JPH07242914A - タングステン基合金及び該合金製慣性体並びに製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 延性に富み、カシメに耐える塑性加工性を有
する高比重のＷ基合金、及びそのＷ基合金を焼結時の収
縮を無くして寸法精度を向上させ、且つ省エネルギー型
の工程で製造する方法を提供する。 【構成】 Ｗ粉末、又はＷ粉末とＮｉ粉末、Ｃｕ粉末及
びＦｅ粉末の少なくとも１種との混合粉末を空隙率２０
〜５０体積％の型押体に型押成形し、この型押体にその
空隙の９０〜９８体積％に相当する量の融点１０００℃
以下の銅合金を還元性雰囲気中で溶浸させることにより
製造され、高い寸法精度と優れた延性を備えた高比重の
タングステン基合金。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高比重のタングステン
基合金、特に高い寸法精度と優れた延性を有するタング
ステン基合金、及びこのタングステン基合金からなる慣
性体、並びにその経済性に優れた製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、タングステン基合金は焼結法によ
り製造され、その高い比重により重錘（バランスウエー
ト）等の慣性体として使用されるほか、優れた耐熱性、
弾性率、熱伝導率、放射線遮蔽効果等を利用してダイキ
ャスト金型、電極材、医療用放射線遮蔽材等の用途に使
用されている。

【０００３】例えば慣性体としての用途の場合、その一
例としてページング方式の小型無線呼出器等に内蔵され
る振動子があるが、この振動子は小型コンパクトで且つ
高い慣性モーメントが要求されるため、タングステンを
主体とする高比重のタングステン基焼結合金が最も一般
的に使用されてきた。

【０００４】特開平３−１４６６０５号公報には、小型
無線呼出器の振動発生装置に使用される振動子として、
Ｗ−Ｎｉ−Ｆｅ系、Ｗ−Ｎｉ−Ｃｕ系、及びＷ−Ｍｏ−
Ｎｉ−Ｆｅ系のタングステン基焼結合金からなる振動子
が開示されている。これらのタングステン基焼結合金か
らなる振動子は、カシメにより小型モーターの回転軸に
固定して使用される。

【０００５】しかし、従来のタングステン基焼結合金
は、最終組成となる各原料粉末の混合粉末を型押した
後、液相焼結して欠陥のない焼結合金とするため、焼結
時に体積が１４〜２０％収縮することが避けられず、従
って後に切削等の機械加工を施さなければ所望の寸法精
度が得られなかった。又、液相焼結はＮｉ−Ｆｅ等の結
合相の液相発生温度以上で焼結するため、電力消費や焼
結時に使用する耐火物ケースの消耗等の点でエネルギー
多消費型の方法であった。

【０００６】又、特開平４−１２４２０５号公報には、
その実施例に小型無線呼出器の振動発生装置に使用され
る振動子として、ＷやＲｅ等の粉末を１２００℃で仮焼
結した後、得られた高比重金属の仮焼結体にＣｕやＡｇ
等の充填金属を溶浸させた溶浸合金からなる高寸法精度
で高比重の金属部材が提案されている。

【０００７】しかしながら、上記の溶浸合金は焼結によ
る収縮を少なく抑えることはできるが、溶浸の前処理と
して１２００℃程度での仮焼結を必要とすること、更に
溶浸温度が１１００〜１２００℃と高いため溶浸時に使
用する耐火物が必要とされることなど、電力消費や耐火
物ケースの消耗等の点でやはりエネルギー多消費型の方
法であった。又、耐火物ケースの代わりに黒鉛ケースを
使用すると、１１００℃を越える溶浸温度では仮焼結体
に炭素が侵入するため延性を損ね、カシメが出来なくな
るという不都合があった。

【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、延性に富み、カシメに耐える塑性加工性
を有する高比重のタングステン基合金を提供すること、
及びそのタングステン基合金を焼結時の収縮を無くして
寸法精度を向上させ、且つ省エネルギー型の工程で製造
する方法を提供す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、本発明が提供するタングステン基合金は、Ｗからな
るか又はＷとＮｉ、Ｃｕ及びＦｅの少なくとも１種とか
らなり、予め所定の形状に型押成形した空隙率２０〜５
０体積％の型押体と、この型押体の空隙に溶浸せしめた
融点が１０００℃以下の銅合金とからなることを特徴と
する。

