【発明の詳細な説明】 【０００１】 関連出願 本発明は、１９９８年４月２２日に出願された米国特許継続出願第０９／０６
３．９２４号の分割出願である。 【０００２】 発明の背景 本発明は、壊れやすい金属製物品に関し、特に標的および／または訓練用途で特に使用される壊れやすい弾丸に関する。 屋内および屋外の射撃用途は鉛がないことならびに壊れやすさ（分解）の特性から利益を得ている。 このような使用のための壊れやすい弾丸が周知である。 これらの弾丸は、１つの弾丸内に固めた金属粉の使用を特徴とし、この弾丸は射撃の間その完全性を維持するために十分な強度を有し、一方で、弾丸を砕くのに十分な質量と剛性を有する固体対象物との衝撃によって分解する。 【０００３】 従来の高密度の鋳造されスエージ加工された銅めっきまたは銅被覆の鉛弾丸は、屋内の射撃範囲でまた訓練用にも使用される。 射撃者を跳弾から保護するために、発射弾丸およびいかなる破片も射撃者を傷つけることがないよう防止するために、「弾丸トラップ」が通常必要とされる。 さらに、射撃範囲または訓練施設の壁部は、時々跳ね飛ぶ弾丸の破片を止めるために、ゴムまたは何か他の発射物吸収材料で覆うことが可能である。 かくして、屋内の標的／訓練範囲建設しまた維持する費用が重要である。 さらに、壁部に弾丸トラップと跳弾吸収材料を使用しても、時には跳弾はこのようなシステムを打ち負かし、また射撃者に傷を負わせる。 【０００４】 鉛弾丸を撃つことによって、空気で運ばれる鉛ダストの発散が引き起こされ、
空気中に導入される。 このため精巧な換気システムの装備が必要とされ、またこのような施設で働く個人は血液検査プログラムを受け、血流内の鉛の量の決定が必要となる可能性がある。 使用済みの鉛弾丸と弾丸の破片の蓄積は適切に処理しなければならず、また鉛廃棄物の処分に関する規則はますます複雑になっている。 かくして、鉛ダストの発生と使用済みの鉛弾丸と破片の蓄積は環境上の関心を引き起こし、重大な健康上の問題の可能性を有する。 【０００５】 鉛を含まない弾丸として使用される材料について長年研究が行われてきた。 弾薬の鉛を置き換える１つの問題は、このような弾丸を使用する弾薬が、自動または半自動銃で使用されるとき武器を適切に循環できるように、置換材料が十分に重くなければならないことである。 【０００６】 自動または半自動銃を循環する弾丸の能力の主な基準は、弾薬が循環機構に供給するエネルギ量である。 ある種類の銃では、このエネルギは薬莢を押し戻す拡張ガスによって供給される。 他のある種類では反動が利用され、なお他の種類では、高圧ガスは銃身内のポートを通して、火器を循環する機構に接続している。 【０００７】 すべての火器は、ある圧力対時間特性を形成する弾丸と推進剤（火薬）とによって機能するように設計される。 より軽い弾丸を使用することは、循環に必要なエネルギを機構に与えるためのエネルギ移動があまりにも低いならば、半自動式または自動式銃の動作に問題を引き起こす可能性がある。 エネルギは追加の推進剤または異なった種類の推進剤を使用して増やすことができるが、このような訓練弾の特性は従来の弾丸と推進剤とを有する弾薬と相当異なるので、これは望ましくない。 【０００８】 さらに、弾丸の鉛を置き換えるためには、得られる弾丸質量が市場で調達可能な推進剤と両立できるように、選択される材料は十分に大きな比重を持たなければならない。 特別な推進剤または他の成分を開発する必要があると思われる鉛を含まない弾丸を開発することは、経済的に実行不可能である。 【０００９】 さらに、鉛を含まない訓練弾は、それが堅い表面を打つとき小さな粒子に分解しなければならない。 次に、個々の粒子は非常に軽く、危険であるほどに十分なエネルギを運ぶことができない。 他方、このような弾丸は高い発砲時に生じる加速に耐えるために十分に強くなければならず、銃身旋条に係合するために十分可鍛性であり、また行政機関によって必要とされるような旋条からの識別刻みを保持するのに十分な耐久性を有する。 