JPS60152644A - 強化銅合金及びその製造方法 - Google Patents
強化銅合金及びその製造方法Info
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- JPS60152644A JPS60152644A JP856284A JP856284A JPS60152644A JP S60152644 A JPS60152644 A JP S60152644A JP 856284 A JP856284 A JP 856284A JP 856284 A JP856284 A JP 856284A JP S60152644 A JPS60152644 A JP S60152644A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、銅合金よシも高融点の酸化物としてzro
、をcr及びRBを含む溶融鋼合金に微細に噴射分散さ
せることによシ、銅合金の耐熱、耐摩耗性を向上させた
強化鋼合金を得させることを目的とする強化鋼合金及び
その製造方法に係L i 、 crXo、s〜i、z@
を″含み、更にLi、yg及びREのうち7種以上を含
む銅合金溶湯に、前記銅合金よシも高融点の酸化物とし
てZrO,が微細に噴射分散されていることを特徴とす
る強化銅合金または、11゜Cγ、θ、j−i、zチを
含み、更に、L’sMg及びRBのうち7種以上を含む
銅合金を溶融し、その銅合金溶湯を金型等に流汗し、そ
の流汗の際に、その銅合金溶湯の流れに、前記鋼合金よ
シも高融点の酸化物としてのZfO,の粒子を噴射して
、その高融点の酸化物としてのzt’o、の粒子を微細
に分散させて強化銅合金を得させることを特徴とし、そ
の実施態様として、crXO,j〜八へチを含み、更に
、Li、Mg及び希土類元素のうち1種以上θ、θ!〜
0、j %を銅合金溶湯に、前記銅合金よりも高融点の
酸化物としてZ?’O!が微細に噴射分散され、cr、
0.、t〜/、1%を含み、更に、L$、Mj7及び
RNIのうち1種以上o、or〜OJ%を含む銅合金溶
湯にzro、が微詩散されているか、または、前記銅合
金としては、crO0j〜/、jfA、Z?’XO,1
0−0,170%を含み、更に、’Lt、Mg及びR1
のうち1種以上のo、or−o、zチを含むものが用い
られているものである。
、をcr及びRBを含む溶融鋼合金に微細に噴射分散さ
せることによシ、銅合金の耐熱、耐摩耗性を向上させた
強化鋼合金を得させることを目的とする強化鋼合金及び
その製造方法に係L i 、 crXo、s〜i、z@
を″含み、更にLi、yg及びREのうち7種以上を含
む銅合金溶湯に、前記銅合金よシも高融点の酸化物とし
てZrO,が微細に噴射分散されていることを特徴とす
る強化銅合金または、11゜Cγ、θ、j−i、zチを
含み、更に、L’sMg及びRBのうち7種以上を含む
銅合金を溶融し、その銅合金溶湯を金型等に流汗し、そ
の流汗の際に、その銅合金溶湯の流れに、前記鋼合金よ
シも高融点の酸化物としてのZfO,の粒子を噴射して
、その高融点の酸化物としてのzt’o、の粒子を微細
に分散させて強化銅合金を得させることを特徴とし、そ
の実施態様として、crXO,j〜八へチを含み、更に
、Li、Mg及び希土類元素のうち1種以上θ、θ!〜
0、j %を銅合金溶湯に、前記銅合金よりも高融点の
酸化物としてZ?’O!が微細に噴射分散され、cr、
0.、t〜/、1%を含み、更に、L$、Mj7及び
RNIのうち1種以上o、or〜OJ%を含む銅合金溶
湯にzro、が微詩散されているか、または、前記銅合
金としては、crO0j〜/、jfA、Z?’XO,1
0−0,170%を含み、更に、’Lt、Mg及びR1
のうち1種以上のo、or−o、zチを含むものが用い
られているものである。
従来、tst−crまたはcm−cr−zr系銅合金は
軟化温度が純銅に較べて高く、且つ導電性が良好な銅合
金として、特に抵抗溶接電極用鋼合金として広く使用さ
れている。
軟化温度が純銅に較べて高く、且つ導電性が良好な銅合
金として、特に抵抗溶接電極用鋼合金として広く使用さ
れている。
しかし、このような銅合金は、析出硬化性銅合金である
ために、純銅に比較すれば優れた特性を有しているもの
の、その時効温度以上に長時間さらされると、所謂、過
時効を起こし軟化する欠点がある。
ために、純銅に比較すれば優れた特性を有しているもの
の、その時効温度以上に長時間さらされると、所謂、過
時効を起こし軟化する欠点がある。
これに対し、ここの出願の発明のように、crOJ〜i
、s@を含み、又は6 ro、j〜/ ej %及びZ
r、 、、、 0.10〜0.弘チを含む銅合金溶湯に
、前記鋼合金よりも高融点の酸化物としてzro、が噴
射分散されている銅合金によれば、微細に分散した酸化
物の粒子が、転位移動を妨げることに起因するため、高
温に対する軟化抵抗性が大きくなシ、きわめて高度の強
化銅合金が得られることになるので、高温度で使用され
る抵抗溶接電極用として頗る有用である。
、s@を含み、又は6 ro、j〜/ ej %及びZ
r、 、、、 0.10〜0.弘チを含む銅合金溶湯に
、前記鋼合金よりも高融点の酸化物としてzro、が噴
射分散されている銅合金によれば、微細に分散した酸化
物の粒子が、転位移動を妨げることに起因するため、高
温に対する軟化抵抗性が大きくなシ、きわめて高度の強
化銅合金が得られることになるので、高温度で使用され
