JP3054698B2 - 粒子分散合金粉末の製造方法 - Google Patents
粒子分散合金粉末の製造方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この出願の発明は、粒子分散
合金粉末の製造方法に関するものである。さらに詳しく
は、この出願の発明は、Ｆｅ基粒子分散合金等の原料と
なるメカニカルアロイング粉末を簡便に高効率で製造す
ることのできる、粒子分散合金粉末の新しい製造方法に
関するものである。
合金粉末の製造方法に関するものである。さらに詳しく
は、この出願の発明は、Ｆｅ基粒子分散合金等の原料と
なるメカニカルアロイング粉末を簡便に高効率で製造す
ることのできる、粒子分散合金粉末の新しい製造方法に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術とその課題】メカニカルアロイングにより
製造した合金粉末を用いて、その固化成形により、強度
や耐摩耗性、耐熱性、耐酸化性等を向上させたセラミッ
ク粒子分散合金成形体を製造することが知られている。
その代表例として、Ｆｅ基粒子分散合金が知られてお
り、このＦｅ基粒子分散合金は、一般に図８に示す方法
により製造される。すなわち、原料粉末を高エネルギー
ボールミル等の粉砕エネルギー０〜２０ｇ程度（ｇは動
加速度）の機器により処理し、メカニカルアロイング
（ＭＡ）粉末を製造する。このようにして作製したＭＡ
粉末は、一般には金属製の缶に真空封缶し、これをＨＩ
Ｐ、溝ロール、押出し等の方法により固化成形し、さら
に高温の機械的性質を向上させるために、一方向再結晶
等により内部組織を整えるための組織制御を行い、製品
としている。
製造した合金粉末を用いて、その固化成形により、強度
や耐摩耗性、耐熱性、耐酸化性等を向上させたセラミッ
ク粒子分散合金成形体を製造することが知られている。
その代表例として、Ｆｅ基粒子分散合金が知られてお
り、このＦｅ基粒子分散合金は、一般に図８に示す方法
により製造される。すなわち、原料粉末を高エネルギー
ボールミル等の粉砕エネルギー０〜２０ｇ程度（ｇは動
加速度）の機器により処理し、メカニカルアロイング
（ＭＡ）粉末を製造する。このようにして作製したＭＡ
粉末は、一般には金属製の缶に真空封缶し、これをＨＩ
Ｐ、溝ロール、押出し等の方法により固化成形し、さら
に高温の機械的性質を向上させるために、一方向再結晶
等により内部組織を整えるための組織制御を行い、製品
としている。
【０００３】この製造工程で最も重要なことは、いか
に、合金化を速やかに進行させ、セラミック粒子が均一
に分散した良質のＭＡ粉末を作製するかの点にある。こ
のためには、最初の原料粉末を吟味し製造することが最
も重要となる。従来、Ｆｅ基粒子分散合金の原料粉末と
しては、Ｆｅ粉、Ｃｒ粉、Ｗ粉、Ｔｉ粉およびセラミッ
ク粒子を混合した素粉末混合粉と言われる原料粉末、あ
るいはこれら金属元素を製品組成として含有する合金粉
を造り、これにセラミック粒子を混合した合金粉が広く
用いられてきた。しかし、素粉末混合粉では、各素粉末
のＭＡ処理時間が異なり、特にＷ（タングステン）は拡
散が遅いため、処理時間が長くなるばかりでなく、処理
中に酸素を多く吸収し良質のＭＡ粉末が得られないと言
う問題があった。また、合金粉の場合には、粉末自体が
硬いため、処理中に高エネルギーボールミルの容器、ボ
ールあるいはローターの摩耗を高め、ＭＡ粉末が摩耗物
により汚染されるのみならず、機器の寿命が短くなると
言う問題があった。
に、合金化を速やかに進行させ、セラミック粒子が均一
に分散した良質のＭＡ粉末を作製するかの点にある。こ
のためには、最初の原料粉末を吟味し製造することが最
も重要となる。従来、Ｆｅ基粒子分散合金の原料粉末と
しては、Ｆｅ粉、Ｃｒ粉、Ｗ粉、Ｔｉ粉およびセラミッ
ク粒子を混合した素粉末混合粉と言われる原料粉末、あ
るいはこれら金属元素を製品組成として含有する合金粉
を造り、これにセラミック粒子を混合した合金粉が広く
用いられてきた。しかし、素粉末混合粉では、各素粉末
のＭＡ処理時間が異なり、特にＷ（タングステン）は拡
