JP2532144B2 - Method for manufacturing metal / ceramic composite - Google Patents

Method for manufacturing metal / ceramic composite

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JP2532144B2
JP2532144B2 JP1234648A JP23464889A JP2532144B2 JP 2532144 B2 JP2532144 B2 JP 2532144B2 JP 1234648 A JP1234648 A JP 1234648A JP 23464889 A JP23464889 A JP 23464889A JP 2532144 B2 JP2532144 B2 JP 2532144B2
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直樹 宇野
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Chodendo Hatsuden Kanren Kiki Zairyo Gijutsu Kenkyu Kumiai
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、センサ、傾斜機能材料、超電導導体、マグ
ネット、およびケーブル等に応用される金属・セラミッ
クス複合体の製造方法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing a metal / ceramic composite applied to a sensor, a functionally graded material, a superconducting conductor, a magnet, a cable and the like.

[従来の技術及びその課題] 従来、金属・セラミックス複合体としては、タングス
テン−炭化タングステン、銅−アルミナ、アルミニウム
−アルミナ、銀−酸化カドミウム等の原料粉末を所望形
状に形成することにより得られるものがある。これらの
金属・セラミックス複合体は、耐摩耗性、耐熱性、高強
度、電気良導性、熱良導性等の特性を持つ。このため、
電気接点材料、加工工具、機械構造部材等に利用されて
いる。
[Prior Art and Its Problems] Conventionally, as a metal / ceramic composite, one obtained by forming a raw material powder such as tungsten-tungsten carbide, copper-alumina, aluminum-alumina, or silver-cadmium oxide into a desired shape. There is. These metal / ceramic composites have characteristics such as wear resistance, heat resistance, high strength, good electrical conductivity, and good thermal conductivity. For this reason,
It is used for electrical contact materials, processing tools, machine structural members, etc.

しかしながら、これらの金属・セラミックス複合体
は、廉価であるが、十分に満足できる特性を有するもの
ではない。
However, these metal / ceramic composites are inexpensive but do not have sufficiently satisfactory properties.

また、金属・セラミックス複合体として、例えば、ハ
ステロイ上にホウ化チタンをコーティングしたもののよ
うな金属上にセラミックスをコーティングしたものや、
例えば、アルミナ上に銅、ニッケル、タングステン等の
金属をメタライジングしたもののようなセラミックス上
にメタライジングしたものがある。これらの金属・セラ
ミックス複合体は、切削工具、電子機器部材、タービン
ブレード等の機械部材に利用されている。
In addition, as the metal-ceramics composite, for example, those obtained by coating ceramics on a metal such as those obtained by coating hastelloy with titanium boride,
For example, there are metallized ceramics such as metallized metals such as copper, nickel and tungsten on alumina. These metal / ceramics composites are used for machine tools such as cutting tools, electronic equipment members, and turbine blades.

しかしながら、これらの金属・セラミックス複合体
も、廉価であるが、十分に満足できる特性を有するもの
ではない。
However, these metal / ceramic composites are also inexpensive but do not have sufficiently satisfactory characteristics.

さらに、金属・セラミックス複合体として、カーボ
ン、炭化ケイ素、アルミナ等のフィラメント或いはウィ
スカーを金属と複合化したCFRM(セラミックス繊維強化
金属)や、金属のフィラメントとセラミックスと複合化
したMFRC(金属繊維強化セラミックス)がある。これら
の金属・セラミックス複合体において、強化する金属や
セラミックスは、複合体の強度や靱性を向上させてい
る。このため、この複合体の実用化が進められている。
Furthermore, as a metal / ceramics composite, CFRM (ceramics fiber reinforced metal) in which filaments or whiskers of carbon, silicon carbide, alumina, etc. are compounded with metal, or MFRC (metal fiber reinforced ceramics) in which metal filaments and ceramics are compounded ). In these metal / ceramics composites, the strengthening metal or ceramics improves the strength and toughness of the composite. Therefore, practical application of this composite is underway.

しかしながら、これらの金属・セラミックス複合体
は、上記の2つのタイプの金属・セラミックス複合体よ
りも高価である。このため、これらの金属・セラミック
ス複合体の利用用途が制限されてしまう。
However, these metal-ceramic composites are more expensive than the above two types of metal-ceramic composites. Therefore, the applications of these metal / ceramic composites are limited.

NbTi、Nb3Sn、Nb3Al、V3Ga等の金属系の超電導体と金
属とを複合化する場合、金属系の超電導体の周囲にCu、
Al等の導電性金属を配置して塑性加工を施して、極細多
芯化または多層化している。これらの複合体は、金属系
の超電導体の周囲の導電性金属によって電気的に安定で
ある。
When compounding a metal-based superconductor such as NbTi, Nb 3 Sn, Nb 3 Al, or V 3 Ga with a metal, Cu is present around the metal-based superconductor,
A conductive metal such as Al is placed and subjected to plastic working to make it ultra-fine multi-core or multi-layer. These composites are electrically stable due to the conductive metal surrounding the metallic superconductor.

