JPH062918B2 - タングステン焼結合金の製造方法 - Google Patents
タングステン焼結合金の製造方法Info
- Publication number
- JPH062918B2 JPH062918B2 JP27506888A JP27506888A JPH062918B2 JP H062918 B2 JPH062918 B2 JP H062918B2 JP 27506888 A JP27506888 A JP 27506888A JP 27506888 A JP27506888 A JP 27506888A JP H062918 B2 JPH062918 B2 JP H062918B2
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- nickel
- iron
- powder
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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、高速回転体又は防護物を貫通する発射体に有
用なタングステン焼結合金の製造方法に関する。
用なタングステン焼結合金の製造方法に関する。
高速回転体は、高度の引張り強さ、ヤング率を有し、し
かも高速回転時に破壊しないような十分な靱性を有して
いなければならない。又、上記発射体は、高度の引張り
強さ，密度，硬さを有し、しかも発射体が防護物を完全
に貫通する前に破壊しないように十分の延性，靱性を有
することが必要である。
かも高速回転時に破壊しないような十分な靱性を有して
いなければならない。又、上記発射体は、高度の引張り
強さ，密度，硬さを有し、しかも発射体が防護物を完全
に貫通する前に破壊しないように十分の延性，靱性を有
することが必要である。
このような要求に応ずるべく高比重，高延性のタングス
テン合金の製造方法が、特開昭６２−１８５８４３号公
報に開示されている。このものは、タングステン粉末８
５〜９７％および残部がニッケルと鉄の粉末からなる混
合粉末を１〜４ｔｏｎ／cm2の静水圧下で圧粉し、得ら
れた圧粉体を水素気流中で液相焼結した後、該焼結体を
真空中において加熱後急冷する熱処理を施すものであ
る。
テン合金の製造方法が、特開昭６２−１８５８４３号公
報に開示されている。このものは、タングステン粉末８
５〜９７％および残部がニッケルと鉄の粉末からなる混
合粉末を１〜４ｔｏｎ／cm2の静水圧下で圧粉し、得ら
れた圧粉体を水素気流中で液相焼結した後、該焼結体を
真空中において加熱後急冷する熱処理を施すものであ
る。
上記焼結後に真空中で加熱・急冷の熱処理を施すことに
より、焼結体中に過剰に固溶した水素が除去され、又脆
化の原因となる不純物の粒界析出を防止できるため高延
性が得られるとされている。
より、焼結体中に過剰に固溶した水素が除去され、又脆
化の原因となる不純物の粒界析出を防止できるため高延
性が得られるとされている。
〔発明が解決しようとする課題〕 上記従来の製造方法により得られたタングステン合金が
適用される高速回転体や防護物を貫通する発射体にあっ
ては、寸法精度の要求が厳しく、最終的にセンタレス盤
などによる表面研削加工は必須の工程である。
適用される高速回転体や防護物を貫通する発射体にあっ
ては、寸法精度の要求が厳しく、最終的にセンタレス盤
などによる表面研削加工は必須の工程である。
しかして、本発明者らが鋭意研究を重ねた結果によれ
ば、タングステン−ニッケル−鉄（Ｗ−Ｎｉ−Ｆｅ）系
焼結合金の延性は、セラミックスと同様に表面の残留応
力に極めて敏感である。したがって、上記従来例におけ
る脱水素の加熱・急冷の熱処理を施した後に、センタレ
ス盤などにより表面研削加工を加えると延性が著しく劣
化してしまい、実際に使用する上で問題になることが見
出された。
ば、タングステン−ニッケル−鉄（Ｗ−Ｎｉ−Ｆｅ）系
焼結合金の延性は、セラミックスと同様に表面の残留応
力に極めて敏感である。したがって、上記従来例におけ
る脱水素の加熱・急冷の熱処理を施した後に、センタレ
ス盤などにより表面研削加工を加えると延性が著しく劣
化してしまい、実際に使用する上で問題になることが見
出された。
そこで本発明の目的とする所し、最終形状に機械加工後
の表面の残留応力の悪影響を除去し得るタングステン合
金の製造方法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。
