JP2009074106A - Method for forming and manufacturing object composed of intermetallic-compound alloy containing low-melting-point metal and high-melting-point metal - Google Patents

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好里 木村
Chihiro Asami
千裕 浅見
Toshiji Teranishi
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<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for forming and manufacturing an intermetallic compound containing a low-melting-point metal and a high-melting-point metal. <P>SOLUTION: The method for forming and manufacturing an object composed of an intermetallic-compound alloy containing a low-melting-point metal and a high-melting-point metal comprises the following steps: a step in which the low-melting-point metal is oxidized in an oxidizing atmosphere into an oxide and the oxide is pulverized into powder and also the high-melting-point metal is pulverized into powder; a step in which the powder of the oxide containing the low-melting-point metal is compacted, together with the powder of the high-melting-point metal, into a green compact, and a mixing ratio between inert gas and reducing gas both forming an atmosphere for reducing the oxide is adjusted to regulate oxygen concentration in the atmosphere for reducing the oxide in the green compact and also regulate the reduction rate of the oxide containing the low-melting-point metal; and a solid-phase sintering powder metallurgy step in which the respective powders of the low-melting-point metal reduced in the above step and the high-melting point metal are subjected to solid-phase sintering with each other at diffusion and reaction temperatures. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、低融点金属及び高融点金属を含む金属間化合物合金の物体を成形製作する方法に関する。さらに具体的には、本発明の金属間化合物合金の物体を成形製作する方法は、低融点金属の酸化物の粉末と高融点金属の粉末が均一に混合された圧粉体を用い、低融点金属が本来溶融する高温において低融点金属の酸化物を還元する工夫によって、低融点金属と高融点金属との双方の粉末を拡散温度及び反応温度で、互いに固相焼結することを可能にした固相焼結粉末冶金法に関する。   The present invention relates to a method for forming and manufacturing an object of an intermetallic alloy containing a low melting point metal and a high melting point metal. More specifically, the method for forming and manufacturing an intermetallic alloy object according to the present invention uses a green compact in which a low melting point metal oxide powder and a high melting point metal powder are uniformly mixed. By reducing the low melting point metal oxide at the high temperature at which the metal originally melts, both low melting point metal and high melting point metal powders can be solid-phase sintered together at the diffusion temperature and reaction temperature. The present invention relates to solid phase sintered powder metallurgy.

高温電気炉に使用される熱電材料のような機能性の金属間化合物合金は、脆い材質であることが多いので所定の形状に成形することが困難であるので、金属間化合物合金は所定の形状に粉末冶金法で成形製作することによって多くの利点がある。しかし、金属間化合物合金がSnのような低融点金属元素を含む場合には、低融点金属元素の低温液相が焼結に関与することなり、非平衡の反応ならびに凝固過程を回避できず、不均一な多相共存組織の形成によって目的とする最終形状の金属間化合物合金の物体を成形製作することが困難である。   Functional intermetallic compound alloys such as thermoelectric materials used in high-temperature electric furnaces are often brittle materials, so it is difficult to form them into predetermined shapes. There are many advantages to forming by powder metallurgy. However, when the intermetallic alloy contains a low-melting point metal element such as Sn, the low-temperature liquid phase of the low-melting point metal element will be involved in the sintering, and the non-equilibrium reaction and solidification process cannot be avoided. It is difficult to form and produce an object of the final shape intermetallic compound alloy by forming a heterogeneous multiphase coexisting structure.

また、耐熱構造用材料及び機能性材料として使用される様々な金属間化合物合金は、粉末冶金法において作製することが着目されている。この粉末冶金法による作製方法はそれぞれの粉末原材料を溶解する溶解凝固法と、原材料粉末のまま焼結する粉末冶金法に大別できる。化学量論組成に広い温度幅のある高融点金属元素同士の金属間化合物合金は、溶解凝固法で問題なく合金を作製できる。この溶解凝固法は、金属間化合物原料をアーク溶解、高周波溶解によって原料を溶融し、そのまま冷却して凝固させるか鋳型に鋳造する。また、ブリッジマン法、チョクラルスキー法(引き上げ法)、浮遊帯域溶融法などを用いた一方向凝固によって、金属間化合物の単結晶合金の作製も広く行われている。   In addition, various intermetallic compound alloys used as heat-resistant structural materials and functional materials are attracting attention in the powder metallurgy method. The production method by the powder metallurgy method can be roughly classified into a dissolution and solidification method in which each powder raw material is dissolved and a powder metallurgy method in which raw material powder is sintered as it is. An intermetallic compound alloy of refractory metal elements having a wide stoichiometric composition and a wide temperature range can be produced without any problem by the melt solidification method. In this melting and solidification method, an intermetallic compound material is melted by arc melting and high-frequency melting, and then cooled and solidified as it is or cast into a mold. In addition, single crystal alloys of intermetallic compounds are widely produced by unidirectional solidification using the Bridgeman method, the Czochralski method (pulling method), the floating zone melting method, and the like.

一方、極度に脆弱であるという金属間化合物合金物体の成形製作の欠点を補うためには、成形製作までを一連の工程で行える焼結粉末冶金法が有効である。この焼結粉末冶金法は、溶解凝固で作製した原材料の鋳塊を粉砕して原料粉末を作製し、その後、この原料粉末を圧縮成形した圧粉体を融点以下の温度で焼結する。この融点以下の温度で焼結する粉末冶金法は、応用例として、ホットプレス及びプラズマ放電焼結のように高温度で荷重をかけながら焼結する方法、構成金属元素粉末を用いて反応熱により化合物を形成する自己燃焼型の反応焼結法、及びあえて部分的な溶融状態を利用する液相焼結法などある。   On the other hand, in order to compensate for the disadvantage of forming and manufacturing an intermetallic compound alloy body that is extremely fragile, a sintered powder metallurgy method that can perform forming and manufacturing in a series of steps is effective. In this sintered powder metallurgy method, raw material ingots produced by melting and solidification are pulverized to produce raw material powder, and then a green compact obtained by compression-molding this raw material powder is sintered at a temperature below the melting point. The powder metallurgy method that sinters at a temperature below this melting point includes, as an application example, a method of sintering while applying a load at a high temperature, such as hot pressing and plasma discharge sintering, and reaction heat using constituent metal element powders. There are a self-combustion type reaction sintering method for forming a compound, and a liquid phase sintering method using a partial molten state.

