JPH07278693A - タングステン基焼結重合金の製造方法 - Google Patents

タングステン基焼結重合金の製造方法

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JPH07278693A
JPH07278693A JP6101535A JP10153594A JPH07278693A JP H07278693 A JPH07278693 A JP H07278693A JP 6101535 A JP6101535 A JP 6101535A JP 10153594 A JP10153594 A JP 10153594A JP H07278693 A JPH07278693 A JP H07278693A
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JP
Japan
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powder
sintered
tungsten
alloy
sintering
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JP6101535A
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English (en)
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Isamu Kikuchi
勇 菊池
Masanori Kikuchi
眞紀 菊池
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POORAITO KK
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POORAITO KK
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 小型で比重の高いタングステン基焼結重合金
製品を簡易且つ低コストに製造する方法を提供する。 【構成】 タングステン粉末を主体とし、これに銅、
鉄、ニッケルあるいはそれらの合金による粉末の何れか
1種または2種以上を添加混合して焼結し、平均粒径8
〜100μm に粉砕した焼結粉を圧粉成型し、再焼結す
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基焼結重合
金の製造方法に係り、小型で比重の高いタングステン基
焼結重合金製品を簡易且つ低コストに製造することので
きる方法を提供しようとするものである。
【0002】
【従来の技術】比重の高い小型なタングステン基重合金
製品を製造することについては従来からそれなりの検
討、提案がなされており、その代表的手法としては冷間
等方プレス成形法(CIP法)やメタル射出成形法(M
IM法)がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記したようなCIP
法やMIM法によるものはその設備自体が特殊且つ高価
であり、またその製造操作が煩雑で量産性に劣り、必然
的に高額であって、量産的、般用的な機器部品などに採
用することができない不利がある。
【0004】一方近時において、携帯機器などは次第に
小型化、薄型化しており、このような量産的、般用的な
機器の部品として前記のようなタングステン基重合金を
採用することはコンパクト性を確保しながら、しかもそ
の特性を向上する上において枢要であり、斯かる小型な
タングステン基重合金を量産的に得る手法としては特開
昭58−144401などに示されたような粉末冶金法
がある。然しこの粉末冶金による焼結合金として前記タ
ングステン基重合金を得ることについて検討した結果
は、主体をなすタングステン粉が0.5〜10μm 程度の
微粉であって流動性に劣るので成型のための金型に原料
粉を均斉且つ有効に充填し圧粉成形することが困難であ
る。また特別に大型の金型を用いて圧粉充填したとして
も圧縮性に劣っていて充填状態が不均一となり、充填量
のバラツキが大きいし、圧縮された空気の圧力により成
形体に割れが発生する。更にタングステン粉末と添加さ
れる他の金属粉末の比重が2倍以上も異なるので成形時
に偏析を生じて均一な焼結体を得難いし、また微粉の圧
粉体では焼結初期の脱ワックス性が悪いのでクラックが
発生する。しかも得られた成形体から目的の製品を得る
ための加工が伴い、実生産に採用できない。なお一部に
75〜150μm 程度の特別な粗粉タングステン粉も提
供されているが、割高でコスト的に不利であり、しかも
焼結性などが悪い。
【0005】低圧力による低密度成形体ではハンドリン
グに必要な強度が得られないし、有機バインダと溶剤を
使用した造粒法も考えられるが工程が煩雑であり、粉末
冶金に適した粒径が効率良く得られない。メカニカルア
ロイング法あるいは金属塩溶液を使用するドープタング
ステン粉末も、焼結重合金の原料として提案されている
が、焼結の促進には効果があっても成形性の改善の効果
はほとんどなく、また相当の時間を要するバッチ処理の
為、量産を考慮した多量の原料粉末の処理には適さな
い。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は上記したような
従来技術における課題を解消することについて検討を重
ね、タングステン粉末を用いた原料粉を一旦還元性また
は不活性雰囲気中で焼結してから粉砕したものを用いる
ことにより金型への充填性、金型内における圧粉成形性
および焼結性を改善し、量産的な粉末冶金焼結設備によ
って量産的且つ低コストに小型タングステン基焼結重合
金を得ることに成功したものであって、以下の如くであ
る。
【0007】(1) タングステン粉末を主体とし、こ
れに銅、鉄、ニッケルあるいはそれらの合金による粉末
の何れか1種または2種以上を添加混合して焼結し、平
均粒径8〜100μm に粉砕した焼結粉を圧粉成型し、
再焼結することを特徴とするタングステン基焼結重合金
の製造方法。
【0008】(2) タングステン粉末50〜98wt%
に銅、鉄、ニッケルあるいはそれらの合金による粉末の
何れか1種または2種以上を添加混合して焼結し、平均
