JPH07103403B2 - タングステン粉の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、タングステン粉の製造方法に関するもので
あり、特に粗粒化したタングステン粉を製造するのに適
した方法に関するものである。

［従来の技術および発明が解決しようとする問題点］ 従来、粗いタングステンを製造する方法としては、酸化
タングステンあるいはパラタングステン酸アンモニウム
を高温で還元することにより製造する方法が知られてい
る。

しかしながら、この方法で製造されるタングステン粉の
最大粒径は、JIS規格−H2116“タングステン粉およびタ
ングステンカーバイド粉”に規定されているように、1
6.0μｍ程度である。したがって、16.0μｍ以上のタン
グステン粉を工業的に製造することは従来困難であっ
た。

それゆえに、この発明の目的は、粗粒化したタングステ
ン粉を安価に製造する方法を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ この発明のタングステン粉の製造方法では、原料として
のタングステン粉（以下タングステン原料粉という）
に、ニッケル、鉄、銅およびコバルトのうち少なくとも
１種の結合金属粉を混合した混合粉を液相焼結して、タ
ングステン原料粉が粒成長して粗粒化した状態のタング
ステン合金とし、このタングステン合金に、亜鉛、カド
ミウムおよびテルルのうち少なくとも１種の低融点金属
を加えて加熱し、結合相を全率固溶して融体化した後、
減圧下にて低融点金属を蒸発除去して、粗粒化したタン
グステン粉を分離して取出している。

［作用］ タングステン原料粉に、ニッケル、鉄、銅およびコバル
トのうち少なくとも１種の結合金属粉を混合した混合粉
を、融点以上で焼結すると、超重合金として知られてい
るＷ−Ni−Fe、Ｗ−Ni−Cu、Ｗ−Ni−Fe−CuまたはＷ−
Ni−Fe−Cu−Co合金などが得られる。これらの合金で
は、焼結中に出発原料のタングステン粉の粒径が粒成長
し粗大化する。このタングステン粉の半径ｒは、次式で
示すように焼結の際の温度および時間で定まることが知
られている。

ここで、Ｑは活性化エネルギ、Ｒはガス定数、Ｔは焼結
温度、ｔは焼結時間を示す。

通常タングステン粉の粒径が10〜100μｍの範囲で実用
されている。このタングステン粉は、単結晶であり、結
合相中に分散した状態で存在している。この発明は、こ
のように結合相中に分散したタングステン粒を、結合相
から分離することによって所望の粒径のタングステン粉
を製造するものである。すなわち、超重合金中のタング
ステン粒の粒径は、焼結温度および時間を調節すること
によって制御できるので、超重合金中でタングステン粉
を所望の粒径まで粒成長させた後、結合相から分離して
取出すものである。たとえば、Ｗ−Ni−Fe系合金におい
ては、1460℃で５時間焼結すると50μｍとなり、100時
間焼結すると140μｍとなる。

結合相のNi−Fe、Ni−Cu、Ni−Fe−CuまたはNi−Fe−Cu
−Co等のタングステン粉から分離するには、これらの結
合相の合金と全率固溶する低融点金属を加えて加熱す
る。このような金属としては、亜鉛、カドミウムおよび
テルル等が好ましい。毒性およびコストの面からは、特
に亜鉛が好ましい。

亜鉛の場合、添加量としては、900℃以下で結合相を全
部融体化させるだけの量が必要となるが、通常この量
は、結合相金属に対して重量で10〜30倍の量である。

超重合金中のタングステン粉を結合相から分離するプロ
セスについて、さらに具体的に例示して説明する。超重
合金と低融点金属とを、カーボン等からなる反応しない
容器内に入れて、この容器を真空チャンバ内に設置し、
不活性ガスで加圧しながら昇温し、低融点金属を結合相
と反応させて融体化させる。亜鉛の場合には、沸点が93
0℃であるので、900℃で窒素ガス圧1kg/cm²以上に加圧
することにより融体化させることができる。反応時間
は、超重合金の形状により適宜選択する必要がある。た
とえば、厚み10mm程度の形状の超重合金の場合には４時
間程度である。結合相を融体化させてタングステン粉を
分離した後、真空チャンバ内を減圧して、低融点金属が
蒸発する温度にまで加熱する。これにより低融点金属は
蒸発し蒸溜されるとともに、粗粒化したタングステン粉
と結合相の合金粉とに分離される。タングステン粉内に
残留する亜鉛量は、真空チャンバ内の到達真空度により
影響を受け、たとえば到達する真空度が0.5×10^-2torr
の場合、残留亜鉛量は0.01％以下になる。

