JP2022112015A - 合金線材とその製造方法及び用途 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】合金線材はタングステン合金からなり、前記タングステン合金はタングステンとセリウムの酸化物を含み、前記合金線材の線径は100μm以下であり、前記合金線材の引張強度は3800MPa以上である。前記合金線材の線径は60μm以下であり、前記合金線材のプッシュプル芯線径は350μm以下である。前記合金線材の弾性極限強度は2500MPa以上であり、前記合金線材の引張強度は4200MPa以上である。本発明では、酸化セリウムをドーピングすることにより、超高強度且つ優れた靭性を有する合金線材が得られる。
【選択図】図1
Description
また、前記合金線材の線径は60μm以下であり、合金線材のプッシュプル芯線径は350μm以下である。
合金線材の弾性極限強度は2500MPa以上であり、合金線材の引張強度は4200MPa以上である。
また、タングステン合金は金属元素Mを更に含み、金属元素Mは、カリウム、レニウム、モリブデン、鉄、コバルト、または希土類金属のうちの少なくとも1つから選択される。
更に、前記カリウムの含有量は80ppm未満である。
更に、タングステン合金は、酸化セリウムのほかに、希土類酸化物の一種類又は複数種類を更に含む。
前記分塊圧延工程において、マルチロールローリングにより焼結ビレットに対して分塊圧延を行い、圧延後のタングステン棒において、酸化セリウム顆粒のワイヤー材の長手方向の長さと顆粒横断面の粒径の比が5より大きい。
固液ドーピング工程、還元工程、製粉工程。
前記固液ドーピング工程は、混合後のタングステンドーピング溶液に対して段階的に乾燥する工程を含み、前記段階的に乾燥する工程は、少なくとも2つの温度段階を含み、前記2つの温度段階は、100℃を境界線とし、最初に100℃未満の温度で加熱・乾燥し、次に100℃以上の温度で加熱・乾燥する。
更に、前記固液ドーピング工程における前記段階的に乾燥する工程は、第1乾燥段階と第2乾燥段階を含み、前記第1乾燥段階の温度は60~80℃であり、前記第2乾燥段階の温度は110~150℃である。
更に、前記還元工程は、前記固液ドーピング工程で生成された材料を、平均フィッシャー粒子サイズが1.0~4.0μmの合金粉末に還元する工程を含む。
固体・固体(固固)ドーピング工程。
前記固体・固体ドーピング工程は、フィッシャー粒子サイズが1.0μm~4.0μmのタングステン粉末と、粒度分布D90<2.0μmのセリウムの酸化物を原料として混合し、セリウムの酸化物がドーピングされたタングステン粉末を得ることを含む。
更に、前記焼結ビレットにおける酸化セリウムの粒径が2.5μm以下である。
前記合金材料は、上述のような合金線材、または上述のような合金線材の製造方法によって製造された合金線材を利用している。
更に、前記材料は、少なくとも硬質表面材料を含み、前記硬質表面材料は、少なくともシリコンウェハ、磁性材料、半導体材料を含み、前記半導体材料は、少なくともサファイア、炭化ケイ素を含む。
前記合金材料は、上述したような合金線材、または上述したような合金線材の製造方法によって製造された合金線材を利用している。
更に、前記ケーブル/ロープは、医療用/工業用精密機器、及び高温炉の牽引用に用いられる。
前記合金材料は、上述したような合金線材、または上述したような合金線材の製造方法によって製造された合金線材を利用している。
更に、前記合金線材から紡績や織布によって作られた手袋や防護服を含む。
1.線径が100μm以下であり、引張強度が3800MPa以上である。
2.前記合金線材の線径が60μm以下であり、前記合金線材のプッシュプル芯の線径が350μm以下であり、前記合金線材の弾性極限強度が2500MPa以上であり、前記合金線材の引張強度が4200MPa以上である。
前記合金線材はタングステン合金からなり、前記タングステン合金はタングステンと希土類酸化物を含む。
前記タングステンの含有量は90wt%以上であり、前記希土類酸化物の含有量は0.1wt%以上である。
例えば、前記タングステンの含有量が95wt%以上であってもよく、好ましくは、97.0wt%~99.9wt%の範囲であり、例えば、97.5wt%、98wt%、98.5wt%、99wt%、99.5wt%などが挙げられる。
更に、例えば、前記希土類酸化物の含有量は、0.1wt%~3.0wt%、0.1wt%~2wt%、又は、0.1wt%~1wt%、あるいは0.3wt%~0.8wt%であり、もちろん、0.1wt%、0.3wt%、0.5wt%、0.8wt%、1wt%、1.5wt%、2wt%等とすることもできる。希土類酸化物の含有量を高めることにより、金属ワイヤーの性能を向上させることができる。しかし、含有率が高すぎると、合金線材を細くすることは難しくなる。
例えば、一般的な希土類酸化物として、酸化ジスプロシウム(Dy2O3)、酸化エルビウム(Er2O3)、酸化ネオジム(Nd2O3)、酸化イットリウム(Y2O3)、酸化ユーロピウム(Eu2O3)、酸化ガドリニウム(Gd2O3)、酸化ランタン(La2O3)、酸化プラセオジム(Pr6O11)、酸化ホルミウム(Ho2O3)、酸化セリウム(CeO2)、酸化テルビウム(Tb4O7)、酸化イッテルビウム(Yb2O3)、酸化サマリウム(Sm2O3)、酸化プラセオジム((Pr+Nd)xOy)、酸化ツリウム(Tm2O3)、酸化ルテチウム(Lu2O3)、酸化スカンジウム(Sc2O3)、酸化プロメチウム(Pm2O3)などがあり、実際に使用する際に、酸化ランタン(La2O3)、酸化イットリウム(Y2O3)、酸化セリウム(CeO2)、酸化スカンジウム(Sc2O3)などの希土類酸化物の一つであってもよく、酸化ランタン(La2O3)と他の希土類酸化物、例えば酸化スカンジウム(Sc2O3)、酸化イットリウム(Y2O3)などをともに含んでもよく、又は、他の複数種類の希土類酸化物の組み合わせを含んでもよく、例えば、酸化ランタン(La2O3)と酸化セリウム(CeO2)、酸化ランタン(La2O3)と酸化イットリウム(Y2O3)、酸化ランタン(La2O3)と酸化スカンジウム(Sc2O3)、酸化セリウム(CeO2)と酸化イットリウム(Y2O3)など両方を含んでもよい。
また、合金線材は、弾性極限強度が2500MPa以上である。例えば、前記合金線材の弾性極限強度は2700MPa以上であってもよく、3000MPa以上、さらに3200MPa以上であってもよい。
特に、前記合金線材の線径は60μm以下にすることができ、これにより、合金線材が柔軟性を有し、容易に十分に曲げられるため、容易に合金線材を巻き取ることができる。
よって、前記合金線材のプッシュプル芯の線径は350μm以下に達することができ、例えば、230μm、200μm、180μm、160μm、130μmなどである。前記合金線材はプッシュプルタフネスに優れていることがわかる。
具体的に、前記合金線材の線径は200μm~400μmであり、前記合金線材の引張強度は2800MPa~4000MPa、例えば3000MPa、または3500MPa、さらに4000MPaであってもよい。