る抵抗溶接電極用として頗る有用である。
而して、銅合金に、微細な粒子を分散する方法としては
、従来、表面酸化法、内部酸化法或いは共沈法等が用い
られているが、何れの場合にも、原料素材が粉末である
ために、作業が煩雑で量産化が困難である欠点があった
。
、従来、表面酸化法、内部酸化法或いは共沈法等が用い
られているが、何れの場合にも、原料素材が粉末である
ために、作業が煩雑で量産化が困難である欠点があった
。
この困難を解決するために、既に鉄系合金においては、
噴射分散による分散強化が提案されている。
噴射分散による分散強化が提案されている。
すなわち溶湯の表面張力及び接触角の低下を来す元素と
して酸化物生成傾向の大きなJl、 cr、 Nb、
T(、zrを添加することによシ、微細粒子を溶湯内に
分散保持することが明白にされている。
して酸化物生成傾向の大きなJl、 cr、 Nb、
T(、zrを添加することによシ、微細粒子を溶湯内に
分散保持することが明白にされている。
これに対して、銅合金の場合には、前記kl、cr。
Nd、 Ti、Zrの添加では、満足すべき効果は得ら
れず、研究の結果、分散粒子の結晶と格子的合致性の高
い元素を添加することによシ、混入した分散粒子が系外
に排出されることなく、均一の微細な分散が得られるこ
とを見出し九。
れず、研究の結果、分散粒子の結晶と格子的合致性の高
い元素を添加することによシ、混入した分散粒子が系外
に排出されることなく、均一の微細な分散が得られるこ
とを見出し九。
分散粒子をZ?”O,とした場合に、低指数面における
分散粒子と、添加元素との格子常数の差と添加元素の格
子常数との比をδとしたとき、δ<1otsとなる元素
はLi、RE、Mg、Cu等であシ、その値は夫々、O
Jチ1.2チ、3チ、り、/チであるが、このうちLs
、RF!Mj7において良い分散状態が得られる。
分散粒子と、添加元素との格子常数の差と添加元素の格
子常数との比をδとしたとき、δ<1otsとなる元素
はLi、RE、Mg、Cu等であシ、その値は夫々、O
Jチ1.2チ、3チ、り、/チであるが、このうちLs
、RF!Mj7において良い分散状態が得られる。
以下、この出願の発明を実施例について次に説明する。
市販の電気鋼に、目標cr%に相当するCu−10%c
r母合金を加えた合計コKfを高周波誘導炉で溶解し、
温度/、2にlOcでカルシウムボロンの複合脱酸剤7
00 tI4fを添加脱酸した後、第1表の組成になる
ようzrおよびMg、LjXR1!fk、それぞれcu
−70% Zr母合金、cu−jO%Mg母合金、金
属リチウム、ミツシュメタルの形で添加した。
r母合金を加えた合計コKfを高周波誘導炉で溶解し、
温度/、2にlOcでカルシウムボロンの複合脱酸剤7
00 tI4fを添加脱酸した後、第1表の組成になる
ようzrおよびMg、LjXR1!fk、それぞれcu
−70% Zr母合金、cu−jO%Mg母合金、金
属リチウム、ミツシュメタルの形で添加した。
用給粉器を用いて噴射して、2〜の鋳塊を得た。
部について、高温硬度およびクリープラブチャー試験を
行った。
行った。
また、比較のため電気銅2Kgを高周波誘導炉で溶解し
、温度1200 Gでカルシウムボロンの複合脱酸剤、
700frqiを添加、脱酸した後、この溶湯を金型に
鋳込む途中の溶湯流にJ 、J−KLi/iのArガス
とともに、粒径lμのZr○、の粉末をプラズマ溶射用
給粉器を用いて噴射してλ匂の鋳塊を得、(試料&I)
この鋳塊を1601Z’でJHr均質化処理を行った後
、同じくカーボンコ段しプリカ法による電顕観察を行っ
た。
、温度1200 Gでカルシウムボロンの複合脱酸剤、
700frqiを添加、脱酸した後、この溶湯を金型に
鋳込む途中の溶湯流にJ 、J−KLi/iのArガス
とともに、粒径lμのZr○、の粉末をプラズマ溶射用
給粉器を用いて噴射してλ匂の鋳塊を得、(試料&I)
この鋳塊を1601Z’でJHr均質化処理を行った後
、同じくカーボンコ段しプリカ法による電顕観察を行っ
た。
第1表は、これらの電顕写真より、アンダーウッド法に
よシ、平均粒子径、体積率、粒子間距離を計算して示し
たものであるが、Mg、 Lj、 REの効果によシ平
均粒子径、粒子間距離は何れも減少し、一方体積率は向
上し、特に試料惠グ、黒よ、AtN洗7は優れた分散状
態を示している。
よシ、平均粒子径、体積率、粒子間距離を計算して示し
たものであるが、Mg、 Lj、 REの効果によシ平
均粒子径、粒子間距離は何れも減少し、一方体積率は向
上し、特に試料惠グ、黒よ、AtN洗7は優れた分散状
態を示している。
次頁につづく
第1図はago Cx / 、jmrの時効処理後、各
温度での高温硬さを示すものであシ、図中・印は試料&
/、X印は通常のcm−1,0%crの場合を示したも
ので、高温における硬さの増加が明らかである。
温度での高温硬さを示すものであシ、図中・印は試料&
/、X印は通常のcm−1,0%crの場合を示したも
ので、高温における硬さの増加が明らかである。
82図は本発明による分散材の耐熱性をより明確にする
ために、rooCにおけるクリープ試験の結果を示した
もので、上線は分散強化cu−/、0. cr−0゜(
WMgを示し、また下線は非分散ct6八0cr−0,
!Mgを示す。
ために、rooCにおけるクリープ試験の結果を示した
もので、上線は分散強化cu−/、0. cr−0゜(
WMgを示し、また下線は非分散ct6八0cr−0,
!Mgを示す。