しかしながら、これらの金属系の超電導体は、資源と
して乏しいのでコストが高く使用が限られる。また、金
属系の超電導体の超電導特性は、液体ヘリウム温度で発
揮されるので、金属系の超電導体の使用に際して高価で
ある液体ヘリウムを必要とする。
However, since these metal-based superconductors are scarce as resources, they are expensive and their use is limited. Further, since the superconducting property of the metal-based superconductor is exhibited at the liquid helium temperature, liquid helium which is expensive is required when using the metal-based superconductor.

一方、近年、高臨界温度を有する酸化物系セラミック
ス超電導体が注目されている。酸化物系セラミックス超
電導体は、安価な液体窒素で冷却することによって超電
導特性を発揮することができるので種々の用途に応用す
ることができるものである。このようなものとして、例
えば、 LnBaCu3O7-X(Ln:希土類元素)、 Bi2Sr2CaCu2O8、 (Bi1-XPbX)2Sr2Ca2Cu3O10、 Tl2Ba2CaCu2O8、 Tl2Ba2Ca2Cu3O10、 TlBa2Ca2Cu3O8.5等が挙げられる。
On the other hand, in recent years, attention has been paid to oxide-based ceramics superconductors having a high critical temperature. Oxide-based ceramics superconductors can exhibit superconducting properties by cooling with inexpensive liquid nitrogen, and thus can be applied to various applications. As such, for example, LnBaCu 3 O 7-X (Ln: rare earth element), Bi 2 Sr 2 CaCu 2 O 8 , (Bi 1-X Pb X ) 2 Sr 2 Ca 2 Cu 3 O 10 , Tl 2 Ba 2 CaCu 2 O 8, Tl 2 Ba 2 Ca 2 Cu 3 O 10, TlBa 2 Ca 2 Cu 3 O 8.5 , and the like.

酸化物系セラミックス超電導体を線材化する場合、酸
化物系セラミックス超電導体が塑性加工性を有しないの
で以下のような方法を用いている。第1の方法は、酸化
物系セラミックス超電導体原料粉末を有機バインダーと
混合し、その混合物を所望形状に押出成形するものであ
る。第2の方法は、酸化物系セラミックス超電導体原料
粉末を金属パイプ内に充填し、そのパイプを伸延するも
のである。第3の方法は、酸化物系セラミックス超電導
体原料粉末を溶融して紡糸するものである。
When the oxide-based ceramics superconductor is made into a wire, the following method is used because the oxide-based ceramics superconductor does not have plastic workability. The first method is to mix the oxide-based ceramics superconductor raw material powder with an organic binder and extrude the mixture into a desired shape. The second method is to fill a metal pipe with the oxide-based ceramics superconductor raw material powder and to extend the pipe. The third method is to melt and spin the oxide-based ceramics superconductor raw material powder.

しかしながら、これらの方法によって得られた酸化物
系セラミックス超電導線材は、熱伝導性が悪い。このた
め、大電流を安定して通電することができない。したが
って、この酸化物系セラミックス超電導線材は、ケーブ
ル等に使用することができない。また、酸化物系セラミ
ックス超電導体は、電磁気的な現象によって臨界状態を
超えて超電導状態が破壊される、いわゆるクエンチ現象
を起こす。このため、クエンチ現象が生じた部分におけ
る超電導電流の全てまたは一部を良好に流すように安定
化材と酸化物系セラミックス超電導体を複合化する必要
がある。しかし、金属系超電導体と同様に多芯化または
多層化することはなされていない。
However, the oxide-based ceramics superconducting wire obtained by these methods has poor thermal conductivity. Therefore, a large current cannot be stably applied. Therefore, this oxide-based ceramics superconducting wire cannot be used for a cable or the like. Further, the oxide-based ceramics superconductor causes a so-called quench phenomenon in which the superconducting state is destroyed by exceeding the critical state due to an electromagnetic phenomenon. Therefore, it is necessary to combine the stabilizer and the oxide-based ceramics superconductor so that all or part of the superconducting current in the portion where the quench phenomenon occurs can flow well. However, like the metal-based superconductor, it has not been made multi-core or multi-layered.

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、優れ
た耐摩耗性、耐熱性、強度、電気伝導性、および熱伝導
性等の特性を持つ、金属・セラミックス複合体を効率よ
く、かつ、容易に製造することができる金属・セラミッ
クス複合体の製造方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of such points, excellent wear resistance, heat resistance, strength, electrical conductivity, and properties such as thermal conductivity, efficiently metal-ceramics composite, and It is an object of the present invention to provide a method for producing a metal / ceramic composite that can be easily produced.

