JPS61266535A - Copper-base composite material - Google Patents
Copper-base composite materialInfo
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- JPS61266535A JPS61266535A JP10997785A JP10997785A JPS61266535A JP S61266535 A JPS61266535 A JP S61266535A JP 10997785 A JP10997785 A JP 10997785A JP 10997785 A JP10997785 A JP 10997785A JP S61266535 A JPS61266535 A JP S61266535A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、導電材料、伝熱材料、耐摩材料。[Detailed description of the invention] [Purpose of the invention] (Industrial application field) This invention relates to conductive materials, heat transfer materials, and wear-resistant materials.
耐食材料、金型材料等々の幅広い用途に使用することが
できる銅基複合材料に関するものである。The present invention relates to a copper matrix composite material that can be used in a wide range of applications such as corrosion-resistant materials and mold materials.
（従来の技術）
銅または銅合金はその機械的特性以外に優れた電気的特
性、熱的特性、摺動特性、耐食性等を有しているため、
従来より導電材料、伝熱材料、耐摩材料、耐食材料、金
型材料等に広く使われている。近年２このような銅また
は銅合金の使用環境や要求性能がますます厳しくなって
きており、必要な導電性、伝熱性、＃摩耗性、耐食性等
の特性を維持したままで、更に強度および耐熱性等の向
上が望まれている。(Prior art) In addition to its mechanical properties, copper or copper alloys have excellent electrical properties, thermal properties, sliding properties, corrosion resistance, etc.
It has been widely used in conductive materials, heat transfer materials, wear-resistant materials, corrosion-resistant materials, mold materials, etc. In recent years2, the environment in which copper or copper alloys are used and the performance requirements have become more and more severe. It is hoped that improvements in gender, etc.
このような要望に基いて従来より種々の強化法が考えら
れており、従来の合金組成と熱処理との組合わせによる
強化法のほかに１例えば、他の金属やセラミックス等と
の複合化による強化法があり、具体的には粒子分散強化
、あるいはｍ雑強化といった方法がある０例えば、粒子
分散強化の例としては、内部酸化法により微細なＡｆＬ
２０３をＣｕマトリックス中に分散させたＣｕ５Ａ文２
０３合金があり、耐熱導電材料として使用されている。Based on these demands, various strengthening methods have been considered in the past, and in addition to the conventional strengthening method by combining alloy composition and heat treatment, 1. Specifically, there are methods such as particle dispersion strengthening or miscellaneous strengthening.For example, as an example of particle dispersion strengthening, fine AfL is
Cu5A sentence 2 with 203 dispersed in Cu matrix
03 alloy, which is used as a heat-resistant conductive material.
一方、繊維強化による方法も強化効果が大きくかつ異方
性を持たせ易いといった利点があるため今後有望である
が、未だＡ１合金の強化に一部採用されている程度であ
る。その理由は、主に強化用ｍｓとして使用されるセラ
ミックスｍｌａが高価なためであり、また、このセラミ
ックス繊維はマトリックス金属とのぬれ性が悪いことか
ら、通常は何んらかの表面処理を施す必要があることか
ら一層高価となるためである（例えば、日経メカニカル
１９８３年１月３１号の第２７頁にａｍ強化金属の記載
がある）。On the other hand, the method of reinforcing fibers is also promising in the future because it has the advantage of having a large reinforcing effect and is easy to provide anisotropy, but it is still only partially used for reinforcing A1 alloys. The reason for this is that the ceramic MLA used mainly as reinforcing MS is expensive, and this ceramic fiber has poor wettability with the matrix metal, so some kind of surface treatment is usually applied. This is because it becomes even more expensive because of the necessity (for example, there is a description of am-reinforced metals on page 27 of Nikkei Mechanical, January 31, 1983).
これに対し、強化材として例えば炭素鋼やステンレス鋼
のような金属繊維や線材を強化材として用いる場合は、
素材自体が安価であり、また、マトリックス金属とのぬ
れ性も良好であるので特に前処理も必要としないため全
体として安価なものにできるが、この金属ｒａｍや線材
を複合化する時に受ける熱により強化材が軟化するため
１強化材として用いる場合の効果が低減してしまうため
に不適当であると考えられていた。On the other hand, when using metal fibers or wire rods such as carbon steel or stainless steel as reinforcement materials,
The material itself is inexpensive and has good wettability with the matrix metal, so it does not require any pre-treatment, making it cheaper overall, but the heat received when compounding the metal ram and wire It was considered unsuitable because the reinforcing material softens, reducing its effectiveness when used as a single reinforcing material.
