体までは還元
されない還元ポテンシャルを有する還元性雰囲気中で、
得られた酸化物、窒化物あるいは炭化物からなる混合物
を加熱する。このとき、母相となる金属が選択的に還元
されるのでこれを焼結すれば、母相となる金属中に酸化
物、窒化物あるいは炭化物からなる分散粒子が均一に分
散されてなる分散強化型合金が製造される。

【００１２】上述したような第１の製造方法は、母相と
なる金属が銅、銀、鉄、ニッケル、コバルト、クロム、
亜鉛、モリブデン、タングステン等である場合に広く適
用され得るが、母相となる金属が銅、銀またはこれらの
合金である分散強化型合金に対しては特に好ましく適用
される。何となればこの場合、銅、銀またはこれらの合
金が本来有する高い電気伝導度と分散粒子が均一に分散
されたことに起因する充分な機械的強度とを兼ね備え、
極めて特性の優れた分散強化型合金を製造することが可
能となるからである。また、母相となる金属として鉄、
ニッケル、コバルトは、水素化物等水素を含有する原料
粉末を容易に調製できる点で好ましい。

【００１３】一方、このような母相となる金属中に均一
に分散される分散粒子としては、還元性雰囲気中で母相
となる金属の酸化物、窒化物あるいは炭化物等よりも安
定な例えば金属化合物を用いることができ、具体的には
アルミニウム、ジルコニウム、ベリリウム、ハフニウ
ム、トリウム、マグネシウム、チタンやイットリウム、
ランタン、セリウム、ネオジウム等の希土類元素の酸化
物、窒化物、炭化物が好適である。なおこれらのうち、
ジルコニウム、ハフニウム、トリウム、マグネシウム、
チタン、イットリウム、ランタン、セリウム等の金属成
分では、分散粒子の原料粉末として水素を含有する例え
ば水素化物の合成が容易である。

【００１４】ここで具体的に、母相となる金属が銅で分
散粒子が水素化物の合成が容易な金属成分の酸化物であ
る場合、第１の製造方法ではまず、例えば母相の原料粉
末としての酸化銅と前記金属成分の水素化物からなる分
散粒子の原料粉末とを用意し、最終的に得られる分散強
化型銅合金の母相中に０．５〜６体積％の分散粒子が分
散されるような配合量でこれらを配合する。前記酸化銅
としては、酸化第一銅（Ｃｕ₂ Ｏ）、酸化第二銅（Ｃｕ
Ｏ）、非化学量論的な酸化銅（ＣｕＯ_x ）のいずれであ
ってもよい。また分散粒子を均一に分散させる観点か
ら、母相の原料粉末は粒径が５μｍ以下、さらには１μ
ｍ以下、分散粒子の原料粉末は粒径が５μｍ以下である
ことが好ましい。

【００１５】続いて上述したような混合粉砕は、ボール
ミル、アトライター等公知の混合装置を使用して行なう
ことができる。この際に、容器及びボールは非金属製で
あることが好ましい。これは、金属製の容器やボールを
用いて粉砕・混合を行なうと、混合物中に鉄等の金属が
混入して、分散強化型合金の電気伝導度が著しく低下す
るおそれがあるからである。またこの場合のように、母
相となる金属が銅である分散強化型銅合金を製造する場
合は、容器やボールの少なくとも原料粉末と接する表面
を分散強化型銅合金やベリリウム銅合金等の強力銅合金
で形成することも、汚染の防止のうえで有効である。こ
こで混合物は、母相の原料粉末及び分散粒子の原料粉末
の粒径が０．０５μｍ以下程度となるまで、充分に混合
粉砕することが好ましい。なお母相の原料粉末と分散粒
子の原料粉末を配合する前にも、それぞれ所望の粒径と
なるまで単独で粉砕してもよい。

