(57)【要約】【課題】導電性、熱伝導性等の特性に優れる複合金属体を提供する。【解決手段】本発明に係る複合金属体２０は、金属粒子１０の少なくとも外表面が複数本の導電性繊維１４で修飾された複合金属粉１２と、該複合金属粉１２の平均粒径の１／１０以下の平均粒径をもつ導電性粒子１６、または前記複合金属粉１２の平均粒径の１／１０以下の平均直径をもつ導電性繊維体１６と、バインダーとを混合し、該混合物を成形し、該成形物を焼成して金属粒子１０を結着したことを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属粒子の少なくとも外表面が複数本の導電性繊維で修飾された複合金属粉と、該複合金属粉の平均粒径の１／１０以下の平均粒径をもつ導電性粒子、または前記複合金属粉の平均粒径の１／１０以下の平均直径をもつ導電性繊維体と、バインダーとを混合し、該混合物を成形し、該成形物を焼成して金属粒子を結着したことを特徴とする複合金属体。
【請求項２】
導電性粉末と、該導電性粉末の平均粒径の１／１０以下の平均粒径をもつ金属粒子の少なくとも外表面が複数本の導電性繊維で修飾された複合金属粉と、バインダーとを混合し、該混合物を成形し、該成形物を焼成して導電性粉末を結着したことを特徴とする複合金属体。
【請求項３】
導電性繊維体と、該導電性繊維体の平均直径の１／１０以下の平均粒径をもつ金属粒子の少なくとも外表面が複数本の導電性繊維で修飾された複合金属粉と、バインダーとを混合し、該混合物を成形し、該成形物を焼成して導電性繊維体を結着したことを特徴とする複合金属体。
【請求項４】
前記導電性繊維が金属繊維であることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載の複合金属体。
【請求項５】
前記導電性繊維がカーボンナノファイバーであることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載の複合金属体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性繊維が混入された金属粒子を焼結した複合金属体に関する。
【背景技術】
【０００２】
発明者等は、カーボンナノファイバー（カーボンナノチューブを含む）で少なくとも外表面が修飾された金属粒子（複合金属粉）を用いて、電流が流れる接触層を形成した電気接点材料を開発した（特願２００２−３４４９１６）。この複合金属粉の場合、カーボンナノファイバーの端部が金属粒子の外表面からウニ状に突出している。
【特許文献１】特願２００２−３４４９１６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記複合金属粉を用いて電機接点材料の接触層に形成するには、当該複合金属粉を樹脂等のバインダーで結着し、圧縮成形して所要形状に成形し、この成形物を焼成して、金属粒子を焼結させる必要がある。
【０００４】
上記のように、バインダーで結着した複合金属粉を圧縮成形するのは、複合金属粉間の隙間を、圧縮することによって潰し、高密度の焼結体を得るためである。
しかるに、カーボンナノファイバーは強度が大きく、圧縮成形した場合に、加圧力によりカーボンナノファイバーが屈曲した状態で複合金属粉間の隙間は潰れるが、加圧力を取り除くと、カーボンナノファイバーが徐々に復元してしまい、隙間が復活し、結局密度の低い、したがって強度的にも、導電性にも劣る焼結体しか得られなかった。
【０００５】
本発明は上記課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、
導電性、熱伝導性等の特性に優れる複合金属体を提供するにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る複合金属体は、金属粒子の少なくとも外表面が複数本の導電性繊維で修飾された複合金属粉と、該複合金属粉の平均粒径の１／１０以下の平均粒径をもつ導電性粒子、または前記複合金属粉の平均粒径の１／１０以下の平均直径をもつ導電性繊維体と、バインダーとを混合し、該混合物を成形し、該成形物を焼成して金属粒子を結着したことを特徴とする。