[課題を解決するための手段] 本発明は、金属円筒状体とセラミックス粉体を静水圧
プレスして作製したセラミックス円筒状体の複数個を同
心状に交互に配置して同心積層体を作る工程と、この同
心積層体に静水圧プレスを施す工程と、この静水圧プレ
スを施した同心積層体に縮径加工を施す工程と、縮径加
工後の同心積層体に前記セラミックスの焼結温度以上、
前記金属の融点以下の温度で加熱処理を施す工程とを具
備することを特徴とする金属・セラミックス複合体の製
造方法である。
[Means for Solving the Problems] In the present invention, a concentric laminated body is formed by concentrically arranging a plurality of ceramic cylindrical bodies produced by hydrostatically pressing a metallic cylindrical body and ceramic powder. A step of hydrostatically pressing the concentric laminated body, a step of reducing the diameter of the concentric laminated body subjected to the hydrostatic pressing, and a sintering temperature of the ceramics in the concentric laminated body after the diameter reducing processing. that's all,
And a step of performing a heat treatment at a temperature equal to or lower than the melting point of the metal, which is a method for producing a metal / ceramic composite body.

ここで、縮径加工工程と加熱処理工程は、同心積層体
作製工程の後に、交互に複数回施すものであることが好
ましい。
Here, it is preferable that the diameter reducing step and the heat treatment step are alternately performed a plurality of times after the concentric laminate manufacturing step.

セラミックスと複合化する金属は、得られる複合体が
優れた電気伝導性、熱伝導性、延性、靱性、溶接性、メ
ッキ性、およびハンダ付性等の特性を発揮させることが
できるものであればよい。このようなものとして、Cu、
Al、Ag、Au、Fe、Ni、Co、W、Mo、Nb、Ta、Ti、Zr、お
よびこれらの合金、Ag-Pd、Cu-Zn、Cu-Sn、ステンレ
ス、Fe-Ni、Fe-Ni-Co、Mo-Cr-Fe等の合金が挙げられ
る。
The metal to be composited with ceramics is such that the resulting composite can exhibit excellent properties such as electrical conductivity, thermal conductivity, ductility, toughness, weldability, plating property, and solderability. Good. Such as Cu,
Al, Ag, Au, Fe, Ni, Co, W, Mo, Nb, Ta, Ti, Zr, and alloys thereof, Ag-Pd, Cu-Zn, Cu-Sn, stainless steel, Fe-Ni, Fe-Ni -Co, Mo-Cr-Fe and other alloys can be mentioned.

セラミックスは、得られる複合体が優れた耐摩耗性、
耐熱性、磁性、および超電導性等の特性を発揮させるこ
とができるものであればよい。このようなものとして、
Al2O3、SiC、ZrO2、YSZ(イットリア安定化ジルコニ
ア)、MgO、BaTiO3、Fe2O3、YBa2Cu3O7-X、 Bi2SrCaCu2O8、 Bi1.6Pb0.4Sr2Ca2Cu3O10、 Tl2Ba2CaCu2O8、 Tl2Ba2Ca2Cu3O10、 TlBa2Ca2Cu3O8.5およびこれらの前駆体等が挙げられ
る。
Ceramics have excellent wear resistance,
Any material can be used as long as it can exhibit properties such as heat resistance, magnetism, and superconductivity. As such,
Al 2 O 3 , SiC, ZrO 2 , YSZ (yttria-stabilized zirconia), MgO, BaTiO 3 , Fe 2 O 3 , YBa 2 Cu 3 O 7-X , Bi 2 SrCaCu 2 O 8 , Bi 1.6 Pb 0.4 Sr 2 Examples thereof include Ca 2 Cu 3 O 10 , Tl 2 Ba 2 CaCu 2 O 8 , Tl 2 Ba 2 Ca 2 Cu 3 O 10 , TlBa 2 Ca 2 Cu 3 O 8.5 and precursors thereof.

同心積層体を作る方法としては、セラミックスを極細
多芯化して行うマルチフィラメント法、シート状のセラ
ミックスおよび金属を多層巻きするジェリーロール法等
の通常の金属系超電導体を安定化させる際に用いられる
方法を使用することができる。また、特に、セラミック
スが超電導体である場合、超電導体を細分化し安定化材
のマトリクスに分布せしめてもよい。このとき、金属は
電気的通路の他にクエンチ時に発生する熱を吸収する役
目を果たす。
As a method for producing a concentric laminated body, a multifilament method in which ceramics are made ultra-fine and multicore, a sheet-shaped ceramic and a jelly-roll method in which metal is wound in multiple layers are used for stabilizing ordinary metal-based superconductors. Any method can be used. Further, particularly when the ceramic is a superconductor, the superconductor may be subdivided and distributed in the matrix of the stabilizing material. At this time, the metal plays a role of absorbing heat generated during the quench in addition to the electric passage.

