オルタネータ用Ｍｏ焼結部品およびそれを用いたオルタネータ並びに自動車
【課題】 熱膨張率、強度などの優れたオルタネータ用Ｍｏ焼結部品を提供する。
【解決手段】 銅を１０〜５０質量％含有するモリブデン合金材からなるオルタネータ
用Ｍｏ焼結部品において、モリブデン合金材は、モリブデン結晶の平均粒径１０〜１００
μｍ、単位面積５００μｍ×５００μｍあたりのＭｏ結晶の面積比のばらつきが平均値の
±１０％以内であることを特徴とする。ＭｏとＣｕの存在割合のばらつきが小さいので熱
膨張率などの特性が優れている。
【解決手段】 銅を１０〜５０質量％含有するモリブデン合金材からなるオルタネータ
用Ｍｏ焼結部品において、モリブデン合金材は、モリブデン結晶の平均粒径１０〜１００
μｍ、単位面積５００μｍ×５００μｍあたりのＭｏ結晶の面積比のばらつきが平均値の
±１０％以内であることを特徴とする。ＭｏとＣｕの存在割合のばらつきが小さいので熱
膨張率などの特性が優れている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車載用オルタネータに用いるＭｏ焼結部品、およびそれを用いたオルタネー
タ並びに自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車には、エンジンにより回転駆動されて発電するオルタネータと呼ばれる発電機が
備わっている。オルタネータは、自動車の走行中の回転駆動を利用して充電するためのも
のである。オルタネータの一例として、特開２００２−２１６８７号公報（特許文献１）
がある。オルタネータは、回転軸とロータの回転により得られた電流を制御回路を経てバ
ッテリに充電される。
制御回路にはスイッチング素子を様々な素子が搭載されている。回転軸とロータの回転
運動が行われると摩擦熱により発熱する。熱により制御回路に不具合がでないようにする
ためには放熱性を改善しなくてはならない。放熱性改善の対策として、放熱フィンの取付
が検討されているが、放熱フィンのみでは十分な放熱効果が得られなかった。
このため、オルタネータのロータ（回転軸に取り付けられる回転円板状部品）の放熱性
を向上させることが試みられている。
例えば、特開２００６−５４２９７号公報（特許文献２）では、銅とステンレスインバ
ーの焼結合金からなる放熱基板が開示されている。また、特開平１１−３０７７０１号公
報（特許文献３）にはＭｏ圧粉体に銅を溶浸したＭｏＣｕ溶浸基板が開示されている。特
許文献２および特許文献３のいずれも素材を圧延して所定形状に加工していた。このため
、コストという点では必ずしも満足いくものではなかった。
また、特許文献２および特許文献３ともに半導体素子を搭載するためのパッケージとし
ての着眼点しかなく、オルタネータのロータの放熱性を向上させると言った着眼点はなか
った。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２１６８７号公報
【特許文献２】特開２００６−５４２９７号公報
【特許文献３】特開平１１−３０７７０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
オルタネータのロータの放熱性を向上させるための部品が求められていた。ロータの放
熱性を向上させる方法として、ロータに穴を明け、その穴に放熱性のよい部品（放熱部品
）を充填する方法がある。一方、オルタネータのロータは回転軸と接しているため振動が
加わる。また、回転に伴う摩擦熱も発生することから放熱部品には強度および放熱性が優
れていることが求められる。また、オルタネータの回転板は軸受鋼（ＳＵＪ２）などの金
属でできており熱膨張率を金属に近いことも必要である。
本発明は、このような技術課題に鑑みてなされたもので、放熱性がよく、かつ強度が高
いオルタネータ用Ｍｏ焼結部品およびそれを用いたオルタネータ並びに自動車を提供する
ものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のオルタネータ用Ｍｏ焼結部品は、銅を１０〜５０質量％含有するモリブデン焼
結合金材からなるオルタネータ用Ｍｏ焼結部品において、モリブデン合金材は、モリブデ
ン結晶の平均粒径１０〜１００μｍ、単位面積５００μｍ×５００μｍあたりのＭｏ結晶
の面積比のばらつきが平均値の±１０％以内であることを特徴とするものである。
また、表面粗さＲａが５μｍ以下であることが好ましい。また、モリブデン焼結合金材
は、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅの少なくとも一種以上を金属元素換算で０．１〜３質量％含有して
いることが好ましい。また、モリブデン焼結合金材が密度９０〜９８％の焼結合金材であ
ることが好ましい。また、銅がモリブデン結晶同士の隙間に充填されていることが好まし
い。また、モリブデン結晶の最大結晶粒径が平均粒径の２倍以下であることが好ましい。
また、厚さ０．５〜１ｍｍ、直径５〜１０ｍｍの円板状であることが好ましい。また、
熱膨張率が７〜１４×１０−６／℃であることが好ましい。また、引っ張り強度が０．
４４ＧＰａ以上であることが好ましい。また、比抵抗が５．３×１０−６Ω・ｍ以下であ
ることが好ましい。
また、本発明のオルタネータは、本発明のオルタネータ用Ｍｏ焼結部品を取り付けた回
転板を搭載したものである。また、オルタネータ用Ｍｏ焼結部品を複数個取り付けたこと
が好ましい。また、このようなオルタネータを搭載した自動車に好適である。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、オルタネータ用Ｍｏ焼結部品のＭｏ結晶サイズのばらつきが小さいの
で放熱性や強度の優れたものを提供することができる。また、熱膨張率も軸受鋼（ＳＵＪ
２）などの金属と近い。その結果、オルタネータ、さらには自動車の信頼性を向上させる
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明のオルタネータの構成部品の一例を示す図。
【図２】本発明のオルタネータ用Ｍｏ焼結部品の組織の一例を示す図。
【図３】本発明のオルタネータ用Ｍｏ焼結部品の一例を示す図。
【図４】本発明のオルタネータ用Ｍｏ焼結部品の製造方法の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明のオルタネータ用Ｍｏ焼結部品は、銅を１０〜５０質量％含有するモリブデン合
金材からなるオルタネータ用Ｍｏ焼結部品において、モリブデン合金材は、モリブデン結
晶の平均粒径１０〜１００μｍ、単位面積５００μｍ×５００μｍあたりのＭｏ結晶の面
積比のばらつきが平均値の±１０％以内であることを特徴とするものである。
銅の含有量が１０質量％未満または５０質量％を超えると、熱膨張係数が熱膨張率が７
〜１４×１０−６／℃を外れる可能性が高い。
オルタネータとは、自動車などの駆動機関の走行中の回転駆動を利用して充電するため
のものである。図１にオルタネータの構成部品の一例を示した。図中、１はオルタネータ
用Ｍｏ焼結部品、２は回転板、３は回転軸である。
回転板に搭載されたオルタネータは、回転板上に積載される構造であったり、回転板に
穴をあけ、その穴にオルタネータ用Ｍｏ焼結部品をはめ込む構造など様々な構造がある。
回転板は高速回転するため、回転板の穴にＭｏ焼結部品をはめ込む構造を取った方が回転
中にＭｏ部品が外れるといった不具合が発生し難い。この穴は貫通穴や凹部形状となって
