JPH01198437A - 分散強化銅の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、硬さがありかつ導電性にすぐれた分散強化
銅の製造方法に関するものであり、かかる製造方法で作
製された分散強化銅はスポット溶接用電極のような押圧
接触電極の材料として利用される。

〔従来の技術〕

従来、分散強化銅の製造方法としては、（１）銅または
銅合金粉末と酸化物などの分散剤を混合し焼結する方法
、Ａｌ粉のような表面に酸化膜を作り、適性酸化雰囲気
中でボールミルを行なったのち焼結する表面酸化法、酸
化物生成標準エネルギーの大きい元素を含む合金を低酸
素雰囲気で加熱する内部酸化法、酸化物水性ゾル金属塩
または水酸化物を共沈させ酸化還元する共沈法などがあ
る（以下、これらの方法を粉末法という）。

（２）溶銅中に分散制御元素と呼ばれる第三成分を含有
させることにより、溶湯とセラミックス粒子とのぬれ性
を改善し、分散したセラミックス粒子が系外に浮上する
ことを防止して、均一、微細に分散した粒子分散強化銅
合金を得る方法（以下鋳造法という）があり、上記分散
制御元素としては、例えば酸化物セラミックスを分散さ
せる場合、酸化物生成傾向の大きなＮ　ｂ　＋　　Ｚ　
ｒ　＋　Ｔ　ｉが良いとされている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、上記粉末法では、原料が金属、分散剤ともに
粉末であるために高価であり、作業が繁雑となるために
量産化が困難であるなどの問題点があり、さらに、上記
鋳造法では、ぬれ性を改善するためのＮｂ、Ｚｒ、Ｔｉ
などの分散制御元素を溶銅に添加してもすぐれた効果が
得られず、分散剤を溶銅中に均一に分散させるには一層
の改善が必要とされていた。

〔課題を解決するための手段〕

そこで、本発明者等は、溶銅に対する分散剤のぬれ性を
一層改善するために、新しい分散制御元素を開発すべく
研究を行なった結果、 上記分散制御元素として、ＶＩｂ族元素が好ましいとい
う知見を得たのである。

この発明は、かかる知見にもとづいてなされたものであ
って、 溶銅にＶＩｂ族元索を０．Ｏ１〜１０原子％添加溶解せ
しめ、ついで、分散剤を、上記ＶＩｂ族元素を添加した
溶銅に均一分散させたのち鋳造する分散強化銅の製造方
法に特徴を有するものである。

上記ＶＩｂ族元素としてＳｅおよびＴｅが好ましく、上
記分散剤としてＡ　ｆ）　２０　ａが好ましいが、分散
剤としては上記Ａρ２ｏ３に限定されることなく、Ｔｉ
Ｏ２，ＺｒＯ２２Ｍｇｏなどの耐熱性酸化物、ＳｉＣ％
ＷＣ１Ｔｉｃ１Ｍｏ２ｃなトノ炭化物、Ａｌ）Ｎ、Ｓｉ
Ｎなどの窒化物、Ｃｒ　Ｂ　２　。

ＴｉＢなどのホウ化物であってもよい。かがる分散剤の
平均粒径は０．０１〜１００　ｔｍが好ましい。

上記ＶＩｂ族元素を添加する時の溶銅の温度は１１００
〜１４００℃が適当であるから、上記温度に加熱した溶
銅にＶＩｂ族元素：　０．０１〜１ｏ原子％添加し、均
一溶体化せしめ、上記ＶＩｂ族元素を溶解した溶銅に上
記分散剤を均一分散せしめるのである。

上記均一分散手段として、溶解炉でＶＩｂ族元素を均一
溶体化したのち、これを取鍋に注入する途中で分散剤を
噴射分散せしめてもよく、または取鍋内の溶湯に分散剤
をインジェクションし分散させてもよい。これら分散剤
を均一分散したのち、ただちにバッチ式あるいは連続的
に鋳造し、冷却して分散強化銅とする。

上記ＶＩｂ族元素の添加量および分散剤の粒径の限定理
由は次の通りである。

（１）　　Ｖｌｂ族元素の添加量 ＶＩｂ族元索としてＳｅまたはＴｅが好ましいが、上記
元素の添加量が０．０１原子％未満では、分散性に関す
る効果がなく、一方、その添加量が１０原子％を越える
と、分散強化銅の機械的強度に悪影響を及ぼすばかりで
な（、生産コストもかさむ。

したがって、分散制御元素としてのＶＩｂ族元素の添加
は、０．０１〜ＩＯ原子％と定めた。

（２）分散剤の平均粒径 分散剤の平均粒径が０．０５−未満ではハンドリングが
困難であるばかりでなく、また原料代も非常に高くつき
、一方、その平均粒径が１００−を越えると鋼中分散時
の粒径が大きくなり機械的強度に悪影響を及ぼす。

