JPH05186802A

JPH05186802A - モリブデン複合粉、モリブデン複合板材、及びその製造方法

Info

Publication number: JPH05186802A
Application number: JP4003056A
Authority: JP
Inventors: Mitsuru Tsuchiya; 満土屋; Narimitsu Tanabe; 成光田辺; Masahiko Mizukami; 正彦水上; Tadashi Arikawa; 正有川; Akira Ichida; 晃市田
Original assignee: Tokyo Tungsten Co Ltd
Current assignee: Tokyo Tungsten Co Ltd
Priority date: 1992-01-10
Filing date: 1992-01-10
Publication date: 1993-07-27

Abstract

(57)【要約】【目的】強度及び熱伝導度等の特性が良好なモリブデ
ン複合板材の提供。【構成】モリブデン粉又はモリブデン酸化物粉を銅塩
類溶液中に入れて、攪拌乾燥して乾燥物を得、この乾燥
物を還元してモリブデン基表面上に２乃至５０重量％の
銅層が形成されたＣｕ−Ｍｏ複合粉を生成する。このＣ
ｕ−Ｍｏ複合粉を所定の圧力でプレス成型した後、温度
１１００℃乃至１３００℃で焼結し、相対密度が９０％
以上の焼結体を得る。そして、圧延加工によってモリブ
デン複合板材を製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はモリブデン複合板材及び
その製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、モリブデン（Ｍｏ）及び銅（Ｃ
ｕ）が複合された板材が知られており（以下単にＭｏ−
Ｃｕ板材という）、このようなＭｏ−Ｃｕ板材は、例え
ば、半導体用ヒートシンク材、電気接点、及び放電用電
極に用いられている。

【０００３】上記のＭｏ−Ｃｕ板材を製造する際には、
一般に、まず、Ｍｏ焼結体を製造した後、Ｍｏ焼結体中
にＣｕを溶融含浸して、Ｍｏ−Ｃｕ焼結体を得て、この
Ｍｏ−Ｃｕ焼結体を板材に加工している（以下含浸法と
いう）。一方、予めＭｏ粉とＣｕ粉とを準備して、これ
らＭｏ粉とＣｕ粉とを所定の割合で混合して混合粉を得
て、この混合粉をプレス成型及び焼結によってＭｏ−Ｃ
ｕ焼結体とし、Ｍｏ−Ｃｕ焼結体を板材に加工すること
も行われている（以下混合法という）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の含浸
方法では、Ｍｏ焼結体中にＣｕを含浸する際の含浸調整
が極めて難しく、このため、Ｃｕ含浸量のばらつきが発
生してしまう。つまり、Ｍｏ焼結体における気孔率の調
整が困難であるから、予め設定した量のＣｕをモリブデ
ン焼結体に溶融含浸させることが難しいという問題点が
あり、板材とした際の歩留まりが低下してしまう。さら
に、溶融含浸の際、かなり処理温度を上げる必要があ
り、含浸炉周辺部材がＣｕ等で汚染されてしまうという
問題点がある。

【０００５】さらに、含浸方法の場合には、Ｍｏ−Ｍｏ
の結合が存在し、このＭｏ−Ｍｏ結合力によって加工性
が悪くなってしまう。つまり、Ｍｏ−Ｍｏ結合力が加工
を阻むことになってしまう。加えて、含浸方法では内部
の空孔をなくすため、余剰の銅素材を接し、含浸させる
必要があり、このため、表層の余剰銅部が存在すること
のなる。このことは実質的に切削加工の量（全加工量に
対する）を増大させ、しいては本質的に特性を左右する
銅量のバラツキも生じさせることになる。

【０００６】一方、混合法では、焼結体の密度を上げる
ためには、焼結温度を高く設定する必要があるが、焼結
温度を高く設定すると、Ｃｕが溶出してしまうという問
題点がある。Ｃｕの溶出を防止するため、焼結温度を低
しすぎると、上述のように焼結体の密度が低くなってし
まい、強度、熱伝導度、及び熱膨脹率等の特性が著しく
低下してしまう。さらに、焼結体を塑性加工する際、端
部に割れが生じるばかりでなく中央部にクラックガ生じ
てしまうことが多く、歩留まりが低下してしまうという
問題点もある。

【０００７】さらに、混合法では、緻密化の完全性を求
めるために高温処理しなければならず、この結果、表層
へのＣｕ浸み出しによって余剰銅部が存在することにな
る。このことは実質的に切削加工の量（全加工量に対す
る）を増大させ、しいては本質的に特性を左右する銅量
のバラツキも生じさせることになる。