の表面の残留応力の悪影響を除去し得るタングステン合
金の製造方法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。
上記目的を達成するため、本発明は、タングステン８５
〜９７％、残部がニッケルと鉄の粉末からなる混合粉を
圧縮成形し、ついで該圧縮成形体を水素中で液相焼結に
より緻密化し、得られた焼結体を最終形状に加工した後
に、表面をエッチングする 以下、更に詳細に説明する。
〜９７％、残部がニッケルと鉄の粉末からなる混合粉を
圧縮成形し、ついで該圧縮成形体を水素中で液相焼結に
より緻密化し、得られた焼結体を最終形状に加工した後
に、表面をエッチングする 以下、更に詳細に説明する。
本発明に用いる原料粉末は、高純度のタングステン
（Ｗ），ニッケル（Ｎｉ），鉄（Ｆｅ）り粉末である。
タングステン含有量は、所定の高密度を保つために８５
％以上が必要である。かつ又、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、９７％以下であ
ることが必要である。ニッケルと鉄は、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目
的で添加される。その添加量は、合金量の３〜１５％と
する。３％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、１５％を越えるとタングス
テン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、ニッケルと鉄の成分比率は、ニッケル
・鉄結合相全体に対して鉄が２０〜５０％程度、すなわ
ちＮｉ：Ｆｅ＝５：５からＮｉ：Ｆｅ＝８：２の間に調
整することが望ましい。その理由は、この組成範囲で、
液相焼結工程における液相生成温度（融点）を、ニッケ
ル又は鉄単体の場合より十分な低下せしめ、ひいては効
果的な液相焼結が可能となるためである。
（Ｗ），ニッケル（Ｎｉ），鉄（Ｆｅ）り粉末である。
タングステン含有量は、所定の高密度を保つために８５
％以上が必要である。かつ又、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、９７％以下であ
ることが必要である。ニッケルと鉄は、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目
的で添加される。その添加量は、合金量の３〜１５％と
する。３％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、１５％を越えるとタングス
テン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、ニッケルと鉄の成分比率は、ニッケル
・鉄結合相全体に対して鉄が２０〜５０％程度、すなわ
ちＮｉ：Ｆｅ＝５：５からＮｉ：Ｆｅ＝８：２の間に調
整することが望ましい。その理由は、この組成範囲で、
液相焼結工程における液相生成温度（融点）を、ニッケ
ル又は鉄単体の場合より十分な低下せしめ、ひいては効
果的な液相焼結が可能となるためである。
したがって、単体のニッケルと鉄の混合粉末に代えて、
上記組成を有する両者の合金粉末を使用しても同等の効
果がある。
上記組成を有する両者の合金粉末を使用しても同等の効
果がある。
上記原料粉末の粒度は、成形性，焼結性および材料の延
性の観点から１〜１０μｍ程度が望ましい。
性の観点から１〜１０μｍ程度が望ましい。
混合物を圧縮成形する際の圧力は、１〜４ｔｏｎ／cm2
の静水圧とする。１ｔｏｎ／cm2未満での成形では、液
相焼結を行っても２〜３％の気孔が残留する。そのため
圧縮成形体の密度が小さすぎて、完全に緻密化できず、
延性が落ちる。また４ｔｏｎ／cm2を越える成形では、
逆に密度が高くなりすぎて圧縮成形体中にクローズドボ
アが生じ、結局完全に緻密化できない。
の静水圧とする。１ｔｏｎ／cm2未満での成形では、液
相焼結を行っても２〜３％の気孔が残留する。そのため
圧縮成形体の密度が小さすぎて、完全に緻密化できず、
延性が落ちる。また４ｔｏｎ／cm2を越える成形では、
逆に密度が高くなりすぎて圧縮成形体中にクローズドボ
アが生じ、結局完全に緻密化できない。
加圧に際して、通常の一軸圧縮ではなく静水圧力を用い
るのは、四方から万遍なく加圧することにより合金の均
質性を高め、ひいては延性を高めるためである。