【００１０】 樹脂性の結合剤と金属製の粉末との組合せを使用する練習および訓練弾は、銃器の銃身の制御できない壊れやすさの特性、不十分な強度、付着物の増加、銃身の寿命短縮および弾丸が発射される銃身の旋条からの刻みを保持または受容する不能力のため、満足であると一般的に証明されていない。 【００１１】 発明の概要 したがって、本発明は、壊れやすい金属製弾丸および従来技術の限界と不都合の１つ以上を実質的に取り除く、金属性弾丸を製造する方法に関する。 【００１２】 本発明の追加の目的および利点を引き続く説明に記載し、また部分的に説明から明らかになるか、あるいは本発明の実施によって学ぶことが可能である。 本発明の目的と他の利点は、記載した説明および本発明の請求の範囲ならびに添付図面のに指摘した物品と方法によって実現かつ成就される。 【００１３】 これらと他の利点を達成するためにおよび本発明の目的によれば、具現化しまた広く説明したように、本発明は壊れやすい金属製弾丸およびそれを製造するための方法に関する。 弾丸は複数の金属粒子ともろい結合剤とを含む。 好ましくは、もろい結合剤は、金属粒子と結合剤材料とから形成される少なくとも１つの金属間化合物から本質的に構成される。 結合剤材料は、金属粒子の接合温度以下の、金属粒子の金属と結合剤材料との可鍛性合金の実質的な量を形成する温度以下の、また結合剤材料と金属粒子が、まとまった壊れやすい物品に金属粒子を接合する少なくとも１つの金属間化合物を形成する温度上方の処理温度で、もろい結合剤を形成する金属または非金属である。 物品を製造する方法によれば、金属粒子と粉末の結合剤材料は金属製物品の形状に圧縮され、次に、少なくとも１つの金属間化合物を形成するために十分な時間の間処理温度に加熱され、次に、壊れやすい金属製弾丸を形成するために冷却される。 【００１４】 本発明のさらなる態様では、金属粒子は銅、鉄、ニッケル、金、銀、鉛、クロムおよびそれらの合金から選択される金属または金属ベースの合金であり、好ましくは銅あるいは銅ベースの合金であり、また結合剤材料は、錫、亜鉛、ガリウム、ゲルマニウム、シリコン、ヒ素、アルミニウム、インジウム、アンチモン、
鉛、ビスマスおよびそれらの合金、好ましくは錫または錫ベースの合金から選択される材料から本質的に構成される。 【００１５】 他の実施形態は、複数の未焼結の金属粒子と、金属製弾丸を形成するために金属粒子を接合する少なくとも１つの金属間化合物結合剤とから成る壊れやすい金属製弾丸である。 【００１６】 本実施形態のさらなる態様では、結合剤は多孔性のもろい材料の微細構造を有し、またこのような結合剤を使用する最終処理製品は１３，０００ｐｓｉ未満の横破断強度を有する。 このような特性を有する壊れやすい弾丸は、破裂が弾丸の運動学的エネルギの大部分を吸収するように、結合剤のもろい欠陥によって複数の粒子に砕かれる。 【００１７】 なおさらなる実施形態では、本発明は、壊れやすい金属性弾丸の製造方法であり、金属粒子、例えば銅および銅合金と金属製結合剤材料とから成る混合物を形成する段階であって、金属製結合剤材料が、金属粒子、例えば錫および錫合金の金属との金属間化合物を形成するために配列された金属および合金を含む段階から成る。 混合組成物は、金属粒子の接合温度以下の、金属粒子の金属と金属結合剤材料との可鍛性合金の実質的な量を形成する温度以下の、しかし金属と金属結合剤材料との少なくとも１つの金属間化合物を形成する温度上方の処理温度で、
もろい結合剤を形成するように配列される。 混合物は成形圧粉体を形成するために圧縮され、少なくとも１つの金属間化合物の有効量を形成するために十分な時間の間処理温度に加熱され、これによって成形金属先駆体を形成し、また金属製物品を形成するために成形金属先駆体を室温に戻す。 【００１８】 本実施形態の１つの態様では、成形圧粉体の寸法は壊れやすい金属製物品の寸法の０．２％以内にある。 【００１９】 本発明の方法のさらなる実施形態では、圧粉体の寸法は壊れやすい金属製弾丸の寸法の０．２％以内にある。 