JPS61270348A - 繊維強化複合銅合金の製造方法 - Google Patents
繊維強化複合銅合金の製造方法Info
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- JPS61270348A JPS61270348A JP11296185A JP11296185A JPS61270348A JP S61270348 A JPS61270348 A JP S61270348A JP 11296185 A JP11296185 A JP 11296185A JP 11296185 A JP11296185 A JP 11296185A JP S61270348 A JPS61270348 A JP S61270348A
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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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は繊維強化された、銅合金に関するものである。
タングステン、炭素、ホウ素、炭化ケイ素等の繊維また
はウィスカ（ひげ結晶）等、高いアスペクト比を有する
物質を金属と複合させた繊維強化複合銅合金（ＦＲＭ）
は、高い強度を有する点で、最近研究が活発である。
はウィスカ（ひげ結晶）等、高いアスペクト比を有する
物質を金属と複合させた繊維強化複合銅合金（ＦＲＭ）
は、高い強度を有する点で、最近研究が活発である。
したがって、これらの合金はあらかじめ別の工程によっ
て製造された繊維やウィスカを原料とし、これに金属を
複合させて製造させるため、工程も多く、したがって高
価な材料とならざるを得ない。
て製造された繊維やウィスカを原料とし、これに金属を
複合させて製造させるため、工程も多く、したがって高
価な材料とならざるを得ない。
本発明は、上記従来の技術の欠点である複雑な工程を経
ることなく、銅または銅合金粉末またはこれらの両者、
チタンまたは水素化チタン、または銅−チタン合金粉末
（ＴｉまたはＴｉＨｔまたはＣｕ−Ｔｉ合金粉末）の混
合物を適当な温度範囲（本発明の合金においては８８０
〜１２８０℃）に加熱することにより、Ｃｕ基質中に高
融点、高硬度物質であるホウ化チタン（ＴｉＢｚ）がウ
ィスカ状または繊維状に生成発達されることを見出し、
本発明を完成したものである。
ることなく、銅または銅合金粉末またはこれらの両者、
チタンまたは水素化チタン、または銅−チタン合金粉末
（ＴｉまたはＴｉＨｔまたはＣｕ−Ｔｉ合金粉末）の混
合物を適当な温度範囲（本発明の合金においては８８０
〜１２８０℃）に加熱することにより、Ｃｕ基質中に高
融点、高硬度物質であるホウ化チタン（ＴｉＢｚ）がウ
ィスカ状または繊維状に生成発達されることを見出し、
本発明を完成したものである。
即ち、本発明はＣｕ源として銅粉または／及び銅合金粉
、Ｔｉ源としてチタン粉、水素化チタン粉、Ｃｕ−Ｔｉ
合金粉の１種または２種以上、Ｂ源として、粒度１０μ
１以上、４００μｍ以下のホウ素粉または／及びホウ化
銅粉、その他必要に応じ、全配合量の３０％１ｔ％以下
の亜鉛粉、１０ｗｔ％以下のスズ粉、１０ｗｔ％以下の
アルミニウム粉、５＆４ｔ％以下のケイ素粉のうち１種
または２種以上の混合物を８８０℃以上、１２８０℃以
下の温度に加熱反応焼結後冷却することによって得られ
る繊維強化複合銅合金である。
、Ｔｉ源としてチタン粉、水素化チタン粉、Ｃｕ−Ｔｉ
合金粉の１種または２種以上、Ｂ源として、粒度１０μ
１以上、４００μｍ以下のホウ素粉または／及びホウ化
銅粉、その他必要に応じ、全配合量の３０％１ｔ％以下
の亜鉛粉、１０ｗｔ％以下のスズ粉、１０ｗｔ％以下の
アルミニウム粉、５＆４ｔ％以下のケイ素粉のうち１種
または２種以上の混合物を８８０℃以上、１２８０℃以
下の温度に加熱反応焼結後冷却することによって得られ
