JPH05140672A - タングステン重合金製品の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 射出成形を用いた粉末冶金法により、自重に
よる変形を押えることで複雑な形状で寸法精度に優れ、
更には有機バインダーの残留が少なく優れた強度及び靭
性を有するタングステン重合金製品を製造する。 【構成】 Ｗ粉末と、Ｎｉ粉末、Ｆｅ粉末又はＣｕ粉末
とを混合し、混合粉末にワックス：ポリエチレンの体積
比が１：１〜４：１の有機バインダーを３０〜５０体積
％混練して射出成形し、成形体から有機バインダーを除
去した後、水素ガス中でＮｉ、Ｆｅ又はＣｕの結合相の
融点の＋５０℃までの温度で焼結する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、タングステン重合金の
原料混合粉末から、射出成形を利用した粉末冶金法によ
って、複雑形状で寸法精度に優れたタングステン重合金
製品を製造する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】タングステン重合金は約８０重量％以上
のタングステンと、結合相であるニッケル、鉄又は銅と
からなる合金である。中でもタングステン含有量が約９
０重量％を越えるものはタングステン超重合金と呼ば
れ、自動車のフライウエイト等の小さくても大きな重量
を要する用途の外、クイル、シャンク、ボーリングバー
等の機械的強度を必要とする用途に使用されつつある。

【０００３】かかるタングステン超重合金を含めたタン
グステン重合金は、高融点のタングステンを含むので、
従来から粉末冶金法により製造されている。即ち、タン
グステン重合金の原料粉末、例えばＷ粉末と、Ｎｉ粉
末、Ｆｅ粉末又はＣｕ粉末とを所定の合金組成に混合
し、その混合粉末をプレス成形又はＣＩＰ成形等の通常
の加圧成形法により成形した後、得られた成形体を焼結
して真密度又は真密度に近い固化体とするものである。

【０００４】しかし、上記した通常の粉末冶金法では加
圧成形法により成形体を得るため、製造できる製品の形
状が限られ又寸法精度に限度がある等の問題があった。
例えば、プレス成形では一軸方向で成形できる形状の製
品しか製造できず、又ＣＩＰ成形は三次元形状の製品が
製造できるものの、ゴム型中で成形するため高い精度が
望めなかった。そのため、複雑形状で高い寸法の最終製
品を得るには、焼結後に機械加工を施す必要があり、生
産性が低くコスト高になる欠点があった。

【０００５】一方、特公昭６３−４２６８２号公報等に
開示されるように、通常の金属又は合金製品の製造にお
いて、原料粉末を有機バインダーと混練して射出成形
し、非酸化性雰囲気中での熱分解等の脱バインダー処理
により成形体から有機バインダーを除去した後、焼結す
る方法が開発されている。かかる射出成形により成形体
を得る方法では、複雑な三次元形状にも対応でき且つ高
い寸法精度が得られるので、機械加工なしで最終製品が
得られる利点がある。又、射出成形に用いる有機バイン
ダーとしては、例えば特公昭５１−２９１７０号公報に
記載されたアタクチックポリプロピレン、ワックス、パ
ラフィン等の潤滑剤や、ジエチルフタレート等の可塑
剤、あるいは特開昭５５−１１３５１１号公報に記載さ
れた熱可塑性樹脂とシラン系又はチタン系カップリング
剤など、多種多様のものが知られている。

【０００６】しかしながら、上記の射出成形を利用した
粉末冶金法を用いてタングステン重合金製品を製造する
場合、脱バインダー処理後の成形体には気孔が４０〜５
０体積％存在するので、これを焼結により真密度に近付
けると同時にタングステン粒を成長させて靭性を付与す
るためには、通常はニッケル、鉄又は銅の結合相の融点
を越える温度で液相焼結する必要がある。ところがタン
グステン重合金は比重が大きいので、結合相が液相とな
る焼結時に自重により成形体が変形しやすく、特に複雑
な形状になるほど変形が大きいという問題があった。

