JPH0436437A - 高靭性タングステン焼結合金 - Google Patents
高靭性タングステン焼結合金Info
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- JPH0436437A JPH0436437A JP14286290A JP14286290A JPH0436437A JP H0436437 A JPH0436437 A JP H0436437A JP 14286290 A JP14286290 A JP 14286290A JP 14286290 A JP14286290 A JP 14286290A JP H0436437 A JPH0436437 A JP H0436437A
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- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、高比重で且つ高靭性が要求される弾心材やク
イルなどの用途に好適な高靭性タングステン焼結合金に
関する。
イルなどの用途に好適な高靭性タングステン焼結合金に
関する。
〔従来の技術と発明が解決しようとする課題〕高比重で
且つ高靭性が要求される弾心材やタイルなどの用途には
、従来からＷ−Ｎｉ−Ｆｅ系の焼結合金が用いられてき
たが、最近は性能向上の見地から同合金に対する一層の
靭性向上の要求が強くなってきている。
且つ高靭性が要求される弾心材やタイルなどの用途には
、従来からＷ−Ｎｉ−Ｆｅ系の焼結合金が用いられてき
たが、最近は性能向上の見地から同合金に対する一層の
靭性向上の要求が強くなってきている。
ところで、Ｗ−Ｎｉ−Ｆｅ系の焼結合金組織にあっては
、組織中のタングステン粒同士の結合力が最も弱い。こ
のため、当該合金の靭性を向上させるにはタングステン
粒同士の接触粒界を減らすことが重要である。そこで従
来は、例えば焼結温度を増大させると共にその保持時間
を延長することによって、タングステン粒の接触粒界へ
の液相の侵入を促進させる方法が行われている。或いは
また、焼結温度から急冷させる方法が知られている（Ｇ
、Ｐｅｔｚｏｗ ｅｔ ａｌ、、”Ｍｏｄｅｒｎ Ｄｅ
ｖｅｌｏｐｍｅｎｎｔｓ ｉｎＰｏｗｄｅｒ Ｍｅｔａ
ｌｌｕｒｇｙ”、Ｖｏｌ、１４（１９８１）、１８９−
２０３．）。
、組織中のタングステン粒同士の結合力が最も弱い。こ
のため、当該合金の靭性を向上させるにはタングステン
粒同士の接触粒界を減らすことが重要である。そこで従
来は、例えば焼結温度を増大させると共にその保持時間
を延長することによって、タングステン粒の接触粒界へ
の液相の侵入を促進させる方法が行われている。或いは
また、焼結温度から急冷させる方法が知られている（Ｇ
、Ｐｅｔｚｏｗ ｅｔ ａｌ、、”Ｍｏｄｅｒｎ Ｄｅ
ｖｅｌｏｐｍｅｎｎｔｓ ｉｎＰｏｗｄｅｒ Ｍｅｔａ
ｌｌｕｒｇｙ”、Ｖｏｌ、１４（１９８１）、１８９−
２０３．）。
しかしながら、前者の焼結温度を高める方法の場合は材
料の座屈やガス発泡による残留気孔が発生し易く、結局
は靭性が劣化するという問題点があった。
料の座屈やガス発泡による残留気孔が発生し易く、結局
は靭性が劣化するという問題点があった。
一方、後者の急冷による場合は急速な凝固収縮によるひ
け巣が発生し易く、製造の歩留り低下につながるという
問題点があった。
け巣が発生し易く、製造の歩留り低下につながるという
問題点があった。
そこで本発明の目的とするところは、タングステン粒同
士の接触を低減させる元素を添加して靭性を高めたタン
グステン焼結合金を提供することにより、上記従来の問
題点を解決することにある。
士の接触を低減させる元素を添加して靭性を高めたタン
グステン焼結合金を提供することにより、上記従来の問
題点を解決することにある。
