JPS6050161A - 拡散浸透処理による表面硬化層を有するCu合金部材 - Google Patents

拡散浸透処理による表面硬化層を有するCu合金部材

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JPS6050161A
JPS6050161A JP15823083A JP15823083A JPS6050161A JP S6050161 A JPS6050161 A JP S6050161A JP 15823083 A JP15823083 A JP 15823083A JP 15823083 A JP15823083 A JP 15823083A JP S6050161 A JPS6050161 A JP S6050161A
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diffused
penetrated
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Hideaki Yoshida
秀昭 吉田
Masaki Morikawa
正樹 森川
Takuro Iwamura
岩村 卓郎
Kunio Kishida
岸田 邦雄
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Mitsubishi Metal Corp
Original Assignee
Mitsubishi Metal Corp
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C12/00Solid state diffusion of at least one non-metal element other than silicon and at least one metal element or silicon into metallic material surfaces

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  • Conductive Materials (AREA)
  • Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)

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】 この発明は、部材本体によって高強度、並びにすぐれた
熱および電気伝導性が確保され、一方部材表面部に拡散
浸透処理により形成され、かつCrと/Vのほう化物が
分散した高靭性の表面硬化層によってすぐれた耐食性と
耐摩耗性が確保され、したがって、これらの特性が要求
される連続ジ、j造鋳型や、急冷凝固により箔や微粉末
を製造するのに用いられる冷却ロール、さらに接点およ
びノ々ルブなどとして用いるのに適したCu合金部材に
関するものである。
従来、上記の連続鋳造鋳型や冷却ロールなどの部材とし
ては、熱伝導性が良好で、高強度を有するCu合金部材
の表面に、面1食性および面1摩耗性を付与する目的で
、NiやOrなどの金属メッキを施しだものなどが知ら
れている。
しかし、これらのCu合金部材においては、前記金属メ
ッキ層によって所望の耐食性および耐摩耗性を確保する
ことはきわめて困JIGであることから、比較的短時間
で使用寿命に至るのが現状である。
そこで、本発明者等は、上述のような観点から、高強度
および良好な熱・電気伝導性を有し、かつ耐食性および
面j摩粍性にもすぐれた部月を開発すべく研究を行なっ
た結果、部材本体を、重量係で(υ下係は重量%を示ず
)、 Cr : 0.2〜15 %、 を含有し、さらに必要に応じて、 p : o、ooo3s〜025%、 Zr: o、o ]−〜1.5%、 のうちの]3種または2種を含有し、残りがCuと不可
避不純物からなる組成を有するCu合金で構成すると、
このCu合金によって部材は、高強度と良好々熱および
電気伝導性をもつようになり、才だ、この部Aシ本体の
表面部に、拡散浸透処理によりCrと/Vのほう化物が
分散した表面層を形成すると、この表面層は、高靭性を
もち、かつ熱処理に際してもすぐれた耐熱衝撃性を発揮
するので割れや剥離の発生がなく、しかも高硬度と耐食
性を具備するので、前記部材は耐食性および耐摩耗性に
すぐれたものとなるという知見を得たのである。
したがって、この発明は、上記知見にもとづいてなされ
たものであって、 Cr:Q、3〜]5%、 を含有し、さらに必要に応じて、 P : 00003〜025俤、 Zr: 0.01〜1.5%、 のうちの1種または2種を含有し、残シがC1^と不可
避不純物からなる組成を有する熱および電気伝導性の良
好な高強度Cu合合金月利表面に、拡散浸透処理により
形成されたCrとAI!のほう化物が分散し、かつ高靭
性並びにすぐれた面1食性と面]摩耗性を有する表面硬
化層を形成してなるCu合金部拐に特徴を有するもので
ある。
つぎに、この発明のCu合金部材の成分組成を上記の通
りに限定した理由を説明する。
(a) Cr Cr成分は、素地中に、凝固時に初晶Crとして析出し
、また熱処理によって微細な析出Crとして存在して、
Cuのもつ良好な熱および電気伝導性を損なうことなく
月利の強度および耐熱性を高める作用をもつが、その含