散が遅いため、処理時間が長くなるばかりでなく、処理
中に酸素を多く吸収し良質のＭＡ粉末が得られないと言
う問題があった。また、合金粉の場合には、粉末自体が
硬いため、処理中に高エネルギーボールミルの容器、ボ
ールあるいはローターの摩耗を高め、ＭＡ粉末が摩耗物
により汚染されるのみならず、機器の寿命が短くなると
言う問題があった。
【０００４】そこで、この出願の発明は、以上のような
従来の粒子分散合金粉末の製造方法の欠点を解消し、短
時間で合金化が進行し、かつ、セラミック粒子が均一に
分散した合金粉末を製造することのできる、改善された
新しい方法を提供することを課題としている。
従来の粒子分散合金粉末の製造方法の欠点を解消し、短
時間で合金化が進行し、かつ、セラミック粒子が均一に
分散した合金粉末を製造することのできる、改善された
新しい方法を提供することを課題としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この出願の発明は、上記
の課題を解決するものとして、まず第１には、メカニカ
ルアロイングによるセラミック粒子分散合金製造用の合
金粉末の製造方法であって、破砕容易な脆性相含有合金
の粉末を、必要に応じて配合される軟質の他の金属また
は合金の粉末並びにセラミック粉末とともにメカニカル
アロイングすることを特徴とする粒子分散合金粉末の製
造方法を提供する。
の課題を解決するものとして、まず第１には、メカニカ
ルアロイングによるセラミック粒子分散合金製造用の合
金粉末の製造方法であって、破砕容易な脆性相含有合金
の粉末を、必要に応じて配合される軟質の他の金属また
は合金の粉末並びにセラミック粉末とともにメカニカル
アロイングすることを特徴とする粒子分散合金粉末の製
造方法を提供する。
【０００６】また、この出願の発明は、第２には、脆性
相がシグマ（σ）相である前記の製造方法をも提供す
る。そして、この出願の発明は、第３には、前記第１ま
たは第２の方法によることを特徴とするＦｅ基粒子分散
合金粉末の製造方法を、さらに第４には、脆性相として
Ｆｅ，Ｃｒ，ＷおよびＴｉによるシグマ相を有する合金
粉末を、Ｆｅ粉およびセラミック粉とともに原料粉末と
してメカニカルアロイングするＦｅ基粒子分散合金粉末
の製造方法も提供する。
相がシグマ（σ）相である前記の製造方法をも提供す
る。そして、この出願の発明は、第３には、前記第１ま
たは第２の方法によることを特徴とするＦｅ基粒子分散
合金粉末の製造方法を、さらに第４には、脆性相として
Ｆｅ，Ｃｒ，ＷおよびＴｉによるシグマ相を有する合金
粉末を、Ｆｅ粉およびセラミック粉とともに原料粉末と
してメカニカルアロイングするＦｅ基粒子分散合金粉末
の製造方法も提供する。
【０００７】
【発明の実施の形態】この出願の発明は、前記のとおり
の特徴を有するものであるが、さらにその実施の形態に
ついて説明すると、この発明のメカニカルアロイングで
は、原料として、次の構成からなるものが用いられる。 （Ａ）破砕容易な脆性相を含有する合金の粉末（混合金
粉） （Ｂ）必要に応じて配合されるＦｅ粉等の他の金属もし
くは合金の粉末 （Ｃ）セラミック粉末 ここで（Ａ）脆性相含有合金粉末については、たとえば
脆性相、つまり脆い性質を持つ相として、シグマ（σ）
相を有するものが示される。そのものはメカニカルアロ
イングの過程において短時間に微粒化されるため、合金
化とセラミック粒子の均一分散が顕著に促進される。
の特徴を有するものであるが、さらにその実施の形態に
ついて説明すると、この発明のメカニカルアロイングで
は、原料として、次の構成からなるものが用いられる。 （Ａ）破砕容易な脆性相を含有する合金の粉末（混合金
粉） （Ｂ）必要に応じて配合されるＦｅ粉等の他の金属もし
くは合金の粉末 （Ｃ）セラミック粉末 ここで（Ａ）脆性相含有合金粉末については、たとえば
脆性相、つまり脆い性質を持つ相として、シグマ（σ）
相を有するものが示される。そのものはメカニカルアロ
イングの過程において短時間に微粒化されるため、合金
化とセラミック粒子の均一分散が顕著に促進される。