金属間化合物は化学量論組成の幅が狭くまた反応経路が複雑であるために、金属間化合物合金の作製には多くの問題点がある。特に、高融点と低融点の双方の金属元素を含む金属間化合物合金の場合、従来の作製方法である典型的な溶解凝固法と粉末冶金法では回避できない問題が存在する。金属間化合物合金を構成するそれぞれの金属元素の融点差が大きい場合には、それぞれの金属元素の液相面が急峻になるため、目標とする金属間化合物は包晶反応によって形成することが多く、液相の組成が大きく低融点金属元素側に移動して、結果として非平衡かつ不均一な凝固が進行する。そのため当初の仕込み組成が金属間化合物合金の単相であっても、実際に非平衡な相を含む多相組織となる。さらに、この粉末冶金法を用いる場合、低融点の金属元素によって焼結温度が低く制限されるために十分な原子拡散が期待できない問題があり、焼結温度を高くすると液相が反応に関与する焼結となることを回避できない。液相焼結の場合には稀に反応が促進するという利点も期待できるが、むしろ前述の溶解凝固法とまったく同様に非平衡かつ不均一な反応が問題となる。   Since intermetallic compounds have a narrow stoichiometric composition and complicated reaction paths, there are many problems in the production of intermetallic alloys. In particular, in the case of an intermetallic compound alloy containing both high-melting-point and low-melting-point metal elements, there is a problem that cannot be avoided by the typical melt-solidification method and powder metallurgy method, which are conventional production methods. When the melting point difference of each metal element constituting the intermetallic compound alloy is large, the liquid phase surface of each metal element becomes steep, so the target intermetallic compound is often formed by peritectic reaction. The composition of the liquid phase is large and moves toward the low melting point metal element, resulting in non-equilibrium and non-uniform solidification. Therefore, even if the initial charged composition is a single phase of an intermetallic alloy, it has a multiphase structure that actually includes a non-equilibrium phase. Furthermore, when this powder metallurgy method is used, there is a problem that sufficient atomic diffusion cannot be expected because the sintering temperature is limited by a metal element having a low melting point. If the sintering temperature is increased, the liquid phase is involved in the reaction. It cannot be avoided that sintering occurs. In the case of liquid phase sintering, the advantage that the reaction is rarely expected can be expected, but a non-equilibrium and non-uniform reaction becomes a problem as in the above-described solution solidification method.

本発明は、低融点金属及び高融点金属を含む金属間化合物合金の物体を成形製作する方法を目的とする。上記従来技術において記載したように、比較的に低融点金属及び高融点金属を含む金属間化合物合金を作製する場合、金属間化合物合金を構成する各構成金属元素のそれぞれの融点の差が問題となる。金属間化合物合金に他の構成金属元素に比べて著しく融点が低い構成金属元素が存在すると、焼結温度を著しく低く抑える必要があり、或いは、高温焼結のためには部分的な溶融状態を許容することが必要となる。この金属間化合物合金の焼結においては、それぞれの構成金属元素の拡散と金属間化合物合金の形成の反応速度は、より高温度であることが有利であるが、溶融状態の液相は必ずしも反応促進の役に立つわけではない。   The present invention is directed to a method for forming and manufacturing an object of an intermetallic compound alloy containing a low melting point metal and a high melting point metal. As described in the above prior art, when producing an intermetallic compound alloy containing a relatively low melting point metal and a high melting point metal, the difference in melting point of each constituent metal element constituting the intermetallic compound alloy is a problem. Become. When a constituent metal element having a remarkably lower melting point than other constituent metal elements is present in the intermetallic alloy, it is necessary to keep the sintering temperature extremely low, or a partial molten state is required for high temperature sintering. It is necessary to allow. In the sintering of this intermetallic compound alloy, it is advantageous that the reaction rate of diffusion of each constituent metal element and formation of the intermetallic compound alloy is higher, but the liquid phase in the molten state does not necessarily react. It is not useful for promotion.

金属間化合物合金が低融点金属元素を構成金属元素として有することは、状態図における液相面の勾配が急峻であることを意味し、目的とする金属間化合物合金は包晶反応により形成するか、または包晶反応が間接的に関与している。結果として、この金属間化合物合金の液相の組成は大きく低融点金属元素側にずれるため、非平衡の凝固過程を経由して不均一かつ非平衡の多相組織が形成する。これらの問題を回避するためには、高温度において金属間化合物合金を成形製作できる新しい粉末冶金法の開発が必要である。   The fact that an intermetallic alloy has a low melting point metal element as a constituent metal element means that the gradient of the liquid phase surface in the phase diagram is steep, and is the target intermetallic alloy formed by peritectic reaction? Or a peritectic reaction is indirectly involved. As a result, the composition of the liquid phase of the intermetallic alloy is greatly shifted to the low melting point metal element side, so that a non-uniform and non-equilibrium multiphase structure is formed through a non-equilibrium solidification process. In order to avoid these problems, it is necessary to develop a new powder metallurgy method capable of forming and producing an intermetallic compound alloy at a high temperature.

上述した金属間化合物合金の成形製作上の問題は、本発明によって解決することができる。本発明の金属間化合物合金の成形製作する方法において望ましい、Sn基のハーフホイスラー型の金属間化合物合金には熱電材料として有望な合金系が多く存在している。ハーフホイスラー型の金属間化合物合金は高温における高性能を実現できるため、廃熱からの電気エネルギー回収技術に利用することが期待されている。さらに、ハーフホイスラー型以外の金属間化合物合金にも、Sn或いはその他の低融点金属元素を含む様々な金属間化合物合金が存在しているため、本発明による低融点金属及び高融点金属からなる金属間化合物合金の物体を成形製作する方法は、応用範囲が広い。   The above-mentioned problems in forming and manufacturing an intermetallic compound alloy can be solved by the present invention. There are many promising alloy systems as thermoelectric materials for Sn-based half-Heusler type intermetallic compound alloys, which are desirable in the method of forming and manufacturing intermetallic compound alloys of the present invention. Since the half-Heusler intermetallic compound alloy can achieve high performance at high temperatures, it is expected to be used for electric energy recovery technology from waste heat. Furthermore, since various intermetallic compound alloys containing Sn or other low melting point metal elements exist in the intermetallic compound alloys other than the half-Heusler type, the metal comprising the low melting point metal and the high melting point metal according to the present invention. The method of forming and manufacturing an intermetallic alloy object has a wide range of applications.