有量が02%未満では前記作用に所望の効果が得られず
、一方15%を越えて含有させると、部材の熱および電
気伝導度が急激に劣化するようになるほか、延性も低下
するようになることから、その含有量を0.25〜」5
係と定めた。
(+)) P P成分に(d:、脱酸作用があるほか、鋳塊に偏析が発
生するのを抑制し、かつ初晶Crを微細化して強度向上
をはかる作用があるので、必要に応じて含有されるが、
その含有量がO,OO:3 %未満では前記作用に所望
の効果が得られず、一方0.25 %を越えて含有させ
ると、熱および電気伝導性が低下するようになることか
ら、その含有量を0.003〜025チと定めた。
(c) Zr Zr成分には、200〜600℃の加熱温度範囲におけ
る延性を改善し、もって耐熱疲労割れ性を向上させる作
用があるので、特にこの特性が要求される場合に必要に
応じて含有されるが、その含有量が0.01%未満では
前記特性に所望の向上効果が得られず、一方1.5%を
越えて含有させても前記特性により一層の向上効果が現
われないばかシでなく、溶製が困難になるほか、加工性
も劣化するようになることから、その含有量を0.01
〜1、5%と定めた。
なお、この発明のCu合金部材における表面硬化層は、 (a) t’ず、Anを拡散浸透させた後、Crを拡散
浸透させ、最終的にBを拡散浸透させる方法。
(b) AA、!1.Crを同時に拡散浸透させ、引続
いてBを拡散浸透させる方法。
(C) まず、AAを拡散浸透させ、ついでCr、I−
Bを同時に拡散浸透させる方法。
以上(a)〜(C)などの方法によって形成することが
できる。
つぎに、この発明のCu合金部材を実施例により具体的
に説明する。
実施例 高周波誘導炉を用い、真空雰囲気中、黒鉛るつぼ内で、
それぞれ第1表に示される成分組成をもつフt Cu合
金溶湯を調製した後、金型に鋳造してインゴットとし、
これに面削、熱間鍛造、および熱間圧延を施して板厚:
lO闘の熱延板とし、ついでこの熱延板より幅:25H
@X長さ 250罷の試験部拐を切出し、この試験部拐
の表面部に、(A) まず、AuCt、を用いる気相非
接触法により、温度二〇50℃、保持時間:211@間
の条件にてACを拡散浸透させ、ついで、非酸化性雰囲
気中、Cr粉末、50係、Δ”203粉末、43%、塩
化アンモニウム粉末二′7%の配合組成を有する混合粉
末中に埋没させた状態で、温度: 1000℃に8時間
保持してCrを拡散浸透させ、引続いて、加熱溶融し、
て950℃に保持しである溶融フラックス(組成−B4
C:80%、Na2B40?: 20 % )中に6時
間浸漬してBを拡散浸透させる方法(以下へ方法という
)。
(B) 非酸化性雰囲気中、AQ粉末 30%、Cr粉
末 30%、Ae203粉末 30%、塩化アンモニウ
ム粉末、10%の配合組成を有する混合粉末中に埋没さ
せた状態で、温度:]OOO℃に]0時間保持してAQ
とCrとを同時拡jJJi浸透させ、ついで上記A方法
と同じ条件でBを拡散浸透させる方法(以下、B方法と
いう)。
(C) まず、非酸化性雰囲気中、AQ粉末 50係、
Ag、203粉末 40%、塩化アンモニウム粉末 1
0係の配合組成を有する混合粉末中に埋没さぜた状態で
、温度 800℃に4時間保持してAflを拡散浸透さ
せ、ついで、同じく非酸化性雰囲気中、二はう化クロム
粉末 60%、Ai!203粉末 30係、フン化アン
モニウム粉末、]O%の配合組成を有する混合粉末中に
埋没させた状態で、?!li’L度8100()℃に2
時間保持してCrとBとを同時に拡散浸透させる方法(
以下C方法という)。
以上(A)〜(C)のいずれかの方法にてCrとIVの
ほう化物が分散した表面硬化層を形成し、処理後、大気
中に取出して直ちに水冷し、引続いて同じく第1表に示
される条件で時効処理を施すことによって本発明Cu合
金γ−Lf H1〜]30をそれぞれ製造した。
ついで、この結果得られメこ本発明Cu合金部伺1〜コ
3について、引張強さ、電気伝導度、表向硬さ、内部硬
さ、表面硬化層の平均層厚を測定すると共に、摩耗試験
おJ:び配食性試験を行なった1゜摩耗試験は、大違式
試験機を用い、最終荷重′3ky、相手利速度 2 m
/5eC1摩擦距肉1c l ]、 00n1の条件で
行ない、摩耗量を測定した。
首だ、耐食性試験は、JIS規格にもとづく塩水噴霧試
験を100時間行ない、試験後の重イ1減を測定した。
これらの測定結果を第1表に示しだ3、なお、第1表に
は比較の目的で、表面硬化層の形成がない比較Cu合金
部利]〜3の同一条件による測定結果を示した。
第1表に示される結果から、本発明Cu合金部利1〜1
3は、いずれも高強度、並びにすぐれだ熱・電気伝導性
を有し、かつすぐれだ配席耗性と配食性を有することが
明らかであり、丑だ、比較Cu合金部利1〜3との比較
から、表面硬化層の形成によっても強度および熱・電気
伝導(4+−が損なわれないことが明らかである。
上述のように、この発明のCu合金部利け、高強度並び
に良好な熱・電気伝導性を有し、さらに面1食性および
耐摩耗性にもすぐれているので、と11らの特性が要求
される連続鋳造鋳型や直接鋳造圧延ロール、さらに接点
や耐食耐熱・6/レブなどの部拐として用いた場合にす
ぐれた性能を発揮し、使用寿命の著しい延命化がはかれ
るなど7に業七有用な特性を有するのである。
出願人 三菱金属株式会社