【００２０】 前述の概要と次の詳細な説明の両方が模範的かつ説明目的であり、また請求されるような本発明のさらなる説明を提供するように意図されることが理解される。 【００２１】 好適な実施形態の説明 次に、本発明の好適な実施形態を参照する。 本発明により、結合剤によって共に接合される複数の金属粒子を含む壊れやすい金属製弾丸が提供される。 結合剤材料は、焼結によって金属粒子を接合する温度以下の、結合剤材料と金属粒子との可鍛性合金の相当量を形成する温度以下の、しかし金属粒子の金属と結合剤材料との少なくとも１つの金属間化合物を形成する温度上方の処理温度で、過渡液相を形成するように配列される。 本発明の目的のために、このような可鍛性合金の相当量は、最終的に処理される弾丸がもはや壊れやすくなくなる点に、結果として得られる構造を可鍛性にする量である。 例えば、金属粒子が銅であり、結合剤が錫である実施形態では、２３０から４３０度の処理温度によって、容易に認められる銅粒子／銅粒子の結合なしに、最初はちょうど液状の錫の過渡液相が形成される。 液状の錫は次に銅を受容し、銅粒子の表面に固体状の第１の金属間化合物を形成する。 初期の金属間化合物の中へのまたそれを通した銅の拡散によって追加の金属間化合物が形成され、また温度と時間に応じて液状の錫の全量を銅と錫の少なくとも１つの金属間化合物から成る固体に変換することが可能である。 このような変換物質が錫の完全な部分になる前に物品が冷却されるならば、金属の形態であるが、１つまたは複数の金属間化合物が銅粒子の表面に固まることが可能である。 固体錫の量に関する１つまたは複数の金属間化合物の量は、物品が壊れやすいか、あるいは可鍛性であるかどうかを決定する。 さらに、処理の時間と温度は、微細構造のα銅相の形成が認められない程度でなければならない。
認められる量のα銅相があったならば、処理物品の延性と横破断強度とを増加することによって弾丸の壊れやすさを劇的に低減するであろう。 【００２２】 金属粒子と結合剤材料は弾丸の形状部内に共に圧縮され、次に、結合剤の過渡液相の有効量を形成するため十分な時間の間処理温度に加熱され、次に、弾丸を形成するために冷却される。 結合剤の過渡液相の有効量は、結合剤の過渡液相が少なくとも１つの金属間化合物を形成するときにまとまったボディに金属粒子を接着するのに十分なその量である。 このような量は、金属粒子／金属粒子結合の小さな量であることを妨げず、金属製物品の機械的性質は、金属製物品内の任意の金属粒子／金属粒子の結合強度よりも結合剤の機械的性質によって決定される。 【００２３】 本発明の好適な実施形態では、金属製物品は鉛を含まない壊れやすい金属製弾丸である。 金属粒子は未焼結であり、金属結合剤はもろい金属間化合物である。
本発明の目的のために、用語「もろい」は、周囲温度で低い破壊靱性、低い延性あるいは亀裂伝播に対して低い抵抗を示す材料を含む。 【００２４】 他の本発明の好適な実施形態は、薬包内に装填される鉛を含まない壊れやすい金属製弾丸である。 図１に示したように、本発明の弾丸を使用した従来の中央起爆式の薬包が示されているが、本発明は周縁起爆式の薬包（図示せず）にも使用することができる。 弾丸１０、本出願では丸い突起の９ｍｍの弾丸はケース口１
２に挿入される。 ケース１４はケース口１２にかしめて（内側方向に変形して）
、ケース１４内への所望の挿入深さで弾丸の保持を補助することができる。 本発明の弾丸は、かしめの間に砕けることなくかしめ操作に耐えるために十分な強度と延性を有する。 ケースは、さらに別個の雷管１８を挿入できる雷管ポケット１
６を含む。 図１に示したケースは、ピストル弾薬に典型的な直線壁のケースである。 本発明の弾丸はライフル銃弾薬としても有用であり、またこのような弾薬のためにケースは「ボトルネック」カートリッジ（図示せず）であることが可能であり、ケース口は薬莢ボディよりも小さい直径を有する。 推進剤（火薬）２０は薬莢１４のボディ内に配置される。 雷管１８は鉛を含まないことが好ましい。 かくして、弾丸１０もまた鉛を含まないならば、このような薬包の発射は鉛を発生しない。 このような雷管はＣＣＩ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ ｏｆ Ｌｅｗｉｓｔ
