JPS633012B2 - - Google Patents
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- JPS633012B2 JPS633012B2 JP856284A JP856284A JPS633012B2 JP S633012 B2 JPS633012 B2 JP S633012B2 JP 856284 A JP856284 A JP 856284A JP 856284 A JP856284 A JP 856284A JP S633012 B2 JPS633012 B2 JP S633012B2
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Landscapes
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
Description
この発明は、銅合金よりも高融点の酸化物とし
てのZrO2を、Cr及びREを含む溶融銅合金に微細
に噴射分散させることにより、銅合金の耐熱、耐
摩耗性を向上させた強化銅合金を得させるように
した強化銅合金及びその製造方法に関するもので
ある。 従来、Cu、CrまたはCu−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銅合金とし
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。 これに対して、この出願の発明のようにCr、
0.5〜1.5％を含み、更にLi、Mg及びREの内１種
以上0.05〜0.5％及び高融点の酸化物としての
ZrO21〜５％を含み、残り銅と不純物から成り、
又は、Cr、0.5〜1.5％、Zr、0.10〜0.40％を含み、
更にLi、Mg及びREの内１種以上0.05〜0.5％及
び高融点の酸化物としてのZrO21〜５％を含み、
残り銅と不純物から成る銅合金によれば、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
くなり、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つた。 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。 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傾向の大きなAl、
Cr、Nb、Ti、Zrを添加することにより、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Al、
Cr、Nb、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り、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た。 分散粒子をZrO2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＜10
％となる元素にLi、RE、Mg、Ca等があり、そ
の値は、夫々、0.5％、２％、３％、9.1％である
が、このうちLi、RE、Mgにおいて良い分散状態
がえられる。 以下、この出願の発明の実施例について次に説
明する。 市販の電気銅に、目標Cr％に相当するCu−10
％Cr母合金を加えた合計２Kgを高周波誘導炉で
溶解し、温度1200℃でカルシユウムボロンの複合
脱酸剤700mgを添加脱酸した後、第１表の組成に
なるようにZr及びMg、Li、REを、それぞれCu
−10％、Zr母合金Cu−50％母合金、金属リチウ
ム、ミツシユメタルの形で添加した。この溶湯を
鋳型に鋳込む途中の溶湯流に3.5Kg／cm2のArガス
とともに、粒径1μのZrO2粉末0.1〜0.5Kgをプラズ
マ溶射用給粉器を用いて噴射して、２Kgの鋳塊を
得た。 この鋳塊を850℃で3Hr均質化処理を行つた後、
980℃で1Hr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ープラ
プチヤー試験を行つた。 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℃でカルシユウムボロンの複合
脱酸剤700mgを添加、脱酸した後、この溶湯を鋳
型に鋳込む途中の溶湯流に3.5Kg／cm2のArガスと
ともに、粒径1μのZrO2の粉末約100ｇｒをプラズ
マ溶射用給粉器を用いて噴射して２Kgの鋳塊を
得、（試料No.８）この鋳塊を850℃で3Hr均質化処
理を行つた後、同じくカーボン２段レブリカ法に
よる電顕観察を行つた。 第１表は、これらの電顕写真より、アンダーウ
ツド法により、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、Li、Reの
効果により平均粒子径、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No.４、No.５、
No.６、No.７は優れた分散状態を示している。
てのZrO2を、Cr及びREを含む溶融銅合金に微細
に噴射分散させることにより、銅合金の耐熱、耐
摩耗性を向上させた強化銅合金を得させるように
した強化銅合金及びその製造方法に関するもので
ある。 従来、Cu、CrまたはCu−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銅合金とし
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。 これに対して、この出願の発明のようにCr、
0.5〜1.5％を含み、更にLi、Mg及びREの内１種
以上0.05〜0.5％及び高融点の酸化物としての
ZrO21〜５％を含み、残り銅と不純物から成り、
又は、Cr、0.5〜1.5％、Zr、0.10〜0.40％を含み、
更にLi、Mg及びREの内１種以上0.05〜0.5％及
び高融点の酸化物としてのZrO21〜５％を含み、