いる。また、オルタネータ用Ｍｏ焼結部品に絶縁層を介して半導体素子を搭載してもよい
。オルタネータには、回転板に半導体素子を搭載するタイプもある。オルタネータ用Ｍｏ
焼結部品は、熱伝導率１６０Ｗ／ｍ・Ｋ以上と放熱性も良いため半導体素子を搭載したと
しても優れた放熱性を示す。オルタネータ用回転板は軸受鋼（例えばＳＵＪ２）などでで
きている。ＳＵＪ２は熱膨張率１０×１０−６／℃前後であるため、それに搭載されるＭ
ｏ部品の 熱膨張率は前述のように熱膨張率が７〜１４×１０−６／℃、さらには８〜１
１×１０−６／℃であることが好ましい。
【０００９】
また、モリブデン合金材は、モリブデン結晶の平均粒径１０〜１００μｍ、単位面積５
００μｍ×５００μｍあたりのＭｏ結晶の面積比のばらつきが平均値の±１０％以内であ
ることを特徴とするものである。
モリブデン結晶の平均粒径が１０μｍ未満と小さいと相対的に銅の割合が増えるので強
度が低下する。一方、１００μｍを超えると相対的に銅の割合が少なくなるので好ましく
ない。モリブデン合金材は焼結体であり、モリブデンと銅の存在割合（面積比）のばらつ
きが平均値の±１０％以内である。モリブデンと銅の面積比のばらつきが少ないと、モリ
ブデン合金材の特性ばらつきを抑制できる。
【００１０】
オルタネータ用Ｍｏ焼結部品は、前述のように回転板にはめ込んで使われるものである
。例えば、半導体素子を搭載した場合、素子の熱によりオルタネータ用Ｍｏ焼結部品は熱
膨張する。このとき、Ｍｏ結晶と銅の存在割合のばらつきが大きいと部分的な膨張に差が
出て回転板から外れるおそれがある。そのため、熱膨張率の部分的な差をなくすためにＭ
ｏ結晶と銅の存在割合（面積比）のばらつきを±１０％以内にすることが重要である。
また、Ｍｏ結晶と銅の面積比の測定は単位面積５００μｍ×５００μｍを基準として測
定するものとする。単位面積を５００μｍ×５００μｍとしたのは、平均粒径の上限を１
００μｍとしているので、その５倍程度の面積であれば測定誤差を低減することが可能で
あるためである。また、Ｍｏ結晶と銅の面積比の測定は、ＳＥＭ写真またはＥＰＭＡの面
分析により測定できる。
【００１１】
また、オルタネータ用Ｍｏ焼結部品は、表面粗さＲａが５μｍ以下であることが好まし
い。前述のように回転板にはめ込んだりするとき、表面粗さＲａが大きいとはめ込んだ際
に回転板の貫通穴（または凹部）との接触箇所において回転板の回転に伴う振動により破
壊起点となるおそれがある。また、絶縁層を介して半導体素子を搭載する場合も表面粗さ
Ｒａが大きいと、半導体素子が傾いたり、絶縁層を厚くしないといけなくなる。絶縁層は
一般的に絶縁樹脂、金属酸化物が用いられる。絶縁樹脂や金属酸化物は、熱伝導率が３０
Ｗ／ｍ・Ｋ以下と放熱性が悪い。そのため、絶縁層があまり厚いと放熱性が低下する。そ
のため、絶縁層は１００μｍ以下、さらには５０μｍ以下であることが好ましい。Ｍｏ焼
結部品の表面粗さＲａは５μｍ以下、さらには２μｍ以下であることが好ましい。
【００１２】
また、モリブデン合金材は、ＭｏとＣｕの２元系を基本とするが、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅの
少なくとも一種以上を金属元素換算で０．１〜３質量％含有していてもよい。Ｎｉ、Ｃｏ
、Ｆｅを所定量含有することにより、モリブデン合金材の強度や硬度を上げることができ
る。モリブデン合金の強度はＭｏとＣｕの２元系のときは引っ張り強度が０．４４ＧＰａ
以上であるものが、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅの添加により引っ張り強度が０．５０ＧＰａ以上す
ることができる。
【００１３】
また、モリブデン合金材は、密度が９０％以上、さらには９０〜９８％であることが好
ましい。密度は、（アルキメデス法による実測値／理論密度）×１００％で示すものとす
る。理論密度は、モリブデンの理論密度１０．２２ｇ／ｃｍ３、銅の理論密度８．９６ｇ
／ｃｍ３、鉄の理論密度７．８７ｇ／ｃｍ３、コバルトの理論密度８．９ｇ／ｃｍ３、ニ
ッケルの理論密度８．９ｇ／ｃｍ３を用いて重量比を掛け算して求める。例えば、Ｍｏを
７０ｗｔ％、銅を３０ｗｔ％のモリブデン合金材の場合、７０ｗｔ％×１０．２２＋３０
ｗｔ％×８．９６＝９．８４２ｇ／ｃｍ３がＭｏ（７０ｗｔ％）−Ｃｕ（３０ｗｔ％）の
モリブデン合金材の理論密度となる。
密度が９０％未満ではモリブデン合金材の強度が低下するおそれがある。一方、密度が
９８％を超えて高いと強度は十分であるが、製造コストの増大を招くおそれがある。その
ため、密度は９０〜９８％が好ましい。
図２に本発明のオルタネータ用Ｍｏ焼結部品の組織の一例を示した。図中、４はモリブ
デン結晶粒子、５は銅である。また、銅がモリブデン結晶同士の隙間に充填されているこ
とが好ましい。また、モリブデン結晶の最大結晶粒径が平均粒径の２倍以下であることが
好ましい。
【００１４】
Ｍｏ焼結部品は、Ｍｏ粉末と銅粉末を混合して焼結して製造される焼結体である。モリ
ブデンの融点は２６２０℃、銅の融点は１０８３℃であるので１２００℃以上の高温で焼
結するとモリブデン結晶粒子はそのままあるいは一部粒成長して結晶粒子として存在し、
銅は溶けてモリブデン結晶粒子同士の隙間に充填されるようになる。
また、モリブデン結晶の最大結晶粒径が平均粒径の２倍以下であることが好ましい。モ
リブデン結晶に平均粒径の２倍を超える粗大粒子があると、モリブデン結晶と銅の存在割
合のばらつきが発生し易い。
【００１５】
図３にオルタネータ用Ｍｏ焼結部品の一例を示した。図３では円柱形状のオルタネータ
用Ｍｏ焼結部品を例示したものであり、その他、四角柱形状などの多角柱形状であっても
よい。また、図３中、Ｌはオルタネータ用Ｍｏ焼結部品の直径、Ｔはオルタネータ用Ｍｏ
焼結部品の厚さである。直径Ｌ、厚さＴのサイズは特に限定されるものではないが、厚さ
０．５〜１ｍｍ、直径５〜１０ｍｍの円板状であることが好ましい。オルタネータは前述
の通り回転板を回転させて充電する充電器である。回転板が高速回転するので、オルタネ
ータ用Ｍｏ焼結部品があまり大きいと回転板の重量が重くなり回転板を回転させる力を大
きくしなければならなくなるので好ましくない。
このようなオルタネータ用Ｍｏ焼結部品は、オルタネータの回転板に取り付け易い。特
に、貫通穴に埋め込むタイプに好適である。貫通穴に埋め込まれたオルタネータ用Ｍｏ焼
結部品はろう付けにより固定される。回転中の発熱により熱膨張したとしてもＭｏ結晶と
銅の面積比のばらつきが±１０％以内と小さいので熱膨張のばらつきが小さい。そのため
、貫通穴から抜け落ちるおそれが少ないため、信頼性の高いオルタネータを提供すること
ができる。また、本発明のオルタネータを搭載した自動車の信頼性をも向上させることが
できる。
【００１６】
特に、複数個のオルタネータ用Ｍｏ焼結部品を搭載したオルタネータであるほど信頼性
を向上させることができる。オルタネータ用Ｍｏ焼結部品の搭載数は特に限定されるもの
ではないが、６〜２０個である。
【００１７】
次に製造方法について説明する。本発明のオルタネータ用Ｍｏ焼結部品の製造方法は特
に限定されるものではないが、効率よく得るための方法として次の製造方法が挙げられる
。
まず、原料粉末としてＭｏ粉末と銅粉末を用意し、混合する。Ｍｏ粉末としては、平均
粒径１〜８μｍ、さらに好ましくは３〜５μｍである。平均粒径が８μｍを超えると平均
粒径の２倍以上の粗大粒子ができ易い。また、Ｍｏ粉末の純度は９９．９ｗｔ％以上のも
のであることが好ましい。また、銅粉末は、１０μｍ以下、さらには０．５〜５μｍであ