本発明の低融点金属及び高融点金属を含む金属間化合物合金からなる物体を成形製作する方法は、前記低融点金属の酸化物の粉末を前記高融点金属の粉末と撹拌して均一に混合し、混合した粉末を圧縮成形して圧粉体を形成し、前記酸化物の還元する雰囲気を形成する不活性ガス及び還元ガスの混合比を調整することによって、前記圧粉体中の前記酸化物を還元するために流す還元ガス雰囲気の還元ガス濃度または酸素分圧を調整して、且つ前記低融点金属を含む前記酸化物の還元速度を調整する工程、及び上記工程において還元された圧粉体中の前記低融点金属の酸化物と圧粉体中の高融点金属との双方の粉末を拡散温度及び反応温度で、互いに固相焼結する固相焼結粉末冶金工程、を備えることを特徴とする。なお、本工程では前記低融点金属の酸化物と高融点金属の双方の粉末を作製する工程を含むことができる。前記低融点金属を酸化雰囲気において酸化して酸化物とし、前記酸化物を粉砕し粉末を形成する。且つ前記高融点金属をガスアトマイズ法、還元法、機械切削をはじめとする適応可能な粉末作製プロセスを用いて粉末を形成する。   According to the method of forming and manufacturing an object made of an intermetallic compound alloy including a low melting point metal and a high melting point metal according to the present invention, the low melting point metal oxide powder is stirred and uniformly mixed with the high melting point metal powder. The mixed powder is compression-molded to form a green compact, and the oxide in the green compact is adjusted by adjusting the mixing ratio of an inert gas and a reducing gas to form an atmosphere in which the oxide is reduced. Adjusting the reducing gas concentration or oxygen partial pressure of the reducing gas atmosphere to be used for reducing the oxygen and adjusting the reduction rate of the oxide containing the low melting point metal, and the green compact reduced in the above step A solid-phase sintered powder metallurgy process in which both the low-melting-point metal oxide and the high-melting-point metal in the green compact are solid-phase sintered at a diffusion temperature and a reaction temperature. And Note that this step may include a step of producing both the low-melting-point metal oxide and the high-melting-point metal powder. The low melting point metal is oxidized in an oxidizing atmosphere to form an oxide, and the oxide is pulverized to form a powder. In addition, the refractory metal is formed into a powder using an applicable powder preparation process such as a gas atomization method, a reduction method, or mechanical cutting.

本発明の金属間化合物合金の物体を成形製作する方法は、前記金属間化合物合金が、NiSn、NiSn及びNiSnのいずれか1種であることを特徴とする。 The method for forming and manufacturing an object of an intermetallic compound alloy according to the present invention is characterized in that the intermetallic compound alloy is any one of Ni 3 Sn, Ni 3 Sn 2 and Ni 3 Sn 4 .

本発明の金属間化合物合金の物体を成形製作する方法は、前記低融点金属の酸化物が、SnO及びSnOのいずれか1種であることを特徴とする。 The method for forming and manufacturing an object of an intermetallic alloy of the present invention is characterized in that the low-melting-point metal oxide is any one of SnO 2 and SnO.

本発明の金属間化合物合金の物体を成形製作する方法は、前記低融点金属と高融点金属との双方の拡散温度及び反応温度で、300℃〜前記低融点金属の酸化物の融点以下の温度範囲であることを特徴とする。また、本発明の金属間化合物合金の物体を成形製作する方法は、前記低融点金属と高融点金属との双方の拡散温度及び反応温度で、500℃〜800℃の温度範囲であることを特徴とする。
例えば、低溶融点金属Snの融点232℃に対し、低融点金属により形成される酸化物SnOの融点は1127℃である。したがって、焼結粉末冶金法の原料粉末として低溶融点金属Snの代わりに酸化物SnOを用いることにより、拡散と反応が活発な高温で焼結を行うことができ、還元雰囲気を調整することでSnOをSnに還元する速度を制御しながら直接NiSnのような高融点の金属間化合物合金を作製できる。
The method for forming and manufacturing an intermetallic alloy object according to the present invention includes a diffusion temperature and a reaction temperature of both the low melting point metal and the high melting point metal, and a temperature not lower than the melting point of the oxide of the low melting point metal. It is a range. Further, the method for forming and manufacturing an object of the intermetallic compound alloy of the present invention is characterized in that the diffusion temperature and reaction temperature of both the low melting point metal and the high melting point metal are in a temperature range of 500 ° C. to 800 ° C. And
For example, the melting point of the oxide SnO 2 formed of the low melting point metal is 1127 ° C., whereas the melting point of the low melting point metal Sn is 232 ° C. Therefore, by using the oxide SnO 2 instead of the low melting point metal Sn as the raw powder of the sintered powder metallurgy method, the sintering can be performed at a high temperature where diffusion and reaction are active, and the reducing atmosphere is adjusted. Thus, a high-melting intermetallic compound alloy such as Ni 3 Sn can be directly produced while controlling the rate of reducing SnO 2 to Sn.

本発明の金属間化合物合金の物体を成形製作する方法は、前記酸化物の還元する雰囲気を形成する不活性ガスは、周期律表のVIII族の少なくとも1種の元素を4vol%未満含み、且つ前記還元雰囲気を形成する還元ガスは、H、HS、CO、CO、SO、Na(HPO)及びNaの少なくとも1種の元素ガスであって4vol%以上〜100%を含む、ことを特徴とする。 In the method for forming and manufacturing an object of an intermetallic alloy according to the present invention, the inert gas forming the atmosphere in which the oxide is reduced contains less than 4 vol% of at least one element of Group VIII of the periodic table, and The reducing gas forming the reducing atmosphere is at least one element gas of H 2 , H 2 S, CO, CO 2 , SO 2 , Na (H 2 PO 3 ), and Na 2 S 2 O 3 , and 4 vol. % To 100%.

本発明の金属間化合物合金の物体を成形製作する方法は、成形と製作を同時に行える粉末冶金法を基本とする新たな方法であって、脆弱であり成形が困難である金属間化合物合金の物体を成形と共に製作することを可能にした。   The method of forming and manufacturing an object of an intermetallic compound alloy according to the present invention is a new method based on a powder metallurgy method in which forming and manufacturing can be performed simultaneously, and is an object of an intermetallic compound alloy that is fragile and difficult to form. Can be manufactured together with molding.

本発明の金属間化合物合金の物体を成形製作する方法は、実施例において詳細するように、従来の粉末冶金法において作成することができなかった単相組織をも有する金属間化合物合金の組成であっても、本発明の金属間化合物合金の物体を成形製作する方法を用いる低溶融点金属の酸化物と高溶融点金属との還元反応と反応焼結によって、Ni−Sn二元系の金属間化合物の物体及びその単相合金の物体を作製することができた。   The method of forming and manufacturing an object of the intermetallic alloy of the present invention is a composition of an intermetallic alloy having a single phase structure that could not be created by the conventional powder metallurgy method, as detailed in the examples. Even in this case, the Ni-Sn binary metal is obtained by the reduction reaction and the reactive sintering of the low melting point metal oxide and the high melting point metal using the method for forming and manufacturing the object of the intermetallic alloy of the present invention. An intermetallic body and its single phase alloy body could be fabricated.