前記合金線材の線径は100~200μmであり、前記合金線材の引張強度は、3200~4800MPa、例えば3400MPa、4000MPa、4500MPa、さらに4800MPaであってもよい。
前記タングステンの含有量が90wt%以上であり、前記酸化セリウムの含有量が0.1wt%以上1.5wt%以下である。
例えば、前記タングステンの含有量は、95wt%以上であってもよく、好ましくは、97.0wt%~99.9wt%の範囲であり、例えば、97.5wt%、98wt%、98.5wt%、99wt%、99.5wt%などが挙げられる。
例えば、前記酸化セリウムの含有量は、0.2wt%~1.5wt%、又は0.2wt%~1wt%、あるいは0.3wt%~0.8wt%であり、もちろん、0.2wt%、0.3wt%、0.5wt%、0.8wt%、1wt%、1.5wt%などとしてもよく、前記酸化セリウムは、好ましくは、酸化セリウム(CeO2)であり、酸化セリウムの含有量を高めることにより、合金線材の性能を向上させることができる。しかし、酸化セリウムの含有量が1.5wt%を超えると、前記合金線材を細くすることが難しくなる。
さらに、前記タングステン合金は、微量の炭化物、他の希少元素、金属、非金属元素を含んでもよく、例えば、前記炭化物はTiC、ZrCを含み、前記他の希少元素はレニウム等を含み、前記非金属元素はC等を含み、前記金属元素はカリウム、モリブデン、鉄、コバルト等を含む。
カリウムの含有量は80ppm以下とし、適量のカリウムを添加すれば、素材の高温特性を向上させることができ、しかし、多すぎると加工性に影響を与え、クラックや断線の原因となる。
また、合金線材の弾性極限強度は、2500MPa以上であり、例えば、前記合金線材の弾性極限強度は、2700MPa以上であってもよく、3000MPa、さらに3200MPa以上であってもよい。
特に、前記合金線材の線径は60μm以下とすることができ、これにより、合金線材が柔軟性を有し、容易に十分に曲げられるため、容易に合金線材を巻き取ることができる。
よって、前記合金線材のプッシュプル芯の線径は350μm以下に達することができ、例えば、230μm、200μm、180μm、160μm、130μmなどである。前記合金線材はプッシュプルタフネスに優れていることがわかる。
具体的に、前記合金線材の線径は100μm以下であり、前記合金線材の引張強度は3800MPa以上である。
前記合金線材の線径は60μm以下であり、前記合金線材の引張強度は4200MPa以上であり、前記合金線材の弾性極限強度は2500MPa以上であり、前記合金線材のプッシュプル芯の線径は350μm以下、さらに180μm以下である。
前記合金線材の線径は40μm以下であり、前記合金線材の引張強度は4800MPa以上であり、前記合金線材の弾性極限強度は2700MPa以上であり、前記合金線材のプッシュプル芯の線径は350μm以下、さらに200μm以下である。
前記合金線材の線径は25μm以下であり、前記合金線材の引張強度は5000MPa以上であり、前記合金線材の弾性極限強度は3000MPa以上であり、前記合金線材のプッシュプル芯の線径は350μm以下、さらに250μm以下である。
前記製造方法は、粉末ドーピング工程、プレス工程、焼結工程、分塊圧延工程、加圧処理工程を含む。
前記粉末ドーピング工程は、処理プロセスに基づき分類され、固液法、液液法、固固法などを含む。
固液ドーピング工程、還元工程、製粉工程。
前記固液ドーピング工程において、適量の可溶性の希土類塩溶液をタングステン粉末にドーピングし、十分に撹拌した後に、段階的に加熱・乾燥させる。
前記段階的な加熱乾燥では、まず低温、次に高温で乾燥する。例えば、100℃以下で乾燥することで、希土類塩粒子がゆっくり析出し、結晶核の数が増え、その後、100℃以上の温度で乾燥することで、粒子数の多い希土類塩粒子が合体・成長する時間がないため、粒径を大幅に微細化することができる。
前記段階的な乾燥は、少なくとも2つの温度段階を含み、前記2つの温度段階は100℃を境とし、最初に100℃以下で加熱・乾燥し、次に100℃以上で加熱・乾燥する。例えば、最初に60℃~80℃で2時間~6時間加熱・乾燥し、次に110℃~150℃で3時間~5時間加熱・乾燥する。
100℃で分けられたこの2つの温度段階のそれぞれにおいて、さらに複数の温度レベルまたは温度段階で加熱乾燥をしてもよい。例えば、60℃で2時間乾燥させた後、80℃で2時間乾燥させ、その後120℃まで加熱して乾燥させる。もちろん、上述した実施例は、本発明を実施するための実施形態に過ぎず、当業者は、本発明の技術的思想から逸脱しない範囲で、さらに温度段階の調整や変更をしてもよく、これらは本発明の保護範囲に属する。
さらに例えば、適量の硝酸希土類溶液を青色タングステン粉末に均一に混合し、十分に撹拌した後、60℃~80℃で2時間~6時間加熱し、さらに110℃~150℃で3時間~5時間加熱する。
液液ドーピング工程、還元工程、製粉工程。
前記液液ドーピング工程において、タングステン酸および/またはタングステン酸塩の溶液に、可溶性希土類塩の溶液をドーピングし、後に希土類塩がドーピングされたタングステン粉末を得るのに使われる。
例えば、メタタングステン酸アンモニウム溶液と希土類塩溶液を原料として液液ドーピングを行い、希土類塩がドーピングされた青色タングステン粉末が得られる。
固固ドーピング工程。
前記固固ドーピング工程において、フィッシャー粒子サイズが1.0μm~4.0μmのタングステン粉末と粒度分布D90<2.0μmの希土類酸化物を原料として、固固ドーピング混合を行い、希土類酸化物がドーピングされたタングステン粉末が得られる。
さらに、酸化希土類粒子の大きさを確保するために、固固ドーピング工程では、水の沈殿によって粗い粒子を除去して酸化希土類の微粒子を得る。
粗い粒子が速く沈み、細かい粒子が遅く沈む特徴を利用し、沈殿時間30~120分の3段階の沈殿により、D90<2μmの希土類酸化物が得られる。
還元工程:固液法および/または液液法でドーピングされた材料は、4温度領域の還元炉で、一回で合金粉末に還元される。
製粉工程:還元後に得られた合金粉を混合し、混合後に平均フィッシャー粒子サイズが1.0~4.0μmの合金粉を粉末混合機に投入する。粉末を6~10rpmの速度で60~90分間混ぜる。
粉末プレス:平均フィッシャー粒子サイズが1.0μm~4.0μmの粉末を160MPa~260MPaの圧力で単重1.5kg~5.0kgのビレットに等方圧プレスし、水素雰囲気の下で予備焼結する。前記予備焼結の温度は、ビレットの強度を高めるために1200~1400℃が好ましい。
焼結:焼結を行い、前記焼結温度は好ましくは1800~2400℃で、焼結時間は好ましくは5~15時間で、密度が17.5~18.5g/cm3の焼結ビレットが得られる。
分塊圧延:マルチローラーミルを用いて加熱温度1600~1700℃で連続圧延し、直径15mm~25mmの焼結ビレットバーを8.0mm~12.0mmの合金棒に切り出す。
