CN100554468C - 具有高强度和高硬度的钨系烧结材料以及由其制成的光学玻璃透镜的热压成型模具 - Google Patents
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Abstract
本发明的第一W系烧结材料由0.2-1.5%的Ni、0.1-1%的Y2O3、以及根据需要而选择的(a)0.05-0.5%的VC和/或(b)0.01-0.5%的Co和/或Fe、以及余量的W组成，其中W相互相烧结结合在一起，最大粒径都为5μm以下的Ni相或Ni-Co/Fe合金相和Y2O3相分散分布在上述W相的边界部，而且上述W相的最大粒径为30μm以下，该烧结材料具有高强度和高硬度。上述烧结材料适合用作光学玻璃透镜的热压成型模具。
Description
技术领域
本发明涉及在高温下具有高强度和高硬度的钨系烧结材料以及由它制成的成型模具。更详细的是，本发明涉及钨系烧结材料，其具有对氟硅化玻璃等腐蚀性非常强的玻璃或必须要高温成型的石英玻璃等的优良耐久性、高强度和高硬度，热传导性(散热性)良好，并且具有低的热膨胀系数。此外，由该钨系烧结材料制成的成型模具，由于是由具有上述优良特性的钨系烧结材料(以下简称为W系烧结材料)构成的，因此它适合用作光学玻璃透镜的热压成型模具，所述光学玻璃透镜是装配于例如各种电子、电器或光学装置等中的光功能装置的部件。
本申请要求2004年3月5日提交的日本特愿2004-062251号、2004年3月12日提交的日本特愿2004-070278号以及2004年3月17日提交的日本特愿2004-076757号申请的优先权，本文引用所述申请的内容。
背景技术
一般，光学玻璃透镜的热压成型模具要求(a)耐玻璃腐蚀性优良、(b)热传导性(散热性)优良以及(c)具有低的热膨胀系数。为此，使用W系烧结材料，它是(a)熔点：1800-2000℃、(b)热传导率：90-150W/m·K、并且(c)热膨胀系数：4.5-5.5×10-6/K。
另外，例如如日本特开2003-239034号公报中公开的内容所述，一般用于热压成型模具的W系烧结材料是通过将由0.2-0.8质量％(下文中，“％”表示质量％)的Ni以及余量的W组成的粉末压制体烧结而制得。该W系烧结材料中的W相互相烧结结合，根据利用扫描电子显微镜的组织观察可知，W相的最大粒径为40μm以上，它具有700-900MPa的压坏强度和250-290的维氏硬度(Hv)。
近年来，各种电子、电器和光学装置等的小型化以及轻量化非常显著，光学玻璃透镜作为这些机械或装置中装配的光功能装置的部件，也不可避免地要小型化和薄化。与此同时，作为光学玻璃透镜的热压成型装置的构成部件，热压成型模具的成型温度和成型压力都有增加的趋势。但是，由于上述现有W系烧结材料构成的热压成型模具的强度和硬度不足，所以如今的现状是不能满足所述要求，并且在比较短的时间内就达到使用寿命。
发明内容
因此，本发明的发明人为了开发了一种W系烧结材料制成的热压成型模具，它不会失去现有的用于光学玻璃透镜成型的W系烧结材料制成的热压成型模具所具有的优良特性，并且强度和硬度进一步增加，而且在直径变小和变薄的光学玻璃透镜热压成型中能够长期发挥优良性能，特别对构成该模具的W系烧结材料进行了研究。结果发现，以下的第一和第二W系烧结材料在用于光学玻璃透镜的热压成型时，都可长期发挥优良的性能。
首先，对第一W系烧结材料进行说明。
本发明的第一W系烧结材料具有以下的组成：
·镍(以下表示为Ni)：0.2-1.5％，
·氧化钇(以下表示为Y2O3)：0.1-1％，
·以及根据需要使用的以下(a)和(b)中的至少一种
(a)碳化钒(以下表示为VC)：0.05-0.5％，