従来の方法であるSn金属元素粉末を原料に用いる場合、Sn金属元素の融点は、232℃の温度で溶融するためにSn液相による反応焼結が局所的に進行し、その結果として、金属間化合物合金を形成するSnの組成のずれが、非平衡な凝固を加速し且つ顕在化させる。そこでSn金属元素粉末を酸化物SnO粉末に代替することで、液相による局所的な反応を回避し、還元反応によって反応焼結と化合物形成の過程を制御することが可能となった。その結果、本発明の目標生成相である金属間化合物の物体及びその単相合金の物体を作製することが可能となった。 When Sn metal element powder, which is a conventional method, is used as a raw material, the melting point of Sn metal element is melted at a temperature of 232 ° C., so that reactive sintering in the Sn liquid phase proceeds locally. Deviation in the composition of Sn forming the intermetallic alloy accelerates and manifests non-equilibrium solidification. Therefore, by replacing the Sn metal element powder with the oxide SnO 2 powder, it is possible to avoid a local reaction due to the liquid phase and to control the process of reaction sintering and compound formation by a reduction reaction. As a result, it has become possible to produce an object of an intermetallic compound and an object of a single-phase alloy which are target generation phases of the present invention.

低融点金属Snの酸化物SnOの還元反応によって体積の収縮が起こるため、形成される金属間化合物合金は多孔質な状態となる。本発明では酸化物粉末の圧粉体を負荷応力なしの状態で反応焼結していることによって空隙率が高い多孔質な状態となることを明らかにした。 Since the volume shrinkage occurs due to the reduction reaction of the oxide SnO 2 of the low melting point metal Sn, the formed intermetallic compound alloy is in a porous state. In the present invention, it has been clarified that a porous state having a high porosity is obtained by reactive sintering of a green compact of an oxide powder without load stress.

しかしながら、本発明においては、ホットプレスなどを用いて加圧下におけて酸化物粉末の圧粉体を還元反応と反応焼結を行えば、圧粉体の所定の多孔質状態を回避して密度を自在に調節することができる。最近の金属間化合物合金においては、所定の多孔質状態であることを材料組織として捉え、積極的に機能性の向上に利用する研究の流れが最近では増加傾向にある。多孔質状態すなわち空隙(ポア)の大きさを粉末粒径で制御することは、金属間化合物合金の機能性の制御につながる。例えば、本発明において、この工程の応用が目標でもある熱電材料の場合、多孔質状態すなわち空隙(ポア)を均一微細に分散することで、電気的特性を維持しながら熱伝導度を低減させる効果を得ることができる。   However, in the present invention, if the green compact of the oxide powder is subjected to reduction reaction and reaction sintering under pressure using a hot press or the like, the density is avoided by avoiding a predetermined porous state of the green compact. Can be adjusted freely. In recent intermetallic compound alloys, the trend of research that considers a predetermined porous state as a material structure and actively uses it to improve functionality has recently been increasing. Controlling the porous state, that is, the size of the voids (pores) by the powder particle diameter leads to control of the functionality of the intermetallic alloy. For example, in the present invention, in the case of a thermoelectric material whose application of this process is also a goal, the effect of reducing the thermal conductivity while maintaining the electrical characteristics by uniformly dispersing the porous state, that is, the pores (pores) Can be obtained.

さらに、本発明による工程には、従来の粉末冶金法に比べて利点がある。酸化物粉末でない金属元素粉末を用いる通常の粉末冶金の場合には、試料準備の段階から焼結熱処理に至るまでの各工程において、金属元素粉末の酸化を防ぐために細心の注意を払う必要がある。しかし、本発明で考案する方法では酸化物を原料粉末として用い、還元雰囲気下の熱処理によって金属間化合物の成形及び反応を行うため、原料の酸化物粉末の取り扱いにおいて酸化を防ぐ酸化雰囲気に神経質にならずに済む利点がある。   Furthermore, the process according to the invention has advantages over conventional powder metallurgy methods. In the case of ordinary powder metallurgy using metal element powder that is not oxide powder, it is necessary to pay close attention to prevent oxidation of metal element powder in each process from the stage of sample preparation to sintering heat treatment. . However, in the method devised in the present invention, an oxide is used as a raw material powder, and an intermetallic compound is formed and reacted by a heat treatment in a reducing atmosphere. There is an advantage that can be avoided.

本発明は、低融点金属及び高融点金属を含む金属間化合物合金から成る物体を成形製作することである。本発明に使用する低融点金属は、この低融点金属を酸化した酸化物であるので、酸化物の融点が高いことは一般的である。例えば、本発明においては、金属Snの融点は232℃であるが、原材料となるこのSnの酸化物であるSnOの融点は、金属Snの融点より895℃高い1127℃である。このSn酸化物の金属元素への還元は、Sn酸化物の熱的安定性によって左右されることであるが、Sn酸化物は比較的単純な還元反応によって金属元素に還元することができる。したがって、本発明の低融点金属及び高融点金属を含む金属間化合物合金の成形製作する方法は、低融点金属元素であるSnの代わりに酸化物SnOを原料粉末にして焼結する固相焼結粉末冶金法を用い、高温度において還元反応と焼結反応を協調的に行うことで、低融点金属及び高融点金属を含む金属間化合物合金を作製するための新たな粉末冶金法を確立できると考えた。 The present invention is to mold and manufacture an object made of an intermetallic compound alloy containing a low melting point metal and a high melting point metal. Since the low melting point metal used in the present invention is an oxide obtained by oxidizing this low melting point metal, it is common that the melting point of the oxide is high. For example, in the present invention, the melting point of metal Sn is 232 ° C., but the melting point of SnO 2 , which is an oxide of Sn as a raw material, is 1127 ° C., which is 895 ° C. higher than the melting point of metal Sn. The reduction of the Sn oxide to the metal element depends on the thermal stability of the Sn oxide, but the Sn oxide can be reduced to the metal element by a relatively simple reduction reaction. Therefore, the method of forming and manufacturing an intermetallic compound alloy containing a low melting point metal and a high melting point metal according to the present invention is a solid phase sintering in which oxide SnO 2 is sintered as a raw material powder instead of Sn, which is a low melting point metal element. A new powder metallurgy method for producing low-melting point metals and intermetallic compound alloys containing high-melting point metals can be established by performing a reduction reaction and a sintering reaction at high temperatures using the powder metallurgy method. I thought.

