JP2002317209A - 複合金属の製造方法 - Google Patents
複合金属の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 スチール製（鋼製）の金属カプセルを用いて
熱間等方圧縮を行っても、高い熱伝導性が安定して得ら
れる複合金属の製造方法を提供する。 【解決手段】 ＨＩＰ工程（熱間等方圧縮工程）２８お
ける熱間等方圧縮に際して、予備成形品（複合粉末成形
品）Ｓとそれが収容された前記鋼製金属カプセル３０と
の間に、熱間等方圧縮時に溶融ガラスとなる圧力伝達媒
体３２、その複合粉末成形品Ｓと鋼製金属カプセル３０
との間の接触を防止する高融点金属製の絶縁治具３３と
が介在させられることから、たとえ複合粉末成形品Ｓが
自重による沈下によって鋼製金属カプセル３０と接触し
ようとしても、高融点金属製の絶縁治具３３により受け
られてその接触が防止されるので、鋼製金属カプセル３
０を構成する鉄分が複合粉末成形品Ｓすなわち複合金属
１４内へ拡散されることがなく、その高熱伝導性が安定
して得られるようになる。
熱間等方圧縮を行っても、高い熱伝導性が安定して得ら
れる複合金属の製造方法を提供する。 【解決手段】 ＨＩＰ工程（熱間等方圧縮工程）２８お
ける熱間等方圧縮に際して、予備成形品（複合粉末成形
品）Ｓとそれが収容された前記鋼製金属カプセル３０と
の間に、熱間等方圧縮時に溶融ガラスとなる圧力伝達媒
体３２、その複合粉末成形品Ｓと鋼製金属カプセル３０
との間の接触を防止する高融点金属製の絶縁治具３３と
が介在させられることから、たとえ複合粉末成形品Ｓが
自重による沈下によって鋼製金属カプセル３０と接触し
ようとしても、高融点金属製の絶縁治具３３により受け
られてその接触が防止されるので、鋼製金属カプセル３
０を構成する鉄分が複合粉末成形品Ｓすなわち複合金属
１４内へ拡散されることがなく、その高熱伝導性が安定
して得られるようになる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、低熱膨張性および
高熱伝導性を兼ね備えるために低熱膨張性金属および高
熱伝導性金属を含む複合合金の製造方法に関するもので
ある。
高熱伝導性を兼ね備えるために低熱膨張性金属および高
熱伝導性金属を含む複合合金の製造方法に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】たとえばタングステンおよびモリブデン
などの低熱膨張性金属と、たとえば銅、銀などの高伝導
性金属とから成る複合合金が知られている。このような
複合合金は、低熱膨張性および高熱伝導性を兼ね備えて
いるので、ＩＣパッケージに設けられるヒートシンク
（放熱板）などとして好適に用いられ、また、耐アーク
性に優れているので、放電加工用電極、電流を開閉する
接点の材料などとして好適に用いられる。この複合合金
は、たとえば不活性ガス中で６００〜１４００℃程度に
加熱し且つその不活性ガスでたとえば９．８×１０6 〜
１７６．４×１０6Ｐａ（１００〜１８００ｋｇｆ／ｃ
ｍ2 ）程度の圧力に加圧する所謂ＨＩＰ法（熱間等方圧
縮成形法、熱間ガス圧縮成形法、熱間静水圧圧縮成形
法）により成形される。たとえば、特開平５−２７１７
０２号公報に記載された製造方法がそれである。
などの低熱膨張性金属と、たとえば銅、銀などの高伝導
性金属とから成る複合合金が知られている。このような
複合合金は、低熱膨張性および高熱伝導性を兼ね備えて
いるので、ＩＣパッケージに設けられるヒートシンク
（放熱板）などとして好適に用いられ、また、耐アーク
性に優れているので、放電加工用電極、電流を開閉する
接点の材料などとして好適に用いられる。この複合合金
は、たとえば不活性ガス中で６００〜１４００℃程度に
加熱し且つその不活性ガスでたとえば９．８×１０6 〜
１７６．４×１０6Ｐａ（１００〜１８００ｋｇｆ／ｃ
ｍ2 ）程度の圧力に加圧する所謂ＨＩＰ法（熱間等方圧
縮成形法、熱間ガス圧縮成形法、熱間静水圧圧縮成形
法）により成形される。たとえば、特開平５−２７１７
０２号公報に記載された製造方法がそれである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記ＨＩＰ
法を用いて製造された複合合金は、通常、圧縮による破
損を防止し且つ製造コストを低くするために比較的高強
