JP2002317210A - 金属複合部材の製造方法 - Google Patents
金属複合部材の製造方法Info
- Publication number
- JP2002317210A JP2002317210A JP2001119763A JP2001119763A JP2002317210A JP 2002317210 A JP2002317210 A JP 2002317210A JP 2001119763 A JP2001119763 A JP 2001119763A JP 2001119763 A JP2001119763 A JP 2001119763A JP 2002317210 A JP2002317210 A JP 2002317210A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- metal
- composite
- alloy
- iron
- composite member
- Prior art date
- 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.)
- Pending
Links
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 接合面積が大きい場合でも均一な接合が得ら
れて十分な接合強度を有する金属複合部材の製造方法を
提供する。 【解決手段】 第２ＨＩＰ工程（熱間等方圧縮工程）４
８により、複合合金１４と鉄系金属から成る基材１２と
が加熱され且つ圧力気体で加圧されることによって、接
合面が均一な条件で相互に拡散接合が行われるので、接
合面積が大きい場合でも十分な接合強度を有する金属複
合部材１０が得られる。したがって、所望の大きさに切
断する場合でも、複合合金１４と基材１２との間で破壊
されない。
れて十分な接合強度を有する金属複合部材の製造方法を
提供する。 【解決手段】 第２ＨＩＰ工程（熱間等方圧縮工程）４
８により、複合合金１４と鉄系金属から成る基材１２と
が加熱され且つ圧力気体で加圧されることによって、接
合面が均一な条件で相互に拡散接合が行われるので、接
合面積が大きい場合でも十分な接合強度を有する金属複
合部材１０が得られる。したがって、所望の大きさに切
断する場合でも、複合合金１４と基材１２との間で破壊
されない。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、低熱膨張性金属お
よび高熱伝導性金属を含む複合合金と、鉄系金属とが相
互に接合された金属複合部材の製造方法に関するもので
ある。
よび高熱伝導性金属を含む複合合金と、鉄系金属とが相
互に接合された金属複合部材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、銀などの高熱伝
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、熱間静水圧加圧成形
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、銀などの高熱伝
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、熱間静水圧加圧成形
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が実際に用いられる場合
には、複合合金が高価であるために、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
成る基材或いは基台に対してロー材を用いた接合により
取り付けられた金属複合部材が用いられていた。しかし
ながら、そのような接合すなわちロー付けによると、接
合面の全面において均一な接合状態が得られなかった。
特に、接合面積が大きい場合においてそのような不都合
が顕著であった。このため、必ずしも十分な接合強度が
得られず、また、その接合部分を分断する切断加工が困
難であるため、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
どの比較的小さな部品を生産するに際して生産効率が得
られなかった。
法を用いて製造された複合合金が実際に用いられる場合
には、複合合金が高価であるために、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
成る基材或いは基台に対してロー材を用いた接合により
取り付けられた金属複合部材が用いられていた。しかし
ながら、そのような接合すなわちロー付けによると、接
合面の全面において均一な接合状態が得られなかった。
特に、接合面積が大きい場合においてそのような不都合