【０００７】又、有機バインダーは原料混合粉末に通常
５０体積％近くも混練しなければ十分な保形ができず、
しかも焼結前に脱バインダー処理しても完全に除去する
ことは難しかった。従って、従来の脱バインダー処理で
は成形体にクラックや変形が発生しやすく、これらを防
止するためには通常２０℃／時間以下の極めて遅い昇温
速度しかとれなかった。しかも、脱バインダー処理後の
成形体に多くの気孔が発生するため焼結時の収縮率が大
きくなり、自重による変形が一層起こりやすくなり、寸
法精度の高い製品が得られなかった。更に、脱バインダ
ー処理後に約０.１重量％のカーボンが残留し、この残
留カーボンのため最終製品の強度や靭性が著しく低下
し、加圧成形法を用いた通常の粉末冶金法により製造し
た製品より強度及び靭性等が劣る製品しか得られなかっ
た。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる従来の
事情に鑑み、射出成形法を利用した粉末冶金法によりタ
ングステン重合金製品を製造する方法において、脱バイ
ンダー処理時及び焼結時における変形を押えることによ
り複雑な形状であっても寸法精度に優れた製品が得ら
れ、更には有機バインダーの残留を少なくすることによ
り優れた強度及び靭性を有する製品を得ることを目的と
する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のタングステン重合金製品の製造方法におい
ては、タングステン粉末と、ニッケル粉末、鉄粉末又は
銅粉末を所定の組成に混合し、この混合粉末にワック
ス：ポリエチレンの体積比が１：１〜４：１のワックス
とポリエチレンとからなる有機バインダーを３０〜５０
体積％混合し、射出成形により最終製品と相似形の成形
体を得た後、成形体から前記有機バインダーを除去し、
水素ガス中においてニッケル、鉄又は銅の結合相の融点
から＋５０℃までの範囲の温度で焼結することを特徴と
する。

【００１０】

【作用】本発明方法は、射出成形を利用した粉末冶金法
によりタングステン重合金製品を製造するものであっ
て、タングステン重合金とは８０重量％以上のＷと、結
合相としてのＮｉ、Ｆｅ又はＣｕとからなる合金で、Ｗ
含有量９０重量％以上のタングステン超重合金を含めた
ものである。原料粉末は、Ｗ粉末と、Ｎｉ粉末、Ｆｅ粉
末及びＣｕ粉末の少なくとも１種であり、これらをボー
ルミルやアトライター等を用いてアルコール等と共に混
合すると同時に粉砕して混合粉末とする。

【００１１】混合原料粉末に混練する有機バインダー
は、ワックスとポリエチレンの組み合わせが好ましい。
その場合、ワックス：ポリエチレンの体積比を１：１〜
４：１の範囲とする理由は、体積比が１：１未満ではワ
ックス量が少ないため脱バインダー処理時に成形体にク
ラックが発生しやすく、又４：１を越えるとワックス量
が多くなり過ぎるため、１００℃以下の温度でワックス
が流れ出して成形体強度を低下させると共に、脱バイン
ダー処理後の残留カーボン量が多くなるからである。
又、有機バインダーの量を３０〜５０体積％としたの
は、３０体積％未満では射出成形時の流れが悪くなり、
５０体積％を越えると脱バインダー処理後の成形体強度
が不足し、又残留カーボン量が増加すると共に、脱バイ
ンダー処理で生じる空孔が多くなるため焼結時の変形も
大きくなるからである。

【００１２】特に原料粉末として、Ｗ粉末は粒径０.５
〜２μｍの粒子６０〜８０重量％と粒径５〜１５μｍの
粒子２０〜４０重量％を含む粉末、及び結合相となるＮ
ｉ粉末、Ｆｅ粉末、Ｃｕ粉末は平均粒径が１〜５μｍの
範囲の粉末を使用すれば、原料粉末をかかる微粒と粗粒
の組み合わせとしたことにより混練する有機バインダー
の量を２５〜３５体積％まで低減させることが出来る。