本発明者らは、第1図〜第3図のような構成のもの
が、加工が困難であるセラミックスと金属とを複合化す
るために効果的であることを見出だした。
The present inventors have found that the structure as shown in FIGS. 1 to 3 is effective for compounding ceramics and metals, which are difficult to process.

第1図において、同心積層体1は、金属円筒状体11と
セラミックス円筒状体12が交互に配置されており、中心
はセラミックスである。また、第2図において、同心積
層体1は、第1図と同様に金属円筒状体11とセラミック
ス円筒状体12が交互に配置されており、中心は金属であ
る。第3図においては中心は空芯で、金属円筒状体11と
セラミックス円筒状体12が交互に配置されている。第3
図の如く中心を空洞とした構造にすることにより、この
空洞部に液体窒素等の冷媒を流すことができ、金属との
複合化による安定化に加えて冷却効果が良くなり、クエ
ンチに対して極めて優れたものとなる。
In FIG. 1, the concentric laminated body 1 has metal cylindrical bodies 11 and ceramic cylindrical bodies 12 alternately arranged, and the center thereof is ceramics. Further, in FIG. 2, the concentric laminated body 1 has metal cylindrical bodies 11 and ceramic cylindrical bodies 12 alternately arranged, as in FIG. 1, and the center thereof is metal. In FIG. 3, the center is an air core, and the metal cylindrical bodies 11 and the ceramic cylindrical bodies 12 are alternately arranged. Third
By making the structure with a hollow center as shown in the figure, a coolant such as liquid nitrogen can be flowed into this hollow part, and the cooling effect is improved in addition to the stabilization due to the combination with the metal, and quenching is prevented. It will be extremely excellent.

第1図〜第3図のような構造を取るためには、以下の
ような方法が好ましい。
In order to take the structure shown in FIGS. 1 to 3, the following method is preferable.

まず、施盤等によって金属を所望外径の円筒状体に加
工する。次に、同様にセラミックスの粉末を用いて所望
外径の円筒状体に成形する。その後、それぞれの円筒状
体を交互に嵌合させて、金属とセラミックスを複合化さ
せる。このとき、セラミックスの円筒状体には、冷間静
水圧プレス(CIP)、熱間静水圧プレス(HIP)等で成形
された成形体をを用いると良い。
First, a metal is processed into a cylindrical body having a desired outer diameter by a lathe or the like. Next, similarly, a ceramic powder is used to form a cylindrical body having a desired outer diameter. After that, the respective cylindrical bodies are alternately fitted to form a composite of metal and ceramics. At this time, a molded body formed by a cold isostatic pressing (CIP), a hot isostatic pressing (HIP) or the like may be used as the ceramic cylindrical body.

他の方法としては、第4図および第5図に示すような
一端部が閉じている金属筒体13の間隙14内にセラミック
スの粉末をタッピング充填し、他端部を封止する。ま
た、金属筒体13の間隙14内に溶融状態のセラミックスを
流入させて、他端部を封止してもよい。この方法は、同
心積層体の縮径加工が容易になる。セラミックスが酸化
物系超電導体の場合には、特性発現のために酸素が必要
であるから、加熱処理は酸素を含む雰囲気中で行うこと
が好ましい。
As another method, as shown in FIGS. 4 and 5, ceramic powder is tapped into the gap 14 of the metal cylinder 13 having one end closed, and the other end is sealed. Further, the ceramics in a molten state may be caused to flow into the gap 14 of the metal cylinder 13 to seal the other end. This method facilitates reducing the diameter of the concentric laminate. When the ceramic is an oxide-based superconductor, oxygen is required for exhibiting the characteristics, and therefore the heat treatment is preferably performed in an atmosphere containing oxygen.

[作用] 本発明の金属・セラミックス複合体の製造方法によれ
ば、金属円筒状体とセラミックス粉体を静水圧プレスし
て作製したセラミックス円筒状体の複数個を同心状に交
互に配置して同心積層体を作り、次に、この同心積層体
に静水圧プレスを施し、次いで、その同心積層体に縮径
加工を施し、その後、同心積層体にセラミックスの焼結
温度以上、金属の融点以下の温度で加熱処理を施す。必
要に応じて縮径加工および熱処理を繰り返して施す。
[Operation] According to the method for producing a metal / ceramic composite of the present invention, a plurality of ceramic cylindrical bodies produced by isostatic pressing of the metal cylindrical body and the ceramic powder are alternately arranged concentrically. After making a concentric laminated body, then hydrostatic pressing is applied to this concentric laminated body, then the concentric laminated body is subjected to diameter reduction processing, and thereafter, the concentric laminated body is subjected to the sintering temperature of the ceramics or higher and the melting point of the metal or lower. Heat treatment is performed at the temperature. If necessary, the diameter reduction process and the heat treatment are repeated.