粒径8〜100μm に粉砕した焼結粉を圧粉成型し、8
00〜1500℃の非酸化性または還元雰囲気で焼結す
ることを特徴とするタングステン基焼結重合金の製造方
法。
【0009】(3) タングステン粉末が90〜98wt
%であり、焼結粉を圧粉成形してから1200〜150
0℃で焼結することを特徴とする前記(2)項に記載の
タングステン基焼結重合金の製造方法。
【0010】(4) 平均粒径0.5〜10μm のタング
ステン粉末と平均粒径2〜100μm の銅、鉄、ニッケ
ルまたはそれらの合金粉末を用いることを特徴とする前
記(1)項〜(3)項の何れかに記載のタングステン基
焼結重合金の製造方法。
【0011】
【作用】タングステン粉末を主体とし、これに銅、鉄、
ニッケルあるいはそれらの合金による粉末の何れか1種
または2種以上を添加混合して焼結し、平均粒径8〜1
00μm に粉砕した焼結粉を用いることによって金型へ
の充填性や圧粉成形性の向上およびプレ焼結による焼結
性の良好化を共にもたらし、このような焼結粉を圧粉成
型し、焼結することによって目的のタングステン基焼結
重合金を比較的小型な部材として簡易且つ量産的に得し
める。即ち上記のような焼結粉はその流動性を向上し、
成形体の強度を向上せしめると共に成形時に用いられる
潤滑剤を減量せしめ、プレアロイ化によって本焼結時の
合金化、緻密化を良好とし、焼結温度を低下せしめ、更
には偏析防止を図る。焼結粉の平均粒度が8μm 未満で
あると圧粉成形が適切に得難く、一方100μm 超えで
は緻密な圧粉成形組織が充分に得難いこととなって、何
れにしても好ましい製品を的確に得ることが困難とな
る。なお比重が18g/cm3 のような製品を得る場合に
おける1次的な原料粉については平均粒度が小さい方が
好ましい。
【0012】タングステン粉末50〜98wt%に銅、
鉄、ニッケルあるいはそれらの合金による粉末の何れか
1種または2種以上を添加混合して焼結し、平均粒径8
〜100μm に粉砕した焼結粉を圧粉成型し、1200
〜1500℃の非酸化性または還元雰囲気で焼結するこ
とによって比重が12〜17g/cm3 のような高い焼結
重合金を適切に得しめ、小型化された機器における重合
金部材を量産的且つ低コストに提供してその有利性を充
分に発揮させる。
【0013】タングステン粉末が90〜98wt%であ
り、焼結粉を圧粉成形してから1200〜1500℃で
焼結することにより比重が17〜18g/cm3 あるいは
それ以上にも達する有利な小型部材を適切に得しめ、斯
様な高比重部材の有利性を充分に得しめる。第1次焼結
は一般的に1000℃以上であるが、圧粉成形後の第2
次焼結は銅量如何によって相当に変動し、銅量の高いも
のにおいては800℃程度でもよい。
【0014】平均粒径0.5〜10μm のタングステン粉
末と平均粒径5〜100μm の銅、平均粒径2〜10μ
m の鉄、ニッケルまたは平均粒径5〜100μm である
それらの合金粉末を用いることにより入手の容易な一般
的粉末冶金用原料粉を用いて上記したような特質のある
高比重部体を容易且つ低コストに量産せしめ得る。
【0015】上記したような本発明のものは比重が高い
ことから寸法的に小さくて、しかも重量の大きい部体と
してポケットベル用のバランサー、各種振子、重錘、自
動車のフライウェート、コンピューターHDD用ウェー
ト、VTRヘッド、クイル、シャンク、ボーリングバー
などに利用することができる。
【0016】
【実施例】本発明によるものの具体的な実施例について
仔細を説明すると、先ず本発明者等が1次原料として用
いたタングステン粉、銅粉、鉄粉、ニッケル粉などは以
下のような粒度組成のものである。 タングステン粉 平均粒径 0.5〜10μm (特に2〜4μm ) アトマイズ銅粉 〃 5〜100μm (特に8〜10μm ) カーボニル鉄粉 〃 2〜10μm (特に3〜5μm ) カーボニルニッケル粉 〃 2〜8μm (特に2〜4μm )
【0017】また上記のような原料粉に対して行われる
1次焼結は一般的に銅の融点以上であって通例1000
〜1300℃(特に1050〜1180℃)であり、そ
の後における焼結粉に対する圧粉成形後の焼結温度は8
00〜1500℃であって、代表的な実施例の仔細は以
下の如くである。
【0018】実施例1.前記したようなW粉末、Cu粉末
およびNi粉末をW−30Cu−15Ni−5Feの組成となる
ように混合したものを還元ガス雰囲気で1130℃で焼
結し、この焼結体を粉砕して80メッシュ以下(平均粒
度80μm )の焼結粉体とした。即ちW分がNi中に固溶
し、またCuとNiとが適度に固溶した合金による焼結粉末
であって連続自動プレス成形設備により圧粉成形するに
適した流動性を有しており、4.5×4.5×4.5mmの扇型
をなしたポケットベル用バランサーを単一の金型におい
て毎分20個の速度で連続的に圧粉成形することができ
た。
【0019】上記のようにして得られた圧粉成形体は一
般的な粉末冶金用連続式焼結炉に順次に送り込み、還元
ガス雰囲気中で1230℃で焼結処理し、略完全に緻密
化した密度12g/cm3 の高比重焼結合金が得られた。
また、このとき上記予備焼結を施さない成形体を比較例
として同時に焼結したが滑剤の影響によるクラック発生
などが認められ、上記実施例の如くすることによりそれ
らの不備のない製品として得られ、外観が良好であっ
た。
【0020】実施例2.前記のようなタングステン粉、
銅粉およびニッケル粉を用い、W−21Cu−9Niの組成
となるように混合したものを前記実施例1と同じに予備
焼結し、粉砕した焼結粉を単一金型で毎分25個の速度
により圧粉成形し、同じく1230℃の還元ガス雰囲気
中で焼結したところ、密度が約14g/cm3 である実施
例1よりは更に高比重の焼結合金を量産的に得ることが
できた。
【0021】実施例3.前記したように平均粒径3μm
のタングステン粉と平均粒径100μm の電解銅粉を用
い、W−30Cuの組成となるように混合し、1130℃
で予備焼結して得られた焼結体はCu粉が略完全状態に溶
融してW粉の表面を濡らした状態として焼結されたもの
(CuはWに拡散せず)で、これを粉砕して平均粒度80
μm 程度とされた焼結粉を12g/cm2 の成形密度に1
つの金型において毎分32個のスピードで圧粉成形し、
還元雰囲気中860℃で焼結したものは寸法変化率が0.