【００１３】有機バインダーと混練した原料混合粉末
は、最終製品と相似形の形状に射出成形し、次に成形体
の脱バインダー処理を行う。ワックスとポリエチレンか
らなる本発明方法の有機バインダーの場合、２段階の脱
バインダー処理を行うことが好ましい。即ち、第１段階
では成形体を真空中又は非酸化性ガス中において３００
℃まで加熱することにより、主にワックスを溶解して成
形体から流出させる。第１段階における３００℃までの
昇温速度は成形体の肉厚や形状等によっても異なるが、
通常は３０〜５０℃／時間が適当であり、従来の１０〜
３０℃／時間の昇温速度に比べて遥かに大きな昇温速度
を採用できる。第１段階の脱バインダー処理の雰囲気
は、原料粉末の酸化を抑えることが出来ればよく、従っ
て真空中、又は水素ガス、窒素ガス、或はアルゴン等の
不活性ガスのような非酸化性ガス中で行うことが出来
る。

【００１４】又、主にワックスを除去する第１段階の脱
バインダー処理の別の方法として、成形体を揮発性の有
機溶媒で蒸気洗浄することも出来る。蒸気洗浄に使用す
る有機溶媒は揮発性のものであるが、成形体に含まれる
有機バインダーとの溶解性に優れたものを用いると、成
形体にオープンポアが形成される前に有機バインダーが
溶解除去されて成形体の形状を保つことができなくなる
ので、使用する有機溶媒は成形体に含まれる有機バイン
ダーとは難溶解性でなければならない。かかる有機溶媒
としては、アルコール、アセトン、トリクロロエタン、
四塩化炭素、メチレンクロライド等があり、特にメチル
アルコールやメチレンクロライドが好ましい。更に、タ
ングステン重合金は比重が大きいため、蒸気洗浄中にも
自重により成形体が変形しやすいので、この変形を防止
するためには成形体に含まれる有機バインダーの融点又
は軟化点よりも低い沸点を有する有機溶媒を使用するこ
とが望ましい。

【００１５】次の第２段階の脱バインダー処理は、第１
段階の脱バインダー処理後の成形体を水素ガス中におい
て６００〜８００℃に保持することにより、高温でポリ
エチレンを分解、昇華させる工程である。第２段階の脱
バインダー処理を水素ガス雰囲気で行うのは、水素ガス
以外では原料粉末に含まれ又は混練等により混入した酸
素を十分に除去出来ず、焼結後の製品の機械的特性が低
下するからである。この第１段階及び第２段階の脱バイ
ンダー処理により、成形体の変形を大幅に抑制しなが
ら、成形体中の残留カーボン量を０.０２重量％以下と
することが可能である。特に、第２段階の脱バインダー
処理に用いる水素ガス中に露点で１０〜２０℃程度の水
蒸気を含ませることにより、残留カーボン量を０.００
５重量％以下まで低下させることが出来る。

【００１６】脱バインダー処理した成形体は、その後水
素ガス中においてニッケル、鉄又は銅の結合相の融点か
ら＋５０℃までの範囲の温度で液相焼結する。好ましく
は２段階の焼結を行い、まずニッケル、鉄又は銅の結合
相の融点の−５０℃から融点未満までの範囲の温度で固
相焼結し、次に前記の液相焼結を行う。この第１段階の
焼結により、寸法が約１５〜２０％収縮して最終製品の
形状になると共に、理論密度比９０〜１００％に緻密化
される。この第１段階の焼結は固相焼結であるから、成
形体の形状が崩れる従来のような変形を起こすことなく
固化させることが可能である。次に、第２段階の液相焼
結により、タングステン粒が成長して靭性が付与され
る。この第２段階の焼結温度が結合相の融点の＋５０℃
を越えると焼結体に変形が起こる危険があるので好まし
くない。