本発明の高靭性タングステン焼結合金は、タングステン
９０〜９８ｗｔ％、ホウ素（Ｂ）５〜１１００ｐｐ、残
部がニッケル（Ｎｉ）と鉄（Ｆｅ）とからなり、そのニ
ッケルと鉄との重量比がＮｉ／ Ｆ ｅ ＝ ０．５〜
４である。
９０〜９８ｗｔ％、ホウ素（Ｂ）５〜１１００ｐｐ、残
部がニッケル（Ｎｉ）と鉄（Ｆｅ）とからなり、そのニ
ッケルと鉄との重量比がＮｉ／ Ｆ ｅ ＝ ０．５〜
４である。
また本発明の高靭性タングステン焼結合金は、上記の高
靭性タングステン焼結合金において、コバル）（Ｃｏ）
０．５ｗｔ％以下を含有するものである。
靭性タングステン焼結合金において、コバル）（Ｃｏ）
０．５ｗｔ％以下を含有するものである。
ホウ素を微量含有するとタングステン粒界の界面エネル
ギーが低下して、粒界の間に液相が侵入し易くなる。す
なわち、微量のホウ素の含有によりタングステン粒同士
の接触率が低下し、焼結タングステン合金の靭性が飛躍
的に向上する。
ギーが低下して、粒界の間に液相が侵入し易くなる。す
なわち、微量のホウ素の含有によりタングステン粒同士
の接触率が低下し、焼結タングステン合金の靭性が飛躍
的に向上する。
焼結温度を特に高める必要はないから、材料の座屈やガ
ス発泡による残留気孔が発生するおそれはない。また、
焼結温度からの急冷を行う必要がないから、凝固収縮に
よる深いひけ巣も発生せず、高い歩留りが得られる。
ス発泡による残留気孔が発生するおそれはない。また、
焼結温度からの急冷を行う必要がないから、凝固収縮に
よる深いひけ巣も発生せず、高い歩留りが得られる。
更に、その他の成分としてコバルトを添加すると、タン
グステン合金の強度が向上する。
グステン合金の強度が向上する。
以下、更に詳細に説明する。
本発明のタングステン焼結合金の主組成は、タングステ
ン（Ｗ）が９０〜９８ｗｔ％で、残部がニッケル（Ｎｉ
）と鉄（Ｆｅ）である。Ｗ含有量は、所定の高密度を保
つために９０％以上が必要である。かつ又、タングステ
ン焼結合金を製造する際の液相焼結工程において完全に
緻密化する液相量を確保するため、９８ｗｔ％以下であ
ることが必要である。ＮｉとＦｅは、焼結時に液相を発
生して高密度化を促進し、かつ材料の延性を高める結合
材として添加される。その添加量は、合金量の２〜１０
ｗｔ％とする。２ｗｔ％未満では十分な液相が発生せず
、高密度化の効果が発揮できない。一方、１０ｗｔ％を
越えるとＷの含有量が少なくなりすぎて、合金の高比重
が得られなくなる。又、ＮｉとＦｅの重量比率は、液相
生成温度を下げて効果的な液相焼結を実施するために、
Ｎｉ：Ｆｅ＝０．５〜４の範囲内にすることが好ましい
。
ン（Ｗ）が９０〜９８ｗｔ％で、残部がニッケル（Ｎｉ
）と鉄（Ｆｅ）である。Ｗ含有量は、所定の高密度を保
つために９０％以上が必要である。かつ又、タングステ
ン焼結合金を製造する際の液相焼結工程において完全に
緻密化する液相量を確保するため、９８ｗｔ％以下であ
ることが必要である。ＮｉとＦｅは、焼結時に液相を発
生して高密度化を促進し、かつ材料の延性を高める結合
材として添加される。その添加量は、合金量の２〜１０
ｗｔ％とする。２ｗｔ％未満では十分な液相が発生せず
、高密度化の効果が発揮できない。一方、１０ｗｔ％を
越えるとＷの含有量が少なくなりすぎて、合金の高比重
が得られなくなる。又、ＮｉとＦｅの重量比率は、液相
生成温度を下げて効果的な液相焼結を実施するために、
Ｎｉ：Ｆｅ＝０．５〜４の範囲内にすることが好ましい
。
更に、その他の成分として、必要に応じコバル） （Ｃ
ｏ）を添加することができる。ＣＯはタングステン焼結
合金の強度を向上させるために添加されるものであるが
、その含有量が多過ぎると延性の劣化を招くから０．５
ｗｔ％以下が適当である。
ｏ）を添加することができる。ＣＯはタングステン焼結
合金の強度を向上させるために添加されるものであるが