ｏｎ，Ｉｄａｈｏ、米国によって製造され、Ｃｌｅａｎｆｉｒｅ（登録商標）雷管と指定される。 ここに示したように、雷管１８は鉛を含まない雷管組成２２を含むが、周縁起爆式の薬包は薬包それ自体のリム内部にこのような組成を有する（図示せず）。 【００２５】 好ましくは、本発明の金属粒子は銅、鉄、ニッケル、金、銀、鉛、クロムおよびそれらの合金、好ましくは銅、鉄、ニッケルおよびクロム、最も好ましくは銅および銅合金から選択される金属または金属ベースの合金から本質的に構成される。 本発明のさらに好適な実施形態では、結合剤材料は、金属粒子の金属との少なくとも１つの金属間化合物を形成する１つまたは複数の金属、金属ベースの合金、非金属およびそれらの混合物と合金から本質的に構成される。 このような材料は錫、亜鉛、ガリウム、ゲルマニウム、シリコン、ヒ素、アルミニウム、インジウム、アンチモン、鉛、ビスマスおよびそれらの混合物と合金、最も好ましくは錫および錫合金から選択することが可能である。 【００２６】 本発明の重要な特徴は、壊れやすい金属製弾丸が、発射中のその完全性を維持しつつ、弾丸と対象物との衝撃の際のもろい結合剤のもろい欠陥によって複数の粒子にされ、これによって、従来の鋳造またはスエージ加工の弾薬を使用するときに直面する跳弾の問題が回避される。 複数の粒子への壊れやすい金属製弾丸のこの破裂は、さらに弾丸の大部分の運動エネルギを吸収し、これによって弾丸、
または弾丸の部片の跳ね返りの可能性を本質的に除去する。 本発明の金属製物品の多孔性の微細構造の故に、銃器の銃身内の通過を促進するために、二硫化モリブデン、テフロン（登録商標）および炭素のような種々の滑剤を保持することができる。 【００２７】 特定の金属粒子／結合剤の組合せのための適切な熱処理後のこのような材料の微細構造は、少なくとも１つの金属間化合物から本質的に構成される結合剤材料によって互いに接着される固体金属粒子を特徴とする。 このようなシステムは、
適切に熱処理される材料を壊れやすくするので、このようなシステムは好適である。 結合剤は完全に高密度であるか、あるいは多孔性であることが可能である。 【００２８】 上述の機械的性質に加えて、本発明の壊れやすい金属製弾丸は、薬包への弾丸の自動または手動装填に耐え、発射中のその完全性を維持するために、また図２
に示したように弾丸が発射される銃器の銃身の旋条からの刻みを受容かつ保持するために、使用結合剤により十分な強度を有する。 図２は、弾丸の外周の表面に条溝３２を有する９ｍｍのピストル弾丸３０の概略図である。 これらの条溝３２
は、弾丸が銃身を通過するときに銃身の旋条によって形成され、また通常、弾丸を発射した特定の銃身の特性である。 この後者の特徴は、弾丸が発射された特定の銃器の識別が可能であることが重要と考察される法の執行を特別に考慮したものである。 【００２９】 本発明によれば、壊れやすい金属製弾丸は、金属粒子と結合剤材料との混合物を形成して、金属粒子の焼結ネック成長の温度以下の、また金属粒子の金属と結合剤材料との少なくとも１つの金属間化合物が形成される温度上方の処理温度で、過渡液相を形成することから成る方法によって形成される。 次に、混合物は、
成形圧粉体を形成するためにダイ締固め、ロータリスクリュ締固め、静水圧プレス成形のような既知の圧縮技術を用いて圧力下で圧縮される。 圧粉体は、過渡液相の有効量を、次に少なくとも１つの金属間化合物を形成するために十分な時間の間処理温度に加熱され、これによって成形金属先駆体を形成する。 次に、成形金属先駆体は室温に戻されて、鉛を含まない壊れやすい金属製弾丸であり得る本発明の金属製物品を形成する。 処理温度と加熱期間は、当然、金属粒子と結合剤材料の選択に関係する。 処理温度は、金属粒子が焼結によって互いに接合する温度以下、金属粒子の金属と結合剤材料との可鍛性合金の実質的な量を形成する温度以下、また金属粒子の金属と結合剤材料の少なくとも１つの金属間化合物が形成される温度を上回る。 