(b)Co和Fe中的至少一种(以下表示为Co/Fe)：0.01-0.5％，
·W：余量。
该第一W系烧结材料例如可由如下的方法得到。
使用例如硝酸镍水合物粉末、盐酸镍水合物粉末或硫酸镍水合物粉末等作为Ni源，使用例如硝酸钴水合物粉末等作为Co源，并使用硝酸铁水合物粉末等作为Fe源，按照上述混合比例将这些粉末混合。
使所得的混合原料粉末在丙酮或水等溶剂中完全溶解之后，将例如平均粒径为0.5-3μm的W粉末与之混合，得到浆液。然后，利用混炼机将所得的浆液混炼，接着使之干燥，从而得到表面被覆了预定量的硝酸镍、盐酸镍或硫酸镍等的原料被覆W粉末，或者得到表面被覆了硝酸钴和/或硝酸铁等的原料被覆W粉末。之后，对所得的原料被覆W粉末进行加热处理(例如在氢气气氛中，温度为800℃，加热时间为1小时)，使表面的硝酸镍、盐酸镍、硫酸镍、硝酸钴或硝酸铁等热分解。由此得到表面被Ni被覆的被覆W粉末，或者表面被Ni和Co/Fe被覆的被覆W粉末。接着在所得的被覆W粉末中混合预定量的Y2O3粉末，所述Y2O3粉末经过了筛分使之都不存在5μm以上的粒子。此时，也可以根据情况混合预定量的Y2O3粉末和VC粉末。而且在该阶段中，也可再次混合Co/Fe粉末中的至少一种。
然后，在常规的条件下，进行湿法混合、干燥并且压制成型为粉末压制体。
烧结所得粉末压制体而形成的W系烧结材料，具有与现有的W系烧结材料所具有的熔点、热传导性以及热膨胀系数相当的高熔点、高热传导性和低的热膨胀系数，即
(a)熔点：1800-2000℃，
(b)热传导率：90-150W/m·K，
(c)热膨胀系数；4.5-5.5×10-6/K。
另外，W相互相烧结结合，利用扫描电子显微镜观察组织后发现具有下述细粒组织，即，最大粒径都为5μm以下(下文中，粒径表示通过利用扫描电子显微镜进行组织观察而得到的测定结果)的微细Ni相或Ni-Co/Fe合金相和Y2O3相分散分布在上述W相的边界(境界部)部，而且上述W相的最大粒径为30μm以下。
在现有的W系烧结材料中，W相的最大粒径为如上所述的40μm以上，与此相对地，如上所述，本发明的第一W系烧结材料中W相的最大粒径为30μm以下。这是由于添加的Y2O3抑制了W相的生长。
另外，当W系烧结材料中混合有VC时，由于VC与Y2O3共存，所以更发挥了抑制W相生长的作用，因此也发现W相的最大粒径可达到20μm以下。
进一步地，当混合有Co/Fe时，发现其改善压坏强度至1350-2000MPa、硬度Hv至320-450。另外，由于现有的W系烧结材料的压坏强度为700-900MPa、维氏硬度为250-290，因此，本发明的W系烧结材料显然同时具有优良的强度和硬度。
另外，利用本发明的第一W系烧结材料获得了光学玻璃透镜的热压成型模具，所述透镜由腐蚀性非常强的氟硅化玻璃或必须要高温成型的石英玻璃等构成的、并且要求使用更高压制成型压力和成型温度，直径变小并且变薄。研究结果表明，所述成型模具能够长期发挥优良的性能。即，发现了本发明的第一W系烧结材料优选用作光学玻璃透镜的热压成型模具。
本发明是基于上述研究结果而完成的，本发明的第一W系烧结材料具有以下的组成：
·Ni：0.2-1.5％，
·Y2O3：0.1-1％，
·以及根据需要而使用的以下(a)和(b)中的至少一种
(a)VC：0.05-0.5％，
(b)Co/Fe：0.01-0.5％，以及
·W：余量，
W相互相烧结结合，
最大粒径都为5μm以下的Ni相或Ni-Co/Fe合金相和Y2O3相分散分布在上述W相的边界部，而且
上述W相的最大粒径为30μm以下，该W系烧结材料具有高强度和高硬度。
本发明的第二W系烧结材料具有以下的组成：
·Ni：0.2-1.5％，
·Y2O3：0.1-1％，
·钼(以下简称为Mo)、铬(以下简称为Cr)、铌(以下简称为Nb)和铼(以下简称为Re)中的至少一种：0.5-4％，