前記マルチローラーミルを用いることにより、圧延したタングステン棒において、希土類酸化物粒子のワイヤー材の長手方向に沿った長さと顆粒横断面の粒径との比が5より大きいことが保証される。
加圧加工:多段圧延機で圧延された後、回転鍛造が複数回繰り返された後に、異なるサイズの伸線ダイスで伸線し、伸線を繰り返すことにより異なる直径の合金線材が作られる。
次に、作られた合金線材に対して、1000℃以下の低温応力除去アニール工程を行ってもよく、これにより、応力分布を均一化し、真直度を向上させる。この工程は、加熱炉または他の装置内で行ってもよく、具体的に、前記合金線材は、水素の保護の下で低温応力除去アニール工程を行ってもよい。
更に、伸線した線材を電解研磨し、洗浄して表面を滑らかにしてもよい。前記電解研磨工程では、例えば、電解液に前記合金線材と炭素棒等の対向電極を含浸させ、合金線材と対向電極との間に通電することなどにより行われる。
第一、本発明のドーピング工程で固液ドーピングを行う場合、乾燥の際に最初に低温(100℃以下)で乾燥し、次に高温(100℃以上)で乾燥するという段階的な乾燥が行われる。先に硝酸希土類粒子をゆっくりと析出させ、結晶核の数が多くなるようにし、次に粒子数の多い硝酸希土類粒子が合体して成長する時間がないようにする。この乾燥方法により粒径を大幅に微細化することができる。ドーピングの乾燥温度を調整することにより、硝酸希土類の核生成と析出速度を制御することで、青色タングステン粒子にドーピングされた硝酸希土類結晶をより小さくすることができる。
固固ドーピングの際に、粗い粒子は水の沈殿で除去し、粗い粒子の速い沈殿と細かい粒子の遅い沈殿を利用して、沈殿時間30~120分の3段階の沈殿でD90<2μmの希土類酸化物が得られる。
その結果、本発明によって作られたタングステン粉末粒子の表面にある希土類酸化物の粒径、および焼結ビレットの表面にある希土類酸化物の粒径は、共に従来の方法より小さく、希土類酸化物の粒径は2.5μm以下であり、より均一に分布されており、より安定した製品性能を得ることができる。
前記製造方法は、粉末ドーピング工程、プレス工程、焼結工程、分塊圧延工程、加圧処理工程を含む。
前記粉末ドーピング工程は、処理プロセスに基づき分類され、固液法、液液法、固固法などを含む。
固液ドーピング工程、還元工程、製粉工程。
前記固液ドーピング工程において、適量の可溶性のセリウム塩溶液をタングステン粉末にドーピングし、十分に撹拌した後に、段階的に加熱・乾燥させる。
前記段階的な加熱・乾燥では、まず低温、次に高温で乾燥する。例えば、100℃以下で乾燥することで、セリウム塩粒子がゆっくり析出し、結晶核の数が増え、その後、100℃以上の温度で乾燥することで、粒子数の多いセリウム塩粒子が合体・成長する時間がないため、粒径を大幅に微細化することができる。
前記段階的な乾燥は、少なくとも2つの温度段階を含み、前記2つの温度段階は100℃を境とし、最初に100℃以下で加熱・乾燥し、次に100℃以上で加熱・乾燥する。例えば、最初に60℃~80℃で2時間~6時間加熱・乾燥し、次に110℃~150℃で3時間~5時間加熱・乾燥する。
100℃で分けられたこの2つの温度段階のそれぞれにおいて、さらに複数の温度レベルまたは温度段階で加熱乾燥をしてもよい。例えば、60℃で2時間乾燥させた後、80℃で2時間乾燥させ、その後120℃まで加熱して乾燥させる。もちろん、上述した実施例は、本発明を実施するための実施形態に過ぎず、当業者は、本発明の技術的思想から逸脱しない範囲で、さらに温度段階の調整や変更をしてもよく、これらは本発明の保護範囲に属する。
さらに例えば、適量の硝酸セリウム溶液を青色タングステン粉末に均一に混合し、十分に撹拌した後、60℃~80℃で2時間~6時間加熱し、さらに110℃~150℃で3時間~5時間加熱する。
液液ドーピング工程、還元工程、製粉工程。
前記液液ドーピング工程において、タングステン酸および/またはタングステン酸塩の溶液に、可溶性セリウム塩の溶液をドーピングし、後にセリウム塩がドーピングされたタングステン粉末を得るのに使われる。
例えば、メタタングステン酸アンモニウム溶液とセリウム塩溶液を原料として液液ドーピングを行い、セリウム塩がドーピングされた青色タングステン粉末が得られる。
固固ドーピング工程。
前記固固ドーピング工程において、フィッシャー粒子サイズが1.0μm~4.0μmのタングステン粉末と粒度分布D90<2.0μmのセリウム酸化物を原料として、固固ドーピング混合を行い、セリウム酸化物がドーピングされたタングステン粉末が得られる。
さらに、酸化セリウム粒子の大きさを確保するために、固固ドーピング工程では、水の沈殿によって粗い粒子を除去して酸化セリウムの微粒子を得る。
粗い粒子が速く沈み、細かい粒子が遅く沈む特徴を利用し、沈殿時間30~120分の3段階の沈殿により、D90<2μmのセリウム酸化物が得られる。
還元工程:固液法および/または液液法でドーピングされた材料は、4温度領域の還元炉で、一回で合金粉末に還元される。
製粉工程:還元後に得られた合金粉を混合し、混合後に平均フィッシャー粒子サイズが1.0~4.0μmの合金粉を粉末混合機に投入する。粉末を6~10rpmの速度で60~90分間混ぜる。
粉末プレス:平均フィッシャー粒子サイズが1.0μm~4.0μmの粉末を160MPa~260MPaの圧力で単重1.5kg~5.0kgのビレットに等方圧プレスし、水素雰囲気の下で予備焼結する。前記予備焼結の温度は、ビレットの強度を高めるために1200~1400℃が好ましい。
焼結:焼結を行い、前記焼結温度は好ましくは1800~2400℃で、焼結時間は好ましくは5~15時間で、密度が17.5~18.5g/cm3の焼結ビレットが得られる。
分塊圧延:マルチローラーミルを用いて加熱温度1600~1700℃で連続圧延し、直径15mm~25mmの焼結ビレットバーを8.0mm~12.0mmの合金棒に切り出す。
前記マルチローラーミルを用いることにより、圧延したタングステン棒において、セリウム酸化物粒子のワイヤー材の長手方向に沿った長さと顆粒横断面の粒径との比が5より大きいことが保証される。
加圧加工:多段圧延機で圧延された後、回転鍛造が複数回繰り返された後に、異なるサイズの伸線ダイスで伸線し、伸線を繰り返すことにより異なる直径の合金線材が作られる。
次に、作られた合金線材に対して、1000℃以下の低温応力除去アニール工程を行ってもよく、これにより、応力分布を均一化し、真直度を向上させる。この工程は、加熱炉または他の装置内で行ってもよく、具体的に、前記合金線材は、水素の保護の下で低温応力除去アニール工程を行ってもよい。
更に、伸線した線材を電解研磨し、洗浄して表面を滑らかにしてもよい。前記電解研磨工程では、例えば、電解液に前記合金線材と炭素棒等の対向電極を含浸させ、合金線材と対向電極との間に通電することなどにより行われる。