【００１７】本発明のタングステン重合金製品の製造方
法では、特定の有機バインダーの使用により、特に原料
粉末の粗粒と微粒の組み合わせにより成形体中の有機バ
インダーの含有量が少なくなり、又それぞれ２段階の脱
バインダー処理と焼結を行うことにより、脱バインダー
時及び焼結時の変形がほぼ完全に防止され、複雑な形状
であっても寸法精度に優れた製品が得られる。その結
果、焼結後に切削等の機械加工を施さずそのまま各種製
品として使用することが可能である。又、最終的な残留
カーボン量が極めて少なく、有機バインダーを使用しな
い通常の粉末冶金法で製造したものと同等の強度や靭性
を有している。

【００１８】最近では、医療分野において半減期の短い
放射性物質を人体に注射することによる患部の検査や放
射線治療が行なわれているが、タングステン重合金は放
射線遮蔽効果にも優れているので、本発明によるタング
ステン重合金製品はＵＳＰ第４,０６２,３５３号明細書
に記載されるような、放射性物質用注射器の外周に装着
して医師や看護婦を放射線被曝から保護するための放射
線遮蔽カバーとしても好適である。

【００１９】

【実施例１】原料粉末として、粒径０.５〜２μｍ（平
均粒径１.５μｍ）のＷ粉末と粒径５〜１５μｍ（平均
粒径１０μｍ）のＷ粉末を重量比で７０：３０の割合に
て混合し、これに平均粒径３μｍのＮｉ粉末とＦｅ粉末
を更に混合して、重量比で９７％Ｗ−２％Ｎｉ−１％Ｆ
ｅの組成となるように配合した。この混合粉末２００ｋ
ｇをアトライターにてエチルアルコール中で５時間粉
砕、混合した後、得られた混合粉末を１５０メッシュの
篩で篩分けした。次に、篩を通過した混合粉末３０ｋｇ
に、有機バインダーとして体積比で３：１に混合したワ
ックスとポリエチレンを３０体積％添加し、ニーダで３
時間混練した。

【００２０】この混練物を、温度４０℃に保持した金型
を通して射出圧力１０００ｋｇ／ｃｍ²で射出成形し、
図１に示す最終製品形状に相似形の成形体を得た。尚、
図１に示す製品は放射性物質用注射器の外周に装着する
放射線遮蔽カバー１であり、略円筒形の放射線遮蔽カバ
ー１の一端から他端近くまで軸方向に沿った切り欠き部
２を有し、且つ一端外周部と他端内周部にそれぞれテー
パーを設けた形状になっており、主な規格寸法は外径ａ
が１５.５ｍｍ、全長ｂが５７.５ｍｍ、及び内径ｃが１
３.５ｍｍである。

【００２１】次に、成形体を減圧窒素ガス中にて昇温速
度４０℃／時間で３００℃まで加熱し、引き続き露点１
５℃の水蒸気を含む水素ガス中にて８００℃で３０分間
加熱して脱バインダー処理した。上記２段階の脱バイン
ダー処理後における成形体中の残留カーボン量は約０.
００２重量％であった。その後、この成形体を水素ガス
中において１３８０℃で３時間の固相焼結を行い密度１
８.５３ｇ／ｃｍ³（理論密度比１００％）の焼結体と
し、更にこれを水素ガス中において１４６０℃で液相焼
結して本発明例１の最終製品を得た。

【００２２】又、１３８０℃での固相焼結を省略した以
外は上記実施例１と同様に製造した本発明例２、原料粉
末のうちＷ粉末について粗粒と微粒を組み合わせずに全
て３μｍ以下の粒径とした以外は実施例１と同様に製造
した本発明例３、及び上記と同一組成の原料混合粉末を
有機バインダーを混練せずにプレス成形した後、１３８
０℃での固相焼結を省略し１４６０℃での液相焼結のみ
を行って製造した比較例の各最終製品もぞれぞれ製造し
た。