るのは、四方から万遍なく加圧することにより合金の均
質性を高め、ひいては延性を高めるためである。
液相焼結は、水素中で、ニッケル・鉄成分が液相を生成
する温度である１４３０℃以上で行うことが必要であ
る。
する温度である１４３０℃以上で行うことが必要であ
る。
焼結時間は完全に緻密化が進行するに必要な時間、すな
わち２０分間以上を要し、しかして焼結中に粗大ポロシ
ティを生じさせないためには、６０分間以下が望まし
い。
わち２０分間以上を要し、しかして焼結中に粗大ポロシ
ティを生じさせないためには、６０分間以下が望まし
い。
次に焼結体を最終形状まで加工する。加工方法は、切
削、研削、あるいはスエージング等の塑性加工等いずれ
も良く、又これらの組み合わせでも良い。
削、研削、あるいはスエージング等の塑性加工等いずれ
も良く、又これらの組み合わせでも良い。
本発明にあっては、最終形状まで加工した後に、表面に
エッチングを施す。その理由は、エッチング後に表面研
削などの機械加工を施したのでは、表面残留応力の悪影
響を除去出来ないからである。
エッチングを施す。その理由は、エッチング後に表面研
削などの機械加工を施したのでは、表面残留応力の悪影
響を除去出来ないからである。
表面をエッチングする方法としては、公知の種々の方法
が用い得るが、ＮａＯＨ，ＫＯＨ，硝弗酸等を用いてタ
ングステン部をエッチングするのが望ましい。エッチン
グ深さは、１μｍ以上で効果は表れるが望ましくは１０
μｍ以上である。
が用い得るが、ＮａＯＨ，ＫＯＨ，硝弗酸等を用いてタ
ングステン部をエッチングするのが望ましい。エッチン
グ深さは、１μｍ以上で効果は表れるが望ましくは１０
μｍ以上である。
また、ニッケル，鉄をエッチングして応力除去を行うこ
とも可能ではあるが、上記のようにタングステン部をエ
ッチングするのがよい。その理由は残留応力が主として
タングステン粒に存在することに加えて、ニッケル，鉄
の場合はノッチ効果が生じ、逆に靱性を劣化させる危険
があるためである。
とも可能ではあるが、上記のようにタングステン部をエ
ッチングするのがよい。その理由は残留応力が主として
タングステン粒に存在することに加えて、ニッケル，鉄
の場合はノッチ効果が生じ、逆に靱性を劣化させる危険
があるためである。
一般に材料の特性、例えば疲労強度等に関して、表面の
残留応力が影響することはよく知られている。特に、先
にも述べたように、セラミックス及びタングステンなど
の脆性材料は表面残留応力に敏感である。どれほど注意
深く加工を施しても、残留応力を生じさせないことは不
可能である。本発明者らは、この表面の残留応力がタン
グステン焼結合金の延性に極めて大きい影響を与えるこ
とを見出した。第１図にタングステン合金における表面
残留応力と伸びとの関係を示す。なお、表面残留応力は
Ｘ線回折を用いて半価幅中点法により行ったものであ
る。第１図から、表面残留応力の増加に反比例して伸び
が減少していることがわかる。換言すれば、延性の向上
には表面残留応力の除去が非常に重要である。
残留応力が影響することはよく知られている。特に、先
にも述べたように、セラミックス及びタングステンなど
の脆性材料は表面残留応力に敏感である。どれほど注意
深く加工を施しても、残留応力を生じさせないことは不
可能である。本発明者らは、この表面の残留応力がタン
グステン焼結合金の延性に極めて大きい影響を与えるこ
とを見出した。第１図にタングステン合金における表面
残留応力と伸びとの関係を示す。なお、表面残留応力は
Ｘ線回折を用いて半価幅中点法により行ったものであ
る。第１図から、表面残留応力の増加に反比例して伸び
が減少していることがわかる。換言すれば、延性の向上
には表面残留応力の除去が非常に重要である。
本発明によれば、圧縮成形した所定の金属粉末を液相焼
結し、次いで最終形状まで加工した後に、その加工によ
る残留応力のある表層をエッチングで取り除くことによ
り残留応力の除去を行い、延性を有効に向上させること
ができた。
結し、次いで最終形状まで加工した後に、その加工によ
る残留応力のある表層をエッチングで取り除くことによ
り残留応力の除去を行い、延性を有効に向上させること
ができた。
〔実施例〕 以下、本発明の実施例を説明する。
タングステン粉９５ｗｔ％−ニッケル粉3.5ｗｔ％−鉄
粉1.5ｗｔ％の組成に配合し、Ｖ型混合機を用いて混合
した。得られた混合粉を２ｔｏｎ／cm2の静水圧下に圧
縮成形し、その成形体を水素中で１５３０℃で４０分間
液相焼結した。つづいて焼結体を１２００℃で２時間、
