JPH0798981B2 - 耐酸化性タングステン基焼結合金の製造方法 - Google Patents
耐酸化性タングステン基焼結合金の製造方法Info
- Publication number
- JPH0798981B2 JPH0798981B2 JP62020033A JP2003387A JPH0798981B2 JP H0798981 B2 JPH0798981 B2 JP H0798981B2 JP 62020033 A JP62020033 A JP 62020033A JP 2003387 A JP2003387 A JP 2003387A JP H0798981 B2 JPH0798981 B2 JP H0798981B2
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- based sintered
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- sintered alloy
- alloy
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、耐酸化性に優れたタングステン基焼結合金の
製造方法に関する。
製造方法に関する。
タングステン（Ｗ）基焼結合金は熱膨張係数が小さく且
つ延性を有するため、セラミツクと金属の接合緩衝材等
として使用されている。
つ延性を有するため、セラミツクと金属の接合緩衝材等
として使用されている。
即ち、セラミツクスと金属とは熱膨張係数が大きく異な
るため、両者をロウ付け接合すると接合個所近傍に歪が
残り、脆いセラミツクが破壊する結果となる。この破壊
を防止する目的で、熱膨張係数がセラミツクのそれに近
いＷ、Mo、Ｗ基焼結合金を緩衝材として使用することが
知られている（特開昭61-127674号公報）。
るため、両者をロウ付け接合すると接合個所近傍に歪が
残り、脆いセラミツクが破壊する結果となる。この破壊
を防止する目的で、熱膨張係数がセラミツクのそれに近
いＷ、Mo、Ｗ基焼結合金を緩衝材として使用することが
知られている（特開昭61-127674号公報）。
又Ｗ基焼結合金は、その高硬度と熱衝撃に耐える靭性を
利用して、ダイキヤスト金型等の高温成型用部材として
の用途が知られている（特開昭47-33018号公報）。
利用して、ダイキヤスト金型等の高温成型用部材として
の用途が知られている（特開昭47-33018号公報）。
しかし、従来のＷ基焼結合金は耐酸化性が低く、特に約
600℃以上の温度では酸化が急激に進行する欠点があつ
た。この為、接合緩衝材や高温成型用部材として十分な
信頼性ないし耐久性が得られなかつた。特に、セラミツ
クと金属の複合体については高温酸化性雰囲気中での接
合界面強度の信頼性を向上させることが強く望まれてお
り、この要望を満たしセラミツクス−金属複合体の用途
を広げる為にも、複合緩衝材の耐酸化性の改善が急務と
されている。
600℃以上の温度では酸化が急激に進行する欠点があつ
た。この為、接合緩衝材や高温成型用部材として十分な
信頼性ないし耐久性が得られなかつた。特に、セラミツ
クと金属の複合体については高温酸化性雰囲気中での接
合界面強度の信頼性を向上させることが強く望まれてお
り、この要望を満たしセラミツクス−金属複合体の用途
を広げる為にも、複合緩衝材の耐酸化性の改善が急務と
されている。
本発明は上記した従来の事情に鑑み、低熱膨張係数と十
分な延性を保持しながら、優れた耐酸化性を併せ持つた
Ｗ基焼結合金を提供することを目的とする。
分な延性を保持しながら、優れた耐酸化性を併せ持つた
Ｗ基焼結合金を提供することを目的とする。
本発明の耐酸化性Ｗ基焼結合金の製造方法は、85〜95重
量％のＷ粉末と、Ni:Feの重量比が1:1〜4:1である残部
のNi粉末及びFe粉末とからなる混合粉末の成形体を還元
性雰囲気中においてNi-Fe相の溶融温度より20℃〜60℃
だけ高い温度で焼結し、得られたＷ基焼結体に1420℃〜
1500℃の温度でクロムを拡散させることを特徴とする。
量％のＷ粉末と、Ni:Feの重量比が1:1〜4:1である残部
のNi粉末及びFe粉末とからなる混合粉末の成形体を還元
性雰囲気中においてNi-Fe相の溶融温度より20℃〜60℃
だけ高い温度で焼結し、得られたＷ基焼結体に1420℃〜