が顕著であった。このため、必ずしも十分な接合強度が
得られず、また、その接合部分を分断する切断加工が困
難であるため、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
どの比較的小さな部品を生産するに際して生産効率が得
られなかった。
【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、接合面積が大き
い場合でも均一な接合が得られて十分な接合強度を有す
る金属複合部材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、接合面積が大き
い場合でも均一な接合が得られて十分な接合強度を有す
る金属複合部材の製造方法を提供することにある。
【０００５】本発明者は、以上の事情を背景として研究
を重ねるうち、上記複合合金と鉄系金属とを熱間状態で
高圧ガスにより圧接すると、接合面内で均一な拡散接合
が得られるとともに十分な接合強度が得られることを見
い出した。本発明はこのような知見に基づいて為された
ものである。
を重ねるうち、上記複合合金と鉄系金属とを熱間状態で
高圧ガスにより圧接すると、接合面内で均一な拡散接合
が得られるとともに十分な接合強度が得られることを見
い出した。本発明はこのような知見に基づいて為された
ものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】すなわち、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
を含む複合合金と、鉄系金属とが相互に接合された金属
複合部材の製造方法であって、その複合合金と鉄系金属
とを加熱し且つ圧力気体で加圧接合する熱間等方圧縮工
程を、含むことにある。
とするところは、低熱膨張性金属および高熱伝導性金属
を含む複合合金と、鉄系金属とが相互に接合された金属
複合部材の製造方法であって、その複合合金と鉄系金属
とを加熱し且つ圧力気体で加圧接合する熱間等方圧縮工
程を、含むことにある。
【０００７】
【発明の効果】このようにすれば、熱間等方圧縮工程に
より、複合合金と鉄系金属とが加熱され且つ圧力気体で
加圧されることによって、接合面が均一な条件で相互に
拡散接合が行われるので、接合面積が大きい場合でも十
分な接合強度を有する金属複合部材が得られる。
より、複合合金と鉄系金属とが加熱され且つ圧力気体で
加圧されることによって、接合面が均一な条件で相互に
拡散接合が行われるので、接合面積が大きい場合でも十
分な接合強度を有する金属複合部材が得られる。
【０００８】
【発明の他の態様】ここで、好適には、前記熱間等方圧
縮工程に先立って、複合合金と鉄系金属との間に、該複
合合金および鉄系金属の融点よりも低く且つ該複合合金
および鉄系金属に対して濡れ性を有する金属材料を介在
させる工程を、さらに含むものである。このようにすれ
ば、複合合金および鉄系金属の融点よりも低く且つそれ
ら複合合金および鉄系金属に対して濡れ性を有する金属
材料が両者の間に介在させられた状態で前記熱間等方圧
縮工程が実行されるので、接合面積が大きい場合でも、
接合強度が十分に得られて接合の信頼性が一層高められ
る。
縮工程に先立って、複合合金と鉄系金属との間に、該複
合合金および鉄系金属の融点よりも低く且つ該複合合金
および鉄系金属に対して濡れ性を有する金属材料を介在
させる工程を、さらに含むものである。このようにすれ
ば、複合合金および鉄系金属の融点よりも低く且つそれ
ら複合合金および鉄系金属に対して濡れ性を有する金属
材料が両者の間に介在させられた状態で前記熱間等方圧
縮工程が実行されるので、接合面積が大きい場合でも、
接合強度が十分に得られて接合の信頼性が一層高められ
る。
【０００９】また、好適には、前記複合合金は、前記低
熱膨張性金属の粉末と前記高熱伝導性金属の粉末とを用
いて製造されて前記鉄系金属に拡散接合されたものであ
る。このようにすれば、複合合金は、低熱膨張性金属の
粉末と高熱伝導性金属の粉末とから構成され、比較的高
耐熱性で融点が高い低熱膨張性金属の粉末の間に比較的
融点の低い高熱伝導性金属が溶解して充填されるので、
低熱膨張且つ高熱伝導性が得られる。
熱膨張性金属の粉末と前記高熱伝導性金属の粉末とを用
いて製造されて前記鉄系金属に拡散接合されたものであ
る。このようにすれば、複合合金は、低熱膨張性金属の
粉末と高熱伝導性金属の粉末とから構成され、比較的高
耐熱性で融点が高い低熱膨張性金属の粉末の間に比較的
融点の低い高熱伝導性金属が溶解して充填されるので、
低熱膨張且つ高熱伝導性が得られる。
【００１０】また、好適には、前記複合合金は、前記低
熱膨張性金属の粉末と前記高熱伝導性金属の粉末とが混