真空中で熱処理した後に、引張り試験片に機械加工し
た。
粉1.5ｗｔ％の組成に配合し、Ｖ型混合機を用いて混合
した。得られた混合粉を２ｔｏｎ／cm2の静水圧下に圧
縮成形し、その成形体を水素中で１５３０℃で４０分間
液相焼結した。つづいて焼結体を１２００℃で２時間、
真空中で熱処理した後に、引張り試験片に機械加工し
た。
この機械加工により、試験片に表面残留応力が生じる。
この引張り試験片を５Ｎ−ＫＯＨ溶液で電解エッチング
し、表面を１〜５０μｍ除去した。かくして得られた引
張り試験片につき行った引張り試験の結果を第１表に示
す。
この引張り試験片を５Ｎ−ＫＯＨ溶液で電解エッチング
し、表面を１〜５０μｍ除去した。かくして得られた引
張り試験片につき行った引張り試験の結果を第１表に示
す。
又、比較例として、引張り試験片に機械加工後、エッチ
ング処理を施さなかったものの結果についても示す。
ング処理を施さなかったものの結果についても示す。
第１表より、本実施例の方法によるものは、エッチング
処理を施さなかったものより高い伸びを示すことがわか
る。
処理を施さなかったものより高い伸びを示すことがわか
る。
〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明によれば、タングステン８
５〜９７％、残部がニッケルと鉄の粉末からなる混合粉
を圧縮成形し、ついで該圧縮成形体を液相焼結により緻
密化し、得られた焼結体を最終形状に加工した後に、表
面をエッチングして加工による表面応力が残留している
部分を除去するものとした。そのため、タングステン焼
結合金の最終製品形状における延性を著しく高めること
ができ、実質的に優れた発射体、高速回転体が得られる
という効果がある。
５〜９７％、残部がニッケルと鉄の粉末からなる混合粉
を圧縮成形し、ついで該圧縮成形体を液相焼結により緻
密化し、得られた焼結体を最終形状に加工した後に、表
面をエッチングして加工による表面応力が残留している
部分を除去するものとした。そのため、タングステン焼
結合金の最終製品形状における延性を著しく高めること
ができ、実質的に優れた発射体、高速回転体が得られる
という効果がある。
第１図は本発明のタングステン合金における表面圧縮残
留応力と伸びとの関係を示すグラフである。
留応力と伸びとの関係を示すグラフである。
Claims (1)
- 【請求項１】タングステン８５〜９７％、残部がニッケ
ルと鉄の粉末からなる混合粉を圧縮成形し、ついで該圧
縮成形体を水素中で液相焼結により緻密化し、得られた
焼結体を最終形状に加工した後に、表面をエッチングす
ることを特徴とするタングステン焼結合金の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27506888A JPH062918B2 (ja) | 1988-10-31 | 1988-10-31 | タングステン焼結合金の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27506888A JPH062918B2 (ja) | 1988-10-31 | 1988-10-31 | タングステン焼結合金の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02122027A JPH02122027A (ja) | 1990-05-09 |
| JPH062918B2 true JPH062918B2 (ja) | 1994-01-12 |
Family
ID=17550392
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27506888A Expired - Lifetime JPH062918B2 (ja) | 1988-10-31 | 1988-10-31 | タングステン焼結合金の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH062918B2 (ja) |
-
1988
- 1988-10-31 JP JP27506888A patent/JPH062918B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02122027A (ja) | 1990-05-09 |
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