本発明は、低融点金属及び高融点金属を含む金属間化合物合金を従来の粉末冶金法で作製する場合、問題となるのは、焼結温度が低融点構成金属元素の低融以下に抑制されることである。一方、低融点金属及び高融点金属を含む金属間化合物合金を高温で焼結する場合、問題となるのは、低融点金属が液相焼結となって不均一な非平衡凝固の組織となることである。これらの問題の解決にあたり、本発明では不均一な非平衡凝固の組織形成を回避できるような、低融点金属及び高融点金属を含む金属間化合物合金を高温度において生計製作できる新しい粉末冶金法を提供する。   In the present invention, when an intermetallic compound alloy containing a low-melting-point metal and a high-melting-point metal is produced by a conventional powder metallurgy method, the problem is that the sintering temperature is suppressed below the low melting point of the low-melting-point constituent metal element. Is Rukoto. On the other hand, when sintering an intermetallic compound alloy containing a low-melting-point metal and a high-melting-point metal at a high temperature, the problem is that the low-melting-point metal becomes a liquid-phase sintering resulting in a non-equilibrium solidification structure. That is. In solving these problems, the present invention provides a new powder metallurgy method that can produce an intermetallic compound alloy containing a low melting point metal and a high melting point metal at high temperatures so as to avoid the formation of a non-uniform nonequilibrium solidification structure. provide.

実施例1
まず低融点金属元素の融点以上の高温度で保持する際の部分溶融を避けるために、原料粉末には低融点金属元素の金属元素粉末を用いず、低融点金属元素の酸化物粉末を用いることに特徴がある。本発明における実施例では、低融点金属元素Snとしてその酸化物SnOを用いる。粉末同士の界面において拡散および反応が律速されるため、粉末冶金法においては粉末粒径が化合物の形成反応を決める重要な因子である。そこで低融点の金属元素粉末に比べて酸化物粉末の方が粉末粒径の大小を制御しやすいことは、原料に酸化物粉末を用いる方法の利点の一つと言える。
Example 1
First, in order to avoid partial melting when holding at a temperature higher than the melting point of the low melting point metal element, do not use the metal element powder of the low melting point metal element, but use the oxide powder of the low melting point metal element as the raw material powder. There is a feature. In the embodiment of the present invention, the oxide SnO 2 is used as the low melting point metal element Sn. In the powder metallurgy method, the particle size of the powder is an important factor that determines the formation reaction of the compound because the diffusion and reaction are controlled at the interface between the powders. Therefore, it can be said that one of the advantages of using the oxide powder as a raw material is that the oxide powder is easier to control the size of the powder particle size than the low melting point metal element powder.

次に原料粉末として、低融点金属元素の酸化物粉末と他の構成金属元素の素粉末を混合し、高温度において焼結のための熱処理を行う。従来の粉末冶金とは異なり、焼結の過程は、酸化物粉末の還元反応、界面における原子拡散と化合物の形成反応から成る。還元雰囲気としては、H、HS、CO、CO、SO、Na(HPO)及びNaの少なくとも1種の元素ガスである。一つの実施例においては還元雰囲気としては、H2ガスを利用することが容易であり、Ar−4%Hガスのように安全性を配慮することも可能である。還元反応を制御する因子として、還元雰囲気としてのHガス濃度および流量、温度履歴における還元ガスの導入温度、保持時間が挙げられる。SnOから還元されたSnは高温の熱処理温度において液相として存在するが、還元条件によってSn液相の量を調整することで形成反応を制御する。酸素分圧などの還元条件が整えば、還元されたSnは液相を経由することなく金属間化合物合金を直接形成する可能性がある。液相を完全に回避することができれば、金属間化合物合金の組織を均一に調整することに大きく貢献できる。 Next, as a raw material powder, an oxide powder of a low melting point metal element and an elementary powder of another constituent metal element are mixed, and a heat treatment for sintering is performed at a high temperature. Unlike conventional powder metallurgy, the sintering process consists of a reduction reaction of oxide powder, atomic diffusion at the interface and a compound formation reaction. The reducing atmosphere is at least one element gas of H 2 , H 2 S, CO, CO 2 , SO 2 , Na (H 2 PO 3 ), and Na 2 S 2 O 3 . In one embodiment, it is easy to use H 2 gas as the reducing atmosphere, and it is possible to consider safety like Ar-4% H 2 gas. Factors that control the reduction reaction include the H 2 gas concentration and flow rate as the reducing atmosphere, the introduction temperature of the reducing gas in the temperature history, and the holding time. Sn reduced from SnO 2 exists as a liquid phase at a high heat treatment temperature, but the formation reaction is controlled by adjusting the amount of the Sn liquid phase according to the reduction conditions. If reducing conditions such as oxygen partial pressure are adjusted, the reduced Sn may directly form an intermetallic compound alloy without going through the liquid phase. If the liquid phase can be avoided completely, it can greatly contribute to the uniform adjustment of the structure of the intermetallic compound alloy.

本実施例の方法によって金属間化合物相を均一に作製するためには、酸化物粉末の還元反応、その後の界面における原子拡散および化合物相の形成反応が重要である。ここで各原料粉末の粒径サイズおよび混合状態が反応工程に大きな影響を及ぼす鍵となる。還元反応を促進するためには酸化物SnO粉末の粒径を微細にして活性な表面積を著しく増大させることが効果的である。一般的に入手できる粉末粒径サイズがコストという経済的な因子を決めることから、標準的な酸化物粉末粒径を1μmとした。同様に、混合する原料用の金属元素粉末は1μm〜45μm程度と考えている。粉末の混合状態を制御することは、言うまでもなく反応の均一性を確保するために重要である。本実施例では遊星型ボールミルを用いるが、粉砕、凝着、メカニカルアロイングを回避するために、低エネルギーの攪拌条件で運転するように心がける。具体的には、ボールの代わりに直径3mm程度(標準的に10mm以下)のビーズを用い、回転速度を低速度(300rpm程度)に抑え、連続回転とせずに回転60秒−停止10秒のインターバルを繰り返し、1回毎に回転方向を反転させた。また、有機溶媒としてエタノールを用いた。ミル容器容量、ビーズ、混合粉末試料の体積率をおおよそ等しくなるように調整した。 In order to uniformly produce the intermetallic compound phase by the method of this example, the reduction reaction of the oxide powder, the subsequent atomic diffusion at the interface, and the formation reaction of the compound phase are important. Here, the particle size and mixing state of each raw material powder are the keys that have a great influence on the reaction process. In order to promote the reduction reaction, it is effective to remarkably increase the active surface area by reducing the particle diameter of the oxide SnO 2 powder. Since the generally available powder particle size determines the economic factor of cost, the standard oxide powder particle size was set to 1 μm. Similarly, the metal element powder for the raw material to be mixed is considered to be about 1 μm to 45 μm. Needless to say, controlling the mixing state of the powder is important to ensure the uniformity of the reaction. In this embodiment, a planetary ball mill is used. However, in order to avoid pulverization, adhesion, and mechanical alloying, the operation is performed under a low energy stirring condition. Specifically, instead of a ball, beads having a diameter of about 3 mm (typically 10 mm or less) are used, the rotation speed is kept low (about 300 rpm), and the rotation is 60 seconds without stopping and the interval of 10 seconds is stopped. The rotation direction was reversed every time. Moreover, ethanol was used as the organic solvent. The mill container capacity, beads, and volume ratio of the mixed powder sample were adjusted to be approximately equal.