これは、圧粉体の熱処理の結果として生じる寸法の変化が非常にわずかであるという有益な効果を有する。 【００３０】 本発明の好適な実施形態では金属粒子は銅から本質的に構成され、結合剤材料は錫から本質的に構成され、また圧粉体は最高６０分間１５０から４３０度の範囲の温度に加熱されて、少なくとも１つの金属間化合物から本質的に構成されるもろい結合剤を形成する。 【００３１】 上記のように、本発明の特定の有利な観点は、壊れやすい金属製物品が成形圧粉体の形状と寸法を本質的に保持することである。 かくして、成形圧粉体を形成する工具の形状と寸法は所望の最終製品と同じであり得る。 本発明により、壊れやすい金属製物品の寸法は成形圧粉体の寸法の０．２％内にある。 【００３２】 次の実施例は本発明の例示である。 実施例１ いくつかくの壊れやすい金属製弾丸が、市販の銅プリミックスを用いて本発明（ＰＭＢ−８，ＯＭＧ Ａｍｅｒｉｃａｓ，Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｔｒｉａｎｇｌ
ｅ Ｐａｒｋ，Ｎｏｒｔｈ Ｃａｒｏｌｉｎａ、米国）により形成された。 プリミックスの成分は８９．７５重量％の銅粒子、１０重量％の錫粒子および２５重量％のステアリン酸亜鉛滑剤であった。 潤滑材は支援に締固めと圧粉体の排出に存在していて、そして引き続く熱処理の間に実質的に取り外された。 プリミックスは２５０メッシュよりも約８％大きな、３２５メッシュよりも約３０％大きな粒度を有し、平衡は３２５メッシュよりも小さかった。 【００３３】 混合物は、後に約２０トンの全備重量を及ぼすと確認された機械プレスで標準直線壁ダイを使用して圧縮された。 ダイは、９ｍｍ弾丸の寸法と構造のいくつかの圧粉体に混合物を形成した。 次に、圧粉体は窒素雰囲気内で３０分間２６０度の温度で加熱され、この時間で結合剤の総重量が過渡液体結合相に、最終的に少なくとも１つの銅と錫の金属間化合物に変形された。 処理される圧粉体は、次に室温に冷却され、圧粉体の元の寸法から０．１％未満の偏差である１０５グレーン（６．８０グラム）の重量の９ｍｍ弾丸が得られる。 【００３４】 弾丸は４．５グレーンのＨｅｒｃｕｌｅｓ Ｂｕｌｌｓｅｙｅ（登録商標）の火薬を有する黄銅薬莢に装填され、かしめられた。 得られた弾薬は、複数の異なった銃器（半自動式および完全自動式銃）から０．２５インチの鋼製障壁に対してテスト発射された。 弾薬は故障なしに働き、問題なく送り、発射し、放出した。 障壁との衝撃時に弾丸は完全に微粉に崩壊した。 【００３５】 実施例２−４ 実施例１の弾丸に形成された同一の材料が、標準横破断強度テストバーに形成された。 サンプルは未加工状態で（圧縮されたが、熱処理なし）（実例２）、窒素雰囲気内で３０分間２６０度の温度の実例１の同一の熱処理後（実例３）に、
また窒素雰囲気内で３０分間８１０度の温度の熱処理後（実例４）にテストされた。 次の特性が確認された。 すなわち密度、ダイ寸法からの％の寸法変化（ＡＳ
ＴＭ Ｂ６１０、ＭＰＩＦ ４４またはＩＳＯ４４９２に記載されているような）、ロックウェルＨ硬さ（ＨＲＨ）およびＡＳＴＭ Ｂ５２８、ＭＰＩＦ ４１
またはＩＳＯ ３３２５に準拠して決定されるような１平方インチ当たりのポンド（ｐｓｉ）単位の横破断強度（ＴＲＳ）。 ロックウェルＨ硬さスケールは、１
／８インチのボールインデンタと１５０Ｋｇ（ＡＳＭ Ｍｅｔａｌ Ｈａｎｄｏ
