JPH11312416A - 電極材料、電極材料の製造方法及び電極の製造方法 - Google Patents
電極材料、電極材料の製造方法及び電極の製造方法Info
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- JPH11312416A JPH11312416A JP10181215A JP18121598A JPH11312416A JP H11312416 A JPH11312416 A JP H11312416A JP 10181215 A JP10181215 A JP 10181215A JP 18121598 A JP18121598 A JP 18121598A JP H11312416 A JPH11312416 A JP H11312416A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 軽金属類の特殊接合用電極またはスポット抵
抗溶接用電極の素材である電極材料及びその製造方法を
提供する。 【解決手段】 銅−０．１重量％ベリリウム（Ｃｕ−
０．２ｗｔ％Ｂｅ）合金粉末を熱処理し、還元処理して
銅−０．１〜０．３重量％ベリリウム合金粉末から酸化
物を除去し加熱して合金粉末の表面及び内部のベリリウ
ムを酸化させた後、水素雰囲気下で還元処理して酸化ベ
リリウム系分散強化銅の粉末を製造する。分散強化銅の
粉末内で酸化ベリリウムの量が均質になるために、耐熱
性、導電性、熱伝導性及び耐磨耗性などの電極特性が良
好の電極を製造できる。また、電極材料により所定形状
を有する電極を製造するとき加工性及び接合性を一層向
上させることができ、高温及び高圧条件下で溶接作業を
する場合にも低い拡散度を維持できると同時に、被溶接
材の溶接性を良好にすることができる。
抗溶接用電極の素材である電極材料及びその製造方法を
提供する。 【解決手段】 銅−０．１重量％ベリリウム（Ｃｕ−
０．２ｗｔ％Ｂｅ）合金粉末を熱処理し、還元処理して
銅−０．１〜０．３重量％ベリリウム合金粉末から酸化
物を除去し加熱して合金粉末の表面及び内部のベリリウ
ムを酸化させた後、水素雰囲気下で還元処理して酸化ベ
リリウム系分散強化銅の粉末を製造する。分散強化銅の
粉末内で酸化ベリリウムの量が均質になるために、耐熱
性、導電性、熱伝導性及び耐磨耗性などの電極特性が良
好の電極を製造できる。また、電極材料により所定形状
を有する電極を製造するとき加工性及び接合性を一層向
上させることができ、高温及び高圧条件下で溶接作業を
する場合にも低い拡散度を維持できると同時に、被溶接
材の溶接性を良好にすることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電極材料、電極材料
の製造方法及び電極の製造方法に関するものであり、よ
り詳細には特殊接合用電極及び抵抗溶接用電極などのよ
うな電極を製造するための素材になる電極材料、このよ
うな電極材料を製造する方法、そして前記電極材料を素
材にする電極の製造方法に関するものである。
の製造方法及び電極の製造方法に関するものであり、よ
り詳細には特殊接合用電極及び抵抗溶接用電極などのよ
うな電極を製造するための素材になる電極材料、このよ
うな電極材料を製造する方法、そして前記電極材料を素
材にする電極の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の軽金属類及び表面処理鋼板類を接
合するための特殊接合用電極や抵抗溶接用電極などは電
極としてはその用度が特殊であるために耐熱性、導電
性、熱伝導性及び耐磨耗性などのような電極特性を有す
ることが要求される。また、このような電極特性を有す
る電極を形成するために、電極の素材である電極材料も
耐熱性、導電性熱伝導性及び耐磨耗性などのような特性
が要求されると同時に、電極材料内部組織の均質性と各
種の加工条件下で容易に加工が遂行できるように加工性
などの特性を有することが要求される。前述した電極特
性を具備した電極を使用する場合被溶接材を所望の状態
に容易に溶接できる。
合するための特殊接合用電極や抵抗溶接用電極などは電
極としてはその用度が特殊であるために耐熱性、導電
性、熱伝導性及び耐磨耗性などのような電極特性を有す
ることが要求される。また、このような電極特性を有す
る電極を形成するために、電極の素材である電極材料も
耐熱性、導電性熱伝導性及び耐磨耗性などのような特性
が要求されると同時に、電極材料内部組織の均質性と各
種の加工条件下で容易に加工が遂行できるように加工性
などの特性を有することが要求される。前述した電極特
性を具備した電極を使用する場合被溶接材を所望の状態
に容易に溶接できる。
【０００３】一般に抵抗溶接用電極は溶接を行うとき被
溶接材に電流を供給する導電体としての機能及び被溶接
材を溶融接合する機能を有する。従って、抵抗溶接用電
極としては溶接しようとする被溶接材の種類及び溶接条
件に適合した特性を具備した電極が使用されなければな
らない。また、だいたいの場合抵抗溶接用電極は溶接状
態において、継続的に高温及び高圧条件下でおかれるた
めに、特に高温で導電性を満足させる電気的特性と共に
耐熱性が要求される。このように、高温及び高圧条件下
で長時間使用可能な抵抗溶接用電極としては基本的に低
い拡散度を有すると同時に被溶接材と融着しない特性を
有する電極材料が要求される。従来には抵抗溶接用電極
として導電性が高く耐食性が良好の純銅が主に使用され
たが、このような純銅はその機械的強度が低い問題点が
あった。
溶接材に電流を供給する導電体としての機能及び被溶接
材を溶融接合する機能を有する。従って、抵抗溶接用電
極としては溶接しようとする被溶接材の種類及び溶接条
件に適合した特性を具備した電極が使用されなければな
らない。また、だいたいの場合抵抗溶接用電極は溶接状
態において、継続的に高温及び高圧条件下でおかれるた
めに、特に高温で導電性を満足させる電気的特性と共に
耐熱性が要求される。このように、高温及び高圧条件下
で長時間使用可能な抵抗溶接用電極としては基本的に低
い拡散度を有すると同時に被溶接材と融着しない特性を
有する電極材料が要求される。従来には抵抗溶接用電極
として導電性が高く耐食性が良好の純銅が主に使用され
たが、このような純銅はその機械的強度が低い問題点が
あった。
【０００４】従って、純銅の機械的強度を向上させるた
めに銅Ｃｕを基本金属にしてクロムＣｒ、ジルコニウム
Ｚｒ、ベリリウムＢｅ、ケイ素Ｓｉ、ニッケルＮｉまた
はタングステンＷなどの金属元素を微量に添加して合金
を作ったり、金属相を析出させた後、このような金属相
を分散物質に使用した分散強化合金が電極材料として使
用されている。
めに銅Ｃｕを基本金属にしてクロムＣｒ、ジルコニウム
Ｚｒ、ベリリウムＢｅ、ケイ素Ｓｉ、ニッケルＮｉまた
はタングステンＷなどの金属元素を微量に添加して合金
を作ったり、金属相を析出させた後、このような金属相
を分散物質に使用した分散強化合金が電極材料として使
用されている。
【０００５】しかし、このような種類の分散強化合金を
電極材料として使用する場合、電極に要求される耐熱
性、導電性、熱伝導性及び耐磨耗性などのような電極特
性のうち一部の制限された電極特性を満足させることが
できるが要求される電極特性すべてを満足させることは
できなくなる。例えば、前記分散強化合金のうち銅Ｃｕ
−クロムＣｒ合金は現在抵抗溶接用電極の電極材料とし
て最も多く使用されており典型的な鋳造方法により製造
できる。また、前記銅−クロム合金において、銅基本金
属のうち２重量パーセントｗｔ％未満の微細なクロム析
出相を分布させることにより向上された機械的強度を有
することができる。しかし、前記銅−クロム合金を電極
材料として使用して引抜加工、圧延加工または鍛造加工
により製造された抵抗溶接用電極として溶接を遂行する
と、溶接時に発生するアーク熱により電極材料が高温に
なることによりクロム析出相の粗大化をもたらして電極
の熱的安定性及び耐久性が低下される問題が発生する。
電極材料として使用する場合、電極に要求される耐熱
性、導電性、熱伝導性及び耐磨耗性などのような電極特
性のうち一部の制限された電極特性を満足させることが
できるが要求される電極特性すべてを満足させることは
できなくなる。例えば、前記分散強化合金のうち銅Ｃｕ
−クロムＣｒ合金は現在抵抗溶接用電極の電極材料とし
て最も多く使用されており典型的な鋳造方法により製造
できる。また、前記銅−クロム合金において、銅基本金
属のうち２重量パーセントｗｔ％未満の微細なクロム析
出相を分布させることにより向上された機械的強度を有
することができる。しかし、前記銅−クロム合金を電極
材料として使用して引抜加工、圧延加工または鍛造加工
により製造された抵抗溶接用電極として溶接を遂行する
と、溶接時に発生するアーク熱により電極材料が高温に
なることによりクロム析出相の粗大化をもたらして電極
の熱的安定性及び耐久性が低下される問題が発生する。
【０００６】従って、前述した銅−クロム合金の問題点
を解決するために、酸化物分散物質を含有する酸化物系
分散強化銅が開発された。このような酸化物系分散強化
銅としては酸化アルミニウム系分散強化銅Ｃｕ−Ａｌ2
Ｏ3 、酸化ケイ素系分散強化銅Ｃｕ−ＳｉＯ2 そして酸
化ジルコニウム系分散強化銅Ｃｕ−ＺｒＯ2 などがあ
る。現在まではこれら酸化物系分散強化銅に含有される
分散強化物質のうち酸化アルミニウムＡｌ2 Ｏ3 が効果
的であると知られている。
を解決するために、酸化物分散物質を含有する酸化物系
分散強化銅が開発された。このような酸化物系分散強化
銅としては酸化アルミニウム系分散強化銅Ｃｕ−Ａｌ2
Ｏ3 、酸化ケイ素系分散強化銅Ｃｕ−ＳｉＯ2 そして酸
化ジルコニウム系分散強化銅Ｃｕ−ＺｒＯ2 などがあ
る。現在まではこれら酸化物系分散強化銅に含有される
分散強化物質のうち酸化アルミニウムＡｌ2 Ｏ3 が効果
的であると知られている。
【０００７】前記酸化アルミニウム系分散強化銅は粉末
冶金方法と内部酸化処理を組合した技術により製造され
る。すなわち、まず銅−アルミニウムＣｕ−Ａｌ合金を
誘導加熱により加熱し、アトマイゼーション工程を利用
して球形の銅−アルミニウム合金粉末を形成する。次
に、この銅−アルミニウム合金粉末に酸化銅Ｃｕ2 Ｏ粉
末のような酸化剤を適当量混合し、このような酸化銅粉
末が混合された銅−アルミニウム合金粉末に適正量の酸
素Ｏ2 を含有する酸素雰囲気下で高温に加熱することに
より内部酸化処理を遂行する。この場合酸素とアルミニ
ウム原子が選択的に結合して酸化アルミナユウムＡｌ2
Ｏ3 相が形成される。すなわち，内部酸化過程で酸化銅
粉末が銅と酸素で分解され，この分解された酸素が銅−
アルミニウム合金粉末内に拡散されることにより原子状
態の酸素とアルミニユウム原子が反応し結合することに