この発明は、このような背景に鑑みてなされたものであ
り、従来は強化材としては不適当であるとされていた炭
素鋼やステンレス鋼などの鉄系材料からなる繊維あるい
は線材を強化材とし、マトリックスを銅または銅合金か
らなるものとしてこのマトリックス中に前記強化材を複
合化し、適切な熱処理を加えることにより安価でかつ強
度および靭性の高い銅基複合材料を提供することを目的
としている。This invention was made in view of this background, and uses fibers or wires made of iron-based materials such as carbon steel and stainless steel as reinforcement materials, which were conventionally considered unsuitable as reinforcement materials. The purpose of the present invention is to provide a copper-based composite material that is inexpensive and has high strength and toughness by forming a matrix made of copper or a copper alloy, compounding the reinforcing material into this matrix, and applying appropriate heat treatment.
［発明の構成コ
（問題点を解決するための手段）
この発明による銅基複合材料は、マトリックスが銅また
は銅合金からなり、前記マトリックス中に熱処理による
強靭化が可能である鉄系材料からなる強化材を含み、前
記マトリックス中への前記強化材の複合化後に熱処理を
施してなることを特徴とするものである。[Structure of the Invention (Means for Solving Problems)] The copper-based composite material according to the present invention has a matrix made of copper or a copper alloy, and the matrix is made of an iron-based material that can be toughened by heat treatment. It is characterized in that it contains a reinforcing material and is heat-treated after the reinforcing material is composited into the matrix.
この発明の一実施態様における銅基複合材料にあっては
、マトリックスが銅または銅基合金からなり１強化材が
炭素鋼、低合金鋼あるいはマルテンサイト系ステンレス
鋼（例えば、Ｃｒ含有量が１１〜１８重量％）等の鉄系
材料の繊維または線材からなり、前記マトリックス中へ
の前記強化材の複合化後に熱処理として焼入れ処理を施
し、前記鉄系材料からなる強化材をマルテンサイトある
いはベイナイトを含む組織であるようにしたことを特徴
としている。また、必要に応じて焼もどし処理を行って
ソルバイト組織であるようにしたことを特徴としている
。In the copper-based composite material according to an embodiment of the present invention, the matrix is made of copper or a copper-based alloy, and the reinforcing material is carbon steel, low alloy steel, or martensitic stainless steel (for example, the Cr content is 11 to 10%). 18% by weight), etc., and after the reinforcing material is composited into the matrix, a quenching treatment is performed as a heat treatment, and the reinforcing material made of the iron-based material contains martensite or bainite. It is characterized by being organized. Further, it is characterized in that it is made into a sorbite structure by performing a tempering treatment if necessary.
この発明の他の実施態様における銅基複合材料にあって
は、マトリックスが時効析出型の銅合金、例えばＣｒ、
Ｚｒ、Ｓｉ 、Ｃｏ、Ｂｅ。In a copper matrix composite material according to another embodiment of the present invention, the matrix is an age-precipitated copper alloy, such as Cr,
Zr, Si, Co, Be.
Ａｉ、Ｎｉ 、Ｔｉ 、Ｃｄ、Ａｇ、Ｍｇのうちの１種
または２種以上を含む銅合金からなり、強化材が炭素鋼
、低合金鋼あるいはマルテンサイト系ステンレス鋼等の
鉄系材料の繊維または線材からなり、前記マトリックス
中への前記強化材の複合化後に熱処理を施して、前記マ
トリックスの溶体化処理と強化材の焼入れ処理とを同時
に行い１次いでマトリ−２クスの時効析出処理と強化材
の適度な焼もどし処理とを同時に行って、マトリックス
および強化材の強度および靭性を高めた組織であるよう
にしたことを特徴としている。It is made of a copper alloy containing one or more of Ai, Ni, Ti, Cd, Ag, and Mg, and the reinforcing material is fibers of iron-based materials such as carbon steel, low alloy steel, or martensitic stainless steel. The reinforcing material is made of a wire rod, and heat treatment is performed after the reinforcing material is composited into the matrix, and solution treatment of the matrix and quenching treatment of the reinforcing material are simultaneously carried out. It is characterized in that it is simultaneously subjected to appropriate tempering treatment to create a structure with increased strength and toughness of the matrix and reinforcing material.
この発明のさらに他の実施態様における銅基複合材料に
あっては、マトリックスが上述したような時効析出型の
銅合金であり、強化材が析出硬化型ステンレス鋼（例え
ば、ＪＩＳ ５ＵＳ６３０相当材等）のｆａ維または
線材からなり、前記マトリックス中への前記強化材の複
合化後に熱処理を施して、前記マトリックスおよび強化
材の溶体化処理を同時に行い、次いでマトリックスおよ
び強化材の時効処理を同時に行うことによって、マトリ
ックスおよび強化材の強度および靭性を高めた組織であ
るようにしたことを特徴としている。In a copper matrix composite material according to yet another embodiment of the present invention, the matrix is an aging precipitation type copper alloy as described above, and the reinforcing material is a precipitation hardening type stainless steel (for example, a material equivalent to JIS 5US630). consisting of fa fibers or wires, heat treatment is performed after the reinforcing material is composited into the matrix, the matrix and the reinforcing material are subjected to solution treatment at the same time, and then the matrix and the reinforcing material are subjected to aging treatment at the same time. It is characterized by a structure with enhanced strength and toughness of the matrix and reinforcing material.