ることが好ましい。銅粉末の平均粒径が１０μｍを超えるとＭｏ粒子間に銅粉末が入らな
い状態ができ易いため、好ましくない。また、銅粉末の純度も９９．９ｗｔ％以上のもの
であることが好ましい。また、必要に応じ、Ｎｉ，Ｃｏ，Ｆｅなどの第三成分を添加する
場合は、第三成分の平均粒径も平均粒径１０μｍ以下、さらに好ましくは０．５〜５μｍ
以下である。
【００１８】
各原料粉末を混合した後、樹脂バインダを混合する工程を行う。樹脂バインダは、ＰＶ
Ａ（ポリビニルアルコール）などが好ましい。樹脂バインダ混合工程において、原料混合
粉末を造粒する。原料粉末の造粒粉末は、平均粒径５０〜２００μｍ、さらに８０〜１４
０μｍが好ましい。造粒粉末の段階で、Ｍｏ粉末と銅粉末（第三成分を添加した場合は第
三成分粉末も含めて）を均一に混合しておくことが好ましい。
次に、この造粒粉末（樹脂バインダと混合した原料粉末）を金型に詰めてプレス成形す
ることにより、オルタネータ用Ｍｏ焼結部品形状のＭｏ成形体を得るプレス工程を行う。
プレス圧力は３〜１３ｔｏｎ／ｃｍ２（２９４〜１２７４ＭＰａ）が好ましい。プレス圧
力が３ｔｏｎ／ｃｍ３未満では成形体の強度が不十分であり、１３ｔｏｎ／ｃｍ２を超え
て大きいと成形体の密度が高くなりすぎ金型に負荷がかかる。
【００１９】
次に得られたＭｏ成形体を酸化還元雰囲気中で焼成する第一の焼成体を得る第一の焼成
工程を行う。第一の焼成工程は、最高到達温度を９００〜１２００℃とし、最高到達温度
での保持時間を１〜４時間とすることが好ましい。第一の焼成工程は、後述の第二の焼成
工程を本焼結としたときの仮焼結（または本焼結前の中焼結）との位置づけとなる。最高
到達温度が９００℃未満では成形体の緻密化が不十分であり、１２００℃を超えると緻密
化されすぎてしまう。緻密化されすぎると、銅がＭｏ結晶粒子間の隙間に十分入り込まな
くなる。また、酸化還元雰囲気とはウエット水素ガスであることが好ましい。ウエット水
素ガスとは、水蒸気を含有した水素ガスのことである。
第一の焼成工程では、最終製品としてＭｏ焼結体（オルタネータ用Ｍｏ焼結部品）の緻
密化を目的としたものではなく、酸化還元雰囲気中で焼成することにより、Ｍｏ焼結体表
面の炭素を取り除くとともにＭｏ焼結体が必要以上に酸化されるのを防ぐことを目的とし
た工程である。Ｍｏ焼結体が酸化されると銅がＭｏ結晶粒子間にきちんと充填されないお
それがある。
【００２０】
また、ウエット水素（水蒸気を含んだ水素ガス）により、Ｍｏ焼結体表面から炭素を除
去することができる。除去された炭素は二酸化炭素（ＣＯ２）や一酸化炭素（ＣＯ）とな
り除去される。これは、加熱により温められた水蒸気（Ｈ２Ｏ）は炭素（Ｃ）と反応し易
くなり、一酸化炭素（ＣＯ）や二酸化炭素（ＣＯ２）としてＭｏ焼結体から除去され易い
。Ｍｏ成形体を作る際に樹脂バインダを使っている。
また、第一の焼成工程は、６００℃から最高到達温度までを３〜７時間かけて昇温する
ことが好ましい。第一の焼成工程は、昇温速度があまり早いと成形体中のバインダの消失
や緻密化に不均一な個所がでて、密度が不均一な焼結体となるおそれがある。一方で７時
間以上かけて昇温すれば不均一性は解消されるが、時間がかかりすぎて製造効率が低下す
る。
【００２１】
また、第一の焼成工程において、焼成中にＭｏ成形体が酸化されるのを防ぐためにウエ
ット水素含有雰囲気中で焼成するものとする。必要以上に酸化を防ぐ観点から、焼成炉内
を窒素ガスで置換した後、ウエット水素ガス流量を０．２ｍ３／Ｈ（時間）以上、さらに
は０．２〜１７ｍ３／Ｈ（時間）とすることが好ましい。ウエット水素ガスを気流として
供給し、Ｍｏ成形体にフレッシュなウエット水素ガスが供給されるようにすることが好ま
しい。また、所定のガス流量があれば、除去された炭素成分（二酸化炭素、一酸化炭素）
を気流と一緒に焼結炉外に排除できる。樹脂バインダは、熱を加えると炭素として残存す
る。残存した炭素は第一の焼成工程中に炭素成分（二酸化炭素や一酸化炭素）になるが、
これら炭素成分は銅と反応し易いことから、気流の制御によりフレッシュなウエット水素
ガスを供給できるようにする必要がある。
特に、焼成ボート（Ｍｏボート）上に複数個のＭｏ成形体を並べて１バッチ２００個以
上の成形体を一度に焼成する場合は、ウエット水素ガス流量の調整は必要であり、そのと
きは焼成炉内のウエット水素ガス流量が２ｍ３／Ｈ以上の箇所があるようにすることが好
ましい。
【００２２】
図４に、製造方法の一例として、１バッチで複数個のＭｏ成形体を焼成する際の成形体
を焼成炉に入れる例を示した。図中、６はＭｏ成形体、７は焼成用容器、８は焼成ボート
、９はセパレータである。焼成ボート８上にＭｏ成形体６を複数個載せる。このとき、各
成形体６の隙間を水素ガスが通り安くするために各成形体同士の隙間を１ｍｍ以上開ける
ことが好ましい。複数個の成形体６を載せた焼成ボート８をセパレータ９を介して複数枚
積層する。これを焼成用容器７内に配置する。この焼成用容器ごと、焼成炉に入れること
により１バッチ２００個以上、さらには４００個以上、さらには２０００個以上の成形体
を一度に焼成することができる。なお、焼成ボート、セパレータ、焼成用容器はＭｏでで
きていることが好ましい。また、焼成ボートは必要に応じ酸化物セラミックスのコーティ
ングが施されているものを用いてもよい。
【００２３】
次に、第一の焼成体を水素含有雰囲気中で焼成する第二の焼成体を得る第二の焼成体を
得る第二の焼成工程、を行う。第二の焼成工程は、いわゆる本焼結工程にあたる工程であ
る。
第二の焼成工程は、最高到達温度１２００〜１６００℃とし、最高到達温度での保持時
間を１〜５時間であることが好ましい。最高到達温度が１２００℃未満では緻密化が十分
行われず密度が９０％未満になり易い。一方、１６００℃を超えると銅が流れ出し、密度
が低下する。好ましくは１３００〜１５００℃である。
また、最高到達温度での保持時間が１時間未満ではＭｏ焼結体の緻密化が不十分であり
、５時間を超えると銅が溶けだすおそれがある。
【００２４】
また、第二の焼成工程も第一の焼成工程と同様にＭｏ焼結体の酸化を防ぐために水素含
有雰囲気中で行う必要がある。このため、焼成炉内を窒素ガスで置換した後、水素ガスを
供給する方法が好ましい。また、フレッシュな水素ガスを供給することが好ましいため、
水素ガス気流を第一の焼成工程と同様の条件で調整することが好ましい。特に、１バッチ
２００個以上、さらには４００個以上と多数個の焼結体を得るためはウエット水素ガスま
たは水素ガスの流量の調整は必要である。
また、第一の焼成工程から第二の焼成工程は、図４に示したような焼成容器を用いるこ
とにより第一と第二の焼成工程の移動を連続的に行うことができるので量産性が上がる。
また、出来上がったＭｏ焼結体（オルタネータ用Ｍｏ焼結部品）は、必要であれば、表
面研磨加工を施すものとする。研磨加工は、バレル研磨やダイヤモンド砥石による研磨加
工が挙げられる。
【００２５】
［実施例］
（実施例１〜５、比較例１）
平均粒径３μｍ、純度９９．９ｗｔ％のＭｏ粉末と、平均粒径５μｍ、純度９９．９％
の銅粉末を混合し、さらに樹脂バインダ（ＰＶＡ）と混合して平均粒径８０〜１２０μｍ
の造粒粉末を調製した。次に、３〜５ｔｏｎ／ｃｍ２のプレス圧力で金型成型してＭｏ成
形体を調製した。なお、ＭｏとＣｕの組成比およびＭｏ焼結体のサイズは表１に示した通
りである。
Ｍｏ成形体４００個をＭｏ焼成ボート上に２ｍｍ間隔で並べた。これをスペーサを介し
て３段重ねて、Ｍｏ焼成容器内に収めた。これをプッシュ式焼成炉に投入して表１に示す