残り銅と不純物から成る銅合金によれば、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
くなり、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つた。 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。 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傾向の大きなAl、
Cr、Nb、Ti、Zrを添加することにより、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Al、
Cr、Nb、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り、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た。 分散粒子をZrO2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＜10
％となる元素にLi、RE、Mg、Ca等があり、そ
の値は、夫々、0.5％、２％、３％、9.1％である
が、このうちLi、RE、Mgにおいて良い分散状態
がえられる。 以下、この出願の発明の実施例について次に説
明する。 市販の電気銅に、目標Cr％に相当するCu−10
％Cr母合金を加えた合計２Kgを高周波誘導炉で
溶解し、温度1200℃でカルシユウムボロンの複合
脱酸剤700mgを添加脱酸した後、第１表の組成に
なるようにZr及びMg、Li、REを、それぞれCu
−10％、Zr母合金Cu−50％母合金、金属リチウ
ム、ミツシユメタルの形で添加した。この溶湯を
鋳型に鋳込む途中の溶湯流に3.5Kg／cm2のArガス
とともに、粒径1μのZrO2粉末0.1〜0.5Kgをプラズ
マ溶射用給粉器を用いて噴射して、２Kgの鋳塊を
得た。 この鋳塊を850℃で3Hr均質化処理を行つた後、
980℃で1Hr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ープラ
プチヤー試験を行つた。 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℃でカルシユウムボロンの複合
脱酸剤700mgを添加、脱酸した後、この溶湯を鋳
型に鋳込む途中の溶湯流に3.5Kg／cm2のArガスと
ともに、粒径1μのZrO2の粉末約100ｇｒをプラズ
マ溶射用給粉器を用いて噴射して２Kgの鋳塊を
得、（試料No.８）この鋳塊を850℃で3Hr均質化処
理を行つた後、同じくカーボン２段レブリカ法に
よる電顕観察を行つた。 第１表は、これらの電顕写真より、アンダーウ
ツド法により、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、Li、Reの
効果により平均粒子径、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No.４、No.５、
No.６、No.７は優れた分散状態を示している。
【表】
【表】
第１図は460℃×1.5Hrの処理後、各温度での
高温硬さを示すものであり、図中●印は試料No.
１、×印は通常のCu−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。 第２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、800℃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−1.0、
Cr−0.05Mgを示し、または下線は非分散Cu、
1.0Cr−0.5Mgを示す。 また、図中▲印は試料No.１、△印は試料No.１と
同じ組成で、噴射分散を行わなかつた以外は、No.
１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回り、特
に100Hrにおる破断強度は、分散材約0.75Kg／
mm2、非分散材約0.4Kg／mm2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、より
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。 この出願の発明のおいて、銅合金よりも高融点
の酸化物として特に、ZrO2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。 (1) 融点がマトリクス金属の融点より高いこ
と。 (2) 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。 (3) 転位によつて粒子が切られない程度の大き
い剛性率を有すること。 (4) 「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、従つて空気中への飛
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、噴射酸化物の運動量が大く、
溶融金属流との接触段階で入りやすい等が考え
られている。 従つて、上記の条件を満足すれば、特に
ZrO2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ZrO2を採用して、よ
い結果が得られる。
高温硬さを示すものであり、図中●印は試料No.
１、×印は通常のCu−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。 第２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、800℃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−1.0、
Cr−0.05Mgを示し、または下線は非分散Cu、
1.0Cr−0.5Mgを示す。 また、図中▲印は試料No.１、△印は試料No.１と
同じ組成で、噴射分散を行わなかつた以外は、No.