·以及根据需要而使用的以下(a)和(b)中的至少一种
(c)碳化钒(以下表示为VC)：0.05-0.5％，
(d)Co和Fe中的至少一种(以下表示为Co/Fe)：0.01-0.5％，
·W：余量。
该第二W系烧结材料例如可由以下的方法得到。
即，与上述第一W系烧结材料相同地，例如使用水合物形式的硝酸镍粉末、盐酸镍粉末或硫酸镍粉末等作为Ni源，使用硝酸钴粉末等作为Co源，并使用硝酸铁粉末等作为Fe源，按照上述混合比例将这些粉末混合。
将所得的混合原料粉末在丙酮或纯水等溶剂中完全溶解之后，将平均粒径为例如0.5-3μm的W粉末与Mo粉末、Cr粉末、Nb粉末和Re粉末中的至少一种混合，得到浆液。此外，也可以将这些原料粉末的一部分或全部以W-M合金(其中M表示Mo、Cr、Nb和Re中的至少一种)粉末形式混合。下文中，它们被统称为W-M合金形成粉末。
接着，利用混炼机将所得的浆液混炼，接着使之干燥，从而得到表面被覆有预定量的硝酸镍、盐酸镍或硫酸镍的原料被覆W-M合金形成粉末，或者得到表面被覆有预定量的硝酸镍等与硝酸钴和/或硝酸铁的原料被覆W-M合金形成粉末。之后，对所得的原料被覆W-M合金形成粉末进行加热处理(例如在氢气气氛中，温度为800℃，加热时间为1小时)，使表面的硝酸镍、盐酸镍或硫酸镍、以及根据情况进而使硝酸钴和/或硝酸铁等热分解。因此，得到表面被Ni被覆的被覆W-M合金形成粉末，或者得到表面被Ni和Co/Fe被覆的被覆W-M合金形成粉末。接着，往所得的被覆W-M合金形成粉末中混合预定量的Y2O3粉末，所述Y2O3粉末经过了筛分使其都不存在5μm以上的粒子。此时，如果需要，也可混合预定量的Y2O3粉末和VC粉末。而且在该阶段中，也可再次混合Co/Fe粉末中的至少一种。
然后，在常规条件下，进行湿法混合、干燥并且压制成型为粉末压制体。经过烧结所得的粉末压制体后得到的W系烧结材料具有与现有的W系烧结材料所具有的熔点、热传导性以及热膨胀系数同等程度的高熔点、高热传导率和低的热膨胀系数，即
(a)熔点：1800-2000℃，
(b)热传导率：70-130W/m·K，
(c)热膨胀系数；4.8-6.2×10-6/K。
另外，烧结时，W与Mo、Cr、Nb和Re中的至少一种固熔形成W-M合金相(其中M表示Mo、Cr、Nb和Re中的至少一种)。另外，将原料粉末的一部分或全部以W-M合金粉末形式混合时，W-M合金直接以W-M合金相的形式存在。该W-M合金相比W相更硬，并且W-M合金相相互烧结结合。此外，确认最大粒径都为5μm以下的微细Ni相或Ni-Co/Fe合金相和Y2O3相分散分布在上述W-M合金相的边界部。进一步还确认具有上述W-M合金相的最大粒径为30μm以下的细粒组织。另外，在上述现有的W系烧结材料中，W相的最大粒径为如上所述的40μm以上，与此相对，本发明的第二W系烧结材料中，W-M合金相的最大粒径为30μm以下。这是由于添加的Y2O3抑制了W相的生长所致。
另外，当W系烧结材料中混合有VC时，由于VC与Y2O3共存，所以进一步发挥了抑制W相生长的作用，从而还发现W相的最大粒径可以达到15μm以下。
另外，当混合有Co/Fe时，发现压坏强度可被改善为1400-2200MPa，维氏硬度(Hv)可被改善为350-550。另外，由于现有的W系烧结材料具有700-900MPa的压坏强度和250-290的维氏硬度，因此，本发明的第二W系烧结材料显然在强度和硬度两方面都具有优势。
另外，可以得到利用本发明的第二W系烧结材料的成型模具，特别是，得到了用于小直径化和薄片化的光学玻璃透镜的热压成型模具，所述光学玻璃透镜由腐蚀性非常强的氟硅化玻璃或必须要高温成型的石英玻璃等构成，并且要求使用更高的压制成型压力和成型温度。研究结果表明，该成型模具能够长期发挥优良的性能。换而言之，发现本发明的第二W系烧结材料优选用作光学玻璃透镜的热压成型模具。