【０００８】（Ｂ）他の金属もしくは合金の粉末として
は、より軟質のものであることが望ましい。たとえばＦ
ｅ粉が示されるが、この軟らかなＦｅ粉はメカニカルア
ロイングにおいて、容器、ボール、ロータ内壁に適度に
付着し、摩耗と汚染を防ぐ役割も示すことになる。
（Ｃ）セラミック粉末は、各種のものであってよい。た
とえば酸化物粒子、炭化物粒子、窒化物粒子、硼化物粒
子等である。
は、より軟質のものであることが望ましい。たとえばＦ
ｅ粉が示されるが、この軟らかなＦｅ粉はメカニカルア
ロイングにおいて、容器、ボール、ロータ内壁に適度に
付着し、摩耗と汚染を防ぐ役割も示すことになる。
（Ｃ）セラミック粉末は、各種のものであってよい。た
とえば酸化物粒子、炭化物粒子、窒化物粒子、硼化物粒
子等である。
【０００９】メカニカルアロイングによる付加エネルギ
ーの大きさや、粉末の組成等によっても異るが、一般的
な目安としては、各粉末の粒径は、（Ａ）脆性相を有す
る合金粉末：１０００〜１μｍ、（Ｂ）Ｆｅ粉等の他の
金属もしくは合金の粉末：１５０〜１μｍ、（Ｃ）セラ
ミック粉末：１〜０．０１μｍの範囲を考慮することが
できる。
ーの大きさや、粉末の組成等によっても異るが、一般的
な目安としては、各粉末の粒径は、（Ａ）脆性相を有す
る合金粉末：１０００〜１μｍ、（Ｂ）Ｆｅ粉等の他の
金属もしくは合金の粉末：１５０〜１μｍ、（Ｃ）セラ
ミック粉末：１〜０．０１μｍの範囲を考慮することが
できる。
【００１０】前記の（Ａ）脆性相含有合金の粉末は、た
とえば熱処理により脆性相を発生させ、その後粉砕する
ことにより製造することができる。そこで以下に実施例
を示し、さらに詳しくこの発明について説明する。
とえば熱処理により脆性相を発生させ、その後粉砕する
ことにより製造することができる。そこで以下に実施例
を示し、さらに詳しくこの発明について説明する。
【００１１】
【実施例】（実施例１） ＜１＞ Ｆｅ−４３Ｃｒ−１０Ｗ−１．７Ｔｉの組成と
なるように所要元素を添加して真空溶解し、合金を作成
した。次いで熱処理して脆性相としてのシグマ（σ）相
を生成させた。図１は、４０時間熱処理した時の各温度
におけるシグマ（σ）相の生成量を示したものである。
なるように所要元素を添加して真空溶解し、合金を作成
した。次いで熱処理して脆性相としてのシグマ（σ）相
を生成させた。図１は、４０時間熱処理した時の各温度
におけるシグマ（σ）相の生成量を示したものである。
【００１２】この図１から、約１１２３Ｋ（８５０℃）
で熱処理した時が最もシグマ（σ）相の生成量が多いこ
とがわかる。また、図２は、前記Ｆｅ−４３Ｃｒ−１０
Ｗ−１．７Ｔｉ合金の１１２３Ｋ（８５０℃）での熱処
理時間に対するシグマ（σ）相生成量の関係を示したも
のである。約７２ｋｓ（２０時間）で８０％以上がシグ
マ（σ）相となっており、この合金の粉砕は容易である
ことが確認された。
で熱処理した時が最もシグマ（σ）相の生成量が多いこ
とがわかる。また、図２は、前記Ｆｅ−４３Ｃｒ−１０
Ｗ−１．７Ｔｉ合金の１１２３Ｋ（８５０℃）での熱処
理時間に対するシグマ（σ）相生成量の関係を示したも
のである。約７２ｋｓ（２０時間）で８０％以上がシグ
マ（σ）相となっており、この合金の粉砕は容易である
ことが確認された。
【００１３】＜２＞ 同様にしてＦｅ−４８Ｃｒ−１．
９Ｔｉを一定とし、これにＷを０〜２０ｗｔ％加えて溶
解した合金を、温度１１２３Ｋ（８５０℃）において４
０時間熱処理した。図３は、Ｗの添加量とシグマ（σ）
相の生成量との関係を示した図である。Ｗが促進剤的役
割を果たし、１０ｗｔ％Ｗ合金では、約９６％がシグマ
（σ）相になっていることがわかる。
９Ｔｉを一定とし、これにＷを０〜２０ｗｔ％加えて溶
解した合金を、温度１１２３Ｋ（８５０℃）において４
０時間熱処理した。図３は、Ｗの添加量とシグマ（σ）
相の生成量との関係を示した図である。Ｗが促進剤的役
割を果たし、１０ｗｔ％Ｗ合金では、約９６％がシグマ
（σ）相になっていることがわかる。
【００１４】＜３＞ 前記＜１＞により得られたシグマ
（σ）相処理したＦｅ−４３Ｃｒ−１０Ｗ−１．７Ｔｉ