度が得られるスチール（鋼）製の金属カプセル内におい
て熱間等方圧縮される。しかしながら、このようなスチ
ール（鋼）製の金属カプセルが用いられると、熱間等方
圧縮中に金属カプセルが複合合金に接触してその金属カ
プセルを構成する鉄が複合合金内に拡散することによ
り、熱伝導性が低くなったり或いはばらついたりすると
いう不都合が発生する場合があった。たとえば、前記特
開平５−２７１７０２号公報に記載された製造方法で
は、被加圧体が金属カプセルに直接接触しないように両
者の間に軟化可能なガラスが介在させられるが、溶融状
態のガラスの粘性により被加圧体を浮いた状態に維持す
るようにガラスの組成や加熱温度を設定することはきわ
めて困難であり、ガラスの軟化によって被加圧体が自重
によって沈下して金属カプセルに接触する場合があった
のである。
法を用いて製造された複合合金は、通常、圧縮による破
損を防止し且つ製造コストを低くするために比較的高強
度が得られるスチール（鋼）製の金属カプセル内におい
て熱間等方圧縮される。しかしながら、このようなスチ
ール（鋼）製の金属カプセルが用いられると、熱間等方
圧縮中に金属カプセルが複合合金に接触してその金属カ
プセルを構成する鉄が複合合金内に拡散することによ
り、熱伝導性が低くなったり或いはばらついたりすると
いう不都合が発生する場合があった。たとえば、前記特
開平５−２７１７０２号公報に記載された製造方法で
は、被加圧体が金属カプセルに直接接触しないように両
者の間に軟化可能なガラスが介在させられるが、溶融状
態のガラスの粘性により被加圧体を浮いた状態に維持す
るようにガラスの組成や加熱温度を設定することはきわ
めて困難であり、ガラスの軟化によって被加圧体が自重
によって沈下して金属カプセルに接触する場合があった
のである。
【０００４】本発明は以上の事情を背景として為された
ものであり、その目的とするところは、スチール製（鋼
製）の金属カプセルを用いて熱間等方圧縮を行っても、
高い熱伝導性が安定して得られる複合金属の製造方法を
提供することにある。
ものであり、その目的とするところは、スチール製（鋼
製）の金属カプセルを用いて熱間等方圧縮を行っても、
高い熱伝導性が安定して得られる複合金属の製造方法を
提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めの本発明の要旨とするところは、低熱膨張性金属およ
び高熱伝導性金属の複合粉末成形品を鋼製金属カプセル
内に収容し、その鋼製金属カプセルの外部から熱間等方
圧縮することにより複合合金を製造する複合合金の製造
方法であって、前記熱間等方圧縮に際して、前記複合粉
末成形品とそれが収容された前記鋼製金属カプセルとの
間に、溶融ガラスと、その複合粉末成形品と金属カプセ
ルとの間の接触を防止する高融点金属製の絶縁治具とを
介在させることにある。
めの本発明の要旨とするところは、低熱膨張性金属およ
び高熱伝導性金属の複合粉末成形品を鋼製金属カプセル
内に収容し、その鋼製金属カプセルの外部から熱間等方
圧縮することにより複合合金を製造する複合合金の製造
方法であって、前記熱間等方圧縮に際して、前記複合粉
末成形品とそれが収容された前記鋼製金属カプセルとの
間に、溶融ガラスと、その複合粉末成形品と金属カプセ
ルとの間の接触を防止する高融点金属製の絶縁治具とを
介在させることにある。
【０００６】
【発明の効果】このようにすれば、熱間等方圧縮に際し
て、複合粉末成形品とそれが収容された前記鋼製金属カ
プセルとの間に、熱間等方圧縮時に溶融する溶融ガラス
と、その複合粉末成形品と鋼製金属カプセルとの間の接
触を防止する高融点金属製の絶縁治具とが介在させられ
ることから、たとえ複合粉末成形品が自重による沈下に
よって鋼製金属カプセルと接触しようとしても、高融点
金属製の絶縁治具により受けられてその接触が防止され
るので、鋼製金属カプセルを構成する鉄分が複合粉末成
形品すなわち複合金属内へ拡散されることがなく、その
高熱伝導性が安定して得られるようになる。
て、複合粉末成形品とそれが収容された前記鋼製金属カ
プセルとの間に、熱間等方圧縮時に溶融する溶融ガラス
と、その複合粉末成形品と鋼製金属カプセルとの間の接
触を防止する高融点金属製の絶縁治具とが介在させられ
ることから、たとえ複合粉末成形品が自重による沈下に
よって鋼製金属カプセルと接触しようとしても、高融点