、その含有量が多過ぎると延性の劣化を招くから０．５
ｗｔ％以下が適当である。
本発明は、タングステン焼結合金の靭性を高める手段と
して、ホウ素を含有させる。５〜１１００ｐｐのホウ素
（Ｂ）は、先に述べたようにタングステン粒界の界面エ
ネルギーを低下せしめ、焼結工程においてタングステン
粒同士の粒界間への液相の侵入を容易にする。これによ
り結合力が最も弱いタングステン粒同士の接触率が低下
し、組織全体の結合力が強化され、ひいては、タングス
テン焼結合金の靭性が向上する。
して、ホウ素を含有させる。５〜１１００ｐｐのホウ素
（Ｂ）は、先に述べたようにタングステン粒界の界面エ
ネルギーを低下せしめ、焼結工程においてタングステン
粒同士の粒界間への液相の侵入を容易にする。これによ
り結合力が最も弱いタングステン粒同士の接触率が低下
し、組織全体の結合力が強化され、ひいては、タングス
テン焼結合金の靭性が向上する。
ホウ素含有量が５ｐｐｍ未満では上記の効果が不十分で
ある。一方、ホウ素の含有量が１１００ｐｐを越えると
、水素雰囲気内で行う焼結工程で水素の固溶度が低下し
、気孔が発生し昌くなって製品合金の伸び、衝撃値の劣
化が顕著になる。
ある。一方、ホウ素の含有量が１１００ｐｐを越えると
、水素雰囲気内で行う焼結工程で水素の固溶度が低下し
、気孔が発生し昌くなって製品合金の伸び、衝撃値の劣
化が顕著になる。
かくして本発明によれば、タングステン焼結合金の成分
中に微量のホウ素を含有させることによって、タングス
テン焼結合金の靭性を向上させることができる。
中に微量のホウ素を含有させることによって、タングス
テン焼結合金の靭性を向上させることができる。
以下、本発明の詳細な説明する。
原料粉末として種々のロットの水素還元タングステン粉
と、カーボニルニッケル粉と、カーボニル鉄粉と、水素
還元コバルト粉とを用い、混合。
と、カーボニルニッケル粉と、カーボニル鉄粉と、水素
還元コバルト粉とを用い、混合。
成形、焼結、熱処理の各製造工程を経て化学成分組成の
異なる複数種のタングステン焼結合金を製造して被試験
体とした。上記の水素還元タングステン粉は、酸化タン
グステン（ＷＯ３）をホウ酸（Ｈ：ｌ ＢＯ：ｌ）水溶
液中に浸し、乾燥した後Ｈ２気流中で還元したものであ
る。
異なる複数種のタングステン焼結合金を製造して被試験
体とした。上記の水素還元タングステン粉は、酸化タン
グステン（ＷＯ３）をホウ酸（Ｈ：ｌ ＢＯ：ｌ）水溶
液中に浸し、乾燥した後Ｈ２気流中で還元したものであ
る。
原料粉の混合には■型ミキサーを用いた。成形は冷間静
水圧プレスを用い、２ｔｏｎ／ｄの圧力で直径２０閣、
長さ１４０■の成形体を得た。この成形体を、プッシャ
一連続焼結炉を用いてＨ２気流中で表１に示す焼結温度
、焼結時間で焼結し、冷却した。次いで、真空度１０−
’ＴｏｒｒＯ下で１１５０°Ｃ，２時間の真空熱処理を
行ない、その後Ａｒガスにより２０°（／ｍｉｎの冷却
速度で冷却した。
水圧プレスを用い、２ｔｏｎ／ｄの圧力で直径２０閣、
長さ１４０■の成形体を得た。この成形体を、プッシャ
一連続焼結炉を用いてＨ２気流中で表１に示す焼結温度
、焼結時間で焼結し、冷却した。次いで、真空度１０−
’ＴｏｒｒＯ下で１１５０°Ｃ，２時間の真空熱処理を
行ない、その後Ａｒガスにより２０°（／ｍｉｎの冷却
速度で冷却した。
表１に被試験体の成分組成とホウ素含有量とを示す。ｋ
ｌ〜８は本発明の実施例であり、これに対して隘９〜１
３は比較例である。
ｌ〜８は本発明の実施例であり、これに対して隘９〜１
３は比較例である。
ホウ素含有量については、実施例のものが７〜９８ｐｐ
ｍの範囲内にあるのに対して、比較例９〜１２は５ｐｐ
ｍ未満とし、比較例１３は１２０ｐｐｍとした。また、
比較例１０は焼結工程の最終段階における冷却を急速に
行い、比較例１１は焼結時間を延長し、比較例１２は焼
結温度を高くして、焼結条件が与える影響を評価できる