合金を２００メッシュに粉砕した粉末と、市販のＣｒ粉
（−２００ｍｅｓｈ）をそれぞれ遊星ボールミルで粉砕
（アルゴンガス雰囲気中）したときの平均粒子径とを比
較した。図４はその結果を示したものである。σ相合金
粉はおよそ２〜３ｋｇ（３０〜５０分）で６〜７μｍに
達し，Ｃｒ粉に比べて粉砕特性に優れていることがわか
る。 （実施例２）鉄（Ｆｅ）粉に、実施例１＜１＞により得
たσ相含有の合金粉（３１％）とＹ 2 Ｏ3 粉（０．５
％）を混合し、遊星ボールミルでメカニカルアロイング
（ＭＡ）処理した。
（σ）相処理したＦｅ−４３Ｃｒ−１０Ｗ−１．７Ｔｉ
合金を２００メッシュに粉砕した粉末と、市販のＣｒ粉
（−２００ｍｅｓｈ）をそれぞれ遊星ボールミルで粉砕
（アルゴンガス雰囲気中）したときの平均粒子径とを比
較した。図４はその結果を示したものである。σ相合金
粉はおよそ２〜３ｋｇ（３０〜５０分）で６〜７μｍに
達し，Ｃｒ粉に比べて粉砕特性に優れていることがわか
る。 （実施例２）鉄（Ｆｅ）粉に、実施例１＜１＞により得
たσ相含有の合金粉（３１％）とＹ 2 Ｏ3 粉（０．５
％）を混合し、遊星ボールミルでメカニカルアロイング
（ＭＡ）処理した。
【００１５】各々の粉末の平均粒径は、次のとおりであ
る。 鉄（Ｆｅ）粉 ４４μｍ以下 σ相含有合金粉 ８４０μｍ以下 Ｙ2 Ｏ2 粉 ０．０１７μｍ 図５は、メカニカルアロイングの処理時間と生成したＹ
2 Ｏ3 分散合金粉末における格子定数の変化を示した図
である。急速に合金化が進むことがわかる。
る。 鉄（Ｆｅ）粉 ４４μｍ以下 σ相含有合金粉 ８４０μｍ以下 Ｙ2 Ｏ2 粉 ０．０１７μｍ 図５は、メカニカルアロイングの処理時間と生成したＹ
2 Ｏ3 分散合金粉末における格子定数の変化を示した図
である。急速に合金化が進むことがわかる。
【００１６】図６は、作製した粉末の内部組織を示した
電子顕微鏡写真である。内部は縞状の微細な組織となっ
ていることがわかる。合金化やセラミック粒子の均一分
散には縞状の組織が微細であればあるほど良い。この発
明ではこの組織に１０時間以内の処理により到達する
が、従来の素粉末混合粉や合金粉を用いる方法では２０
時間以上処理することが必要となる。 （実施例３）実施例２と同様にしてメカニカルアロイン
グにより作製したＦｅ−１３Ｃｒ−３Ｗ−０．５Ｔｉ−
０．５Ｙ2 Ｏ3 の粉末を用いて従来法に従い固形材を製
造した。
電子顕微鏡写真である。内部は縞状の微細な組織となっ
ていることがわかる。合金化やセラミック粒子の均一分
散には縞状の組織が微細であればあるほど良い。この発
明ではこの組織に１０時間以内の処理により到達する
が、従来の素粉末混合粉や合金粉を用いる方法では２０
時間以上処理することが必要となる。 （実施例３）実施例２と同様にしてメカニカルアロイン
グにより作製したＦｅ−１３Ｃｒ−３Ｗ−０．５Ｔｉ−
０．５Ｙ2 Ｏ3 の粉末を用いて従来法に従い固形材を製
造した。
【００１７】図７は、この材料の引張り強度と伸びとを
示した図である。Ｙ2 Ｏ3 の添加量が増加するに従って
合金固形材の引張り強度は増加し、延びは減少する。ま
た、合金化が十分である程、強度や延びに対するバラツ
キが少ない。
示した図である。Ｙ2 Ｏ3 の添加量が増加するに従って
合金固形材の引張り強度は増加し、延びは減少する。ま
た、合金化が十分である程、強度や延びに対するバラツ
キが少ない。
【００１８】
【発明の効果】以上詳しく説明したとおり、この出願の
発明によって、性能の優れたＦｅ基粒子分散合金等を容
易に製造することができ、生産性の向上が期待できる。
また粉末製造には、従来のガス噴霧法、回転電極法等の
高価な方法は不要となり、製造コストの低減が期待でき
る。さらに、高エネルギーボールミル等のメカニカルア
ロイング装置の高寿命化と安全操業に役立つ。
発明によって、性能の優れたＦｅ基粒子分散合金等を容
易に製造することができ、生産性の向上が期待できる。
また粉末製造には、従来のガス噴霧法、回転電極法等の
高価な方法は不要となり、製造コストの低減が期待でき
る。さらに、高エネルギーボールミル等のメカニカルア