金属製の絶縁治具により受けられてその接触が防止され
るので、鋼製金属カプセルを構成する鉄分が複合粉末成
形品すなわち複合金属内へ拡散されることがなく、その
高熱伝導性が安定して得られるようになる。
【０００７】
【発明の他の態様】ここで、好適には、前記熱間等方圧
縮は、前記複合粉末成形品がガラス粉体とともに収容さ
れた鋼製金属カプセルに対して、そのガラス粉体が溶融
する温度で加熱するものである。このようにすれば、溶
融ガラスを介して複合粉末成形品が等方圧縮されるの
で、一層均一な組成を有する複合金属が得られる。
縮は、前記複合粉末成形品がガラス粉体とともに収容さ
れた鋼製金属カプセルに対して、そのガラス粉体が溶融
する温度で加熱するものである。このようにすれば、溶
融ガラスを介して複合粉末成形品が等方圧縮されるの
で、一層均一な組成を有する複合金属が得られる。
【０００８】また、好適には、前記複合合金は、前記高
熱伝導性金属として銅Ｃｕおよび銀Ａｇの少なくとも一
方を１重量％以上含み、前記低熱膨張性金属としてタン
グステンおよびモリブデンの少なくとも一方を含むもの
である。このようにすれば、低熱膨張性および高い熱伝
導性を備えた複合金属が得られる。
熱伝導性金属として銅Ｃｕおよび銀Ａｇの少なくとも一
方を１重量％以上含み、前記低熱膨張性金属としてタン
グステンおよびモリブデンの少なくとも一方を含むもの
である。このようにすれば、低熱膨張性および高い熱伝
導性を備えた複合金属が得られる。
【０００９】また、好適には、前記複合合金は、鉄Ｆ
ｅ、コバルトＣｏ、ニッケルＮｉの合計の割合が３重量
％以下である。このようにすれば、複合金属の高熱伝導
性が安定して得られる。
ｅ、コバルトＣｏ、ニッケルＮｉの合計の割合が３重量
％以下である。このようにすれば、複合金属の高熱伝導
性が安定して得られる。
【００１０】また、好適には、前記熱間等方圧縮は、前
記高熱伝導性金属よりも低い温度下で等方圧縮を行うも
のである。このようにすれば、複合金属が溶融ガラスを
介して熱間等方圧縮されるとき、複合金属内の高熱伝導
性金属が溶解して溶融ガラスと置換されることにより外
部へ溶け出すことが好適に防止される。
記高熱伝導性金属よりも低い温度下で等方圧縮を行うも
のである。このようにすれば、複合金属が溶融ガラスを
介して熱間等方圧縮されるとき、複合金属内の高熱伝導
性金属が溶解して溶融ガラスと置換されることにより外
部へ溶け出すことが好適に防止される。
【００１１】また、好適には、前記高融点金属製の絶縁
治具は、前記複合粉末や複合金属に含まれる低熱膨張性
金属と同一或いは同質の金属である。たとえば低熱膨張
性金属がタングステンおよびモリブデンの少なくとも一
方であれば、高融点金属製の絶縁治具もタングステンお
よびモリブデンの少なくとも一方から構成される。この
ようにすれば、熱間等方圧縮されるときに上記高融点金
属製の絶縁治具と複合金属とが接触して相互の熱拡散が
発生しても、複合金属の性質或いは機能は何ら変化しな
い利点がある。
治具は、前記複合粉末や複合金属に含まれる低熱膨張性
金属と同一或いは同質の金属である。たとえば低熱膨張
性金属がタングステンおよびモリブデンの少なくとも一
方であれば、高融点金属製の絶縁治具もタングステンお
よびモリブデンの少なくとも一方から構成される。この
ようにすれば、熱間等方圧縮されるときに上記高融点金
属製の絶縁治具と複合金属とが接触して相互の熱拡散が
発生しても、複合金属の性質或いは機能は何ら変化しな
い利点がある。
【００１２】
【発明の好適な実施の形態】以下、本発明の一実施例を
図面を参照して詳細に説明する。
図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】図１は、ＬＳＩを冷却するために半導体パ
ッケージに設けられるヒートシンク、放電加工用電極、
電流開閉器（継電器）の接点などに用いられる複合合金
１４を示す略図である。この複合合金１４は、単体で、
或いは鉄、スチール（鋼）、合金鉄のような高強度且つ
安価な鉄系金属から成る基材（基台）に一体的にロー付
けされた状態で実用される。
ッケージに設けられるヒートシンク、放電加工用電極、
電流開閉器（継電器）の接点などに用いられる複合合金
１４を示す略図である。この複合合金１４は、単体で、
或いは鉄、スチール（鋼）、合金鉄のような高強度且つ