【００１０】又、本発明のタングステン基合金の製造方
法は、Ｗ粉末、又はＷ粉末とＮｉ粉末、Ｃｕ粉末及びＦ
ｅ粉末の少なくとも１種との混合粉末を空隙率２０〜５
０体積％の型押体に型押成形し、この型押体にその空隙
の９０〜９８体積％に相当する量の融点１０００℃以下
の銅合金を還元性雰囲気中で溶浸させることを特徴とす
る。

【００１１】

【作用】本発明のタングステン基合金は、Ｗ又はＷを主
成分とする型押体と、型押体の空隙に溶浸させた銅合金
とからなる。従って、タングステン基合金の比重を型押
体の空隙率を変えるだけで制御できるうえ、合金形状は
型押体の形状によって決まり、焼結又は仮焼結を行わず
且つ融点１０００℃以下の銅合金を溶浸させるので寸法
の収縮が殆ど起こらず、従って寸法精度に優れている。
又、このＷ基合金は延性に富んでいてカシメに耐える塑
性加工性を有し、全体の炭素含有量が０.０５重量％以
下のとき特に優れた延性を示す。

【００１２】かかるタングステン基合金の製造におい
て、型押体の原料粉末であるＷ粉末は平均粒径が０.５
〜１０μｍの範囲が好ましい。平均粒径が０.５μｍ未
満では型押時の嵩が大きくなり、ダイフィルが大きく給
粉効率が悪くなる。平均粒径が１０μｍを越えると圧縮
性が低下し、型押体の強度が低下する。又、Ｗ粉末にＮ
ｉ粉末、Ｃｕ粉末又はＦｅ粉末を混合する場合、これら
の粉末の平均粒径は均一な混合を得るためにＷ粉末と同
程度であることが望ましい。

【００１３】次に、上記の原料粉末を金型にて型押す
る。型押方法は形状やサイズによって静水圧成形、射出
成形、押出成形、鋳込み成形、乾式粉末プレス成形等の
成形手段を採ることができるが、小型のものは機械式の
高速粉末プレス成形が生産効率の点で好ましい。尚、型
押用のバインダーは通常のごとく有機物質でよいが、溶
浸させる銅合金の融点までの温度で揮発又は分解し、炭
素残渣の残らないものが好ましい。乾式粉末プレスの場
合には、昇華性のカンハーが好ましい。

【００１４】粉末の平均粒径及び型押圧力は型押体の空
隙率を調整する要因であり、最終合金の比重を左右す
る。従って、高比重のＷ基合金を得る場合には、空隙率
が少なくなるように高圧力で型押する必要がある。例え
ば、Ｗ基合金の比重が１６ｇ／ｃｍ³の場合には空隙率
が２０体積％になるように圧力をかけるが、平均粒径３
μｍの粉末では６ｔｏｎ／ｃｍ²程度の圧力となる。粉
末の平均粒径が同じであれば、合金比重が１２ｇ／ｃｍ
³の場合には空隙率が５０体積％となり、型押圧力は１
ｔｏｎ／ｃｍ²程度となる。

【００１５】しかし、１ｔｏｎ／ｃｍ²程度の圧力では
型押体が脆く、取り扱い中に欠けやすくなる。そこで、
このような場合には粉末の平均粒径を１μｍ程度にする
ことにより、型押圧力が３ｔｏｎ／ｃｍ²程度に上が
り、型押体の強度を向上させることができる。このよう
に、原料粉末の平均粒径により型押圧力を適宜コントロ
ールし、所定の空隙率を有し且つ取り扱い性に優れた型
押体を得るようにすることが重要である。

【００１６】得られる型押体がＷ粉末単体の場合、最終
Ｗ基合金の比重は高くなるが、銅合金との濡れ性が若干
悪いため延性が低下する。より良好な延性が必要な場合
には、Ｗ粉末にＮｉ粉末、Ｃｕ粉末又はＦｅ粉末を混合
して使用する。又、Ｗ基合金中の炭素含有量が増えると
延性が低下するので、その炭素含有量を０.０５重量％
以下に抑えることが好ましい。同様の理由で、原料粉末
となるＷ粉末、及びＮｉ粉末、Ｃｕ粉末、Ｆｅ粉末も、
炭素含有量が０.０５重量％以下のものを使用すること
が好ましい。

【００１７】特に延性の向上に適した型押体の組成とし
て、Ｗ−１〜５重量％Ｎｉ−３重量％以下Ｃｕ−２重量
％以下Ｆｅを挙げることができる。Ｎｉ、Ｃｕ、Ｆｅは
溶浸される銅合金の呼び水的効果を持つと同時に、特に
ＮｉとＦｅはＷと反応して銅合金との濡れ性を増す効果
があり、Ｗ基合金の延性を改善向上させる。Ｗに添加さ
れるＮｉ、Ｃｕ及びＦｅの合計量が型押体全体の１重量
％未満では濡れ性の改善効果が少なく、１３重量％を越
えると最終Ｗ基合金の比重が低下するので、この合計量
を型押体全体の１〜１３重量％とすることが好ましい。