また、図中ムは試料点/、Δ印は試料人/と同じ組成で
、噴射分散を行わなかった以外は、A’と同じ処理を施
したものについての試験結果であるが、明らかに分散材
は非分散材を上廻シ、特に100Hrにおける破断強度
は、分散材約θ* 7 j Kf/鰭、非分散材約O,
弘胸/■と約倍の強度を分散材は示している。
、噴射分散を行わなかった以外は、A’と同じ処理を施
したものについての試験結果であるが、明らかに分散材
は非分散材を上廻シ、特に100Hrにおける破断強度
は、分散材約θ* 7 j Kf/鰭、非分散材約O,
弘胸/■と約倍の強度を分散材は示している。
以上のようにこの出願の発明によれば、よシ耐熱性に優
れた抵抗溶接電極用材料が提供されることになる。
れた抵抗溶接電極用材料が提供されることになる。
この出願の発明において、銅合金よシも高融点の酸化物
として特に、ZrO工を採用したことについて、詳細に
説明する。
として特に、ZrO工を採用したことについて、詳細に
説明する。
(+)、r噴射粒子に必要な性質」としては下記の如き
ものが挙げられる。
ものが挙げられる。
/ン融点かマトリクスの金属の融点より高いこと。
コ)粒子が安定であること。そのためには標準生成自由
エネルギーが小さいこと。
エネルギーが小さいこと。
3)転位によって粒子が切られない程度の大きい剛性率
を有すること。
を有すること。
す「密度が大きいこと。」密度の増加につれて体積率が
増加し、かつ平均粒子径を低下する。これは実験的事実
であるが、その原因としては、密度の大きなもの程、噴
射の際に直進性が良く、従って空気中への飛散も少なく
、歩留りよく溶融金属流に添加できること。或いは、噴
射酸化efEへ運動・lが太き一4%溶融金属流との接
触段階で入シやすい等が考えられづいる。
増加し、かつ平均粒子径を低下する。これは実験的事実
であるが、その原因としては、密度の大きなもの程、噴
射の際に直進性が良く、従って空気中への飛散も少なく
、歩留りよく溶融金属流に添加できること。或いは、噴
射酸化efEへ運動・lが太き一4%溶融金属流との接
触段階で入シやすい等が考えられづいる。
従って、上記の条件を満足すれば、特にZ?’O,に限
定する理由はないが、第2表に示すように、特に密度の
高いZrO,、を採用してよい結果が得られる。
定する理由はないが、第2表に示すように、特に密度の
高いZrO,、を採用してよい結果が得られる。
第一2衆 酸化物の緒特性
(i+) 、 r銅合金としてcr銅合金を採用したコ
理由」従来抵抗溶接用材料としてOr−Cu、0r−Z
r−624が使用されている。
理由」従来抵抗溶接用材料としてOr−Cu、0r−Z
r−624が使用されている。
これに対して、この出願の発明において畔、銅合金よシ
も高融点の酸化物として、zrO□を、Crまたは、c
r及びzrを含む析出硬化型銅合金の溶融物に噴射分散
することによシ、析出硬化と分散強化との両方の利点を
併せ持った電極材料を提供しようとしたものである。
も高融点の酸化物として、zrO□を、Crまたは、c
r及びzrを含む析出硬化型銅合金の溶融物に噴射分散
することによシ、析出硬化と分散強化との両方の利点を
併せ持った電極材料を提供しようとしたものである。
以上が、マトリクスとしてcr−cuあるいはer−z
r−axを選択した理由であるが、更にまた、分散制御
元素という面から見れば、6r、 Zr単体の添加では
、あまシ優れた分散制御元素であるとはいえないが、こ
れにさらに、Mg、 L(等を添加した場合、その複合
効果も期待された所である。例えば、第参表および第3
表に示したように、その複合効果は明らかに認められる
。
r−axを選択した理由であるが、更にまた、分散制御
元素という面から見れば、6r、 Zr単体の添加では
、あまシ優れた分散制御元素であるとはいえないが、こ
れにさらに、Mg、 L(等を添加した場合、その複合
効果も期待された所である。例えば、第参表および第3
表に示したように、その複合効果は明らかに認められる
。
第3表 cr、 Zr、 L<の複合効果(ill)
、 r zro、O粒子 J実験に使用し九zrへの粒
度はlμである。このzro。
、 r zro、O粒子 J実験に使用し九zrへの粒
度はlμである。このzro。
粒子を噴射分散して実際に得られた分散粒子の太き一コ
さは10μのオーダーまで小さくなっているわけである
が、この点が噴射分散における分散制御元素の効果であ
る。
が、この点が噴射分散における分散制御元素の効果であ
る。
また、噴射の際、粒子に与えられる熱衝撃もまた微細化
の一つの原因であると考えられている。
の一つの原因であると考えられている。
第1図は高温硬度を示す図、第一図は100 Cにおけ
るクリープ試験の結果を示す図、図中、(l)は分散粒
子、(2)は母相合金を示す。 発 明 者 長 谷 川 正 義 〃 萩 野 茂 雄 第1図 龜一度 °C 、) 手続補正書 昭和60年4月2λ日 昭和jタ 年特 許 願第 rzt−号事件との関係
特許 出 願 人 三芳合°金工業株式会社 5、補正命令の日付 自 発 6、補正の対象 “眼 細 1 (2) 求の範囲第7項記載の強化鋼合金。 10本願の明細書全文を次のように補正する。 「 補正明細書 を発明の名称 強化鋼合金及びその製造方法2特許請求
の範囲 (1)。Or%O0S〜八s%を含み、更にLj、Mg
及び希土類元素(以下RBと略記する)のうちl種類以
上を含む銅合金溶湯に、前記鋼合金よシも高融点の酸化