ロイング装置の高寿命化と安全操業に役立つ。
【図１】熱処理温度とσ相生成量との関係を例示した図
である。
である。
【図２】熱処理時間とσ相生成量との関係を例示した図
である。
である。
【図３】Ｗの添加量とσ相生成量との関係を例示した図
である。
である。
【図４】σ相含有合金粉と市販Ｃｒ粉の粉砕特性を比較
して示した図である。
して示した図である。
【図５】メカニカルアロイングの処理時間と格子定数と
の関係を例示した図である。
の関係を例示した図である。
【図６】この発明の粉末の内部組織を例示した図面に代
わる電子顕微鏡写真である。
わる電子顕微鏡写真である。
【図７】固形材の引張り強度と伸びとを例示した図であ
る。
る。
【図８】一般的な粒子分散合金の製造工程を示したブロ
ック図である。
ック図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B22F 1/00 B22F 9/02 B22F 9/04
Claims (4)
- 【請求項１】 メカニカルアロイングによるセラミック
粒子分散合金製造用の合金粉末の製造方法であって、破
砕容易な脆性相含有合金の粉末を、必要に応じて配合さ
れる軟質の他の金属または合金の粉末並びにセラミック
粉末とともにメカニカルアロイングすることを特徴とす
る粒子分散合金粉末の製造方法。 - 【請求項２】 脆性相がシグマ（σ）相である請求項１
の製造方法。 - 【請求項３】 請求項１または２の方法によることを特
徴とするＦｅ基粒子分散合金粉末の製造方法。 - 【請求項４】 脆性相としてＦｅ、Ｃｒ、ＷおよびＴｉ
によるシグマ相を有する合金粉末を、Ｆｅ粉およびセラ
ミック粉とともに原料粉末としてメカニカルアロイング
する請求項３のＦｅ基粒子分散合金粉末の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10205710A JP3054698B2 (ja) | 1998-07-21 | 1998-07-21 | 粒子分散合金粉末の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10205710A JP3054698B2 (ja) | 1998-07-21 | 1998-07-21 | 粒子分散合金粉末の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000038601A JP2000038601A (ja) | 2000-02-08 |
| JP3054698B2 true JP3054698B2 (ja) | 2000-06-19 |
Family
ID=16511427
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10205710A Expired - Lifetime JP3054698B2 (ja) | 1998-07-21 | 1998-07-21 | 粒子分散合金粉末の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3054698B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2561615C1 (ru) * | 2014-07-08 | 2015-08-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Способ получения композиционного плакированного порошка для нанесения покрытий |
-
1998
- 1998-07-21 JP JP10205710A patent/JP3054698B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000038601A (ja) | 2000-02-08 |
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