本发明是基于上述研究结果而完成的，本发明第二W系烧结材料的特征在于，具有以下组成：
·Ni：0.2-1.5％，
·Y2O3：0.1-1％，
·Mo、Cr、Nb以及Re中的至少一种：0.5-4％，
·以及根据需要而使用的以下(a)和(b)中的至少一种
(a)VC：0.05-0.5％，
(b)Co/Fe：0.01-0.5％，
·W：余量，
其中，W-M合金相(其中M表示Mo、Cr、Nb和Re中的至少一种)互相烧结结合，最大粒径都为5μm以下的微细Ni相或Ni-Co/Fe合金相和Y2O3相分散分布在上述W-M合金相的边界部，并且上述W-M合金相的的最大粒径为30μm以下。
具体实施方式
下面说明将本发明第一和第二W系烧结材料的组成如上限定的理由。
Ni：0.2-1.5％
当Ni在粉末压制体中以被覆粉末或W-M合金形成粉末表面的状态存在时，烧结性能显著提高。另外，以最大粒径为5μm以下的微细Ni相或Ni-Co/Fe合金相形式存在于W相或W-M合金相的边界部时，能够提高W系烧结材料的强度。然而，当所述混合比例低于0.2％时，烧结性能的提高以及上述Ni相或Ni-Co/Fe合金相的分布比例不足，不能确保所期望的高强度。另一方面，当所述混合比例高于1.5％时，不仅发现硬度有降低的趋势，而且分布有最大粒径超过5μm的Ni相或Ni-Co/Fe合金相。这成为加重模腔表面摩损的原因。因此，Ni的混合比例设定为0.2-1.5％，优选是0.7-1.2％。
另外，如上所述，原料粉末混合时的硝酸镍、硝酸钴或硝酸铁等，以Ni或Ni与Co/Fe的形式涂满W粉末或W-M合金形成粉末表面的状态存在，由此W相或W-M合金相的边界部分散的Ni相或Ni-Co/Fe合金相的最大粒径能够容易达到5μm以下。当混合Y2O3粉末或Y2O3粉末和VC粉末时，也可以混合Ni粉末、Co粉末或铁粉末，但是此时必须进行粉末的筛分调整。
另外，当上述Ni相或Ni-Co/Fe合金相的最大粒径超过5μm时，模腔的表面粗糙度急剧降低，因此，将上述Ni相或Ni-Co/Fe合金相的最大粒径设定为5μm以下。
Y2O3：0.1-1％
Y2O3抑制烧结时W相或W-M合金相的生长粗大化。即，由于烧结后它以最大粒径低于5μm的微细状态分散分布于W相或W-M合金相的边界部，因此，将W相或W-M合金相的最大粒径控制在30μm以下。由此使强度和硬度得到提高。
当所述混合比例不到0.1％时，不能充分地得到上述的效果，相反地，当其混合比例超过1％时，W相或W-M合金相边界部的Y2O3相易于凝集，这是导致强度降低的原因。因此，将其混合比例设定为0.1-1％，优选0.2-0.7％。
必须对作为原料粉末的Y2O3粉末的粒度进行调整，使在W相或W-M合金相的边界部分散的Y2O3相的最大粒径不超过5μm。这是因为当存在粒径超过5μm的Y2O3相时，强度有明显降低的趋势。
VC：0.05-0.5％
当VC与Y2O3共存时，在烧结时VC固熔在Ni或Ni-Co/Fe合金中，由此抑制了W相或W-M合金相的生长粗大化，从而能够将W相的最大粒径控制在20μm以下，或者将W-M合金相的最大粒径控制在15μm以下，因此根据需要加入VC。
当所述混合比例不到0.05％时，不能充分地得到上述的效果，相反地，当其混合比例超过0.5％时，它将在W相边界部或W-M合金相边界部分散分布从而成为导致强度降低的原因。因此，将其混合比例设定为0.05-0.5％，优选是0.1-0.3％。
Co和Fe中的至少一种(Co/Fe)：0.01-0.5％
由于Co/Fe与Ni形成合金，使得W相或W-M合金相边界部的强度提高，具有有助于提高材料强度的效果，因此可根据需要加入。