条件にて第一及び第二の焼成工程を行った。なお、焼成工程は一旦、窒素ガスを充満させ
た後、ウエット水素ガス気流中で行った。また、６００℃から最高到達温度までは３〜７
時間かけて昇温して行ったものである。
その後、表面研磨加工を施して実施例にかかるオルタネータ用Ｍｏ焼結部品を調製した
。得られたオルタネータ用Ｍｏ焼結部品は直径７ｍｍ×厚さ０．６ｍｍで統一した。また
、表面粗さＲａは３μｍで統一した。
比較例１として、密度９０％のＭｏ焼結体を調製した後、Ｃｕを溶浸した溶浸法により
製造したものを用意した。
【００２６】
実施例および比較例にかかるオルタネータ用Ｍｏ焼結部品に関し、単位面積５００μｍ
×５００μｍあたりのＭｏ結晶の面積比を求めた。これは任意の断面において単位面積５
００μｍ×５００μｍの拡大写真（ＳＥＭ写真）を撮り、そこに写るＭｏ結晶の面積を求
めＭｏ結晶の面積比とした。また、Ｍｏ結晶と銅の見分けが付きにくいものについてはＥ
ＰＭＡ面分析を利用した。この作業を任意の５箇所行い、その平均値を「Ｍｏ結晶の面積
比の平均値」とし、各測定点の平均値からの差を求め、最も大きな差を「ばらつき」とし
た。
また、Ｍｏ結晶の平均粒径は、前述の拡大写真から求めた。具体的には、（長径＋短径
）÷２で個々のＭｏ結晶粒子の粒径を求め、１００個分の平均値を「平均粒径」とした。
また、同様の拡大写真を用いてそこに写る最も大きな粒子の粒径と平均粒径の比を求めた
。また、密度は（アルキメデス法／理論密度）×１００（％）により求めた。さらに、熱
膨張率、引っ張り強度、比抵抗、熱伝導率を求めた。
熱膨張率は２５℃〜４００℃までの体積膨張率で求めた。引っ張り強度はＪＩＳ−Ｚ−
２２４１に準ずる引張強さ（ｔｅｎｓｉｌｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ）により求めた。比抵抗
はＪＩＳ−Ｈ−０５０５に準ずる体積抵抗率にて求めた。また、熱伝導率はレーザーフラ
ッシュ法により求めた。その結果を表２に示す。
【００２７】
【表１】
【００２８】
【表２】
【００２９】
表から分かる通り、本実施例にかかるオルタネータ用Ｍｏ焼結部品は、熱膨張係数が７
~１４×１０−６／℃、引っ張り強度０．４４ＧＰａ以上、比抵抗５．３×１０−６Ω・
ｍ以下、熱伝導率１６０Ｗ／ｍ・Ｋ以上と優れた特性を示した。また、断面写真をみると
Ｍｏ結晶粒子の隙間には銅が充填されていた。
一方、溶浸法で製造した比較例１は、Ｍｏ焼結体の中心部には銅が充填されていない領
域があり、密度は８７％であった。そのため、熱膨張率、強度および熱伝導率は低下し、
比抵抗値は大きくなっていた。また、予めＭｏのみで焼結体を構成していることから焼結
温度を１７００℃程度と高くしなければならないことから平均粒径の２倍以上の粗大粒子
が形成されていた。
【００３０】
（実施例６〜１０）
次に組成およびＭｏ焼結体サイズを表３のようにしたものを表４の条件にて製造した。
各実施例にかかるオルタネータ用Ｍｏ焼結部品について実施例１と同様の測定を行った。
その結果を表５に示す。また、焼成工程は６００℃から最高到達温度までの昇温を３〜７
時間かけて行ったものである。また、得られたＭｏ焼結部品を表面研磨して表面粗さを表
３の数値にした。
【００３１】
【表３】
【００３２】
【表４】
【００３３】
【表５】
【００３４】
本実施例にかかるオルタネータ用Ｍｏ焼結部品は、サイズを変えても優れた特性を示す
ことが分かった。
【００３５】
（実施例１Ａ〜１０Ａ、比較例１Ａ）
実施例１〜１０および比較例１のオルタネータ用Ｍｏ焼結部品を使ってオルタネータを
作製した。具体的には、オルタネータ用Ｍｏ焼結部品表面に絶縁層を介して半導体素子を
搭載した。次に、凹部または貫通穴を設けた回転板に各オルタネータ用Ｍｏ焼結部品を表
６に示す個数配置し、ろう付けした。回転板ごと耐熱サイクル試験を行った。室温→１２
０℃→室温→−２０℃を１サイクルとし、１０００サイクル後に半導体素子の位置ずれの
有無を確認した。位置ずれが１個でも発生したものを「×」、全く発生しなかったものを
「○」で表示した。その結果を表６に併せて示す。なお、回転板はＳＵＪ２（１２×１０
−６／℃）製である。
【００３６】
【表６】
【００３７】
表から分かる通り、本実施例にかかるオルタネータ用Ｍｏ焼結部品を搭載したオルタネー
タは信頼性が高いことが判明した。一方、比較例１のものは熱膨張率が低く、熱伝導率も
低いことから一部の素子に位置ずれが確認された。
【符号の説明】
【００３８】
１…オルタネータ用Ｍｏ焼結部品
２…回転板
３…回転軸
４…モリブデン結晶
５…銅
６…Ｍｏ成形体
７…焼成用容器
８…焼成ボート
９…セパレータ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車載用オルタネータに用いるＭｏ焼結部品、およびそれを用いたオルタネー
タ並びに自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車には、エンジンにより回転駆動されて発電するオルタネータと呼ばれる発電機が
備わっている。オルタネータは、自動車の走行中の回転駆動を利用して充電するためのも
のである。オルタネータの一例として、特開２００２−２１６８７号公報（特許文献１）
がある。オルタネータは、回転軸とロータの回転により得られた電流を制御回路を経てバ
ッテリに充電される。
制御回路にはスイッチング素子を様々な素子が搭載されている。回転軸とロータの回転
運動が行われると摩擦熱により発熱する。熱により制御回路に不具合がでないようにする
ためには放熱性を改善しなくてはならない。放熱性改善の対策として、放熱フィンの取付
が検討されているが、放熱フィンのみでは十分な放熱効果が得られなかった。
このため、オルタネータのロータ（回転軸に取り付けられる回転円板状部品）の放熱性
を向上させることが試みられている。
例えば、特開２００６−５４２９７号公報（特許文献２）では、銅とステンレスインバ
ーの焼結合金からなる放熱基板が開示されている。また、特開平１１−３０７７０１号公
報（特許文献３）にはＭｏ圧粉体に銅を溶浸したＭｏＣｕ溶浸基板が開示されている。特
許文献２および特許文献３のいずれも素材を圧延して所定形状に加工していた。このため
、コストという点では必ずしも満足いくものではなかった。
また、特許文献２および特許文献３ともに半導体素子を搭載するためのパッケージとし
ての着眼点しかなく、オルタネータのロータの放熱性を向上させると言った着眼点はなか
った。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２１６８７号公報
【特許文献２】特開２００６−５４２９７号公報
【特許文献３】特開平１１−３０７７０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
オルタネータのロータの放熱性を向上させるための部品が求められていた。ロータの放
熱性を向上させる方法として、ロータに穴を明け、その穴に放熱性のよい部品（放熱部品
）を充填する方法がある。一方、オルタネータのロータは回転軸と接しているため振動が
加わる。また、回転に伴う摩擦熱も発生することから放熱部品には強度および放熱性が優
れていることが求められる。また、オルタネータの回転板は軸受鋼（ＳＵＪ２）などの金
属でできており熱膨張率を金属に近いことも必要である。
本発明は、このような技術課題に鑑みてなされたもので、放熱性がよく、かつ強度が高