【００２３】かくして得られた複数の最終製品について
各部の寸法を測定し、外径ａ、全長ｂ及び内径ｃの平均
寸法ｘとその分散σを求め、表１にまとめた。又、各最
終製品から切り出した試験片について、引張強度、伸
び、ロックウエル硬度をそれぞれ測定し、これらの結果
を表２に示した。

【００２４】

【表１】 外径ａ(15.5mm) 全長ｂ(57.5mm) 内径ｃ(13.5mm) 試 料 平均ｘ 分散б 平均ｘ 分散б 平均ｘ 分散б 本発明例１ 15.45 0.050 57.53 0.095 13.48 0.068 本発明例２ 15.48 0.235 57.42 0.248 13.45 0.251 本発明例３ 15.45 0.085 57.53 0.123 − − 尚、有機バインダーを混練せず、プレス成形後に液相焼
結を行った比較例は、一見して正しい形状でないため、
各部の寸法測定を行わなかった。

【００２５】

【表２】 上記表１及び表２から、本発明のＷ超重合金製品は脱バ
インダー処理時並びに焼結時の変形を防止できるため極
めて優れた寸法精度を有し、且つ通常の粉末冶金法で製
造した製品と同等又はそれ以上の強度や靭性を有するこ
とが判る。

【００２６】

【実施例２】実施例１と同様にして得た射出成形体を、
蒸気洗浄機により揮発性有機溶剤として沸点７４.０℃
のトリクロロエタンを用いて５時間の蒸気洗浄を行い、
次に露点１５℃の水蒸気を含む水素ガス中にて８００℃
で３０分間加熱して脱バインダー処理した。尚、有機バ
インダーとして混練したワックスの融点は８０℃及びポ
リエチレンの軟化点は１１０℃である。上記２段階の脱
バインダー処理後における成形体中の残留カーボン量は
約０.００２重量％であった。その後、この成形体を実
施例１と同様の固相焼結と液相焼結により焼結した。得
られたＷ重合金製品の寸法精度及び機械特性は、実施例
１の本発明例１と同等であった。

【００２７】

【実施例３】原料粉末として、実施例１と同じ粗粒と微
粒の組み合わせからなるＷ粉末と、Ｎｉ粉末及びＦｅ粉
末とを組み合わせ、組成が重量比で９５.５％Ｗ−３％
Ｎｉ−１.５％Ｆｅとなるように配合した。この混合粉
末を実施例１と同様にアトライターにて粉砕、混合した
後、混合粉末に有機バインダーとしてワックスとポリエ
チレンを表３の体積％で添加し、ニーダで３時間混練し
た。混練物を実施例１と同じ条件で、引張試験の試験片
と相似形の成形体に射出成形した。

【００２８】次に、得られた成形体を減圧窒素ガス中に
て表３に記載の昇温速度で３００℃まで加熱し、引き続
き露点１５℃の水蒸気を含む水素ガス中にて８００℃で
３０分間加熱して脱バインダー処理した。この時点での
成形体中の残留カーボン量及び外観状態を表３に示す。

【００２９】

【表３】 有機バインダー(vol％) 昇温速度 残留Ｃ量 成形体の試料 ワックス：ポリエチレン (℃／hr) (w％) 外観状態 1＊ 12.5 12.5 − − − 2＊ 20 5 − − − 3＊ 15 10 40 0.001 亀裂発生 4 24 6 40 0.001 良好 5 20 20 40 0.001 良好 6 30 10 20 0.001 良好 7 30 10 40 0.002 良好 8 30 10 50 0.002 良好 9＊ 30 10 60 0.005 亀裂発生 10＊ 33 7 40 0.007 良好 11＊ 27 27 40 0.007 良好 12＊ 44 10 40 0.007 良好 13＊ 33 7 40 0.007 良好 （注）＊を付した試料は比較例である。 試料１及び２は射出が不可能であり、試料３は射出時に
亀裂が認められた。