ところで、繊維・線材強化型複合材料に用いられる強化
用の繊維・線材に要求される性能としては。By the way, what are the performances required of the reinforcing fibers and wires used in fiber- and wire-reinforced composite materials?
■強度（硬さ）が高いこと、 ■マトリックス金属とのぬれ性が良好なこと。■High strength (hardness), ■Good wettability with matrix metal.
■マトリックス金属と反応して脆弱な化合物を界面に形
成しないこと、
といった項目が挙げられるが、ある程度の量産品に適用
する場合には、当然ことながら価格が低く供給が安定な
こと、さらには使用済後の廃棄および再使用が可能なこ
と、といった項目が重要になってくる。■It must not react with the matrix metal to form brittle compounds at the interface, but when applying it to a certain amount of mass-produced products, it goes without saying that the price is low and the supply is stable, and furthermore, the use Items such as being able to be disposed of and reused after use become important.
この発明において用いられる炭素鋼、低合金鋼、ステン
レス鋼繊維・線材は、通常の繊維強化金属によく用いら
れるセラミックス繊維に比べてかなり安価でありまた供
給も安定している。また、同じ金属である銅合金に対し
て当然ぬれ性は良好であり、かつまた主元素であるＦｅ
はＣｕとの間で化合物を形成しない、さらにまた、Ｆｅ
は比重もＣｕに近いため複合化した場合に均一に分散し
易い、このように、Ｆｅ、：Ｃｕとの間には上記したよ
うな利点があり、強度が保証されれば安価な銅基複合材
料が得られる。The carbon steel, low-alloy steel, and stainless steel fibers and wires used in this invention are considerably cheaper than ceramic fibers often used in ordinary fiber-reinforced metals, and their supply is stable. In addition, it naturally has good wettability with copper alloys, which are the same metal, and also has good wettability with respect to copper alloys, which are the same metal, and also has good wettability due to the main element Fe.
does not form a compound with Cu, and furthermore, Fe
Since the specific gravity is close to that of Cu, it is easy to disperse uniformly when combined into a composite.In this way, Fe and Cu have the above-mentioned advantages, and if strength is guaranteed, it can be used as an inexpensive copper-based composite. Materials are obtained.
一般にマトリックス中へ強化材を複合化する際には高温
にさらされるため、金属繊維中線材を強化材として用い
た場合には焼なまし熱処理を受けたのと同じことになり
、軟化して強度が低下し、強化材としては効果的でなく
なるが、この発明においては、炭素鋼、低合金鋼、マル
テンサイト系ステンレス鋼、析出硬化型ステンレス鋼は
適切な熱処理によって適当な強度、硬さおよび靭性等を
付与できることに着目してこの発明を完成した。Generally, when a reinforcing material is composited into a matrix, it is exposed to high temperatures, so when a medium metal fiber material is used as a reinforcing material, it is the same as undergoing annealing heat treatment, which softens and increases the strength. However, in this invention, carbon steel, low alloy steel, martensitic stainless steel, and precipitation hardening stainless steel can be used with appropriate strength, hardness, and toughness through appropriate heat treatment. This invention was completed by paying attention to the fact that it is possible to add the following.
前述したように、この発明の一実施態様における銅基複
合材料にあっては、マトリックスが銅または銅基合金か
らなり、強化材が炭素鋼、低合金鋼あるいはマルテンサ
イト系ステンレス鋼等の鉄系材料のｍｌａまたは線材か
らなり、前記マトリックス中への前記強化材の複合化後
に熱処理として焼入れ処理を施し、前記鉄系材料からな
る強化材をマルテンサイトあるいはベイナイトを含む組
織であるようにしたことを特徴としている。As mentioned above, in the copper-based composite material according to one embodiment of the present invention, the matrix is made of copper or a copper-based alloy, and the reinforcing material is made of iron-based material such as carbon steel, low alloy steel, or martensitic stainless steel. The reinforcing material is made of mla or wire rod of the material, and after the reinforcing material is composited into the matrix, a quenching treatment is performed as a heat treatment, so that the reinforcing material made of the iron-based material has a structure containing martensite or bainite. It is a feature.