当所述混合比例不到0.01％时，不能充分地得到上述的效果，相反地，当其混合比例超过0.5％时，硬度有降低的趋势，这会成为导致模腔表面的磨损增加的原因。因此，将其混合比例设定为0.01-0.5％，优选是0.05-0.3％。
Mo、Cr、Nb以及Re中的至少一种：0.5-4％
这些材料与W固熔，在烧结材料中以比W硬的W-M合金相形式存在。因此，提高W系烧结材料的硬度，从而具有有助于改进耐磨损性的效果。
当所述混合比例不到0.5％时，不能得到所希望的硬度提高效果，相反地，当其混合比例超过4％时，W-M合金相的晶界容易析出游离的M相，这会导致强度的降低。因此，将其混合比例设定为0.5-4％，优选是1-3％。
下面将通过实施例和比较例来具体地说明本发明的W系烧结材料及成型模具。
实施例1-32和比较例1
首先准备纯度为99.6％的硝酸镍水合物(分子式：Ni(NO3)2·6H2O)粉末、纯度为99.6％的硝酸钴水合物粉末以及纯度为99.6％的硝酸铁水合物粉末。
按照表1和2记载的组成，将这些Ni粉末、Co粉末或Fe粉末溶解在丙酮中，接着，加入平均粒径为2.5μm的W粉末，由此得到浆液。利用混炼机将所得的浆液混炼，接着使之干燥，从而获得表面被预定量的硝酸镍、硝酸钴和/或硝酸铁被覆的原料被覆W粉末。
之后，对所得的原料被覆W粉末进行加热处理(在氢气气氛中，温度为800℃，加热时间为1小时)，使表面的硝酸镍、硝酸钴或硝酸铁热分解。由此形成了表面被Ni被覆的原料被覆W粉末或者被Ni-Co/Fe合金被覆的原料被覆W粉末。
接着，按照表1和2记载的组成，在所得的原料被覆W粉末中混合平均粒径都为1μm的Y2O3粉末和VC粉末。
然后，利用球磨机将所得的混合物用丙酮溶剂进行湿法混合48小时，并且使之干燥。之后，填入橡胶铸模中，在150MPa静水压下压制成型，形成尺寸为直径：50mm×高：40mm的成型体。对该成型体进行预烧结(在氢气气氛中，烧结温度为900℃，烧结时间为5小时)和正式烧结(在氢气气氛中，烧结温度为1470℃，烧结时间为2小时)，得到了尺寸为直径：40mm×长：32mm的本发明W系烧结材料的模具坯。
将所得的2个模具坯制成1对上下组芯铸型，在其中下组芯铸型的上表面形成直径：38mm×中心部分深度：5mm的曲面型腔。上组芯铸型的下表面依旧是平面，将这两个上下组芯铸型的曲面研磨成表面粗糙度Rmax为0.05μm以下，由此制造由本发明W系烧结材料制成的光学玻璃透镜热压成型模具(以下称之为本发明模具)1-32、以及由现有的W系烧结材料制成的光学玻璃透镜热压成型模具(以下称之为对比模具1)。
确认构成所得的本发明模具1-32以及对比模具1的W烧结材料都具有熔点为1800-2000℃的高熔点、热传导率为90-150W/m·K的高热传导率以及热膨胀系数为4.5-5.5×10-6/K的低热膨胀系数。
接着，测定压坏强度和维氏硬度，结果示于表1和2中。
另外，对于所得W系烧结材料的组织，利用扫描电子显微镜测定在W相和W相的边界部分散分布的Ni相或Ni-Co/Fe合金相以及Y2O3相的最大粒径，结果同样示于表1和2中。
而且，也确认构成本发明模具1-32的W系烧结材料都显示出W相互烧结结合的组织，并且微细的Ni相或Ni-Co/Fe合金相以及Y2O3相沿着上述W相的边界均匀地分散分布。
其次，用所得的模具，对直径：5mm×最大厚度：2mm的小直径化和薄片化的光学玻璃透镜进行压制成型(成型条件是：作为玻璃透镜原料的玻璃坯是：石英玻璃；上述每个玻璃坯的容量是0.2cm3；上述玻璃坯的加热温度是1200℃，压制成型压力是10MPa；压制成型速度是6个/小时)，并且测定组芯铸型曲面的表面粗糙度达到Rmax＝0.06μm时的透镜成型个数。该测定结果同时示于下表1和2中。