【００３０】上記の脱バインダー処理の終わった成形体
を水素ガス中において１３８０℃で２時間焼結した後、
更に水素ガス中で１４５０℃で２時間焼結した。得られ
た試験片について、密度、断面組織観察、及び１ｍｍ／
分の条件で引張試験を行い引張強度及び伸びを測定し、
結果を表４に示した。

【００３１】

【表４】 表３及び表４から、本発明例の試料は、脱バインダー処
理後の成形体の異常がなく、残留カーボン量が少なく、
緻密で靭性に優れていることが判る。

【００３２】

【実施例４】原料粉末としてＷ粉末、Ｎｉ粉末、Ｆｅ粉
末及びＣｕ粉末（いずれも粒径３μｍ以下）を用意し、
各粉末を組成が重量比で９７％Ｗ−２％Ｎｉ−１％Ｆ
ｅ、９５.５％Ｗ−３％Ｎｉ−１.５％Ｆｅ、９５％
Ｗ−３％Ｎｉ−２％Ｃｕとなるように混合し、組成〜
を有する混合粉末各２００ｋｇをアトライターにてエ
チルアルコール中で５時間粉砕、混合した。混合後の各
粉末の粒径は３μm以下であった。次に、各混合粉末に
体積比で３０％のワックスと１０％のポリエチレンとを
添加し、ニーダで３時間混練した。この混練物を温度４
０℃に保持した金型を通して射出圧力１０００ｋｇで、
引張試験の試験片と相似形の形状に射出成形した。得ら
れた各成形体のグリーン密度はいずれも相対密度で６２
％であった。

【００３３】次に、得られた各成形体を減圧窒素ガス中
にて昇温速度４０℃／時間で３００℃まで加熱し、引き
続き露点１５℃の水蒸気を含む水素ガス中にて８００℃
で３０分間加熱して脱バインダー処理した。上記２段階
の脱バインダー処理後における各成形体の残留カーボン
量は、が０.００２重量％、及びが０.００６重量
％であった。その後、各成形体を水素ガス中で焼結し、
Ｗ超重合金からなる試験片を製造した。焼結温度は、組
成とのＷ−Ｎｉ−Ｆｅ系で１４５０℃、及び組成
のＷ−Ｎｉ−Ｃｕ系で１４００℃とし、焼結時間はいず
れも２時間とした。

【００３４】又、組成との成形体につき第２段階の
脱バインダー処理を水蒸気を含まない水素ガス中で行っ
た以外は上記と同様にして製造した試料をととし、
上記組成と同じ９５.５％Ｗ−３％Ｎｉ−１.５％Ｆｅ
の組成に混合した粉末を、有機バインダーを混練するこ
となく、そのまま通常のプレス成形により上記と同じ試
験片と相似形の形状に成形し、引き続いて水素ガス中に
て１４５０℃で２時間焼結した試料を比較例とした。

【００３５】得られた各Ｗ超重合金の試験片について、
密度を測定したところほぼ真密度になっており、顕微鏡
でも巣は観察されなかった。又、各試験片について、１
ｍｍ／分の条件での引張試験を行い引張強度及び伸びを
測定した。更に又、ロックウエル硬度を測定し、これら
の結果を下記表５に示した。

【００３６】

【表５】 試料 合 金 組 成 密 度 引張強度 伸 び 硬 度 No. （重量％） (g／cm³) (kg／mm²) (％） (H_RC) 97W−2Ni−1Fe 18.53 65.0 10 28 95.5W−3Ni−1.5Fe 18.10 65.2 18 27 95W−3Ni−2Cu 18.00 60.2 2 25 95.5W−3Ni−1.5Fe 18.10 64.8 20 27 95W−3Ni−2Cu 18.00 59.8 1 25 比較例 95.5W−3Ni−1.5Fe 18.10 65.5 20 27

【００３７】上記表５から、本発明のＷ超重合金製品は
通常の粉末冶金法で製造した製品より寸法精度に優れ、
且つ通常の粉末冶金法で製造した製品と同等の強度や靭
性を有すること、特に第２段階の脱バインダー処理を水
蒸気を含む水素ガス中で行うことにより残留カーボン量
が低減され、より好ましい特性となることが判る。