【００１８】このようにして得られた型押体の空隙に、
融点が１０００℃以下の銅合金を還元性雰囲気中で溶浸
させる。銅合金の融点が１０００℃を越えると溶浸温度
が高くなり、型押体が焼結収縮を開始するため、形状が
変形したり、型押体内各部及び各型押体間で寸法のバラ
ツキが生じ、所望の高い寸法精度を達成できない。従っ
て、溶浸用の銅合金は融点が１０００℃以下であること
が必要であり、更にはＷとの濡れ性の良いことが望まし
い。

【００１９】好ましい銅合金としては、Ｃｕ−Ｓｎ系、
Ｃｕ−Ｐ系、Ｃｕ−Ｐ−Ａｇ系、Ｃｕ−Ｚｎ−Ｓｎ−Ｎ
ｉ系等があり、具体的な組成としてはＣｕ−Ｓｎ系はＳ
ｎを２０〜４０重量％含有する合金、Ｃｕ−Ｐ系ではＰ
を４〜８重量％含有する合金、Ｃｕ−Ｐ−Ａｇ系ではＰ
を４〜８重量％及びＡｇを１６重量％以下を含有する合
金、Ｃｕ−Ｚｎ−Ｓｎ−Ｎｉ系ではＺｎを５０〜６０重
量％、Ｓｎを５重量％以下及びＮｉを１０重量％以下含
有する合金が特に好ましい。特にＰを含有するＣｕ合金
はＷとの濡れ性が良いため、Ｐを含まないＣｕ合金より
も延性を向上させることができる。尚、これらのＣｕ合
金と組成はＪＩＳ規格で定められたロウ材である。

【００２０】これらＣｕ合金の型押体への溶浸量は、型
押体の空隙を満たし得る量とする。Ｃｕ合金の量が多い
場合には余ったＣｕ合金が型押体外周に溶出するので、
これを除去する工程が必要となる。逆に量が少ない場合
には最終Ｗ合金に空隙が残るため、延性の低下を招く。
従って、これらを総合的に考慮して、溶浸させるＣｕ合
金の量は型押体の空隙の９０〜９８体積％の範囲で管理
することが好ましい。又、溶浸用のＣｕ合金は板状でも
粉末状でも良いが、粉末状の場合には型押体の上に重ね
て型押することで一体成形できるので、Ｃｕ合金と型押
体の並べ工程を省略できる利点がある。

【００２１】実際の溶浸工程では、型押体とＣｕ合金と
を接触させた状態において還元性雰囲気中でＣｕ合金を
溶融させることにより、溶融したＣｕ合金は型押体の空
隙中に溶浸される。溶浸温度は使用するＣｕ合金の融点
より２０℃以上高く、且つ１０００℃以下の温度とする
ことが好ましい。溶浸温度がＣｕ合金の融点より２０℃
以上高くない場合には溶浸が容易に進行せず、空隙が残
存する危険がある。又、１０００℃を越えると型押体の
焼結収縮が進行するため、所望の寸法精度が得られず、
後に切削等の後加工が必要となるからである。

【００２２】

【実施例】実施例１ 炭素含有量０.０３重量％で平均粒径３μｍのＷ粉末に
カンハーを０.２重量％添加した後、金型を用いて６ｔ
ｏｎ／ｃｍ²の圧力で型押することにより、図１に示す
最終製品に相当する形状のＷ基型押体を複数製造した。
得られた各Ｗ基型押体の図１に示す評価部分の寸法Ｌ₁
は、各試料５０個毎の平均値がいずれの試料も５.１２
４〜５.１２５ｍｍの範囲にあり、そのバラツキを示す
４σ（σは標準偏差）は平均値でいずれの試料も０.０
０６であった。

【００２３】又、Ｗ基型押体の空隙はいずれも２０体積
％であり、この空隙の９８体積％にＣｕ合金を溶浸する
こととした。溶浸用Ｃｕ合金は、表１に示す組成の各Ｃ
ｕ合金粉末を秤量して、２ｔｏｎ／ｃｍ²の圧力で型押
した。次に、ステンレス鋼ケース上にＷ基型押体を置
き、その上にＣｕ合金の型押体を載せ、水素雰囲気中に
おいて９５０℃で１時間処理することにより、それぞれ
の試料毎に５０個の図１に示す形状のＷ基合金試料１を
得た。尚、溶浸中にＷ基型押体とＣｕ合金型押体との位
置ずれは生じなかった。その理由として溶浸時に収縮が
起こらないことが挙げられるが、この効果はＷ基型押体
を予め仮焼結した後に溶浸を行う方法では全く期待でき
ない。