第一、本発明のドーピング工程で固液ドーピングを行う場合、乾燥の際に最初に低温(100℃以下)で乾燥し、次に高温(100℃以上)で乾燥するという段階的な乾燥が行われる。先に硝酸セリウム粒子をゆっくりと析出させ、結晶核の数が多くなるようにし、次に粒子数の多い硝酸セリウム粒子が合体して成長する時間がないようにする。この乾燥方法により粒径を大幅に微細化することができる。ドーピングの乾燥温度を調整することにより、硝酸セリウムの核生成と析出速度を制御することで、青色タングステン粒子にドーピングされた硝酸セリウム結晶をより小さくすることができる。
固固ドーピングの際に、粗い粒子は水の沈殿で除去し、粗い粒子の速い沈殿と細かい粒子の遅い沈殿を利用して、沈殿時間30~120分の3段階の沈殿でD90<2μmのセリウム酸化物が得られる。
その結果、本発明によって作られたタングステン粉末粒子の表面にあるセリウム酸化物の粒径、および焼結ビレットの表面にあるセリウム酸化物の粒径は、共に従来の方法より小さく、セリウム酸化物の粒径は2.5μm以下であり、より均一に分布されており、より安定した製品性能を得ることができる。
以下の実施例では、本発明に従い、高強度・高耐力タングステン合金線材を製造し、材料の組成は、CeO2が1wt%であり、Wが99wt%である。
ステップ1、ドーピング:適量の硝酸セリウム溶液を青色タングステン粉末に均一にドーピングし、十分に撹拌した後に、最初に低温の80℃で4時間乾燥し、その後120℃で乾燥する。
ステップ2、還元:ステップ1で得られた材料を4温度区域の還元炉へ入れ、ドーピングされた粉末を、適切な粒度を有する合金粉に一回に還元する。
ステップ3、混合:ステップ2で得られた材料を、異なる粒度の組成に応じてミキサーに投入し、粉末を8rpmで80分間混ぜる。
ステップ4、粉末プレス:等方圧法で、異なる粒度の組成を有する粉末を、200MPaの圧力で単重3.0kgのビレットにプレスし、水素雰囲気でビレットに対して低温で予備焼結し、ビレットの強度を高める。
ステップ5、高温焼結:高温焼結を行い、密度18.10g/cm3の焼結ビレットを得る。
ステップ6、分塊圧延:マルチローラーミルを用いて1650℃の加熱温度で直径23.0mmの焼結ビレットを8.0mmの合金棒に連続圧延する。
ステップ7、加圧加工:回転鍛造を複数回繰り返す。次に、異なるサイズの伸線ダイスにより伸線加工を行い、これを何度か繰り返すことで異なる直径を有する合金線材を作る。
また、複数回の伸線加工をスムーズに行うように、タングステン・ワイヤーに対してアニール処理を行い、塑性変形による残留応力を除去する。
以下の実施例では、本発明に従い、高強度・高耐力タングステン合金線材を製造し、材料の組成は、CeO2が0.25wt%であり、Wが99.75wt%である。
ステップ1、ドーピング:適量の硝酸セリウム溶液を青色タングステン粉末に均一にドーピングし、十分に撹拌した後に、最初に低温の80℃で4時間乾燥し、その後120℃で乾燥する。
ステップ2、還元:ステップ1で得られた材料を4温度区域の還元炉へ入れ、ドーピングされた粉末を、適切な粒度を有する合金粉に一回に還元する。
ステップ3、混合:ステップ2で得られた材料を、異なる粒度の組成に応じてミキサーに投入し、粉末を8rpmで80分間混ぜる。
ステップ4、粉末プレス:等方圧法で、異なる粒度の組成を有する粉末を、200MPaの圧力で単重3.0kgのビレットにプレスし、水素雰囲気でビレットに対して低温で予備焼結し、ビレットの強度を高める。
ステップ5、高温焼結:高温焼結を行い、密度18.10g/cm3の焼結ビレットを得る。
ステップ6、分塊圧延:マルチローラーミルを用いて1650℃の加熱温度で直径23.0mmの焼結ビレットを8.0mmの合金棒に連続圧延する。
ステップ7、加圧加工:回転鍛造を複数回繰り返す。次に、異なるサイズの伸線ダイスにより伸線加工を行い、これを何度か繰り返すことで異なる直径を有する合金線材を作る。
また、複数回の伸線加工をスムーズに行うように、タングステン・ワイヤーに対してアニール処理を行い、塑性変形による残留応力を除去する。
以下の実施例では、本発明に従い、高強度・高耐力タングステン合金線材を製造し、材料の組成は、CeO2が1.2wt%であり、Wが98.8wt%である。
ステップ1、ドーピング:適量の硝酸セリウム溶液を青色タングステン粉末に均一にドーピングし、十分に撹拌した後に、最初に低温の80℃で4時間乾燥し、その後120℃で乾燥する。
ステップ2、還元:ステップ1で得られた材料を4温度区域の還元炉へ入れ、ドーピングされた粉末を、適切な粒度を有する合金粉に一回に還元する。
ステップ3、混合:ステップ2で得られた材料を、異なる粒度の組成に応じてミキサーに投入し、粉末を8rpmで80分間混ぜる。
ステップ4、粉末プレス:等方圧法で、異なる粒度の組成を有する粉末を、200MPaの圧力で単重3.0kgのビレットにプレスし、水素雰囲気でビレットに対して低温で予備焼結し、ビレットの強度を高める。
ステップ5、高温焼結:高温焼結を行い、密度18.10g/cm3の焼結ビレットを得る。
ステップ6、分塊圧延:マルチローラーミルを用いて1650℃の加熱温度で直径23.0mmの焼結ビレットを8.0mmの合金棒に連続圧延する。
ステップ7、加圧加工:回転鍛造を複数回繰り返す。次に、異なるサイズの伸線ダイスにより伸線加工を行い、これを何度か繰り返すことで異なる直径を有する合金線材を作る。
また、複数回の伸線加工をスムーズに行うように、タングステン・ワイヤーに対してアニール処理を行い、塑性変形による残留応力を除去する。
以下の実施例では、本発明に従い、高強度・高耐力タングステン合金線材を製造し、材料の組成は、CeO2が1.5wt%であり、Wが98.5wt%である。
ステップ1、ドーピング:適量の硝酸セリウム溶液を青色タングステン粉末に均一にドーピングし、十分に撹拌した後に、最初に低温の80℃で4時間乾燥し、その後120℃で乾燥する。
ステップ2、還元:ステップ1で得られた材料を4温度区域の還元炉へ入れ、ドーピングされた粉末を、適切な粒度を有する合金粉に一回に還元する。
ステップ3、混合:ステップ2で得られた材料を、異なる粒度の組成に応じてミキサーに投入し、粉末を8rpmで80分間混ぜる。
ステップ4、粉末プレス:等方圧法で、異なる粒度の組成を有する粉末を、200MPaの圧力で単重3.0kgのビレットにプレスし、水素雰囲気でビレットに対して低温で予備焼結し、ビレットの強度を高める。
ステップ5、高温焼結:高温焼結を行い、密度18.10g/cm3の焼結ビレットを得る。
ステップ6、分塊圧延:マルチローラーミルを用いて1650℃の加熱温度で直径23.0mmの焼結ビレットを8.0mmの合金棒に連続圧延する。
ステップ7、加圧加工:回転鍛造を複数回繰り返す。次に、異なるサイズの伸線ダイスにより伸線加工を行い、これを何度か繰り返すことで異なる直径を有する合金線材を作る。
また、複数回の伸線加工をスムーズに行うように、タングステン・ワイヤーに対してアニール処理を行い、塑性変形による残留応力を除去する。
以下の実施例では、本発明に従い、高強度・高耐力タングステン合金線材を製造し、材料の組成は、CeO2が1wt%であり、Kが50ppmであり、他の成分がWである。
