JP2932538B2 - 成形弾用合金素材の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、例えば防護物を侵徹する成形弾用ライナに
有用な成形弾用合金素材の製造方法に関するものであ
る。

（従来の技術） 成形弾用ライナには純銅（無酸素銅）が、一般的に使
用されているが、このライナの製造方法としては、鍛造
法、機械加工法、電析法などがある。

ところで、この成形弾用ライナに要求される特性は、
密度が高いこと、ジェットの伸びが大きいことであ
り、この要求を比較的満足する材料としては前記した純
銅の他、金、タンタルなどが知られている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら金やタンタルは純銅より特性は優れてい
るが高価であるため実用化されておらず、純銅より特性
の優れた合金及びライナの製造方法の開発が望まれてい
た。

本発明は上記実情に鑑みて成されたものであり、銅よ
りも密度、伸びの大きい合金、換言すれば、防護物の侵
徹長の大きい合金を用いて成形体を製造する方法を提供
することを目的としている。

（課題を解決するための手段） タングステン（Ｗ）、タンタル（Ta）、レニウム（R
e）と銅（Cu）は液相あるいは固相状態で相互に固溶し
ないため、鋳造法、鍛造法では製造が困難である。しか
しながら粉末冶金法で、Ｗ、Ta、Re粉末の骨格を形成さ
せた後に焼結してCuを溶浸することにより製造が可能で
ある。この粉末冶金法で製造した合金（たとえばＷ−C
u）は古くから電気接点材料として使用されているが、
例えば環状円錐形をした成形弾用ライナへの適用はなさ
れておらず、その製造方法も知られていない。

そこで本発明者は、侵徹長にすぐれかつ高価な金属で
あるＷ、Ta、Reの材料歩留りの高いＷ−Cu、Ta−Cuおよ
びRe−Cu合金素材を用いた成形体を開発するため、合金
粉末成形体の製造方法につき、種々検討を加えた結果、
以下のような本発明を成立させたのである。

すなわち第１の本発明は、タングステン、タンタル、
あるいはレニウムの粉末、あるいはこれらと銅又は銅合
金粉末との混合粉末に、バインダーを添加し、ゴム型と
金型の中子とで形成される空間に充填して冷間静水圧成
形した後、該成形体に銅あるいは銅合金を溶浸させるこ
とを要旨とする成形弾用合金素材の製造方法である。

また第２の本発明は、タングステン、タンタルあるい
はレニウムの粉末、あるいはこれらと銅又は銅合金粉末
との混合粉末に、バインダーを添加し、ゴム型と金型の
中子とで形成される空間に充填して冷間静水圧成形した
後脱バインダーし、焼結した焼結体に銅あるいは銅合金
を溶浸させることを要旨とする成形弾用合金素材の製造
方法である。

本発明方法では例えば第３図に示す形状のライナ素材
の成形体１を製造するため、第１図に示す如き冷間静水
圧プレス（以下「CIP」と略す）用型を使用するのであ
る。

第１図及び第２図において２はゴム型であり、材質は
硬さHs70程度が適しておりたとえばウレタンゴムを用い
る。硬さがこれより低いと金属粉がゴムにささるため、
CIPの除荷時、金属粉とゴムとの摩擦が大きくなるため
成形体にクラックが発生しやすくなるからである。ま
た、硬さがこれより高くなるとゴムのモジュラスが大き
くなり、同様に成形体にクラックが発生しやすくなるか
らである。ゴムの肉厚は5mmから25mmの範囲が望まし
い。肉厚が5mmより小さいと金型の中子３とゴム型２の
セッティングが不安定となってCIP時成形体の芯ズレを
生じるからである。また肉厚が25mmを超えるとCIP時の
収縮率が変化してくる上、モジュラスが大きくなり、除
荷時、成形体にクラックが発生しやすくなるからであ
る。第２図に示すようにゴム型２の肉厚に変化をつける
ことにより、第１図に比べて芯ズレ防止、クラック防止
を一層図ることが可能である。

前記金型の中子３は強度、耐摩耗性の点よりHs35以上
の鋼例えばS45C、SCM440の調質材を用いることが好まし
い。

中子３に金型を用いることによりゴム型を用いるより
もCIP成形体の寸法精度を大幅に向上させることが可能
だからである。

第１図及び第２図の４はゴム栓であり粉末充填後、密
封するために用いる。

次に前記したようなCIP用型を用いた本発明製造方法
について詳細に述べる。

Ｗ、Ta、Re粉あるいはＷ−Cu、Ta−Cu、Re−Cuの混合
粉にバインダーを添加した後、第１図あるいは第２図に
示すCIP用型に充填し、CIP成形する。Ｗ、Ta、Re粉末の
粒度は２−30μｍの範囲が好ましい。ここで、粒度とは
フィッシャー・サブ・シーブ・サイザーで測定した値を
いう。Cu粉の粒度はフルイ法で200メッシュが好まし
い。Ｗ、Ta、Re粉とCu又はCu合金粉の混合はボールミ
ル、Ｖ型あるいはＷコーンミキサー、アトライター等で
行う。なお、焼結、溶浸促進のため、必要によりNi粉を
添加する。