【００２４】得られた各Ｗ基合金試料１の炭素含有量は
いずれも０.０４重量％以下であった。各Ｗ基合金試料
１について、割れの有無等の外観を観察し、図１に示す
評価部分の寸法Ｌ₁を測定して各試料数５０個の平均値
とバラツキを示す４σを求め、前記したＷ基型押体にお
ける寸法Ｌ₁の平均値及び４σと共に表１に結果を示し
た。更に、Ｗ基合金試料１の密度を測定すると共に、直
径１.０２ｍｍの貫通孔２に直径１ｍｍの鉄製のシャフ
ト３を挿入し、図２に示すごとく畝状突起部からカシメ
て固定した後、図３に示すようにシャフト３を軸方向か
ら加圧してカシメ抜け強度を測定し、各試料５０個毎に
平均値を求めた。

【００２５】又、上記と同様にして直径５ｍｍ厚さ５ｍ
ｍの円柱状のＷ基合金を各試料毎に５０個づつ別途製造
し、各試料の厚さ方向に圧縮荷重をかけて、試料が変形
限界となり破壊する直前の圧縮破壊歪（％）を測定し、
各試料５０個の平均値を求めた。これらの結果を表２に
示した。

【００２６】尚、表１及び表２には比較例として、特開
平４−１２４２０５号公報の従来法により製造した試料
について、上記と同様に測定した結果を示した。即ち、
上記実施例と同じＷ粉末に同量のカンハーを添加し、金
型を用いて３ｔｏｎ／ｃｍ²の圧力で型押し、この型押
体を水素雰囲気中にて１２００℃で仮焼結した。得られ
た仮焼結体の上にその空隙に相当する量の純Ｃｕ板を載
せ、耐火ケース上で水素雰囲気中１２００℃で溶浸させ
ることにより、Ｗ基合金を製造した。

【００２７】

【表１】 溶浸用Ｃｕ合金 W基合金 型押体 型押体 W基合金 W基合金試料 (重量％) 外 観 Ｌ₁(mm) 4σ(mm) Ｌ₁(mm) 4σ(mm) 1 Cu−5%Sn 溶浸せず − − − − 2 Cu−10%Sn 溶浸せず − − − − 3 Cu−20%Sn 良好 5.125 0.006 5.120 0.027 4 Cu−30%Sn 良好 5.125 0.006 5.122 0.023 5 Cu−40%Sn 良好 5.125 0.006 5.119 0.030 6 Cu−50%Sn Cu合金分離 − − − − 7 Cu−2%P 溶浸せず − − − − 8 Cu−5%P 良好 5.125 0.006 5.121 0.029 9 Cu−7%P 良好 5.125 0.006 5.120 0.031 10 Cu−10%P 良好 5.125 0.006 5.121 0.025 11 Cu−13%P 良好 5.124 0.006 5.122 0.031 12 Cu−6%P−5%Ag 良好 5.125 0.006 5.123 0.029 13 Cu−5%P−15%Ag 良好 5.124 0.006 5.118 0.027 14 Cu−20%Zn 溶浸せず − − − − 15 Cu−30%Zn 溶浸せず − − − − 16 Cu−40%Zn 溶浸せず − − − − 17 Cu−50%Zn 良好 5.125 0.006 5.119 0.029 18 Cu−60%Zn 良好 5.125 0.006 5.114 0.031 19 Cu−70%Zn 良好 5.124 0.006 5.114 0.031 20 Cu−50%Zn−1%Sn 良好 5.125 0.006 5.111 0.030 21 Cu−50%Zn−1%Sn−1%Ni 良好 5.125 0.006 5.115 0.034 22 Cu−50%Zn−4%Sn 良好 5.125 0.006 5.114 0.032 23 Cu−50%Zn−10%Sn 良好 5.125 0.006 5.114 0.027 24 Cu−50%Zn−10%Ni 良好 5.124 0.006 5.120 0.033 25 純Cu(従来法) Cu合金溶出 5.126 0.006 4.976 0.111

【００２８】試料１及び２はＣｕ合金のＳｎが少なく、
試料７はＰが少なく、試料１４〜１６はＺｎが少ないた
め、いずれもＣｕ合金が溶融しなかった。試料６はＣｕ
合金のＳｎが多すぎるためＣｕとＳｎが相分離した。