合された混合粉末が焼鈍および成形された後に熱間にお
いて圧力気体で加圧されることにより製造されたもので
ある。このようにすれば、成形後に焼鈍されることによ
り、熱間等方圧縮工程に低熱膨張性金属の粉末が高温加
圧により相互に結合されるとともに、その低熱膨張性金
属の粉末の間に比較的融点の低い高熱伝導性金属が溶解
して充填され、低熱膨張且つ高熱伝導性が得られる。ま
た、予め成形されてから熱間等方圧縮工程が実行される
ので、後加工或いは仕上げ加工が簡単となり、材料歩留
りが高くなる利点がある。
熱膨張性金属の粉末と前記高熱伝導性金属の粉末とが混
合された混合粉末が焼鈍および成形された後に熱間にお
いて圧力気体で加圧されることにより製造されたもので
ある。このようにすれば、成形後に焼鈍されることによ
り、熱間等方圧縮工程に低熱膨張性金属の粉末が高温加
圧により相互に結合されるとともに、その低熱膨張性金
属の粉末の間に比較的融点の低い高熱伝導性金属が溶解
して充填され、低熱膨張且つ高熱伝導性が得られる。ま
た、予め成形されてから熱間等方圧縮工程が実行される
ので、後加工或いは仕上げ加工が簡単となり、材料歩留
りが高くなる利点がある。
【００１１】また、好適には、前記熱間等方圧縮工程
は、前記高熱伝導性金属よりも低い温度で加熱するもの
である。このようにすれば、複合金属と鉄系金属とが相
互に拡散接合されるとき、複合金属内の高熱伝導性金属
が溶解しない温度が用いられるので、高熱伝導性金属の
溶出が防止される。
は、前記高熱伝導性金属よりも低い温度で加熱するもの
である。このようにすれば、複合金属と鉄系金属とが相
互に拡散接合されるとき、複合金属内の高熱伝導性金属
が溶解しない温度が用いられるので、高熱伝導性金属の
溶出が防止される。
【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金属複合
部材１０を示す略図である。この金属複合部材１０は、
鉄、スチール（鋼）、合金鉄のような高強度且つ安価な
鉄を主成分とする鉄系金属から成る基材（基台）１２
と、その基材１２に対して金属拡散により接合された複
合合金１４とから構成されている。
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金属複合
部材１０を示す略図である。この金属複合部材１０は、
鉄、スチール（鋼）、合金鉄のような高強度且つ安価な
鉄を主成分とする鉄系金属から成る基材（基台）１２
と、その基材１２に対して金属拡散により接合された複
合合金１４とから構成されている。
【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】以上のように構成された金属複合部材１０
の製造工程を、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、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。
の製造工程を、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、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。続く第１ＨＩＰ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ＨＩＰ用缶体（金属カプセル）３０内に
収容されるとともに、アルミナ、酸化珪素などの無機粉
体やガラスビーズから成る圧力伝達媒体３２が上記予備
成形品ＳとＨＩＰ用缶体３０との間に充填された後、た
とえば図５に示すＨＩＰ装置３４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。高熱伝導度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、Ｃｒ、Ｎｉの含有量が０．３％以
下となる混合粉末が用いられる。
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。続く第１ＨＩＰ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ＨＩＰ用缶体（金属カプセル）３０内に
収容されるとともに、アルミナ、酸化珪素などの無機粉
体やガラスビーズから成る圧力伝達媒体３２が上記予備
成形品ＳとＨＩＰ用缶体３０との間に充填された後、た
とえば図５に示すＨＩＰ装置３４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。高熱伝導度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、Ｃｒ、Ｎｉの含有量が０．３％以