すなわち、上記のように、炭素鋼、低合金鋼あるいはマ
ルテンサイト系ステンレス鋼等の鉄系材料からなる繊維
−線材を強化材として銅または銅合金と複合化したのち
に、強化材のオーステナイト化温度以上でかつ銅または
銅合金の融点以下の温度に加熱し、その後急速に冷却さ
せることにより強化材中にマルテンサイトやベイナイト
組織を出現させることによって強度・硬さを付与するこ
とができる。また、必要に応じて焼もどし処理を施して
靭性をより一層向上させるようにすることもできる。そ
して、上記の変態は体積膨張を伴うためマトリックスと
の密着力も向上し、複合材料としての強度は更に向上す
るといった利点もある。That is, as mentioned above, after a fiber-wire rod made of a ferrous material such as carbon steel, low alloy steel, or martensitic stainless steel is composited with copper or copper alloy as a reinforcing material, the austenitizing temperature of the reinforcing material is By heating to a temperature above and below the melting point of copper or copper alloy, and then rapidly cooling, martensite or bainite structure appears in the reinforcing material, thereby imparting strength and hardness. Further, if necessary, a tempering treatment can be performed to further improve the toughness. Since the above-mentioned transformation is accompanied by volumetric expansion, the adhesion with the matrix is also improved, which has the advantage of further improving the strength of the composite material.
この場合の強化材は、通常の焼入れ処理によってオース
テナイト→マルテンサイト、あるいはベイナイト変態す
るものであればよく、一般的な炭素鋼、低合金鋼やＣｒ
を１１〜１８％程度含有するマルテンサイト系ステンレ
ス鋼のｍｔａ−線材が用いられる。The reinforcing material in this case may be any material that transforms from austenite to martensite or bainite through normal quenching treatment, such as general carbon steel, low alloy steel, Cr
An mta-wire rod made of martensitic stainless steel containing about 11 to 18% of is used.
前記したように、マトリックス中に強化材を複合化した
後の焼入れ温度は、前記強化材がオーステナイトに変態
する温度以上でかつマトリックスが溶融する温度以下で
あればよい、この場合の加熱保持時間は複合体の容積に
よって異なるが、銅あるいは銅合金は熱伝導がよく、強
化材との界面での密着が良好であれば短時間でよい、さ
らに、加熱中の酸化・脱炭を避けるために雰囲気は真空
あるいは非酸化性とすることがより一層望ましい、さら
にまた、加熱後の急速冷却は通常の焼入れと同様の方法
でよい、そして、ベイナイト組織とするために、必要に
応じて恒温変態処理を適用することもよい。As mentioned above, the quenching temperature after compounding the reinforcing material in the matrix may be at least the temperature at which the reinforcing material transforms into austenite and at or below the temperature at which the matrix melts. In this case, the heating holding time is Although it depends on the volume of the composite, copper or copper alloys have good thermal conductivity, and as long as there is good adhesion at the interface with the reinforcing material, it may take only a short time. It is more desirable to use a vacuum or non-oxidizing process.Furthermore, rapid cooling after heating can be done in the same way as normal quenching, and if necessary, isothermal transformation treatment can be performed to form a bainitic structure. It may also be applied.
前述したように、この発明の他の実施態様における銅基
複合材料にあっては、マトリックスが時効析出型の銅合
金からなり１強化材が炭素鋼、低合金鋼あるいはマルテ
ンサイト系ステンレス鋼等の鉄系材料のｍ維または線材
からなり、前記マトリックス中への前記強化材の複合化
後に熱処理を施して、前記マトリックスの溶体化処理と
強化材の焼入れ処理とを同時に行い、次いでマトリック
スの時効析出処理と強化材の適度な焼もどし処理とを同
時に行って、マトリックスおよび強化材の強度および靭
性を高めた組織であるようにしている。As mentioned above, in the copper matrix composite material according to another embodiment of the present invention, the matrix is made of an age-precipitated copper alloy, and the reinforcing material is made of carbon steel, low alloy steel, martensitic stainless steel, etc. It is made of m-fibers or wires of iron-based material, and after the reinforcing material is composited into the matrix, heat treatment is performed to simultaneously perform solution treatment of the matrix and quenching treatment of the reinforcing material, and then aging precipitation of the matrix is performed. The processing and appropriate tempering of the reinforcement are performed simultaneously to provide a structure with increased strength and toughness of the matrix and reinforcement.