物としてzro!が微細に噴射分散されていることを特
徴とする強化鋼合金。 (21、Or、 0.z−/ 、jqbを含み・、更に
Li、 ytg及び希土類元素のうち1種以上o、os
−o、zチを銅合金溶湯に、前記銅合金よシも高融点の
酸化物としてZrO,が微細に噴射分散されている特許
請求の範囲第1項記載の強化銅合金。 131 。Or、 0.6〜/ 、、t%、 zr、
0,10〜0.III %を含み、更にLi、 Mg及
びREのうち7種以上o、os%〜o、zチを含む銅合
金溶湯にzro、が微細に噴射分散されている特許請(
81 上させた強化鋼合金を得させることを目的とする強14
+ 、 or、 o、j−/、z %を含み、更にII
i%Mg 及ヒRw〕うち1種以上を含む銅合金を溶融
し、その銅合金溶湯を金型等に流汗し、その流汗の際に
、その銅合金溶湯の流れに、前記銅合金よシも高融点の
酸化物としてのzt”o、の粒子を噴射して、その高融
点の酸化物としてのzro、の粒子を微細に分散させて
強化鋼合金を得させることを特徴とする強化鋼合金の製
造方法。 (51,前記鋼合金としては、Or、 0.に〜/ 、
j %%Zr、 0.10〜o、po%ttミ、更に、
L(% s及UR’w(D ’)ち1種以上o、or−
o、r Isを含むものが用いられて6る特許請求の範
囲第3項記載の強化鋼合金の製造方法。 3、発明の詳細な説明 この発明は、銅合金よシも高融点の酸化物としてzro
、をOr及びRNIを含む溶融鋼合金に微細に噴射分散
させることによシ、銅合金の耐熱、耐摩耗性を同化銅合
金及びその製造方法に係b、I −or、 o、z〜1
、jtIbを含み、更11CLi、 Mg及びR111
のうち7種以上を含む銅合金溶湯に、前記銅合金よシも
高融点の酸化物としてzra、が微細に噴射分散されて
いることを特徴とする強化鋼合金または、11゜or%
O,j−/J饅を含み、更にs 18% Mll及びR
111のうち7種以上を含む銅合金を溶融し、その銅合
金溶湯を金製等に流汗し、その流汗の際に、その銅合金
溶湯の流れに、前記鋼合金よシも高融点の酸化物として
のzraヨの粒子を噴射して、その高融点の酸化物とし
てのzro、の粒子を微細に分散させて強化銅合金を得
させることを特徴とし、その実施態様として、or%0
、t −/ 、7%を含み、更に、L′t%Mg及び
希土類元素のうち1種以上o、or−o、zチを銅合金
溶湯に、前記銅合金よルも高融点の酸化物としてZrO
,が微細に噴射分散され、 or%0.2〜八j%を含
み、更に、Lt、 yg及びRFIのうち/@以上o、
os〜0゜!−を含む銅合金溶湯にZrO□が微細噴射
分散されているか、または、前記銅合金としては、or
%0.j〜/J %%zr、 0,10〜0゜4I0%
を含み、更に、xri、 Mg及び陀のうち1種以上の
0.06−OJ %を含むものが用いられているもので
ある。 従来、0u−Orまたはou−ar−zr系銅合金は軟
化温度が純銅に較べて高く、且つ導電性が良好な銅合金
として、特に抵抗溶接電極用鋼合金として広く使用され
ている。 しかし、このような銅合金は、析出硬化性銅合金である
ために、純銅に比較すれば優れた特性を有しているもの
の、その時効温度以上に長時間さらされると、所謂、過
時効を起こし軟化する欠点がある。 これに対し、この出願の発明のように、or、 o、s
〜/J%を含み、又はQ?’、OJ%lJ%及び1%
0.10%〜0.44%を含む銅合金溶湯に、前記鋼合
金よシも高融点の酸化物としてzrO,が噴射分散され
ている銅合金によれに、微細に分散した酸化物の粒子が
、転位移動を妨げることに起因するため、高温に対する
軟化抵抗性が大きくなシ、きわめて高度の強化鋼合金が
得られることになるので、高温度で使用される抵抗溶接
電極用として頗る有用である。 而して、銅合金に、微細な粒子を分散する方法としては
、従来、表面酸化法、内部酸化法或いは共沈法等が用い
られているが、何れの場合にも、原料素材が粉末である
ために、作業が煩雑で量産化が困難である欠点が娶った
。 この困難を解決するために、既に鉄系合金においてはt
噴射分散による分散強化が提案されている。 すなわち溶湯の表面張力及び接触角の低下を来す元素と
して酸化物生成傾向の大きな11. or%Nbz T
S %zrを添加することによシ、微細粒子を溶湯内
に分散保持することが明白にされている。 これに対して、銅合金の場合には、前記AJ、Or。 Nb%ri、 zrの添加では、満足すべき効果は得ら
れず、研究の結果、分散粒子の結晶と格子的合致性の高
い元lLを添加することによシ、混入し九分散粒子が糸
外に排出されることなく、均一の微細な分散が得られる
ことを見出した。 分散粒子をzTO!とじた場合に、低指数面における分
散粒子と、添加元素との格子常数の差と添加元素の格子
常数との比をδとし念とき、δ<to %となる元素に
Lj%REi、 MQ、 Oα等であシ、その値は、夫
々、o、sチ、コチ、J%%F、/ Toであるが、こ
のうちLj%Roll。 Mgにおいて良い分散状態が得られる。 以下、この出願の発明を実施例について次に説明する。 市販の電気鋼に嘱目*orsに相補する。x −io
* Or母 、合金を加えた合計2Kft−高周波誘導
炉で溶解し、温度lコ00Cでカルシウムフロンの複合
脱酸剤700119を添加脱酸した後、第1表の組成に
なるようZrおよびM17、”’%R’Eaf、それぞ
れ(hL−to % Zr母合金、Ox −!0%Mt