【００１６】次に、得られた混合物を大気等の酸化性雰
囲気中で加熱する。ここでは混合物中の水素化物が完全
に酸化物に転換されるまで、充分長時間混合物を加熱す
る。このとき、加熱の温度は４００℃以上９００℃以下
程度であることが好ましい。何となれば、４００℃未満
では混合物中の水素化物が酸化物に転換されるまでにか
なりの長時間を要するからであり、９００℃を越えると
分散粒子となる酸化物の凝集が発生し、ひいては微細な
分散粒子が均一に分散した高強度の分散強化型合金を製
造することが困難となるためである。次いで、前記混合
物を還元性雰囲気に保持された還元炉に装入して、水
素、一酸化炭素等の還元性ガスにより混合物中の銅を酸
化銅から金属銅へ選択的に還元する。このとき、銅の還
元が終了するまでは混合物の全ての部分を銅と酸化銅の
共晶温度である１０６５℃を越えない温度に保持するこ
とが好ましい。これは混合物の一部でも１０６５℃を越
えて加熱されると、分散粒子の著しい凝集や粗大化が発
生し、ひいては微細な分散粒子が均一に分散した高強度
の分散強化型合金を製造することが困難となるためであ
る。さらには、さほどの長時間を要することなく銅を酸
化銅から金属銅へ完全に還元させる観点から、混合物を
１５０℃以上１０６５℃以下の温度で保持することがよ
り好ましい。

【００１７】ここで、上述したように混合物の全ての部
分を１０６５℃を越えない温度に保持するには、具体的
には銅の還元反応で発生する多量の熱を考慮して加熱炉
の温度をより低温側に設定し、また還元性ガスの分圧や
流量を調整して急激な還元反応が生じないように制御す
ればよい。ただし銅の還元がほぼ終了した時点では、銅
の還元反応に伴う熱はもはや発生しないので、加熱炉の
温度を例えば１０６５℃近傍まで高めても混合物が１０
６５℃を越えて加熱されることはない。

【００１８】なおこの還元は、酸化銅を金属銅の状態ま
で還元でき、かつ分散粒子中の金属成分は完全には還元
されないような還元ポテンシャルを有する還元性雰囲気
で行なわれる。ただし、分散粒子の金属成分が全く還元
されない還元ポテンシャルを有する還元性雰囲気にする
必要はない。例えば、前記混合物が酸化銅とＴｉＯ₂か
らなる場合、ＴｉＯまでであればＴｉが還元されても何
ら問題はない。

【００１９】次に、前記還元後の混合物をプレス等によ
り所定の形状に成形して成形体を作成する。この後、得
られた成形体を還元性雰囲気または不活性雰囲気（真空
も含む）中で焼結することにより、分散強化型合金が製
造される。なおここで、ホットプレス、高温静水圧プレ
ス（ＨＩＰ）により分散強化型合金の成形、焼結を同時
に行なってもよく、特に低温焼結が可能でしかも機械的
強度に優れた分散強化型合金を製造することができるホ
ットプレス、ＨＩＰは好ましい。また還元前の混合物に
ついて、上述したような銅が選択的に還元される還元性
雰囲気中でホットプレスを施し、還元、成形、焼結を同
時に行なって分散強化型銅合金を製造することも可能で
ある。

【００２０】さらに本発明では第２に、母相となる金属
中に分散粒子が均一に分散されてなり、母相となる金属
は銅、銀及びこれらの合金から選ばれたいずれか１種で
ある分散強化型合金の製造方法であって、分散粒子の原
料としての金属成分を含有する２５℃での粘度が５ｃｐ
以下の流体を母相の原料である母相となる金属の酸化物
に含浸させて母相の原料と分散粒子の原料との混合物を
得る工程と、前記金属成分が対応する金属酸化物、金属
窒化物及び金属炭化物の少なくとも１種に転換し得る雰
囲気に前記混合物を晒す工程と、混合物中の母相となる
金属を還元性雰囲気中で選択的に還元する工程と、混合
物を焼結する工程とを具備する分散強化型合金の製造方
法（以下、第２の製造方法という）を提供する。すなわ
ちこの分散強化型合金の製造方法は、銅、銀またはこれ
らの合金の酸化物に例えば分散粒子の原料の溶液を含浸
させ、得られた混合物を例えば焙焼して分散粒子として
の酸化物を生成せしめる一方、銅、銀またはこれらの合
金を酸化物から金属単体へ選択的に還元するというもの
である。