ステップ1、ドーピング:適量の硝酸セリウム溶液をカリウム含有量50ppmのカリウムドープタングステン粉末に均一にドーピングし、十分に撹拌した後に、最初に低温の80℃で4時間乾燥し、その後120℃で乾燥する。
ステップ2、還元:ステップ1で得られた材料を4温度区域の還元炉へ入れ、ドーピングされた粉末を、適切な粒度を有する合金粉に一回に還元する。
ステップ3、混合:ステップ2で得られた材料を、異なる粒度の組成に応じてミキサーに投入し、粉末を8rpmで80分間混ぜる。
ステップ4、粉末プレス:等方圧法で、異なる粒度の組成を有する粉末を、200MPaの圧力で単重3.0kgのビレットにプレスし、水素雰囲気でビレットに対して低温で予備焼結し、ビレットの強度を高める。
ステップ5、高温焼結:高温焼結を行い、密度18.10g/cm3の焼結ビレットを得る。
ステップ6、分塊圧延:マルチローラーミルを用いて1650℃の加熱温度で直径23.0mmの焼結ビレットを8.0mmの合金棒に連続圧延する。
ステップ7、加圧加工:回転鍛造を複数回繰り返す。次に、異なるサイズの伸線ダイスにより伸線加工を行い、これを何度か繰り返すことで異なる直径を有する合金線材を作る。
また、複数回の伸線加工をスムーズに行うように、タングステン・ワイヤーに対してアニール処理を行い、塑性変形による残留応力を除去する。
以下の実施例では、本発明に従い、高強度・高耐力タングステン合金線材を製造し、材料の組成は、CeO2が1wt%であり、La2O3が0.2wt%であり、Wが98.8wt%である。
ステップ1、ドーピング:適量の硝酸セリウム溶液、硝酸ランタン溶液を青色タングステン粉末に均一にドーピングし、十分に撹拌した後に、最初に低温の80℃で4時間乾燥し、その後120℃で乾燥する。
ステップ2、還元:ステップ1で得られた材料を4温度区域の還元炉へ入れ、ドーピングされた粉末を、適切な粒度を有する合金粉に一回に還元する。
ステップ3、混合:ステップ2で得られた材料を、異なる粒度の組成に応じてミキサーに投入し、粉末を8rpmで80分間混ぜる。
ステップ4、粉末プレス:等方圧法で、異なる粒度の組成を有する粉末を、200MPaの圧力で単重3.0kgのビレットにプレスし、水素雰囲気でビレットに対して低温で予備焼結し、ビレットの強度を高める。
ステップ5、高温焼結:高温焼結を行い、密度18.10g/cm3の焼結ビレットを得る。
ステップ6、分塊圧延:マルチローラーミルを用いて1650℃の加熱温度で直径23.0mmの焼結ビレットを8.0mmの合金棒に連続圧延する。
ステップ7、加圧加工:回転鍛造を複数回繰り返す。次に、異なるサイズの伸線ダイスにより伸線加工を行い、これを何度か繰り返すことで異なる直径を有する合金線材を作る。
また、複数回の伸線加工をスムーズに行うように、タングステン・ワイヤーに対してアニール処理を行い、塑性変形による残留応力を除去する。
以下の比較例は、従来の方法で製造されたタングステン合金線材で、材料組成は実施例1と同じで、CeO2が1wt%であり、Wが99wt%である。
ステップ1、ドーピング:適量の硝酸セリウム溶液を青色タングステン粉末に均一にドーピングし、十分に撹拌した後に、120℃の温度で4時間、蒸気乾燥する。
ステップ2、還元:ステップ1で得られた材料を4温度区域の還元炉へ入れ、ドーピングされた粉末を、適切な粒度を有する合金粉に一回に還元する。
ステップ3、混合:ステップ2で得られた材料を、異なる粒度の組成に応じてミキサーに投入し、粉末を8rpmで80分間混ぜる。
ステップ4、粉末プレス:等方圧法で、異なる粒度の組成を有する粉末を、200MPaの圧力で単重3.0kgのビレットにプレスし、水素雰囲気でビレットに対して低温で予備焼結し、ビレットの強度を高める。
ステップ5、高温焼結:高温焼結を行い、密度18.10g/cm3の焼結ビレットを得る。
ステップ6、分塊圧延:複数回の回転鍛造を用いて直径23.0mmの焼結ビレットを8.0mmの合金棒に連続圧延する。
ステップ7、加圧加工:複数回の回転鍛造と異なるサイズの伸線ダイスによって行われる伸線加工により、伸線を何度か繰り返すことで異なる直径を有する合金線材が製造される。
また、複数回の伸線加工をスムーズに行うように、タングステン・ワイヤーに対してアニール処理を行い、塑性変形による残留応力を除去する。
以下の比較例では、本発明に従い、高強度・高耐力タングステン合金線材を製造し、材料の組成は、CeO2が1wt%であり、Wが99wt%である。
ステップ1、ドーピング:適量の硝酸セリウム溶液を青色タングステン粉末に均一にドーピングし、十分に撹拌した後に、120℃の温度で4時間、蒸気乾燥する。
ステップ2、還元:ステップ1で得られた材料を4温度区域の還元炉へ入れ、ドーピングされた粉末を、適切な粒度を有する合金粉に一回に還元する。
ステップ3、混合:ステップ2で得られた材料を、異なる粒度の組成に応じてミキサーに投入し、粉末を8rpmで80分間混ぜる。
ステップ4、粉末プレス:等方圧法で、異なる粒度の組成を有する粉末を、200MPaの圧力で単重3.0kgのビレットにプレスし、水素雰囲気でビレットに対して低温で予備焼結し、ビレットの強度を高める。
ステップ5、高温焼結:高温焼結を行い、密度18.10g/cm3の焼結ビレットを得る。
ステップ6、分塊圧延:マルチローラーミルを用いて1650℃の加熱温度で直径23.0mmの焼結ビレットを8.0mmの合金棒に連続圧延する。
ステップ7、加圧加工:回転鍛造を複数回繰り返す。次に、異なるサイズの伸線ダイスにより伸線加工を行い、これを何度か繰り返すことで異なる直径を有する合金線材を作る。
また、複数回の伸線加工をスムーズに行うように、タングステン・ワイヤーに対してアニール処理を行い、塑性変形による残留応力を除去する。
以下の比較例では、本発明に従い、高強度・高耐力タングステン合金線材を製造し、材料の組成は、CeO2が1wt%であり、Wが99wt%である。
ステップ1、ドーピング:適量の硝酸セリウム溶液を青色タングステン粉末に均一にドーピングし、十分に撹拌した後に、最初に低温の80℃で4時間乾燥し、その後120℃で乾燥する。
ステップ2、還元:ステップ1で得られた材料を4温度区域の還元炉へ入れ、ドーピングされた粉末を、適切な粒度を有する合金粉に一回に還元する。
ステップ3、混合:ステップ2で得られた材料を、異なる粒度の組成に応じてミキサーに投入し、粉末を8rpmで80分間混ぜる。
ステップ4、粉末プレス:等方圧法で、異なる粒度の組成を有する粉末を、200MPaの圧力で単重3.0kgのビレットにプレスし、水素雰囲気でビレットに対して低温で予備焼結し、ビレットの強度を高める。
ステップ5、高温焼結:高温焼結を行い、密度18.10g/cm3の焼結ビレットを得る。
ステップ6、分塊圧延:複数回の回転鍛造を用いて直径23.0mmの焼結ビレットを8.0mmの合金棒に連続圧延する。
ステップ7、加圧加工:複数回の回転鍛造と異なるサイズの伸線ダイスによって行われる伸線加工により、伸線を何度か繰り返すことで異なる直径を有する合金線材が製造される。
また、複数回の伸線加工をスムーズに行うように、タングステン・ワイヤーに対してアニール処理を行い、塑性変形による残留応力を除去する。