【０００７】
また、本発明に係る複合金属体は、導電性粉末と、該導電性粉末の平均粒径の１／１０以下の平均粒径をもつ金属粒子の少なくとも外表面が複数本の導電性繊維で修飾された複合金属粉と、バインダーとを混合し、該混合物を成形し、該成形物を焼成して導電性粉末を結着したことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る複合金属体は、該導電性繊維体の平均直径の１／１０以下の平均粒径をもつ金属粒子の少なくとも外表面が複数本の導電性繊維で修飾された複合金属粉と、バインダーとを混合し、該混合物を成形し、該成形物を焼成して導電性繊維体を結着したことを特徴とする。
上記導電性繊維には金属繊維あるいはカーボンナノファイバーを用いることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、導電性、熱伝導性等の特性に優れる複合金属体を提供できる。この複合金属体は、モータや発電機におけるブラシや整流子、リレー、スイッチ、コネクター等の電気接点部材、発熱体の放熱器、軸受の材料等に好適に用いることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、添付図面に基づき、本発明の好適な実施の形態を説明する。
本発明では、金属粒子の少なくとも外表面が複数本の導電性繊維で修飾された複合金属粉を用いる。
上記導電性繊維で修飾された金属粒子（複合金属粉１２）とは、具体的には、図１に示されるように、金属粒子１０に、導電性繊維１４の基部側が埋没して先端側が突出している状態や、両端側が埋没し、中途部が露出している状態などをいう。
一部の導電性繊維１４はその全体が金属粒子１０中に埋没しているものも存在する。
このように金属粒子１０の外周面が導電性繊維１４で修飾された複合金属粉１２を他の材料と混合し、成形し、焼成することによって複合金属体に構成できるのである。
なお、導電性繊維には、金属繊維やカーボンナノファイバー（ＣＮＦ）を用いることができる。
【００１１】
上記のように、金属粒子１０を導電性繊維１４で修飾するには、非酸化雰囲気中に導電性繊維を飛散させ、この非酸化雰囲気中に、溶融金属を圧電ポンプ等のポンプにより粒子化または繊維化して注入することで、粒子あるいは繊維表面に導電性繊維を付着、固定させたり、導電性繊維を混練により分散させた金属を、破砕し、粒子化または繊維化したりして形成できる。
あるいは、陰極表面に付着させた金属粒子に、めっき液中に導電性繊維を分散させてめっきを行った後、陰極表面から前記金属粒子を分離することにより、導電性繊維で修飾された金属粒子を得ることができる。
【００１２】
上記導電性繊維としてＣＮＦを用いる場合、ＣＮＦは単層、多層のカーボンナノチューブのどちらでも利用可能であり、またその一端または両端がフラーレン状のカップで閉ざされたＣＮＦであっても良い。
なお、ＣＮＦは、その長さが直径の100倍以上ある形態のものが好適である。
また、ＣＮＦは、その直径が数ｎｍから数百ｎｍ（例えば３００ｎｍ）以下のものを用いると良い。
【００１３】
なお、直径が１５ｎｍ未満のＣＮＦの場合は導電性が低下する。この直径が１５ｎｍ未満のＣＮＦでは、その結晶構造の螺旋方向を指定するカイラルベクトルを決定する二つの整数ｎとｍ（カイラル指数）が、次の場合に、導電性が生じる。
すなわち、ｎ−ｍ  ＝３の倍数、またはｎ＝ｍのときである。
直径が１５ｎｍ以上の導電性繊維では、カイラル指数が上記条件以外の場合であっても導電性を有する。
【００１４】
修飾される金属は銅、アルミニウム、銀等の導電性をもつ金属である。
なお、ここでいう金属粒子は、球形、非球形、薄片状の粒子であり、その形状にとらわれるものではない。
【００１５】
本発明では、上記のように、種々の方法によって得られる複合金属粉１２を用いる。
本発明における第１の実施の形態では、前記のように、金属粒子１０の少なくとも外表面が複数本の導電性繊維１４で修飾された複合金属粉１２と、該複合金属粉１２の平均粒径の１／１０以下の平均粒径をもつ導電性粒子１６、または前記複合金属粉１２の平均粒径の１／１０以下の平均直径をもつ導電性繊維体１６と、バインダーとを混合し、該混合物を成形し、該成形物を焼成して金属粒子１０を結着するようにするのである。
