JP3472882B2 - 酸化物分散型合金及びその製造方法 - Google Patents
酸化物分散型合金及びその製造方法Info
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Description
モリブデン(Mo)及びこれらを含む合金等の高融点金
属に酸化物を分散した酸化物分散型合金に関し、詳しく
は、ワイヤ放電加工用電極線(以下、カットワイヤと呼
ぶ)に用いられる酸化物分散型合金とその製造方法に関
する。
等の希土類酸化物を添加した高融点金属、例えば、タン
グステン合金(W合金)が使用されている。例えば、W
の場合は、希土類酸化物を添加した粉末を、粉末冶金の
常法によってプレス後、直接通電法によって焼結してい
る。
属の特長を活かしつつ更に、再結晶組織制御や電子放出
特性等を付与するため、直接通電加熱法により、希土類
酸化物を分散させる方法が試みられている。
法により製造されたタングステン合金焼結体は焼結時に
酸化セリウムが外周方向に移動するため、焼結体断面の
中心部には酸化セリウムが少なく、外周部には多くなる
ことが判明した。この結果、焼結体の断面方向に組織ム
ラが生じ、転打加工中の表面クラックの原因となったり
放電加工中の断線原因となったりすることもわかった。
ここで、直接通電加熱焼結法を使用した場合、添加され
た希土類酸化物の融点が焼結温度より低いため(所謂温
度勾配が単に急峻であるという意味)、熔融した酸化物
が低温側である外周部に移動し、中央には酸化物が少な
く外周部には多いという濃度差を生じる。この濃度差に
よって焼結体の結晶粒子は中央では大きく外周部では小
さいというように大きさが異なるという現象が見られ
た。又、焼結条件によってはその逆の現象も発生するこ
ともあった。
周部には多い場合、外周部の加工性が内部より悪くなる
ため転打加工時の表面クラックの発生を引き起こす。更
に、カットワイヤのように、放電特性のみならず放電加
工時の高温での引張り強さも要求される場合には、濃度
差に起因する内部と外周部との組織ムラは大きな害とな
る。
外周部には少ない場合には、外周部に酸化物が少ないた
め放電特性改善という目的が充分に達成できない。又、
酸化物添加の目的が、再結晶組織制御の場合には前者で
あれ後者であれ、濃度差がそのまま再結晶組織の不均一
として現れ、悪影響を及ぼす。
化物、特に、酸化セリウムの不均一な分散によって生じ
る表面クラック及び放電加工中の断線を少なくできるワ
イヤ放電加工用電極線等に用いる酸化物分散型合金とそ
の製造方法を提供することにある。
にまで均一に酸化物が含まれ、特性にバラツキが少な
く、したがって品質の揃った希土類含有高融点金属から
なるワイヤ放電加工用電極線等に用いる酸化物分散型合
金とその製造方法を提供することにある。
に希土類酸化物を添加した粉末を粉末冶金の常法に従い
プレス後焼結させた焼結体において、添加された希土類
酸化物を焼結体内部にほぼ均一に分布させた合金焼結体
およびその製造法を見出し、本発明を為すに至ったもの
である。
の内の少なくとも一種の高融点金属を母合金とし、この
母合金内部に、酸化セリウム及び酸化サマリウムの内の
少なくとも一種からなる希土類酸化物が均一に分散して
いることを特徴とする。
製造する方法であって、希土類酸化物を含む高融点金属
粉末を4〜5トン/cm2で加圧圧縮して成形体を得、
この成形体を強度向上のための仮焼結し、次に、得られ
た仮焼結体を次第に温度が高くなるように2800℃ま
での温度範囲での多段階の温度維持段階を有する本焼結
を行うことを含むことを特徴とする。
合金の製造方法において、前記仮焼結は前記成形体を水
素雰囲気中1250℃で30分加熱し、仮焼結体を得る
ことであり、前記本焼結は、前記仮焼結体の不純物を外
部へ抜き緻密化するため、室温から1850℃まで、1
分間で昇温し、過熱焼結しこの昇温完了後3分間185
0℃に維持し、次いで酸化セリウムの溶融移動を抑制し
焼結を進行させるため、1850℃から2300℃ま
で,1分間昇温し、加熱焼結しこの昇温完了後10分間
2300℃に保持し、次いで、酸化物が均一に分散した
状態で焼結を完了させるため、2300℃から2800
℃まで1分間で昇温し、この昇温完了後15分間280
0℃に保持する焼結工程とを備えていることを特徴とす
る酸化物分散型合金の製造方法が得られる。
o等に希土類酸化物を添加した合金焼結体の製造におい