る繊維強化複合銅合金である。
本発明の実施は困難でない。たとえば、銅粉に、溶製後
機械粉砕したＣｕ−２２ａｔ％Ｔｉ合金粉（この組成で
は金属間化合物Ｃｕ３Ｔｉとなっており、粉砕し易い）
および粒度１０〜４００μｍの範皿にある、やや粗粉ホ
ウ素粉末を配合し、混合圧粉成形後、非酸化性雰囲気、
たとえば水素中または真空中で加熱すれば、Ｔｉ−Ｂ間
の親和力が非常に大きいので、加熱中に配合されてＴｉ
とＢとが結合して、Ｃｕ基質中にＴｉＢ２結晶が形成さ
れるが、最高加熱温度が８８０〜１２８０℃の範囲にあ
る場合、生成ＴｉＢｇの形状は、最高加熱温度の上昇に
対応して、その形態が、ウィスカ状−繊維状一長針状一
針状へと変化するが、いずれも高いアスベスト比を有し
ており、結果として基質銅（または銅合金−後出）は繊
維強化される。
機械粉砕したＣｕ−２２ａｔ％Ｔｉ合金粉（この組成で
は金属間化合物Ｃｕ３Ｔｉとなっており、粉砕し易い）
および粒度１０〜４００μｍの範皿にある、やや粗粉ホ
ウ素粉末を配合し、混合圧粉成形後、非酸化性雰囲気、
たとえば水素中または真空中で加熱すれば、Ｔｉ−Ｂ間
の親和力が非常に大きいので、加熱中に配合されてＴｉ
とＢとが結合して、Ｃｕ基質中にＴｉＢ２結晶が形成さ
れるが、最高加熱温度が８８０〜１２８０℃の範囲にあ
る場合、生成ＴｉＢｇの形状は、最高加熱温度の上昇に
対応して、その形態が、ウィスカ状−繊維状一長針状一
針状へと変化するが、いずれも高いアスベスト比を有し
ており、結果として基質銅（または銅合金−後出）は繊
維強化される。
配合Ｂの粒度を１０〜４００μｍの範囲に限定した理由
は以下のとおりである。即ち、１０μ−以下の微粉を配
合すると、Ｔｉｆｈは粒状またはスポンジ状に生成する
ので、粒子強化ないしは分散強化は行われるが、繊維強
化の目的を達し得ない。逆に４００μＩ−以上の粗粉を
使用する場合は、目的の形態を有するＴｉＢｚは生成す
るが、その生成速度が著しく遅い上に、粗粉Ｂの分布が
とかく不均質な合金となり易いためである。
は以下のとおりである。即ち、１０μ−以下の微粉を配
合すると、Ｔｉｆｈは粒状またはスポンジ状に生成する
ので、粒子強化ないしは分散強化は行われるが、繊維強
化の目的を達し得ない。逆に４００μＩ−以上の粗粉を
使用する場合は、目的の形態を有するＴｉＢｚは生成す
るが、その生成速度が著しく遅い上に、粗粉Ｂの分布が
とかく不均質な合金となり易いためである。
このように、本発明はやや粗粒ホウ素を配合することに
よって特異な形態のＴｉＢｚを生成させているが、この
ようなＴｉＢｚが生成する理由は、合金形成のための加
熱中にＴｉＢｚ生成のための基質へのＢの補給が、加熱
初期に粗粒ホウ素粒子表面に形成されたＴｉ８２層を介
して徐々瀝行われ、基質内でのＴｉＢｚの生成が低い過
飽和度のもとで行われるためと推定される。
よって特異な形態のＴｉＢｚを生成させているが、この
ようなＴｉＢｚが生成する理由は、合金形成のための加
熱中にＴｉＢｚ生成のための基質へのＢの補給が、加熱
初期に粗粒ホウ素粒子表面に形成されたＴｉ８２層を介
して徐々瀝行われ、基質内でのＴｉＢｚの生成が低い過
飽和度のもとで行われるためと推定される。
加熱温度を８８０〜１２８０℃に限定した理由は、加熱
温度８８０℃以下では、固相焼結となり、焼結の進行が
不完全となり易い。ただし、Ｔｉ ＋２８”ＴｉＢｔは
大きな発熱を伴う反応であるため加熱速度がやや大きい
場合や大型の試料を調製する場合は、合金化の際の反応
熱による温度上昇が大きく、外部からの加熱温度は低（
でも試料温度は著しく上昇し、実質上、高い温度で焼結
したことと同じになる。したがって、本発明で述べてい
る加熱温度とは、試料温度を示すこととし、外部からの
加熱温度を示すものではないものとする。
温度８８０℃以下では、固相焼結となり、焼結の進行が
不完全となり易い。ただし、Ｔｉ ＋２８”ＴｉＢｔは
大きな発熱を伴う反応であるため加熱速度がやや大きい
場合や大型の試料を調製する場合は、合金化の際の反応