より銅粉末内に酸化アルミニユウム相が形成される。こ
れにより電極材料で使用される酸化アルミニユウム系分
散銅の粉末が製造される。
冶金方法と内部酸化処理を組合した技術により製造され
る。すなわち、まず銅−アルミニウムＣｕ−Ａｌ合金を
誘導加熱により加熱し、アトマイゼーション工程を利用
して球形の銅−アルミニウム合金粉末を形成する。次
に、この銅−アルミニウム合金粉末に酸化銅Ｃｕ2 Ｏ粉
末のような酸化剤を適当量混合し、このような酸化銅粉
末が混合された銅−アルミニウム合金粉末に適正量の酸
素Ｏ2 を含有する酸素雰囲気下で高温に加熱することに
より内部酸化処理を遂行する。この場合酸素とアルミニ
ウム原子が選択的に結合して酸化アルミナユウムＡｌ2
Ｏ3 相が形成される。すなわち，内部酸化過程で酸化銅
粉末が銅と酸素で分解され，この分解された酸素が銅−
アルミニウム合金粉末内に拡散されることにより原子状
態の酸素とアルミニユウム原子が反応し結合することに
より銅粉末内に酸化アルミニユウム相が形成される。こ
れにより電極材料で使用される酸化アルミニユウム系分
散銅の粉末が製造される。
【０００８】前述した方法で製造された酸化アルミニウ
ム系分散強化銅は優れたクリープ抵抗特性及び熱的安定
性を有し、このような特性が高温でも維持される。ま
た、前記酸化アルミニウム系分散強化銅は酸化アルミニ
ウムの分散相が銅基本金属内に固溶状態としては存在し
ない熱力学的特性を有するために導電性の低下効果がき
わめて小さくて電極材料として適合である。
ム系分散強化銅は優れたクリープ抵抗特性及び熱的安定
性を有し、このような特性が高温でも維持される。ま
た、前記酸化アルミニウム系分散強化銅は酸化アルミニ
ウムの分散相が銅基本金属内に固溶状態としては存在し
ない熱力学的特性を有するために導電性の低下効果がき
わめて小さくて電極材料として適合である。
【０００９】このような方法により製造された酸化物系
分散強化銅を電極材料として使用して電極を製造する場
合、まず、前述した内部酸化処理により生成された酸化
アルミニウム系分散強化銅粉末を再び還元ガス雰囲気下
で加熱して酸化アルミニウム系分散強化銅粉末の酸化皮
膜を除去する。次いで、酸化皮膜が除去された酸化アル
ミニウム系分散強化銅の粉末を略７６０〜９２７℃程度
の温度で熱間圧延加工処理した後、再び引抜加工または
鍛造加工処理を実施して、例えば、円錐形のような所定
の形状を有する電極用チップ(tip) を製造する。
分散強化銅を電極材料として使用して電極を製造する場
合、まず、前述した内部酸化処理により生成された酸化
アルミニウム系分散強化銅粉末を再び還元ガス雰囲気下
で加熱して酸化アルミニウム系分散強化銅粉末の酸化皮
膜を除去する。次いで、酸化皮膜が除去された酸化アル
ミニウム系分散強化銅の粉末を略７６０〜９２７℃程度
の温度で熱間圧延加工処理した後、再び引抜加工または
鍛造加工処理を実施して、例えば、円錐形のような所定
の形状を有する電極用チップ(tip) を製造する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな酸化物系分散強化銅を製造するために、銅−アルミ
ニウム合金粉末に酸化銅のような酸化剤を混合し高温で
加熱して内部酸化処理を遂行することにおいて、酸化銅
を適正量だけ混合することが難しいために酸化の程度を
調節することが大変難しい。これにより、酸化物を微細
化し均一に分散させられないために、酸化アルミニウム
系分散強化銅粉末を電極材料として使用して圧出加工、
引抜加工または鍛造加工方法として電極を製造する場
合、加工性が低下されたり電極の組織が緻密にならなか
ったりまたはその強度が低下され良好な電極特性を有し
た電極を製造し難い問題があった。
うな酸化物系分散強化銅を製造するために、銅−アルミ
ニウム合金粉末に酸化銅のような酸化剤を混合し高温で
加熱して内部酸化処理を遂行することにおいて、酸化銅
を適正量だけ混合することが難しいために酸化の程度を
調節することが大変難しい。これにより、酸化物を微細
化し均一に分散させられないために、酸化アルミニウム
系分散強化銅粉末を電極材料として使用して圧出加工、
引抜加工または鍛造加工方法として電極を製造する場
合、加工性が低下されたり電極の組織が緻密にならなか
ったりまたはその強度が低下され良好な電極特性を有し
た電極を製造し難い問題があった。
【００１１】従って、本発明は以上のような従来技術の
問題点を解決するためのものであり、本発明の第１の目
的は特殊接合用電極及び抵抗溶接用電極などのような電
極を製造する素材になる電極材料として内部酸化処理に
より優れた電極特性を有する分散強化材料を提供するこ
とにある。
問題点を解決するためのものであり、本発明の第１の目
的は特殊接合用電極及び抵抗溶接用電極などのような電
極を製造する素材になる電極材料として内部酸化処理に
より優れた電極特性を有する分散強化材料を提供するこ
とにある。
【００１２】本発明の第２の目的は特殊接合用電極及び
抵抗溶接用電極などのような電極を製造する素材になる
電極材料として内部酸化処理により優れた電極特性を有
する分散強化材料の製造に特に適合な電極材料の製造方
法を提供することにある。
抵抗溶接用電極などのような電極を製造する素材になる
電極材料として内部酸化処理により優れた電極特性を有
する分散強化材料の製造に特に適合な電極材料の製造方
法を提供することにある。
【００１３】本発明の第３の目的は内部酸化処理により
優れた電極特性を有する分散強化材料で構成された電極
の製造方法を提供することにある。
優れた電極特性を有する分散強化材料で構成された電極
の製造方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】前記第１の目的を達成す
るための本発明は、（ａ）銅−０．１重量％ベリリウム
（Ｃｕ−０．２ｗｔ％Ｂｅ）合金粉末を熱処理し、
（ｂ）還元処理して前記銅−０．１〜０．３重量％ベリ
リウム合金粉末から酸化物を除去し、（ｃ）酸化物が除
去された銅−０．１〜０．３重量％ベリリウム合金粉末
を加熱して前記銅−０．１〜０．３重量％ベリリウム合
金粉末の表面を酸化させ、（ｄ）表面が酸化された銅−
０．１〜０．３重量％ベリリウム合金粉末を加熱して銅
−０．１〜０．３重量％ベリリウム合金粉末の内部ベリ
リウムを酸化させ、（ｅ）内部のベリリウムが酸化され
た銅−０．１〜０．３重量％ベリリウム合金粉末を還元
処理して酸化ベリリウム系分散強化銅の粉末からなるこ
とを特徴とする電極材料を提供する。
るための本発明は、（ａ）銅−０．１重量％ベリリウム
（Ｃｕ−０．２ｗｔ％Ｂｅ）合金粉末を熱処理し、
（ｂ）還元処理して前記銅−０．１〜０．３重量％ベリ
リウム合金粉末から酸化物を除去し、（ｃ）酸化物が除
去された銅−０．１〜０．３重量％ベリリウム合金粉末
を加熱して前記銅−０．１〜０．３重量％ベリリウム合
金粉末の表面を酸化させ、（ｄ）表面が酸化された銅−
０．１〜０．３重量％ベリリウム合金粉末を加熱して銅
−０．１〜０．３重量％ベリリウム合金粉末の内部ベリ
リウムを酸化させ、（ｅ）内部のベリリウムが酸化され
た銅−０．１〜０．３重量％ベリリウム合金粉末を還元
処理して酸化ベリリウム系分散強化銅の粉末からなるこ
とを特徴とする電極材料を提供する。
【００１５】前記第２の目的を達成するための本発明
は、（ｉ）銅−０．１〜０．３重量％ベリリウム合金粉
末を真空中で熱処理するアニーリング熱処理工程と、
（ｉｉ）前記熱処理された銅−０．１〜０．３重量％ベ
リリウム合金粉末を還元処理により酸化物を除去して純
粋な銅−０．１〜０．３重量％ベリリウム合金粉末を生
成する前処理還元工程と、（ｉｉｉ）前記酸化物が除去
された銅−０．１〜０．３重量％ベリリウム合金粉末を
加熱して銅−０．１〜０．３重量％ベリリウム合金粉末
の表面を酸化させる第１酸化工程と、（ｉｖ）前記表面
が酸化された銅−０．１〜０．３重量％ベリリウム合金
粉末内部のベリリウムを酸化させる第２酸化工程と、そ
して（ｖ）前記内部のベリリウムが酸化された銅−０．
１〜０．３重量％ベリリウム合金粉末を水素雰囲気下で
還元処理を実施して酸化ベリリウム系分散強化銅の粉末
を形成する還元工程を含むことを特徴とする電極材料の
製造方法を提供する。
は、（ｉ）銅−０．１〜０．３重量％ベリリウム合金粉
末を真空中で熱処理するアニーリング熱処理工程と、
（ｉｉ）前記熱処理された銅−０．１〜０．３重量％ベ
リリウム合金粉末を還元処理により酸化物を除去して純
粋な銅−０．１〜０．３重量％ベリリウム合金粉末を生
成する前処理還元工程と、（ｉｉｉ）前記酸化物が除去
された銅−０．１〜０．３重量％ベリリウム合金粉末を
加熱して銅−０．１〜０．３重量％ベリリウム合金粉末
の表面を酸化させる第１酸化工程と、（ｉｖ）前記表面
が酸化された銅−０．１〜０．３重量％ベリリウム合金
粉末内部のベリリウムを酸化させる第２酸化工程と、そ
して（ｖ）前記内部のベリリウムが酸化された銅−０．
１〜０．３重量％ベリリウム合金粉末を水素雰囲気下で
還元処理を実施して酸化ベリリウム系分散強化銅の粉末
を形成する還元工程を含むことを特徴とする電極材料の
製造方法を提供する。
【００１６】望ましくは、前記前処理還元工程は略４０
０〜５００℃の温度及び水素雰囲気下で遂行され、前記
第１酸化工程は略４００〜５００℃の温度及び水素雰囲
気下で遂行され、前記第２酸化工程は略９００〜１００
０℃の温度及び不活性ガス雰囲気下で遂行される。
０〜５００℃の温度及び水素雰囲気下で遂行され、前記
第１酸化工程は略４００〜５００℃の温度及び水素雰囲
気下で遂行され、前記第２酸化工程は略９００〜１００
０℃の温度及び不活性ガス雰囲気下で遂行される。
【００１７】前記第３の目的を達成するための本発明
は、ｉ）銅−０．１〜０．３重量％ベリリウム合金粉末
を真空中で熱処理するアニーリング熱処理工程と、ｉ
ｉ）前記アニーリング熱処理された銅−０．１〜０．３
重量％ベリリウム合金粉末を還元処理により酸化物を除
去して純粋の銅−０．１〜０．３重量％ベリリウム合金
粉末を生成する前処理還元工程と、ｉｉｉ）酸化物が除
去された銅−０．１〜０．３重量％ベリリウム合金粉末
を加熱して銅−０．１〜０．３重量％ベリリウム合金粉
末の表面を酸化させる第１酸化工程と、ｉｖ）前記表面
が酸化された銅−０．１〜０．３重量％ベリリウム合金
粉末を加熱して銅−０．１〜０．３重量％ベリリウム合
金粉末の内部ベリリウムを酸化させる第２酸化工程と、
ｖ）前記内部のベリリウムが酸化された銅−０．１〜
０．３重量％ベリリウム合金粉末を水素雰囲気下で還元
処理して酸化ベリリウム系分散強化銅の粉末を形成する
還元工程と、ｖｉ）前記酸化ベリリウム系分散強化銅粉
末を第１部材で形成した後、母材上部に位置させ、前記
酸化ベリリウム系分散強化銅第１部材及び第２部材と距
離をおいて爆薬を充填する爆薬充填工程と、ｖｉｉ）前