実施例2
低融点の金属元素を構成金属元素として含む、高融点の金属間化合物合金を作製する新しい粉末冶金法として、比較的高温度における酸化物の還元反応を利用する反応焼結法を確立した。
Example 2
As a new powder metallurgy method for producing a high melting point intermetallic compound alloy containing a low melting point metal element as a constituent metal element, a reactive sintering method utilizing an oxide reduction reaction at a relatively high temperature has been established.

本発明の発展性や実用面を考えると、熱電材料などの有望な実用候補材として期待される多元系の金属間化合物合金の作製に応用できることが望ましい。しかし多元系においては、構成金属元素の組み合わせの数に応じた合金系における金属間化合物合金が局所的に形成する可能性が大きくなる。さらに構成金属元素の数と共に相律における自由度が増すため、相平衡はますます複雑になる。そこで本発明では、開発する新しい合金作製工程の基礎を確立するために、Ni−Sn二元系に存在する三種類の金属間化合物合金NiSn、NiSn、NiSnを作製した。図1にNi−Sn二元系の状態図を示す。Ni−rich側の組成存在するNiSnと、NiSnは比較的融点が高い化合物であり、Sn−rich組成の、NiSnはやや融点が低く包晶反応によって形成することが特徴的である。 Considering the expansibility and practical aspects of the present invention, it is desirable that the present invention can be applied to the production of multicomponent intermetallic compound alloys that are expected as promising practical candidate materials such as thermoelectric materials. However, in a multi-component system, the possibility that an intermetallic compound alloy in an alloy system corresponding to the number of combinations of constituent metal elements is locally formed increases. In addition, the phase equilibration becomes increasingly complex as the number of constituent metal elements increases the degree of freedom in the phase rule. Therefore, in the present invention, three types of intermetallic compound alloys Ni 3 Sn, Ni 3 Sn 2 , and Ni 3 Sn 4 existing in the Ni—Sn binary system are prepared in order to establish a basis for a new alloy manufacturing process to be developed. did. FIG. 1 shows a phase diagram of the Ni—Sn binary system. Ni 3 Sn and Ni 3 Sn 2 present in the composition on the Ni-rich side are compounds having a relatively high melting point, and Ni 3 Sn 4 of the Sn-rich composition has a slightly low melting point and can be formed by a peritectic reaction. It is characteristic.

使用する原料粉末として、以下のような高純度の純金属素粉末および酸化物粉末(純度, 粉末粒径)を準備した。
Ni(>99.9%、1μm)、Sn(>99.9%、38μm)、SnO(>99.9%、1μm)
いずれも一般的に入手できる粉末のなかでは最も小さい粒径を選んでおり、SnO(とNi)に比べてSnは粒径が大きい粉末しか入手できなかった(平成18年6月)。前述のように、酸化物は微細な粒径の粉末を作製しやすいことが利点となり得る。これら粉末を目標生成相であるNiSn、NiSn、NiSnとなるように電子天秤で秤量して遊星型ボールミルを用いて攪拌・混合を行った。用いた容器とビーズの材質は耐摩耗に優れるZrO2である。ここでは混合が目的であるため、粉砕やメカニカルアロイングを回避するためにボールの代わりに小径のビーズを用い、回転数を330rpmに抑制して、回転60秒、停止10秒のサイクルを計30回行った。均一な混合のために、各サイクル毎に回転方向を反転させ、エタノールを溶媒として用いた。
As raw material powders to be used, the following high purity pure metal powder and oxide powder (purity, powder particle size) were prepared.
Ni (> 99.9%, 1 μm), Sn (> 99.9%, 38 μm), SnO 2 (> 99.9%, 1 μm)
In all cases, the smallest particle size was selected from among generally available powders, and only powders having a larger particle size than SnO 2 (and Ni) were available (June 2006). As described above, an oxide can be advantageous in that it is easy to produce a fine particle size powder. These powders were weighed with an electronic balance so as to be Ni 3 Sn, Ni 3 Sn 2 , and Ni 3 Sn 4 as target production phases, and stirred and mixed using a planetary ball mill. The container and beads used were ZrO 2 which has excellent wear resistance. Since mixing is the purpose here, in order to avoid crushing and mechanical alloying, small-diameter beads are used instead of balls, the number of rotations is suppressed to 330 rpm, and a cycle of 60 seconds for rotation and 10 seconds for stop totals 30 cycles. I went twice. For uniform mixing, the direction of rotation was reversed every cycle and ethanol was used as the solvent.

均一に混合した粉末をダイスとポンチに装填し、油圧プレスを用いて圧粉体として成形した。圧粉体の形状は、直径10mm、厚さ約5mmである。成形した圧粉体は、それぞれの熱処理条件に基づいて反応焼結を行った。   The uniformly mixed powder was loaded into a die and a punch and molded as a green compact using a hydraulic press. The green compact has a diameter of 10 mm and a thickness of about 5 mm. The formed green compact was subjected to reactive sintering based on each heat treatment condition.