いオルタネータ用Ｍｏ焼結部品およびそれを用いたオルタネータ並びに自動車を提供する
ものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のオルタネータ用Ｍｏ焼結部品は、銅を１０〜５０質量％含有するモリブデン焼
結合金材からなるオルタネータ用Ｍｏ焼結部品において、モリブデン合金材は、モリブデ
ン結晶の平均粒径１０〜１００μｍ、単位面積５００μｍ×５００μｍあたりのＭｏ結晶
の面積比のばらつきが平均値の±１０％以内であることを特徴とするものである。
また、表面粗さＲａが５μｍ以下であることが好ましい。また、モリブデン焼結合金材
は、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅの少なくとも一種以上を金属元素換算で０．１〜３質量％含有して
いることが好ましい。また、モリブデン焼結合金材が密度９０〜９８％の焼結合金材であ
ることが好ましい。また、銅がモリブデン結晶同士の隙間に充填されていることが好まし
い。また、モリブデン結晶の最大結晶粒径が平均粒径の２倍以下であることが好ましい。
また、厚さ０．５〜１ｍｍ、直径５〜１０ｍｍの円板状であることが好ましい。また、
熱膨張率が７〜１４×１０−６／℃であることが好ましい。また、引っ張り強度が０．
４４ＧＰａ以上であることが好ましい。また、比抵抗が５．３×１０−６Ω・ｍ以下であ
ることが好ましい。
また、本発明のオルタネータは、本発明のオルタネータ用Ｍｏ焼結部品を取り付けた回
転板を搭載したものである。また、オルタネータ用Ｍｏ焼結部品を複数個取り付けたこと
が好ましい。また、このようなオルタネータを搭載した自動車に好適である。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、オルタネータ用Ｍｏ焼結部品のＭｏ結晶サイズのばらつきが小さいの
で放熱性や強度の優れたものを提供することができる。また、熱膨張率も軸受鋼（ＳＵＪ
２）などの金属と近い。その結果、オルタネータ、さらには自動車の信頼性を向上させる
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明のオルタネータの構成部品の一例を示す図。
【図２】本発明のオルタネータ用Ｍｏ焼結部品の組織の一例を示す図。
【図３】本発明のオルタネータ用Ｍｏ焼結部品の一例を示す図。
【図４】本発明のオルタネータ用Ｍｏ焼結部品の製造方法の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明のオルタネータ用Ｍｏ焼結部品は、銅を１０〜５０質量％含有するモリブデン合
金材からなるオルタネータ用Ｍｏ焼結部品において、モリブデン合金材は、モリブデン結
晶の平均粒径１０〜１００μｍ、単位面積５００μｍ×５００μｍあたりのＭｏ結晶の面
積比のばらつきが平均値の±１０％以内であることを特徴とするものである。
銅の含有量が１０質量％未満または５０質量％を超えると、熱膨張係数が熱膨張率が７
〜１４×１０−６／℃を外れる可能性が高い。
オルタネータとは、自動車などの駆動機関の走行中の回転駆動を利用して充電するため
のものである。図１にオルタネータの構成部品の一例を示した。図中、１はオルタネータ
用Ｍｏ焼結部品、２は回転板、３は回転軸である。
回転板に搭載されたオルタネータは、回転板上に積載される構造であったり、回転板に
穴をあけ、その穴にオルタネータ用Ｍｏ焼結部品をはめ込む構造など様々な構造がある。
回転板は高速回転するため、回転板の穴にＭｏ焼結部品をはめ込む構造を取った方が回転
中にＭｏ部品が外れるといった不具合が発生し難い。この穴は貫通穴や凹部形状となって
いる。また、オルタネータ用Ｍｏ焼結部品に絶縁層を介して半導体素子を搭載してもよい
。オルタネータには、回転板に半導体素子を搭載するタイプもある。オルタネータ用Ｍｏ
焼結部品は、熱伝導率１６０Ｗ／ｍ・Ｋ以上と放熱性も良いため半導体素子を搭載したと
しても優れた放熱性を示す。オルタネータ用回転板は軸受鋼（例えばＳＵＪ２）などでで
きている。ＳＵＪ２は熱膨張率１０×１０−６／℃前後であるため、それに搭載されるＭ
ｏ部品の 熱膨張率は前述のように熱膨張率が７〜１４×１０−６／℃、さらには８〜１
１×１０−６／℃であることが好ましい。
【０００９】
また、モリブデン合金材は、モリブデン結晶の平均粒径１０〜１００μｍ、単位面積５
００μｍ×５００μｍあたりのＭｏ結晶の面積比のばらつきが平均値の±１０％以内であ
ることを特徴とするものである。
モリブデン結晶の平均粒径が１０μｍ未満と小さいと相対的に銅の割合が増えるので強
度が低下する。一方、１００μｍを超えると相対的に銅の割合が少なくなるので好ましく
ない。モリブデン合金材は焼結体であり、モリブデンと銅の存在割合（面積比）のばらつ
きが平均値の±１０％以内である。モリブデンと銅の面積比のばらつきが少ないと、モリ
ブデン合金材の特性ばらつきを抑制できる。
【００１０】
オルタネータ用Ｍｏ焼結部品は、前述のように回転板にはめ込んで使われるものである
。例えば、半導体素子を搭載した場合、素子の熱によりオルタネータ用Ｍｏ焼結部品は熱
膨張する。このとき、Ｍｏ結晶と銅の存在割合のばらつきが大きいと部分的な膨張に差が
出て回転板から外れるおそれがある。そのため、熱膨張率の部分的な差をなくすためにＭ
ｏ結晶と銅の存在割合（面積比）のばらつきを±１０％以内にすることが重要である。
また、Ｍｏ結晶と銅の面積比の測定は単位面積５００μｍ×５００μｍを基準として測
定するものとする。単位面積を５００μｍ×５００μｍとしたのは、平均粒径の上限を１
００μｍとしているので、その５倍程度の面積であれば測定誤差を低減することが可能で
あるためである。また、Ｍｏ結晶と銅の面積比の測定は、ＳＥＭ写真またはＥＰＭＡの面
分析により測定できる。
【００１１】
また、オルタネータ用Ｍｏ焼結部品は、表面粗さＲａが５μｍ以下であることが好まし
い。前述のように回転板にはめ込んだりするとき、表面粗さＲａが大きいとはめ込んだ際
に回転板の貫通穴（または凹部）との接触箇所において回転板の回転に伴う振動により破
壊起点となるおそれがある。また、絶縁層を介して半導体素子を搭載する場合も表面粗さ
Ｒａが大きいと、半導体素子が傾いたり、絶縁層を厚くしないといけなくなる。絶縁層は
一般的に絶縁樹脂、金属酸化物が用いられる。絶縁樹脂や金属酸化物は、熱伝導率が３０
Ｗ／ｍ・Ｋ以下と放熱性が悪い。そのため、絶縁層があまり厚いと放熱性が低下する。そ
のため、絶縁層は１００μｍ以下、さらには５０μｍ以下であることが好ましい。Ｍｏ焼
結部品の表面粗さＲａは５μｍ以下、さらには２μｍ以下であることが好ましい。
【００１２】
また、モリブデン合金材は、ＭｏとＣｕの２元系を基本とするが、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅの
少なくとも一種以上を金属元素換算で０．１〜３質量％含有していてもよい。Ｎｉ、Ｃｏ
、Ｆｅを所定量含有することにより、モリブデン合金材の強度や硬度を上げることができ
る。モリブデン合金の強度はＭｏとＣｕの２元系のときは引っ張り強度が０．４４ＧＰａ
以上であるものが、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅの添加により引っ張り強度が０．５０ＧＰａ以上す
ることができる。
【００１３】
また、モリブデン合金材は、密度が９０％以上、さらには９０〜９８％であることが好
ましい。密度は、（アルキメデス法による実測値／理論密度）×１００％で示すものとす