上記した時効析出型の銅合金としては１代表的なものに
、Ｃｕ−Ｃｒ合金があり、導電材としてよく使用されて
いる。このＣｕ−Ｃｒ合金は、通常の場合的９５０〜１
０３０℃で溶体化処理し、約４００〜５００℃で時効処
理を行うが、この溶体化処理温度は強化材の焼入れ可能
な温度である。また１時効処理は必要に応じて強化材が
過度に焼もどしを受けない温度および時間で行えばよい
、そして、その他の時効析出型の銅合金をマトリックス
とする場合においても同様に強化材の焼入れ可能な温度
で急速冷却をして強化材の焼入れとマトリックスの溶体
化処理とを同時に行い、次に必要に応じて強化材が過度
に焼もどしを受けない温度で熱処理をしてマトリックス
を時効硬化させることにより、マトリックスおよび強化
材ともに強度が高く靭性の優れた複合材料が得られる。One typical example of the above-mentioned aging precipitation type copper alloy is Cu-Cr alloy, which is often used as a conductive material. This Cu-Cr alloy has 950 to 1
The solution treatment is carried out at 030°C and the aging treatment is carried out at about 400 to 500°C, and this solution treatment temperature is a temperature at which the reinforcing material can be hardened. In addition, the 1-aging treatment can be carried out as needed at a temperature and time that will not cause the reinforcing material to undergo excessive tempering, and the same can be applied to cases where other aging-precipitated copper alloys are used as a matrix. Simultaneous quenching of the reinforcement and solution treatment of the matrix by rapid cooling at a temperature that is possible, followed by age hardening of the matrix by heat treatment, if necessary, at a temperature that does not cause excessive tempering of the reinforcement. By doing so, a composite material with high strength and toughness of both the matrix and the reinforcing material can be obtained.
これらの時効析出型の銅合金としては、Ｃｕ中にＣｒ以
外にＺｒ、ＳＬ 、Ｃｏ、Ｂｅ、Ａｉ。These aging precipitation type copper alloys include Zr, SL, Co, Be, and Al in addition to Cr.
Ｎｉ 、Ｔｆ 、Ｃｄ、Ａｇ１Ｍｇ等を含むＣｕ合金が
ある。There are Cu alloys containing Ni, Tf, Cd, Ag1Mg, etc.
この発明のさらに他の実施態様における銅基複合材料に
あっては、マトリックスが上述したような時効析出型の
銅合金であり、強化材が析出硬化型ステンレス鋼の繊維
または線材からなり、前記マトリックス中への前記強化
材の複合化後に熱処理を施して、前記マトリックスおよ
び強化材の溶体化処理を同時に行い１次いでマトリック
スおよび強化材の時効処理を同時に行うことによって、
マトリックスおよび強化材の強度および靭性を高めた組
織であるようにしている。In a copper matrix composite material according to still another embodiment of the present invention, the matrix is an aging precipitation type copper alloy as described above, the reinforcing material is made of precipitation hardening type stainless steel fibers or wires, and the matrix is By applying a heat treatment after compositing the reinforcing material therein, simultaneously solution-treating the matrix and reinforcing material, and then simultaneously aging the matrix and reinforcing material,
The matrix and reinforcement have a structure with increased strength and toughness.
この場合、強化材は銅合金の融点以下の温度で溶体化処
理が可能な材質であることが必要である０例えば、析出
硬化型ステンレス鋼であるＪＩＳ ＳＵＳ ６３０
は溶体化処理温度が約１０２０〜１０７０℃９時効処理
温度が約４３０〜６２０℃である。一方、マトリックス
となる銅合金は非熱処理型でもよいが、時効析出型の方
がより高強度の複合材料が得られる。その場合は、上記
強化材と同じ温度で溶体化処理および時効析出処理が可
能な材質であることが必要である０例えば、時効析出型
の銅合金であるＣｕ−Ｃｒ合金は前記したように溶体化
処理温度が約９５０〜１０３０℃２時効処理温度が約４
００〜５００℃である。同じく時効析出型の銅合金であ
るＣｕ−Ｚｒ合金は溶体化処理温度が約９５０〜１０２
０℃９時効析出処理温度が約３００〜５００℃である。In this case, the reinforcing material must be made of a material that can be solution-treated at a temperature below the melting point of the copper alloy. For example, JIS SUS 630, which is precipitation hardening stainless steel.
The solution treatment temperature is approximately 1020-1070°C, and the aging treatment temperature is approximately 430-620°C. On the other hand, although the copper alloy serving as the matrix may be of a non-heat-treated type, a composite material with higher strength can be obtained by using an aging precipitation type. In that case, the material must be capable of solution treatment and aging precipitation treatment at the same temperature as the reinforcing material. The aging treatment temperature is approximately 950 to 1030℃.2 The aging treatment temperature is approximately 4.
00-500°C. Cu-Zr alloy, which is also an aging precipitation type copper alloy, has a solution treatment temperature of about 950 to 102
The 0°C 9 aging precipitation treatment temperature is about 300 to 500°C.