下となる混合粉末が用いられる。
【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。上記
ＨＩＰ用缶体３０は真空或いはアルゴンなどの不活性気
体が充填された状態で溶接などにより封止されている。
ＨＩＰ装置３４では、加圧ガス供給装置４２から加圧容
器４０内へ９．８×１０6 〜１７６．４×１０ 6 Ｐａ
（１００乃至１８００ｋｇｆ／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６００乃至１３００℃程度の比較的高温で加熱され且
つ９．８×１０6 〜１７６．４×１０6 Ｐａ程度の圧力
で等方加圧される。これにより、たとえば１７ｇ／ｃｍ
3 程度の密度、１５０Ｗ／ｍＫ程度の熱伝導率を有する
焼結体から成る複合合金１４が得られる。
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。上記
ＨＩＰ用缶体３０は真空或いはアルゴンなどの不活性気
体が充填された状態で溶接などにより封止されている。
ＨＩＰ装置３４では、加圧ガス供給装置４２から加圧容
器４０内へ９．８×１０6 〜１７６．４×１０ 6 Ｐａ
（１００乃至１８００ｋｇｆ／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６００乃至１３００℃程度の比較的高温で加熱され且
つ９．８×１０6 〜１７６．４×１０6 Ｐａ程度の圧力
で等方加圧される。これにより、たとえば１７ｇ／ｃｍ
3 程度の密度、１５０Ｗ／ｍＫ程度の熱伝導率を有する
焼結体から成る複合合金１４が得られる。
【００１８】図４に戻って、基材製造工程４６では、
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１２が予備加工により所定の形状
とされ且つ洗浄が施されることなどにより用意される。
そして、熱間ガス圧縮工程或いは熱間等方圧縮工程とし
て機能する第２ＨＩＰ工程４８では、上記基材１２の上
に複合合金１４が重ねられた状態で前述と同様のＨＩＰ
用缶体３０内に収容された状態でＨＩＰ用缶体３０が密
封され、且つそれが加圧容器４０内においてたとえば複
合合金１４に含まれる高熱伝導性金属１８の融点よりも
低い温度すなわち銅Ｃｕの場合は１０８３℃より低い温
度で加熱され且つ９．８×１０6 〜１７６．４×１０6
Ｐａ程度の圧力で等方加圧される。これにより、複合合
金１４と鉄系金属からなる基材１２とが相互に拡散接合
されて固着されるとともに、図１に示すような適当な大
きさに切断される。なお、上記第２ＨＩＰ工程４８で
は、ＨＩＰ用缶体３０内には圧力伝達媒体３２が封入さ
れない。
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１２が予備加工により所定の形状
とされ且つ洗浄が施されることなどにより用意される。
そして、熱間ガス圧縮工程或いは熱間等方圧縮工程とし
て機能する第２ＨＩＰ工程４８では、上記基材１２の上
に複合合金１４が重ねられた状態で前述と同様のＨＩＰ
用缶体３０内に収容された状態でＨＩＰ用缶体３０が密
封され、且つそれが加圧容器４０内においてたとえば複
合合金１４に含まれる高熱伝導性金属１８の融点よりも
低い温度すなわち銅Ｃｕの場合は１０８３℃より低い温
度で加熱され且つ９．８×１０6 〜１７６．４×１０6
Ｐａ程度の圧力で等方加圧される。これにより、複合合
金１４と鉄系金属からなる基材１２とが相互に拡散接合
されて固着されるとともに、図１に示すような適当な大
きさに切断される。なお、上記第２ＨＩＰ工程４８で
は、ＨＩＰ用缶体３０内には圧力伝達媒体３２が封入さ
れない。
【００１９】上述のように、本実施例によれば、第２Ｈ
ＩＰ工程（熱間等方圧縮工程）４８により、複合合金１
４と鉄系金属から成る基材１２とが加熱され且つ圧力気
体で加圧されることによって、接合面が均一な条件で相
互に拡散接合が行われるので、接合面積が大きい場合で
も十分な接合強度を有する金属複合部材１０が得られ
る。したがって、所望の大きさに切断する場合でも、複
合合金１４と基材１２との間で破壊されない。
ＩＰ工程（熱間等方圧縮工程）４８により、複合合金１
４と鉄系金属から成る基材１２とが加熱され且つ圧力気
体で加圧されることによって、接合面が均一な条件で相
互に拡散接合が行われるので、接合面積が大きい場合で
も十分な接合強度を有する金属複合部材１０が得られ
る。したがって、所望の大きさに切断する場合でも、複
合合金１４と基材１２との間で破壊されない。
【００２０】また、本実施例によれば、複合合金１４
は、低熱膨張性金属粒子（粉末）１６と高熱伝導性金属