;を母合金、金属リチウム、ミツシュメタルの形で添加
した。 この溶湯を金製に鈎込む途中の溶湯流にj 、j h/
cdのhrガスとともに、粒径Iμのz’ro、粉末を
プラズマ溶射用給粉器を用いて噴射して、コ匂の鋳塊t
−得た。 この鋳塊をrso CでJHr均質化処理を行なつ九後
、りfOCでimrの溶体化処理を施し、電顕観察およ
びその一部について、高温硬度およびクリ−グラ1チヤ
ー試験を行なった。 また、比較のため電気鋼2Kgを高周波誘導炉で溶負%
I−−ff1l/jθOy′ 11 す n−?) ^
j 」J h ・ノ h)瘤ら 八 −シ島 台パ7
00mgを添加、脱酸した後、この溶湯を金型に鋳込む
途中の溶湯流に3゜sKg/adのArガスとともに、
粒径lμの2デO1の粉末をプラズマ溶射用給粉器を用
いて噴射して一縁の鋳塊を得、(試料ムj)この鋳塊を
fjOCでJHf均質化処理を行なった後、同じくカー
ボン2段レプリカ法による電顕観察を行なった。 第1表は、これらの電顕写真よシ、アンダーウッド法に
よシ、平均粒子径、体積率、粒子間距離を計算して示し
次ものであるが、 Mg、 Lt%REの効果によシ平
均粒子径、粒子間距離は何れも減少し、一方体積率は向
上し、特に試料ムダs A’% &&−&7は優れた分
散状態を示している。 第 l 裏 第7図は4140 CX 1.jHrの処理後、各温度
での高温硬さを示すものであシ、図中e印は試料A/、
X印は通常のOu−/ 、0 % Qrの場合を示した
もので、高温における硬さの増加が明らかである。 第2図は本発明による分散材の耐熱性をよシ明確にする
ために、Ir00Cにおけるクリープ試験の結果を示し
たもので、上線は分散強化Ox −1,0,Or −0
,01MQを示し、また下線は非分散Os、/、OCW
−OJMQを示す。 また、図中ムは試料A/sム印は試料A/と同じ組成で
、噴射分散を行なわなかつ次以外は%A/と同じ処理を
施したものについての試験結果であるが、明らかに分散
材は非分散材を上廻シ、特に100Hrにおける破断強
度は、分散材約0.7jKgl■、非分散材約o、+に
97.と約倍の強度を分散材は示している。 以上のようにこの出願の発明によれば、よシ耐熱性に優
れ次抵抗溶接電極用材料が提供されることになる。 この出願の発明において、銅合金よシも高融点の酸化物
として特に、z’ro、を採用したことについて、詳細
に説明する。 (i)、[”噴射粒子に必要な性質」としては下記の如
きものが挙げられる。 l)融点がマドリスクの金属の融点よシ高いこと。 コ)粒子が安定であること、その九めには標準生成自由
エネルギーが小さいこと。 3)転位によって粒子が切られない程度の大きい剛性率
を有すること。 す「密度が大きいこと、」密度の増加につれて体積率が
増加し、かつ平均粒子径を低下する。これは実験的事実
であるが、その原因としては、密度の大きなもの程、噴
射の際に直進性が良く、従って空気中への飛散も少なく
、歩留シよく溶融金属流に添加できること、或いは、噴
射酸化物の運動量が大きく、溶融金属流との接触段階で
入シやすい等が考えられている。 従って、上記の条件を満足すれば、特にZrO,に限定
する理由はないが、第2表に示すように、特に密度の高
いzt’o、を採用してよい結果が得られる。 第2表 酸化物の諸物件 (II)% r銅合金としてOr鋼合金を採用した理由
」従来抵抗溶接用材料として0デーOx、 0r−Zr
−Onが使用されている。 これに対して、この出願の発明においては、銅合金よシ
も高融点の酸化物として、 zro、を、 orまたは
、散することによシ、析出硬化と分散強化との両方の利
点を併を持った電極材料を提供しようとしたものである
。 以上が、マトリクスとして0r−Ox@るいはor−z
r−Ouを選択した理由であるが、更にまた、分散制御
元素という面から見れば、or、 zr単体の添加では
、あまシ優れた分散制御元素であるとはいえないが、こ
れにさらに、MQ、L<等を添加した場合、その複合効
果も期待された所である0例えば、第参表及び第1表に
示したように、その複合効果は明らかに認められる。 第参表 Or、 MQの複合効果 第3表 sr、 zr、 Liの複合効果(fiD、「
Zro、の粒度」 実験に使用したzro、の粒度は7μである。このZl
”O□粒子を噴射分散して実際に得られた分散粒子の太
き一λ さけioμのオーダーまで小さくなっているわけである
が、この点が噴射分散における分散制御元素の効果であ
る。 また、噴射の際、粒子に与えられる熱衝撃もまた微細化
の一つの原因であると考えられている。 仏間面の簡単な説明 第7図は高温硬度を示す図、第2図は(oo Cにおけ
るクリープ試験の結果を示す図である。」発 明 省
長 谷 川 正 義 ! 萩 野 茂 雄 特許出願人 三芳合金工業株式会社
るクリープ試験の結果を示す図、図中、(l)は分散粒
子、(2)は母相合金を示す。 発 明 者 長 谷 川 正 義 〃 萩 野 茂 雄 第1図 龜一度 °C 、) 手続補正書 昭和60年4月2λ日 昭和jタ 年特 許 願第 rzt−号事件との関係
特許 出 願 人 三芳合°金工業株式会社 5、補正命令の日付 自 発 6、補正の対象 “眼 細 1 (2) 求の範囲第7項記載の強化鋼合金。 10本願の明細書全文を次のように補正する。 「 補正明細書 を発明の名称 強化鋼合金及びその製造方法2特許請求
の範囲 (1)。Or%O0S〜八s%を含み、更にLj、Mg