したがって、分散剤の平均粒径は０．０５〜１００μｍ
と定めた。

〔実　施　例〕

つぎに、この発明を実施例にもとづいて具体的に説明す
る。

無酸素銅を高周波溶解炉により溶解して温度＝１２００
℃に保持した溶銅に、Ｔｅ１ｌ原子％および５ｅａｌ原
子％を添加して攪拌溶解し、Ｔｅ１ｌ原子％含有溶銅お
よび５ｅａｌ原子％含有溶銅をそれぞれ作製した。これ
ら溶銅をインゴット鋳造する際に、その鋳込み中の溶湯
流に、圧カニ４ｋｇ／ｃＪのＡｒガスを用いて、平均粒
径：０．５ｗｎのＡ　１１２０　ｓ粉末を噴射した。こ
のようにして得られたインゴットを、温度二り５０℃×
５時間の均質化焼鈍を行なった後、温度＝９００℃で熱
間鍛造し、さらに温度：９００℃×１時間の溶体化処理
を施し、分散強化銅を作製した。

この分散強化銅の組織を電子顕微鏡により観察し、電子
顕微鏡写真に撮り、その電子顕微鏡写真から、アンダー
ウッド法により、平均粒径：ｂ（人）１体積率；ｆ（％
）、および粒子間距離；λ（趣）を算出し、その結果を
第１表に示した。

上記溶体化処理した分散強化銅を、さらに加工率：５０
％の冷間加工を施し、ついで温度：４５０℃×３時間の
時効処理を施したもの、および上記時効処理したものを
さらに温度二り００℃×１時間の焼鈍したものについて
、それぞれビッカース硬さおよび導電率を測定し、それ
らの結果も第１表に示した。

比較のために、分散制御元素としては公知のＮｂ、Ｚｒ
およびＴ１を用いて、上記ＴｅおよびＳｅと全く同一の
条件および方法により分散強化銅を作製し、熱処理して
電子顕微鏡写真からアンダーウッド法により平均粒径：
Ｄ（人）２体積率：ｆ（％）および粒子間距離：λ（ｕ
ｎ）を算出し、さらに５０％の冷間加工後、温度：４５
０℃×３時間の時効処理を施したもの、および上記時効
処理したものをさらに温度：８００℃×１時間の焼鈍し
たものについてそれぞれビッカース硬さおよび導電率を
測定し、それらの結果を第１表に示した。

〔発明の効果〕

第１表から、ＴｅまたはＳｅの添加により、分散剤の平
均粒径および粒子間距離が小さく、体積率の大きい分散
強化銅をつくることができ、この分散強化銅を加工率：
５０％の冷間加工を施し、ついで温度：４５０℃×３時
間の時効処理を施したものは導電率およびビッカース硬
さがすぐれ、上記時効処理したものをさらに温度二り０
０℃×１時間焼鈍してもビッカース硬さの著しい低下は
みられない。

したがって、この発明の方法により製造した分散強化銅
に加工率＝５０％の冷間加工を施し、ついで温度＝４５
０℃×３時間の時効処理を施してスポット溶接用電極を
作製し、このスポット溶接用電極を用いてスポット溶接
する間に上記スポット溶接用電極が温度：８００℃×１
時間焼鈍程度の加熱をうけても、電極の著しい軟化はみ
られないため、上記分散強化銅を用いて作製したスポッ
ト溶接用電極の寿命を長く保つことができることがわか
る。

この発明の方法によると、分散強化銅を安価に量産でき
るので、高性能で長寿命のスポット溶接用電極などの抑
圧接触電極を安価に大量に提供できる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、溶銅に分散剤を均一に分散させたのち鋳造する分散
   強化銅の製造方法において、 溶銅に周期律表VIｂ族元素を溶解せしめ、ついで分散剤
   を均一分散させたのち鋳造することを特徴とする分散強
   化銅の製造方法。 ２、上記周期律表VIｂ族元素を０．０１〜１０原子％添
   加し溶解せしめることを特徴とする請求項１記載の分散
   強化銅の製造方法。 ３、上記分散剤の平均粒径は０．０５〜１００μｍであ
   ることを特徴とする請求項１または２記載の分散強化銅
   の製造方法。 ４、上記周期律表VIｂ族元素は、ＴｅおよびＳｅである
   ことを特徴とする請求項１または２記載の分散強化銅の
   製造方法。 ５、上記分散剤は、酸化物、炭化物、窒化物またはホウ
   化物であることを特徴とする請求項１または３記載の分
   散強化銅の製造方法。 ６、上記分散剤の酸化物は、アルミナであることを特徴
   とする請求項５記載の分散強化銅の製造方法。 ７、溶銅排出流中に、上記分散剤を噴霧分散せしめるこ
   とを特徴とする請求項１記載の分散強化銅の製造方法。 ８、溶銅の湯溜り中にインジェクションすることにより
   分散剤を均一分散させることを特徴とする請求項１記載
   の分散強化銅の製造方法。 ９、請求項１で得られた分散強化銅を熱処理することを
   特徴とする分散強化銅の製造方法。 １０、請求項１で製造された分散強化銅からなるスポッ
   ト溶接用電極。