熱による温度上昇が大きく、外部からの加熱温度は低（
でも試料温度は著しく上昇し、実質上、高い温度で焼結
したことと同じになる。したがって、本発明で述べてい
る加熱温度とは、試料温度を示すこととし、外部からの
加熱温度を示すものではないものとする。
加熱温度１２８０℃以上の場合は針状晶は長さを減少し
、太さを増して短柱状晶となり、繊維強化からややかけ
離れ、粒子強化に近づくため、本発明の範囲から除外す
ることとした。
、太さを増して短柱状晶となり、繊維強化からややかけ
離れ、粒子強化に近づくため、本発明の範囲から除外す
ることとした。
粒子強化、繊維強化の区別をせず、単に強化を期待する
だけであれば、本発明で限定した温度範囲を超えること
が可能である。
だけであれば、本発明で限定した温度範囲を超えること
が可能である。
Ｔｉ−Ｂ間の親和力はきわめて大きいので、銅合金の合
金的性質の向上を目的として従来多く用いられて来たｓ
ｎ、ｓｔ、Ａ１．Ｐ、Ｂｅ等の第三元素が介在しても、
ＴｉＢｚの生成が阻害されることはなく、本発明の目的
である繊維強化には支障を与えない。したがって、第３
元素としてこれらＳｎ＋５ｔＪｌ＋Ｐ＋Ｂｅのうち１種
または２種以上、あるいはさらに細かい改質のため加え
られる微量元素が添加される場合も、本発明の主旨を変
えるものではなく、むしろ、従来から利用されていたこ
れらの含有による固溶強化、あるいは時効熱処理による
析出強化等による強化が加味されて、一段と優れた性質
を付与できる利点がある。したがってこれらの合金元素
の同時添加も本発明の範囲に含まれるものとし、必要に
応じ３０ｗ ｔ％以下のＺｎｓ １０ｗｔ％以下のＳｎ
ｓ １０ｗｔ％以下のＡｌ、５ｗｔ％以下のＳｉのうち
１種または２種以上を含有させることができる。上限を
上記のように定めたのは、これを超した量が添加される
と、脆化その他の現象を生じるためである。
金的性質の向上を目的として従来多く用いられて来たｓ
ｎ、ｓｔ、Ａ１．Ｐ、Ｂｅ等の第三元素が介在しても、
ＴｉＢｚの生成が阻害されることはなく、本発明の目的
である繊維強化には支障を与えない。したがって、第３
元素としてこれらＳｎ＋５ｔＪｌ＋Ｐ＋Ｂｅのうち１種
または２種以上、あるいはさらに細かい改質のため加え
られる微量元素が添加される場合も、本発明の主旨を変
えるものではなく、むしろ、従来から利用されていたこ
れらの含有による固溶強化、あるいは時効熱処理による
析出強化等による強化が加味されて、一段と優れた性質
を付与できる利点がある。したがってこれらの合金元素
の同時添加も本発明の範囲に含まれるものとし、必要に
応じ３０ｗ ｔ％以下のＺｎｓ １０ｗｔ％以下のＳｎ
ｓ １０ｗｔ％以下のＡｌ、５ｗｔ％以下のＳｉのうち
１種または２種以上を含有させることができる。上限を
上記のように定めたのは、これを超した量が添加される
と、脆化その他の現象を生じるためである。
以下本発明の実施例を示す。
実施例（１１
配合条件
電解銅粉（粒度２５０メツシュ以上）
Ｃｕ−２２ａｔ％Ｔｉ 粉（粒度１００メツシユ以下
）ホウ素粉末（粒度４００〜１０μｍ） 配合組成 ８９．２＋ｍｔ％Ｃｕ−７．５ｗｔ％Ｔｉ−
３，４ｗｔ％Ｂ（１９，４Ｖｏ１％ ＴｔＢ、） 以上を乳鉢中で充分に混合後、成形圧力５ｔ／ｃａｌで
圧粉体とし、水素中または真空中で９００〜１３００℃
の各温度（比較のため８００℃及び１５００℃を加えた
）で２時間加熱後冷却し、生成物についてＸ線回折、顕
微鏡観察及び硬度測定を行った。おもな結果を第１表に
、さらに代表的な試料（第１表参照）の走査型電子顕微
鏡写真を第１〜３図に示す。
）ホウ素粉末（粒度４００〜１０μｍ） 配合組成 ８９．２＋ｍｔ％Ｃｕ−７．５ｗｔ％Ｔｉ−
３，４ｗｔ％Ｂ（１９，４Ｖｏ１％ ＴｔＢ、） 以上を乳鉢中で充分に混合後、成形圧力５ｔ／ｃａｌで
圧粉体とし、水素中または真空中で９００〜１３００℃
の各温度（比較のため８００℃及び１５００℃を加えた
）で２時間加熱後冷却し、生成物についてＸ線回折、顕