【００３８】

【実施例５】原料粉末として、Ｗ粉末、カーボニルＮｉ
粉末、カーボニルＦｅ粉末、及び電解Ｃｕ粉末（いずれ
も粒径２〜３μm）を用意し、各粉末を組成が重量比で
９５.０％Ｗ−３.０％Ｃｕ−１.６％Ｎｉ−０.４％Ｆｅ
となるように混合した後、アトライターで６時間粉砕混
合し、１５０メッシュの篩で篩分けした。篩を通過した
混合粉末３０ｋｇに有機バインダーとして３００ｇのポ
リエチレン（軟化点１１０℃）と６００ｇのワックス
（融点８０℃）を添加し、ニーダで３時間混練した。こ
の混練物を２０ｔｏｎの型締力を持つ射出成形機を用
い、縦２０ｍｍ×横１０ｍｍ×高さ５ｍｍの製品２ケ取
りの金型を温度５０℃に保持して、射出成形を行った。

【００３９】得られた成形体を蒸気洗浄装置に入れ、揮
発性有機溶媒としてトリクロロエタン（沸点７４.０
℃）を用い、１時間の蒸気洗浄を行った。次に、成形体
を０.５ａｔｍの減圧窒素ガス中において昇温速度２０
℃／時間で３００℃まで加熱し、引き続き昇温速度８０
℃／時間で７００℃まで加熱して脱バインダー処理を行
った。この脱バインダー処理後の残留カーボン量は０.
００３重量％であった。その後、成形体を水素ガス雰囲
気中にて１４００℃で焼結した。

【００４０】得られた焼結体は、密度が１８.１０ｇ／
ｃｍ³で、通常のプレス成形後に焼結したものと同様の
組織を有し、１００倍の光学顕微鏡による観察でも巣や
結合相の偏析部は見られず、正常なＷ−Ｎｉ−Ｃｕ−Ｆ
ｅ系超重合金であることが確認された。又、このＷ超重
合金の硬度はＨ_Vで３１０及びＨ_RＣで２６であり、引張
強度は６０ｋｇ／ｍｍ²であることから、通常のプレス
成形後に焼結したものと比較して同レベルの機械的特性
を有することが判った。更に、成形体の脱バインダー時
の歪みについても、得られた焼結体の寸法測定から０.
２ｍｍ以下の歪みに抑えられていることが判った。

【００４１】

【発明の効果】本発明によれば、有機バインダーとして
ワックスとポリエチレンを用いた射出成形法と粉末冶金
法によって、脱バインダー処理時及び焼結時の変形をな
くすことができるので、有機バインダーを混練しない通
常のプレス成形による粉末冶金法では得られない複雑な
形状であっても、極めて優れた寸法精度を有するタング
ステン重合金製品を生産性良く安価に製造することが出
来る。

【００４２】又、本発明によれば、脱バインダー処理後
の成形体中の残留カーボン量を大幅に低減させることが
出来るので、有機バインダーを混練しない通常のプレス
成形による粉末冶金法の場合と同等の優れた強度及び靭
性を有するタングステン重合金製品を得ることが出来
る。

【００４３】しかも、粗粒と微粒を組み合わせた原料粉
末を用いることで、ワックスとポリエチレンからなる有
機バインダーの量を更に低減させることができ、しかも
２段階の脱バインダー処理並びに固相焼結と液相焼結の
２段階の焼結を行うことにより、更に寸法精度の優れた
且つ強度や靭性に優れたタングステン重合金製品を製造
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法により実施例１で製造した放射線遮
蔽カバーの平面図である。

【符号の説明】

１ 放射線遮蔽カバー ２ 切り欠き部

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成４年３月２５日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２９】