【００２９】又、寸法精度を比較すると、本発明例の各
試料は収縮率が０.３％以下と極めて小さく、寸法のバ
ラツキも４σで０.０４ｍｍ以下であり、切削加工を要
することなくそのまま完成品として利用できるのに対し
て、従来法では溶浸時に約３％の焼結収縮が生じるため
寸法精度が悪く、更にＣｕ合金の一部が溶出するため後
に機械加工により除去する必要があった。従って、実施
例の試料４のＷ基合金について、従来法により同じ形状
のＷ基合金を得る場合とコストを比較すると、焼結コス
トが約１／３となり且つ機械加工が不要となるため、最
終的な製品コストは約１／２になった。

【００３０】

【表２】 溶浸用Ｃｕ合金 合金密度 カシメ抜け 圧縮破壊試料 (重量％) (g/cm³) 強度(kgf) 歪 (％) 1 Cu−5%Sn − − − 2 Cu−10%Sn − − − 3 Cu−20%Sn 15.3 9 10 4 Cu−30%Sn 15.3 8 12 5 Cu−40%Sn 15.3 8 10 6 Cu−50%Sn − − − 7 Cu−2%P − − − 8 Cu−5%P 14.9 12 19 9 Cu−7%P 14.8 10 11 10 Cu−10%P 14.8 割れ − 11 Cu−13%P 14.6 割れ − 12 Cu−6%P−5%Ag 14.8 13 25 13 Cu−5%P−15%Ag 14.9 13 22 14 Cu−20%Zn − − − 15 Cu−30%Zn − − − 16 Cu−40%Zn − − − 17 Cu−50%Zn 15.0 14 15 18 Cu−60%Zn 15.0 10 11 19 Cu−70%Zn 14.9 割れ − 20 Cu−50%Zn−1%Sn 15.1 13 16 21 Cu−50%Zn−1%Sn−1%N 15.1 15 20 22 Cu−50%Zn−4%Sn 15.0 9 14 23 Cu−50%Zn−10%Sn 15.0 割れ − 24 Cu−50%Zn−10%Ni 15.0 10 19 25 純Cu(従来法) 15.3 10 13

【００３１】表２の結果から、本発明のＷ基合金は延性
に富むと同時に優れた強度を有し、カシメ加工のような
塑性加工特性に優れていることが判る。

【００３２】尚、本実施例で作製した試料４、１０、１
２、１８、２１について、メッキ性を確認するため、そ
れぞれ３０個に無電解Ｎｉメッキを３μｍの厚さで施し
た。いずれの試料も外観上の異常はなく、良好な密着状
態は得られた。更に、メッキした各試料を６０℃湿度９
０％で１.５時間と−１０℃湿度０％で１.５時間の間で
４時間／サイクルにて計５０サイクル（合計２００時
間）の環境試験を行ったが、良好なメッキ外観状態を示
しメッキ性に問題はなかった。この結果から、本発明の
Ｗ基合金はメッキを施した状態で慣性体等として安定し
て利用し得ることが判明した。

【００３３】実施例２ 型押体の原料粉末として、炭素含有量０.０３重量％で
平均粒径３μｍのＷ粉末、同炭素含有量で平均粒径２μ
ｍのＮｉ粉末とＦｅ粉末、及び炭素含有量０.０１重量
％で平均粒径４μｍのＣｕ粉末を、各試料毎に表３に示
す割合で２００ｋｇ秤量し、アトライターで２時間合し
た後カンハーを０.２重量％添加した。得られた各混合
粉末を金型を用いて６ｔｏｎ／ｃｍ²の圧力で型押する
ことにより、図１に示す最終製品に相当する形状のＷ基
型押体を複数製造した。

【００３４】得られた各Ｗ基型押体の空隙はいずれも２
０体積％であり、この空隙の９８体積％にＣｕ合金を溶
浸することとした。溶浸用Ｃｕ合金は、表３に示す組成
の各Ｃｕ合金粉末を秤量して、２ｔｏｎ／ｃｍ²の圧力
で型押した。次に、実施例１と同様にして、Ｗ基型押体
にＣｕ合金の型押体を溶浸させ、それぞれの試料毎に５
０個の図１に示す形状のＷ基合金試料１を得た。得られ
た各Ｗ基合金試料１の炭素含有量はいずれも０．０４重
量％以下であった。