【００２１】上述したような第２の製造方法において
は、例えば分散粒子の出発原料としての金属化合物が溶
解した低粘度の溶液を母相の原料に含浸させることによ
り、特定の金属成分を含有する溶液が母相の原料の微視
的な孔、割れ目等を通って粒子内にまで浸透する。従っ
て、前記金属成分の酸化物、窒化物または炭化物が生成
し得る雰囲気に晒した後、母相となる金属を選択的に還
元して焼結すれば、特に母相の原料と分散粒子の原料と
を混合粉砕することなく、微細な分散粒子が母相中に均
一に分散してなる高強度の分散強化型合金が製造され
る。しかも、母相の原料と分散粒子の原料との混合粉砕
時に生じる汚染を完全に回避することができ、原料の混
合粉砕時の汚染による分散強化型合金の電気伝導度の低
下を完全に防止することが可能である。このため第２の
製造方法は、母相となる金属それ自体が電気伝導度の高
い銅、銀またはこれらの合金である場合に有効に適用さ
れ、母相となる金属が銅、銀またはこれらの合金である
ことに由来する高い電気伝導度と、分散粒子が均一に分
散されたことに起因する充分な機械的強度とを兼ね備
え、極めて特性の優れた分散強化型合金を製造すること
が可能となる。

【００２２】ここで分散粒子の出発原料としての金属化
合物には、上述したような第１の製造方法と同様の金属
成分の無機または有機化合物、具体的には硝酸塩、硫酸
塩、塩化物、カルボン酸塩等の脂肪酸塩、アセチルアセ
トナトキレート等の錯化合物、プロポキシド等のアルコ
キシドが用いられ得る。一方、金属化合物を溶解させる
溶媒としては、母相の原料である母相となる金属の酸化
物との濡れ性の良好な水、アルコール、ベンゼン等が例
示され、前記金属化合物をこれら溶媒に溶解させて２５
℃での粘度が５ｃｐ（センチポワズ）以下の溶液を調製
すればよい。なおこのとき溶液の濃度が高すぎると、溶
液の粘度が上昇する傾向があり、溶液の濃度が低すぎる
と、溶液を母相の原料に含浸させて得られた混合物を例
えば焙焼させる前に、多量の溶媒を蒸発、除去させるた
め混合物を非常に長時間乾燥させる必要が生じるおそれ
があるため、溶液の濃度は０．１〜１ｍｏｌ／ｌ程度に
設定されることが好ましい。

【００２３】第２の製造方法において、母相の原料に含
浸させる前記溶液等の流体の粘度が２５℃で５ｃｐ以下
に規定される理由は、溶液の粘度が高すぎると溶液が母
相の原料の粒子内にまで充分に浸透しないからであり、
より好ましくは１ｃｐ以下である。さらに、溶液を母相
の原料の粒子内にまで充分に浸透させるためには、母相
の原料の粒子は孔や割れ目が多いほどよい。また前記溶
媒中、水は比較的多量の金属化合物を溶解しても溶液の
粘度の上昇が生じ難い点で好ましい。ただし、それ自体
２５℃で粘度５ｃｐ以下の液体である金属化合物を分散
粒子の出発原料として用いる場合は、金属化合物を溶媒
に溶解させて溶液を調製することなく、金属化合物を直
接母相の原料である母相となる金属の酸化物に含浸させ
ても構わない。