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (]、) Cr : 0.2〜15%、を含有し、残り
    がCuと不可避不純物からなる組成(以上重量係)を有
    する熱および電気伝導度の良好な高強度Cu合金部材の
    表面に、拡散浸透処理により形成されたCrとAAのほ
    う化物が分散し、かつ高靭性、並びにすぐれた耐食性と
    面1摩耗性を有する表面硬化層を形成してなるCu合金
    部A/1゜(2) Cr: 0.2〜15 %、 を含有し、さらに、 P:0.003〜0.25%、 を含有し、残りがCuと不可避不純物からなる組成c以
    上重量係)を有する熱および電気伝導性の良好な高強度
    Cu合金部材の表面に、拡散浸透処理によシ形成された
    CrとAi!のほう化物が分散し、かつ高靭性、並びに
    すぐれた耐食性と耐摩耗性を有する表面硬化層を形成し
    てなるCu合金部拐。 (3) Cr: 0.2〜1.5%、 を含有し、さらに、 Zr; o、o 1〜1.5 %、 を含有し、残りがCuと不可避不純物からなる組成(以
    」二重量%)を有する熱および電気伝導度の良好な高強
    度Cu合金部拐の表面に、拡散浸透処理により形成され
    たCrとACのほう化物が、分散し、かつ高靭性、並び
    にすぐれた耐食性と面1摩耗性を有する表面硬化層を形
    成してなるCu合金部月。 (4,) Cr : 0.2〜]−5%、を含有し、さ
    らに、 P:0.003〜025係、 Zr: 0.01〜1.5 %、 を含有し、残りがCuと不可避不純物からなる組成(以
    上重阻%)を有する熱および電気伝導性の良好な高強度
    Cu合合金月利表面に、拡散浸透処理により形成された
    CrとAlのほう化物が分散し、かつ高靭性、並びにす
    ぐれた耐食性と耐摩耗性を有する表面硬化層を形成して
    なるCu合金部祠。
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