【００３５】

【表３】

【００３６】各Ｗ基合金試料１について、外観を観察
し、実施例１と同様に図１に示す評価部分の寸法Ｌ₁の
各試料数５０個の平均値とバラツキを示す４σを求め、
前記したＷ基型押体における寸法Ｌ₁の平均値及び４σ
と共に表４に示した。更に、Ｗ基合金試料１の密度を測
定すると共に、実施例１と同様にして、カシメて固定し
たシャフトのカシメ抜け強度と、圧縮破壊歪（％）を測
定し、各試料５０個の平均値を求めた。これらの結果を
表５に示した。

【００３７】

【表４】

【００３８】

【表５】

【００３９】以上の結果から、いずれの試料においても
実施例１と同様の優れた寸法精度は得られ、切削加工を
施すことなく完成品として利用できることが判った。
又、型押体がＷ−１〜５重量％Ｎｉ−３重量％以下Ｃｕ
−２重量％以下Ｆｅの組成範囲のものは靭性が向上し、
圧縮破壊歪量が上昇することが判った。

【００４０】尚、実施例で作製した試料２６、３１、３
６及び４３の各３０個について、無電解Ｎｉメッキを３
μｍの厚さで施し、実施例１と同様の条件で外観観察及
び環境試験を行った結果、実施例１と同様にいずれの試
料もメッキ性に問題はなく、メッキを施して慣性体とし
て利用し得ることが判明した。

【００４１】実施例３ 炭素含有量０.０３重量％で平均粒径０.２〜１２μｍの
Ｗ粉末に、カンハーを０.２重量％添加した後、金型を
用いて１〜６ｔｏｎ／ｃｍ²の圧力で型押することによ
り各１０個のＷ基型押体を得た。溶浸用のＣｕ合金はＣ
ｕ−３０重量％Ｓｎ合金とし、その粉末をＷ基型押体の
空隙の９８体積％に相当する重量だけ秤量し、２ｔｏｎ
／ｃｍ²の圧力で型押した。次に、実施例１と同様にし
て、Ｗ基型押体にＣｕ合金を溶浸させ、それぞれ各１０
個のＷ基合金試料を得た。上記の各Ｗ基型押体のハンド
リング性及び得られた各Ｗ基合金の密度を表６に示し
た。

【００４２】

【表６】

【００４３】試料４７はＷ粉末の嵩が高いため幾つかの
ものに型押すべりが発生し、試料５８は非常に脆く形状
維持ができなかった。この結果から、Ｗ粉末の平均粒径
に併せて、型押圧力を適正にコントロールする必要のあ
ることが確認された。

【００４４】実施例４ 炭素含有量０.０３重量％で平均粒径０.２〜１２μｍの
Ｗ粉末に、カンハーを０.２重量％添加した後、金型を
用いて６ｔｏｎ／ｃｍ²の圧力で型押することにより、
図１に示す形状のＷ基型押体を得た。一方、溶浸用Ｃｕ
合金としてＣｕ−３０重量％Ｓｎ合金の粉末をＷ基型押
体の空隙の９８体積％に相当する重量だけ秤量し、同じ
形状に２ｔｏｎ／ｃｍ²の圧力で型押した。

【００４５】次に、ステンレス鋼ケース上にＷ基型押体
とＣｕ合金型押体を載せ、水素雰囲気中又は窒素雰囲気
中において図４又は図５の温度パターンで溶浸を行っ
た。即ち、図４の温度パターンは４００℃／時間で昇温
し、５００℃×１時間の脱バインダー処理に続いて９０
０℃×１時間の溶浸処理を行った。一方、図５の温度パ
ターンは４００℃／時間で９５０℃まで昇温し、９５０
℃×１時間の溶浸処理を行った。それぞれ得られたＷ基
合金試料５０個について、実施例１と同様にカシメ抜け
強度及び圧縮破壊歪を測定すると共に、合金の密度及び
合金中の炭素含有量を分析し、その平均値を求めて結果
を表７に示した。

【００４６】

【表７】 温 度 合金密度 合金中Ｃ量 カシメ抜け 圧縮破壊試料 雰囲気 パターン (g/cm³) (重量％) 強度(kgf) 歪 (％) 59 Ｈ₂ 図４ 15.3 0.01 12 12 60 Ｈ₂ 図５ 15.0 0.07 割れ発生 5 61 Ｎ₂ 図４ 溶浸不良 0.12 割れ発生 0 62 Ｎ₂ 図５ 溶浸不良 0.12 割れ発生 0