結合相の合金粉は微粉であるため、ふるい分けあるいは
空気分級等により、粗粒化したタングステン粉と分離す
ることができる。

タングステン粉の純度をさらに高める必要がある場合に
は、たとえば特公昭61−38257に開示されているような
タングステンを溶解しない塩酸水溶液で、結合相の合金
粉を溶解し、純度の高い粗粒化したタングステン粉を得
ることができる。

［実施例］ 以下、この発明を実施例により説明する。

平均粒径２μｍのタングステン原料粉97重量％、カーボ
ニル法によるニッケル粉２重量％およびカーボニル法に
よる鉄粉１重量％からなる混合粉を、100×100×20mmの
形状に成形した。この成形体を1460℃、水素雰囲気中で
100時間焼結しタングステン合金を得た。このタングス
テン合金の断面組織写真を第２図に示す。第２図の写真
から明らかなように、タングステン合金中のタングステ
ン粉の粒径は140μｍであることが確認された。

第１図は、この発明の製造方法を実施するために用いる
装置の一例を示す概略構成図である。第１図において、
ベッセル１内には黒鉛るつぼ２が数段重ねられて載置さ
れており、ベッセル１の下方には回収タンク７が設けら
れている。ベッセル１にはベッセル内の温度を測定する
ため熱電対3,4,5,6が取付けられている。回収タンク７
には、真空ポンプに接続されたパイプ８が取付けられて
いる。上述のタングステン合金100kgと亜鉛120kgとを、
第１図に示す黒鉛るつぼ２内に入れ、ベッセル１内を窒
素ガスで1kg/cm²で加圧しながらベッセル内の温度を900
℃に上げ４時間保持した。次に、ベッセル内を真空にし
つつ1000℃に昇温し、結合相の融体中の亜鉛を蒸発させ
て、第１図に示す回収タンク７内に回収した。

ベッセル内の真空度が0.5×10^-2torrに回復した後、真
空ポンプの電源を切り、ベッセル内を常温まで冷却させ
た。次に、ベッセルを開き、黒鉛るつぼ内から粗粒化し
たタングステン粉および結合相の合金粉を取出した。こ
の混合された粉を320メッシュのふるいを用いてふるい
分けし、ふるい上に粗粒化されたタングステン粉を得
た。この粗粒化されたタングステン粉の走査型電子顕微
鏡写真を第３図に示す。第３図の写真に示されるよう
に、得られたタングステン粉は、第２図のタングステン
合金中のタングステン粉の粒径とほぼ同じ約140μｍで
あった。この得られたタングステン粉の特性を第１表に
示す。なおタングステン粉の歩留りは80％であった。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明の製造方法によれば、従
来の方法では得られない粒径の粗粒化されたタングステ
ン粉を安価に得ることができる。

この発明の製造方法により得られるタングステン粉は従
来工業的に得られるタングステン粉よりも粗粒化されて
いるので、流動性に優れている。したがって、異形形状
体中に充填するタングステン粉として好適なものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の製造方法を実施するため用いられ
る装置の一例を示す概略構成図である。第２図は、この
発明の実施例において製造されたタングステン合金の金
属組織を示す写真である。第３図は、この発明の実施例
により得られたタングステン粉の粒子構造の走査電子顕
微鏡写真である。 図において、１はベッセル、２は黒鉛るつぼ、3,4,5,6
は熱電対、７は回収タンク、８は真空ポンプに接続され
たパイプを示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】タングステン原料粉に、ニッケル、鉄、銅
   およびコバルトのうち少なくとも１種の結合金属粉を混
   合した混合粉を液相焼結して、タングステン原料粉が粒
   成長して粗粒化した状態のタングステン合金とし、 このタングステン合金に、亜鉛、カドミウムおよびテル
   ルのうち少なくとも１種の低融点金属を加えて加熱し、
   結合相を全率固溶して融体化した後、 減圧下にて前記低融点金属を蒸発除去して、粗粒化した
   タングステン粉を分離して取出すことを特徴とする、タ
   ングステン粉の製造方法。
2. 【請求項２】前記低融点金属を、前記タングステン合金
   の結合相に対して重量で10〜30倍の量加えることを特徴
   とする、特許請求の範囲第１項記載のタングステン粉の
   製造方法。