記爆薬を爆発させ酸化ベリリウム系分散強化銅第１部材
及び第２部材に爆発圧力を加えて電極を形成する爆発溶
接工程を含むことを特徴とする電極の製造方法を提供す
る。
は、ｉ）銅−０．１〜０．３重量％ベリリウム合金粉末
を真空中で熱処理するアニーリング熱処理工程と、ｉ
ｉ）前記アニーリング熱処理された銅−０．１〜０．３
重量％ベリリウム合金粉末を還元処理により酸化物を除
去して純粋の銅−０．１〜０．３重量％ベリリウム合金
粉末を生成する前処理還元工程と、ｉｉｉ）酸化物が除
去された銅−０．１〜０．３重量％ベリリウム合金粉末
を加熱して銅−０．１〜０．３重量％ベリリウム合金粉
末の表面を酸化させる第１酸化工程と、ｉｖ）前記表面
が酸化された銅−０．１〜０．３重量％ベリリウム合金
粉末を加熱して銅−０．１〜０．３重量％ベリリウム合
金粉末の内部ベリリウムを酸化させる第２酸化工程と、
ｖ）前記内部のベリリウムが酸化された銅−０．１〜
０．３重量％ベリリウム合金粉末を水素雰囲気下で還元
処理して酸化ベリリウム系分散強化銅の粉末を形成する
還元工程と、ｖｉ）前記酸化ベリリウム系分散強化銅粉
末を第１部材で形成した後、母材上部に位置させ、前記
酸化ベリリウム系分散強化銅第１部材及び第２部材と距
離をおいて爆薬を充填する爆薬充填工程と、ｖｉｉ）前
記爆薬を爆発させ酸化ベリリウム系分散強化銅第１部材
及び第２部材に爆発圧力を加えて電極を形成する爆発溶
接工程を含むことを特徴とする電極の製造方法を提供す
る。
【００１８】また、前述した本発明の第３の目的を達成
するための本発明は、（ａ）銅−０．１〜０．３重量％
ベリリウム合金粉末を真空中で熱処理する第１アニーリ
ング熱処理工程と、（ｂ）前記アニーリング熱処理され
た銅−０．１〜０．３重量％ベリリウム合金粉末を還元
処理により酸化物を除去して純粋な銅−０．１〜０．３
重量％ベリリウム合金粉末を生成する前処理還元工程
と、（ｃ）前記酸化物が除去された銅−０．１〜０．３
重量％ベリリウム合金粉末を加熱して銅−０．１〜０．
３重量％ベリリウム合金粉末の表面を酸化させる第１酸
化工程と、（ｄ）前記表面が酸化された銅−０．１〜
０．３重量％ベリリウム合金粉末を加熱して銅−０．１
〜０．３重量％ベリリウム合金粉末の内部のベリリウム
を酸化させる第２酸化工程と、（ｅ）前記内部のベリリ
ウムが酸化された銅−０．１〜０．３重量％ベリリウム
合金粉末を水素雰囲気下で還元処理して酸化ベリリウム
系分散強化銅の薄板を形成する還元工程と、（ｆ）前記
酸化ベリリウム系分散強化銅薄板を圧縮してブリケット
(briquet；団塊) 形状につくる圧縮工程と、（ｇ）前記
圧縮された酸化ベリリウム系分散強化銅ブリケットを緻
密化させる緻密化工程と、（ｈ）前記緻密化された酸化
ベリリウム系分散強化銅ブリケットを加熱し、該加熱さ
れたブリケットを圧出して酸化ベリリウム系分散強化銅
電極材料を製造する圧出工程と、そして（ｉ）前記酸化
ベリリウム系分散強化銅電極材料を熱処理する第２アニ
ーリング熱処理工程を含むことを特徴とする電極の製造
方法を提供する。
するための本発明は、（ａ）銅−０．１〜０．３重量％
ベリリウム合金粉末を真空中で熱処理する第１アニーリ
ング熱処理工程と、（ｂ）前記アニーリング熱処理され
た銅−０．１〜０．３重量％ベリリウム合金粉末を還元
処理により酸化物を除去して純粋な銅−０．１〜０．３
重量％ベリリウム合金粉末を生成する前処理還元工程
と、（ｃ）前記酸化物が除去された銅−０．１〜０．３
重量％ベリリウム合金粉末を加熱して銅−０．１〜０．
３重量％ベリリウム合金粉末の表面を酸化させる第１酸
化工程と、（ｄ）前記表面が酸化された銅−０．１〜
０．３重量％ベリリウム合金粉末を加熱して銅−０．１
〜０．３重量％ベリリウム合金粉末の内部のベリリウム
を酸化させる第２酸化工程と、（ｅ）前記内部のベリリ
ウムが酸化された銅−０．１〜０．３重量％ベリリウム
合金粉末を水素雰囲気下で還元処理して酸化ベリリウム
系分散強化銅の薄板を形成する還元工程と、（ｆ）前記
酸化ベリリウム系分散強化銅薄板を圧縮してブリケット
(briquet；団塊) 形状につくる圧縮工程と、（ｇ）前記
圧縮された酸化ベリリウム系分散強化銅ブリケットを緻
密化させる緻密化工程と、（ｈ）前記緻密化された酸化
ベリリウム系分散強化銅ブリケットを加熱し、該加熱さ
れたブリケットを圧出して酸化ベリリウム系分散強化銅
電極材料を製造する圧出工程と、そして（ｉ）前記酸化
ベリリウム系分散強化銅電極材料を熱処理する第２アニ
ーリング熱処理工程を含むことを特徴とする電極の製造
方法を提供する。
【００１９】望ましくは、前記圧縮工程は前記酸化ベリ
リウム系分散強化銅薄板を常温で略４００〜６００ＭＰ
ａの圧力を加えて遂行され、前記緻密化工程は、前記酸
化ベリリウム系分散強化銅ブリケットを電気真空誘導路
内で略９００〜１０００℃の温度で略１４００〜１６０
０ＭＰａの圧力を加えて緻密化させる工程である。
リウム系分散強化銅薄板を常温で略４００〜６００ＭＰ
ａの圧力を加えて遂行され、前記緻密化工程は、前記酸
化ベリリウム系分散強化銅ブリケットを電気真空誘導路
内で略９００〜１０００℃の温度で略１４００〜１６０
０ＭＰａの圧力を加えて緻密化させる工程である。
【００２０】前記圧出工程は、前記電気真空誘導路の温
度を略９００〜１１００℃に上昇させ酸素雰囲気下で前
記緻密化された酸化ベリリウム系分散強化銅ブリケット
を加熱した後、前記加熱された酸化ベリリウム系分散強
化銅ブリケットを圧出して棒の形状を有する酸化ベリリ
ウム系分散強化銅電極材料を形成する工程であり、前記
第２アニーリング熱処理工程は，前記酸化ベリリウム系
分散強化銅電極材料を略２００〜１０００℃の温度で略
１〜３時間アニーリング熱処理して遂行される。
度を略９００〜１１００℃に上昇させ酸素雰囲気下で前
記緻密化された酸化ベリリウム系分散強化銅ブリケット
を加熱した後、前記加熱された酸化ベリリウム系分散強
化銅ブリケットを圧出して棒の形状を有する酸化ベリリ
ウム系分散強化銅電極材料を形成する工程であり、前記
第２アニーリング熱処理工程は，前記酸化ベリリウム系
分散強化銅電極材料を略２００〜１０００℃の温度で略
１〜３時間アニーリング熱処理して遂行される。
【００２１】
【作用】このような構成を有する本発明によると、酸化
ベリリウム系分散強化銅の粉末内の酸化ベリリウムの量
が均質になるために、耐熱性、導電性、熱伝導性及び耐
磨耗性などの電極特性が良好の電極を製造できる。ま
た、電極材料により所定形状を有する電極を製造すると
き加工性及び接合性を一層向上させることができ、高温
及び高圧条件下で溶接作業をする場合にも低い拡散度を
維持できると同時に、被溶接材の溶接性を良好にするこ
とができる。
ベリリウム系分散強化銅の粉末内の酸化ベリリウムの量
が均質になるために、耐熱性、導電性、熱伝導性及び耐
磨耗性などの電極特性が良好の電極を製造できる。ま
た、電極材料により所定形状を有する電極を製造すると
き加工性及び接合性を一層向上させることができ、高温
及び高圧条件下で溶接作業をする場合にも低い拡散度を
維持できると同時に、被溶接材の溶接性を良好にするこ
とができる。
【００２２】以上のような本発明の目的と別の特徴及び
長所などは次ぎに参照する本発明のいくつかの好適な実
施例に対する以下の説明から明確になるであろう。
長所などは次ぎに参照する本発明のいくつかの好適な実
施例に対する以下の説明から明確になるであろう。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下、本発明による特殊接合用電
極及び抵抗溶接用電極などのような電極を製造するため
の素材になる電極材料、このような電極材料を製造する
方法、そして前記電極材料を素材にする電極の製造方法
を好適な実施例を中心に図面に基づいてより詳細に説明
するが、下記実施例は本発明を限定したり制限するもの
ではない。
極及び抵抗溶接用電極などのような電極を製造するため
の素材になる電極材料、このような電極材料を製造する
方法、そして前記電極材料を素材にする電極の製造方法
を好適な実施例を中心に図面に基づいてより詳細に説明
するが、下記実施例は本発明を限定したり制限するもの
ではない。
【００２４】
【実施例】まず、基本金属として銅Ｃｕを使用し、添加
元素としては基本金属である銅に対して略０．１〜０．
３重量パーセント（ｗｔ％）程度、望ましくは略０．２
重量パーセントのベリリウムで構成された銅−０．２重
量％ベリリウムＣｕ−０．２ｗｔ％Ｂｅ合金を真空中で
誘導加熱方法で加熱して溶融させた（溶融工程）。前記
添加元素であるベリリウムは９９．９５％の純度を有す
るものを使用した。次いで、前記溶融状態の銅−０．２
ｗｔ％ベリリウム合金をアトマイゼーション方法に微粒
子化して銅−０．２ｗｔ％ベリリウム合金粉末を生成し
た（アトマイゼーション工程）。
元素としては基本金属である銅に対して略０．１〜０．
３重量パーセント（ｗｔ％）程度、望ましくは略０．２
重量パーセントのベリリウムで構成された銅−０．２重
量％ベリリウムＣｕ−０．２ｗｔ％Ｂｅ合金を真空中で
誘導加熱方法で加熱して溶融させた（溶融工程）。前記
添加元素であるベリリウムは９９．９５％の純度を有す
るものを使用した。次いで、前記溶融状態の銅−０．２
ｗｔ％ベリリウム合金をアトマイゼーション方法に微粒
子化して銅−０．２ｗｔ％ベリリウム合金粉末を生成し
た（アトマイゼーション工程）。
【００２５】前記銅−０．２ｗｔ％ベリリウム合金粉末
を形成するための溶融工程及びアトマイゼーション工程
の間生成される銅−ベリリウム合金粉末の表面に酸化物
が存在する場合、このような表面の酸化物を除去して純
粋な銅−ベリリウム合金粉末を製造することが要求され
る。もしも、表面に酸化物が存在する銅−ベリリウム合
金粉末を使用する場合、この銅−ベリリウム合金粉末に
内部酸化処理を遂行して酸化ベリリウム系分散強化銅Ｃ
ｕ−ＢｅＯ粉末を生成すると、酸化ベリリウム系分散強
化銅の粉末に含有される酸化ベリリウムＢｅＯの含有量
を調節することが難しいだけでなく、銅酸化物ＣｕＯ及
びＣｕ2 Ｏが酸化ベリリウム分散強化銅の粉末に含有さ
れる場合がある。また、このように純粋でない酸化ベリ
リウム系分散強化銅の粉末を電極材料として使用して抵
抗溶接用電極を製造する場合、このような抵抗溶接用電
極の導電性がきわめて低くなる。
を形成するための溶融工程及びアトマイゼーション工程
の間生成される銅−ベリリウム合金粉末の表面に酸化物
が存在する場合、このような表面の酸化物を除去して純
粋な銅−ベリリウム合金粉末を製造することが要求され
る。もしも、表面に酸化物が存在する銅−ベリリウム合
金粉末を使用する場合、この銅−ベリリウム合金粉末に
内部酸化処理を遂行して酸化ベリリウム系分散強化銅Ｃ
ｕ−ＢｅＯ粉末を生成すると、酸化ベリリウム系分散強
化銅の粉末に含有される酸化ベリリウムＢｅＯの含有量