安価な鉄系金属から成る基材（基台）に一体的にロー付
けされた状態で実用される。
【００１４】上記複合合金１４は、低熱膨張性および高
熱伝導性を兼ね備えるために、たとえば図２のミクロレ
ベルの概略図に示すように、たとえばタングステンＷ、
モリブデンＭｏ、ニオブＮｂのうちの少なくとも１つか
ら成る耐熱性或いは低熱膨張性金属粒子１６が熱拡散に
よる接合によって相互に結合され、それら低熱膨張性金
属粒子１６の間（隙間）に溶解した高熱伝導性金属１８
が充填されることによって構成されている。この高熱伝
導性金属１８は、たとえば銅Ｃｕ、銀Ａｇ、金Ａｕ、ア
ルミニウムＡｌのうちの少なくとも１つから構成され
る。上記低熱膨張性金属粒子１６がタングステンＷであ
り、上記高熱伝導性金属１８が銅Ｃｕである場合は、上
記複合合金１４は、たとえば図３に示すように、銅Ｃｕ
の融点１０８３℃より低温において高熱伝導性金属１８
および低熱膨張性金属粒子１６が共に固相状態となり、
その銅Ｃｕの融点１０８３℃より高温において高熱伝導
性金属１８が液相となるが低熱膨張性金属粒子１６が固
相となる状態図を有する合金である。
熱伝導性を兼ね備えるために、たとえば図２のミクロレ
ベルの概略図に示すように、たとえばタングステンＷ、
モリブデンＭｏ、ニオブＮｂのうちの少なくとも１つか
ら成る耐熱性或いは低熱膨張性金属粒子１６が熱拡散に
よる接合によって相互に結合され、それら低熱膨張性金
属粒子１６の間（隙間）に溶解した高熱伝導性金属１８
が充填されることによって構成されている。この高熱伝
導性金属１８は、たとえば銅Ｃｕ、銀Ａｇ、金Ａｕ、ア
ルミニウムＡｌのうちの少なくとも１つから構成され
る。上記低熱膨張性金属粒子１６がタングステンＷであ
り、上記高熱伝導性金属１８が銅Ｃｕである場合は、上
記複合合金１４は、たとえば図３に示すように、銅Ｃｕ
の融点１０８３℃より低温において高熱伝導性金属１８
および低熱膨張性金属粒子１６が共に固相状態となり、
その銅Ｃｕの融点１０８３℃より高温において高熱伝導
性金属１８が液相となるが低熱膨張性金属粒子１６が固
相となる状態図を有する合金である。
【００１５】上記の複合合金１４の製造工程の要部を、
図４を用いて説明する。図４において、金属粉原料調合
工程２０では、高熱伝導性金属粒子が少なくとも１重量
％を越えるように低熱膨張性金属粒子１６および高熱伝
導性金属粒子が所定の割合で調合されるとともに均一分
散されて混合粉末が調整される。たとえば、タングステ
ンＷの粉末と銅Ｃｕの粉末とが所定の割合たとえば８：
２で配合された後、不活性ガス（アルゴンガス）雰囲気
中でポリビニルアルコール水溶液と共に混合攪拌され、
脱水、乾燥される。続く焼鈍工程２２では、焼鈍炉内に
おいて上記のような混合粒子に水素気流中において水素
焼鈍が実施される。そして、必要に応じて、プラズマ積
層凝固炉（ＰＰＣ炉）を用いて非プール溶解（粒内プー
ル乃至半溶融および積層凝固）が施され、焼鈍後の混合
粒子が急速溶解させられた後、冷却床上に堆積させられ
て急速凝固させられることにより容体化され、タングス
テンＷの粉末と銅Ｃｕの粉末とが互いに均一に分散され
た溶融化堆積物とされるとともに、その溶融化堆積物が
タンプミルなどによって粉砕され且つ分級されることに
よって均一な粒度の複合粉末とされる。
図４を用いて説明する。図４において、金属粉原料調合
工程２０では、高熱伝導性金属粒子が少なくとも１重量
％を越えるように低熱膨張性金属粒子１６および高熱伝
導性金属粒子が所定の割合で調合されるとともに均一分
散されて混合粉末が調整される。たとえば、タングステ
ンＷの粉末と銅Ｃｕの粉末とが所定の割合たとえば８：
２で配合された後、不活性ガス（アルゴンガス）雰囲気
中でポリビニルアルコール水溶液と共に混合攪拌され、
脱水、乾燥される。続く焼鈍工程２２では、焼鈍炉内に
おいて上記のような混合粒子に水素気流中において水素
焼鈍が実施される。そして、必要に応じて、プラズマ積
層凝固炉（ＰＰＣ炉）を用いて非プール溶解（粒内プー
ル乃至半溶融および積層凝固）が施され、焼鈍後の混合
粒子が急速溶解させられた後、冷却床上に堆積させられ
て急速凝固させられることにより容体化され、タングス
テンＷの粉末と銅Ｃｕの粉末とが互いに均一に分散され
た溶融化堆積物とされるとともに、その溶融化堆積物が
タンプミルなどによって粉砕され且つ分級されることに
よって均一な粒度の複合粉末とされる。