加熱処理によって、セラミックスまたはその前駆体の
一部を溶融して冷却すると、再結晶の際にセラミックス
の結晶が複合体の長手方向に配向する。このため、セラ
ミックスの優れた特性が発揮される。また、金属と複合
化されるので、セラミックス単独よりも電気伝導性およ
び熱伝導性が向上し、複合体としては安定化されたもの
となる。セラミックス特有の現象であるクエンチ現象等
が防止される。
When a part of the ceramic or its precursor is melted and cooled by the heat treatment, the crystal of the ceramic is oriented in the longitudinal direction of the composite during recrystallization. Therefore, the excellent characteristics of ceramics are exhibited. Further, since it is compounded with a metal, the electrical conductivity and thermal conductivity are improved as compared with ceramics alone, and the composite is stabilized. Quenching, which is a phenomenon peculiar to ceramics, is prevented.

[実施例] 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。[Embodiment] An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

実施例1 まず、Bi2O3、SrCO3、CaCO3、CuOの粉末をBi:Sr:Ca:C
u=2:2:1:2となるように秤量して混合した。混合後の粉
末を空気中において850℃で5時間仮焼した。仮焼後の
粉末を充分に粉砕した。粉砕した粉末を、長さ100mmで
外径4mmφの棒状のもの、長さ100mmで外径11mmφ、内径
7mmφのパイプ状のもの、長さ100mmで外径18mmφ、内径
14mmφのパイプ状のもの、および長さ100mmで外径25mm
φ、内径21mmφのパイプ状のものに成形した。なお、粉
末の成形は冷間静水圧プレス(CIP)法によって行っ
た。
Example 1 First, powders of Bi 2 O 3 , SrCO 3 , CaCO 3 , and CuO were mixed with Bi: Sr: Ca: C.
Weighed and mixed so that u = 2: 2: 1: 2. The mixed powder was calcined in air at 850 ° C. for 5 hours. The powder after calcination was sufficiently crushed. Crushed powder, rod-shaped with a length of 100 mm and an outer diameter of 4 mmφ, 100 mm in length, an outer diameter of 11 mmφ, and an inner diameter
7 mmφ pipe-shaped, 100 mm long, outer diameter 18 mmφ, inner diameter
14 mmφ pipe-shaped, 100 mm long and 25 mm outer diameter
It was molded into a pipe shape with φ and an inner diameter of 21 mmφ. The powder was molded by the cold isostatic pressing (CIP) method.

次に、長さ120mmで外径30mmφのAg棒を第4図に示す
ような一端が閉じている金属筒体に加工した。なお、3
つの間隙部の大きさは、それぞれ長さ100mm×外径11mm
φ×内径7mmφ、長さ100mm×外径18mmφ×内径14mmφ、
長さ100mm×外径25mmφ×内径21mmφとした。
Next, an Ag rod having a length of 120 mm and an outer diameter of 30 mmφ was processed into a metal cylinder having one end closed as shown in FIG. 3
The size of each gap is 100 mm in length x 11 mm in outer diameter.
φ x inner diameter 7 mmφ, length 100 mm x outer diameter 18 mmφ x inner diameter 14 mmφ,
The length was 100 mm × outer diameter 25 mm φ × inner diameter 21 mm φ.

上記のように加工したAg製の金属筒体に粉末によって
成形された成形体を嵌合した。その後、Ag製の金属筒体
の他端を封止した。両端が閉じたAg製の金属筒体に700
℃、1000atmの条件下において熱間静水圧プレス(HIP)
処理を施した。
A molded body formed of powder was fitted to the Ag metal cylinder processed as described above. Then, the other end of the Ag metal cylinder was sealed. 700 in Ag metal cylinder with both ends closed
Hot isostatic pressing (HIP) under conditions of ℃ and 1000atm
Treated.

HIP処理後の金属筒体をスウェージング加工して、外
径を10mmφとした。このスウェージング加工後の金属筒
体を圧延して、厚さが6.0mmである線材を作製した。
The metal cylinder after the HIP treatment was swaged to have an outer diameter of 10 mmφ. The swaged metal cylinder was rolled to produce a wire rod having a thickness of 6.0 mm.

次に、得られた線材に空気中において、920℃で1時
間、加熱処理を施した。さらに、この線材に空気中にお
いて、850℃で50時間、加熱処理を施して金属・セラミ
ックス複合体を得た。
Next, the obtained wire was heated in air at 920 ° C. for 1 hour. Further, this wire was heated in air at 850 ° C. for 50 hours to obtain a metal / ceramics composite.