最もNi−richの組成であるNiSnに対しては、SnO酸化物の還元反応を用いる本工程と、Sn素粉末を用いる従来法の比較を行った。低融点のSnが少ない組成であることから、従来法にとっては最も作製しやすい組成であると言える。熱処理のプロファイルは両者に共通であり、室温から800℃まで10℃/minで昇温し、1hの保持を行った後に炉冷によって降温した。本工程においては、昇温時から還元雰囲気としてAr−4%Hガスを400cc/minの流量でフローさせる場合と、Arガス雰囲気下で800℃まで昇温してからAr−4%Ar−4Hガスに切り替えて400CC/minの流量でフローさせる場合の2通りについて実験を行った。一方、従来法では400CC/minの流量でフローさせるArガス雰囲気とした。本工程と従来法によりNiSn試料を作製した結果を図2の(a)と(b)、及び図3の(a)と(b)を用いて比較する。図2の(a)には本工程によって作製したNiSn試料の背面反射電子像(BEI)により観察した組織、および図2の(b)にはX線回折(XRD)の典型的なプロファイルを示す。先ず重要なことは、本工程によってNiSnの単相組織を有する試料が作製できることである。NiSnの単相組織を有する試料は、背面反射電子像(BEI)ならびにX線回折(XRD)のプロファイルの双方において確認することができる。一方、従来法によって作製したNiSn試料のBEIによる組織と典型的なXRDプロファイルを図3の(a)と(b)に示す。従来法の問題点として前述したように、図3の(a)に不均一で非平衡な凝固組織が形成されている。昇温中にSnが溶融状態となり、NiSnの形成反応は進行するが局所的である。冷却中における非平衡凝固によってNiSn相が形成し、Niは固溶体相としても残存している。これら共存相はかなりの体積率で存在していることがBEIのコントラストから明瞭に分かる。Sn液相を原因とする不要の反応が進行する時間を短くすることを目的として、昇温速度を200℃/minまで上げて従来法による作成を試みた。NiSn相以外の共存相の体積率は減少するが、NiSn単相の組織を得ることはできない。 For Ni 3 Sn having the most Ni-rich composition, the present process using the SnO 2 oxide reduction reaction was compared with the conventional method using Sn powder. Since the composition has a low melting point and low Sn, it can be said that it is the easiest composition for the conventional method. The heat treatment profile was common to both, and the temperature was increased from room temperature to 800 ° C. at 10 ° C./min, held for 1 h, and then cooled by furnace cooling. In this step, Ar-4% H 2 gas is flowed at a flow rate of 400 cc / min as a reducing atmosphere from the time of temperature increase, and Ar-4% Ar − is heated to 800 ° C. in an Ar gas atmosphere. Experiments were conducted on two cases of switching to 4H 2 gas and flowing at a flow rate of 400 CC / min. On the other hand, in the conventional method, an Ar gas atmosphere in which a flow rate is 400 CC / min is used. The results of producing a Ni 3 Sn sample by this step and the conventional method will be compared using FIGS. 2A and 2B and FIGS. 3A and 3B. FIG. 2 (a) shows a structure observed by a backscattered electron image (BEI) of a Ni 3 Sn sample prepared by this process, and FIG. 2 (b) shows a typical profile of X-ray diffraction (XRD). Indicates. First, what is important is that a sample having a single phase structure of Ni 3 Sn can be produced by this step. A sample having a single phase structure of Ni 3 Sn can be confirmed in both a backscattered electron image (BEI) and an X-ray diffraction (XRD) profile. On the other hand, the structure and typical XRD profile by BEI of the Ni 3 Sn sample produced by the conventional method are shown in FIGS. As described above as a problem of the conventional method, a non-uniform and non-equilibrium solidified structure is formed in FIG. Sn is in a molten state during the temperature rise, and the Ni 3 Sn formation reaction proceeds but is local. Ni 3 Sn 2 phase is formed by non-equilibrium solidification during cooling, and Ni remains as a solid solution phase. It can be clearly seen from the contrast of the BEI that these coexisting phases exist at a considerable volume ratio. For the purpose of shortening the time during which an unnecessary reaction due to the Sn liquid phase proceeds, an attempt was made to prepare by a conventional method by increasing the temperature rising rate to 200 ° C./min. Although the volume fraction of the coexisting phase other than the Ni 3 Sn phase decreases, a Ni 3 Sn single phase structure cannot be obtained.

以上の比較から、NiSn単相試料の作製に本工程が有効であることを明示できる。同一組成の試料をArc溶解法で作製してみると、NiSn相とSn相が共存する多相組織となる。共存相の体積率は比較的小さいが、凝固欠陥や冷却中の熱応力に起因する微小き裂が多量に存在する。 From the above comparison, it can be clearly shown that this process is effective for the production of a Ni 3 Sn single-phase sample. When samples having the same composition are prepared by the Arc dissolution method, a multiphase structure in which the Ni 3 Sn 2 phase and the Sn phase coexist is obtained. Although the volume fraction of the coexisting phase is relatively small, there are a large amount of microcracks due to solidification defects and thermal stress during cooling.

ここで図2の(b)に示すBEIから分かるように、本工程で作製したNiSn単相試料の状態は多孔質であり、その空隙率は比較的大きい。一般的に粉末冶金法では、焼結の進行にともなって粉末間の空隙が無くなることにより体積収縮が起こる。本工程では、さらにSnOの還元反応SnO+2H→Sn+2HOにおいて体積が収縮するためである。本実施例では圧粉体に対して、そのまま反応焼結の熱処理を施しているが、ホットプレス等を併用して荷重をかけながら反応焼結させることで試料の密度を制御することが可能である。最近では様々なサイズの気孔を積極的の導入する多孔質(ポーラス)材料の開発も行われており、例えば熱電材料の作製への適用を目指す場合、材料が多孔質であることは熱伝導度の低減に効果的であるため、むしろ熱電特性の向上に役立つと考えられる。 Here, as can be seen from the BEI shown in FIG. 2B, the Ni 3 Sn single-phase sample prepared in this step is porous and its porosity is relatively large. Generally, in powder metallurgy, volume shrinkage occurs due to the absence of voids between powders as sintering proceeds. In this step, because the volume is contracted at more reduction of SnO 2 SnO 2 + 2H 2 → Sn + 2H 2 O. In this example, the green compact is subjected to heat treatment for reaction sintering as it is, but it is possible to control the density of the sample by performing reaction sintering while applying a load in combination with a hot press or the like. is there. Recently, porous materials that actively introduce pores of various sizes have been developed. For example, when aiming at application to the production of thermoelectric materials, the material is porous. It is thought that it is useful for improving thermoelectric characteristics.

本工程によってNiSn、NiSnそれぞれの試料の作製を行った。図4の(a)及び(b)にNiSnを作製した結果として、BEIによる組織と典型的なXRDプロファイルを示す。条件はNiSnの場合と同一である。NiSn試料の場合、XRDプロファイルに同定できないピークが多少確認できるが、ほぼ単相の組織を形成することができる。さらにSn−Rich組成のNiSnの場合も、NiSnと同じように単相に近い組織を有する試料を作製できる。NiSn試料の外観写真と典型的なXRDプロファイルを図5の(a)及び(b)に示す。この試料の場合、3つの試料中で最もSn−rich組成であることから原料のSnOの体積率が一番大きいため、熱処理中に完全には還元されずに残存するSnOが存在している。また、体積収縮が最も大きいことが試料の外観からはっきりと認められる。すなわち、低融点金属元素Snの組成が大きい金属間化合物合金NiSnの作製においては、酸化物SnO粉末の還元反応に関わる条件を調整することが重要である。1hの保持時間では残存するSnO粉末は、保持時間を3hまで延長することにより完全に還元することを確かめた。 Samples of Ni 3 Sn 2 and Ni 3 Sn 4 were prepared by this step. As a result of producing Ni 3 Sn 2 in FIGS. 4A and 4B, a BEI structure and a typical XRD profile are shown. The conditions are the same as in the case of Ni 3 Sn. In the case of the Ni 3 Sn 2 sample, some peaks that cannot be identified in the XRD profile can be confirmed, but a substantially single-phase structure can be formed. Furthermore, in the case of Ni 3 Sn 4 having a Sn-Rich composition, a sample having a structure close to a single phase can be produced in the same manner as Ni 3 Sn 2 . An appearance photograph and a typical XRD profile of the Ni 3 Sn 4 sample are shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b). For this sample, since SnO 2 volume ratio of the raw material is the largest since the most Sn-rich composition in three samples, are completely during heat treatment there is SnO 2 remaining without being reduced Yes. In addition, the largest volume shrinkage is clearly recognized from the appearance of the sample. That is, in the production of the intermetallic alloy Ni 3 Sn 4 having a large composition of the low melting point metal element Sn, it is important to adjust the conditions related to the reduction reaction of the oxide SnO 2 powder. It was confirmed that the SnO 2 powder remaining at the holding time of 1 h was completely reduced by extending the holding time to 3 h.