【００１６】次いで、成形工程２４では、上記のように
して得られた混合粉末はたとえばプレス装置に装着され
た成形金型内に充填され且つプレスされることにより所
定の形状に成形される。また、予備加工工程２６では、
たとえば切削加工装置、冷間塑性加工装置或いは温間塑
性加工装置などを用いて予め製品形状に近い形状の予備
成形品Ｓに加工されるとともに、必要に応じて、その予
備加工工程２６に先立ってまたはその後に仮焼結或いは
本焼結が行われる。続く熱間等方圧縮工程に対応するＨ
ＩＰ工程２８では、上記予備成形品Ｓがスチール製、ア
ルミニウム製、銅製などの薄板材からなる２００ｍｍφ
×３００ｍｍＨ程度の密封円筒容器状の鋼製ＨＩＰ用缶
体（鋼製金属カプセル）３０内に収容されるとともに、
熱間等方圧縮の温度において溶融するガラスビーズ或い
はガラス粉体から成る圧力伝達媒体３２と、タングステ
ンＷ、モリブデンＭｏなどの高融点金属製容器状の絶縁
治具３３とが上記予備成形品ＳとＨＩＰ用缶体３０との
間に充填介在させられた後に上記鋼製ＨＩＰ用缶体３０
が真空下で封止され、たとえば図５に示すＨＩＰ装置３
４を用いて熱間等方圧縮が行われることにより焼結が行
われて、低熱膨張係数且つ高熱伝導度のＣｕ−Ｗ系焼結
合金である複合合金１４が得られる。そして、後加工工
程３６では、たとえば切削加工装置、冷間塑性加工装置
或いは温間塑性加工装置などが用いられることにより、
上記複合合金１４が製品形状とされる。上記ＨＩＰ工程
２８では、たとえば６００℃〜１３００℃の温度、１０
０〜１８００ｋｇ／ｃｍ3 のガス圧縮圧力が用いられ
る。６００℃を下まわると複合合金１４の特性が得られ
なくなり、１３００℃を越えると鋼製カプセル３０が損
なわれるおそれがある。また、熱伝導度が高く且つその
ばらつきの少ない複合合金１４を得るために、たとえ
ば、上記ＨＩＰ用缶体３０が銅製とされ且つＦｅ、Ｃ
ｒ、Ｎｉの合計含有量が０．３％以下となる混合粉末が
用いられ、複合合金１４内におけるＦｅ、Ｃｒ、Ｎｉの
合計含有量が０．３％以下とされる。
して得られた混合粉末はたとえばプレス装置に装着され
た成形金型内に充填され且つプレスされることにより所
定の形状に成形される。また、予備加工工程２６では、
たとえば切削加工装置、冷間塑性加工装置或いは温間塑
性加工装置などを用いて予め製品形状に近い形状の予備
成形品Ｓに加工されるとともに、必要に応じて、その予
備加工工程２６に先立ってまたはその後に仮焼結或いは
本焼結が行われる。続く熱間等方圧縮工程に対応するＨ
ＩＰ工程２８では、上記予備成形品Ｓがスチール製、ア
ルミニウム製、銅製などの薄板材からなる２００ｍｍφ
×３００ｍｍＨ程度の密封円筒容器状の鋼製ＨＩＰ用缶
体（鋼製金属カプセル）３０内に収容されるとともに、
熱間等方圧縮の温度において溶融するガラスビーズ或い
はガラス粉体から成る圧力伝達媒体３２と、タングステ
ンＷ、モリブデンＭｏなどの高融点金属製容器状の絶縁
治具３３とが上記予備成形品ＳとＨＩＰ用缶体３０との
間に充填介在させられた後に上記鋼製ＨＩＰ用缶体３０
が真空下で封止され、たとえば図５に示すＨＩＰ装置３
４を用いて熱間等方圧縮が行われることにより焼結が行
われて、低熱膨張係数且つ高熱伝導度のＣｕ−Ｗ系焼結
合金である複合合金１４が得られる。そして、後加工工
程３６では、たとえば切削加工装置、冷間塑性加工装置
或いは温間塑性加工装置などが用いられることにより、
上記複合合金１４が製品形状とされる。上記ＨＩＰ工程
２８では、たとえば６００℃〜１３００℃の温度、１０
０〜１８００ｋｇ／ｃｍ3 のガス圧縮圧力が用いられ
る。６００℃を下まわると複合合金１４の特性が得られ
なくなり、１３００℃を越えると鋼製カプセル３０が損
なわれるおそれがある。また、熱伝導度が高く且つその
ばらつきの少ない複合合金１４を得るために、たとえ
ば、上記ＨＩＰ用缶体３０が銅製とされ且つＦｅ、Ｃ
ｒ、Ｎｉの合計含有量が０．３％以下となる混合粉末が
用いられ、複合合金１４内におけるＦｅ、Ｃｒ、Ｎｉの
合計含有量が０．３％以下とされる。
【００１７】図５は、上記ＨＩＰ装置３４の構成を概略
説明するためのものである。このＨＩＰ装置３４は、ヒ
ータ３８を有する加圧容器４０と、その加圧容器４０内
にアルゴン、ヘリウム、窒素などの不活性ガスを加圧し
て供給する加圧ガス供給装置４２とを備えている。ＨＩ
Ｐ装置３４では、加圧ガス供給装置４２から加圧容器４