従って１強化材とマトリックスの熱処理を同時に行うこ
とが可能である。なお、こｉらの熱処理は酸化を避ける
ために真空あるいは非酸化性雰囲気であることがとくに
望ましい、このように、強化材の材質とマトリックス銅
合金の組合せは、同じ温度で溶体化処理、時効処理が可
能であるものを選べばよい。Therefore, it is possible to heat treat the reinforcement material and the matrix simultaneously. It is particularly desirable that these heat treatments be carried out in a vacuum or non-oxidizing atmosphere to avoid oxidation.In this way, the combination of the reinforcing material and the matrix copper alloy should be subjected to solution treatment and aging at the same temperature. All you have to do is choose one that can be processed.
（実施例１）
この実施例では、マトリックスとして純Ｃｕを用い、強
化材として直径０．５ｍｍ、長さ１００ｍｍである０、
４７重量％Ｃの硬鋼線（ＪＩＳＳＷＲＨ４７相当材）を
用いた。そしてまず、内面に断熱被覆を施した鋳型内に
１表面を清浄にした硬鋼線束をセットした。また、一方
では、炉中においてＣｕをその表面を木炭で覆った状態
で溶解し、Ｐを添加して脱酸した０次いで、溶融状態の
Ｃｕを鋳型内に注湯し、硬鋼線束の他端より直ちに吸引
して線材間にＣｕを溶浸させた。このとき、鋳込温度は
１２００℃１強化材含有率は１７％である。こうして得
られた複合材の断面状況を第１図に示す、第１図に示す
ように、マトリックスと強化材との密着状態はかなり良
好であることが認められる。〜方、強化材ｍ雑のミクロ
組織を第２図に示す、第２図に示すように、強化材は鋳
造時の熱によって焼なまし組織となっている。なお、こ
のときの強化材の硬さはＨｖ１７８〜２゜３であった。(Example 1) In this example, pure Cu was used as the matrix, and the reinforcing material was 0.5 mm in diameter and 100 mm in length.
A hard steel wire containing 47% by weight C (material equivalent to JISSWRH47) was used. First, a hard steel wire bundle with one surface cleaned was set in a mold whose inner surface was coated with heat insulation. On the other hand, Cu is melted in a furnace with its surface covered with charcoal, P is added to deoxidize the Cu, and then the molten Cu is poured into a mold to form a hard steel wire bundle. Suction was immediately applied from the end to infiltrate Cu between the wire rods. At this time, the casting temperature was 1200° C. and the reinforcing material content was 17%. A cross-sectional view of the thus obtained composite material is shown in FIG. 1. As shown in FIG. 1, it is recognized that the adhesion between the matrix and the reinforcing material is quite good. Figure 2 shows the microstructure of the reinforcing material. As shown in Figure 2, the reinforcing material has an annealed structure due to the heat during casting. The hardness of the reinforcing material at this time was Hv178 to 2°3.
次に、この複合材から試料を切り出し、Ｎ２ガス雰囲気
の炉中で９００℃、３０分間加熱保持、後水冷した６強
化ｍ維のミクロ組織を第３図に示す、第３図に示すよう
に、強化材はマルテンサイト組織になっており、硬さも
Ｈｖ６０２〜６３１と上昇しており、複合材料としての
強度も向上していることが確かめられた。Next, a sample was cut from this composite material, heated and held at 900°C for 30 minutes in a N2 gas atmosphere furnace, and then water-cooled.The microstructure of the 6-reinforced m fiber is shown in Figure 3. It was confirmed that the reinforcing material had a martensitic structure, and the hardness increased to Hv602-631, and the strength as a composite material was also improved.
（実施例２）
この実施例では、強化材として直径０．５ｍｍ、長さ１
００ｍｎｎ（７）１３重量％Ｃｒマルテンサイト系ステ
ンレスの鋼１（ＪＩＳ ＳＵＳ４１０相当材）を用い
、その他は実施例１と同じ条件で複合材を製作した。こ
の複合材中において、強化材は焼なまし組織となってお
り、硬さはＨｖ１４２〜１６８であった。(Example 2) In this example, the reinforcing material was 0.5 mm in diameter and 1 in length.
00mnn(7) A composite material was manufactured using 13% by weight Cr martensitic stainless steel 1 (material equivalent to JIS SUS410) and under the same conditions as in Example 1 except for the following. In this composite material, the reinforcing material had an annealed structure, and the hardness was Hv142 to Hv168.
次に、上記の複合材から切り出した試料をＮ２雰囲気の
炉中に９５０℃で３０分間保持したのち油冷した。焼入
れ後の強化材の硬さはＨｖ４００〜４４０であった。こ
のようにして得た複合材料は、強化材が硬鋼線であった
実施例１のものに比べて強度は若干低いものの強化材と
してステンレス鋼を用いているため耐食性に優れたもの
であり、耐食性と靭性が要求される部位に適した複合材
料である。Next, a sample cut out from the above composite material was held in a furnace in an N2 atmosphere at 950° C. for 30 minutes, and then cooled in oil. The hardness of the reinforcing material after quenching was Hv400-440. Although the strength of the thus obtained composite material is slightly lower than that of Example 1 in which the reinforcing material was a hard steel wire, it has excellent corrosion resistance because stainless steel is used as the reinforcing material. This composite material is suitable for areas where corrosion resistance and toughness are required.