る。理論密度は、モリブデンの理論密度１０．２２ｇ／ｃｍ３、銅の理論密度８．９６ｇ
／ｃｍ３、鉄の理論密度７．８７ｇ／ｃｍ３、コバルトの理論密度８．９ｇ／ｃｍ３、ニ
ッケルの理論密度８．９ｇ／ｃｍ３を用いて重量比を掛け算して求める。例えば、Ｍｏを
７０ｗｔ％、銅を３０ｗｔ％のモリブデン合金材の場合、７０ｗｔ％×１０．２２＋３０
ｗｔ％×８．９６＝９．８４２ｇ／ｃｍ３がＭｏ（７０ｗｔ％）−Ｃｕ（３０ｗｔ％）の
モリブデン合金材の理論密度となる。
密度が９０％未満ではモリブデン合金材の強度が低下するおそれがある。一方、密度が
９８％を超えて高いと強度は十分であるが、製造コストの増大を招くおそれがある。その
ため、密度は９０〜９８％が好ましい。
図２に本発明のオルタネータ用Ｍｏ焼結部品の組織の一例を示した。図中、４はモリブ
デン結晶粒子、５は銅である。また、銅がモリブデン結晶同士の隙間に充填されているこ
とが好ましい。また、モリブデン結晶の最大結晶粒径が平均粒径の２倍以下であることが
好ましい。
【００１４】
Ｍｏ焼結部品は、Ｍｏ粉末と銅粉末を混合して焼結して製造される焼結体である。モリ
ブデンの融点は２６２０℃、銅の融点は１０８３℃であるので１２００℃以上の高温で焼
結するとモリブデン結晶粒子はそのままあるいは一部粒成長して結晶粒子として存在し、
銅は溶けてモリブデン結晶粒子同士の隙間に充填されるようになる。
また、モリブデン結晶の最大結晶粒径が平均粒径の２倍以下であることが好ましい。モ
リブデン結晶に平均粒径の２倍を超える粗大粒子があると、モリブデン結晶と銅の存在割
合のばらつきが発生し易い。
【００１５】
図３にオルタネータ用Ｍｏ焼結部品の一例を示した。図３では円柱形状のオルタネータ
用Ｍｏ焼結部品を例示したものであり、その他、四角柱形状などの多角柱形状であっても
よい。また、図３中、Ｌはオルタネータ用Ｍｏ焼結部品の直径、Ｔはオルタネータ用Ｍｏ
焼結部品の厚さである。直径Ｌ、厚さＴのサイズは特に限定されるものではないが、厚さ
０．５〜１ｍｍ、直径５〜１０ｍｍの円板状であることが好ましい。オルタネータは前述
の通り回転板を回転させて充電する充電器である。回転板が高速回転するので、オルタネ
ータ用Ｍｏ焼結部品があまり大きいと回転板の重量が重くなり回転板を回転させる力を大
きくしなければならなくなるので好ましくない。
このようなオルタネータ用Ｍｏ焼結部品は、オルタネータの回転板に取り付け易い。特
に、貫通穴に埋め込むタイプに好適である。貫通穴に埋め込まれたオルタネータ用Ｍｏ焼
結部品はろう付けにより固定される。回転中の発熱により熱膨張したとしてもＭｏ結晶と
銅の面積比のばらつきが±１０％以内と小さいので熱膨張のばらつきが小さい。そのため
、貫通穴から抜け落ちるおそれが少ないため、信頼性の高いオルタネータを提供すること
ができる。また、本発明のオルタネータを搭載した自動車の信頼性をも向上させることが
できる。
【００１６】
特に、複数個のオルタネータ用Ｍｏ焼結部品を搭載したオルタネータであるほど信頼性
を向上させることができる。オルタネータ用Ｍｏ焼結部品の搭載数は特に限定されるもの
ではないが、６〜２０個である。
【００１７】
次に製造方法について説明する。本発明のオルタネータ用Ｍｏ焼結部品の製造方法は特
に限定されるものではないが、効率よく得るための方法として次の製造方法が挙げられる
。
まず、原料粉末としてＭｏ粉末と銅粉末を用意し、混合する。Ｍｏ粉末としては、平均
粒径１〜８μｍ、さらに好ましくは３〜５μｍである。平均粒径が８μｍを超えると平均
粒径の２倍以上の粗大粒子ができ易い。また、Ｍｏ粉末の純度は９９．９ｗｔ％以上のも
のであることが好ましい。また、銅粉末は、１０μｍ以下、さらには０．５〜５μｍであ
ることが好ましい。銅粉末の平均粒径が１０μｍを超えるとＭｏ粒子間に銅粉末が入らな
い状態ができ易いため、好ましくない。また、銅粉末の純度も９９．９ｗｔ％以上のもの
であることが好ましい。また、必要に応じ、Ｎｉ，Ｃｏ，Ｆｅなどの第三成分を添加する
場合は、第三成分の平均粒径も平均粒径１０μｍ以下、さらに好ましくは０．５〜５μｍ
以下である。
【００１８】
各原料粉末を混合した後、樹脂バインダを混合する工程を行う。樹脂バインダは、ＰＶ
Ａ（ポリビニルアルコール）などが好ましい。樹脂バインダ混合工程において、原料混合
粉末を造粒する。原料粉末の造粒粉末は、平均粒径５０〜２００μｍ、さらに８０〜１４
０μｍが好ましい。造粒粉末の段階で、Ｍｏ粉末と銅粉末（第三成分を添加した場合は第
三成分粉末も含めて）を均一に混合しておくことが好ましい。
次に、この造粒粉末（樹脂バインダと混合した原料粉末）を金型に詰めてプレス成形す
ることにより、オルタネータ用Ｍｏ焼結部品形状のＭｏ成形体を得るプレス工程を行う。
プレス圧力は３〜１３ｔｏｎ／ｃｍ２（２９４〜１２７４ＭＰａ）が好ましい。プレス圧
力が３ｔｏｎ／ｃｍ３未満では成形体の強度が不十分であり、１３ｔｏｎ／ｃｍ２を超え
て大きいと成形体の密度が高くなりすぎ金型に負荷がかかる。
【００１９】
次に得られたＭｏ成形体を酸化還元雰囲気中で焼成する第一の焼成体を得る第一の焼成
工程を行う。第一の焼成工程は、最高到達温度を９００〜１２００℃とし、最高到達温度
での保持時間を１〜４時間とすることが好ましい。第一の焼成工程は、後述の第二の焼成
工程を本焼結としたときの仮焼結（または本焼結前の中焼結）との位置づけとなる。最高
到達温度が９００℃未満では成形体の緻密化が不十分であり、１２００℃を超えると緻密
化されすぎてしまう。緻密化されすぎると、銅がＭｏ結晶粒子間の隙間に十分入り込まな
くなる。また、酸化還元雰囲気とはウエット水素ガスであることが好ましい。ウエット水
素ガスとは、水蒸気を含有した水素ガスのことである。
第一の焼成工程では、最終製品としてＭｏ焼結体（オルタネータ用Ｍｏ焼結部品）の緻
密化を目的としたものではなく、酸化還元雰囲気中で焼成することにより、Ｍｏ焼結体表
面の炭素を取り除くとともにＭｏ焼結体が必要以上に酸化されるのを防ぐことを目的とし
た工程である。Ｍｏ焼結体が酸化されると銅がＭｏ結晶粒子間にきちんと充填されないお
それがある。
【００２０】
また、ウエット水素（水蒸気を含んだ水素ガス）により、Ｍｏ焼結体表面から炭素を除
去することができる。除去された炭素は二酸化炭素（ＣＯ２）や一酸化炭素（ＣＯ）とな
り除去される。これは、加熱により温められた水蒸気（Ｈ２Ｏ）は炭素（Ｃ）と反応し易
くなり、一酸化炭素（ＣＯ）や二酸化炭素（ＣＯ２）としてＭｏ焼結体から除去され易い
。Ｍｏ成形体を作る際に樹脂バインダを使っている。
また、第一の焼成工程は、６００℃から最高到達温度までを３〜７時間かけて昇温する
ことが好ましい。第一の焼成工程は、昇温速度があまり早いと成形体中のバインダの消失
や緻密化に不均一な個所がでて、密度が不均一な焼結体となるおそれがある。一方で７時
間以上かけて昇温すれば不均一性は解消されるが、時間がかかりすぎて製造効率が低下す
る。
【００２１】
また、第一の焼成工程において、焼成中にＭｏ成形体が酸化されるのを防ぐためにウエ
ット水素含有雰囲気中で焼成するものとする。必要以上に酸化を防ぐ観点から、焼成炉内
を窒素ガスで置換した後、ウエット水素ガス流量を０．２ｍ３／Ｈ（時間）以上、さらに
は０．２〜１７ｍ３／Ｈ（時間）とすることが好ましい。ウエット水素ガスを気流として
供給し、Ｍｏ成形体にフレッシュなウエット水素ガスが供給されるようにすることが好ま
しい。また、所定のガス流量があれば、除去された炭素成分（二酸化炭素、一酸化炭素）