ようにした。
ｍの範囲内にあるのに対して、比較例９〜１２は５ｐｐ
ｍ未満とし、比較例１３は１２０ｐｐｍとした。また、
比較例１０は焼結工程の最終段階における冷却を急速に
行い、比較例１１は焼結時間を延長し、比較例１２は焼
結温度を高くして、焼結条件が与える影響を評価できる
ようにした。
このように形成した１３種の被試験体のそれぞれにつき
、ひけ巣深さ、気孔率、引張強さ、及び伸び、シャルピ
ー衝撃値を測定し、試験結果を表１に併記した。ひけ巣
は焼結時に被試験体の後端部に生成するものであって、
深さ５閣未満であれば製品には影響を与えない。したが
って本実施例では被試験体の断面で求めたひけ巣深さで
評価した。
、ひけ巣深さ、気孔率、引張強さ、及び伸び、シャルピ
ー衝撃値を測定し、試験結果を表１に併記した。ひけ巣
は焼結時に被試験体の後端部に生成するものであって、
深さ５閣未満であれば製品には影響を与えない。したが
って本実施例では被試験体の断面で求めたひけ巣深さで
評価した。
気孔率は点算法で求めた。引張試験は標点距離１６ｍａ
＋、試験速度１ｍａ／ｍｉｎで行い、シャルピー衝撃試
験の試験片は１０＋ｗ＋角、長さ５５■、ノツチ無しと
した。
＋、試験速度１ｍａ／ｍｉｎで行い、シャルピー衝撃試
験の試験片は１０＋ｗ＋角、長さ５５■、ノツチ無しと
した。
表１より、本実施例のタングステン焼結合金と比較例の
ものとは、引張り強さの点では差異がない。一方、その
他の測定項目に関しては、明確な差異が認められた。
ものとは、引張り強さの点では差異がない。一方、その
他の測定項目に関しては、明確な差異が認められた。
比較例隘９は、ホウ素含有量が４ｐｐｍと少ないため靭
性向上の効果がみられず、伸びと衝撃値が低い値を示し
ている。
性向上の効果がみられず、伸びと衝撃値が低い値を示し
ている。
比較例面、１０はホウ素含有量が３ｐｐｍと少ないにも
かかわらず、焼結後に５０°Ｃ／ ｍ ｉ ｎの冷却速
度で急冷することにより伸びと衝撃値の低下は防止され
ている。しかし、急冷により１７ｍという極めて深いひ
け巣が生成されて歩留りが悪い。
かかわらず、焼結後に５０°Ｃ／ ｍ ｉ ｎの冷却速
度で急冷することにより伸びと衝撃値の低下は防止され
ている。しかし、急冷により１７ｍという極めて深いひ
け巣が生成されて歩留りが悪い。
比較例Ｎ１１ｌｌはホウ素含有量が少なく、焼結時間を
大幅に延長したにもかかわらず靭性が低い。
大幅に延長したにもかかわらず靭性が低い。
更に、ひけ巣深さも７ｍに及び、且つ気孔の発生が認め
られる。
られる。
比較例Ｎ１１１２はホウ素含有量が少なく、焼結温度を
高くすることで衝撃値は実施例のものとほぼ同レベルの
値が得られたにもがかわらず伸びの値が低い。また、ひ
け巣深さは１０ＩＩ［１１に及び、且つ気孔の発生が認
められる。
高くすることで衝撃値は実施例のものとほぼ同レベルの
値が得られたにもがかわらず伸びの値が低い。また、ひ
け巣深さは１０ＩＩ［１１に及び、且つ気孔の発生が認
められる。
比較例隘１３はホウ素含有量が１２０ｐｐｍと過多であ
り、伸び、衝撃値とも極めて低く且つ気孔の発生も顕著
である。
り、伸び、衝撃値とも極めて低く且つ気孔の発生も顕著
である。
表１の結果から、ホウ素を所定量含有させた実施例の靭
性向上の効果は明らかである。
性向上の効果は明らかである。
以上説明したように、本発明によれば、タングステン９
０〜９８ｗｔ％、残部が重量比で０．５〜４の範囲にあ
るニッケルと鉄とからなり、さらに必要に応じてコバル
トを０．５ｗｔ％を含むタングステン焼結合金において
、ホウ素を５〜１１００ｐｐ含有させることにより、靭
性と気孔率が顕著に改善され且つ気孔がなく、問題とな
る深さのひけ巣も発生しない歩留りの良いタングステン
焼結合金を捷供することができるという効果が得られる
。
０〜９８ｗｔ％、残部が重量比で０．５〜４の範囲にあ