（実施例３）
この実施例では、マトリックスを時効析出型のＣｕ−１
，０１重量％Ｃｒ合金とし、その他は実施例１と同様に
して複合材を作製した。この複合材におけるマトリック
スの硬さはＨｖ１０５〜１２０であった０次に、この複
合材から切り出した試料をＮ２雰囲気中で１０００℃、
３０分間保持して水冷した。このときのマトリックスの
硬さはＨｖ８０〜８５であった０次に、やはりＮ２雰囲
気中で４５０℃、１時間保持の時効析出処理を施した０
時効処理後のマトリックス硬さはＨｖ１３５〜１５０で
あった。また、強化材の硬さはＨｖ３２０〜３４０であ
って適度に焼もどしがなされたものであり、実施例１の
場合に比べてマトリックス強度は高いものであった。(Example 3) In this example, the matrix is aged-precipitated Cu-1.
, 01% by weight Cr alloy, and otherwise produced in the same manner as in Example 1. The hardness of the matrix in this composite material was Hv105-120. Next, a sample cut from this composite material was heated at 1000°C in an N2 atmosphere.
It was held for 30 minutes and cooled with water. The hardness of the matrix at this time was Hv 80 to 85.Next, an aging precipitation treatment was performed at 450°C for 1 hour in a N2 atmosphere.
The matrix hardness after aging treatment was Hv135-150. Further, the hardness of the reinforcing material was Hv320 to 340, and it was moderately tempered, and the matrix strength was higher than that of Example 1.
（実施例４）
この実施例では、マトリックスとして時効析出型のＣｕ
−１，０１重量％Ｃｒ合金を用い、強化材として直径０
．１５ｍｍ、長さ１０ｍｍである析出硬化型のステンレ
ス鋼線材（Ｊ Ｉ Ｓ ５ＵＳ６３０相当材）を用い
た。そして、まず、内面に断熱被覆を施した鋳型内に強
化材の成形体をセットした。なお、この成形体は軽くプ
レス成形して作製したものを用いた。また、一方では、
炉中においてＣｕ−Ｃｒ合金をその表面を木炭で覆った
状態で溶解し、Ｐを添加して脱酸した０次に、溶融状態
にあるＣｕ−Ｃｒ合金を鋳型内に注湯し。(Example 4) In this example, aged precipitation type Cu was used as the matrix.
- Using 1.01 wt% Cr alloy, diameter 0 as reinforcing material
．． A precipitation-hardened stainless steel wire (equivalent to JIS 5US630) having a diameter of 15 mm and a length of 10 mm was used. First, a reinforcing material molded body was set in a mold whose inner surface was coated with heat insulation. Note that this molded body was produced by light press molding. Also, on the other hand,
A Cu-Cr alloy is melted in a furnace with its surface covered with charcoal, P is added to deoxidize it, and then the molten Cu-Cr alloy is poured into a mold.
成形体の他端より直ちに吸引して線材間にＣｕ−Ｃｒ合
金を溶浸させた。このとき、鋳込温度は１２００℃２強
化材含有率は２５％である。こうして得られた複合材の
マトリックスと強化材との界面の密着状況はかなり良好
であった。また、強化材の硬さはＨｖ２８０〜２７０．
マトリックスの硬さはＨｖ１０５〜１２０であった。Suction was immediately applied from the other end of the compact to infiltrate the Cu-Cr alloy between the wire rods. At this time, the casting temperature was 1200° C. and the reinforcing material content was 25%. The adhesion between the matrix and the reinforcing material of the thus obtained composite material was quite good. In addition, the hardness of the reinforcing material is Hv280-270.
The hardness of the matrix was Hv105-120.
次に、この複合材から試料を切り出し、Ｎ２ガス雰囲気
の炉中で１０２０℃で４０分間保持した後水冷する溶体
化処理を行った０次いで、この試料を同じ＜Ｎ２ガス雰
囲気の炉中で４５０℃で３０分間保持する時効処理を行
った。この時の強化材の硬さはＨｖ４０５〜４２０．マ
トリックスの硬さはＨｖ１３５〜１５０であった。した
がって、強化材およびマトリックスともに熱処理前に比
べて各々の硬さが上昇しており、複合材料としての強度
も向上していることが確かめられた。Next, a sample was cut out from this composite material, and solution treatment was performed by holding it at 1020 °C for 40 minutes in a furnace with N2 gas atmosphere and cooling it with water. Aging treatment was carried out by holding at ℃ for 30 minutes. The hardness of the reinforcing material at this time is Hv405-420. The hardness of the matrix was Hv135-150. Therefore, it was confirmed that the hardness of both the reinforcing material and the matrix was increased compared to before heat treatment, and the strength of the composite material was also improved.