以下の比較例では、本発明に従い、高強度・高耐力タングステン合金線材を製造し、材料の組成は、CeO2が0.05wt%であり、Wが99.95wt%である。
ステップ1、ドーピング:適量の硝酸セリウム溶液を青色タングステン粉末に均一にドーピングし、十分に撹拌した後に、最初に低温の80℃で4時間乾燥し、その後120℃で乾燥する。
ステップ2、還元:ステップ1で得られた材料を4温度区域の還元炉へ入れ、ドーピングされた粉末を、適切な粒度を有する合金粉に一回に還元する。
ステップ3、混合:ステップ2で得られた材料を、異なる粒度の組成に応じてミキサーに投入し、粉末を8rpmで80分間混ぜる。
ステップ4、粉末プレス:等方圧法で、異なる粒度の組成を有する粉末を、200MPaの圧力で単重3.0kgのビレットにプレスし、水素雰囲気でビレットに対して低温で予備焼結し、ビレットの強度を高める。
ステップ5、高温焼結:高温焼結により、密度18.10g/cm3の焼結ビレットが得られる。
ステップ6、分塊圧延:マルチローラーミルを用いて1650℃の加熱温度で直径23.0mmの焼結ビレットを8.0mmの合金棒に連続圧延する。
ステップ7、加圧加工:回転鍛造を複数回繰り返す。次に、異なるサイズの伸線ダイスにより伸線加工を行い、これを何度か繰り返すことで異なる直径を有する合金線材を作る。
また、複数回の伸線加工をスムーズに行うように、タングステン・ワイヤーに対してアニール処理を行い、塑性変形による残留応力を除去する。
以下の比較例では、本発明に従い、高強度・高耐力タングステン合金線材を製造し、材料の組成は、CeO2が1.6wt%であり、Wが98.4wt%である。
ステップ1、ドーピング:適量の硝酸セリウム溶液を青色タングステン粉末に均一にドーピングし、十分に撹拌した後に、最初に低温の80℃で4時間乾燥し、その後120℃で乾燥する。
ステップ2、還元:ステップ1で得られた材料を4温度区域の還元炉へ入れ、ドーピングされた粉末を、適切な粒度を有する合金粉に一回に還元する。
ステップ3、混合:ステップ2で得られた材料を、異なる粒度の組成に応じてミキサーに投入し、粉末を8rpmで80分間混ぜる。
ステップ4、粉末プレス:等方圧法で、異なる粒度の組成を有する粉末を、200MPaの圧力で単重3.0kgのビレットにプレスし、水素雰囲気でビレットに対して低温で予備焼結し、ビレットの強度を高める。
ステップ5、高温焼結:高温焼結を行い、密度18.10g/cm3の焼結ビレットを得る。
ステップ6、分塊圧延:マルチローラーミルを用いて1650℃の加熱温度で直径23.0mmの焼結ビレットを8.0mmの合金棒に連続圧延する。
ステップ7、加圧加工:回転鍛造を複数回繰り返す。次に、異なるサイズの伸線ダイスにより伸線加工を行い、これを何度か繰り返すことで異なる直径を有する合金線材を作る。
また、複数回の伸線加工をスムーズに行うように、タングステン・ワイヤーに対してアニール処理を行い、塑性変形による残留応力を除去する。
以下の実施例では、本発明に従い、高強度・高耐力タングステン合金線材を製造し、材料の組成は、CeO2が1wt%であり、Wが99wt%である。
ステップ1、固固ドーピング:酸化セリウムの粉末を水溶液に入れて5分間攪拌した後、上層の溶液を二次シンクに流し込み、さらに5分間攪拌し、10分間置いて沈殿させた後、上層の水溶液を三次シンクに流し込み、さらに5分間撹拌し、30分間置いて沈殿させ、上層の溶液を四次シンクに流し込んで24時間置いて沈殿させた後に、溶液をろ過して100度まで24時間加熱し、D90<2.0μmの酸化セリウム粉末が得られる。平均粒径2.0μmのタングステン粉末は、水沈殿処理を施したD90<2.0μmの適量の酸化セリウム粉末と共に、粉末混合装置で均質化混合が60分間行われる。
ステップ2、粉末プレス:等方圧法で、異なる粒度の組成を有する粉末を、200MPaの圧力で単重3.0kgのビレットにプレスし、水素雰囲気でビレットに対して低温で予備焼結し、ビレットの強度を高める。
ステップ3、高温焼結:高温焼結を行い、密度18.10g/cm3の焼結ビレットを得る。
ステップ4、分塊圧延:マルチローラーミルを用いて1650℃の加熱温度で直径23.0mmの焼結ビレットを8.0mmの合金棒に連続圧延する。
ステップ5、加圧加工:回転鍛造を複数回繰り返す。次に、異なるサイズの伸線ダイスにより伸線加工を行い、これを何度か繰り返すことで異なる直径を有する合金線材を作る。
また、複数回の伸線加工をスムーズに行うように、タングステン・ワイヤーに対してアニール処理を行い、塑性変形による残留応力を除去する。
以下の比較例では、本発明に従い、高強度・高耐力タングステン合金線材を製造し、材料の組成は、CeO2が1wt%であり、Wが99wt%である。
ステップ1、固固ドーピング:平均粒径2.0μmのタングステン粉末は、適量の酸化セリウム粉末と共に、粉末混合装置で均質化混合が60分間行われる。
ステップ2、粉末プレス:等方圧法で、異なる粒度の組成を有する粉末を、200MPaの圧力で単重3.0kgのビレットにプレスし、水素雰囲気でビレットに対して低温で予備焼結し、ビレットの強度を高める。
ステップ3、高温焼結:高温焼結を行い、密度18.10g/cm3の焼結ビレットを得る。
ステップ4、分塊圧延:複数回の回転鍛造を用いて直径23.0mmの焼結ビレットを8.0mmの合金棒に連続圧延する。
ステップ5、加圧加工:複数回の回転鍛造と異なるサイズの伸線ダイスによって行われる伸線加工により、伸線を何度か繰り返すことで異なる直径を有する合金線材が製造される。
また、複数回の伸線加工をスムーズに行うように、タングステン・ワイヤーに対してアニール処理を行い、塑性変形による残留応力を除去する。
以下の比較例では、本発明に従い、高強度・高耐力タングステン合金線材を製造し、材料の組成は、CeO2が1wt%であり、Wが99wt%である。
ステップ1、固固ドーピング:平均粒径2.0μmのタングステン粉末は、適量の酸化セリウム粉末と共に、粉末混合装置で均質化混合が60分間行われる。
ステップ2、粉末プレス:等方圧法で、異なる粒度の組成を有する粉末を、200MPaの圧力で単重3.0kgのビレットにプレスし、水素雰囲気でビレットに対して低温で予備焼結し、ビレットの強度を高める。
ステップ3、高温焼結:高温焼結を行い、密度18.10g/cm3の焼結ビレットを得る。
ステップ4、分塊圧延:マルチローラーミルを用いて1650℃の加熱温度で直径23.0mmの焼結ビレットを8.0mmの合金棒に連続圧延する。
ステップ5、加圧加工:回転鍛造を複数回繰り返す。次に、異なるサイズの伸線ダイスにより伸線加工を行い、これを何度か繰り返すことで異なる直径を有する合金線材を作る。
また、複数回の伸線加工をスムーズに行うように、タングステン・ワイヤーに対してアニール処理を行い、塑性変形による残留応力を除去する。
以下の比較例では、本発明に従い、高強度・高耐力タングステン合金線材を製造し、材料の組成は、CeO2が1wt%であり、Wが99wt%である。