【００２４】一方、上述したような金属の酸化物からな
る母相の原料としては、粒径が１μｍ以下、さらには
０．５μｍ以下の粉末を用いることが好ましく、このよ
うな金属の酸化物の粉末は、例えば対応する金属塩の水
溶液からｐＨを調整して金属の酸化物の粒子を沈殿せし
め、瀘過後水洗、乾燥して合成すればよい。ただし、こ
こでの粒径は一次粒子の粒子径であって、凝集して粒径
の大きな二次粒子を形成しても、粒子の孔や割れ目等を
通っての溶液の浸透は可能であるため特に問題ない。

【００２５】次にこの第２の製造方法においては、流体
を含浸させた母相の原料を必要に応じ乾燥後、得られた
母相の原料と分散粒子の原料との混合物を例えば所望の
雰囲気中で焙焼することにより、上述したような分散粒
子の原料としての金属成分に対応する金属酸化物、金属
窒化物または金属炭化物が、母相の原料の粒子表面及び
粒子内で生成される。このとき、分散粒子の出発原料と
しての金属化合物を溶媒に溶解させて調製した溶液を用
いて母相の原料粉末に含浸させた場合は、所望の雰囲気
中での焙焼の前に、１００℃程度の加熱下あるいは減圧
下等で母相の原料粉末に含浸した溶液の溶媒を蒸発、除
去させて、母相の原料粉末を乾燥させることが好まし
い。また前記乾燥の際には、溶媒の蒸発に伴って濃縮し
た溶液が部分的に凝集し、ひいては分散強化型合金にお
いて分散粒子が偏析するおそれがあるので、母相の原料
粉末を適宜撹拌することが好ましい。

【００２６】ここで上述したような混合物の焙焼は、分
散粒子の原料の金属成分が最終的に対応する金属酸化
物、金属窒化物または金属炭化物に転換し得る雰囲気で
行なえばよい。このとき前記混合物中で、分散粒子の出
発原料としての金属化合物の分解や酸化物の生成等が並
行あるいは連続して進行する。具体的には、例えば大気
中での加熱でも分散粒子の原料の金属成分に対応する金
属酸化物が生成され得るが、混合物の焙焼の際の温度は
４００℃以上９００℃以下の範囲内に設定されることが
好ましい。この理由は、４００℃未満の焙焼では上述し
たような金属酸化物、金属窒化物または金属炭化物の生
成までに長時間を要するか、あるいはこれらが充分には
生成しなくなるおそれがあるからであり、９００℃を越
えると分散粒子の凝集や粗大化が発生し、ひいては微細
な分散粒子が均一に分散した高強度の分散強化型合金を
製造することが困難となるためである。

【００２７】さらに、例えば母相となる金属は金属単体
まで還元されるが分散粒子中の金属成分は金属単体まで
は還元されない還元ポテンシャルを有する還元性雰囲気
中で母相となる金属を選択的に還元し、続いて前記還元
後の混合物を焼結すれば、母相となる金属中に金属酸化
物、金属窒化物あるいは金属炭化物からなる分散粒子が
均一に分散されてなる分散強化型合金が製造される。こ
のとき、混合物の還元及び焼結に当っての好ましい温
度、雰囲気等については第１の製造方法に準ずるが、さ
らに前記焙焼の際の温度を適宜考慮しながら、分散粒子
の凝集や粗大化が抑えられるように還元時の温度を設定
することがより好ましい。なおここでは、上述したよう
な金属成分の金属酸化物、金属窒化物または金属炭化物
への転換と母相となる金属の酸化物から金属単体への選
択的な還元が並行して進行し得る水素や一酸化炭素を含
有する雰囲気等で、分散粒子となる金属酸化物、金属窒
化物または金属炭化物及び母相となる金属を同時に生成
させることも可能である。また第１の製造方法と同様
に、例えば焼結前に予め混合物をプレス等により成形す
れば、所定の形状を有する分散強化型合金を製造するこ
とができる。