１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回り、特
に100Hrにおる破断強度は、分散材約0.75Kg／
mm2、非分散材約0.4Kg／mm2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、より
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。 この出願の発明のおいて、銅合金よりも高融点
の酸化物として特に、ZrO2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。 (1) 融点がマトリクス金属の融点より高いこ
と。 (2) 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。 (3) 転位によつて粒子が切られない程度の大き
い剛性率を有すること。 (4) 「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、従つて空気中への飛
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、噴射酸化物の運動量が大く、
溶融金属流との接触段階で入りやすい等が考え
られている。 従つて、上記の条件を満足すれば、特に
ZrO2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ZrO2を採用して、よ
い結果が得られる。
【表】
(ii) 「銅合金としてCr銅合金を採用した理由」
従来抵抗溶接用材料としてCr−Cu、Cr−Zr
−Cu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、
銅合金よりも高融点の酸化物として、ZrO2を、
Crまたは、Cr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り、析出硬化
と分散強化との両方の利点を併せ持つた電極材
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
Cr−Zr−Cu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、Cr、
Zr単体の添加では、あまり優れた分散制御元
素であるとはいえないが、これにさらに、
Mg、Li等を添加した場合、その複合効果も期
待される所である。 例えば、第３表及び第４表に示したように、
その複合効果は明らかに認められる。
−Cu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、
銅合金よりも高融点の酸化物として、ZrO2を、
Crまたは、Cr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り、析出硬化
と分散強化との両方の利点を併せ持つた電極材
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
Cr−Zr−Cu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、Cr、
Zr単体の添加では、あまり優れた分散制御元
素であるとはいえないが、これにさらに、
Mg、Li等を添加した場合、その複合効果も期
待される所である。 例えば、第３表及び第４表に示したように、
その複合効果は明らかに認められる。
【表】
【表】
(iii) 「ZrO2の粒度」
実験に使用したZrO2の粒度は1μである。
このZrO2の粒子を10〜25％噴射して、噴射
後の組成が１〜５％になるように噴射分散して
実際に得られた分散粒子の大きさは10-2μのオ
ーダーまで小さくなつ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、噴射の際に、粒子にあたえられる熱衝
撃も微細化の一つの原因であると考えられてい
る。
後の組成が１〜５％になるように噴射分散して
実際に得られた分散粒子の大きさは10-2μのオ
ーダーまで小さくなつ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、噴射の際に、粒子にあたえられる熱衝
撃も微細化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２図は800Cに
おけるクリープ試験の結果を示す図である。
おけるクリープ試験の結果を示す図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ Cr、0.5〜1.5％を含み、更にLi、Mg及び希
土類元素（以下REと略称する。）のうち１種以上
0.05〜0.5％（以上重量％）及び高融点の酸化物
としてのZrO21〜５％（体積率）を含み、残り銅
と不純物（以下組成％はZrO2体積率％その他は
重量％とする）から成ることを特徴とする強化銅
合金。 ２ Cr、0.5〜1.5％、Zr、0.10〜0.40％を含み、
更にLi、Mg及びREの内１種以上0.05〜0.5％及
び高融点の酸化物としてのZrO21〜５％を含み、
残り銅と不純物から成ることを特徴とする強化銅
合金。 ３ Cr、0.5〜1.5％を含み、更にLi、Mg及びRE
のうち１種以上0.05〜0.5％を含む銅合金を溶融
し、その銅合金溶湯を鋳型に流注し、その流注の
際に、その銅合金溶湯の流れに、前記銅合金より
も高融点の酸化物としてZrO2の粒子を10％〜25
％噴射して、噴射後の組成が１〜５％になるよう
にして、その高融点の酸化物としてのZrO2の粒
子を微細に分散させて強化銅合金を得させること
を特徴とする強化銅合金の製造方法。
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 JPS60152644A (ja) | 1985-08-10 |
| JPS633012B2 true 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 (1)
| 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 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US5390722A (en) * | 1993-01-29 | 1995-02-21 | Olin Corporation | Spray cast copper composites |
| 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 |
-
1984
- 1984-01-23 JP JP856284A patent/JPS60152644A/ja active Granted
Cited By (1)
| 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 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60152644A (ja) | 1985-08-10 |
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