を気流と一緒に焼結炉外に排除できる。樹脂バインダは、熱を加えると炭素として残存す
る。残存した炭素は第一の焼成工程中に炭素成分（二酸化炭素や一酸化炭素）になるが、
これら炭素成分は銅と反応し易いことから、気流の制御によりフレッシュなウエット水素
ガスを供給できるようにする必要がある。
特に、焼成ボート（Ｍｏボート）上に複数個のＭｏ成形体を並べて１バッチ２００個以
上の成形体を一度に焼成する場合は、ウエット水素ガス流量の調整は必要であり、そのと
きは焼成炉内のウエット水素ガス流量が２ｍ３／Ｈ以上の箇所があるようにすることが好
ましい。
【００２２】
図４に、製造方法の一例として、１バッチで複数個のＭｏ成形体を焼成する際の成形体
を焼成炉に入れる例を示した。図中、６はＭｏ成形体、７は焼成用容器、８は焼成ボート
、９はセパレータである。焼成ボート８上にＭｏ成形体６を複数個載せる。このとき、各
成形体６の隙間を水素ガスが通り安くするために各成形体同士の隙間を１ｍｍ以上開ける
ことが好ましい。複数個の成形体６を載せた焼成ボート８をセパレータ９を介して複数枚
積層する。これを焼成用容器７内に配置する。この焼成用容器ごと、焼成炉に入れること
により１バッチ２００個以上、さらには４００個以上、さらには２０００個以上の成形体
を一度に焼成することができる。なお、焼成ボート、セパレータ、焼成用容器はＭｏでで
きていることが好ましい。また、焼成ボートは必要に応じ酸化物セラミックスのコーティ
ングが施されているものを用いてもよい。
【００２３】
次に、第一の焼成体を水素含有雰囲気中で焼成する第二の焼成体を得る第二の焼成体を
得る第二の焼成工程、を行う。第二の焼成工程は、いわゆる本焼結工程にあたる工程であ
る。
第二の焼成工程は、最高到達温度１２００〜１６００℃とし、最高到達温度での保持時
間を１〜５時間であることが好ましい。最高到達温度が１２００℃未満では緻密化が十分
行われず密度が９０％未満になり易い。一方、１６００℃を超えると銅が流れ出し、密度
が低下する。好ましくは１３００〜１５００℃である。
また、最高到達温度での保持時間が１時間未満ではＭｏ焼結体の緻密化が不十分であり
、５時間を超えると銅が溶けだすおそれがある。
【００２４】
また、第二の焼成工程も第一の焼成工程と同様にＭｏ焼結体の酸化を防ぐために水素含
有雰囲気中で行う必要がある。このため、焼成炉内を窒素ガスで置換した後、水素ガスを
供給する方法が好ましい。また、フレッシュな水素ガスを供給することが好ましいため、
水素ガス気流を第一の焼成工程と同様の条件で調整することが好ましい。特に、１バッチ
２００個以上、さらには４００個以上と多数個の焼結体を得るためはウエット水素ガスま
たは水素ガスの流量の調整は必要である。
また、第一の焼成工程から第二の焼成工程は、図４に示したような焼成容器を用いるこ
とにより第一と第二の焼成工程の移動を連続的に行うことができるので量産性が上がる。
また、出来上がったＭｏ焼結体（オルタネータ用Ｍｏ焼結部品）は、必要であれば、表
面研磨加工を施すものとする。研磨加工は、バレル研磨やダイヤモンド砥石による研磨加
工が挙げられる。
【００２５】
［実施例］
（実施例１〜５、比較例１）
平均粒径３μｍ、純度９９．９ｗｔ％のＭｏ粉末と、平均粒径５μｍ、純度９９．９％
の銅粉末を混合し、さらに樹脂バインダ（ＰＶＡ）と混合して平均粒径８０〜１２０μｍ
の造粒粉末を調製した。次に、３〜５ｔｏｎ／ｃｍ２のプレス圧力で金型成型してＭｏ成
形体を調製した。なお、ＭｏとＣｕの組成比およびＭｏ焼結体のサイズは表１に示した通
りである。
Ｍｏ成形体４００個をＭｏ焼成ボート上に２ｍｍ間隔で並べた。これをスペーサを介し
て３段重ねて、Ｍｏ焼成容器内に収めた。これをプッシュ式焼成炉に投入して表１に示す
条件にて第一及び第二の焼成工程を行った。なお、焼成工程は一旦、窒素ガスを充満させ
た後、ウエット水素ガス気流中で行った。また、６００℃から最高到達温度までは３〜７
時間かけて昇温して行ったものである。
その後、表面研磨加工を施して実施例にかかるオルタネータ用Ｍｏ焼結部品を調製した
。得られたオルタネータ用Ｍｏ焼結部品は直径７ｍｍ×厚さ０．６ｍｍで統一した。また
、表面粗さＲａは３μｍで統一した。
比較例１として、密度９０％のＭｏ焼結体を調製した後、Ｃｕを溶浸した溶浸法により
製造したものを用意した。
【００２６】
実施例および比較例にかかるオルタネータ用Ｍｏ焼結部品に関し、単位面積５００μｍ
×５００μｍあたりのＭｏ結晶の面積比を求めた。これは任意の断面において単位面積５
００μｍ×５００μｍの拡大写真（ＳＥＭ写真）を撮り、そこに写るＭｏ結晶の面積を求
めＭｏ結晶の面積比とした。また、Ｍｏ結晶と銅の見分けが付きにくいものについてはＥ
ＰＭＡ面分析を利用した。この作業を任意の５箇所行い、その平均値を「Ｍｏ結晶の面積
比の平均値」とし、各測定点の平均値からの差を求め、最も大きな差を「ばらつき」とし
た。
また、Ｍｏ結晶の平均粒径は、前述の拡大写真から求めた。具体的には、（長径＋短径
）÷２で個々のＭｏ結晶粒子の粒径を求め、１００個分の平均値を「平均粒径」とした。
また、同様の拡大写真を用いてそこに写る最も大きな粒子の粒径と平均粒径の比を求めた
。また、密度は（アルキメデス法／理論密度）×１００（％）により求めた。さらに、熱
膨張率、引っ張り強度、比抵抗、熱伝導率を求めた。
熱膨張率は２５℃〜４００℃までの体積膨張率で求めた。引っ張り強度はＪＩＳ−Ｚ−
２２４１に準ずる引張強さ（ｔｅｎｓｉｌｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ）により求めた。比抵抗
はＪＩＳ−Ｈ−０５０５に準ずる体積抵抗率にて求めた。また、熱伝導率はレーザーフラ
ッシュ法により求めた。その結果を表２に示す。
【００２７】
【表１】
【００２８】
【表２】
【００２９】
表から分かる通り、本実施例にかかるオルタネータ用Ｍｏ焼結部品は、熱膨張係数が７
~１４×１０−６／℃、引っ張り強度０．４４ＧＰａ以上、比抵抗５．３×１０−６Ω・
ｍ以下、熱伝導率１６０Ｗ／ｍ・Ｋ以上と優れた特性を示した。また、断面写真をみると
Ｍｏ結晶粒子の隙間には銅が充填されていた。
一方、溶浸法で製造した比較例１は、Ｍｏ焼結体の中心部には銅が充填されていない領
域があり、密度は８７％であった。そのため、熱膨張率、強度および熱伝導率は低下し、
比抵抗値は大きくなっていた。また、予めＭｏのみで焼結体を構成していることから焼結
温度を１７００℃程度と高くしなければならないことから平均粒径の２倍以上の粗大粒子
が形成されていた。
【００３０】
（実施例６〜１０）
次に組成およびＭｏ焼結体サイズを表３のようにしたものを表４の条件にて製造した。
各実施例にかかるオルタネータ用Ｍｏ焼結部品について実施例１と同様の測定を行った。
その結果を表５に示す。また、焼成工程は６００℃から最高到達温度までの昇温を３〜７
時間かけて行ったものである。また、得られたＭｏ焼結部品を表面研磨して表面粗さを表
３の数値にした。
【００３１】
【表３】
【００３２】
【表４】
【００３３】
【表５】
【００３４】
本実施例にかかるオルタネータ用Ｍｏ焼結部品は、サイズを変えても優れた特性を示す
ことが分かった。
【００３５】
（実施例１Ａ〜１０Ａ、比較例１Ａ）
実施例１〜１０および比較例１のオルタネータ用Ｍｏ焼結部品を使ってオルタネータを
作製した。具体的には、オルタネータ用Ｍｏ焼結部品表面に絶縁層を介して半導体素子を
搭載した。次に、凹部または貫通穴を設けた回転板に各オルタネータ用Ｍｏ焼結部品を表
