JPS6146549B2 - - Google Patents
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- JPS6146549B2 JPS6146549B2 JP58158230A JP15823083A JPS6146549B2 JP S6146549 B2 JPS6146549 B2 JP S6146549B2 JP 58158230 A JP58158230 A JP 58158230A JP 15823083 A JP15823083 A JP 15823083A JP S6146549 B2 JPS6146549 B2 JP S6146549B2
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING 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
- C23C—COATING 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
- C23C12/00—Solid 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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- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
- Conductive Materials (AREA)
Description
この発明は、部材本体によつて高強度、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Alのほう化物が分散した高靭性の表面硬化
層によつてすぐれた耐食性と耐摩耗性が確保さ
れ、したがつて、これらの特性が要求される連続
鋳造鋳型や、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
バ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、耐食性および耐摩耗性
を付与する目的で、NiやCrなどの金属メツキを
施した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
記金属メツキ層によつ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難であることか
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、
かつ耐食性および耐摩耗性にもすぐれた部材を開
発すべく研究を行なつた結果、部材本体を、重量
％で（以下％は重量％を示す）、 Cr：0.2〜15％、 を含有し、さらに必要に応じて、 Ｐ：0.0003〜0.25％、 Zr：0.01〜1.5％、 のうちの１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合金によつて部材は、高強度
と良好な熱および電気伝導性をもつようになり、
また、この部材本体の表面部に、拡散浸透処理に
よりCrとAl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。 したがつて、この発明は、上記知見にもとづい
てなされたものであつて、 Cr：0.2〜15％、 を含有し、さらに必要に応じて、 Ｐ：0.0003〜0.25％、 Zr：0.01〜1.5％、 のうちの１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
金部材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、また熱処理によつて微細な析出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部材の強度および耐
熱性を高める作用をもつが、その含有量が0.2
％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0.25〜15％と定めた。 (b) Ｐ Ｐ成分には、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0.003％
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0.003〜0.25％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、もつ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
いばかりでなく、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) まず、Al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) Alと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、Alを拡散浸透させ、ついでCrとＢを
同時に拡散浸透させる方法。 以上(a)〜(c)などの方法によつて形成することが
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
つたCu合金溶湯を調製した後、金型に鋳造して
インゴツトとし、これに面削、熱間鍛造、および
熱間圧延を施して板厚：10mmの熱延板とし、つい
でこの熱延板より幅：25mm×長さ：250mmの試験
部材を切出し、この試験部材の表面部に、 (A) まず、AlCl3を用いる気相非接触法により、
温度：950℃、保持時間：２時間の条件にてAl
を拡散浸透させ、ついで、非酸化性雰囲気中、
Cr粉末：50％、Al2O3粉末：43％、塩化アンモ
ニウム粉末：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℃に保持してある溶融フラツクス
（組成−B4C：80％、Na2B4O7：20％）中に６
時間浸漬してＢを拡散浸透させる方法（以下Ａ
方法という）。
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Alのほう化物が分散した高靭性の表面硬化
層によつてすぐれた耐食性と耐摩耗性が確保さ
れ、したがつて、これらの特性が要求される連続
鋳造鋳型や、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
バ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、耐食性および耐摩耗性
を付与する目的で、NiやCrなどの金属メツキを
施した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
記金属メツキ層によつ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難であることか
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、
かつ耐食性および耐摩耗性にもすぐれた部材を開
発すべく研究を行なつた結果、部材本体を、重量
％で（以下％は重量％を示す）、 Cr：0.2〜15％、 を含有し、さらに必要に応じて、 Ｐ：0.0003〜0.25％、 Zr：0.01〜1.5％、 のうちの１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合金によつて部材は、高強度
と良好な熱および電気伝導性をもつようになり、
また、この部材本体の表面部に、拡散浸透処理に
よりCrとAl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。 したがつて、この発明は、上記知見にもとづい
てなされたものであつて、 Cr：0.2〜15％、 を含有し、さらに必要に応じて、 Ｐ：0.0003〜0.25％、 Zr：0.01〜1.5％、 のうちの１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
金部材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、また熱処理によつて微細な析出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部材の強度および耐
熱性を高める作用をもつが、その含有量が0.2
％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0.25〜15％と定めた。 (b) Ｐ Ｐ成分には、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0.003％
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0.003〜0.25％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、もつ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
いばかりでなく、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) まず、Al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) Alと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、Alを拡散浸透させ、ついでCrとＢを
同時に拡散浸透させる方法。 以上(a)〜(c)などの方法によつて形成することが
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
つたCu合金溶湯を調製した後、金型に鋳造して
インゴツトとし、これに面削、熱間鍛造、および
熱間圧延を施して板厚：10mmの熱延板とし、つい
でこの熱延板より幅：25mm×長さ：250mmの試験
部材を切出し、この試験部材の表面部に、 (A) まず、AlCl3を用いる気相非接触法により、
温度：950℃、保持時間：２時間の条件にてAl
を拡散浸透させ、ついで、非酸化性雰囲気中、
Cr粉末：50％、Al2O3粉末：43％、塩化アンモ
ニウム粉末：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℃に保持してある溶融フラツクス
（組成−B4C：80％、Na2B4O7：20％）中に６
時間浸漬してＢを拡散浸透させる方法（以下Ａ
方法という）。
【表】
【表】
(B) 非酸化性雰囲気中、Al粉末：30％、Cr粉