０内へ９．８×１０6 〜１３７．２×１０6 Ｐａ（１０
０乃至１４００ｋｇｆ／ｃｍ2 ）程度の不活性ガス（圧
力気体）が供給されることにより、その加圧容器４０内
に収容されたＨＩＰ用缶体３０内の予備成形品Ｓが６０
０乃至１３００℃程度の比較的高温で加熱され且つ９．
８×１０6 〜１４７．０×１０6 Ｐａ（１００〜１５０
０ｋｇｆ／ｃｍ2 ）程度の圧力で等方加圧される。これ
により、たとえば１７ｇ／ｃｍ3 程度の密度、１５０Ｗ
／ｍＫ程度の熱伝導率を有する焼結体である複合合金１
４が得られる。上記の温度は、その複合合金１４に含ま
れる高熱伝導性金属１８の融点よりも低い温度が好適で
ある。たとえば高熱伝導性金属１８が銅Ｃｕであれば、
その融点１０８３℃より低い温度たとえば９００〜１０
８０℃の間の温度、たとえば９５０℃程度以下の高温で
熱間等方圧縮が行われる。同時に、圧力伝達媒体３２
は、その熱間等方圧縮時に溶融ガラスとなるよう９００
℃よりも低い融点のガラス粉から構成される。
説明するためのものである。このＨＩＰ装置３４は、ヒ
ータ３８を有する加圧容器４０と、その加圧容器４０内
にアルゴン、ヘリウム、窒素などの不活性ガスを加圧し
て供給する加圧ガス供給装置４２とを備えている。ＨＩ
Ｐ装置３４では、加圧ガス供給装置４２から加圧容器４
０内へ９．８×１０6 〜１３７．２×１０6 Ｐａ（１０
０乃至１４００ｋｇｆ／ｃｍ2 ）程度の不活性ガス（圧
力気体）が供給されることにより、その加圧容器４０内
に収容されたＨＩＰ用缶体３０内の予備成形品Ｓが６０
０乃至１３００℃程度の比較的高温で加熱され且つ９．
８×１０6 〜１４７．０×１０6 Ｐａ（１００〜１５０
０ｋｇｆ／ｃｍ2 ）程度の圧力で等方加圧される。これ
により、たとえば１７ｇ／ｃｍ3 程度の密度、１５０Ｗ
／ｍＫ程度の熱伝導率を有する焼結体である複合合金１
４が得られる。上記の温度は、その複合合金１４に含ま
れる高熱伝導性金属１８の融点よりも低い温度が好適で
ある。たとえば高熱伝導性金属１８が銅Ｃｕであれば、
その融点１０８３℃より低い温度たとえば９００〜１０
８０℃の間の温度、たとえば９５０℃程度以下の高温で
熱間等方圧縮が行われる。同時に、圧力伝達媒体３２
は、その熱間等方圧縮時に溶融ガラスとなるよう９００
℃よりも低い融点のガラス粉から構成される。
【００１８】上述のように、本実施例によれば、ＨＩＰ
工程（熱間等方圧縮）２８における熱間等方圧縮に際し
て、予備成形品（複合粉末成形品）Ｓとそれが収容され
た前記鋼製金属カプセル３０との間に、熱間等方圧縮時
に溶融ガラスとなる圧力伝達媒体３２、その複合粉末成
形品Ｓと鋼製金属カプセル３０との間の接触を防止する
高融点金属製の絶縁治具３３とが介在させられることか
ら、たとえ複合粉末成形品Ｓが自重による沈下によって
鋼製金属カプセル３０と接触しようとしても、高融点金
属製の絶縁治具３３により受けられてその接触が防止さ
れるので、鋼製金属カプセル３０を構成する鉄分が複合
粉末成形品Ｓすなわち複合金属１４内へ拡散されること
がなく、その高熱伝導性が安定して得られるようにな
る。
工程（熱間等方圧縮）２８における熱間等方圧縮に際し
て、予備成形品（複合粉末成形品）Ｓとそれが収容され
た前記鋼製金属カプセル３０との間に、熱間等方圧縮時
に溶融ガラスとなる圧力伝達媒体３２、その複合粉末成
形品Ｓと鋼製金属カプセル３０との間の接触を防止する
高融点金属製の絶縁治具３３とが介在させられることか
ら、たとえ複合粉末成形品Ｓが自重による沈下によって
鋼製金属カプセル３０と接触しようとしても、高融点金
属製の絶縁治具３３により受けられてその接触が防止さ
れるので、鋼製金属カプセル３０を構成する鉄分が複合
粉末成形品Ｓすなわち複合金属１４内へ拡散されること
がなく、その高熱伝導性が安定して得られるようにな
る。
【００１９】また、本実施例によれば、前記熱間等方圧
縮は、複合粉末成形品Ｓがガラス粉体である圧力伝達媒
体３２とともに収容された鋼製金属カプセル３０に対し
て、その圧力伝達媒体３２が溶融する温度で加熱するも
のであることから、圧力伝達媒体３２が溶融した溶融ガ
ラスを介して複合粉末成形品Ｓが等方圧縮されるので、
一層均一な組成を有する複合金属が得られる。
縮は、複合粉末成形品Ｓがガラス粉体である圧力伝達媒
体３２とともに収容された鋼製金属カプセル３０に対し
て、その圧力伝達媒体３２が溶融する温度で加熱するも