及び希土類元素(以下RBと略記する)のうちl種類以
上を含む銅合金溶湯に、前記鋼合金よシも高融点の酸化
物としてzro!が微細に噴射分散されていることを特
徴とする強化鋼合金。 (21、Or、 0.z−/ 、jqbを含み・、更に
Li、 ytg及び希土類元素のうち1種以上o、os
−o、zチを銅合金溶湯に、前記銅合金よシも高融点の
酸化物としてZrO,が微細に噴射分散されている特許
請求の範囲第1項記載の強化銅合金。 131 。Or、 0.6〜/ 、、t%、 zr、
0,10〜0.III %を含み、更にLi、 Mg及
びREのうち7種以上o、os%〜o、zチを含む銅合
金溶湯にzro、が微細に噴射分散されている特許請(
81 上させた強化鋼合金を得させることを目的とする強14
+ 、 or、 o、j−/、z %を含み、更にII
i%Mg 及ヒRw〕うち1種以上を含む銅合金を溶融
し、その銅合金溶湯を金型等に流汗し、その流汗の際に
、その銅合金溶湯の流れに、前記銅合金よシも高融点の
酸化物としてのzt”o、の粒子を噴射して、その高融
点の酸化物としてのzro、の粒子を微細に分散させて
強化鋼合金を得させることを特徴とする強化鋼合金の製
造方法。 (51,前記鋼合金としては、Or、 0.に〜/ 、
j %%Zr、 0.10〜o、po%ttミ、更に、
L(% s及UR’w(D ’)ち1種以上o、or−
o、r Isを含むものが用いられて6る特許請求の範
囲第3項記載の強化鋼合金の製造方法。 3、発明の詳細な説明 この発明は、銅合金よシも高融点の酸化物としてzro
、をOr及びRNIを含む溶融鋼合金に微細に噴射分散
させることによシ、銅合金の耐熱、耐摩耗性を同化銅合
金及びその製造方法に係b、I −or、 o、z〜1
、jtIbを含み、更11CLi、 Mg及びR111
のうち7種以上を含む銅合金溶湯に、前記銅合金よシも
高融点の酸化物としてzra、が微細に噴射分散されて
いることを特徴とする強化鋼合金または、11゜or%
O,j−/J饅を含み、更にs 18% Mll及びR
111のうち7種以上を含む銅合金を溶融し、その銅合
金溶湯を金製等に流汗し、その流汗の際に、その銅合金
溶湯の流れに、前記鋼合金よシも高融点の酸化物として
のzraヨの粒子を噴射して、その高融点の酸化物とし
てのzro、の粒子を微細に分散させて強化銅合金を得
させることを特徴とし、その実施態様として、or%0
、t −/ 、7%を含み、更に、L′t%Mg及び
希土類元素のうち1種以上o、or−o、zチを銅合金
溶湯に、前記銅合金よルも高融点の酸化物としてZrO
,が微細に噴射分散され、 or%0.2〜八j%を含
み、更に、Lt、 yg及びRFIのうち/@以上o、
os〜0゜!−を含む銅合金溶湯にZrO□が微細噴射
分散されているか、または、前記銅合金としては、or
%0.j〜/J %%zr、 0,10〜0゜4I0%
を含み、更に、xri、 Mg及び陀のうち1種以上の
0.06−OJ %を含むものが用いられているもので
ある。 従来、0u−Orまたはou−ar−zr系銅合金は軟
化温度が純銅に較べて高く、且つ導電性が良好な銅合金
として、特に抵抗溶接電極用鋼合金として広く使用され
ている。 しかし、このような銅合金は、析出硬化性銅合金である
ために、純銅に比較すれば優れた特性を有しているもの
の、その時効温度以上に長時間さらされると、所謂、過
時効を起こし軟化する欠点がある。 これに対し、この出願の発明のように、or、 o、s
〜/J%を含み、又はQ?’、OJ%lJ%及び1%
0.10%〜0.44%を含む銅合金溶湯に、前記鋼合
金よシも高融点の酸化物としてzrO,が噴射分散され
ている銅合金によれに、微細に分散した酸化物の粒子が
、転位移動を妨げることに起因するため、高温に対する
軟化抵抗性が大きくなシ、きわめて高度の強化鋼合金が
得られることになるので、高温度で使用される抵抗溶接
電極用として頗る有用である。 而して、銅合金に、微細な粒子を分散する方法としては
、従来、表面酸化法、内部酸化法或いは共沈法等が用い
られているが、何れの場合にも、原料素材が粉末である
ために、作業が煩雑で量産化が困難である欠点が娶った
。 この困難を解決するために、既に鉄系合金においてはt
噴射分散による分散強化が提案されている。 すなわち溶湯の表面張力及び接触角の低下を来す元素と
して酸化物生成傾向の大きな11. or%Nbz T
S %zrを添加することによシ、微細粒子を溶湯内
に分散保持することが明白にされている。 これに対して、銅合金の場合には、前記AJ、Or。 Nb%ri、 zrの添加では、満足すべき効果は得ら
れず、研究の結果、分散粒子の結晶と格子的合致性の高
い元lLを添加することによシ、混入し九分散粒子が糸
外に排出されることなく、均一の微細な分散が得られる
ことを見出した。 分散粒子をzTO!とじた場合に、低指数面における分
散粒子と、添加元素との格子常数の差と添加元素の格子
常数との比をδとし念とき、δ<to %となる元素に
Lj%REi、 MQ、 Oα等であシ、その値は、夫
々、o、sチ、コチ、J%%F、/ Toであるが、こ
のうちLj%Roll。 Mgにおいて良い分散状態が得られる。 以下、この出願の発明を実施例について次に説明する。 市販の電気鋼に嘱目*orsに相補する。x −io
* Or母 、合金を加えた合計2Kft−高周波誘導
炉で溶解し、温度lコ00Cでカルシウムフロンの複合
脱酸剤700119を添加脱酸した後、第1表の組成に