1500℃の温度でクロムを拡散させることを特徴とする。
クロムの拡散には各種の手段が考えられるが、少なくと
もＷ基焼結合金の表面層にクロムの拡散層を形成できれ
ば良い。簡単で有効な手段としては、例えばクロム粉末
とアルミナ粉末を1:4〜9:1、好ましくは4:1の割合で混
合した混合粉末中に焼結体を埋め込み、上記1420℃〜15
00℃の温度に加熱する方法がある。
もＷ基焼結合金の表面層にクロムの拡散層を形成できれ
ば良い。簡単で有効な手段としては、例えばクロム粉末
とアルミナ粉末を1:4〜9:1、好ましくは4:1の割合で混
合した混合粉末中に焼結体を埋め込み、上記1420℃〜15
00℃の温度に加熱する方法がある。
原料の混合粉末において、Ｗ含有量が85重量％未満では
焼結中に変形がおこり又合金の熱膨張係数が大きくな
る。Ｗ含有量が逆に95重量％を超えるとNi-Feバインダ
ー層が少なくなるので合金の延性が低下する。又、合金
の延性については、Ni-Feの重量比が1:1〜4:1の範囲内
であれば望ましい延性が得られ、この重量比が2:1のと
き最大となる。尚、原料粉末中には不可避的な不純物が
含まれるが、例えば酸素は0.05重量％以下及び炭素は0.
005重量％以下含有されても良い。
焼結中に変形がおこり又合金の熱膨張係数が大きくな
る。Ｗ含有量が逆に95重量％を超えるとNi-Feバインダ
ー層が少なくなるので合金の延性が低下する。又、合金
の延性については、Ni-Feの重量比が1:1〜4:1の範囲内
であれば望ましい延性が得られ、この重量比が2:1のと
き最大となる。尚、原料粉末中には不可避的な不純物が
含まれるが、例えば酸素は0.05重量％以下及び炭素は0.
005重量％以下含有されても良い。
上記混合粉末は通常1.0〜1.5ton/cm2の圧力で型押しし
て、所望形状の成形体とする。成形体の焼結は還元性雰
囲気、好ましくは水素雰囲気中で行ない、焼結温度はNi
-Fe相の溶融温度より20℃〜60℃だけ高い温度範囲とす
る。焼結温度がこの範囲を超えると焼結中に変形が生じ
る為である。又、焼結時間は成形体の形状により異なる
が、Ｗ粒子径が20〜100μｍとなるように設定すること
が好ましい。
て、所望形状の成形体とする。成形体の焼結は還元性雰
囲気、好ましくは水素雰囲気中で行ない、焼結温度はNi
-Fe相の溶融温度より20℃〜60℃だけ高い温度範囲とす
る。焼結温度がこの範囲を超えると焼結中に変形が生じ
る為である。又、焼結時間は成形体の形状により異なる
が、Ｗ粒子径が20〜100μｍとなるように設定すること
が好ましい。
上記の組成と焼結条件により、伸び率10％以上の延性を
有する焼結体（合金）が得られる。
有する焼結体（合金）が得られる。
得られた焼結体へのクロムの拡散は1420℃〜1500℃の温
度で実施する。処理温度が1420℃未満では焼結体中、特
にＷ粒子中への拡散が遅く、十分な耐酸化性が得られ
ず、又1500℃を超えると合金の変形が著しくなるからで
ある。クロム拡散層の厚さは処理温度と処理時間により
制御することができ、例えば1420℃の温度で30分間処理
すると厚さ1mmのクロム拡散層が形成される。
度で実施する。処理温度が1420℃未満では焼結体中、特
にＷ粒子中への拡散が遅く、十分な耐酸化性が得られ
ず、又1500℃を超えると合金の変形が著しくなるからで
ある。クロム拡散層の厚さは処理温度と処理時間により
制御することができ、例えば1420℃の温度で30分間処理
すると厚さ1mmのクロム拡散層が形成される。
尚、上記したクロム粉末とアルミナ粉末を利用して拡散
を行なう方法においては、クロム粉末は均一な拡散を保
障するために100メツシユ以下のものが好ましい。又、
アルミナ粉末はＷ基焼結合金とアルミナ粉末の焼付きを
防止するために用いるのであるから、他の安定なセラミ
ツク粉末で代用することもできる。
を行なう方法においては、クロム粉末は均一な拡散を保
障するために100メツシユ以下のものが好ましい。又、
アルミナ粉末はＷ基焼結合金とアルミナ粉末の焼付きを
防止するために用いるのであるから、他の安定なセラミ
ツク粉末で代用することもできる。
191kgのＷ粉末と、6kgのNi粉末及び3kgのFe粉末を、ア
トライターにて溶媒としてアルコールを用いて５時間混
合した。アルコールを真空除去した後の混合粉末の粒度
は平均粒径2.2μｍであつて、炭素含有量が0.003重量％