て、加圧して圧縮された成型体に、少なくとも4段階の
温度維持段階を含む加熱焼結を加えることによって、希
土類酸化物が均一に分布した合金焼結体を得る。
潰機及びV型混合機を用いて混合し、酸化物が均一に分
散した粉末を作る。この粉末を4〜5トン/cm2でプ
レスし角棒状の成型体とする。この成型体に、次焼結工
程に対応できる強度を持たせるために、4段階焼結のう
ちの第1段階として水素及び真空雰囲気中で加熱仮焼結
を施す。次に本焼結工程に入る。先ず4段階焼結の第2
段階として、成型体に含まれる添加酸化物以外の不純物
を抜くことと成型体の緻密化を目的に、酸化物の融点以
下で且つ充分焼結し得ない温度に昇温し数分間保持す
る。次に、4段階焼結の第3段階として、酸化物を移動
させずに焼結を進行させるため、酸化物の融点以下で且
つ第2段階より高い温度に加熱し、数分間〜十数分間保
持する。この段階で焼結はかなり進行するが、酸化物は
均一に分散した状態が維持されている。更に第4段階と
して焼結を完了させるため酸化物の融点以上の温度に加
熱し数分間〜十数分間保持後所定の焼結体とする。こう
して得られた焼結体の密度は理論値の90%以上であ
り、添加された酸化物は焼結体内部にほぼ均一に分散し
て存在している。なお、Moについても同様な効果が得
られた。
のW粉末に、純度99.99%、BET粒度測定法で7
m2/gの酸化セリウム粉(融点2600℃)を0.1
wt%、0.7wt%、1.0wt%添加し、それぞれ
擂潰機およびV型混合機を用いて合計3時間混合し、酸
化セリウムが均一に分散した混合粉末を作製した。これ
らの粉末を5トン/cm2 の圧力で加圧し角棒状の成
型体を作製した。この成型体に強度を付与するため、4
段階焼結の第1段階として水素雰囲気中、1250℃で
30分間加熱し仮焼結を行った。次に仮焼結体に水素雰
囲気中でさらに3段階に渡る加熱焼結を施した。
間で1850℃まで昇温させ、昇温完了後3分間この温
度に維持した。この温度は酸化物の融点よりかなり低い
ため、酸化物の熔融移動は起きず、添加酸化物以外の不
純物を熔融物あるいはガスとして焼結体の外部へ抜くこ
とと成型体の緻密化が狙いである。
0℃から2300℃まで昇温し、昇温完了後10分間こ
の温度に保持した。この段階では酸化セリウムの融点2
600℃より低い温度で且つ前述の第2段階の温度より
高い温度で焼結することによって、酸化セリウムの熔融
移動を抑制しながら焼結を進行させる。
℃まで昇温し、昇温完了後15分間この温度に保持し
た。この第4段階で焼結を完了させるため、酸化セリウ
ムの融点以上の温度で焼結を行うが、もう既にかなり焼
結が進んでいるため熔融酸化物の粒界移動は殆ど行われ
ない。このようにして得られた焼結体の密度は理論値の
93.3%であった。
体における酸化セリウムの分散状態を検査した。
されるべき試料を採取する。焼結後の角棒状タングステ
ン合金を切断し、更に図2で示すように9分割して分析
用試料中のCeO2 を分析した結果を下記の表1乃至
表3に示す。また、図3は、焼結後のスラグ断面につい
てはEPMAによるセリウムの分散をマッピングしたも
のである。尚、他の希土類酸化物についても同様の結果
が得られた。
焼結体断面のセリウムの分布から、本発明の実施例によ
るものは、均一に分散残存していることが判明し、この
ときの表1乃至表3において、実施例では、表面側と内
部において、CeO2のばらつきが、ほぼ15%以内で
あることが判明した。
250℃、第2段階1450℃、第3段階2100℃、
第4段階2300℃にして、Wの場合と同じ結果を得
た。
しては酸化サマリウム(Sm2O3、融点2300℃)
が例示できる。
段階を1900℃×30分処理し他は上述実施と同様に
行なった酸化セリウム−タングステン系の結果は密度で
理論密度の89%、バラツキは上記表2の比較例で示す
内容となり、且つカットワイヤとしての特性も所望のレ
ベルに達しなかった。
金内のCeO2の分布を測る尺度として電子プローブマ
イクロアナライザー(EPMA)によるCeの分散をマ
ッピングしたもので、(a)は本発明の実施例(1)に
係る合金、(b)は比較例(1)に係る合金を示す。図
3で示すように、本発明の実施例に係る酸化物分散型合
金は、比較例に係る酸化物分散型合金よりもCeが均一
に分散していることが確認された。
は希土類酸化物が均一に分散しているため、結晶粒もほ
ぼ均一である。その結果、転打加工時には加工ムラや表
面クラックが発生しにくく、添加目的である再結晶組織