［発明の効果］
以上説明してきたように、この発明による銅基複合材料
は、マトリックスが銅または銅合金からなり、前記マト
リックス中に熱処理による強靭化が可能である鉄系材料
からなる強化材を含み、前記マトリックス中への前記強
化材の複合化後に熱処理を施してなる構成としたもので
あるから、銅または銅合金のもつ優れた特性である導電
性、伝熱性、耐摩耗性、耐食性等の特性を維持したまま
で、さらに強度、靭性および耐熱性等の優れた銅基複合
材料をしかも安価に提供することが可能であり、導電材
料、伝熱材料、耐摩耗材料、耐食材料、金型材料等とし
て幅広く利用することができ、それらの性能ならびに耐
久寿命等をより一層高めることが可能になるという非常
に優れた効果がもたらされる。[Effects of the Invention] As explained above, the copper matrix composite material according to the present invention has a matrix made of copper or a copper alloy, and a reinforcing material made of an iron-based material that can be toughened by heat treatment in the matrix. Since the reinforcing material is composited into the matrix and then heat-treated, it has excellent properties such as electrical conductivity, heat conductivity, wear resistance, corrosion resistance, etc. that copper or copper alloys have. It is possible to provide copper-based composite materials with excellent strength, toughness, and heat resistance while maintaining the characteristics of copper-based materials at low cost. It can be widely used as a mold material, etc., and has very excellent effects such as making it possible to further improve the performance and durability of these materials.
第１図、第２図および第３図はこの発明の実施例１にお
いて製作した複合材料の各々マトリックスと強化材との
複合化直後のマクロ組織、ミクロ組織および熱処理後の
ミクロ組織を示す金属組織写真である。
特許出願人 日産自動車株式会社
代理人弁理士 小 塩 豊
第１図
第２図
（ＸＩＱＣす
（Ｊｏｏ）FIGS. 1, 2, and 3 show the macrostructure, microstructure, and microstructure after heat treatment of the composite material produced in Example 1 of the present invention, respectively, immediately after the matrix and reinforcing material are combined. It's a photo. Patent Applicant: Nissan Motor Co., Ltd. Representative Patent Attorney Yutaka Oshio Figure 1 Figure 2 (XIQCsu (Joo))
Claims (1)
トリックス中に熱処理による強靭化が可能である鉄系材
料からなる強化材を含み、前記マトリックス中への前記
強化材の複合化後に熱処理を施してなることを特徴とす
る銅基複合材料。(1) The matrix is made of copper or a copper alloy, and the matrix contains a reinforcing material made of an iron-based material that can be toughened by heat treatment, and the reinforcing material is heat-treated after being composited into the matrix. A copper-based composite material characterized by:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10997785A JPS61266535A (en) | 1985-05-21 | 1985-05-21 | Copper-base composite material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10997785A JPS61266535A (en) | 1985-05-21 | 1985-05-21 | Copper-base composite material |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61266535A true JPS61266535A (en) | 1986-11-26 |
Family
ID=14523948
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10997785A Pending JPS61266535A (en) | 1985-05-21 | 1985-05-21 | Copper-base composite material |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61266535A (en) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102031464A (en) * | 2010-12-22 | 2011-04-27 | 东南大学 | Copper-steel fiber copper-based composite material and preparation method thereof |
| CN102051534A (en) * | 2011-01-14 | 2011-05-11 | 南京信息工程大学 | Damping wear-resistant copper alloy material and preparation method thereof |
| CN102051553A (en) * | 2011-01-14 | 2011-05-11 | 南京信息工程大学 | Wear-resistant copper alloy material and preparation method thereof |
| CN102071380A (en) * | 2011-01-14 | 2011-05-25 | 南京信息工程大学 | Wear resistant mottled cast iron material and preparation method thereof |
| CN102071378A (en) * | 2011-01-14 | 2011-05-25 | 南京信息工程大学 | Wear resistant steel material and preparation method thereof |
| CN102071375A (en) * | 2011-01-14 | 2011-05-25 | 南京信息工程大学 | Anti-corrosion copper alloy material and preparation method thereof |
| JP2014506724A (en) * | 2011-01-21 | 2014-03-17 | カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハー | Mirror substrate for EUV lithography |
-
1985
- 1985-05-21 JP JP10997785A patent/JPS61266535A/en active Pending
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