【００１６】
複合金属粉１２中に混入する導電性粒子１６の平均粒径、あるいは導電性繊維体（複合金属粉の導電性繊維と区別するため導電性繊維体としている）１６の平均直径を、複合金属粉１２の平均粒径の１／１０以下のものとすることにより、これら導電性粒子１６あるいは導電性繊維体１６によって複合金属粉１２間の隙間を十分に埋めることができる。複合金属粉１２を球体とすれば、該球体間の隙間を１個の別の球体で充填（最密充填）するとすれば、計算上は、別の球体の直径は該球体の直径の約９／１００となる。
【００１７】
バインダーは適宜な樹脂または金属のバインダーを用いることができる。上記複合金属粉１２と、導電性粒子１６、あるいは導電性繊維体１６とをバインダーと共に混合し、所要形状に成形する際、導電性粒子１６や導電性繊維体１６によって複合金属粉１２間の隙間が十分埋められることから、従来のように、該隙間を潰す圧縮成形を行う必要がなく、材料間をバインダーを介して結着させるだけの僅かな圧縮力による成形が可能となる。したがって、成形の際、導電性繊維（特にＣＮＦ）１４が必要以上に屈曲することがなく、圧縮力を取り除いた際にも、従来のようにスプリングバックによって隙間が生じることがない。
【００１８】
上記のようにして形成した成形体を還元性または不活性雰囲気中で焼成し、金属粒子１０（複合金属粉１２の金属粒子１０）を焼結させることによって複合金属体２０を製造できる。なお、バインダーに樹脂を用いた場合には、バインダーは飛散して消失する。このようにして得た複合金属体２０の模式的断面図は図２に示す。図２で、１０は金属粒子、１４は導電性繊維、１６は導電性粒子または導電性繊維体である。
この複合金属体２０は、密度が高く、導電性、熱伝導性、強度等の特性に優れる。したがって、モータや発電機におけるブラシや整流子、リレー、スイッチ、コネクター等の電気接点部材、発熱体の放熱器、軸受の材料等に好適に用いることができる。
【００１９】
本発明における第２の実施の形態は、導電性粉末１８と、該導電性粉末１８の平均粒径の１／１０以下の平均粒径をもつ金属粒子１０の少なくとも外表面が複数本の導電性繊維１４で修飾された前記複合金属粉１２と、バインダーとを混合し、該混合物を成形し、該成形物を焼成して導電性粉末１８を結着するようにする（図３）。
あるいは、導電性繊維体１８と、該導電性繊維体１８の平均直径の１／１０以下の平均粒径をもつ金属粒子１０の少なくとも外表面が複数本の導電性繊維１４で修飾された前記複合金属粉１２と、バインダーとを混合し、該混合物を成形し、該成形物を焼成して導電性繊維体１８を結着するようにするのである（図３）。
【００２０】
この第２の実施の形態では、導電性粉末１８の平均粒径や導電性繊維体１８の平均直径が複合金属粉１２の平均粒径よりも大きく、導電性粉末１８間の隙間や導電性繊維体１８間の隙間を複合金属粉１２で埋める場合であり、上記の平均粒径や平均直径の関係を有する導電性粉末１８、導電性繊維体１８、複合金属粉１２を用いることで、上記隙間を複合金属粉１２で埋めることができ、やはり密度の高い焼結体を得ることができる。この第２の実施の形態における複合金属体２０の断面説明図を図３に示す。図３において、１８は導電性粉末または導電性繊維体、１２は複合金属粉である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】複合金属粉の説明図である。
【図２】第１の実施の形態における複合金属体の断面説明図である。
【図３】第２の実施の形態における複合金属体の断面説明図である。
【符号の説明】
【００２２】
１０  金属粒子
１２  複合金属粉
１４  導電性繊維
１６  導電性粒子または導電性繊維体（図２）
１８  導電性粉末または導電性繊維体（図３）
２０  複合金属体                                             
【図１】
2005187881.tif 000003
【図２】
2005187881.tif 000004
【図３】
2005187881.tif 000005