【０００８】本発明の目的は強度、熱伝導度、及び熱膨
脹率等の特性が良好な緻密化したモリブデン複合板材を
提供することにある。

【０００９】本発明の他の目的は歩留まりの極めて良い
モリブデン複合板材の製造方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、モリブ
デン基表面上に銅層が形成され、該銅の含有量が５乃至
５０重量％であることを特徴とするモリブデン複合粉が
得られる。このモリブデン複合粉は所定の圧力でプレス
成型された後、温度１１００℃乃至１３００℃で焼結さ
れ、さらに、圧延加工によってモリブデン複合板材に製
造される。なお、プレス加工に当たって、モリブデン複
合粉に所定量の銅粉を混合して混合粉とした後、この混
合粉をプレス加工するようにしてもよい。そして、上述
のようにして製造された焼結体は相対密度が９０％以上
であり、モリブデン複合板材は５乃至５０重量％の銅を
含有する。

【００１１】また、モリブデン複合粉の製造に当たって
は、モリブデン粉又はモリブデン酸化物粉を銅塩類溶液
中に入れて、攪拌乾燥して乾燥物を得、この乾燥物を還
元してモリブデン基表面上に５乃至５０重量％の銅層を
形成する。なお、電解メッキ法又は無電解メッキ法を用
いてモリブデン粉表面上に５乃至５０重量％の銅層を形
成するようにしてもよい。

【００１２】

【実施例】以下本発明について実施例によって説明す
る。

【００１３】（１）．まず、２００ｇの銅（Ｃｕ）を含
有するＣｕＣｌ_２水溶液を準備して、このＣｕＣｌ_２水
溶液中に粒径３μｍのモリブデン（Ｍｏ）粉を８００ｇ
を入れ、攪拌しつつ乾燥させた（以下乾燥物という、工
程１）。次に、この乾燥物を温度７５０℃の水素炉中で
還元してＣｕを含有するＭｏ粉末を生成した（以下Ｃｕ
−Ｍｏ複合粉という、工程２）。

【００１４】さらに、電解銅２００ｇと粒径３μｍのＭ
ｏ粉８００ｇとをボールミルで混合して、Ｃｕ−Ｍｏ混
合粉を生成した。

【００１５】これらＣｕ−Ｍｏ複合粉及びＣｕ−Ｍｏ混
合粉をそれぞれ２９４ＭＰａの圧力でプレス成型して複
合粉プレス成型体及び混合粉プレス成型体を得た。そし
て、これら複合粉プレス成型体及び混合粉プレス成型体
を焼結温度を変化させてそれぞれ２時間焼結して複合粉
焼結体及び混合粉焼結体を得た。これら複合粉焼結体及
び混合粉焼結体の密度を測定したところ、図１に示す結
果が得られた。

【００１６】図１に示すように、焼結温度を高くするに
つれて複合粉焼結体及び混合粉焼結体ともにその密度が
上昇して行くが、混合粉焼結体の方が密度の上昇率が大
きいことがわかる。つまり、複合粉焼結体では焼結温度
の違いによってその密度があまり変化せず、焼結温度が
低くても高い密度が得られることが容易に理解できる。

【００１７】さらに、これら焼結温度１１００℃で焼結
された複合粉焼結体及び混合粉焼結体の組成を光学顕微
鏡で観察したところ、複合粉焼結体では混合粉焼結体に
比べて空孔が極めて少ない。

【００１８】（２）．次に、上記（１）で用いたＣｕ−
Ｍｏ複合粉８００ｇに電解銅粉１１４．３ｇを入れ、Ｖ
ミキサーで混合して、３０％のＣｕをとなるＣｕ−Ｍｏ
複合粉を生成した（以下３０％Ｃｕ−Ｍｏ複合粉とい
う）。そして、この３０％Ｃｕ−Ｍｏ複合粉を圧力２９
４ＭＰａでプレス成型して、プレス成型体とし、水素雰
囲気中で種々の焼結温度に変化させて２時間焼結した。
そして、焼結温度の相違による密度の変化を比較した。
その結果を図２に示す。図２に示すように焼結体の密度
は焼結温度が高くなるに従って高くなるが、焼結温度が
約１０００℃でも相対密度は約８８％であり、十分な密
度に焼結できることがわかる。

【００１９】（３）．上記の（１）で得られた複合粉焼
結体及び混合粉焼結体を圧延加工してそれぞれ複合粉板
材及び混合粉板材を作成したところ、複合粉板材ではク
ラック及び割れ等がほとんど発生しなかったのに対して
混合粉板材ではクラック及び割れが多量に発生し使い物
にならなかった。

【００２０】（４）上記の（１）と同様の方法を用いる
ことによって５％乃至５０％のＣｕを含有するＣｕ−Ｍ
ｏ複合粉を生成して、これら複合粉を所定の焼結温度で
焼結して焼結体を得、これら焼結体を圧延して複数の圧
延体（板材）を得た。そして、これら圧延体の熱伝導度
及び熱膨脹係数を測定した。さらに、参考のため、純モ
リブデン粉を用いた圧延体及び純銅を用いた圧延体を作
成し、これら圧延体の熱伝導度及び熱膨脹係数を測定し
た。この測定結果を図３に示す。図３に示すように、銅
の含有量が増加するに従って熱伝導度及び熱膨脹係数が
増加することがわかる。