ｂｏｏｋ）の荷重の使用に基づいている。 実施例 密度 寸法変化 ＨＲＨ（平均） ＴＲＳ ２ ７．２６ｇ／ｃｃ ０．１４％ ７３．７ ３，６５１ｐｓｉ ３ ７．２７ｇ／ｃｃ ０．０７％ ９４．８ １２．７１０ｐｓｉ ４ ６．５３ｇ／ｃｃ ２．５３％ ５２．７ ３２．６２５ｐｓｉ 【００３６】 上記のデータは、従来のように圧縮され、次に３０分間２６０度の温度で熱処理された約９０／１０の銅／錫混合物を使用した実施形態が、処理された物品の横破断強度が約１３，０００ｐｓｉ未満である場合、許容し得る壊れやすさの弾丸を製造することを示している。 １３，０００ｐｓｉよりも大きな横破断強度は壊れやすい弾丸のために使用可能であるが、好ましくない。 【００３７】 他のサンプルに関する金属組織学は、銅／錫系では、当初溶かされた錫と液状の錫が銅粒子の周囲の空間に浸透したことを確認した。 次に銅は液状の錫の中に拡散し、また銅粒子上の層として凝固した第１の金属間化合物を形成した。 液状の錫はなお存在している可能性があり、またより多くの銅と錫が第１の金属間化合物内に拡散して、第２の金属間化合物を形成するにつれて、第１の金属間化合物が溶融可能であると信じられる。 処理温度で、錫は銅粒子に向かって拡散し続け、結合剤の中にボイドを形成する。 混合物内の錫の量、処理温度および処理温度時の時間に関係して、元素の錫が消え、また少なくとも１つの金属間化合物が形成される。 このような金属間化合物は小さな延性、低い破壊靱性および亀裂伝播に対する低い抵抗を有する。 このような材料は金属粒子に接合している結合剤を含み、また金属粒子はさもなければ可鍛性の材料によって（粒子／粒子の結合あるいは可鍛性の結合剤による結合を介して）結合されないので、接合された物品は壊れやすい。 さらに、金属間化合物および多孔率の形成に関連した体積変化は、接合される物品の形成中に寸法的に大きく変化しない物品を形成するために操作することができる。 【００３８】 銅／錫状態図は、平衡において、いくつかの異なった金属間化合物を形成できることを示す。 開示した実施形態に本発明を限定せず、また理論によって縛られることを望まない一方で、好適な実施形態に存在する金属間化合物は、平衡状態図でη相として既知であると信じられる。 ここに説明した熱処理は平衡構造をもたらしても、あるいはもたらさくてもよいが、１つまたは複数の金属間化合物の化学種あるいは非平衡相の存在は、本発明にとって、結合剤として使用されるときのこのような材料が、機械的特性と材料から形成される物品の寸法とに対して有する効果ほど重要でない。 かくして、本発明の結合剤は金属間化合物、単一の金属間化合物の混合物、あるいは金属間化合物を有するある相のもろい混合物であり得る。 【００３９】 開示された実施形態の追加の利点と修正が当業者には生じるかもしれない。 特定の金属間化合物またはその組合せが後に有利であると確認されるかもしれない。 このような材料は本発明の範囲内にある。 本発明は、そのより広い観点で、したがって特定の材料、細部、実施形態および図示し、また説明した実例に限定されない。 したがって、添付請求項とそれらの等価物に規定されるような本発明の範囲から逸脱することなしに、詳細に開示したそのようなものから逸脱を行うことが可能である。 図面の簡単な説明 添付図は本発明のさらなる理解を提供するために含まれ、また本明細書の一部に組み込まれると共にそれを構成し、そして説明と共に本発明の原理を説明するために使用される。 図１ くぼみの弾丸を含む中央起爆式の薬包の断面図である。 図２ 本発明の放出された弾丸の側面図であり、銃身旋条からの刻みの保持を例示している。 【手続補正書】 【提出日】平成１２年１０月２４日（２０００．１０．２４） 【手続補正１】 【補正対象書類名】明細書 【補正対象項目名】特許請求の範囲 【補正方法】変更 【補正内容】 【特許請求の範囲】 【手続補正２】 【補正対象書類名】明細書 【補正対象項目名】００１３ 【補正方法】変更 【補正内容】 【００１３】 これらと他の利点を達成するためにおよび本発明の目的によれば、具現化しまた広く説明したように、本発明は壊れやすい金属製弾丸およびそれを製造するための方法に関する。 弾丸は複数の金属粒子ともろい結合剤とを含む。 好ましくは、もろい結合剤は、金属粒子と結合剤成形材料とから形成される少なくとも１つの金属間化合物から本質的に構成される。 