を調節することが難しいだけでなく、銅酸化物ＣｕＯ及
びＣｕ2 Ｏが酸化ベリリウム分散強化銅の粉末に含有さ
れる場合がある。また、このように純粋でない酸化ベリ
リウム系分散強化銅の粉末を電極材料として使用して抵
抗溶接用電極を製造する場合、このような抵抗溶接用電
極の導電性がきわめて低くなる。
【００２６】従って、銅−ベリリウム合金をアトマイゼ
ーション法により微粒子化して銅−ベリリウム合金粉末
を生成するときには表面に酸化物が存在しない純粋な銅
−ベリリウム合金粉末の表面に酸化物が存在する場合に
は必ず酸化物を除去する。前記溶融工程及びアトマイゼ
ーション工程を遂行する間生成された銅−ベリリウム合
金粉末の表面の酸化物を除去する望ましい方法は次のよ
うである。まず、表面に酸化物が存在する銅−０．２ｗ
ｔ％ベリリウム合金粉末を略７００〜９００℃の温度及
び真空中で加熱してアニーリング熱処理を実施すると、
銅−０．２ｗｔ％ベリリウム合金粉末に存在する内部応
力が除去され、決定粒子が微細化された（アニーリング
熱処理工程）。その結果、銅−０．２ｗｔ％ベリリウム
合金粉末の表面に形成された酸化皮膜の密集性が緩和さ
れると同時に以後の熱処理還元工程において銅−０．２
ｗｔ％ベリリウム合金粉末の表面に存在する酸化物に水
素が容易に浸透する。このように、アニーリング熱処理
を遂行した後、銅−０．２ｗｔ％ベリリウム合金粉末を
略４００〜５００℃程度の温度及び水素雰囲気下で還元
処理を実施すると、表面に酸化物が全然存在しない純粋
の銅−０．２ｗｔ％ベリリウム合金粉末を製造できる
（前処理還元工程）。
ーション法により微粒子化して銅−ベリリウム合金粉末
を生成するときには表面に酸化物が存在しない純粋な銅
−ベリリウム合金粉末の表面に酸化物が存在する場合に
は必ず酸化物を除去する。前記溶融工程及びアトマイゼ
ーション工程を遂行する間生成された銅−ベリリウム合
金粉末の表面の酸化物を除去する望ましい方法は次のよ
うである。まず、表面に酸化物が存在する銅−０．２ｗ
ｔ％ベリリウム合金粉末を略７００〜９００℃の温度及
び真空中で加熱してアニーリング熱処理を実施すると、
銅−０．２ｗｔ％ベリリウム合金粉末に存在する内部応
力が除去され、決定粒子が微細化された（アニーリング
熱処理工程）。その結果、銅−０．２ｗｔ％ベリリウム
合金粉末の表面に形成された酸化皮膜の密集性が緩和さ
れると同時に以後の熱処理還元工程において銅−０．２
ｗｔ％ベリリウム合金粉末の表面に存在する酸化物に水
素が容易に浸透する。このように、アニーリング熱処理
を遂行した後、銅−０．２ｗｔ％ベリリウム合金粉末を
略４００〜５００℃程度の温度及び水素雰囲気下で還元
処理を実施すると、表面に酸化物が全然存在しない純粋
の銅−０．２ｗｔ％ベリリウム合金粉末を製造できる
（前処理還元工程）。
【００２７】これに比べて、溶融状態の銅−ベリリウム
合金をアトマイゼーション法により微粒子化して、純粋
の銅−ベリリウム合金粉末を得る方法もある。この場
合、銅−ベリリウム合金の微粒子化を無酸素雰囲気下で
遂行して、銅−ベリリウム合金の分散過程において酸素
を遮断しながら銅−ベリリウム合金粉末が生成されるよ
うにする（無酸素雰囲気アトマイゼーション工程）。こ
のような無酸素雰囲気アトマイゼーション工程で得られ
た銅−ベリリウム合金粉末を真空中でアニーリング熱処
理（真空中アニーリング熱処理工程）を実施すると、前
記前処理還元工程を省略して純粋の銅−ベリリウム合金
粉末を得ることができる。
合金をアトマイゼーション法により微粒子化して、純粋
の銅−ベリリウム合金粉末を得る方法もある。この場
合、銅−ベリリウム合金の微粒子化を無酸素雰囲気下で
遂行して、銅−ベリリウム合金の分散過程において酸素
を遮断しながら銅−ベリリウム合金粉末が生成されるよ
うにする（無酸素雰囲気アトマイゼーション工程）。こ
のような無酸素雰囲気アトマイゼーション工程で得られ
た銅−ベリリウム合金粉末を真空中でアニーリング熱処
理（真空中アニーリング熱処理工程）を実施すると、前
記前処理還元工程を省略して純粋の銅−ベリリウム合金
粉末を得ることができる。
【００２８】次いで、インゴット（ingot ；鋳塊）を利
用して前記銅−０．２ｗｔ％ベリリウム合金粉末を略１
ｍｍ程度の厚さを有する第１部材及び第２部材と略２０
０μｍ程度の厚さを有する薄板(flake) で製造した。そ
して、前述したように、前記酸化物が除去された純粋の
銅−０．２ｗｔ％ベリリウム合金薄板を略４００〜５０
０℃、望ましくは略４５０℃程度の温度及び空気のうち
または酸素雰囲気下で加熱して銅−ベリリウム合金薄板
の表面に酸化皮膜を形成した（表面酸化工程）。
用して前記銅−０．２ｗｔ％ベリリウム合金粉末を略１
ｍｍ程度の厚さを有する第１部材及び第２部材と略２０
０μｍ程度の厚さを有する薄板(flake) で製造した。そ
して、前述したように、前記酸化物が除去された純粋の
銅−０．２ｗｔ％ベリリウム合金薄板を略４００〜５０
０℃、望ましくは略４５０℃程度の温度及び空気のうち
または酸素雰囲気下で加熱して銅−ベリリウム合金薄板
の表面に酸化皮膜を形成した（表面酸化工程）。
【００２９】このような表面酸化工程は次のように遂行
される。すなわち、略１００ｇの銅−０．２ｗｔ％ベリ
リウム合金薄板を恒温曹に入れて、略４５０℃程度の温
度及び大気圧状態の空気または酸素雰囲気下で加熱し
た。次いで、前記恒温曹で銅−０．２ｗｔ％ベリリウム
合金薄板を取り出して、下記の化学式１により銅−０．
２ｗｔ％ベリリウム合金薄板の表面が充分に酸化された
ことを分かる。
される。すなわち、略１００ｇの銅−０．２ｗｔ％ベリ
リウム合金薄板を恒温曹に入れて、略４５０℃程度の温
度及び大気圧状態の空気または酸素雰囲気下で加熱し
た。次いで、前記恒温曹で銅−０．２ｗｔ％ベリリウム
合金薄板を取り出して、下記の化学式１により銅−０．
２ｗｔ％ベリリウム合金薄板の表面が充分に酸化された
ことを分かる。
【００３０】 ２Ｃｕ＋１／２Ｏ2 → Ｃｕ2 Ｏ （化学式１） 前記銅−０．２ｗｔ％ベリリウム合金薄板に所定の厚さ
だけ酸化皮膜を形成するのに必要な酸化時間は酸化皮膜
内に残留する酸素により決められる重量比ΔＷの増加に
より調節できる。このとき、前記重量比ΔＷは酸化物生
成添加元素であるベリリウムが酸化物に変わる時点で下
記の数式１により計算される。 ΔＷ＝ａ×ｂ×ＷCu×Ａo ／Ａｒｅ （数式１） 前記数式１で、ａは当量比を意味し、ｂは試料の合金成
分の重量比を示し、ＷCuは銅の重量を意味し、Ａｏ及び
Ａｒｅはそれぞれ酸素の原子量と酸化物生成元素である
ベリリウムの原子量を示す。
だけ酸化皮膜を形成するのに必要な酸化時間は酸化皮膜
内に残留する酸素により決められる重量比ΔＷの増加に
より調節できる。このとき、前記重量比ΔＷは酸化物生
成添加元素であるベリリウムが酸化物に変わる時点で下
記の数式１により計算される。 ΔＷ＝ａ×ｂ×ＷCu×Ａo ／Ａｒｅ （数式１） 前記数式１で、ａは当量比を意味し、ｂは試料の合金成
分の重量比を示し、ＷCuは銅の重量を意味し、Ａｏ及び
Ａｒｅはそれぞれ酸素の原子量と酸化物生成元素である
ベリリウムの原子量を示す。
【００３１】次いで、前記銅−０．２ｗｔ％ベリリウム
合金第１部材を銅、酸化銅Ｃｕ2及び酸化ベリリウムＢ
ｅＯ粉末で充填された容器内で略９００〜１０００℃、
望ましくは略９５０℃程度の温度で略１時間維持して内
部酸化を遂行した（内部酸化工程）。
合金第１部材を銅、酸化銅Ｃｕ2及び酸化ベリリウムＢ
ｅＯ粉末で充填された容器内で略９００〜１０００℃、
望ましくは略９５０℃程度の温度で略１時間維持して内
部酸化を遂行した（内部酸化工程）。
【００３２】これに比べて、前記表面酸化された銅−
０．２ｗｔ％ベリリウム合金薄板は略９００〜１０００
℃、望ましくは略９５０℃程度の温度でアルゴンＡｒま
たはヘリウムＨｅなどの非活性ガス雰囲気下で略１時間
程度加熱することにより、前記銅−０．２ｗｔ％ベリリ
ウム合金薄板内のベリリウムを次の化学式２のように内
部酸化を遂行した（内部酸化工程）。 Ｃｕ2 Ｏ → ２Ｃｕ＋１／２Ｏ2 Ｂｅ＋１／２Ｏ2 → ＢｅＯ （化学式２）
０．２ｗｔ％ベリリウム合金薄板は略９００〜１０００
℃、望ましくは略９５０℃程度の温度でアルゴンＡｒま
たはヘリウムＨｅなどの非活性ガス雰囲気下で略１時間
程度加熱することにより、前記銅−０．２ｗｔ％ベリリ
ウム合金薄板内のベリリウムを次の化学式２のように内
部酸化を遂行した（内部酸化工程）。 Ｃｕ2 Ｏ → ２Ｃｕ＋１／２Ｏ2 Ｂｅ＋１／２Ｏ2 → ＢｅＯ （化学式２）
【００３３】その結果、酸化ベリリウムの量が均質にな
ると同時に、電極特性が良好の酸化ベリリウム系分散強
化銅第１部材、第２部材及び薄板が形成された。前記銅
−０．２ｗｔ％ベリリウム合金第１部材、第２部材及び
薄板の内部酸化工程において、内部酸化工程において、
内部酸化温度は内部酸化先端の線形で粒子境界の影響を
減少させることにより、硬化相の小さい粒子を維持する
ことにより選択されるが、本実施例では前記内部酸化の
適正温度は略９５０℃であることが確認できる。
ると同時に、電極特性が良好の酸化ベリリウム系分散強
化銅第１部材、第２部材及び薄板が形成された。前記銅
−０．２ｗｔ％ベリリウム合金第１部材、第２部材及び
薄板の内部酸化工程において、内部酸化工程において、
内部酸化温度は内部酸化先端の線形で粒子境界の影響を
減少させることにより、硬化相の小さい粒子を維持する
ことにより選択されるが、本実施例では前記内部酸化の
適正温度は略９５０℃であることが確認できる。
【００３４】通常に材料の内部酸化というのは析出硬化
の特殊な形態で第２相（酸化物粒子）が析出硬化するこ
とにより、２相系が形成されることをいう。このとき、
第２相が析出硬化された材料の構造安定性は粒子の拡散
度の大きさにより決定される。すなわち、析出した第２
相を構成する酸化物の粒子と元素材の間の元素交換によ
り構造安定性が決定される。前記第２相が高融点化合物
として基本金属の原子を含有しない場合、構造の高温安
定性が確報されることができる。このとき、金属の酸化
物は金属化合物のうち最も高い融点を有する。また、第
２相の粒子が良好に分散された場合、少量の酸化ベリリ
ウムを含有させることのみで強度が高い材料を得ること
ができ、高い導電性及び熱伝導性を有することにより高
い純度の銅と類似の特性を示す。
の特殊な形態で第２相（酸化物粒子）が析出硬化するこ
とにより、２相系が形成されることをいう。このとき、
第２相が析出硬化された材料の構造安定性は粒子の拡散
度の大きさにより決定される。すなわち、析出した第２
相を構成する酸化物の粒子と元素材の間の元素交換によ
り構造安定性が決定される。前記第２相が高融点化合物
として基本金属の原子を含有しない場合、構造の高温安
定性が確報されることができる。このとき、金属の酸化
物は金属化合物のうち最も高い融点を有する。また、第