のであることから、圧力伝達媒体３２が溶融した溶融ガ
ラスを介して複合粉末成形品Ｓが等方圧縮されるので、
一層均一な組成を有する複合金属が得られる。
【００２０】また、本実施例によれば、複合合金１４
は、高熱伝導性金属として銅Ｃｕおよび銀Ａｇの少なく
とも一方を１重量％以上含み、低熱膨張性金属としてタ
ングステンおよびモリブデンの少なくとも一方を含むも
のであるので、低熱膨張性および高い熱伝導性を備えた
複合金属が得られる。
は、高熱伝導性金属として銅Ｃｕおよび銀Ａｇの少なく
とも一方を１重量％以上含み、低熱膨張性金属としてタ
ングステンおよびモリブデンの少なくとも一方を含むも
のであるので、低熱膨張性および高い熱伝導性を備えた
複合金属が得られる。
【００２１】また、本実施例によれば、複合合金１４
は、鉄Ｆｅ、コバルトＣｏ、ニッケルＮｉの合計の割合
が３重量％以下であるので、複合金属１４の高熱伝導性
が安定して得られる。
は、鉄Ｆｅ、コバルトＣｏ、ニッケルＮｉの合計の割合
が３重量％以下であるので、複合金属１４の高熱伝導性
が安定して得られる。
【００２２】また、本実施例によれば、前記ＨＩＰ工程
２８による熱間等方圧縮において、複合合金１４に含ま
れる高熱伝導性金属１８よりも低い温度、たとえば９５
０℃程度以下の温度で加熱されるので、複合金属１４が
溶融ガラス状態の圧力伝達媒体３２を介して熱間等方圧
縮されるとき、複合金属１４内の高熱伝導性金属１８が
溶解して溶融ガラスと置換されることにより外部へ溶け
出すことが好適に防止される。
２８による熱間等方圧縮において、複合合金１４に含ま
れる高熱伝導性金属１８よりも低い温度、たとえば９５
０℃程度以下の温度で加熱されるので、複合金属１４が
溶融ガラス状態の圧力伝達媒体３２を介して熱間等方圧
縮されるとき、複合金属１４内の高熱伝導性金属１８が
溶解して溶融ガラスと置換されることにより外部へ溶け
出すことが好適に防止される。
【００２３】また、本実施例によれば、高融点金属製の
絶縁治具３３は、前記複合粉末や複合金属に含まれる低
熱膨張性金属粒子１６と同一或いは同質（高融点を有す
る耐熱製金属）の金属であることから、たとえば低熱膨
張性金属粒子１６がタングステンおよびモリブデンの少
なくとも一方であれば、絶縁治具３３もタングステンお
よびモリブデンの少なくとも一方から構成されるので、
熱間等方圧縮されるときに高融点金属製の絶縁治具３３
と複合金属１４とが接触しても相互の熱拡散が発生し難
くなり、複合金属１４の性質或いは機能は何らが変化し
ない利点がある。
絶縁治具３３は、前記複合粉末や複合金属に含まれる低
熱膨張性金属粒子１６と同一或いは同質（高融点を有す
る耐熱製金属）の金属であることから、たとえば低熱膨
張性金属粒子１６がタングステンおよびモリブデンの少
なくとも一方であれば、絶縁治具３３もタングステンお
よびモリブデンの少なくとも一方から構成されるので、
熱間等方圧縮されるときに高融点金属製の絶縁治具３３
と複合金属１４とが接触しても相互の熱拡散が発生し難
くなり、複合金属１４の性質或いは機能は何らが変化し
ない利点がある。
【００２４】以上、本発明の一実施例を図面を参照して
詳細に説明したが、本発明は更に別の態様でも実施され
る。
詳細に説明したが、本発明は更に別の態様でも実施され
る。
【００２５】例えば、前述の実施例において、複合金属
１４は、それ単体で使用される場合もあるが、鉄、鋼、
合金鉄などから成る基材にロー付けなどにより一体的に
接合された状態で、放電加工用電極、電流開閉器（継電
器）の接点などに用いられる。この場合の基材と複合合
金１４との間の接合面は平面だけでなく、曲面であって
も差し支えない。
１４は、それ単体で使用される場合もあるが、鉄、鋼、
合金鉄などから成る基材にロー付けなどにより一体的に
接合された状態で、放電加工用電極、電流開閉器（継電
器）の接点などに用いられる。この場合の基材と複合合
金１４との間の接合面は平面だけでなく、曲面であって
も差し支えない。
【００２６】また、前述の実施例において、図４の成形
工程２４は焼鈍工程２２よりも後に設けられていたが、
焼鈍工程２２よりも前に設けられていてもよい。
工程２４は焼鈍工程２２よりも後に設けられていたが、
焼鈍工程２２よりも前に設けられていてもよい。
【００２７】また、前述の実施例において、ＨＩＰ工程