結合剤成形材料は、金属粒子の接合温度以下の、金属粒子の金属と結合剤成形材料との可鍛性合金の実質的な量を形成する温度以下の、また結合剤成形材料と金属粒子が、まとまった壊れやすい物品に金属粒子を接合する少なくとも１つの金属間化合物を形成する温度上方の処理温度で、もろい結合剤成形部を形成する金属または非金属である。 物品を製造する方法によれば、金属粒子と粉末の結合剤成形材料は金属製物品の形状に圧縮され、次に、少なくとも１つのもろい金属間化合物を形成するために十分な時間の間処理温度に加熱され、次に、壊れやすい金属製弾丸を形成するために冷却される。 【手続補正３】 【補正対象書類名】明細書 【補正対象項目名】００１４ 【補正方法】変更 【補正内容】 【００１４】 本発明のさらなる態様では、金属粒子は銅、鉄、ニッケル、金、銀、鉛、クロムおよびそれらの合金から選択される金属または金属ベースの合金であり、好ましくは銅あるいは銅ベースの合金であり、また結合剤成形材料は、錫、亜鉛、ガリウム、ゲルマニウム、シリコン、ヒ素、アルミニウム、インジウム、アンチモン、鉛、ビスマスおよびそれらの合金、好ましくは錫または錫ベースの合金から選択される材料から本質的に構成される。 【手続補正４】 【補正対象書類名】明細書 【補正対象項目名】００１７ 【補正方法】変更 【補正内容】 【００１７】 なおさらなる実施形態では、本発明は、壊れやすい金属性弾丸の製造方法であり、金属粒子、例えば銅および銅合金と金属製結合剤成形材料とから成る混合物を形成する段階であって、金属製結合剤成形材料が、金属粒子、例えば錫および錫合金の金属との金属間化合物を形成するために配列された金属および合金を含む段階から成る。 混合組成物は、金属粒子の接合温度以下の、金属粒子の金属と金属結合剤成形材料との可鍛性合金の実質的な量を形成する温度以下の、しかし金属と金属結合剤成形材料との少なくとも１つの金属間化合物を形成する温度上方の処理温度で、もろい結合剤を形成するように配列される。 混合物は成形圧粉体を形成するために圧縮され、少なくとも１つの金属間化合物の有効量を形成するために十分な時間の間処理温度に加熱され、これによって成形金属先駆体を形成し、また金属製物品を形成するために成形金属先駆体を室温に戻す。 【手続補正５】 【補正対象書類名】明細書 【補正対象項目名】００２１ 【補正方法】変更 【補正内容】 【００２１】 好適な実施形態の説明 次に、本発明の好適な実施形態を参照する。 本発明により、結合剤によって共に接合される複数の金属粒子を含む壊れやすい金属製弾丸が提供される。 結合剤 成形材料は、焼結によって金属粒子を接合する温度以下の、結合剤成形材料と金属粒子との可鍛性合金の相当量を形成する温度以下の、しかし金属粒子の金属と結合剤成形材料との少なくとも１つの金属間化合物を形成する温度上方の処理温度で、過渡液相を形成するように配列される。 本発明の目的のために、このような可鍛性合金の相当量は、最終的に処理される弾丸がもはや壊れやすくなくなる点に、結果として得られる構造を可鍛性にする量である。 例えば、金属粒子が銅であり、結合剤成形材料が錫である実施形態では、２３０から４３０度の処理温度によって、容易に認められる銅粒子／銅粒子の結合なしに、最初はちょうど液状の錫の過渡液相が形成される。 液状の錫は次に銅を受容し、銅粒子の表面に固体状の第１の金属間化合物を形成する。 初期の金属間化合物の中へのまたそれを通した銅の拡散によって追加の金属間化合物が形成され、また温度と時間に応じて液状の錫の全量を銅と錫の少なくとも１つの金属間化合物から成る固体に変換することが可能である。 このような変換物質が錫の完全な部分になる前に物品が冷却されるならば、金属の形態であるが、１つまたは複数の金属間化合物が銅粒子の表面に固まることが可能である。 固体錫の量に関する１つまたは複数の金属間化合物の量は、物品が壊れやすいか、あるいは可鍛性であるかどうかを決定する。 さらに、処理の時間と温度は、微細構造のα銅相の形成が認められない程度でなければならない。 認められる量のα銅相があったならば、処理物品の延性と横破断強度とを増加することによって弾丸の壊れやすさを劇的に低減するであろう。 【手続補正６】 【補正対象書類名】明細書 【補正対象項目名】００２２ 【補正方法】変更 【補正内容】 【００２２】 金属粒子と結合剤成形材料は弾丸の形状部内に共に圧縮され、次に、結合剤成