なるようZrおよびM17、”’%R’Eaf、それぞ
れ(hL−to % Zr母合金、Ox −!0%Mt
;を母合金、金属リチウム、ミツシュメタルの形で添加
した。 この溶湯を金製に鈎込む途中の溶湯流にj 、j h/
cdのhrガスとともに、粒径Iμのz’ro、粉末を
プラズマ溶射用給粉器を用いて噴射して、コ匂の鋳塊t
−得た。 この鋳塊をrso CでJHr均質化処理を行なつ九後
、りfOCでimrの溶体化処理を施し、電顕観察およ
びその一部について、高温硬度およびクリ−グラ1チヤ
ー試験を行なった。 また、比較のため電気鋼2Kgを高周波誘導炉で溶負%
I−−ff1l/jθOy′ 11 す n−?) ^
j 」J h ・ノ h)瘤ら 八 −シ島 台パ7
00mgを添加、脱酸した後、この溶湯を金型に鋳込む
途中の溶湯流に3゜sKg/adのArガスとともに、
粒径lμの2デO1の粉末をプラズマ溶射用給粉器を用
いて噴射して一縁の鋳塊を得、(試料ムj)この鋳塊を
fjOCでJHf均質化処理を行なった後、同じくカー
ボン2段レプリカ法による電顕観察を行なった。 第1表は、これらの電顕写真よシ、アンダーウッド法に
よシ、平均粒子径、体積率、粒子間距離を計算して示し
次ものであるが、 Mg、 Lt%REの効果によシ平
均粒子径、粒子間距離は何れも減少し、一方体積率は向
上し、特に試料ムダs A’% &&−&7は優れた分
散状態を示している。 第 l 裏 第7図は4140 CX 1.jHrの処理後、各温度
での高温硬さを示すものであシ、図中e印は試料A/、
X印は通常のOu−/ 、0 % Qrの場合を示した
もので、高温における硬さの増加が明らかである。 第2図は本発明による分散材の耐熱性をよシ明確にする
ために、Ir00Cにおけるクリープ試験の結果を示し
たもので、上線は分散強化Ox −1,0,Or −0
,01MQを示し、また下線は非分散Os、/、OCW
−OJMQを示す。 また、図中ムは試料A/sム印は試料A/と同じ組成で
、噴射分散を行なわなかつ次以外は%A/と同じ処理を
施したものについての試験結果であるが、明らかに分散
材は非分散材を上廻シ、特に100Hrにおける破断強
度は、分散材約0.7jKgl■、非分散材約o、+に
97.と約倍の強度を分散材は示している。 以上のようにこの出願の発明によれば、よシ耐熱性に優
れ次抵抗溶接電極用材料が提供されることになる。 この出願の発明において、銅合金よシも高融点の酸化物
として特に、z’ro、を採用したことについて、詳細
に説明する。 (i)、[”噴射粒子に必要な性質」としては下記の如
きものが挙げられる。 l)融点がマドリスクの金属の融点よシ高いこと。 コ)粒子が安定であること、その九めには標準生成自由
エネルギーが小さいこと。 3)転位によって粒子が切られない程度の大きい剛性率
を有すること。 す「密度が大きいこと、」密度の増加につれて体積率が
増加し、かつ平均粒子径を低下する。これは実験的事実
であるが、その原因としては、密度の大きなもの程、噴
射の際に直進性が良く、従って空気中への飛散も少なく
、歩留シよく溶融金属流に添加できること、或いは、噴
射酸化物の運動量が大きく、溶融金属流との接触段階で
入シやすい等が考えられている。 従って、上記の条件を満足すれば、特にZrO,に限定
する理由はないが、第2表に示すように、特に密度の高
いzt’o、を採用してよい結果が得られる。 第2表 酸化物の諸物件 (II)% r銅合金としてOr鋼合金を採用した理由
」従来抵抗溶接用材料として0デーOx、 0r−Zr
−Onが使用されている。 これに対して、この出願の発明においては、銅合金よシ
も高融点の酸化物として、 zro、を、 orまたは
、散することによシ、析出硬化と分散強化との両方の利
点を併を持った電極材料を提供しようとしたものである
。 以上が、マトリクスとして0r−Ox@るいはor−z
r−Ouを選択した理由であるが、更にまた、分散制御
元素という面から見れば、or、 zr単体の添加では
、あまシ優れた分散制御元素であるとはいえないが、こ
れにさらに、MQ、L<等を添加した場合、その複合効
果も期待された所である0例えば、第参表及び第1表に
示したように、その複合効果は明らかに認められる。 第参表 Or、 MQの複合効果 第3表 sr、 zr、 Liの複合効果(fiD、「
Zro、の粒度」 実験に使用したzro、の粒度は7μである。このZl
”O□粒子を噴射分散して実際に得られた分散粒子の太
き一λ さけioμのオーダーまで小さくなっているわけである
が、この点が噴射分散における分散制御元素の効果であ
る。 また、噴射の際、粒子に与えられる熱衝撃もまた微細化
の一つの原因であると考えられている。 仏間面の簡単な説明 第7図は高温硬度を示す図、第2図は(oo Cにおけ
るクリープ試験の結果を示す図である。」発 明 省
長 谷 川 正 義 ! 萩 野 茂 雄 特許出願人 三芳合金工業株式会社
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ill 、 cr、 0.1−/、1%を含み、更にL
i、Mg及び希土類元素(以下RFiと略記する)のう
ち1種以上を含む銅合金溶湯に、前記銅合金よりも高融
点の酸化物としてZrO,が微細に噴射分散されている
ことを特徴とする強化銅合金。 f21 、6?”、 01〜/、j%を含み、更にLi
、Mg及び希土類元素のうち1種以上0,0r−0,1