２相の粒子が良好に分散された場合、少量の酸化ベリリ
ウムを含有させることのみで強度が高い材料を得ること
ができ、高い導電性及び熱伝導性を有することにより高
い純度の銅と類似の特性を示す。
【００３５】このような内部酸化は遂行できる条件とし
て、基本金属が優れた酸素溶解度を有すること、添加元
素の絶対自由エネルギーが基本金属の自由エネルギーよ
り遥かに高いこと、そして添加元素の酸素拡散速度が基
本金属より高いことなどが要求される。本実施例でのよ
うに、基本金属として銅を使用する場合、前記酸化物生
成添加元素としてはアルミニウムＡｌ、ベリリウムＢ
ｅ、ケイ素Ｓｉ、チタンＴｉまたはジルコニウムＺｒな
どが使用でき、これら元素を二つまたは三つ組合して酸
化物生成添加元素で使用することもできる。この場合、
内部酸化は酸化物を形成するのに必要な自由エネルギー
Ｆの絶対値が維持されることにより発生する。また、こ
のような内部酸化反応は熱損失を伴う。材料の表面の酸
素の圧力が基本金属の酸化物の解離に所要される圧力と
同じである場合、酸素は直ちに材料内に拡散される。
て、基本金属が優れた酸素溶解度を有すること、添加元
素の絶対自由エネルギーが基本金属の自由エネルギーよ
り遥かに高いこと、そして添加元素の酸素拡散速度が基
本金属より高いことなどが要求される。本実施例でのよ
うに、基本金属として銅を使用する場合、前記酸化物生
成添加元素としてはアルミニウムＡｌ、ベリリウムＢ
ｅ、ケイ素Ｓｉ、チタンＴｉまたはジルコニウムＺｒな
どが使用でき、これら元素を二つまたは三つ組合して酸
化物生成添加元素で使用することもできる。この場合、
内部酸化は酸化物を形成するのに必要な自由エネルギー
Ｆの絶対値が維持されることにより発生する。また、こ
のような内部酸化反応は熱損失を伴う。材料の表面の酸
素の圧力が基本金属の酸化物の解離に所要される圧力と
同じである場合、酸素は直ちに材料内に拡散される。
【００３６】前述した内部酸化において、一定温度の表
面に存在する酸素の分圧ＰＯ2 は下記の化学式３の反応
に対する数式２の平衡定数Ｋｐにより数式２により決定
される。 Ｃｕ2 Ｏ → ２Ｃｕ＋１／２Ｏ2 （化学式３）
面に存在する酸素の分圧ＰＯ2 は下記の化学式３の反応
に対する数式２の平衡定数Ｋｐにより数式２により決定
される。 Ｃｕ2 Ｏ → ２Ｃｕ＋１／２Ｏ2 （化学式３）
【００３７】この場合、平衡定数Ｋｐは次の数式２のよ
うに表示される。 ｌｏｇＫｐ＝−ΔＦT ／２．３０３ＲＴ （数式２） 前記数式２で、ΔＦT は自由エネルギーＦの変化であ
り、Ｔは温度を示す、Ｒは気体定数を意味する。
うに表示される。 ｌｏｇＫｐ＝−ΔＦT ／２．３０３ＲＴ （数式２） 前記数式２で、ΔＦT は自由エネルギーＦの変化であ
り、Ｔは温度を示す、Ｒは気体定数を意味する。
【００３８】前記化学式３で、温度Ｔでの反応を伴う酸
化銅Ｃｕ2 Ｏと銅Ｃｕは凝縮された状態であるために、
平衡定数Ｋｐは酸素の分圧ＰＯ2 により下記の数式３の
ように決定される。 Ｋｐ＝｜ＰＯ2 ｜1/2 （数式３） （Ｋｐ＝（ＰＣｕ）2 ・ＰＯ2 1/2 ／ＰＣｕ2 Ｏから酸
化銅及び銅は凝縮された状態であるために（ＰＣｕ）2
及びＰＣｕ2 Ｏは除外される。） このとき、酸素の圧力は一定で酸素の溶解度はヘンリー
（Ｈｅｎｒｙ）の法則によりＰＯ2 1/2 に比例する。し
かし、基本金属に含有されている酸化アルミニウムまた
は酸化ベリリウムのように分圧が低い側が酸化物の分圧
より低い場合、外部皮膜は形成されない。また、内部酸
化において、材料表面の酸素の圧力が一定である、試料
に対する酸素の溶解度は前記ヘンリーの法則によるため
に、酸化は基本金属内の溶解度を無視することが可能に
なる程度の温度で起こる。このような酸化膜は表面が剥
がれない程度の充分な強度を有する。
化銅Ｃｕ2 Ｏと銅Ｃｕは凝縮された状態であるために、
平衡定数Ｋｐは酸素の分圧ＰＯ2 により下記の数式３の
ように決定される。 Ｋｐ＝｜ＰＯ2 ｜1/2 （数式３） （Ｋｐ＝（ＰＣｕ）2 ・ＰＯ2 1/2 ／ＰＣｕ2 Ｏから酸
化銅及び銅は凝縮された状態であるために（ＰＣｕ）2
及びＰＣｕ2 Ｏは除外される。） このとき、酸素の圧力は一定で酸素の溶解度はヘンリー
（Ｈｅｎｒｙ）の法則によりＰＯ2 1/2 に比例する。し
かし、基本金属に含有されている酸化アルミニウムまた
は酸化ベリリウムのように分圧が低い側が酸化物の分圧
より低い場合、外部皮膜は形成されない。また、内部酸
化において、材料表面の酸素の圧力が一定である、試料
に対する酸素の溶解度は前記ヘンリーの法則によるため
に、酸化は基本金属内の溶解度を無視することが可能に
なる程度の温度で起こる。このような酸化膜は表面が剥
がれない程度の充分な強度を有する。
【００３９】酸化膜が形成された後、試料の温度を上昇
させると、表面に吸収された酸素は内部に拡散されベリ
リウムなどの酸化性が強い元素と会ってこれと反応して
酸化物の分子を生成することにより、内部酸化工程が起
こる。硬化材料で酸化物粒子の大きさは内部酸化工程の
温度及び酸化材（表面酸化工程で形成された酸化物）の
濃度に依存する。
させると、表面に吸収された酸素は内部に拡散されベリ
リウムなどの酸化性が強い元素と会ってこれと反応して
酸化物の分子を生成することにより、内部酸化工程が起
こる。硬化材料で酸化物粒子の大きさは内部酸化工程の
温度及び酸化材（表面酸化工程で形成された酸化物）の
濃度に依存する。
【００４０】表１に基本金属として銅を使用し各種の添
加元素を使用して前述した内部酸化工程により内部酸化
させた種々の合金の機械的特性を示す。下記表１で、ｄ
は粒子表面から略０．４〜０．５ｍｍ地域内の内部粒子
の平均大きさを示し、ΔＦは酸化物生成に必要な自由エ
ネルギーの負値を示し、粒子の形態は回折により決定さ
れた粒子の形態を意味し、σは２０℃の温度での破壊強
度を示す、δは相対的伸び率を意味する。
加元素を使用して前述した内部酸化工程により内部酸化
させた種々の合金の機械的特性を示す。下記表１で、ｄ
は粒子表面から略０．４〜０．５ｍｍ地域内の内部粒子
の平均大きさを示し、ΔＦは酸化物生成に必要な自由エ
ネルギーの負値を示し、粒子の形態は回折により決定さ
れた粒子の形態を意味し、σは２０℃の温度での破壊強
度を示す、δは相対的伸び率を意味する。
【００４１】
【表１】
【００４２】本実施例において、前記第１部材、第２部
材及び薄板内の酸化ベリリウムの平均大きさは内部酸化
過程の間には大きな変化を示したが、以後略３００時間
の間はほとんど変化がないものとして観察された。この
ような点は内部酸化過程のうち粒子の大きさを決定する
主要因子が臨界核（ν）の大きさであると思われる。こ
の場合、臨界核（ν）の大きさは下記の数式４及び５に
より決定される。 ν＝２α／ΔＦ （数式４） このとき、αは境界面の非表面エネルギーを意味し、酸
化物形成列であるΔＦは新しい相の析出に必要な自由エ
ネルギーの変化量と関連された公式である次の数式５に
より決定される。 ΔＦ＝Ｖ×ΔＦｖ＋αＳ＋ΔＦｚ （数式５） ここで、Ｖは核の体積、ΔＦｖは単位体積当自由エネル
ギー変化量、Ｓは核の表面積そしてΔＦｚは沈殿粒子の
体積変化に基づく弾性エネルギーを示す。
材及び薄板内の酸化ベリリウムの平均大きさは内部酸化
過程の間には大きな変化を示したが、以後略３００時間
の間はほとんど変化がないものとして観察された。この
ような点は内部酸化過程のうち粒子の大きさを決定する
主要因子が臨界核（ν）の大きさであると思われる。こ
の場合、臨界核（ν）の大きさは下記の数式４及び５に
より決定される。 ν＝２α／ΔＦ （数式４） このとき、αは境界面の非表面エネルギーを意味し、酸
化物形成列であるΔＦは新しい相の析出に必要な自由エ
ネルギーの変化量と関連された公式である次の数式５に
より決定される。 ΔＦ＝Ｖ×ΔＦｖ＋αＳ＋ΔＦｚ （数式５） ここで、Ｖは核の体積、ΔＦｖは単位体積当自由エネル
ギー変化量、Ｓは核の表面積そしてΔＦｚは沈殿粒子の
体積変化に基づく弾性エネルギーを示す。
【００４３】従って、前記表１に示すように、粒子の大
きさは酸化物上の生成に必要な自由エネルギーの絶対値
の変化に大きく依存することを分かる。前述した内部酸
化工程の間酸化物形成列であるΔＦの値を高く維持する
ことにより、大変微細に分散された析出物を得ることが
できる。しかし、酸化物と金属原子間の低い相互作用に
より境界面の非表面エネルギーであるαが高い値を有す
ると酸化ベリリウム系銅合金の強化効果を阻害する。効
果相粒子の形態もαにより決定されるために析出母体(m
atrix)境界面で非表面エネルギーを減少させ酸化物粒子
を含む材料の強度を向上させることができる。
きさは酸化物上の生成に必要な自由エネルギーの絶対値
の変化に大きく依存することを分かる。前述した内部酸
化工程の間酸化物形成列であるΔＦの値を高く維持する
ことにより、大変微細に分散された析出物を得ることが
できる。しかし、酸化物と金属原子間の低い相互作用に
より境界面の非表面エネルギーであるαが高い値を有す
ると酸化ベリリウム系銅合金の強化効果を阻害する。効
果相粒子の形態もαにより決定されるために析出母体(m
atrix)境界面で非表面エネルギーを減少させ酸化物粒子
を含む材料の強度を向上させることができる。
【００４４】前述した方法により製造された酸化ベリリ
ウム系分散強化銅第１部材、第２部材または薄板の表面
に酸化物が存在すると、後に所定の形状で電極を成形す
るするとき、酸化ベリリウム系分散強化銅の結合が妨害
される。従って、酸化ベリリウム系分散強化銅第１部
材、第２部材及び薄板を略４００〜５００℃程度の温度
で水素雰囲気下で略０．５時間程度加熱することにより
還元処理を遂行した後、水素雰囲気下で室温で冷却して
第１部材、第２部材及び薄板の表面の酸化物を除去した
（還元工程）。
ウム系分散強化銅第１部材、第２部材または薄板の表面
に酸化物が存在すると、後に所定の形状で電極を成形す
るするとき、酸化ベリリウム系分散強化銅の結合が妨害
される。従って、酸化ベリリウム系分散強化銅第１部
材、第２部材及び薄板を略４００〜５００℃程度の温度
で水素雰囲気下で略０．５時間程度加熱することにより
還元処理を遂行した後、水素雰囲気下で室温で冷却して
第１部材、第２部材及び薄板の表面の酸化物を除去した
（還元工程）。
【００４５】このように表面の酸化物が除去された電極
材料を使用すると、所定形状の電極を製造する場合にお
いて加工性が良好であるために電極組織を緻密にでき
た。
材料を使用すると、所定形状の電極を製造する場合にお
いて加工性が良好であるために電極組織を緻密にでき
た。
【００４６】（比較例）前述した実施例の方法により基
本金属で銅を使用し、添加元素としては銅に対して略
０．４重量パーセントｗｔ％程度のアルミニウムＡｌを
添加した銅−０．４重量％アルミニウムＣｕ−０．４ｗ