図1は、本発明の工程を用いて作製した3つの金属間化合物、NiSn、NiSn、NiをNi−Sn二元状態図上に示した図である。FIG. 1 is a diagram showing three intermetallic compounds, Ni 3 Sn, Ni 3 Sn 2 , and Ni 3 N 4 , produced using the process of the present invention, on a Ni-Sn binary phase diagram. 図2の(a)には本工程によって作製したNiSn試料の背面反射電子像(BEI)により観察した組織、および図2の(b)にはX線回折(XRD)の典型的なプロファイルを示す。FIG. 2A shows a structure observed by back-reflection electron image (BEI) of a Ni 3 Sn sample prepared by this process, and FIG. 2B shows a typical profile of X-ray diffraction (XRD). Indicates. 図3の(a)は、従来の方法による低融点金属Snを用いて作製したNiSn試料の背面反射電子像(BEI)により観察した組織、および図3の(b)にはX線回折(XRD)の典型的なプロファイルを示す。FIG. 3A shows a structure observed by a back-scattered electron image (BEI) of a Ni 3 Sn sample prepared using a low melting point metal Sn by a conventional method, and FIG. 3B shows an X-ray diffraction pattern. (XRD) shows a typical profile. 図4の(a)には本工程によって作製したNiSn試料の背面反射電子像(BEI)により観察した組織、および図4の(b)にはX線回折(XRD)の典型的なプロファイルを示す。FIG. 4 (a) shows a structure observed by a backscattered electron image (BEI) of a Ni 3 Sn 2 sample prepared by this process, and FIG. 4 (b) shows a typical X-ray diffraction (XRD). Indicates a profile. 図5の(a)には本工程によって作製したNiSn試料の外観写真、及びにはX線回折(XRD)の典型的なプロファイルを示す。FIG. 5 (a) shows a photograph of the appearance of a Ni 3 Sn 4 sample prepared by this process and a typical profile of X-ray diffraction (XRD).

Claims (6)

低融点金属及び高融点金属を含む金属間化合物合金からなる物体を成形製作する方法であって、
前記低融点金属の酸化物の粉末を前記高融点金属の粉末と撹拌して均一に混合し、混合した粉末を圧縮成形して圧粉体を形成し、前記酸化物の還元する雰囲気を形成する不活性ガス及び還元ガスの混合比を調整することによって、前記圧粉体中の前記酸化物を還元するために流す還元ガス雰囲気の還元ガス濃度または酸素分圧を調整して、且つ前記低融点金属を含む前記酸化物の還元速度を調整する工程、及び
上記工程において還元された圧粉体中の前記低融点金属の酸化物と圧粉体中の高融点金属との双方の粉末を拡散温度及び反応温度で、互いに固相焼結する固相焼結粉末冶金工程、
を備えることを特徴とする前記低融点金属及び前記高融点金属からなる金属間化合物合金の物体を成形製作する方法。
A method of forming and manufacturing an object made of an intermetallic alloy containing a low melting point metal and a high melting point metal,
The low-melting-point metal oxide powder is stirred and mixed uniformly with the high-melting-point metal powder, and the mixed powder is compression-molded to form a green compact to form an atmosphere for reducing the oxide. By adjusting the mixing ratio of the inert gas and the reducing gas, the reducing gas concentration or oxygen partial pressure of the reducing gas atmosphere that is flowed to reduce the oxide in the green compact is adjusted, and the low melting point A step of adjusting a reduction rate of the oxide containing metal, and a diffusion temperature of both the low-melting-point metal oxide and the high-melting-point metal powder in the green compact reduced in the step And a solid phase sintered powder metallurgy process that solid phase sinters each other at reaction temperature,
A method for forming and manufacturing an object of an intermetallic compound alloy comprising the low melting point metal and the high melting point metal.
前記金属間化合物合金が、NiSn、NiSn及びNiSnのいずれか1種であることを特徴とする請求項1記載の金属間化合物合金の物体を成形製作する方法。 Wherein said intermetallic compound alloy, Ni 3 Sn, molding fabricated objects intermetallic alloy according to claim 1, characterized in that any one of Ni 3 Sn 2 and Ni 3 Sn 4. 前記低融点金属の酸化物が、SnO及びSnOのいずれか1種であることを特徴とする請求項1または2記載の金属間化合物合金の物体を成形製作する方法。 3. The method of forming and manufacturing an object of an intermetallic compound alloy according to claim 1, wherein the oxide of the low melting point metal is any one of SnO 2 and SnO. 前記低融点金属と高融点金属との双方の拡散温度及び反応温度で、300℃〜前記低融点金属の酸化物の融点以下の温度範囲であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1に記載の金属間化合物合金の物体を成形製作する方法。   The diffusion temperature and reaction temperature of both the low-melting-point metal and the high-melting-point metal are in the temperature range of 300 ° C to the melting point of the low-melting-point metal oxide. A method for forming and manufacturing an object of an intermetallic compound alloy according to 1. 前記低融点金属と高融点金属との双方の拡散温度及び反応温度で、500℃〜800℃の温度範囲であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1に記載の金属間化合物合金の物体を成形製作する方法。   The intermetallic compound alloy according to any one of claims 1 to 4, wherein a diffusion temperature and a reaction temperature of both the low melting point metal and the high melting point metal are in a temperature range of 500 ° C to 800 ° C. A method of molding and manufacturing an object. 前記酸化物の還元する雰囲気を形成する不活性ガスは、周期律表のVIII族の少なくとも1種の元素を4vol%未満含み、且つ
前記還元雰囲気を形成する還元ガスは、H、HS、CO、CO、SO、Na(HPO)及びNaの少なくとも1種の元素ガスであって4vol%以上〜100%を含む、
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1に記載の金属間化合物合金の物体を成形製作する方法。
The inert gas that forms the atmosphere for reducing the oxide contains less than 4 vol% of at least one element of Group VIII of the periodic table, and the reducing gas that forms the reducing atmosphere includes H 2 , H 2 S , CO, CO 2 , SO 2 , Na (H 2 PO 3 ), and Na 2 S 2 O 3 , including at least 4 vol% to 100%
A method for forming and producing an object of an intermetallic compound alloy according to any one of claims 1 to 5.
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