形材料の過渡液相の有効量を形成するため十分な時間の間処理温度に加熱され、
次に、弾丸を形成するために冷却される。 結合剤の過渡液相の有効量は、結合剤の過渡液相が少なくとも１つの金属間化合物を形成するときにまとまったボディに金属粒子を接着するのに十分なその量である。 このような量は、金属粒子／金属粒子結合の小さな量であることを妨げず、金属製物品の機械的性質は、金属製物品内の任意の金属粒子／金属粒子の結合強度よりも結合剤の機械的性質によって決定される。 【手続補正７】 【補正対象書類名】明細書 【補正対象項目名】００２５ 【補正方法】変更 【補正内容】 【００２５】 好ましくは、本発明の金属粒子は銅、鉄、ニッケル、金、銀、鉛、クロムおよびそれらの合金、好ましくは銅、鉄、ニッケルおよびクロム、最も好ましくは銅および銅合金から選択される金属または金属ベースの合金から本質的に構成される。 本発明のさらに好適な実施形態では、結合剤成形材料は、金属粒子の金属との少なくとも１つの金属間化合物を形成する１つまたは複数の金属、金属ベースの合金、非金属およびそれらの混合物と合金から本質的に構成される。 このような材料は錫、亜鉛、ガリウム、ゲルマニウム、シリコン、ヒ素、アルミニウム、
インジウム、アンチモン、鉛、ビスマスおよびそれらの混合物と合金、最も好ましくは錫および錫合金から選択することが可能である。 【手続補正８】 【補正対象書類名】明細書 【補正対象項目名】００２９ 【補正方法】変更 【補正内容】 【００２９】 本発明によれば、壊れやすい金属製弾丸は、金属粒子と結合剤成形材料との混合物を形成して、金属粒子の焼結ネック成長の温度以下の、また金属粒子の金属と結合剤成形材料との少なくとも１つの金属間化合物が形成される温度上方の処理温度で、過渡液相を形成することから成る方法によって形成される。 次に、混合物は、成形圧粉体を形成するためにダイ締固め、ロータリスクリュ締固め、静水圧プレス成形のような既知の圧縮技術を用いて圧力下で圧縮される。 圧粉体は、過渡液相の有効量を、次に少なくとも１つの金属間化合物を形成するために十分な時間の間処理温度に加熱され、これによって成形金属先駆体を形成する。 次に、成形金属先駆体は室温に戻されて、鉛を含まない壊れやすい金属製弾丸であり得る本発明の金属製物品を形成する。 処理温度と加熱期間は、当然、金属粒子と結合剤成形材料の選択に関係する。 処理温度は、金属粒子が焼結によって互いに接合する温度以下、金属粒子の金属と結合剤成形材料との可鍛性合金の実質的な量を形成する温度以下、また金属粒子の金属と結合剤成形材料の少なくとも１
つの金属間化合物が形成される温度を上回る。 これは、圧粉体の熱処理の結果として生じる寸法の変化が非常にわずかであるという有益な効果を有する。 【手続補正９】 【補正対象書類名】明細書 【補正対象項目名】００３０ 【補正方法】変更 【補正内容】 【００３０】 本発明の好適な実施形態では金属粒子は銅から本質的に構成され、結合剤成形
材料は錫から本質的に構成され、また圧粉体は最高６０分間１５０から４３０度の範囲の温度に加熱されて、少なくとも１つの金属間化合物から本質的に構成されるもろい結合剤を形成する。 ───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ， ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，Ｇ Ｅ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ， ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ， ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，Ｚ Ｗ |