【００２８】このような第２の製造方法は、上述した通
り母相となる金属が銅、銀またはこれらの合金の場合に
適用することが可能である。ここで母相となる金属が銅
や銀の合金であるときは、銅、銀に対する合金化成分と
して１０００℃以下程度の還元性雰囲気で金属まで還元
することが可能な鉄、鉛、亜鉛、錫等が例示されるが、
合金化成分の含有量は鉄で０．０１重量％以下、鉛で
０．１０重量％以下、亜鉛で０．５重量％以下、錫で
０．０６重量％以下程度であることが好ましい。何とな
れば、合金化成分がそれぞれ上述したような含有量を越
えると、分散強化型合金の母相において母相となる金属
単体からの電気伝導度の低下量が５％ＩＡＣＳを越え
て、結果的に分散強化型合金における電気伝導度の低下
が大きくなるためである。なお母相となる金属が合金で
ある場合、分散粒子の原料としての金属成分の溶液を母
相となる金属の酸化物に含浸させる前に、予め母相の原
料としての各金属の酸化物を混合して混合物を調製する
必要があるが、ここでは可及的に汚染のおそれの少ない
Ｖミキサー等の混合装置を使用することが望まれる。

【００２９】さらに第２の製造方法において、母相とし
て特に銅−銀合金は、分散強化型合金の電気伝導度をさ
ほど低下させることなく固溶強化による高強度化が期待
できるので好ましく、このとき０．１〜３重量％の銀及
び残部銅からなる銅−銀合金がさらに好ましい。これ
は、銅−銀合金中銀の含有量が０．１重量％未満だと、
固溶強化による分散強化型合金の顕著な高強度化は期待
できず、銀の含有量が３重量％を越えると、分散強化型
合金における電気伝導度の低下が大きくなるおそれがあ
るからである。

【００３０】なお上述したような本発明では、分散強化
型合金における母相中の固溶元素の全体量が少ない方が
好ましい。具体的には、母相において母相となる金属単
体からの電気伝導度の低下量が５％ＩＡＣＳ以内（銅母
相の場合電気抵抗率の絶対値が１．７７μΩｃｍ以下）
となるように、固溶元素の全体量を制御することが望ま
れる。

【００３１】また本発明で用いられ得る分散粒子として
は、上述したようにアルミニウム、ジルコニウム、ベリ
リウム、ハフニウム、トリウム、マグネシウム、チタン
や希土類元素の酸化物、窒化物、炭化物等を用いること
ができるが、具体的には酸化アルミニウム、酸化ジルコ
ニウム、酸化チタン、酸化ハフニウム、酸化トリウム、
酸化珪素、酸化マグネシウム、酸化イットリウム、酸化
ランタン、酸化セリウム、酸化クロム、窒化アルミニウ
ム、窒化珪素、窒化チタン、窒化硼素、炭化チタン、炭
化硼素、硼化チタン等が例示される。特に好ましくは酸
化アルミニウムであり、このとき上述したような理由か
ら、母相中のアルミニウムの固溶量は０．０４重量％以
下であることが好ましい。さらに、本発明における分散
粒子の好ましい分散量は０．５〜６体積％であり、０．
５体積％未満だと充分な機械的強度が得られず、６体積
％を越えると電気伝導度が低下するうえ二次加工も困難
となる。

【００３２】一方、本発明でこのような分散粒子の粒径
は、分散強化型合金の機械的強度、延性、加工性等の観
点から好ましくは０．１μｍ以下、より好ましくは０．
００５μｍ以上０．０５μｍ以下とする。さらに本発明
では、分散粒子の存在しない母相の領域の平均径が０．
３μｍ以下であることが好ましい。これは、この平均径
が０．３μｍを越えると、分散強化型合金の機械的強度
が不充分となるおそれがあるからである。なおここで、
分散粒子の存在しない母相の領域の平均径の算出方法に
ついて説明する。まず、分散強化型合金のサンプルから
薄膜試料を作成し、透過型電子顕微鏡で得られた薄膜試
料の１０００００倍の写真を写す。このときの顕微鏡写
真を図１に模式的に示す。次いで、図１に示されるよう
に写真上で分散粒子１以外の位置の任意の１０点を選
び、各点を含み分散粒子１を含まないで描ける最大の円
を１０個描き（ただし各点がこの円の中心になるとは限
らない）、これらの円の直径の平均値を分散粒子１の存
在しない母相２の領域の平均径とする。

