JP2637255B2 - 加工性に優れたレニウム・タングステン合金材およびその製造方法 - Google Patents

加工性に優れたレニウム・タングステン合金材およびその製造方法

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JP2637255B2 JP2011942A JP1194290A JP2637255B2 JP 2637255 B2 JP2637255 B2 JP 2637255B2 JP 2011942 A JP2011942 A JP 2011942A JP 1194290 A JP1194290 A JP 1194290A JP 2637255 B2 JP2637255 B2 JP 2637255B2
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【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明はTV電子銃のカソードヒータや自動車ランプ、
家電機器の照明ランプなどの耐振電球用フィラメント材
などに使用されるレニウム・タングステン合金材および
その製造方法に係り、特に最終製品に加工する工程にお
いて欠陥の発生が少ない加工性に優れたレニウム・タン
グステン合金材およびその製造方法に関する。
(従来の技術) 従来より高温強度および耐振性に優れた電球用フィラ
メントまたはヒータ用材料として、ドープタングステン
線が広く知られている。しかしドープタングステン線
は、高温度熱処理を行うと伸びが低下し、耐振強度が大
幅に低下してしまう欠点がある。
そのため、タングステン中に0.5〜10重量%程度のレ
ニウム(Re)を含有させたレニウム・タングステン合金
が、広くフィラメント材料など高温強度を必要とする材
料として多用化されている。Reは材料の伸びを改善し、
またタングステン組織中に固溶してマトリックスの高温
強度を高める上に、電気抵抗を高める作用を有する。従
って従来のタングステン線と同等の抵抗値を有する線材
を、上記レニウム・タングステン合金材で形成した場合
に、タングステン線より太く形成することが可能であ
り、強度を増大化させることができる。
従来この種のレニウム・タングステン合金材は、原料
粉末をプレス成形後焼結し、得られた焼結体を転打、線
引などの加工および再結晶処理などの熱処理を段階的に
施して得られる。具体的には、素材である焼結体を段階
的に加工して、その断面積を徐々に減少せしめ、素材の
断面積の減少割合すなわち断面減少率が約60%に達した
段階で最終的な再結晶化処理を行うことによって、結晶
粒の大きさを調整し加工硬化を起こした組織を軟化させ
ている。このようにして得られたレニウム・タングステ
ン合金材は加工による硬化が緩和されているため、次工
程での加工性が良好となる。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、断面減少率が60%に達した時点で最終
的な再結晶化処理を行った従来のレニウム・タングステ
ン合金材の再結晶粒数は1平方mm当り2000〜2800個であ
り、極めて微細な結晶組織を有する。そのため、未だ硬
さがやや高い欠点がある。
このレニウム・タングステン合金材を、そのまま次工
程に供した場合に、割れや折損が発生し易く、製品の歩
留りを低下させる大きな原因となっている。また、折損
した材料を除去したり、装置を正常な運転状態にまで復
旧させるために多大な労力を有するなど保守性が悪い上
に、製造装置の運転効率や原料に対する製品の歩留りを
低下させるなどの問題点がある。
本発明は上記の問題点を解決するためになされたもの
であり、後工程に供した場合に割れや折損を発生しにく
く、加工性に優れたレニウム・タングステン合金材およ
びその製造方法を提供することを目的とする。
〔発明の構成〕
(課題を解決するための手段と作用) 本発明者は以上の観点から加工性を改善することを目
的にし、加工性の指標となる再結晶粒数と原料となる焼
結体の加工による断面減少率との関係を種々変えて研究
を行ったところ、複数回の再結晶化処理を行う際の成形
品の断面減少率と最終の再結晶化処理後における合金材