【００４７】上記の結果より、脱バインダー処理工程を
入れなかった図２の温度パターンでは、水素雰囲気中で
処理しても圧縮破壊歪が減少することから靭性が低下し
ていることが判り、カシメ抜け割れも発生した。これ
は、脱バインダーを行っていないため炭素残渣が合金中
に多く残り、脆くなったものと考えられる。又、窒素雰
囲気中では図１の温度パターンであっても型押体中の炭
素残渣が多くなり、その結果Ｃｕ合金が型押体の空隙に
十分溶浸できず、満足すべきＷ基合金が得られないこと
が判る。

【００４８】実施例５ 炭素含有量０.０３重量％で平均粒径３μｍのＷ粉末、
同炭素含有量で平均粒径２μｍのＮｉ粉末とＦｅ粉末、
及び炭素含有量０.０１重量％で平均粒径４μｍのＣｕ
粉末を、Ｗ−３重量％Ｎｉ−０.４重量％Ｆｅ−１.６重
量％Ｃｕの組成となるように２００ｋｇ秤量し、アトラ
イターで２時間混合した混合粉末にカンハーを０.２重
量％添加した。一方、溶浸用のＣｕ合金としてＣｕ−３
０重量％Ｓｎ合金粉末を用意した。

【００４９】Ｗ基混合粉末を金型を用いて６ｔｏｎ／ｃ
ｍ²の圧力で図１に示す形状に型押し、得られたＷ基型
押体に重ねてＷ基型押体の空隙の９８体積％に相当する
量のＣｕ合金粉末を２ｔｏｎ／ｃｍ²の圧力で型押する
ことにより、図６に示すＷ基型押体４とＣｕ合金型押体
５の２層型押体を作製した。この２層型押体を黒鉛ケー
スの上に載せ、水素雰囲気中において９５０℃で１時間
溶浸させてＷ基合金を得た。得られたＷ基合金５０個に
ついて実施例１と同様に評価し、その結果を前記実施例
２のＷ基型押体とＣｕ合金型押体を別々にした試料３３
の評価結果と共に表８に示した。

【００５０】

【表８】 合金密度 型押体 型押体 W基合金 W基合金 カシメ抜け 圧縮破壊試 料 (g/cm³) Ｌ₁(mm) 4σ(mm) Ｌ₁(mm) 4σ(mm) 強度(kgf) 歪 (％) 63(２層) 14.4 5.125 0.006 5.118 0.032 14 21 33(別々) 14.4 5.125 0.006 5.117 0.028 15 23

【００５１】このようにＷ基型押体とＣｕ合金とを重ね
た２層型押体とすることにより、溶浸前の両者の重ね置
き並べ作業が不要になると共に、別々のＷ基型押体とＣ
ｕ合金型押体を重ね置きする場合の両者の位置ずれによ
る部分的な溶浸不良の発生を防ぐことができる。

【００５２】実施例６ 実施例５と同じＷ基混合粉末と溶浸用Ｃｕ合金粉末を用
いて、同様にして２層型押体を作製したが、用いるＣｕ
合金の量をＷ基型押体の空隙の８５〜９９体積％に相当
する範囲で変化させた。得られた５０個の各Ｗ基合金に
ついて、実施例５と同様に評価した結果を表９に示し
た。

【００５３】

【表９】 Cu合金量 合金密度 W基合金 W基合金 カシメ抜け 圧縮破壊試料 対空隙比 (g/cm³) Ｌ₁(mm) 4σ(mm) 強度(kgf) 歪 (％) 64 85％ 14.0 5.117 0.031 割れ発生 − 65 90％ 14.2 5.118 0.029 12 19 66 95％ 14.4 5.118 0.032 14 21 67 98％ 14.4 5.117 0.028 13 23 68 99％ Cu合金溶出 − − 14 21

【００５４】Ｗ基型押体の空隙の９９体積％に相当する
Ｃｕ合金を溶浸させた試料６８では余分なＣｕ合金が表
面に溶出し、穴部加工等の表面の機械加工が後に必要で
あった。又、空隙の８５体積％に相当するＣｕ合金を溶
浸させた試料６４では空隙が残り、靭性が低下してカシ
メ抜け試験で割れが発生した。

【００５５】実施例７ 実施例５と同じＷ基混合粉末及び溶浸用Ｃｕ合金粉末を
使用し、実施例５と同様にして図７に示す比較的複雑な
形状のＷ基合金バランスウエイト６を５０個製造した。
得られたＷ基合金バランスウエイト６の密度を測定する
と共に、型押体とＷ基合金バランスウエイト６について
図７に示した評価部分の寸法Ｌ₂をそれぞれ測定し、寸
法のバラツキを評価した。その結果（５０個の平均値）
を表１０に示した。