%を銅合金溶湯に、前記銅合金よりも高融点の酸化物と
してZrO,が微細に噴射分散されている特許請求の範
囲第1項記載の強化銅合金。 [31、C,r、 0.j 〜/、j%、Zr、 0.
10〜0.IIO%を含み、更に、’L(−1MQ及び
REfのうち7種以上0.0!チ〜o、sチを含む銅合
金溶湯にzro、が微細に噴射分散されている特許請求
の範囲第1項記載の強化鋼合金。 (41* crXol 〜/、j%を含み、更にLi、
Mg及びRMIのうち1種以上を含む銅合金を溶融し、
その銅合金溶湯を金型等に流汗し、その流汗の際に、そ
の銅合金溶湯の流れに、前記鋼合金よシも高融点の酸化
物としてのzro、の粒子を噴射して、その高融点の酸
化物としてのzro、の粒子を微細に分散させて強化鋼
合金を得させることを特徴とする強化銅合金の製造方法
。 (5)。前記銅合金としては、Cr10.3〜1.1%
、zr、0010〜0.170%を含み、更に、Lj、
Mg及びREのうち1種以上0.01.OJ%を含むも
のが用いられている特許請求の範囲第3項記載の強化鋼
合金の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP856284A JPS60152644A (ja) | 1984-01-23 | 1984-01-23 | 強化銅合金及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP856284A JPS60152644A (ja) | 1984-01-23 | 1984-01-23 | 強化銅合金及びその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60152644A true JPS60152644A (ja) | 1985-08-10 |
JPS633012B2 JPS633012B2 (ja) | 1988-01-21 |
Family
ID=11696520
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP856284A Granted JPS60152644A (ja) | 1984-01-23 | 1984-01-23 | 強化銅合金及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS60152644A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1992004475A1 (en) * | 1990-09-04 | 1992-03-19 | Olin Corporation | Incorporation of ceramic particles into a copper base matrix to form a composite material |
US5390722A (en) * | 1993-01-29 | 1995-02-21 | Olin Corporation | Spray cast copper composites |
CN103920878A (zh) * | 2014-02-25 | 2014-07-16 | 山东科技大学 | 反应熔滴沉积装置及用其制备弥散强化铜的方法 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0587741U (ja) * | 1992-04-30 | 1993-11-26 | 東陶機器株式会社 | 照明器具 |
-
1984
- 1984-01-23 JP JP856284A patent/JPS60152644A/ja active Granted
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1992004475A1 (en) * | 1990-09-04 | 1992-03-19 | Olin Corporation | Incorporation of ceramic particles into a copper base matrix to form a composite material |
US5120612A (en) * | 1990-09-04 | 1992-06-09 | Olin Corporation | Incorporation of ceramic particles into a copper base matrix to form a composite material |
US5390722A (en) * | 1993-01-29 | 1995-02-21 | Olin Corporation | Spray cast copper composites |
CN103920878A (zh) * | 2014-02-25 | 2014-07-16 | 山东科技大学 | 反应熔滴沉积装置及用其制备弥散强化铜的方法 |
CN103920878B (zh) * | 2014-02-25 | 2015-10-28 | 山东科技大学 | 反应熔滴沉积装置及用其制备弥散强化铜的方法 |
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JPS633012B2 (ja) | 1988-01-21 |
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