由表1和2所示的内容可以确认，与由具有W相的边界部不存在Ni相或Ni-Co/Fe合金相以及Y2O3相、并且W相的最大粒径超过40μm的粗粒组织的W系烧结材料构成的对比模具相比，在由具有W相的最大粒径为30μm以下的细粒组织的W系烧结材料构成的本发明模具1-32中，由于Ni相或Ni-Co/Fe合金相分散分布，因此，它具有高强度和高硬度，而且耐玻璃腐蚀性优良、并且具有高熔点、高热传导率(高散热性)以及低的热膨胀系数。
另外，还可知，对于本发明W系烧结材料制成的光学玻璃透镜的热压成型模具而言，不用说例如在使用腐蚀性相对较弱的硅酸玻璃或硼化玻璃等的光学玻璃透镜热压成型情况下，即使是在腐蚀性非常强的氟硅化玻璃或必须要求1100℃以上的高成型温度的石英玻璃等的热压成型中、并且形成小直径化和薄片化光学玻璃透镜的情况下，也可长期保持良好的模腔表面，具有长的使用寿命。
实施例33-92和比较例2
首先准备平均粒径都为2.5μm的W粉末、Mo粉末、Cr粉末、Nb粉末和Re粉末作为W-M合金形成粉末。并准备纯度为99.6％的硝酸镍水合物(分子式：Ni(NO3)2·6H2O)粉末、纯度为99.6％的硝酸钴水合物粉末以及纯度为99.6％的硝酸铁水合物粉末。
将预定量的上述水合物粉末溶解在丙酮中，接着，与上述W-M合金形成粉末混合，由此得到浆液。另外，在比较例2中，将预定量的硝酸镍和W粉末溶解在丙酮中，从而得到浆液。将所得的浆液在混炼机中混炼，接着使之干燥，从而得到了由预定量的硝酸镍被覆的原料被覆W-M合金形成粉末、由预定量的硝酸镍和硝酸钴以及硝酸铁中的至少一种被覆的原料被覆W-M合金形成粉末、以及用于对比的由硝酸镍被覆的原料被覆W粉末。
之后，将所得的原料被覆W-M合金形成粉末以及作为比较用的原料被覆W粉末进行加热处理(在氢气气氛中，温度为800℃，加热时间为1小时)，使表面的硝酸镍、硝酸钴和/或硝酸铁热分解，由此形成了表面被Ni被覆的被覆W-M合金形成粉末、表面被Ni-Co/Fe合金被覆的被覆W-M合金形成粉末以及用于对比的表面被Ni被覆的被覆W粉末。
按照表3-6所示的组成，仅在所得的被覆W-M合金形成粉末中混合经筛分调节之后都不存在5μm以上的粒子并且平均粒径为1μm的Y2O3粉末和VC粉末，以及平均粒径为3μm的Co粉末和Fe粉末。
然后，利用球磨机将所得的混合物用丙酮溶剂进行湿法混合48小时，并且使之干燥。之后，填入橡胶铸模中，在150MPa静水压下压制成型，形成尺寸为直径：50mm×高：40mm的成型体。对该成型体进行预烧结(在氢气气氛中，烧结温度为900℃，烧结时间为5小时)和正式烧结(在氢气气氛中，烧结温度为1450℃，烧结时间为1小时)，从而得到尺寸为直径：40mm×长：32mm的W系烧结材料的模具坯。
将所得的2个模具坯制成1对上下组芯铸型，在其中下组芯铸型的上表面形成直径：38mm×中心部分深度：5mm的曲面型腔。上组芯铸型的下表面依旧是平面，将这两个上下组芯铸型曲面的研磨成表面粗糙度Rmax为0.05μm以下，从而制造由实施例的W系烧结材料制成的光学玻璃透镜热压成型模具(以下称之为本发明模具)33-92、以及用于对比的光学玻璃透镜热压成型模具(以下称之为对比模具2)。
确认所得的构成本发明模具33-92的W烧结材料都具有熔点为1800-2000℃的高熔点、热传导率为70-130W/m·K的高热传导率以及热膨胀系数为4.8-6.2×10-6/K的低热膨胀系数。
接着，测定压坏强度和维氏硬度，结果示于表3-6中。
另外，利用扫描电子显微镜测定所得到的W系烧结材料的W-M合金相和W-M合金相的边界部分散分布的Ni相或Ni-Co/Fe合金相的最大粒径、以及Y2O3相的最大粒径，得到的结果同样示于表1-4中。