得られた金属・セラミックス複合体の臨界電流密度
(Jc)および配向率(F)を測定した。その結果を下記
第1表に示す。なお、臨界電流密度は77K、0.1T(テス
ラ)の磁場において測定した。配向率(F)はX線回折
装置によって測定し、その結果を用いて以下の式によっ
て算出した。
The critical current density (Jc) and orientation rate (F) of the obtained metal / ceramics composite were measured. The results are shown in Table 1 below. The critical current density was measured in a magnetic field of 77 K and 0.1 T (tesla). The orientation ratio (F) was measured by an X-ray diffractometer, and the result was used to calculate by the following formula.

F=(P0−P00)/(1−P00) P00=ΣI(00l)/ΣI(hkl) ここで、I(hkl)は、ミラー指数[hkl]である結晶
の面におけるX線回折のピーク強度を示す。P00は、セ
ラミックの無配向材のX線回折のピーク強度比を示す。
P0は測定試料のX線回折のピーク強度比を示す。
F = (P 0 −P 00 ) / (1−P 00 ) P 00 = ΣI (00l) / ΣI (hkl) where I (hkl) is the X-ray in the plane of the crystal whose Miller index is [hkl]. The peak intensity of diffraction is shown. P 00 indicates the peak intensity ratio of the X-ray diffraction of the ceramic non-oriented material.
P 0 represents the X-ray diffraction peak intensity ratio of the measurement sample.

実施例2〜6 下記第1表に示す厚さに金属筒体を圧延することを除
いて、実施例1と同様にして金属・セラミックス複合体
を得た。なお、金属筒体の厚さが2.0mm以下のものは、H
IP処理後の金属筒体をスウェージング加工して、外径を
5mmφとした。
Examples 2 to 6 Metal-ceramic composites were obtained in the same manner as in Example 1 except that the metal cylinder was rolled to the thickness shown in Table 1 below. If the metal cylinder has a thickness of 2.0 mm or less, H
Swaging the metal cylinder after IP treatment to reduce the outer diameter.
It was set to 5 mmφ.

得られた金属・セラミックス複合体の臨界電流密度
(Jc)および配向率(F)を実施例1と同様にして測定
した。その結果を下記第1表に併記する。
The critical current density (Jc) and orientation rate (F) of the obtained metal / ceramics composite were measured in the same manner as in Example 1. The results are also shown in Table 1 below.

比較例1〜6 圧延後の線材に空気中において、920℃で1時間の加
熱処理を施さないこと、および下記第1表に示す厚さに
金属筒体を圧延することを除いて、実施例1と同様にし
て金属・セラミックス複合体を得た。なお、金属筒体の
厚さが2.0mm以下のものは、HIP処理後の金属筒体をスウ
ェージング加工して、外径を5mmφとした。
Comparative Examples 1 to 6 Examples except that the wire rod after rolling was not subjected to heat treatment at 920 ° C. for 1 hour in air and the metal cylinder was rolled to a thickness shown in Table 1 below. A metal / ceramics composite was obtained in the same manner as in 1. When the metal cylinder had a thickness of 2.0 mm or less, the metal cylinder after HIP treatment was swaged to have an outer diameter of 5 mmφ.

得られた金属・セラミックス複合体の臨界電流密度
(Jc)および配向率(F)を実施例1と同様にして測定
した。その結果を下記第1表に併記する。
The critical current density (Jc) and orientation rate (F) of the obtained metal / ceramics composite were measured in the same manner as in Example 1. The results are also shown in Table 1 below.

第1表から明らかなように、本発明の方法によって得
られた金属・セラミックス複合体(実施例1〜6)は、
結晶の配向率が高く、優れた超電導特性を示した。これ
に対して、従来の方法によって得られた金属・セラミッ
クス複合体(比較例1〜6)は、結晶がまったく配向し
ておらず、超電導特性が低いものであった。
As is clear from Table 1, the metal-ceramic composites (Examples 1 to 6) obtained by the method of the present invention are
The crystal orientation ratio was high and it showed excellent superconducting properties. On the other hand, in the metal / ceramic composites (Comparative Examples 1 to 6) obtained by the conventional method, the crystals were not oriented at all, and the superconducting properties were low.

実施例7 まず、TiB2の粉末を、長さ100mmで外径7mmφ、内径4m
mφのパイプ状のもの、長さ100mmで外径14mmφ、内径11
mmφのパイプ状のもの、長さ100mmで外径21mmφ、内径1
8mmφのパイプ状のもの、および長さ100mmで外径28mm
φ、内径25mmφのパイプ状のものに成形した。なお、粉
末の成形は冷間静水圧プレス(CIP)法によって行っ
た。
Example 7 First, a powder of TiB 2 having a length of 100 mm, an outer diameter of 7 mmφ and an inner diameter of 4 m was used.
Pipe with mφ, length 100mm, outer diameter 14mmφ, inner diameter 11
mmφ pipe type, length 100mm, outer diameter 21mmφ, inner diameter 1
8 mmφ pipe-shaped, 100 mm long and 28 mm outer diameter
It was molded into a pipe shape with φ and an inner diameter of 25 mmφ. The powder was molded by the cold isostatic pressing (CIP) method.