ステップ1、固固ドーピング:適量の酸化セリウムの粉末を水溶液に入れて5分間攪拌した後、上層の溶液を二次シンクに流し込み、さらに5分間攪拌し、10分間置いて沈殿させた後、上層の水溶液を三次シンクに流し込み、さらに5分間撹拌し、30分間置いて沈殿させ、上層の溶液を四次シンクに流し込んで24時間沈殿させた後に、溶液をろ過して100度まで24時間加熱し、D90<2.0μmの酸化セリウム粉末が得られる。平均粒径2.0μmのタングステン粉末は、水沈殿処理を施したD90<2.0μmの適量の酸化セリウム粉末と共に、粉末混合装置で均質化混合が60分間行われる。
ステップ2、粉末プレス:等方圧法で、異なる粒度の組成を有する粉末を、200MPaの圧力で単重3.0kgのビレットにプレスし、水素雰囲気でビレットに対して低温で予備焼結し、ビレットの強度を高める。
ステップ3、高温焼結:高温焼結を行い、密度18.10g/cm3の焼結ビレットを得る。
ステップ4、分塊圧延:複数回の回転鍛造を用いて直径23.0mmの焼結ビレットを8.0mmの合金棒に連続圧延する。
ステップ5、加圧加工:複数回の回転鍛造と異なるサイズの伸線ダイスによって行われる伸線加工により、伸線を何度か繰り返すことで異なる直径を有する合金線材が製造される。
また、複数回の伸線加工をスムーズに行うように、タングステン・ワイヤーに対してアニール処理を行い、塑性変形による残留応力を除去する。
以下の実施例では、本発明に従い、高強度・高耐力タングステン合金線材を製造し、材料の組成は、La2O3が1wt%であり、Wが99wt%である。
ステップ1、ドーピング:適量の硝酸ランタン溶液を青色タングステン粉末に均一にドーピングし、十分に撹拌した後に、最初に低温の80℃で4時間乾燥し、その後120℃で乾燥する。
ステップ2、還元:ステップ1で得られた材料を4温度区域の還元炉へ入れ、ドーピングされた粉末を、適切な粒度を有する合金粉に一回に還元する。
ステップ3、混合:ステップ2で得られた材料を、異なる粒度の組成に応じてミキサーに投入し、粉末を8rpmで80分間混ぜる。
ステップ4、粉末プレス:等方圧法で、異なる粒度の組成を有する粉末を、200MPaの圧力で単重3.0kgのビレットにプレスし、水素雰囲気でビレットに対して低温で予備焼結し、ビレットの強度を高める。
ステップ5、高温焼結:高温焼結を行い、密度18.10g/cm3の焼結ビレットを得る。
ステップ6、分塊圧延:マルチローラーミルを用いて1650℃の加熱温度で直径23.0mmの焼結ビレットを8.0mmの合金棒に連続圧延する。
ステップ7、加圧加工:回転鍛造を複数回繰り返す。次に、異なるサイズの伸線ダイスにより伸線加工を行い、これを何度か繰り返すことで異なる直径を有する合金線材を作る。
また、複数回の伸線加工をスムーズに行うように、タングステン・ワイヤーに対してアニール処理を行い、塑性変形による残留応力を除去する。
以下の実施例では、本発明に従い、高強度・高耐力タングステン合金線材を製造し、材料の組成は、Y2O3が1wt%であり、Wが99wt%である。
ステップ1、ドーピング:適量の硝酸イットリウム溶液を青色タングステン粉末に均一にドーピングし、十分に撹拌した後に、最初に低温の80℃で4時間乾燥し、その後120℃で乾燥する。
ステップ2、還元:ステップ1で得られた材料を4温度区域の還元炉へ入れ、ドーピングされた粉末を、適切な粒度を有する合金粉に一回に還元する。
ステップ3、混合:ステップ2で得られた材料を、異なる粒度の組成に応じてミキサーに投入し、粉末を8rpmで80分間混ぜる。
ステップ4、粉末プレス:等方圧法で、異なる粒度の組成を有する粉末を、200MPaの圧力で単重3.0kgのビレットにプレスし、水素雰囲気でビレットに対して低温で予備焼結し、ビレットの強度を高める。
ステップ5、高温焼結:高温焼結を行い、密度18.10g/cm3の焼結ビレットを得る。
ステップ6、分塊圧延:マルチローラーミルを用いて1650℃の加熱温度で直径23.0mmの焼結ビレットを8.0mmの合金棒に連続圧延する。
ステップ7、加圧加工:回転鍛造を複数回繰り返す。次に、異なるサイズの伸線ダイスにより伸線加工を行い、これを何度か繰り返すことで異なる直径を有する合金線材を作る。
また、複数回の伸線加工をスムーズに行うように、タングステン・ワイヤーに対してアニール処理を行い、塑性変形による残留応力を除去する。
本比較例は、レニウム-タングステン合金線材の製造であり、材料の組成は、Reが1wt%であり、Wが99wt%である。
ステップ1、ドーピング:前記重量割合に従ってタングステン粉とレニウム酸アンモニウムを秤量し、ドーパントポットに適量の脱イオン水と秤量したレニウム酸アンモニウムを添加し、十分に溶解させ、次に秤量したタングステン粉を添加し、固液混合の撹拌をし、最後に120℃の温度で4時間乾燥する。
ステップ2、還元:ステップ1で得られた材料は還元炉に投入され、4温度区域の還元炉でタングステン・レニウム合金粉に一回に還元される。その主な構成元素はレニウムが1.000wt%である。
ステップ3、混合:ステップ2で得られた材料を、異なる粒度の組成に応じてミキサーに投入し、粉末を8rpmで80分間混ぜる。
ステップ4、粉末プレス:等方圧法で、ステップ3で得られた粉末を、200MPaの圧力で単重3.0kgのビレットにプレスし、水素雰囲気でビレットに対して低温で予備焼結し、ビレットの強度を高める。
ステップ5、高温焼結:ステップ4で得られた予備焼結されたビレットを高温焼結することにより、密度18.2g/cm3の焼結ビレットが得られる。
ステップ6、分塊圧延:マルチローラーミルを用いて1650℃の加熱温度で直径23.0mmの焼結ビレットを8.0mmの合金棒に連続圧延する。
ステップ7、加圧加工:回転鍛造を複数回繰り返す。次に、異なるサイズの伸線ダイスにより伸線加工を行い、これを何度か繰り返すことで異なる直径を有する合金線材を作る。
また、複数回の伸線加工をスムーズに行うように、タングステン・ワイヤーに対してアニール処理を行い、塑性変形による残留応力を除去する。
本比較例は、従来の純タングステン線の製造である。
ステップ1、還元:パラタングステン酸アンモニウムは還元炉に投入され、4温度区域の還元炉で青色酸化タングステン粉末に還元され、その後、2回目の還元により純粋なタングステン粉末に還元される。
ステップ2、混合:ステップ1で得られた材料を、異なる粒度の組成に応じてミキサーに投入し、粉末を8rpmで80分間混ぜる。
ステップ3、粉末プレス:等方圧法で、ステップ2で得られた粉末を160MPaの圧力で単重3.0kg、20mm径のビレットにプレスし、ビレットの強度を高めるため、水素雰囲気でビレットに対して低温で予備焼結する。
ステップ4、高温焼結:ステップ3で得られた予備焼結されたビレットを高温焼結することにより、密度17.6g/cm3、17.5mm径の焼結ビレットが得られる。
ステップ5、分塊圧延:三本ローラーミルを用いて1600℃の加熱温度で直径17.5mmの焼結ビレットを8.0mmの合金棒に連続圧延する。
ステップ6、加圧加工:回転鍛造を複数回繰り返す。次に、異なるサイズの伸線ダイスにより伸線加工を行い、これを何度か繰り返すことで異なる直径を有する合金線材を作る。