微鏡観察及び硬度測定を行った。おもな結果を第１表に
、さらに代表的な試料（第１表参照）の走査型電子顕微
鏡写真を第１〜３図に示す。
第１表
第１表及び第１〜３図より明らかなように、加熱温度９
００〜１２８０℃の加熱温度において、生成Ｔｉ８．の
形状は加熱温度の上昇に伴って、ウィスカ状から繊維状
、長針伏、棒状へと移行していることがわかる。純銅の
硬度は５０〜６０であるから、ＴｉＢ、の分散によって
硬さも上昇し、強化していることがわかる。
００〜１２８０℃の加熱温度において、生成Ｔｉ８．の
形状は加熱温度の上昇に伴って、ウィスカ状から繊維状
、長針伏、棒状へと移行していることがわかる。純銅の
硬度は５０〜６０であるから、ＴｉＢ、の分散によって
硬さも上昇し、強化していることがわかる。
比較例（１）
実施例（１）における粗粉Ｂに代えて、ボールミル粉砕
を行って粒度１〜３μｍの微粉Ｂの配合を行ったものに
ついて、実施例（１）と同様の実験を行った。この場合
はすべての加熱温度において生成ＴｉＢｇは粒状であっ
た。
を行って粒度１〜３μｍの微粉Ｂの配合を行ったものに
ついて、実施例（１）と同様の実験を行った。この場合
はすべての加熱温度において生成ＴｉＢｇは粒状であっ
た。
比較例（２）
銅粉にＴｉＢ１粉末を配合して混合圧粉体について実施
例（１）と同様の実験を行った結果は、ＴｉＢｚはＣｕ
に対して良好な濡れが観察されたが、ＴｉＢｔの粒形は
、配合前と比べてほとんど変化なく、粒状を呈していた
。
例（１）と同様の実験を行った結果は、ＴｉＢｚはＣｕ
に対して良好な濡れが観察されたが、ＴｉＢｔの粒形は
、配合前と比べてほとんど変化なく、粒状を呈していた
。
実施例（２）
実施例（１）に示した基本的なＣｕ−Ｔｉ−８配合に加
えてＺｎ＋Ｓｎ＋Ｓｉ＋ＡＩの所定量（ＡＩについては
Ｃｕ−４６χＡ１合金の形で添加）を加えて焼結を行っ
た。
えてＺｎ＋Ｓｎ＋Ｓｉ＋ＡＩの所定量（ＡＩについては
Ｃｕ−４６χＡ１合金の形で添加）を加えて焼結を行っ
た。
これらの結果を第２表に示す。
繊維強化現象はこれらを添加しない場合と同様に認めら
れ、同時に固溶強化も観察された。
れ、同時に固溶強化も観察された。
第２表
〔発明の効果〕
本発明の合金は、従来の合金のように複雑な工程を経る
ことなく、反応焼結するだけで、繊維強化複合鋼合金と
なる特徴を有し、強度の必要な部品や、耐摩耗性材料と
して、安価に供給できると言う効果を有する。
ことなく、反応焼結するだけで、繊維強化複合鋼合金と
なる特徴を有し、強度の必要な部品や、耐摩耗性材料と
して、安価に供給できると言う効果を有する。
第１図は、実施例（１）の加熱温度１１００’ｃの合金
の顕微鏡組織写真である。 第２図は、実施例（１）の加熱温度１２００℃の合金の
顕微鏡組織写真である。 第３図は、実施例（１）の加熱温度１３００℃の合金の
顕微鏡組織写真である。
の顕微鏡組織写真である。 第２図は、実施例（１）の加熱温度１２００℃の合金の
顕微鏡組織写真である。 第３図は、実施例（１）の加熱温度１３００℃の合金の
顕微鏡組織写真である。
Claims (3)
- （１）Ｃｕ源として銅粉または／及び銅合金粉、Ｔｉ源
として、チタン粉、水素化チタン粉、Ｃｕ−Ｈ合金粉の
うち１種または２種以上、Ｂ源として粒度１０μｍ以上
、４００μｍ以下のホウ素、または／及びホウ化銅混合
物を８８０℃以上、１２８０℃以下の温度に加熱反応焼
結後冷却することによって得られる繊維強化複合銅合金
。 - （２）Ｃｕ源の銅合金粉が、繊維強化複合銅合金となっ
た場合に、全配合量の３０ｗｔ％以下のＺｎ、１０ｗｔ
％以下のＳｎ、１０ｗｔ％以下のＡｌ、５ｗｔ％以下の
Ｓｉのうち１種または２種以上が含まれる合金組成であ
る特許請求の範囲第１項に記載の反応焼結法による繊維
強化複合銅合金。 - （３）Ｃｕ源として銅粉または／及びＣｕ−Ｔｉ合金粉
、チタン源としてチタン粉、水素化チタン粉、Ｃｕ−Ｔ
ｉ合金粉のうち１種または２種以上、Ｂ源として、粒度