次に、長さ120mmで外径33mmφのNi製の棒を第4図に
示すような一端が閉じている金属筒体に加工した。な
お、4つの間隙部の大きさは、それぞれ長さ100mm×外
径11mmφ×内径7mmφ、長さ100mm×外径18mmφ×内径14
mmφ、長さ100mm×外径25mmφ×内径21mmφとした。ま
た、長さ100mm×外径4mmφのNi製の棒を作製した。
Next, a Ni rod having a length of 120 mm and an outer diameter of 33 mmφ was processed into a metal cylinder body having one end closed as shown in FIG. The sizes of the four gaps are 100 mm in length x 11 mmφ outside diameter x 7 mmφ inside diameter, 100 mm length x 18 mmφ outside diameter x 14 inside diameter
mmφ, length 100 mm × outside diameter 25 mmφ × inside diameter 21 mmφ. In addition, a Ni rod having a length of 100 mm and an outer diameter of 4 mmφ was prepared.

上記のように加工したNi製の金属筒体に粉末によって
成形された成形体を嵌合した。また、中心には、Ni製の
棒を嵌合した。その後、Ni製の金属筒体の他端を封止し
た。両端が閉じたNi製の金属筒体に800℃、2000atmの条
件下において、4時間熱間静水圧プレス(HIP)処理を
施した。
A molded body formed of powder was fitted into the Ni metal cylinder processed as described above. A Ni rod was fitted in the center. After that, the other end of the Ni metal cylinder was sealed. A Ni metal cylinder whose both ends were closed was subjected to hot isostatic pressing (HIP) treatment for 4 hours at 800 ° C. and 2000 atm.

HIP処理後の金属筒体を800℃の温度で熱間押出した。
続けて、押出した金属筒体にドローベンチによる引抜加
工を施し、外径が7.5mmφの棒材を作製した。
The metal cylinder after the HIP treatment was hot extruded at a temperature of 800 ° C.
Subsequently, the extruded metal cylinder was subjected to a drawing process using a draw bench to produce a bar material having an outer diameter of 7.5 mmφ.

次に、得られた棒材に1300℃、2000atmの条件下にお
いて、18時間HIP処理を施してNi-TiB2系の金属・セラミ
ックス複合体を得た。
Next, the obtained rod was subjected to HIP treatment for 18 hours at 1300 ° C. and 2000 atm to obtain a Ni—TiB 2 -based metal / ceramic composite.

得られたNi-TiB2系複合体をペレット状に切断した。
このペレットを用いて、Ni-TiB2系複合体の摩耗試験お
よび接触電圧降下を調べた。その結果を下記第2表に示
す。なお、摩耗試験は、荷重10g、摺動速度10cm/secで
行った。接触電圧降下は、電流0.1Aを通電したときに測
定した。
The obtained Ni-TiB 2 composite was cut into pellets.
Using this pellet, the wear test and contact voltage drop of the Ni-TiB 2 composite were examined. The results are shown in Table 2 below. The abrasion test was performed at a load of 10 g and a sliding speed of 10 cm / sec. The contact voltage drop was measured when a current of 0.1 A was applied.

実施例8 TiB2の粉末の代わりにNiB2の粉末とPdBの粉末を1:1の
割合で混合したものを用いることを除いて、実施例7と
同様にしてNi-NiB2‐PdB系金属・セラミックス複合体を
得た。
Example 8 Ni-NiB 2 -PdB system metal was used in the same manner as in Example 7 except that a mixture of NiB 2 powder and PdB powder in a ratio of 1: 1 was used instead of TiB 2 powder.・ A ceramic composite was obtained.

得られたNi-NiB2‐PdB系複合体の摩耗試験および接触
電圧降下を実施例7と同様にして調べた。その結果を下
記第2表に併記する。
The wear test and contact voltage drop of the obtained Ni-NiB 2 -PdB composite were examined in the same manner as in Example 7. The results are also shown in Table 2 below.

比較例7 1300℃、2000atmの条件下において、18時間のHIP処理
を施さないことを除いて実施例7と同様にして、Ni-TiB
2系の金属・セラミックス複合体を得た。
Comparative Example 7 Ni-TiB was prepared in the same manner as in Example 7 except that HIP treatment was not performed for 18 hours under the conditions of 1300 ° C. and 2000 atm.
A 2 type metal-ceramics composite was obtained.