及び酸素含有量が0.02重量％であつた。
トライターにて溶媒としてアルコールを用いて５時間混
合した。アルコールを真空除去した後の混合粉末の粒度
は平均粒径2.2μｍであつて、炭素含有量が0.003重量％
及び酸素含有量が0.02重量％であつた。
この混合粉末に、メチレンクロライドに溶解したカンハ
ーを0.2重量％だけ混合した後、金型を用いて1ton/cm2
で加圧して成形体を得た。次に、この成形体をＮ2雰囲
気中で500℃で中焼してカンハーを除去した後、水素焼
結炉にて1460℃で３時間焼結した。得られた焼結体は直
径10mm及び長さ50mmであり、Ｗ粒子の平均粒径は60μｍ
であつて、引張強度は60kg/mm2及び伸び率は25％であつ
た。この焼結体の金属組織を第１図に100倍の顕微鏡写
真で示した。
ーを0.2重量％だけ混合した後、金型を用いて1ton/cm2
で加圧して成形体を得た。次に、この成形体をＮ2雰囲
気中で500℃で中焼してカンハーを除去した後、水素焼
結炉にて1460℃で３時間焼結した。得られた焼結体は直
径10mm及び長さ50mmであり、Ｗ粒子の平均粒径は60μｍ
であつて、引張強度は60kg/mm2及び伸び率は25％であつ
た。この焼結体の金属組織を第１図に100倍の顕微鏡写
真で示した。
次に、焼結体を直径9mm及び厚さ5mmの円板状に切削加工
し、−325メツシユのクロム粉末20gと−325メツシユの
アルミナ粉末5gとの混合粉末中に埋め込み、水素焼結炉
で1460℃で30分間加熱処理した。得られた焼結合金のCr
拡散層の金属組織を第２図に100倍の顕微鏡写真で示し
た。Cr拡散層の厚さは約1mmであり、その金属組織は第
１図の状態から大幅に変化しており、Ni-Feバインダー
相及びＷ粒子相にCrが均一に拡散していることが判る。
し、−325メツシユのクロム粉末20gと−325メツシユの
アルミナ粉末5gとの混合粉末中に埋め込み、水素焼結炉
で1460℃で30分間加熱処理した。得られた焼結合金のCr
拡散層の金属組織を第２図に100倍の顕微鏡写真で示し
た。Cr拡散層の厚さは約1mmであり、その金属組織は第
１図の状態から大幅に変化しており、Ni-Feバインダー
相及びＷ粒子相にCrが均一に拡散していることが判る。
このようにして得られたＷ基焼結合金を、大気中におい
て温度を変えて加熱し、酸化増量を測定した。比較例と
して、焼結体のまゝでCr拡散処理を行なわない試料につ
いても同様にして酸化増量を測定した。結果を下表に要
約した。Cr拡散処理 本発明例 比較例 600℃×2h ０ ９×10-6g/mm2 700℃×2h ０ 82×10-6g/mm2 800℃×2h ０ 210×10-6g/mm2 900℃×2h 20×10-6g/mm2 650×10-6g/mm2 上記の結果から、本発明のCr拡散処理したＷ基焼結合金
は高温においても極めて優れた耐酸化性を有することが
判る。
て温度を変えて加熱し、酸化増量を測定した。比較例と
して、焼結体のまゝでCr拡散処理を行なわない試料につ
いても同様にして酸化増量を測定した。結果を下表に要
約した。Cr拡散処理 本発明例 比較例 600℃×2h ０ ９×10-6g/mm2 700℃×2h ０ 82×10-6g/mm2 800℃×2h ０ 210×10-6g/mm2 900℃×2h 20×10-6g/mm2 650×10-6g/mm2 上記の結果から、本発明のCr拡散処理したＷ基焼結合金
は高温においても極めて優れた耐酸化性を有することが
判る。
本発明によれば、Ｗ基焼結合金の表面にCr拡散層を形成
するので、低熱膨張係数と十分な延性を保持しながら、
優れた耐酸化性を併せ持つたＷ基焼結合金を提供するこ
とができる。
するので、低熱膨張係数と十分な延性を保持しながら、
優れた耐酸化性を併せ持つたＷ基焼結合金を提供するこ
とができる。
従つて、本発明によるＷ基焼結合金をセラミツクと金属
の接合緩衝材として使用すれば、接合は延性をもつた内
部合金で行ないながら、他の露出部分等は耐酸化性に優
れたCr拡散層となるので、高温酸化性雰囲気中での接合
界面強度の信頼性を向上させることができる。又、高温
成型用部材として高温の溶湯が直接触れる部分に使用す
れば、抗折力があり耐熱性で耐高温酸化性に優れ、十分
な信頼性ないし耐久性を具えた金型等を作成できる。
の接合緩衝材として使用すれば、接合は延性をもつた内