１８の粉末とを用いて製造されて鉄系金属から成る基材
１２に拡散接合されたものである。すなわち、複合合金
１４は、低熱膨張性金属粒子１６と高熱伝導性金属１８
の粉末とから構成されることから、第１ＨＩＰ工程２８
において比較的高耐熱性で融点が高い低熱膨張性金属粒
子１６の間に比較的融点の低い高熱伝導性金属１８が溶
解して充填されるので、低熱膨張且つ高熱伝導性が得ら
れる。
は、低熱膨張性金属粒子（粉末）１６と高熱伝導性金属
１８の粉末とを用いて製造されて鉄系金属から成る基材
１２に拡散接合されたものである。すなわち、複合合金
１４は、低熱膨張性金属粒子１６と高熱伝導性金属１８
の粉末とから構成されることから、第１ＨＩＰ工程２８
において比較的高耐熱性で融点が高い低熱膨張性金属粒
子１６の間に比較的融点の低い高熱伝導性金属１８が溶
解して充填されるので、低熱膨張且つ高熱伝導性が得ら
れる。
【００２１】また、本実施例によれば、複合合金１４
は、低熱膨張性金属粒子１６と高熱伝導性金属１８の粉
末とが混合された混合粉末が焼鈍、成形された後に第１
ＨＩＰ工程（熱間等方圧縮工程）２８において熱間にお
いて圧力気体で加圧されることにより製造されたもので
あることから、焼鈍されることによってその第１ＨＩＰ
工程２８で低熱膨張性金属粒子１６が高温加圧により相
互に結合されるとともに、その低熱膨張性金属粒子１６
の間に比較的融点の低い高熱伝導性金属１８が溶解して
充填され、低熱膨張且つ高熱伝導性が得られる。また、
予め成形されてから第１ＨＩＰ工程２８が実行されるの
で、後加工工程３６における仕上げ加工が簡単となり、
材料歩留りが高くなる利点がある。
は、低熱膨張性金属粒子１６と高熱伝導性金属１８の粉
末とが混合された混合粉末が焼鈍、成形された後に第１
ＨＩＰ工程（熱間等方圧縮工程）２８において熱間にお
いて圧力気体で加圧されることにより製造されたもので
あることから、焼鈍されることによってその第１ＨＩＰ
工程２８で低熱膨張性金属粒子１６が高温加圧により相
互に結合されるとともに、その低熱膨張性金属粒子１６
の間に比較的融点の低い高熱伝導性金属１８が溶解して
充填され、低熱膨張且つ高熱伝導性が得られる。また、
予め成形されてから第１ＨＩＰ工程２８が実行されるの
で、後加工工程３６における仕上げ加工が簡単となり、
材料歩留りが高くなる利点がある。
【００２２】また、本実施例によれば、第２ＨＩＰ工程
（熱間等方圧縮工程）４８では、高熱伝導性金属１８よ
りも低い温度で加熱されることから、複合金属１４と鉄
系金属から成る基材１２とが相互に拡散接合されると
き、複合金属１４内の高熱伝導性金属１８が溶解しない
温度となるので、その高熱伝導性金属１８の溶出が好適
に防止される。
（熱間等方圧縮工程）４８では、高熱伝導性金属１８よ
りも低い温度で加熱されることから、複合金属１４と鉄
系金属から成る基材１２とが相互に拡散接合されると
き、複合金属１４内の高熱伝導性金属１８が溶解しない
温度となるので、その高熱伝導性金属１８の溶出が好適
に防止される。
【００２３】図６は、図４の製造工程により製造される
他の金属複合部材５０の構成を概略示している。本実施
例の金属複合部材５０は、複合金属１４と鉄系金属から
成る基材１２との間にロー材５２が介在させられてい
る。このロー材５２は基材１２および複合金属１４の融
点（高熱伝導性金属１８の融点）よりも低い融点と、基
材１２および複合金属１４（低熱膨張性金属粒子１６）
に対する良好な濡れ性とを備えた金属材料（合金）であ
る。本実施例によれば、図４の第２ＨＩＰ工程（熱間等
方圧縮工程）４８に先立って、上記複合合金１４と鉄系
金属から成る基材１２との間に、上記ロー材５２を介在
させる工程がさらに設けられる。本実施例によれば、複
合合金１４および鉄系金属から成る基材１２の融点より
も低く且つそれら複合合金１４および鉄系金属から成る
基材１２に対して濡れ性を有するロー材５２が両者の間
に介在させられた状態で第２ＨＩＰ工程（熱間等方圧縮
工程）４８が実行されるので、接合面積が大きい場合で
も、接合強度が十分に得られて接合の信頼性が一層高め
られ、放電加工用電極が好適に得られる。
他の金属複合部材５０の構成を概略示している。本実施
例の金属複合部材５０は、複合金属１４と鉄系金属から
成る基材１２との間にロー材５２が介在させられてい
る。このロー材５２は基材１２および複合金属１４の融
点（高熱伝導性金属１８の融点）よりも低い融点と、基
材１２および複合金属１４（低熱膨張性金属粒子１６）
に対する良好な濡れ性とを備えた金属材料（合金）であ
る。本実施例によれば、図４の第２ＨＩＰ工程（熱間等
方圧縮工程）４８に先立って、上記複合合金１４と鉄系
金属から成る基材１２との間に、上記ロー材５２を介在
させる工程がさらに設けられる。本実施例によれば、複