5%以内の高精度高比重焼結合金体として得ることがで
きた。
【0022】実施例4.前記したW粉、Cu粉およびNi粉
を用い、W−9Cu−4.5Ni−1.5Feとなるように混合し
たものを実施例1におけると同じに予備焼結し、次に粉
砕したものを毎分23個の速度で圧粉成形して得られた
成形体を1230℃の還元ガス雰囲気で焼結したところ
比重が16g/cm2 の更に高比重な焼結合金を各実施例
と同様に量産的に得ることができた。
【0023】実施例5.実施例4と同じW粉、Cu粉、Ni
粉を用い、W−2Cu−3Niの組成となるように混合した
ものを1250℃の還元ガス雰囲気で予備焼結し、その
後粉砕、攪拌、圧粉成形の工程を経しめ、単一金型で毎
分18個の成形速度で得られた成形体を真空中で140
0℃により焼結して製品とした。得られた焼結合金体の
密度は18g/cm3 以上であって、最高状態の高密度タ
ングステン焼結合金体であることが確認された。
【0024】実施例6.実施例2において示したような
混合粉を予備焼結し、粉砕した焼結合金粉を用い、9g
/cm3 に成形した成形体を1200℃の還元ガス雰囲気
中で焼結したところ、12g/cm3 で約15vol %の空
孔を有する高比重焼結合金が得られた。即ちこのものは
寸法変化が少なく高精度な製品として好ましい焼結合金
体であった。
【0025】
【発明の効果】以上説明したような本発明によるときは
小型で比重の高いタングステン基焼結重合金製品を簡易
且つ低コストで量産的に製造することができ、より小型
化するポケットベルなどにおけるバランサーや各種振
子、おもり類、ウエイト部材の如きに好適した有利な製
品を有効に提供し得るものであるから工業的にその効果
の大きい発明である。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 タングステン粉末を主体とし、これに
    銅、鉄、ニッケルあるいはそれらの合金による粉末の何
    れか1種または2種以上を添加混合して焼結し、平均粒
    径8〜100μm に粉砕した焼結粉を圧粉成型し、再焼
    結することを特徴とするタングステン基焼結重合金の製
    造方法。
  2. 【請求項2】 タングステン粉末50〜98wt%に銅、
    鉄、ニッケルあるいはそれらの合金による粉末の何れか
    1種または2種以上を添加混合して焼結し、平均粒径8
    〜100μm に粉砕した焼結粉を圧粉成型し、800〜
    1500℃の非酸化性または還元雰囲気で焼結すること
    を特徴とするタングステン基焼結重合金の製造方法。
  3. 【請求項3】 タングステン粉末が90〜98wt%であ
    り、焼結粉を圧粉成形してから1200〜1500℃で
    焼結することを特徴とする請求項2に記載のタングステ
    ン基焼結重合金の製造方法。
  4. 【請求項4】 平均粒径0.5〜10μm のタングステン
    粉末と平均粒径2〜100μm の銅、鉄、ニッケルまた
    はそれらの合金粉末を用いることを特徴とする請求項1
    〜3の何れかに記載のタングステン基焼結重合金の製造
    方法。
JP6101535A 1994-04-15 1994-04-15 タングステン基焼結重合金の製造方法 Pending JPH07278693A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112404429A (zh) * 2020-11-09 2021-02-26 山东金珠材料科技有限公司 新型易碎钨基材料的金属粉末注射成形mim生产工艺
CN115161534A (zh) * 2022-06-27 2022-10-11 深圳市天洲计时科技有限公司 一种金属成型磨头及其制备方法

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CN112404429B (zh) * 2020-11-09 2023-09-01 山东金珠材料科技有限公司 新型易碎钨基材料的金属粉末注射成形mim生产工艺
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