【００３３】さらに本発明の分散強化型合金の製造方法
においては、脱酸剤、固体還元剤等の第３成分を母相の
原料及び分散粒子の原料に対し、０．５重量％程度まで
添加しても構わない。また製造された分散強化型合金
は、そのまま使用することもできるし、必要に応じ機械
加工、冷間加工、熱間加工等の二次加工を行なってから
使用してもよい。ここで分散強化型合金の加工に当って
は、通常の鍛造、圧延、押出し、線引き等を行なえばよ
いが、特に上述したような第２の製造方法によれば、原
料の混合粉砕に伴う汚染が全くなく極めて二次加工性の
良好な分散強化型合金を製造することが可能である。

【００３４】

【実施例】

実施例１ まず、母相の原料粉末として平均粒径１μｍの酸化第二
銅の粒子を用い、これにそれぞれ下記表１に示した分散
粒子の原料粉末を、前記酸化第二銅の還元後の銅母相中
に２体積％の分散粒子が分散されるような配合量で配合
した。続いて、混合物を酸化アルミニウム製の容器及び
ボールからなるボールミル中５日間乾式で粉砕・混合し
た。この後、分散粒子の原料粉末として水素化物を用い
た試料Ｎｏ．１，２の混合物については、大気中で７５
０℃、２時間加熱して水素化物を酸化物に転換させた。

【００３５】次いで、得られた混合物を酸化アルミニウ
ムからなるボート中に入れ、１気圧の水素とアルゴンと
の混合気流中で７００℃、２時間保持し、前記酸化第二
銅が金属銅となるまで選択的に還元した。冷却後、生成
した分散強化型合金粉末をカーボン／カーボン複合体製
型中に充填し、水素雰囲気中９００℃の温度にて４００
ｋｇ／ｃｍ² の圧力でホットプレス成形を行ない、試料
Ｎｏ．１〜５の分散強化型合金のビレットを製造した。

【００３６】次に、これら５種類の分散強化型合金のビ
レットについて、室温における電気伝導度、機械的強度
として０．２％耐力及び引張り伸び、並びに８００℃で
の０．２％耐力及び引張り伸びを測定した。結果を表１
に併せて示す。表１に示されるように、分散粒子の原料
粉末として水素化物を用い本発明の第１の製造方法で製
造された試料Ｎｏ．１，２の分散強化型合金は、高い電
気伝導度を有し、かつ銅母相中に分散粒子が均一に分散
されたことに基づき機械的強度も充分であることが判っ
た。

【００３７】

【表１】 実施例２ まず、硫酸銅の水溶液のｐＨを調整して銅の酸化物を沈
殿させ、水洗、乾燥して粒径０．５μｍ以下の酸化第二
銅の粒子を母相の原料として用意した。一方、分散粒子
の出発原料としての硝酸アルミニウム九水和物１３．３
ｇを純水１００ｍｌに溶解させて、２５℃での粘度が
１．３ｃｐの水溶液を調製し、この水溶液を前記母相の
原料に含浸せしめて母相の原料と分散粒子の原料との混
合物を得た。続いて、混合物を１００℃程度に加熱、乾
燥させて水分を蒸発、除去した後、大気中で７００℃、
２時間焙焼してアルミニウム成分を酸化物に転換させ
た。