合合金１４および鉄系金属から成る基材１２の融点より
も低く且つそれら複合合金１４および鉄系金属から成る
基材１２に対して濡れ性を有するロー材５２が両者の間
に介在させられた状態で第２ＨＩＰ工程（熱間等方圧縮
工程）４８が実行されるので、接合面積が大きい場合で
も、接合強度が十分に得られて接合の信頼性が一層高め
られ、放電加工用電極が好適に得られる。
【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、図４の第
２ＨＩＰ工程４８では、複合合金１４内の高熱伝導性金
属１８の融点すなわち１０８３℃よりも低い温度で熱間
等方圧縮が行われているが、必ずしも高熱伝導性金属１
８の融点よりも低い温度でなくてもよい。
２ＨＩＰ工程４８では、複合合金１４内の高熱伝導性金
属１８の融点すなわち１０８３℃よりも低い温度で熱間
等方圧縮が行われているが、必ずしも高熱伝導性金属１
８の融点よりも低い温度でなくてもよい。
【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、前述の実施例の金属複合部材１０、
５０において、基材１２と複合合金１４との間の接合面
は曲面であっても差し支えない。
５０において、基材１２と複合合金１４との間の接合面
は曲面であっても差し支えない。
【００２８】また、前述の実施例において、第１ＨＩＰ
工程２８および第２ＨＩＰ工程４８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。
工程２８および第２ＨＩＰ工程４８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。
【００２９】また、前述の実施例において、複合合金１
４は、タングステンＷから成る低熱膨張性金属粒子１６
と銅Ｃｕから成る高熱伝導性金属１８とが混合された合
金であったが、モリブデンＭｏから成る低熱膨張性金属
粒子１６と銀Ａｇから成る高熱伝導性金属１８とが混合
された合金、タングステンＷから成る低熱膨張性金属粒
子１６と銀Ａｇから成る高熱伝導性金属１８とが混合さ
れた合金、モリブデンＭｏから成る低熱膨張性金属粒子
１６と銅Ｃｕから成る高熱伝導性金属１８とが混合され
た合金、タングステンＷおよびモリブデンＭｏから成る
低熱膨張性金属粒子１６と銅Ｃｕおよび銀Ａｇから成る
高熱伝導性金属１８とが混合された合金であってもよ
い。
４は、タングステンＷから成る低熱膨張性金属粒子１６
と銅Ｃｕから成る高熱伝導性金属１８とが混合された合
金であったが、モリブデンＭｏから成る低熱膨張性金属
粒子１６と銀Ａｇから成る高熱伝導性金属１８とが混合
された合金、タングステンＷから成る低熱膨張性金属粒
子１６と銀Ａｇから成る高熱伝導性金属１８とが混合さ
れた合金、モリブデンＭｏから成る低熱膨張性金属粒子
１６と銅Ｃｕから成る高熱伝導性金属１８とが混合され
た合金、タングステンＷおよびモリブデンＭｏから成る
低熱膨張性金属粒子１６と銅Ｃｕおよび銀Ａｇから成る
高熱伝導性金属１８とが混合された合金であってもよ
い。
【００３０】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
金属複合部材の構成を概略説明する図である。
金属複合部材の構成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。
【図６】図４の製造工程により製造される金属複合部材
の他の例を説明する図であって、図１に対応する図であ
る。
の他の例を説明する図であって、図１に対応する図であ
る。
１０：金属複合部材 １２：基材（鉄系金属） １４：複合金属 １６：低熱膨張性金属粒子 １８：高熱伝導性金属 ４８：第２ＨＩＰ工程（熱間等方圧縮工程）
Claims (5)
- 【請求項１】 低熱膨張性金属および高熱伝導性金属を
含む複合合金と、鉄系金属とが相互に接合された金属複
合部材の製造方法であって、 該複合合金と鉄系金属とを加熱し且つ圧力気体で加圧接
合する熱間等方圧縮工程を、含むことを特徴とする金属
複合部材の製造方法。 - 【請求項２】 前記熱間等方圧縮工程に先立って、複合
合金と鉄系金属との間に、該複合合金および鉄系金属の
融点よりも低く且つ該複合合金および鉄系金属に対して
濡れ性を有する金属材料を介在させる工程を、さらに含
むものである請求項１の金属複合部材の製造方法。 - 【請求項３】 前記複合合金は、前記低熱膨張性金属の
粉末と前記高熱伝導性金属の粉末とを用いて製造され、
前記鉄系金属に拡散接合されたものである請求項１また
は２の金属複合部材の製造方法。 - 【請求項４】 前記複合合金は、前記低熱膨張性金属の
粉末と前記高熱伝導性金属の粉末とが混合された混合粉