【表３】 有機バインダー(vol％) 昇温速度 残留Ｃ量 成形体の試料 ワックス：ポリエチレン (℃／hr) (w％) 外観状態 1＊ 12.5 12.5 − − − 2＊ 20 5 − − − 3＊ 15 10 40 0.001 亀裂 4 24 6 40 0.001 良好 5 20 20 40 0.001 良好 6 30 10 20 0.001 良好 7 30 10 40 0.002 良好 8 30 10 50 0.002 良好 9＊ 30 10 60 0.005 亀裂／変形 10＊ 33 7 40 0.007 強度小 11＊ 27 27 40 0.007 強度小／変形 12＊ 44 10 40 0.007 強度小／変形 13＊ 33 7 40 0.007 強度小／変形 （注）＊を付した試料は比較例である。試料１及び２は射出が不可能であった。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３６】

【表５】 試料 合 金 組 成 密 度 引張強度 伸 び 硬 度 No. （重量％） (g／cm³) (kg／mm²) (％） (H_RC) 97W−2Ni−1Fe 18.53 65.0 10 28 95.5W−3Ni−1.5Fe 18.10 65.2 18 27 95W−3Ni−2Cu 18.00 60.2 2 25 95.5W−3Ni−1.5Fe 18.10 64.8 16 27 95W−3Ni−2Cu 18.00 59.8 1 25 比較例 95.5W−3Ni−１．５Ｆｅ １８．１０ ６５．５
２０ ２７

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 タングステン粉末と、ニッケル粉末、鉄
   粉末又は銅粉末を所定の組成に混合し、この混合粉末に
   ワックス：ポリエチレンの体積比が１：１〜４：１のワ
   ックスとポリエチレンとからなる有機バインダーを３０
   〜５０体積％混合し、射出成形により最終製品と相似形
   の成形体を得た後、成形体から前記有機バインダーを除
   去し、水素ガス中においてニッケル、鉄又は銅の結合相
   の融点から＋５０℃までの範囲の温度で焼結することを
   特徴とするタングステン重合金製品の製造方法。
2. 【請求項２】 有機バインダーを除去した後の成形体
   を、まず水素ガス中においてニッケル、鉄又は銅の結合
   相の融点の−５０℃から融点未満までの範囲の温度で焼
   結して理論密度比９０％以上とし、次に水素ガス中にお
   いてニッケル、鉄又は銅の結合相の融点から＋５０℃ま
   での範囲の温度で焼結することを特徴とする、請求項１
   記載のタングステン重合金製品の製造方法。
3. 【請求項３】 粒径０.５〜２μｍの粒子６０〜８０重
   量％及び粒径５〜１５μｍの粒子２０〜４０重量％を含
   むタングステン粉末と、平均粒径１〜５μｍのニッケル
   粉末、鉄粉末又は銅粉末を用い、前記ワックスとポリエ
   チレンとからなる有機バインダーを２５〜３５体積％混
   合することを特徴とする、請求項１又は２記載のタング
   ステン重合金製品の製造方法。
4. 【請求項４】 射出成形により得られた成形体を、真空
   中又は非酸化性ガス中において３００℃まで加熱する第
   １段階と、次に水素ガス中において６００〜８００℃に
   保持する第２段階の脱バインダー処理により有機バイン
   ダーを除去することを特徴とする、請求項１記載のタン
   グステン重合金製品の製造方法。
5. 【請求項５】 射出成形により得られた成形体を、含有
   されるワックスとポリエチレンの融点又は軟化点よりも
   低い沸点を有する揮発性有機溶剤で蒸気洗浄する第１段
   階と、次に水素ガス中において６００〜８００℃に保持
   する第２段階の脱バインダー処理により有機バインダー
   を除去することを特徴とする、請求項１記載のタングス
   テン重合金製品の製造方法。
6. 【請求項６】 第２段階の脱バインダー処理に用いる水
   素ガスが、水蒸気を含む露点１０〜２０℃の水素ガスで
   あることを特徴とする、請求項４又は５記載のタングス
   テン重合金製品の製造方法。