JP2005272947A - 燒結金属

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【課題】黒鉛や炭素を含有させた燒結金属は、機械的強度が小さいために、機械的特性が悪いという問題がある。
【解決手段】燒結金属中に５〜７０Ｗ％のナノカーボンを含有させたことを特徴とする。

本発明は、集電材、接点材、エンジン部品、軸受け等の電気材料および機械材料等として用いることができる粉末冶金によるナノカーボンを含有させた燒結金属に関する。

例えば、集電ブラシ等の電気材料は黒鉛のみでは導電性、耐磨耗性および機械的特性等を良好に保つために金属との複合燒結材料が用いられている。
燒結金属は一般には、Ａｇ系もあるが、Ｃｕ系およびＡｌ系が主である（例えば、特許文献１参照。）。
特開平１０−１４０２６５号公報

しかしながら、上述した従来の技術においては、黒鉛や炭素は機械的強度が小さく、また燒結金属自体も機械的強度に難があり、機械的特性が悪いという問題がある。
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、機械的特性および電気的特性等にすぐれる燒結金属とする手段を提供することを目的とする。

そこで本発明は、燒結金属中に５〜７０Ｗ％のナノカーボンを含有させたことを特徴とする。
ここで、ナノカーボンの配合を５Ｗ％以上としたのは、５Ｗ％未満では所期の目的が達せられないからであり、また７０Ｗ％を超えても所期の目的が達せられないからである。

これにより、本発明は、引張強度、弾性強度が大きいという機械的特性にすぐれた燒結金属となるという効果が得られる。これによって、例えば極めて薄い燒結金属を形成することができることになる。
また、電気的特性、半導体特性等を有する燒結金属とすることができるという効果が得られる。

以下に、本発明の実施例を説明する。

表１は本発明の実施例１を示し、Ｃｕ粉末にナノカーボンもしくは他の複合金属粉末と共に燒結した場合の実施例である。このナノカーボンはナノチューブ、フラーレンおよびもしくはナノカプセルである。
６ｔ／ｃｍ^２以下の圧力で、真空、中性または水素還元炉において、約７５０〜９００°Ｃで燒結した。

表２は本発明の実施例２を示し、Ａｌ粉末にナノカーボンもしくは他の複合金属粉末と共に燒結した場合の実施例である。この場合もナノカーボンはナノチューブ、フラーレンおよびもしくはナノカプセルである。
８ｔ／ｃｍ^２以下の圧力で、真空、中性または水素還元炉において、約６５０〜１０００°Ｃで燒結した。

なお、上記の例は複合材料としてＣｕ粉末およびもしくはＦｅ粉末を用いたがこれに限るものではなく、他の複合材料でもよく、またそれらを他の複合材料と共に用いてもよいものである。

表３は本発明の実施例３を示し、Ａｇ粉末にナノカーボンもしくは他の複合金属粉末と共に燒結した場合の実施例である。この場合もナノカーボンはナノチューブ、フラーレンおよびもしくはナノカプセルである。
６ｔ／ｃｍ^２以下の圧力で、真空、中性または水素還元炉において、約６５０〜１０００°Ｃで燒結した。

なお、この実施例においても、上記の例は複合材料としてＣｕ粉末を用いたが、これだけに限るものではなく、他の複合材料でもよく、またそれらを他の複合材料と共に用いてもよい。

表４は本発明の実施例４を示し、Ｐｄ粉末にナノカーボンもしくは他の複合金属粉末と共に燒結した場合の実施例である。この場合もナノカーボンはナノチューブ、フラーレンおよびもしくはナノカプセルである。
６ｔ／ｃｍ^２以下の圧力で、真空、中性または水素還元炉において、約６５０〜１０００°Ｃで燒結した。

なお、この実施例においても、上記の例は複合材料としてＡｇ粉末を用いたが、これだけに限るものではなく、他の複合材料でもよく、またそれらを他の複合材料と共に用いてもよい。

表５は本発明の実施例５を示し、Ｓｎ粉末にナノカーボンもしくは他の複合金属粉末と共に燒結した場合の実施例である。この場合もナノカーボンはナノチューブ、フラーレンおよびもしくはナノカプセルである。
６ｔ／ｃｍ^２以下の圧力で、真空、中性または水素還元炉において、約６００〜１０００°Ｃで燒結した。

表６は本発明の実施例６を示し、Ｚｎ粉末にナノカーボンもしくは他の複合金属粉末と共に燒結した場合の実施例である。この場合もナノカーボンはナノチューブ、フラーレンおよびもしくはナノカプセルである。
６ｔ／ｃｍ^２以下の圧力で、真空、中性または水素還元炉において、約６００〜１０００°Ｃで燒結した。

なお、この実施例においても、上記の例は複合材料としてＳｎ粉末を用いたが、これだけに限るものではなく、他の複合材料でもよく、またそれらを他の複合材料と共に用いてもよい。

燒結金属の主体金属粉末は上記実施例に限るものではなく、Ｓｂ等の比較的低温で燒結できる金属であればどのような金属でもよい。