６に示す個数配置し、ろう付けした。回転板ごと耐熱サイクル試験を行った。室温→１２
０℃→室温→−２０℃を１サイクルとし、１０００サイクル後に半導体素子の位置ずれの
有無を確認した。位置ずれが１個でも発生したものを「×」、全く発生しなかったものを
「○」で表示した。その結果を表６に併せて示す。なお、回転板はＳＵＪ２（１２×１０
−６／℃）製である。
【００３６】
【表６】
【００３７】
表から分かる通り、本実施例にかかるオルタネータ用Ｍｏ焼結部品を搭載したオルタネー
タは信頼性が高いことが判明した。一方、比較例１のものは熱膨張率が低く、熱伝導率も
低いことから一部の素子に位置ずれが確認された。
【符号の説明】
【００３８】
１…オルタネータ用Ｍｏ焼結部品
２…回転板
３…回転軸
４…モリブデン結晶
５…銅
６…Ｍｏ成形体
７…焼成用容器
８…焼成ボート
９…セパレータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
銅を１０〜５０質量％含有するモリブデン合金材からなるオルタネータ用Ｍｏ焼結部品に
おいて、モリブデン合金材は、モリブデン結晶の平均粒径１０〜１００μｍ、単位面積５
００μｍ×５００μｍあたりのＭｏ結晶の面積比のばらつきが平均値の±１０％以内であ
ることを特徴とするオルタネータ用Ｍｏ焼結部品。
【請求項２】
表面粗さＲａが５μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載のオルタネータ用Ｍｏ焼
結部品。
【請求項３】
モリブデン合金材は、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅの少なくとも一種以上を金属元素換算で０．１〜
３質量％含有していることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の
オルタネータ用Ｍｏ焼結部品。
【請求項４】
モリブデン合金材が密度９０〜９８％の焼結合金材であることを特徴とする請求項１ない
し請求項３のいずれか１項に記載のオルタネータ用Ｍｏ焼結部品。
【請求項５】
銅がモリブデン結晶同士の隙間に充填されていることを特徴とする請求項１ないし請求項
４のいずれか１項に記載のオルタネータ用Ｍｏ焼結部品。
【請求項６】
モリブデン結晶の最大結晶粒径が平均粒径の２倍以下であることを特徴とする請求項１な
いし請求項５のいずれか１項に記載のオルタネータ用Ｍｏ焼結部品。
【請求項７】
厚さ０．５〜１ｍｍ、直径５〜１０ｍｍの円板状であることを特徴とする請求項１ないし
請求項６のいずれか１項に記載のオルタネータ用Ｍｏ焼結部品。
【請求項８】
熱膨張率が７〜１４×１０−６／℃であることを特徴とする請求項１ないし請求項７のい
ずれか１項に記載のオルタネータ用Ｍｏ焼結部品。
【請求項９】
引っ張り強度が０．４４ＧＰａ以上であるであることを特徴とする請求項１ないし請求項
８のいずれか１項に記載のオルタネータ用Ｍｏ焼結部品。
【請求項１０】
比抵抗が５．３×１０−６Ω・ｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし請求項９の
いずれか１項に記載のオルタネータ用Ｍｏ焼結部品。
【請求項１１】
請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載のオルタネータ用Ｍｏ焼結部品を取り付
けた回転板を搭載したことを特徴とするオルタネータ。
【請求項１２】
オルタネータ用Ｍｏ部品を複数個取り付けたことを特徴とする請求項１１記載のオルタネ
ータ。
【請求項１３】
請求項１１または請求項１２のいずれか１項に記載のオルタネータを搭載したことを特徴
とする自動車。
【請求項１】
銅を１０〜５０質量％含有するモリブデン合金材からなるオルタネータ用Ｍｏ焼結部品に
おいて、モリブデン合金材は、モリブデン結晶の平均粒径１０〜１００μｍ、単位面積５
００μｍ×５００μｍあたりのＭｏ結晶の面積比のばらつきが平均値の±１０％以内であ
ることを特徴とするオルタネータ用Ｍｏ焼結部品。
【請求項２】
表面粗さＲａが５μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載のオルタネータ用Ｍｏ焼
結部品。
【請求項３】
モリブデン合金材は、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅの少なくとも一種以上を金属元素換算で０．１〜
３質量％含有していることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の
オルタネータ用Ｍｏ焼結部品。
【請求項４】
モリブデン合金材が密度９０〜９８％の焼結合金材であることを特徴とする請求項１ない
し請求項３のいずれか１項に記載のオルタネータ用Ｍｏ焼結部品。
【請求項５】
銅がモリブデン結晶同士の隙間に充填されていることを特徴とする請求項１ないし請求項
４のいずれか１項に記載のオルタネータ用Ｍｏ焼結部品。
【請求項６】
モリブデン結晶の最大結晶粒径が平均粒径の２倍以下であることを特徴とする請求項１な
いし請求項５のいずれか１項に記載のオルタネータ用Ｍｏ焼結部品。
【請求項７】
厚さ０．５〜１ｍｍ、直径５〜１０ｍｍの円板状であることを特徴とする請求項１ないし
請求項６のいずれか１項に記載のオルタネータ用Ｍｏ焼結部品。
【請求項８】
熱膨張率が７〜１４×１０−６／℃であることを特徴とする請求項１ないし請求項７のい
ずれか１項に記載のオルタネータ用Ｍｏ焼結部品。
【請求項９】
引っ張り強度が０．４４ＧＰａ以上であるであることを特徴とする請求項１ないし請求項
８のいずれか１項に記載のオルタネータ用Ｍｏ焼結部品。
【請求項１０】
比抵抗が５．３×１０−６Ω・ｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし請求項９の
いずれか１項に記載のオルタネータ用Ｍｏ焼結部品。
【請求項１１】
請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載のオルタネータ用Ｍｏ焼結部品を取り付
けた回転板を搭載したことを特徴とするオルタネータ。
【請求項１２】
オルタネータ用Ｍｏ部品を複数個取り付けたことを特徴とする請求項１１記載のオルタネ
ータ。
【請求項１３】
請求項１１または請求項１２のいずれか１項に記載のオルタネータを搭載したことを特徴
とする自動車。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−５２１８２（Ｐ２０１２−５２１８２Ａ）
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９５０４５（Ｐ２０１０−１９５０４５）
【出願日】平成２２年８月３１日（２０１０．８．３１）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（３０３０５８３２８）東芝マテリアル株式会社 (252)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月３１日（２０１０．８．３１）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（３０３０５８３２８）東芝マテリアル株式会社 (252)
【Ｆターム（参考）】
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