【００２１】上述のように、本実施例では、Ｍｏ粉表面
上にＣｕ層を形成する際、Ｃｕ塩類水溶液中にＭｏ粉を
入れて攪拌しつつ乾燥させてＭｏ粉表面上にＣｕ塩類を
付着させている。そして、この乾燥粉を還元雰囲気中で
還元してＭｏ粉表面上にＣｕ層を形成している。このよ
うに、Ｍｏ粉をＣｕ塩類水溶液でドープしているから、
Ｍｏ粉表面上の凹部にまでＣｕ塩類水溶液がゆきわた
る。つまり、Ｍｏ粉表面上の凹部にもＣｕ塩類が形成さ
れることになり、還元後にはＭｏ粉表面上にまんべんな
くＣｕ層が形成されることになる。従って、このような
Ｃｕ−Ｍｏ複合粉をプレス成型後焼結すると、ＣｕとＭ
ｏとの濡れ性がよく、実質的に銅単体の焼結体と類似す
るものが得られる。このため、焼結温度は低くて高密度
の焼結体が得られることになる。さらに、焼結温度が低
くて済むから、焼結時においてＣｕの浸み出しがなく、
またＣｕの揮散もほとんどない。このように、本実施例
では、Ｃｕの浸み出しがないから、切削加工の量（全加
工量に対する）が低下し、しいては本質的に特性を左右
する銅量のバラツキも生じさせることがない。また、上
記のＣｕ−Ｍｏ複合粉にＣｕ粉を混合した後、プレス成
型を行い、焼結した焼結体においても同様に低い焼結温
度で高密度とすることができる。

【００２２】さらに、本実施例では、Ｍｏ粒子の周囲
（表面）にＣｕが配置されているから、Ｃｕ−Ｍｏのス
ベリ及びＣｕの易加工性がそのまま材質の特長となる。

【００２３】なお、Ｃｕ−Ｍｏ複合粉の製造に当たって
は、電解メッキ法又は無電解メッキ法を用いても同様に
Ｃｕ−Ｍｏ複合粉を製造することができる。また、Ｃｕ
の含有量は５重量％乃至５０重量％であれば、焼結後の
熱膨張率は満足できるものであり、焼結温度は１１００
℃乃至１３００℃であればよい。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によるＣｕ
−Ｍｏ複合粉を用いれば、高密度の焼結体を簡単に得る
ことができ、しかも板材に加工した際、割れ及びクラッ
クが発生することがほとんどなく、強度、熱伝導度、及
び熱膨脹率等の特性が良好で歩留まりが極めて高くなる
という効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】複合粉焼結体及び混合粉焼結体の焼結温度と密
度との関係を示す図である。

【図２】複合粉＋銅粉の焼結体の焼結温度と密度との関
係を示す図である。

【図３】本発明による圧延体の熱伝導率及び熱膨脹率を
説明するための図である。

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【手続補正書】

【提出日】平成４年２月１３日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者有川正富山県富山市岩瀬古志町２番地東京タングステン株式会社富山製作所内 (72)発明者市田晃富山県富山市岩瀬古志町２番地東京タングステン株式会社富山製作所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】モリブデン基表面上に銅層が形成され、
該銅の含有量が５乃至５０重量％であることを特徴とす
るモリブデン複合粉。
【請求項２】請求項１に記載されたモリブデン複合粉
を所定の圧力でプレス成型したプレス成型体を得る第１
の工程と、該プレス成型体を温度１１００℃乃至１３０
０℃で焼結して焼結体を得る第２の工程と、該焼結体を
圧延加工してモリブデン複合板材を得る第３の工程とを
有することを特徴とするモリブデン複合板材の製造方
法。
【請求項３】請求項２に記載されたモリブデン複合板
材の製造方法において、前記第１の工程では前記モリブ
デン複合粉に所定量の銅粉が混合され、該混合粉がプレ
スされることを特徴とするモリブデン複合板材の製造方
法。
【請求項４】請求項１に記載されたモリブデン複合粉
を所定の圧力でプレス成型したプレス成型体が温度１１
００℃乃至１３００℃で焼結され、５乃至５０重量％の
銅を含有し、相対密度が９０％以上であるモリブデン複
合焼結体。
【請求項５】請求項４に記載された焼結体が圧延加工
され、５乃至５０重量％の銅を含有することを特徴とす
るモリブデン複合板材。
【請求項６】モリブデン粉又はモリブデン酸化物粉を
銅塩類溶液中に入れて、攪拌乾燥して乾燥物を得る第１
の工程と、該乾燥物を還元してモリブデン基表面上に５
乃至５０重量％の銅層を形成する第２の工程とを有する
ことを特徴とするモリブデン複合粉の製造方法。
【請求項７】電解メッキ法又は無電解メッキ法を用い
てモリブデン粉表面上に５乃至５０重量％の銅層を形成
してモリブデン複合粉を得ることを特徴とするモリブデ
ン複合粉の製造方法。