の中心部および表層部の再結晶粒数との相関を適正に維
持することにより、即ち、最終再結晶化処理後における
合金材の中心部および表層部の再結晶粒数を500〜800個
/mm2に設定したときに、従来に較べて加工性が著しく改
善されたレニウム・タングステン合金材が得られた知見
に基づくものである。
すなわち本発明に係る加工性に優れたレニウム・タン
グステン合金材は、レニウム・タングステン合金粉末の
焼結体を複数回の加圧成形処理,伸線処理および再結晶
化処理に供して成形品を形成し、得られた成形品の焼結
体からの断面減少率が75%を超えて90%以下に達したと
きに、最終再結晶化処理を施すことにより得られた合金
材であって、前記最終再結晶化処理後における合金材の
中心部および表層部の際結晶粒数が500〜800個/mm2であ
ることを特徴とする。
また本発明に係るレニウム・タングステン合金材の製
造方法は、レニウム・タングステン合金粉末の焼結体を
複数回の加圧成形処理,伸線処理および再結晶化処理に
供して成形品を形成し、得られた成形品の焼結体からの
断面減少率が75%を超えて90%以下に達したときに、最
終の再結晶化処理を実施し、成形品の中心部および表層
部における再結晶粒数を500〜800個/mm2に調整すること
を特徴とする。
本発明の対象となるレニウム・タングステン合金材の
材料としての焼結体は、0.5〜10重量%のレニウムを含
有するタングステン材が使用される。
また本発明の目的とする特性は、レニウム・タングス
テン合金粉末の焼結体を複数回の加圧成形処理,伸線処
理および再結晶化処理に供して成形品を形成し、得られ
た成形品の焼結体からの断面減少率が75%を超えて90%
以下に達したときに、最終の再結晶化処理を実施し、再
結晶粒数を500〜800個/mm2に調整して得られるものであ
る。
この場合、最終の再結晶化処理を行う際の断面減少率
の大小は、再結晶化処理によって生成する結晶粒の大き
さに大きく影響を及ぼすものであり、75%以下の低加工
度のものを加熱処理すると、表層部から中心部まで均一
な再結晶粒が得られず、混粒となり、合金材の機械的性
質を大幅に低下させる。
一方断面減少率が90%を越えて、再結晶化処理なしで
加工すると、加工硬化のため著しく加工性が悪化してし
まう。従って断面減少率は75%を超えて90%以下に設定
されるが、より好ましくは75〜85%が実用上望ましい。
また、最終の再結晶化処理後における再結晶粒数は合
金材の加工性を大きく左右する要因となり、1平方mm当
りの再結晶粒数が500未満となる場合は組織が粗大化す
るとともに粒界破断し易くなり、加工時に割れ等を発生
し易くなる。
一方再結晶粒数が800個を越える場合には、硬さが高
まるため、同様に加工時にクラックが発生し易くなる。
従って再結晶粒数は、1平方mm当り500〜800個の範囲に
設定されるが、より好ましくは500〜700個/mm2の範囲で
ある。この場合再結晶粒数は合金材の加工方向に対し垂
直方向の断面における再結晶粒数として測定される。
再結晶粒数は、加工度と再結晶化処理における加熱温
度と時間とによって調整される。
上記レニウム・タングステン合金材によれば、最終の
再結晶化処理によって再結晶部が、加工に適した範囲に
設定されているため、加工時における割れや欠陥を発生
する割合が少なく、伸線加工等によって製造するレニウ
ム・タングステン線の製造歩留りを大幅に改善すること
ができる。
また複数回の加圧成形処理,伸線処理および再結晶化
処理を実施して、最終の再結晶化処理後における合金材
の中心部および表層部の再結晶粒数を所定範囲に調整し
ているため、最終製品に加工する際の加工性を改善する
と同時に、特に従来より大きな素材を採用することが可
能となり、1度の加工操作で得られる合金線材量を大幅
に増加でき、線材の製造効率を飛躍的に高めることもで
きる。
(実施例) 次に本発明を以下の実施例および比較例によって説明
する。
実施例1〜2としてレニウムを3重量%含有するタン
グステン合金の焼結体から正方形断面の1辺がそれぞれ
12.2mm、16.0mmの角棒状焼結体を原料として切出した。
得られた各角棒状焼結体を転打、伸線処理に供し、直径
6mmの線状成形品を製造した。このときの断面減少率は