【００５６】

【表１０】 合金密度 型押体 型押体 W基合金 W基合金 試料 (g/cm³) Ｌ₂(mm) 4σ(mm) Ｌ₂(mm) 4σ(mm) 69 14.4 15.16 0.002 15.13 0.067

【００５７】この結果から判るように、複雑な形状の製
品であっても、後に切削加工を必要とせずに、寸法的に
優れた製品を得ることができる。以上の実施例の製品以
外にも、歯形形状、フィン形状、極細形状、肉薄形状そ
の他の各種の複雑形状、並びに大型サイズについても、
優れた寸法精度で適正な靭性を備えた慣性体又は各種部
品としてＷ基合金を安価に提供できることが判った。

【００５８】

【発明の効果】本発明によれば、簡単な省エネルギー型
の製法により、溶浸時における収縮が殆ど無いため型押
時の寸法のみで高い寸法精度の形状付与が可能であり、
従って切削加工等の後加工工程を必要とせずに、ニアネ
ットシェイプで優れた寸法精度のタングステン基合金を
低コストで製造し、提供することができる。

【００５９】又、このタングステン基合金は優れた延性
を具え、所定の高比重を保持しているうえ、型押体の空
隙率だけで合金比重を変化させることができるので、小
型無線呼出器用振動子等の慣性体その他の部品として適
している。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１〜６で振動子の形状に作製したタング
ステン基合金試料の斜視図である。

【図２】タングステン基合金試料にシャフトをカシメて
固定する方法を示す一部切欠側面図である。

【図３】固定したシャフトのカシメ抜け強度を測定する
方法を示す一部切欠側面図である。

【図４】実施例４の溶浸工程で用いた温度パターンの１
つを示すグラフである。

【図５】実施例４の溶浸工程で用いた温度パターンの１
つを示すグラフである。

【図６】実施例５及び６で作製した２層型押体の斜視図
である。

【図７】実施例７で作製したタングステン基合金からな
るバランスウエイトの斜視図である。

【符号の説明】

１ Ｗ基合金試料 ２ 貫通孔 ３ シャフト ４ Ｗ基型押体 ５ Ｃｕ合金型押体 ６ Ｗ基合金バランスウエイト

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｗからなるか又はＷとＮｉ、Ｃｕ及びＦ
   ｅの少なくとも１種とからなり、予め所定の形状に型押
   成形した空隙率２０〜５０体積％の型押体と、この型押
   体の空隙に溶浸せしめた融点が１０００℃以下の銅合金
   とからなることを特徴とするタングステン基合金。
2. 【請求項２】 全体の炭素含有量が０.０５重量％以下
   であることを特徴とする、請求項１に記載のタングステ
   ン基合金。
3. 【請求項３】 銅合金が２０〜４０重量％のＳｎを含有
   する銅−錫合金であることを特徴とする、請求項１に記
   載のタングステン基合金。
4. 【請求項４】 銅合金が４〜８重量％のＰ及び１６重量
   ％以下のＡｇを含有する銅−銀−リン合金であることを
   特徴とする、請求項１に記載のタングステン基合金。
5. 【請求項５】 銅合金が５０〜６０重量％のＺｎ、５重
   量％以下のＳｎ及び１０重量％以下のＮｉを含有する銅
   −亜鉛−錫−ニッケル合金であることを特徴とする、請
   求項１に記載のタングステン基合金。
6. 【請求項６】 型押体中のＮｉ、Ｃｕ及びＦｅの合計量
   が１〜１３重量％であることを特徴とする、請求項１に
   記載のタングステン基合金。
7. 【請求項７】 請求項１〜６のタングステン基合金から
   なる慣性体。
8. 【請求項８】 請求項１〜６のタングステン基合金から
   なる小型無線呼出器用振動子。
9. 【請求項９】 Ｗ粉末、又はＷ粉末とＮｉ粉末、Ｃｕ粉
   末及びＦｅ粉末の少なくとも１種との混合粉末を空隙率
   ２０〜５０体積％の型押体に型押成形し、この型押体に
   その空隙の９０〜９８体積％に相当する量の融点が１０
   ００℃以下の銅合金を還元性雰囲気中で溶浸させること
   を特徴とするタングステン基合金の製造方法。
10. 【請求項１０】 Ｗ粉末、Ｎｉ粉末、Ｃｕ粉末、及びＦ
    ｅ粉末が、含有炭素量０.０５重量％以下、平均粒径０.
    ５〜１０μｍであることを特徴とする、請求項９に記載
    のタングステン基合金の製造方法。