另外，还确认构成本发明模具33-92的W系烧结材料都呈现出W-M合金相互相烧结结合的组织，并且具有微细的Ni相或Ni-Co/Fe合金相以及Y2O3相沿着上述W-M合金相的相界均匀分散分布的组织。
其次，使用所得的模具，对直径：5mm×最大厚度：2mm的小直径化和薄片化的光学玻璃透镜进行压制成型(成型条件是：作为玻璃透镜原料的玻璃坯是：石英玻璃；上述每个玻璃坯的容量是0.2cm3；上述玻璃坯的加热温度是1200℃，压制成型压力是10MPa；压制成型速度是6个/小时)，并且测定组芯铸型曲面的表面粗糙度达到Rmax等于0.06μm时的透镜成型个数。该测定结果一并示于下表3-6中。
由表3-6所示的结果可知，与由W相的边界部不存在Ni相或Ni-Co/Fe合金相以及Y2O3相、并且W相的最大粒径超过40μm的粗粒组织的W系烧结材料构成的对比模具相比，本发明W系烧结材料比W相更硬，它具有W-M合金相的最大粒径为30μm以下的细粒组织，而且Ni相或Ni-Co/Fe合金相分散分布。因此，由所述W系烧结材料构成的本发明模具32-92具有高强度和高硬度，而且耐玻璃腐蚀性优良，并且具有高熔点、高热传导率(高散热性)以及低的热膨胀系数。由于它具有上述的优良特性，因此很显然，即使在要求1100℃以上的高成型温度的石英玻璃的热压成型中，也可长期保持良好的型腔表面，具有更长的使用寿命。
因此，对于本发明W系烧结材料制成的光学玻璃透镜的热压成型模具而言，不用说在例如使用腐蚀性相对较弱的硅酸玻璃或硼化玻璃等的光学玻璃透镜热压成形的情况下，即使对于腐蚀性非常强的氟硅化玻璃或必须要求1100℃以上的高成型温度的石英玻璃等的热压成型、形成小直径化和薄片化光学玻璃透镜的情况下，它也可长期发挥优良的性能，具有长的使用寿命。
工业实用性
在本发明的第一W系烧结材料具有W相互相烧结结合，最大粒径都为5μm以下的微细Ni相或Ni-Co/Fe合金相和Y2O3相分散分布在上述W相的边界部，而且上述W相的最大粒径为30μm以下的组织。因此，它具有以下的优良特性。
(a)熔点：1800-2000℃，
(b)热传导率：90-150W/m·K，
(c)热膨胀系数；4.5-5.5×10-6/K，
(d)压坏强度：1350-2000MPa，
(e)维氏硬度(Hv)：320-450。
因此，对于至少部分由本发明的第一W系烧结材料形成的热压成型模具而言，即使是在由腐蚀性非常强的氟硅化玻璃或必须要求1100℃以上的高成型温度的石英玻璃等制成的、小直径化和薄片化的光学玻璃透镜的热压成型中，也可长期发挥优良的性能。
在本发明的第二W系烧结材料具有硬的W-M合金相互相烧结结合，最大粒径都为5μm以下的微细Ni相或Ni-Co/Fe合金相和Y2O3相分散分布在上述W-M合金相的边界部，而且上述W-M合金相的最大粒径为30μm以下的组织。因此，它具有以下的优良特性。
(a)熔点：1800-2000℃，
(b)热传导率：70-130W/m·K，
(c)热膨胀系数；4.8-6.2×10-6/K，
(d)压坏强度：1400-2200MPa，
(e)维氏硬度(Hv)：350-550。
因此，对于至少部分由本发明第二W系烧结材料形成的热压成型模具而言，即使是在由腐蚀性非常强的氟硅化玻璃或必须要求1100℃以上的高成型温度的石英玻璃等构成、并且小直径化和薄片化的光学玻璃透镜的热压成型中，也可长期发挥优良的性能。
Claims (9)
1.一种具有高强度和高硬度的钨系烧结材料，它由0.2-1.5质量％的镍Ni、0.1-1质量％的氧化钇Y2O3以及余量的钨W组成，其中，钨相互相烧结结合，最大粒径都为5μm以下的微细镍相和氧化钇相分散分布在上述钨相的边界部，而且上述钨相的最大粒径为30μm以下。