末：30％、Al2O3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：1000℃に10時間保持
してAlとCrとを同時拡散浸透させ、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、Al粉末：50％、
Al2O3粉末：40％、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：800℃に４時間保持してAlを拡
散浸透させ、ついで、同じく非酸化性雰囲気
中、二ほう化クロム粉末：60％、Al2O3粉末：
30％、フツ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：1000℃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Al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
つて本発明Cu合金部材１〜13をそれぞれ製造し
た。 ついで、この結果得られた本発明Cu合金部材
１〜13について、引張強さ、電気伝導度、表面硬
さ、内部硬さ、表面硬化層の平均層厚を測定する
と共に、摩耗試験および耐食性試験を行なつた。 摩耗試験は、大越式試験機を用い、最終荷重：
３Kg、相手材速度：２ｍ／sec、摩擦距離：100ｍ
の条件で行ない、摩耗量を測定した。 また、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、試験後の重量減を測
定した。これらの測定結果を第１表に示した。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合金部材１〜３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
材１〜13は、いずれも高強度、並びにすぐれた
熱・電気伝導性を有し、かつすぐれた耐摩耗性と
耐食性を有することが明らかであり、また、比較
Cu合金部材１〜３との比較から、表面硬化層の
形成によつても強度および熱・電気伝導性が損な
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合金部材は、高
強度並びに良好な熱・電気伝導性を有し、さらに
耐食性および耐摩耗性にもすぐれているので、こ
れ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バルブなどの
部材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工業上有
用な特性を有するのである。
末：30％、Al2O3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：1000℃に10時間保持
してAlとCrとを同時拡散浸透させ、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、Al粉末：50％、
Al2O3粉末：40％、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：800℃に４時間保持してAlを拡
散浸透させ、ついで、同じく非酸化性雰囲気
中、二ほう化クロム粉末：60％、Al2O3粉末：
30％、フツ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：1000℃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Al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
つて本発明Cu合金部材１〜13をそれぞれ製造し
た。 ついで、この結果得られた本発明Cu合金部材
１〜13について、引張強さ、電気伝導度、表面硬
さ、内部硬さ、表面硬化層の平均層厚を測定する
と共に、摩耗試験および耐食性試験を行なつた。 摩耗試験は、大越式試験機を用い、最終荷重：
３Kg、相手材速度：２ｍ／sec、摩擦距離：100ｍ
の条件で行ない、摩耗量を測定した。 また、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、試験後の重量減を測
定した。これらの測定結果を第１表に示した。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合金部材１〜３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
材１〜13は、いずれも高強度、並びにすぐれた
熱・電気伝導性を有し、かつすぐれた耐摩耗性と
耐食性を有することが明らかであり、また、比較
Cu合金部材１〜３との比較から、表面硬化層の
形成によつても強度および熱・電気伝導性が損な
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合金部材は、高
強度並びに良好な熱・電気伝導性を有し、さらに
耐食性および耐摩耗性にもすぐれているので、こ
れ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バルブなどの
部材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工業上有
用な特性を有するのである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 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％）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
材。 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（以上重量％）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
材。 ３ Cr：0.2〜15％、 を含有し、さらに、 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合金部材の表面に、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
材。 ４ Cr：0.2〜15％、 を含有し、さらに、 Ｐ：0.003〜0.25％ 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（以上重量％）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
材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15823083A JPS6050161A (ja) | 1983-08-30 | 1983-08-30 | 拡散浸透処理による表面硬化層を有するＣｕ合金部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15823083A JPS6050161A (ja) | 1983-08-30 | 1983-08-30 | 拡散浸透処理による表面硬化層を有するＣｕ合金部材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6050161A JPS6050161A (ja) | 1985-03-19 |
| JPS6146549B2 true JPS6146549B2 (ja) | 1986-10-15 |
Family
ID=15667115
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15823083A Granted JPS6050161A (ja) | 1983-08-30 | 1983-08-30 | 拡散浸透処理による表面硬化層を有するＣｕ合金部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6050161A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02126147U (ja) * | 1989-03-25 | 1990-10-17 |
Families Citing this family (4)
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|---|---|---|---|---|
| GB2316685B (en) | 1996-08-29 | 2000-11-15 | Outokumpu Copper Oy | Copper alloy and method for its manufacture |
| JP6030186B1 (ja) | 2015-05-13 | 2016-11-24 | 株式会社ダイヘン | 銅合金粉末、積層造形物の製造方法および積層造形物 |
| JP6693078B2 (ja) * | 2015-10-15 | 2020-05-13 | 三菱マテリアル株式会社 | 鋳造用モールド材 |
| WO2018079304A1 (ja) | 2016-10-25 | 2018-05-03 | 株式会社ダイヘン | 銅合金粉末、積層造形物の製造方法および積層造形物 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58126946A (ja) * | 1982-01-25 | 1983-07-28 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 硼化物分散銅合金の製造方法 |
-
1983
- 1983-08-30 JP JP15823083A patent/JPS6050161A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58126946A (ja) * | 1982-01-25 | 1983-07-28 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 硼化物分散銅合金の製造方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02126147U (ja) * | 1989-03-25 | 1990-10-17 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6050161A (ja) | 1985-03-19 |
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