１０μｍ以上、４００μｍ以下のホウ素粉または／及び
ホウ化銅粉及び、３０ｗｔ％以下の亜鉛粉、１０ｗｔ％
以下のスズ粉、１０ｗｔ％以下のアルミニウム粉、５ｗ
ｔ％以下のケイ素粉のうち１種または２種以上の混合物
を８８０℃以上、１２８０℃以下の温度に加熱反応焼結
後冷却することによって得られる繊維強化複合銅合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11296185A JPS61270348A (ja) | 1985-05-24 | 1985-05-24 | 繊維強化複合銅合金の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11296185A JPS61270348A (ja) | 1985-05-24 | 1985-05-24 | 繊維強化複合銅合金の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61270348A true JPS61270348A (ja) | 1986-11-29 |
| JPH0470375B2 JPH0470375B2 (ja) | 1992-11-10 |
Family
ID=14599867
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11296185A Granted JPS61270348A (ja) | 1985-05-24 | 1985-05-24 | 繊維強化複合銅合金の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61270348A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2419604A (en) * | 2002-07-18 | 2006-05-03 | Honda Motor Co Ltd | Composite comprising titanium boride in a copper matrix |
| CN107254595A (zh) * | 2017-06-14 | 2017-10-17 | 南京理工大学 | 感应加热合成内生型纳米TiB2颗粒增强铜基复合材料的方法 |
| CN112281022A (zh) * | 2020-11-04 | 2021-01-29 | 河南科技大学 | 一种铜基复合材料及其制备方法 |
-
1985
- 1985-05-24 JP JP11296185A patent/JPS61270348A/ja active Granted
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2419604A (en) * | 2002-07-18 | 2006-05-03 | Honda Motor Co Ltd | Composite comprising titanium boride in a copper matrix |
| GB2419604B (en) * | 2002-07-18 | 2006-09-13 | Honda Motor Co Ltd | Method of manufacturing composite copper material |
| CN107254595A (zh) * | 2017-06-14 | 2017-10-17 | 南京理工大学 | 感应加热合成内生型纳米TiB2颗粒增强铜基复合材料的方法 |
| CN112281022A (zh) * | 2020-11-04 | 2021-01-29 | 河南科技大学 | 一种铜基复合材料及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0470375B2 (ja) | 1992-11-10 |
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