また、複数回の伸線加工をスムーズに行うように、タングステン・ワイヤーに対してアニール処理を行い、塑性変形による残留応力を除去する。
前記引張強度は、以下の式(1)から求める。
σ=F/S ……(1)
Fは剥離力であり、単位がNであり、Sは元の断面積であり、単位がmmである。
表3の試験結果から以下のことが分かる。
本発明により製造された各仕様の線材の引張強度および弾性限界強度は、従来のタングステン線よりはるかに高く、レニウム-タングステン合金線材よりも高い。同じプッシュプルタフネスの場合、本発明の加工方法で製造されたタングステン線材は、レニウム-タングステン線材及び従来の方法で製造されたタングステン線材より、はるかに優れた引張強度とプッシュプルタフネスとの総合性能を有する。
比較例3で製造されたタングステン合金線材は、引張強度が4500MPa以上に達しているが、プッシュプル特性は悪く、本発明の線材に比べて、靭性がはるかに低い。よって、本発明の加工方法では、セリウム酸化物などの物質を加え、処理工程を設けることから、より細く、より高強度、より優れた靭性を持つ合金線材を大量に生産することができる。
表4の試験結果から以下のことが分かる。
本発明の固液ドーピングとマルチロール圧延の分塊圧延方法は、すべての仕様の合金線材の引張強度、弾性極限強度、プッシュプルタフネスを効果的に向上させることができ、同時に、より細くて、より高強度で、より高靭性の合金線材を製造するのに適している。
表5の試験結果から以下のことが分かる。
本発明の固固ドーピングとマルチロール圧延の分塊圧延方法は、すべての仕様の合金線材の引張強度、弾性極限強度、プッシュプルタフネスを効果的に向上させることができ、同時に、より細くて、より高強度で、より高靭性の合金線材を製造するのに適している。
前記ワイヤーのソーイングは、例えば、シリコンウェハ、磁性材料、半導体材料などの硬質表面材料などの様々な材料の切断に用いることができ、半導体材料は、サファイア、炭化ケイ素などの材料を含み、或いは、関連する切断装置を用い併せた切断を行う。その優れた性能を切断に適用することにより、切断品質と切断効率を効果的に向上させることができる。前記金属メッシュは、スクリーン印刷、検査用プローブ、カテーテル用ワイヤーなどに用いることができる。
以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。本発明の技術的思想に属する様々な実施例は本発明の保護範囲に属する。当業者は、本発明の技術的思想から逸脱しない範囲で、以上の実施例に対して行った変更または修正は、本発明の保護範囲に属する。
Claims (18)
- タングステン合金からなる合金線材であって、
前記タングステン合金は、タングステンとセリウムの酸化物を含み、
前記合金線材の線径は100μm以下であり、
前記合金線材の引張強度は3800MPa以上である
ことを特徴とする合金線材。 - 前記合金線材における酸化セリウムの含有量が0.1重量%~1.5重量%である
ことを特徴とする請求項1に記載の合金線材。 - 前記合金線材の線径は60μm以下であり、
前記合金線材のプッシュプル芯線径は350μm以下であり、
前記合金線材の弾性極限強度は2500MPa以上であり、
前記合金線材の引張強度は4200MPa以上である
ことを特徴とする請求項1に記載の合金線材。 - 前記タングステン合金は、さらに金属元素Mを含み、前記金属元素Mは、カリウム、レニウム、モリブデン、鉄、コバルト、または希土類金属のうちの少なくとも1つから選択される
ことを特徴とする請求項1に記載の合金線材。 - 前記カリウムの含有量が80ppm未満である
ことを特徴とする請求項4に記載の合金線材。 - 前記タングステン合金は、酸化セリウムのほかに、希土類酸化物の一種類または複数種類をさらに含む
ことを特徴とする請求項1に記載の合金線材。 - 請求項1~請求項6のいずれか1項に記載の合金線材の製造方法であって、
粉末ドーピング工程、プレス工程、焼結工程、および分塊圧延工程を含み、
前記分塊圧延工程において、マルチロールローリングにより焼結ビレットに対して分塊圧延を行い、圧延後のタングステン棒において、酸化セリウム顆粒のワイヤー材の長手方向の長さと顆粒横断面の粒径の比が5より大きい
ことを特徴とする合金線材の製造方法。 - 前記粉末ドーピング工程は、固液ドーピング工程、還元工程、粉末生成工程を含み、
前記固液ドーピング工程は、混合後のタングステンドーピング溶液に対して段階的に乾燥する工程を含み、
前記段階的に乾燥する工程は、少なくとも2つの温度段階を含み、
前記2つの温度段階は、100℃を境界線とし、最初に100℃未満の温度で加熱・乾燥し、次に100℃以上の温度で加熱・乾燥する
ことを特徴とする請求項7に記載の合金線材の製造方法。 - 前記固液ドーピング工程における前記段階的に乾燥する工程は、第1乾燥段階と第2乾燥段階を含み、前記第1乾燥段階の温度は60~80℃であり、前記第2乾燥段階の温度は110~150℃である
ことを特徴とする請求項8に記載の合金線材の製造方法。 - 前記還元工程は、前記固液ドーピング工程で生成された材料を、平均フィッシャー粒子サイズが1.0~4.0μmの合金粉末に還元する工程を含む
ことを特徴とする請求項8に記載の合金線材の製造方法。 - 前記粉末ドーピング工程は、固体・固体ドーピング工程を含み、
前記固体・固体ドーピング工程は、フィッシャー粒子サイズが1.0μm~4.0μmのタングステン粉末と、粒度分布D90<2.0μmのセリウムの酸化物を原料として混合し、セリウムの酸化物がドーピングされたタングステン粉末を得ることを含む
ことを特徴とする請求項7に記載の合金線材の製造方法。 - 前記焼結ビレットにおける酸化セリウムの粒径が2.5μm以下である
ことを特徴とする請求項7に記載の合金線材の製造方法。 - 請求項1~請求項6のいずれか1項に記載の合金線材、または、請求項7~請求項12のいずれか1項に記載の合金線材の製造方法によって製造された合金線材の材料切断分野への用途。
- 前記材料は、少なくとも硬質表面材料を含み、前記硬質表面材料は、少なくともシリコンウェハ、磁性材料、半導体材料を含み、前記半導体材料は、少なくともサファイア、炭化ケイ素を含む
ことを特徴とする請求項13に記載の用途。 - 請求項1~請求項6のいずれか1項に記載の合金線材、または、請求項7~請求項12のいずれか1項に記載の合金線材の製造方法によって製造された合金線材のケーブル/ロープ分野への用途。
- 前記ケーブル/ロープは、医療用/工業用精密機器、および高温炉の牽引に用いられる
ことを特徴とする請求項15に記載の用途。 - 請求項1~請求項6のいずれか1項に記載の合金線材、または、請求項7~請求項12のいずれか1項に記載の合金線材の製造方法によって製造された合金線材の紡織分野への用途。
- 前記合金線材から紡績や織布によって作られた手袋や防護服を含む
ことを特徴とする請求項17に記載の用途。
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