得られたNi-TiB2系複合体の摩耗試験および接触電圧
降下を実施例7と同様にして調べた。その結果を下記第
2表に併記する。
The wear test and contact voltage drop of the obtained Ni-TiB 2 composite were examined in the same manner as in Example 7. The results are also shown in Table 2 below.

比較例8 1300℃、2000atmの条件下において、18時間のHIP処理
を施さないことを除いて実施例8と同様にして、Ni-NiB
2‐PdB系の金属・セラミックス複合体を得た。
Comparative Example 8 Ni-NiB was prepared in the same manner as in Example 8 except that HIP treatment was not performed for 18 hours under the conditions of 1300 ° C. and 2000 atm.
A 2- PdB system metal-ceramics composite was obtained.

得られたNi-NiB2‐PdB系複合体の摩耗試験および接触
電圧降下を実施例7と同様にして調べた。その結果を下
記第2表に併記する。
The wear test and contact voltage drop of the obtained Ni-NiB 2 -PdB composite were examined in the same manner as in Example 7. The results are also shown in Table 2 below.

比較例9 通常の粉末冶金方法によってNi-3vol%ThO2系分散型
合金を製造した。
Comparative Example 9 A Ni-3vol% ThO 2 based dispersion type alloy was manufactured by an ordinary powder metallurgy method.

得られたNi-3vol%ThO2系分散型合金の摩耗試験およ
び接触電圧降下を実施例7と同様にして調べた。その結
果を下記第2表に併記する。
The abrasion test and contact voltage drop of the obtained Ni-3vol% ThO 2 dispersion alloy were examined in the same manner as in Example 7. The results are also shown in Table 2 below.

第2表から明らかなように、本発明の方法によって得
られた金属・セラミックス複合体(実施例7,8)は、摩
耗量が少なく、電圧降下も小さいものであった。これに
対して、従来の方法によって得られた金属・セラミック
ス複合体(比較例7〜9)は、摩耗量が多いものであっ
た。
As is clear from Table 2, the metal / ceramic composite bodies (Examples 7 and 8) obtained by the method of the present invention had a small amount of wear and a small voltage drop. On the other hand, the metal-ceramic composites (Comparative Examples 7 to 9) obtained by the conventional method had a large amount of wear.

[発明の効果] 以上説明した如く、本発明の金属・セラミックス複合
体の製造方法は、優れた耐摩耗性、耐熱性、強度、電気
伝導性、および熱伝導性等の特性を持つ、金属・セラミ
ックス複合体を効率よく、かつ、容易に製造することが
できる金属・セラミックス複合体の製造方法である。
[Effects of the Invention] As described above, the method for producing a metal / ceramic composite according to the present invention provides a metal / ceramic composite having excellent characteristics such as wear resistance, heat resistance, strength, electrical conductivity, and thermal conductivity. This is a method for producing a metal / ceramics composite, which enables efficient and easy production of a ceramics composite.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図〜第3図は本発明の方法に使用される同心積層体
の構造を示す説明図、第4図は本発明に使用される金属
筒体の一例を示す説明図、第5図は第4図のIV-IV′断
面図である。 1……同心積層体、11……金属円筒状体、12……セラミ
ックス円筒状体、13……金属筒体、14……間隙。
1 to 3 are explanatory views showing the structure of a concentric laminated body used in the method of the present invention, FIG. 4 is an explanatory view showing an example of a metal cylinder used in the present invention, and FIG. 5 is FIG. 4 is a sectional view taken along the line IV-IV ′ of FIG. 4. 1 …… Concentric laminated body, 11 …… Metal cylinder, 12 …… Ceramic cylinder, 13 …… Metal cylinder, 14 …… Gap.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】金属円筒状体とセラミックス粉体を静水圧
プレスして作製したセラミックス円筒状体の複数個を同
心状に交互に配置して同心積層体を作る工程と、この同
心積層体に静水圧プレスを施す工程と、この静水圧プレ
スを施した同心積層体に縮径加工を施す工程と、縮径加
工後の同心積層体に前記セラミックスの焼結温度以上、
前記金属の融点以下の温度で加熱処理を施す工程とを具
備することを特徴とする金属・セラミックス複合体の製
造方法。
1. A process of concentrically arranging a plurality of ceramic cylinders produced by hydrostatic pressing a metal cylinder and a ceramic powder to form a concentric laminate, and the concentric laminate. A step of applying a hydrostatic press, a step of subjecting the concentric laminate subjected to the hydrostatic press to a diameter reduction process, and a concentric layer body after the diameter reduction process having a sintering temperature of the ceramics or more,
And a step of performing heat treatment at a temperature equal to or lower than the melting point of the metal, the method for producing a metal-ceramic composite body.
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