【００３８】次いで、混合物を酸化アルミニウムからな
るボート中に入れ、全圧１気圧の水素とアルゴンとの混
合気流中で７００℃、２時間保持し、前記酸化第二銅が
金属銅となるまで選択的に還元した。冷却後、生成した
分散強化型合金粉末をカーボン／カーボン複合体製型中
に充填し、真空中９００℃の温度にて６００ｋｇ／ｃｍ
² の圧力でホットプレス成形を行ない、試料Ｎｏ．１の
分散強化型合金のビレットを製造した。一方比較のた
め、分散粒子の出発原料としてアルミニウムイソアミラ
ートを８５℃の水中に滴下した後、加水分解して調製さ
れた２５℃での粘度が１２ｃｐのＡｌＯ（ＯＨ）のゲル
を母相の原料に含浸せしめ、母相の原料と分散粒子の原
料との混合物を得た以外は全く同様にして、試料Ｎｏ．
２の試料分散強化型合金のビレットを製造した。また、
母相の原料と分散粒子の原料との混合物を焙焼してアル
ミニウム成分を酸化物に転換させた後、ＳＵＳ３０４製
またはジルコニア製のポット、ブレード及びボールから
なるアトライター中８時間粉砕した以外は試料Ｎｏ．１
と全く同様の分散強化型合金のビレットを製造し、それ
ぞれ試料Ｎｏ．３及び試料Ｎｏ．４とした。

【００３９】次に、これら４種類の分散強化型合金のビ
レットについて、室温における電気伝導度、機械的強度
として０．２％耐力及び引張り伸び、並びに不純物であ
る鉄の含有量を測定した。さらに、機械加工により切り
出した直径１０ｍｍの円柱状試験片について鍛造、線引
きを行なって、線材として加工可能な限界直径を算出し
て二次加工性を評価した。なお、このとき加工に使用し
た線引きダイスでは、２５μｍが加工可能な限界直径の
下限であった。結果を表２に併せて示す。表２に示され
るように、分散粒子の原料としてのアルミニウム成分を
含有する２５℃での粘度が５ｃｐ以下の水溶液を用い本
発明の第２の製造方法で製造された試料Ｎｏ．１の分散
強化型合金は、不純物による汚染が少なく高い電気伝導
度を有し、かつ銅母相中に分散粒子が均一に分散された
ことに基づき機械的強度が充分で、さらには二次加工性
も良好であることが判った。

【００４０】

【表２】

【００４１】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、電
気伝導及び熱伝導、機械的強度とも良好な分散強化型合
金を製造することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 銅母相領域の平均径の算出方法を説明するた
めの模式図である。

【符号の説明】

１…分散粒子、２…銅母相。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 母相となる金属中に分散粒子が均一に分
   散されてなる分散強化型合金の製造方法であって、少な
   くとも一方は水素を含有する母相の原料粉末と分散粒子
   の原料粉末とを混合粉砕する工程と、得られた混合物を
   酸素、窒素及び炭素の少なくとも１種を含有する雰囲気
   中で加熱する工程と、前記加熱の後混合物中の母相とな
   る金属を還元性雰囲気中で選択的に還元する工程と、混
   合物を焼結する工程とを具備することを特徴とする分散
   強化型合金の製造方法。
2. 【請求項２】 母相となる金属は銅、銀及びこれらの合
   金から選ばれたいずれか１種であることを特徴とする請
   求項１記載の分散強化型合金の製造方法。
3. 【請求項３】 母相となる金属中に分散粒子が均一に分
   散されてなり、母相となる金属は銅、銀及びこれらの合
   金から選ばれたいずれか１種である分散強化型合金の製
   造方法であって、分散粒子の原料としての金属成分を含
   有する２５℃での粘度が５ｃｐ以下の流体を母相の原料
   である母相となる金属の酸化物に含浸させて母相の原料
   と分散粒子の原料との混合物を得る工程と、前記金属成
   分が対応する金属酸化物、金属窒化物及び金属炭化物の
   少なくとも１種に転換し得る雰囲気に前記混合物を晒す
   工程と、混合物中の母相となる金属を還元性雰囲気中で
   選択的に還元する工程と、混合物を焼結する工程とを具
   備することを特徴とする分散強化型合金の製造方法。