ｔ％Ａｌ合金及び略０．２重量パーセント程度のアルミ
ニウムを添加した銅−０．２重量％アルミニウムＣｕ−
０．２ｗｔ％Ａｌ合金などの酸化アルミニウム系分散強
化銅を製造した。
本金属で銅を使用し、添加元素としては銅に対して略
０．４重量パーセントｗｔ％程度のアルミニウムＡｌを
添加した銅−０．４重量％アルミニウムＣｕ−０．４ｗ
ｔ％Ａｌ合金及び略０．２重量パーセント程度のアルミ
ニウムを添加した銅−０．２重量％アルミニウムＣｕ−
０．２ｗｔ％Ａｌ合金などの酸化アルミニウム系分散強
化銅を製造した。
【００４７】以下、前記実施例による酸化ベリリウム系
分散強化銅と比較例による酸化アルミニウム系分散強化
銅で構成された電極材料を使用して電極を製造する方法
に対して説明する。
分散強化銅と比較例による酸化アルミニウム系分散強化
銅で構成された電極材料を使用して電極を製造する方法
に対して説明する。
【００４８】本発明において、前述した酸化ベリリウム
系分散強化銅及び酸化アルミニウム系分散強化銅をそれ
ぞれ略１ｍｍ厚さの部材、略２００μｍ薄板または略１
００μｍの粉末形態に形成した後、酸化ベリリウム系分
散強化銅または酸化アルミニウム系分散強化銅でなされ
た試料電極を爆発溶接方法、爆発圧搾方法、そして準動
的圧出方法を使用して製造した。
系分散強化銅及び酸化アルミニウム系分散強化銅をそれ
ぞれ略１ｍｍ厚さの部材、略２００μｍ薄板または略１
００μｍの粉末形態に形成した後、酸化ベリリウム系分
散強化銅または酸化アルミニウム系分散強化銅でなされ
た試料電極を爆発溶接方法、爆発圧搾方法、そして準動
的圧出方法を使用して製造した。
【００４９】前記爆発溶接方法において、非対称構造の
方式で爆薬の爆発により衝撃波を発生させた後、前記衝
撃波による大きいエネルギーを接合材に伝達することに
より母材(base)上の部材が平面圧搾されるようにした。
方式で爆薬の爆発により衝撃波を発生させた後、前記衝
撃波による大きいエネルギーを接合材に伝達することに
より母材(base)上の部材が平面圧搾されるようにした。
【００５０】図１は本発明の爆発溶接方法による電極の
製造装置の斜視図であり、図２ａないし図２ｃは本発明
の爆発溶接方法による電極の製造方法を示す製造工程図
である。
製造装置の斜視図であり、図２ａないし図２ｃは本発明
の爆発溶接方法による電極の製造方法を示す製造工程図
である。
【００５１】図１を参照すると、まず、支持台１上に母
材３を位置させた後、前記母材３に対向して実施例によ
る酸化ベリリウム系分散強化銅または比較例による酸化
アルミニウム系分散強化銅の第１部材７が設置される。
前記第１部材７は略１ｍｍ程度の厚さ及び略２００×６
０ｍｍ2 の面積を有することを使用した。
材３を位置させた後、前記母材３に対向して実施例によ
る酸化ベリリウム系分散強化銅または比較例による酸化
アルミニウム系分散強化銅の第１部材７が設置される。
前記第１部材７は略１ｍｍ程度の厚さ及び略２００×６
０ｍｍ2 の面積を有することを使用した。
【００５２】前記母材３と第１部材７との間には非対称
構造、すなわち、一側の高さが他側の高さより低くスペ
ーサ５が設置される。このようなスペーサ５により前記
母材３と第１部材７との間に非対称構造を有する所定の
間隔が形成される。このようにして、第１部材７に所定
の運動エネルギーを発生させるようにした。
構造、すなわち、一側の高さが他側の高さより低くスペ
ーサ５が設置される。このようなスペーサ５により前記
母材３と第１部材７との間に非対称構造を有する所定の
間隔が形成される。このようにして、第１部材７に所定
の運動エネルギーを発生させるようにした。
【００５３】次いで、前記第１部材７の上部に酸化ベリ
リウム系分散強化銅または酸化アルミニウム系分散強化
銅の第２部材９を取り付けて、前記第２部材９上に粉末
またはシート形の高性能爆薬１１を充填した後、前記爆
薬１１に雷管１３を接続して爆発準備を完了する（爆薬
充填工程）。
リウム系分散強化銅または酸化アルミニウム系分散強化
銅の第２部材９を取り付けて、前記第２部材９上に粉末
またはシート形の高性能爆薬１１を充填した後、前記爆
薬１１に雷管１３を接続して爆発準備を完了する（爆薬
充填工程）。
【００５４】次いで、前記雷管１３を点火して一側の爆
薬１１を爆発させると、衝撃波が発生され、図２ａない
し図２ｃに示すように、前記衝撃波により第１部材７及
び第２部材９が母材３に一定角度で衝突する。これによ
り、内部酸化された酸化ベリリウム系分散強化銅または
内部酸化された酸化アルミニウム系分散強化銅の第１部
材７及び第２部材９が前記母材３に接合され板状を有す
る電極の１次材料になった（爆発溶接工程）。
薬１１を爆発させると、衝撃波が発生され、図２ａない
し図２ｃに示すように、前記衝撃波により第１部材７及
び第２部材９が母材３に一定角度で衝突する。これによ
り、内部酸化された酸化ベリリウム系分散強化銅または
内部酸化された酸化アルミニウム系分散強化銅の第１部
材７及び第２部材９が前記母材３に接合され板状を有す
る電極の１次材料になった（爆発溶接工程）。
【００５５】このような爆発溶接工程は極めて高速で行
われるために、衝突点付近の金属は流動状態になり、衝
突点の前方に金属ジェット噴流(jet stream)が発生す
る。前記金属ジェット噴流は酸化ベリリウム系分散強化
銅及び酸化アルミニウム系分散強化銅の粒子境界面の不
純物を除去するために、清浄表面が露出され、粒子接合
境界面付近に近接した部分のみが強く塑性変形をおこし
接合される。従って、粒子接合境界面は特有の波形を有
する。
われるために、衝突点付近の金属は流動状態になり、衝
突点の前方に金属ジェット噴流(jet stream)が発生す
る。前記金属ジェット噴流は酸化ベリリウム系分散強化
銅及び酸化アルミニウム系分散強化銅の粒子境界面の不
純物を除去するために、清浄表面が露出され、粒子接合
境界面付近に近接した部分のみが強く塑性変形をおこし
接合される。従って、粒子接合境界面は特有の波形を有
する。
【００５６】このような爆発溶接工程において、前記衝
撃波の爆発圧力は前記溶接される第１部材７及び第２部
材９の最大強度を確報できるように略３４０〜３６０Ｍ
Ｐａ以上にならなければならない。本発明においては、
このように略３４０〜３６０ＭＰａ以上の爆発圧力を得
るために第１部材７及び第２部材９の速度は略４５０〜
５００ｍ／ｓｅｃになり、接合点の速度は略１７００〜
２０００ｍ／ｓｅｃになり、衝突角は略１２〜１４°に
なるようにした。この場合、強い衝撃波により第１部材
７及び第２部材９が衝撃加圧されながら母材３に爆発溶
接されるために、モノリシックな電極を得ることができ
る。酸化アルミニウム系分散強化銅の粒子が茸の様子に
変形することは、動的圧縮加圧範囲の証拠であり、これ
は各粒子境界間の接触部に流動の局部化に基づいた接合
が行われたことを示す。
撃波の爆発圧力は前記溶接される第１部材７及び第２部
材９の最大強度を確報できるように略３４０〜３６０Ｍ
Ｐａ以上にならなければならない。本発明においては、
このように略３４０〜３６０ＭＰａ以上の爆発圧力を得
るために第１部材７及び第２部材９の速度は略４５０〜
５００ｍ／ｓｅｃになり、接合点の速度は略１７００〜
２０００ｍ／ｓｅｃになり、衝突角は略１２〜１４°に
なるようにした。この場合、強い衝撃波により第１部材
７及び第２部材９が衝撃加圧されながら母材３に爆発溶
接されるために、モノリシックな電極を得ることができ
る。酸化アルミニウム系分散強化銅の粒子が茸の様子に
変形することは、動的圧縮加圧範囲の証拠であり、これ
は各粒子境界間の接触部に流動の局部化に基づいた接合
が行われたことを示す。
【００５７】前記爆発圧搾方法においては、対称構造の
方式で爆薬の爆発により衝撃波を発生させ、前記衝撃波
による大きいエネルギーをパイプ形状の容器内の粉末に
伝達することにより、粉末が棒の形状で圧搾されるよう
にした。
方式で爆薬の爆発により衝撃波を発生させ、前記衝撃波
による大きいエネルギーをパイプ形状の容器内の粉末に
伝達することにより、粉末が棒の形状で圧搾されるよう
にした。
【００５８】図３ａないし図３ｃは本発明の爆発圧搾方
法による電極の製造方法を示す製造工程図である。この
場合、実施例による酸化ベリリウム系分散強化銅及び比
較例による酸化アルミニウム系分散強化銅の爆発圧搾方
法により棒形状の電極に製造した。
法による電極の製造方法を示す製造工程図である。この
場合、実施例による酸化ベリリウム系分散強化銅及び比
較例による酸化アルミニウム系分散強化銅の爆発圧搾方
法により棒形状の電極に製造した。
【００５９】図３ａないし図３ｃを参照すると、二重構
造を有する円筒形の爆薬容器２１内に内側チューブ２７
をセットする。また、粉末容器２３内に電極材料として
酸化ベリリウム系分散強化銅及び酸化アルミニウム系分
散強化銅の粉末２５を充填し、粉末容器２３の両端をプ
ラグ(plug)２９ａ，２９ｂに密封した後、前記粉末容器
２３を内側チューブ２７内に間隔をおいて設置し、支持
台３１の上に取り付ける。そして、前記内側チューブ２
７と爆薬容器２１との間には爆薬３３を充填し、前記爆
薬３３の一端に雷管３５を接続する（爆薬充填工程）。
造を有する円筒形の爆薬容器２１内に内側チューブ２７
をセットする。また、粉末容器２３内に電極材料として
酸化ベリリウム系分散強化銅及び酸化アルミニウム系分
散強化銅の粉末２５を充填し、粉末容器２３の両端をプ
ラグ(plug)２９ａ，２９ｂに密封した後、前記粉末容器
２３を内側チューブ２７内に間隔をおいて設置し、支持
台３１の上に取り付ける。そして、前記内側チューブ２
７と爆薬容器２１との間には爆薬３３を充填し、前記爆
薬３３の一端に雷管３５を接続する（爆薬充填工程）。
【００６０】前記爆薬充填工程が完了すると、雷管３５
を点火して一側の爆薬３３を爆発させる。 その結果衝
撃波が発生して、前記衝撃波の衝撃先端は瞬間的な衝撃
速度（爆速）で内側チューブ２７の縦方向（図３ａの矢
印方向）に伝達される（爆発圧搾工程）。このような爆
発圧搾が遂行されると、内側チューブ２７及び該内側チ
ューブ２７内に充填された酸化ベリリウム系分散強化銅
または酸化アルミニウム系分散強化銅の粉末２５が等軸
圧縮され、これによる衝撃波は前記粉末２５の粒子間の
間隔を急速に小さくすると同時に粒子の表面に衝撃エネ
ルギーを急速に伝達する。
を点火して一側の爆薬３３を爆発させる。 その結果衝
撃波が発生して、前記衝撃波の衝撃先端は瞬間的な衝撃
速度（爆速）で内側チューブ２７の縦方向（図３ａの矢
印方向）に伝達される（爆発圧搾工程）。このような爆
発圧搾が遂行されると、内側チューブ２７及び該内側チ
ューブ２７内に充填された酸化ベリリウム系分散強化銅
または酸化アルミニウム系分散強化銅の粉末２５が等軸
圧縮され、これによる衝撃波は前記粉末２５の粒子間の