２８では、アルゴンガスにより圧縮されていたが、他の
種類のガス或いは非圧縮性流体などの他の流体により圧
縮されるものであってもよい。
２８では、アルゴンガスにより圧縮されていたが、他の
種類のガス或いは非圧縮性流体などの他の流体により圧
縮されるものであってもよい。
【００２８】その他、一々例示はしないが、本発明は、
その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得るもので
ある。
その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得るもので
ある。
【図１】本発明の一実施例の製造方法により製造された
複合金属を概略説明する図である。
複合金属を概略説明する図である。
【図２】図１の金属複合部材の一部である複合金属の組
成を説明するモデル図である。
成を説明するモデル図である。
【図３】図１の金属複合部材の一部である複合金属の状
態図である。
態図である。
【図４】図１の金属複合部材の製造工程を説明する工程
図である。
図である。
【図５】図４のＨＩＰ工程において用いられるＨＩＰ装
置の要部構成を概略説明する図である。
置の要部構成を概略説明する図である。
１４：複合金属 １６：低熱膨張性金属粒子 １８：高熱伝導性金属 ２８：ＨＩＰ工程（熱間等方圧縮工程） ３０：ＨＩＰ用缶体（鋼製金属カプセル） ３２：圧力伝達媒体（溶融ガラス） ３３：高融点金属製容器状の絶縁治具
Claims (5)
- 【請求項１】 低熱膨張性金属および高熱伝導性金属の
複合粉末成形品を鋼製金属カプセル内に収容し、該鋼製
金属カプセルの外部から熱間等方圧縮することにより複
合合金を製造する複合合金の製造方法であって、 前記熱間等方圧縮に際して、前記複合粉末成形品とそれ
が収容された前記金属カプセルとの間に、溶融ガラス
と、該複合粉末成形品と該鋼製金属カプセルとの間の接
触を防止する高融点金属製の絶縁治具とを介在させるこ
とを特徴とする複合金属の製造方法。 - 【請求項２】 前記熱間等方圧縮は、前記複合粉末の成
形品がガラス粉体とともに収容された金属カプセルに対
して、該ガラス粉体が溶融する温度で加熱するものであ
る請求項１の複合金属の製造方法。 - 【請求項３】 前記複合合金は、前記高熱伝導性金属と
して銅Ｃｕおよび銀Ａｇの少なくとも一方を１重量％以
上含むものを１重量％以上含み、前記低熱膨張性金属と
してタングステンおよびモリブデンの少なくとも一方を
含むものである請求項１または２の複合金属の製造方
法。 - 【請求項４】 前記複合合金は、鉄Ｆｅ、コバルトＣ
ｏ、ニッケルＮｉの合計の割合が３重量％以下である請
求項１乃至３の複合金属の製造方法。 - 【請求項５】 前記熱間等方圧縮は、前記高熱伝導性金
属よりも低い温度下で等方圧縮を行うものである請求項
１乃至４の複合金属の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001119762A JP2002317209A (ja) | 2001-04-18 | 2001-04-18 | 複合金属の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001119762A JP2002317209A (ja) | 2001-04-18 | 2001-04-18 | 複合金属の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002317209A true JP2002317209A (ja) | 2002-10-31 |
Family
ID=18969925
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001119762A Pending JP2002317209A (ja) | 2001-04-18 | 2001-04-18 | 複合金属の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002317209A (ja) |
-
2001
- 2001-04-18 JP JP2001119762A patent/JP2002317209A/ja active Pending
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