第1表に示すようにそれぞれ81%(実施例1)、89%
(実施例2)となる。
次に得られた各線状成形品に対して2000〜2700℃の温
度条件で水素気流中で再結晶化処理を行い、レニウム・
タングステン合金材を製造した。
そして得られた再結晶化処理後のレニウム・タングス
テン合金材の加工方向に対し垂直方向の断面の1平方mm
当りの再結晶粒数の計測を行った。
また合金材の加工性の良否を評価するために得られた
線状レニウム・タングステン合金材をさらに転打伸線工
程に供し、最終的に直径1.0mmのレニウム・タングステ
ン線を形成し、この伸線工程に起こった切れの発生回数
を計測し、第1表の右欄に示す結果を得た。
一方、比較例1〜3として一辺が8.4mmの正方形断面
を有する角棒状焼結体を実施例1〜2において調製した
焼結体より切り出し、さらに転打、伸線処理工程に供し
て直径6mmの線状成形品を製造した。このときの断面減
少率は第1表に示すように、60%であった。
次に得られた線状成形品に対して比較例1および2に
関しては再結晶処理を行う一方、比較例3に関しては再
結晶処理を行なわずに、レニウム・タングステン合金材
を調製した。そして得られたレニウム・タングステン合
金材の加工方向に対し垂直方向の断面を実施例1〜2と
同様に検鏡して再結晶粒数の計測を行うとともに、さら
に転打、伸線加工し、直径1.0mmのレニウム・タングス
テン線を形成し、この伸線工程における切れの発生回数
を同様に計測した。その結果を下記第1表右欄に示す。
第1表の結果から明らかなように実施例1〜2に係る
レニウム・タングステン合金材のように断面減少率が81
〜89%の範囲において最終の再結晶化処理を行った合金
材においては、その中心部および表層部の再結晶粒数が
共に1平方mm当り500〜800個であり、比較例1〜3と比
較して伸線工程における切れの発生回数が少なく、加工
性が優れていることがわかる。
〔発明の効果〕
以上説明の通り、本発明に係る加工性に優れたレニウ
ム・タングステン合金材によれば、最終の再結晶化処理
によって合金材の中心部および表層部における再結晶粒
数が共に加工に適した範囲に設定されているため、加工
時における割れや折損等の欠陥を発生する割合が少な
い。従って耐振用ランプのフィラメントなどの原材料と
して極めて優れており、工業上の利用効果が極めて大き
い。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 林 敬祐 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 小関 勇 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株式会社東芝横浜事業所内 (56)参考文献 特開 昭59−59867(JP,A) 特開 昭58−133355(JP,A) 特開 昭58−133356(JP,A)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】レニウム・タングステン合金粉末の焼結体
    を複数回の加圧成形処理,伸線処理および再結晶化処理
    に供して成形品を形成し、得られた成形品の焼結体から
    の断面減少率が75%を超えて90%以下に達したときに、
    最終再結晶化処理を施すことにより得られた合金材であ
    って、前記最終再結晶化処理後における合金材の中心部
    および表層部の再結晶粒数が500〜800個/mm2であること
    を特徴とする加工性に優れたレニウム・タングステン合
    金材。
  2. 【請求項2】レニウム・タングステン合金粉末の焼結体
    を複数回の加圧成形処理,伸線処理および再結晶化処理
    に供して成形品を形成し、得られた成形品の焼結体から
    の断面減少率が75%を超えて90%以下に達したときに、
    最終の再結晶化処理を実施し、成形品の中心部および表
    層部における再結晶粒数を500〜800個/mm2に調整するこ
    とを特徴とする加工性に優れたレニウム・タングステン
    合金材の製造方法。
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