末が焼鈍および成形された後に熱間において圧力気体で
加圧されることにより製造されたものである請求項１乃
至３のいずれかの金属複合部材の製造方法。 - 【請求項５】 前記熱間等方圧縮工程は、前記高熱伝導
性金属よりも低い温度で加熱するものである請求項１乃
至４の金属複合部材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001119763A JP2002317210A (ja) | 2001-04-18 | 2001-04-18 | 金属複合部材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001119763A JP2002317210A (ja) | 2001-04-18 | 2001-04-18 | 金属複合部材の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002317210A true JP2002317210A (ja) | 2002-10-31 |
Family
ID=18969926
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001119763A Pending JP2002317210A (ja) | 2001-04-18 | 2001-04-18 | 金属複合部材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002317210A (ja) |
-
2001
- 2001-04-18 JP JP2001119763A patent/JP2002317210A/ja active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5863398A (en) | Hot pressed and sintered sputtering target assemblies and method for making same | |
| EP0336569B1 (en) | Hot isostatic pressing of powders to form high density contacts | |
| JPH0344403A (ja) | 圧縮体形成方法 | |
| US6238454B1 (en) | Isotropic carbon/copper composites | |
| US4909841A (en) | Method of making dimensionally reproducible compacts | |
| CN101121974A (zh) | 一种高强高导弥散强化铜合金及其制备方法 | |
| CN110257679B (zh) | 一种钼基合金涂层的制备方法 | |
| JP3856640B2 (ja) | 半導体搭載用放熱基板材料、その製造方法、及びそれを用いたセラミックパッケージ | |
| CN107851529B (zh) | 电开关触点 | |
| KR940008937B1 (ko) | 복합화 재료의 제조방법 및 수열재료(受熱材料)와 수열재료의 제조방법 | |
| JP3548991B2 (ja) | 放熱基板及びその製造方法 | |
| CN100411158C (zh) | 一种制备高硅铝合金电子封装材料的工艺 | |
| JPH08186204A (ja) | ヒートシンク及びその製造方法 | |
| CN116552092A (zh) | 一种超导热金刚石-铜复合箔片的制备方法 | |
| JP2002317210A (ja) | 金属複合部材の製造方法 | |
| CN106676292A (zh) | 一种Al‑CuZn双金属导电材料的制备方法 | |
| CN114496621B (zh) | 一种银钨复铜合金电接触材料的制备方法 | |
| US5760378A (en) | Method of inductive bonding sintered compacts of heavy alloys | |
| JPH0437658A (ja) | 複合材とその製造方法 | |
| JP2002317209A (ja) | 複合金属の製造方法 | |
| JPS62188707A (ja) | 鉄系金属板の表面に超硬質層を一体的に形成するハ−ドフエ−シング法 | |
| JP4355431B2 (ja) | ピストンの製造方法 | |
| JP3481815B2 (ja) | 電気アプセッタ用極板の製造方法 | |
| JPS59157202A (ja) | Ａｌ合金機械部品の製造法 | |
| CN115216770B (zh) | 一种金刚石/铜复合材料表面金属涂层的制备方法 |