2.一种具有高强度和高硬度的钨系烧结材料，它由0.2-1.5质量％的镍Ni、0.1-1质量％的氧化钇Y2O3、0.05-0.5质量％的碳化钒VC以及余量的钨W组成，其中，钨相互相烧结结合，最大粒径都为5μm以下的微细镍相和氧化钇相分散分布在上述钨相的边界部，而且上述钨相的最大粒径为20μm以下。
3.一种具有高强度和高硬度的钨系烧结材料，它由0.2-1.5质量％的镍Ni、0.1-1质量％的氧化钇Y2O3、0.01-0.5质量％的钴Co和铁Fe中的至少一种以及余量的钨W组成，其中，钨相互相烧结结合，最大粒径都为5μm以下的微细Ni-Co合金相、Ni-Fe合金相和Ni-Co-Fe合金相中的任一相与氧化钇相分散分布在上述钨相的边界部，而且上述钨相的最大粒径为30μm以下。
4.一种具有高强度和高硬度的钨系烧结材料，它由0.2-1.5质量％的镍Ni、0.1-1质量％的氧化钇Y2O3、0.05-0.5质量％的碳化钒VC、0.01-0.5质量％的钴Co和铁Fe中的至少一种以及余量的钨W组成，其中，钨相互相烧结结合，最大粒径都为5μm以下的微细Ni-Co合金相、Ni-Fe合金相和Ni-Co-Fe合金相中的任一相与氧化钇相分散分布在上述钨相的边界部，而且上述钨相的最大粒径为20μm以下。
5.一种具有高强度和高硬度的钨系烧结材料，它由0.2-1.5质量％的镍Ni，0.1-1质量％的氧化钇Y2O3，0.5-4质量％的钼Mo、铬Cr、铌Nb和铼Re中的至少一种，以及余量的钨(W)组成，其中，W-M合金相互相烧结结合，此时M表示Mo、Cr、Nb和Re中的至少一种，最大粒径都为5μm以下的微细镍相和氧化钇相分散分布在上述W-M合金相的边界部，而且上述W-M合金相的最大粒径为30μm以下。
6.一种具有高强度和高硬度的钨系烧结材料，它由0.2-1.5质量％的镍Ni，0.1-1质量％的氧化钇Y2O3，0.5-4质量％的钼Mo、铬Cr、铌Nb和铼Re中的至少一种，0.05-0.5质量％的碳化钒VC，以及余量的钨W组成，其中，W-M合金相互相烧结结合，此时M表示Mo、Cr、Nb和Re中的至少一种，最大粒径都为5μm以下的微细镍相和氧化钇相分散分布在上述W-M合金相的边界部，而且上述W-M合金相的最大粒径为15μm以下。
7.一种具有高强度和高硬度的钨系烧结材料，它由0.2-1.5质量％的镍Ni，0.1-1质量％的氧化钇Y2O3，0.5-4质量％的钼Mo、铬Cr、铌Nb和铼Re中的一种或两种以上，0.01-0.5％的钴Co和铁Fe中的至少一种，以及余量的钨W组成，其中，W-M合金相互相烧结结合，此时M表示Mo、Cr、Nb和Re中的至少一种，最大粒径都为5μm以下的微细Ni-Co合金相、Ni-Fe合金相和Ni-Co-Fe合金相中的任一相与氧化钇相分散分布在上述W-M合金相互相之间的边界部，而且上述W-M合金相的最大粒径为30μm以下。
8.一种具有高强度和高硬度的钨系烧结材料，它由0.2-1.5质量％的镍Ni，0.1-1质量％的氧化钇Y2O3，0.5-4质量％的钼Mo、铬Cr、铌Nb和铼Re中的至少一种，0.05-0.5质量％的碳化钒VC，0.01-0.5％的钴Co和铁Fe中的至少一种，以及余量的钨W组成，其中，W-M合金相互相烧结结合，此时M表示Mo、Cr、Nb和Re中的至少一种，最大粒径都为5μm以下的微细Ni-Co合金相、Ni-Fe合金相和Ni-Co-Fe合金相中的任一相与氧化钇相分散分布在上述W-M合金相的边界部，而且上述W-M合金相的最大粒径为15μm以下。
9.至少一部分使用如权利要求1-8中任一项所述的钨系烧结材料而形成的光学透镜的热压成型模具。
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