間隔を急速に小さくすると同時に粒子の表面に衝撃エネ
ルギーを急速に伝達する。
【００６１】この現象は断熱反応と相当に類似で、衝撃
エネルギーの発生及び伝達が柔らかく行われる場合、粉
末２５の内部で周辺から熱が伝達され、電極材料の元来
の性質が急激に変化して溶融される。前記爆発圧搾工程
において発生される衝撃波の大きさは、粉末２５を結合
させるのに必要な程度で設定されるために、粉末２５が
過度に溶融されたり付随して発生する反射により成型物
に亀裂が発生することを防止できる。実験結果による
と、衝撃波の伝達爆速は略１６００〜８４００ｍ／ｓｅ
ｃ程度の範囲で収斂することができるが、望ましくは、
略２０００〜３０００ｍ／ｓｅｃ程度の範囲で収斂する
ことがよい。また、爆発圧搾工程において、発生される
爆発圧力は略５〜５００ｋｂａｒ程度の範囲で収斂する
ことができるが、望ましくは略１０〜３００ｋｂａｒ程
度の範囲で収斂することが望ましい。
エネルギーの発生及び伝達が柔らかく行われる場合、粉
末２５の内部で周辺から熱が伝達され、電極材料の元来
の性質が急激に変化して溶融される。前記爆発圧搾工程
において発生される衝撃波の大きさは、粉末２５を結合
させるのに必要な程度で設定されるために、粉末２５が
過度に溶融されたり付随して発生する反射により成型物
に亀裂が発生することを防止できる。実験結果による
と、衝撃波の伝達爆速は略１６００〜８４００ｍ／ｓｅ
ｃ程度の範囲で収斂することができるが、望ましくは、
略２０００〜３０００ｍ／ｓｅｃ程度の範囲で収斂する
ことがよい。また、爆発圧搾工程において、発生される
爆発圧力は略５〜５００ｋｂａｒ程度の範囲で収斂する
ことができるが、望ましくは略１０〜３００ｋｂａｒ程
度の範囲で収斂することが望ましい。
【００６２】しかし、前記爆発圧搾方法による銅−０．
２ｗｔ％ベリリウム合金の内部酸化された部分は顕著な
強化効果を示すことができず、平均硬度変化は略１３０
〜１５０ＭＰａ程度を示した。前記爆発圧搾方法による
銅−０．２ｗｔ％ベリリウム合金の引張強度は略３０Ｍ
Ｐａ程度であり、略８００℃程度の温度でブリケット形
状でつくった場合、理論値の９９．９５％に当たる略１
５０ＭＰａまで圧縮密度が増加した。前記爆発圧搾方法
は高強度の電極材料を得る場合には適合しないが、以後
の引抜による緻密なブリケットを得るには有用であるこ
とを示した。
２ｗｔ％ベリリウム合金の内部酸化された部分は顕著な
強化効果を示すことができず、平均硬度変化は略１３０
〜１５０ＭＰａ程度を示した。前記爆発圧搾方法による
銅−０．２ｗｔ％ベリリウム合金の引張強度は略３０Ｍ
Ｐａ程度であり、略８００℃程度の温度でブリケット形
状でつくった場合、理論値の９９．９５％に当たる略１
５０ＭＰａまで圧縮密度が増加した。前記爆発圧搾方法
は高強度の電極材料を得る場合には適合しないが、以後
の引抜による緻密なブリケットを得るには有用であるこ
とを示した。
【００６３】前記準動的（圧出）方法による電極の製造
は次のようである。
は次のようである。
【００６４】まず、略５００ｇ程度の前記酸化ベリリウ
ム系分散強化銅薄板または酸化アルミニウム系分散強化
銅薄板を圧縮してブリケット形状につくる（圧縮工
程）。このとき、圧縮は常温で遂行されその圧力は略４
００〜６００ＭＰａ、望ましくは、略５００ＭＰａ程度
であり、圧縮された酸化ベリリウム系分散強化銅ブリケ
ットまたは酸化アルミニウム系分散強化銅ブリケットの
残留気孔度は略１〜℃１５％程度になった。
ム系分散強化銅薄板または酸化アルミニウム系分散強化
銅薄板を圧縮してブリケット形状につくる（圧縮工
程）。このとき、圧縮は常温で遂行されその圧力は略４
００〜６００ＭＰａ、望ましくは、略５００ＭＰａ程度
であり、圧縮された酸化ベリリウム系分散強化銅ブリケ
ットまたは酸化アルミニウム系分散強化銅ブリケットの
残留気孔度は略１〜℃１５％程度になった。
【００６５】次いで、前記圧縮されたブリケットを電気
真空誘導路内で略９００〜１０００℃、望ましくは、略
９５０℃程度の温度で略１時間程度維持した後、略１４
００〜１６００ＭＰａ、望ましくは略１５００ＭＰａ程
度の圧力を加えて緻密化させる（緻密化工程）。このよ
うに緻密化されたブリケットは略１％以下の残留気孔度
を有する。
真空誘導路内で略９００〜１０００℃、望ましくは、略
９５０℃程度の温度で略１時間程度維持した後、略１４
００〜１６００ＭＰａ、望ましくは略１５００ＭＰａ程
度の圧力を加えて緻密化させる（緻密化工程）。このよ
うに緻密化されたブリケットは略１％以下の残留気孔度
を有する。
【００６６】次いで、電気真空誘導路への温度を略９０
０〜１１００℃、望ましくは略１０００℃程度に上昇さ
せ酸素雰囲気化で前記緻密化されたブリケットを加熱し
た後、加熱されたブリケットを圧出して棒の形状を有す
る酸化ベリリウム系分散強化銅または酸化アルミニウム
系分散強化銅電極材料を製造した（圧出工程）。
０〜１１００℃、望ましくは略１０００℃程度に上昇さ
せ酸素雰囲気化で前記緻密化されたブリケットを加熱し
た後、加熱されたブリケットを圧出して棒の形状を有す
る酸化ベリリウム系分散強化銅または酸化アルミニウム
系分散強化銅電極材料を製造した（圧出工程）。
【００６７】前記準動的方法において、酸化ベリリウム
系分散強化銅ブリケットまたは酸化アルミニウム系分散
強化銅ブリケットを加熱する場合、最終電極材料に水素
取性をもたらす。従って、このような点を防止するため
に酸化ベリリウム系分散強化銅ブリケットまたは酸化ア
ルミニウム系分散強化銅ブリケットに酸素を混入させる
ことが要求され、このとき、混入される酸素の量はブリ
ケット製造以前の酸化物生成元素の未酸化部に存在する
量から計算される。
系分散強化銅ブリケットまたは酸化アルミニウム系分散
強化銅ブリケットを加熱する場合、最終電極材料に水素
取性をもたらす。従って、このような点を防止するため
に酸化ベリリウム系分散強化銅ブリケットまたは酸化ア
ルミニウム系分散強化銅ブリケットに酸素を混入させる
ことが要求され、このとき、混入される酸素の量はブリ
ケット製造以前の酸化物生成元素の未酸化部に存在する
量から計算される。
【００６８】次いで、前記棒の形状を有する電極材料を
略２００〜１０００℃の温度で略１〜３時間、望ましく
は、略２時間アニーリング熱処理を遂行する（アニーリ
ング熱処理工程）。前記アニーリング熱処理工程におい
て、電極材料の微少硬度値の変化はアニーリング処理時
間により異なる。
略２００〜１０００℃の温度で略１〜３時間、望ましく
は、略２時間アニーリング熱処理を遂行する（アニーリ
ング熱処理工程）。前記アニーリング熱処理工程におい
て、電極材料の微少硬度値の変化はアニーリング処理時
間により異なる。
【００６９】前記酸化ベリリウム系分散強化銅電極材料
及び酸化アルミニウム系分散強化銅電極材料の引張試験
による機械的性質を表２に示す。表２に示した値は２０
℃、４５０℃及び８００℃で電極材料を引張試験した結
果である。下記表２でσ1破壊強度、Ｈｖ及びＨR Ｂは
硬度を示す。
及び酸化アルミニウム系分散強化銅電極材料の引張試験
による機械的性質を表２に示す。表２に示した値は２０
℃、４５０℃及び８００℃で電極材料を引張試験した結
果である。下記表２でσ1破壊強度、Ｈｖ及びＨR Ｂは
硬度を示す。
【００７０】
【表２】
【００７１】前述した方法により製造された酸化ベリリ
ウム系分散強化銅及び酸化アルミニウム系分散強化銅の
電極材料を使用して電極を製造した。一つの電極試料は
爆発溶接方法により電極のブランクをつくった後、これ
を電極に差し込んで製造し、別の一つの電極試料は準動
的方法、すなわち、圧出方法によりつくられた棒形状を
有する材料を電極に差し込んで製造した。
ウム系分散強化銅及び酸化アルミニウム系分散強化銅の
電極材料を使用して電極を製造した。一つの電極試料は
爆発溶接方法により電極のブランクをつくった後、これ
を電極に差し込んで製造し、別の一つの電極試料は準動
的方法、すなわち、圧出方法によりつくられた棒形状を
有する材料を電極に差し込んで製造した。
【００７２】電極試料の予備試験において、略１．２ｍ
ｍの厚さを有するアルミニウム合金板を使用した。予備
試験結果、内部酸化された酸化ベリリウム系分散強化銅
及び酸化アルミニウム系分散強化銅電極材料による電極
か通常の青銅による電極より顕著に優れた耐磨耗性を示
した。それぞれのクリーニングと溶接部材上の黒くなっ
た痕跡により決定された溶接数は銅−０．４％アルミニ
ウム材料による電極が通常の青銅による電極より略１０
倍以上、銅−０．２％ベリリウム材料による電極が略７
０倍以上の長い寿命を示した。特に、銅−０．２％ベリ
リウム材料による電極が別の如何なる材料による電極よ
り長い寿命を示した。
ｍの厚さを有するアルミニウム合金板を使用した。予備
試験結果、内部酸化された酸化ベリリウム系分散強化銅
及び酸化アルミニウム系分散強化銅電極材料による電極
か通常の青銅による電極より顕著に優れた耐磨耗性を示
した。それぞれのクリーニングと溶接部材上の黒くなっ
た痕跡により決定された溶接数は銅−０．４％アルミニ
ウム材料による電極が通常の青銅による電極より略１０
倍以上、銅−０．２％ベリリウム材料による電極が略７
０倍以上の長い寿命を示した。特に、銅−０．２％ベリ
リウム材料による電極が別の如何なる材料による電極よ
り長い寿命を示した。
【００７３】このような電極材料の構造的及び物理機械
的諸般性質に対する分析結果、前記銅−０．２％ベリリ
ウム電極材料の優れた特性は同一の体積比を有する酸化
物相と比較するとき、高強度を有する硬化相粒子の高い
分散度により決定されることを示す。酸化ベリリウムは
別の酸化物より高い熱伝導度及び電気伝導度を有する。
酸化ベリリウムのこのような特性が電極使用時の抵抗溶
接界面での抵抗を減少させる原因になる。ベリリウムは
アルミニウムとは反応をおこさないために、銅−０．４
％アルミニウム材料による電極に比べて銅−０．２％ベ
リリウム材料による電極は電極材料の消耗を少なくす
る。
的諸般性質に対する分析結果、前記銅−０．２％ベリリ
ウム電極材料の優れた特性は同一の体積比を有する酸化
物相と比較するとき、高強度を有する硬化相粒子の高い
分散度により決定されることを示す。酸化ベリリウムは
別の酸化物より高い熱伝導度及び電気伝導度を有する。
酸化ベリリウムのこのような特性が電極使用時の抵抗溶
接界面での抵抗を減少させる原因になる。ベリリウムは
アルミニウムとは反応をおこさないために、銅−０．４
％アルミニウム材料による電極に比べて銅−０．２％ベ
リリウム材料による電極は電極材料の消耗を少なくす
る。
【００７４】前述した実験結果、銅−０．２％ベリリウ
ム電極材料がアルミニウム材料の抵抗溶接において最も
適合な電極材料であることを発見した。
ム電極材料がアルミニウム材料の抵抗溶接において最も
適合な電極材料であることを発見した。
【００７５】