制御にも大きな効果を呈する。しかるに一般的線径のカ
ットワイヤはもとより極細線(φ50μm)のカットワ
イヤとしても繊維組織にムラがないため、断線が少なく
しかも切断面に段差も生じない。よって切断の能率向上
に大きく寄与する。
採取の方法を示す図である。
図である。
型合金の粒子構造を示すEPMAによるCeのイメージ
像である。 (b)比較例(1)に係る合金の粒子構造を示すEPM
AによるCeのイメージ像である。
Claims (3)
- 【請求項1】 W及びMoの内の少なくとも一種の高融
点金属を母合金とし、この母合金内部に、酸化セリウム
及び酸化サマリウムの内の少なくとも一種からなる希土
類酸化物が均一に分散していることを特徴とする酸化物
分散型合金。 - 【請求項2】 請求項1記載の酸化物分散型合金を製造
する方法であって、希土類酸化物を含む高融点金属粉末
を4〜5トン/cm2で加圧圧縮して成形体を得、この
成形体を強度向上のための仮焼結し、次に、得られた仮
焼結体を次第に温度が高くなるように2800℃までの
温度範囲での多段階の温度維持段階を有する本焼結を行
うことを含むことを特徴とする酸化物分散型合金の製造
方法。 - 【請求項3】 請求項2記載の酸化物分散型合金の製造
方法において、前記仮焼結は前記成形体を水素雰囲気中
1250℃で30分加熱し、仮焼結体を得ることであ
り、前記本焼結は、前記仮焼結体の不純物を外部へ抜き
緻密化するため、室温から1850℃まで、1分間で昇
温し、過熱焼結しこの昇温完了後3分間1850℃に維
持し、次いで酸化セリウムの溶融移動を抑制し焼結を進
行させるため、1850℃から2300℃まで,1分間
昇温し、加熱焼結しこの昇温完了後10分間2300℃
に保持し、次いで、酸化物が均一に分散した状態で焼結
を完了させるため、2300℃から2800℃まで1分
間で昇温し、この昇温完了後15分間2800℃に保持
する焼結工程とを備えていることを特徴とする酸化物分
散型合金の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16377693A JP3472882B2 (ja) | 1993-06-10 | 1993-06-10 | 酸化物分散型合金及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP16377693A JP3472882B2 (ja) | 1993-06-10 | 1993-06-10 | 酸化物分散型合金及びその製造方法 |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06346171A JPH06346171A (ja) | 1994-12-20 |
JP3472882B2 true JP3472882B2 (ja) | 2003-12-02 |
Family
ID=15780508
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP16377693A Expired - Lifetime JP3472882B2 (ja) | 1993-06-10 | 1993-06-10 | 酸化物分散型合金及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3472882B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
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---|---|---|---|---|
CN111575566A (zh) * | 2020-06-24 | 2020-08-25 | 安徽工业大学 | 一种高性能钼钐合金的制备方法及高性能钼钐合金 |
CN112251622B (zh) * | 2020-09-17 | 2022-03-18 | 洛阳科威钨钼有限公司 | 一种稀土掺杂冶炼金属用搅拌器的生产方法 |
-
1993
- 1993-06-10 JP JP16377693A patent/JP3472882B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Publication date |
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