るニッケルと鉄とからなり、さらに必要に応じてコバル
トを０．５ｗｔ％を含むタングステン焼結合金において
、ホウ素を５〜１１００ｐｐ含有させることにより、靭
性と気孔率が顕著に改善され且つ気孔がなく、問題とな
る深さのひけ巣も発生しない歩留りの良いタングステン
焼結合金を捷供することができるという効果が得られる
。
Claims (2)
- （１）タングステン（Ｗ）９０〜９８ｗｔ％、ホウ素（
Ｂ）５〜１００ｐｐｍ、残部がニッケル（Ｎｉ）と鉄（
Ｆｅ）とからなり、そのニッケルと鉄との重量比がＮｉ
／Ｆｅ＝０．５〜４であることを特徴とする高靭性タン
グステン焼結合金。 - （２）請求項（１）記載の高靭性タングステン焼結合金
において、コバルト（Ｃｏ）０．５ｗｔ％以下を含有す
ることを特徴とする高靭性タングステン焼結合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14286290A JP2726140B2 (ja) | 1990-05-31 | 1990-05-31 | 高靭性タングステン焼結合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14286290A JP2726140B2 (ja) | 1990-05-31 | 1990-05-31 | 高靭性タングステン焼結合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0436437A true JPH0436437A (ja) | 1992-02-06 |
| JP2726140B2 JP2726140B2 (ja) | 1998-03-11 |
Family
ID=15325341
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14286290A Expired - Lifetime JP2726140B2 (ja) | 1990-05-31 | 1990-05-31 | 高靭性タングステン焼結合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2726140B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05263163A (ja) * | 1992-03-18 | 1993-10-12 | Japan Steel Works Ltd:The | Ｗ−Ｎｉ −Ｆｅ 焼結合金の製造方法 |
| WO2013084749A1 (ja) * | 2011-12-07 | 2013-06-13 | 株式会社アライドマテリアル | タングステン焼結合金 |
-
1990
- 1990-05-31 JP JP14286290A patent/JP2726140B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05263163A (ja) * | 1992-03-18 | 1993-10-12 | Japan Steel Works Ltd:The | Ｗ−Ｎｉ −Ｆｅ 焼結合金の製造方法 |
| WO2013084749A1 (ja) * | 2011-12-07 | 2013-06-13 | 株式会社アライドマテリアル | タングステン焼結合金 |
| JPWO2013084749A1 (ja) * | 2011-12-07 | 2015-04-27 | 株式会社アライドマテリアル | タングステン焼結合金 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2726140B2 (ja) | 1998-03-11 |
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