【発明の効果】以上で説明したように、本発明による
と、銅−０．２重量％ベリリウム合金粉末を真空中でア
ニーリング熱処理して、略４００〜５００℃の温度及び
水素雰囲気下で還元処理して前記銅−０．２重量％ベリ
リウム合金粉末から酸化物を除去し、酸化物が除去され
た銅−０．２重量％ベリリウム合金粉末を略４００〜５
００℃の温度及び酸素雰囲気下で加熱して前記銅−０．
２重量％ベリリウム合金粉末の表面を酸化させ、表面が
酸化された銅−０．２重量％ベリリウム合金粉末を略９
００〜１０００℃の温度及び不活性ガス雰囲気下で加熱
して銅−０．２重量％ベリリウム合金粉末の内部ベリリ
ウムを酸化させ、内部のベリリウムが酸化された銅−
０．２重量％ベリリウム合金粉末を水素雰囲気下で還元
処理して酸化ベリリウム系分散強化銅の粉末を製造す
る。
と、銅−０．２重量％ベリリウム合金粉末を真空中でア
ニーリング熱処理して、略４００〜５００℃の温度及び
水素雰囲気下で還元処理して前記銅−０．２重量％ベリ
リウム合金粉末から酸化物を除去し、酸化物が除去され
た銅−０．２重量％ベリリウム合金粉末を略４００〜５
００℃の温度及び酸素雰囲気下で加熱して前記銅−０．
２重量％ベリリウム合金粉末の表面を酸化させ、表面が
酸化された銅−０．２重量％ベリリウム合金粉末を略９
００〜１０００℃の温度及び不活性ガス雰囲気下で加熱
して銅−０．２重量％ベリリウム合金粉末の内部ベリリ
ウムを酸化させ、内部のベリリウムが酸化された銅−
０．２重量％ベリリウム合金粉末を水素雰囲気下で還元
処理して酸化ベリリウム系分散強化銅の粉末を製造す
る。
【００７６】従って、酸化ベリリウム系分散強化銅の粉
末内の酸化ベリリウムの量が均質になるために、耐熱
性、導電性、熱伝導性及び耐磨耗性などの電極特性が良
好の電極を製造できる。また、電極材料により所定形状
を有する電極を製造するとき加工性及び接合性を一層向
上させることができ、高温及び高圧条件下で溶接作業を
する場合にも低い拡散度を維持できると同時に、被溶接
材の溶接性を良好にすることができる。
末内の酸化ベリリウムの量が均質になるために、耐熱
性、導電性、熱伝導性及び耐磨耗性などの電極特性が良
好の電極を製造できる。また、電極材料により所定形状
を有する電極を製造するとき加工性及び接合性を一層向
上させることができ、高温及び高圧条件下で溶接作業を
する場合にも低い拡散度を維持できると同時に、被溶接
材の溶接性を良好にすることができる。
【００７７】本発明を実施例によって詳細に説明した
が、本発明は実施例によって限定されず、本発明が属す
る技術分野において通常の知識を有するものであれば本
発明の思想と精神を離れることなく、本発明を修正また
は変更できるであろう。
が、本発明は実施例によって限定されず、本発明が属す
る技術分野において通常の知識を有するものであれば本
発明の思想と精神を離れることなく、本発明を修正また
は変更できるであろう。
【図１】本発明の爆発溶接方法による電極の製造装置の
斜視図。
斜視図。
【図２】ａは本発明の爆発溶接方法による電極の製造方
法を示す製造工程図。ｂは本発明の爆発溶接方法による
電極の製造方法を示す製造工程図。ｃは本発明の爆発溶
接方法による電極の製造方法を示す製造工程図。
法を示す製造工程図。ｂは本発明の爆発溶接方法による
電極の製造方法を示す製造工程図。ｃは本発明の爆発溶
接方法による電極の製造方法を示す製造工程図。
【図３】ａは本発明の爆発圧搾方法による電極の製造方
法を示す製造工程図。ｂは本発明の爆発圧搾方法による
電極の製造方法を示す製造工程図。ｃは本発明の爆発圧
搾方法による電極の製造方法を示す製造工程図。
法を示す製造工程図。ｂは本発明の爆発圧搾方法による
電極の製造方法を示す製造工程図。ｃは本発明の爆発圧
搾方法による電極の製造方法を示す製造工程図。
１，３１…支持台， ３…母材， ５…スペーサ，
７…第１部材，１１，３３…爆薬， ９…第２部
材，１３，３５…雷管，２１…爆薬容器，２３…粉末容
器， ２５…粉末， ２７…内側チューブ，２９
ａ，２９ｂ…プラグ
７…第１部材，１１，３３…爆薬， ９…第２部
材，１３，３５…雷管，２１…爆薬容器，２３…粉末容
器， ２５…粉末， ２７…内側チューブ，２９
ａ，２９ｂ…プラグ
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｂ２３Ｋ 11/30 ３２０ Ｂ２３Ｋ 35/02 Ｆ 35/02 Ｃ２２Ｃ 1/05 Ｅ Ｃ２２Ｃ 1/05 1/10 Ｂ 1/10 Ｂ２２Ｆ 3/08 // Ｂ２２Ｆ 3/08 3/20 Ｃ 3/20 5/00 Ｊ
Claims (11)
- 【請求項１】 （ａ）銅−０．１重量％ベリリウム（Ｃ
ｕ−０．２ｗｔ％Ｂｅ）合金粉末を熱処理し、 （ｂ）還元処理して前記銅−０．１〜０．３重量％ベリ
リウム合金粉末から酸化物を除去し、 （ｃ）酸化物が除去された銅−０．１〜０．３重量％ベ
リリウム合金粉末を加熱して前記銅−０．１〜０．３重
量％ベリリウム合金粉末の表面を酸化させ、 （ｄ）表面が酸化された銅−０．１〜０．３重量％ベリ
リウム合金粉末を加熱して銅−０．１〜０．３重量％ベ
リリウム合金粉末の内部ベリリウムを酸化させ、
（ｅ）内部のベリリウムが酸化された銅−０．１〜０．
３重量％ベリリウム合金粉末を還元処理して酸化ベリリ
ウム系分散強化銅の粉末を形成することを特徴とする電
極材料。 - 【請求項２】 （ｉ）銅−０．１〜０．３重量％ベリリ
ウム合金粉末を真空中で熱処理するアニーリング熱処理
工程と、 ｉｉ）前記熱処理された銅−０．１〜０．３重量％ベリ
リウム合金粉末を還元処理により酸化物を除去して純粋
な銅−０．１〜０．３重量％ベリリウム合金粉末を生成
する前処理還元工程と、 ｉｉｉ）前記酸化物が除去された銅−０．１〜０．３重
量％ベリリウム合金粉末を加熱して銅−０．１〜０．３
重量％ベリリウム合金粉末の表面を酸化させる第１酸化
工程と、 ｉｖ）前記表面が酸化された銅−０．１〜０．３重量％
ベリリウム合金粉末内部のベリリウムを酸化させる第２
酸化工程と、そして ｖ）前記内部のベリリウムが酸化された銅−０．１〜
０．３重量％ベリリウム合金粉末を水素雰囲気下で還元
処理を実施して酸化ベリリウム系分散強化銅の粉末を形
成する還元工程と，を具備することを特徴とする電極材
料の製造方法。 - 【請求項３】 前記前処理還元工程は略４００〜５００
℃の温度及び水素雰囲気下で遂行されることを特徴とす
る請求項２に記載の電極材料の製造方法。 - 【請求項４】 前記第１酸化工程は略４００〜５００℃
の温度及び酸素雰囲気下で遂行されることを特徴とする
請求項２に記載の電極材料の製造方法。 - 【請求項５】 前記第２酸化工程は略９００〜１０００
℃の温度及び不活性ガス雰囲気下で遂行されることを特
徴とする請求項２に記載の電極材料の製造方法。 - 【請求項６】 ｉ）銅−０．１〜０．３重量％ベリリウ
ム合金粉末を真空中で熱処理するアニーリング熱処理工
程と、 ｉｉ）前記アニーリング熱処理された銅−０．１〜０．
３重量％ベリリウム合金粉末を還元処理により酸化物を
除去して純粋の銅−０．１〜０．３重量％ベリリウム合
金粉末を生成する前処理還元工程と、 ｉｉｉ）酸化物が除去された銅−０．１〜０．３重量％
ベリリウム合金粉末を加熱して銅−０．１〜０．３重量
％ベリリウム合金粉末の表面を酸化させる第１酸化工程
と、 ｉｖ）前記表面が酸化された銅−０．１〜０．３重量％
ベリリウム合金粉末を加熱して銅−０．１〜０．３重量
％ベリリウム合金粉末の内部ベリリウムを酸化させる第
２酸化工程と、 ｖ）前記内部のベリリウムが酸化された銅−０．１〜
０．３重量％ベリリウム合金粉末を水素雰囲気下で還元
処理して酸化ベリリウム系分散強化銅の粉末を形成する
還元工程と、 ｖｉ）前記酸化ベリリウム系分散強化銅粉末を第１部材
で形成した後、母材上部に位置させ、前記酸化ベリリウ
ム系分散強化銅第１部材及び第２部材と距離をおいて爆
薬を充填する爆薬充填工程と、 ｖｉｉ）前記爆薬を爆発させ酸化ベリリウム系分散強化
銅第１部材及び第２部材に爆発圧力を加えて電極を形成
する爆発溶接工程と，を具備することを特徴とする電極
の製造方法。 - 【請求項７】 （ａ）銅−０．１〜０．３重量％ベリリ
ウム合金粉末を真空中で熱処理する第１アニーリング熱
処理工程と、 （ｂ）前記アニーリング熱処理された銅−０．１〜０．
３重量％ベリリウム合金粉末を還元処理により酸化物を
除去して純粋な銅−０．１〜０．３重量％ベリリウム合
金粉末を生成する前処理還元工程と、 （ｃ）前記酸化物が除去された銅−０．１〜０．３重量
％ベリリウム合金粉末を加熱して銅−０．１〜０．３重
量％ベリリウム合金粉末の表面を酸化させる第１酸化工
程と、 （ｄ）前記表面が酸化された銅−０．１〜０．３重量％
ベリリウム合金粉末を加熱して銅−０．１〜０．３重量
％ベリリウム合金粉末の内部のベリリウムを酸化させる
第２酸化工程と、 （ｅ）前記内部のベリリウムが酸化された銅−０．１〜
０．３重量％ベリリウム合金粉末を水素雰囲気下で還元
処理して酸化ベリリウム系分散強化銅の薄板を形成する
還元工程と、 （ｆ）前記酸化ベリリウム系分散強化銅薄板を圧縮して
ブリケット形状につくる圧縮工程と、 （ｇ）前記圧縮された酸化ベリリウム系分散強化銅ブリ
ケットを緻密化させる緻密化工程と、 （ｈ）前記緻密化された酸化ベリリウム系分散強化銅ブ
リケットを加熱し、該加熱されたブリケットを圧出して
酸化ベリリウム系分散強化銅電極材料を製造する圧出工
程と、そして （ｉ）前記酸化ベリリウム系分散強化銅電極材料を熱処
理する第２アニーリング熱処理工程と，を具備すること
を特徴とする電極の製造方法。 - 【請求項８】 前記圧縮工程は前記酸化ベリリウム系分
散強化銅薄板を常温で略４００〜６００ＭＰａの圧力を
加えて圧縮することを特徴とする請求項７に記載の電極
の製造方法。 - 【請求項９】 前記緻密化工程は、前記酸化ベリリウム
系分散強化銅ブリケットを電気真空誘導路内で略９００
〜１０００℃の温度で略１４００〜１６００ＭＰａの圧
力を加えて緻密化させることを特徴とする請求項７に記
載の電極の製造方法。 - 【請求項１０】 前記圧出工程は、前記電気真空誘導路
の温度を略９００〜１１００℃に上昇させ酸素雰囲気下
で前記緻密化された酸化ベリリウム系分散強化銅ブリケ
ットを加熱した後、前記加熱された酸化ベリリウム系分
散強化銅ブリケットを圧出して棒の形状を有する酸化ベ
リリウム系分散強化銅電極材料を製造することを特徴と
する請求項７に記載の電極の製造方法。 - 【請求項１１】 前記第２アニーリング熱処理工程は、
前記酸化ベリリウム系分散強化銅電極材料を略２００〜
１０００℃の温度で略１〜３時間アニーリング熱処理す
ることを特徴とする請求項７に記載の電極の製造方法。
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