ところでバインダーは粉末冶金に一般に用いられてい
るワックス、セルロース、ステアリン酸亜鉛等が適用で
きる。

CIPの成形圧力は粉末粒度、Cu合金粉の混合比率によ
り変化するが圧力は500〜3000kgf/cm²の範囲が適当であ
る。この範囲の圧力ならば溶浸後、ライナ素材の組成
が、Ｗ、TaあるいはReが60−90重量％となるからであ
る。

前記した方法で成形した成形体、あるいは成形体を脱
バインダーし、焼結した焼結体の上部あるいはキャビテ
ィにCuあるいはCu合金の円板あるいは粉末を載せ、Cu溶
浸を行う。溶浸に使用するCuあるいはCu合金は鋳鍛造品
から加工した円板の他、Cu、Cu−Ag、Cu−Ｐ、Cu−Coな
どの粉末を用いる。溶浸処理は、水素あるいは水素−窒
素混合雰囲気中で1100〜1250℃で10〜120分間行う。ま
た、溶浸前にハンドリングを容易とするため、必要に応
じて焼結するが、1100〜1250℃で10〜120分間、真空あ
るいは水素、水素−窒素混合雰囲気中で行う。

かかる方法によって成形弾用ライナに適した成形体が
製造できる。

（実 施 例） Ｗ、Ta、Re粉末あるいはボールミルで４時間混合した
Ｗ−Cu、Ta−Cu、Re−Cu粉末にロストワックスを加熱混
合して添加した。

直径φ50mmの内径を有する第１図のCIP用型に粉末を
充填した後、500〜3000kgf/cm²の圧力でCIP成形し、そ
の後、型より成形体を取り出した。

比較として、直径φ50mmの内径を有する中子もゴム
型からなる第１図のCIP用型にロストワックスを添加し
たＷ粉末を充填した後、1000kgf/cm²の圧力でCIP成形し
た成形体と、直径φ50mmの内径を有する金型にロスト
ワックスを添加したＷ粉末を充填した後、ダブルアクシ
ョンの粉末成形プレスで、1000kgf/cm²の圧力で加圧成
形し、円柱形状の成形体を得た。

これら成形体を脱バインダー後、真空焼結炉1150℃で
２時間焼結し、焼結体の上にCuの円板を載せて1130℃で
１時間溶浸処理した。さらにこの素材より所定の形状に
機械加工した後、炸薬Comp Bを用いて侵徹試験を実施し
た。試験には比較として前記、の方法で製造した成
形体と無酸素銅の丸棒から削り出したライナを用いた。

試験結果を下記第１表に示すが、本発明製造方法は従
来のCu（比較例３）と比較して、1.3倍以上の侵徹長を
有するとともに、比較例１に比較して材料歩留まりの高
い製造方法があることが明らかである。なお、比較例２
は、質量が大きいため溶浸欠陥が発生し、侵徹長は低下
している。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明方法によれば従来使用さ
れていたCuより著しく侵徹長にすぐれ、かつ、材料歩留
まりの高い成形弾用合金素材を製造することができる。

【図面の簡単な説明】 第１図及び第２図は本発明方法に使用するCIP用型の説
明図、第３図は本発明方法で製造した成形体の一例を示
す図面である。 １は成形体、２はゴム型、３は中子、４はゴム栓。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｆ４２Ｂ 12/72 Ｂ２２Ｆ 5/00 Ｚ

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】タングステン、タンタル、あるいはレニウ
   ムの粉末、あるいはこれらと銅又は銅合金粉末との混合
   粉末に、バインダーを添加し、ゴム型と金型の中子とで
   形成される空間に充填して冷間静水圧成形した後、該成
   形体に銅あるいは銅合金を溶浸させることを特徴とする
   成形弾用合金素材の製造方法。
2. 【請求項２】タングステン、タンタル、あるいはレニウ
   ムの粉末、あるいはこれらと銅又は銅合金粉末との混合
   粉末に、バインダーを添加し、ゴム型と金型の中子とで
   形成される空間に充填して冷間静水圧成形し、脱バイン
   ダーし、焼結した焼結体に銅あるいは銅合金を溶浸させ
   ることを特徴とする成形弾用合金素材の製造方法。