部合金で行ないながら、他の露出部分等は耐酸化性に優
れたCr拡散層となるので、高温酸化性雰囲気中での接合
界面強度の信頼性を向上させることができる。又、高温
成型用部材として高温の溶湯が直接触れる部分に使用す
れば、抗折力があり耐熱性で耐高温酸化性に優れ、十分
な信頼性ないし耐久性を具えた金型等を作成できる。
【図面の簡単な説明】 第１図は本発明方法における焼結終了後の焼結体の金属
組織を示す100倍の顕微鏡写真であり、第２図は本発明
方法により製造したＷ基焼結合金のCr拡散層の金属組織
を示す100倍の顕微鏡写真である。
組織を示す100倍の顕微鏡写真であり、第２図は本発明
方法により製造したＷ基焼結合金のCr拡散層の金属組織
を示す100倍の顕微鏡写真である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭52−133040（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−37503（ＪＰ，Ａ) 特開 昭47−33018（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】85〜95重量％のＷ粉末と、Ni:Feの重量比
が1:1〜4:1である残部のNi粉末及びFe粉末とからなる混
合粉末の成形体を還元性雰囲気中においてNi-Fe相の溶
融温度より20〜60℃だけ高い温度で焼結し、得られた焼
結体に1420℃〜1500℃の温度でクロムを拡散させ、Ni-F
e結合相とタングステン粒子中にクロムを拡散させるこ
とを特徴とする耐酸化性タングステン基焼結合金の製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62020033A JPH0798981B2 (ja) | 1987-01-29 | 1987-01-29 | 耐酸化性タングステン基焼結合金の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62020033A JPH0798981B2 (ja) | 1987-01-29 | 1987-01-29 | 耐酸化性タングステン基焼結合金の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63186837A JPS63186837A (ja) | 1988-08-02 |
| JPH0798981B2 true JPH0798981B2 (ja) | 1995-10-25 |
Family
ID=12015754
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62020033A Expired - Lifetime JPH0798981B2 (ja) | 1987-01-29 | 1987-01-29 | 耐酸化性タングステン基焼結合金の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0798981B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007270339A (ja) * | 2006-03-30 | 2007-10-18 | Fuji Dies Kk | ダイキャスト用金型およびその周辺部材 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52107243A (en) * | 1976-03-05 | 1977-09-08 | Yoshinobu Kobayashi | Surface treating process for cemented carbide |
| JPS5814502B2 (ja) * | 1976-04-30 | 1983-03-19 | 日本タングステン株式会社 | 重合金の耐高温酸化処理法 |
-
1987
- 1987-01-29 JP JP62020033A patent/JPH0798981B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63186837A (ja) | 1988-08-02 |
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