JPH08134563A

JPH08134563A - 焼結部材及びその製造方法

Info

Publication number: JPH08134563A
Application number: JP6300163A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Ishiwatari; 裕石渡; Yoshiyasu Ito; 義康伊藤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1994-11-10
Filing date: 1994-11-10
Publication date: 1996-05-28

Abstract

(57)【要約】【目的】溶融希土類金属の耐蝕性に優れ、高温強度や
焼結性にも優れた焼結部材及びその製造方法を得ること
である。【構成】本発明の焼結部材は、マトリクス状の高融点
金属結晶粒を形成するための高融点金属粒子と、高融点
金属結晶粒の結晶粒界に形成される希土類金属酸化物粒
子と、希土類金属酸化物粉末と反応して高融点金属粒子
の周囲にガラス相を形成するためのガラス相形成元素と
を含有し、高融点金属又は高融点金属酸化物と希土類金
属酸化物とが反応してガラス相中に形成され希土類金属
酸化物が結晶粒界に緻密に浸透することを促進するため
の低融点複合酸化物を有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高融点金属マトリクス
中に希土類金属酸化物粒子を分散させた粒子分散合金の
焼結部及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、希土類金属は永久磁石、光磁気
ディスク等の電気電子部品や水素貯蔵合金等の機能材料
に不可欠な金属元素であり、近年、希土類金属の適用範
囲の拡大に伴い需要が急増している。これらの希土類金
属としては、例えば、ランタンＬａ、イットリウムＹ、
ネオジウムＮｄ、テルビウムＴｂ等がある。この希土類
金属は、概して酸化物が科学的に安定な状態であり、逆
に酸化物が還元された金属状態では化学的に活性であ
る。特に、溶融状態では化学的に非常に活性であるとい
う共通した特徴を有している。

【０００３】したがって、希土類金属の精練や精製工
程、あるいは他の金属元素のとの合金化工程において
は、高融点金属で出来たるつぼ材料が、溶融した希土類
金属中へ溶け出すことがあり、そうすると希土類金属中
の不純物濃度が増加する。特に、溶融状態の希土類金属
をるつぼ内で長時間保持する必要があるので、希土類金
属中の不純物濃度が避けられない。

【０００４】このような希土類金属のるつぼ材料として
は、高融点金属であるタングルテンＷ、モリブデンＭ
ｏ、タンタルＴａ、ニオブＮｂ等が用いられている。こ
れは高融点金属は単に融点が高いだけでなく、セラミッ
クに比べて靭性が高く、しかも、溶融した希土類金属中
への飽和溶解度も比較的小さいため耐蝕性に優れている
からである。

【０００５】したがって、現状では、タングステンＷま
たはタンタルＴａ製のるつぼを用いて工業的規模での希
土類金属の溶解を行っているが、上述のように、希土類
金属中へのるつぼ材料であるタングステンＷまたはタン
タルＴａの溶出を完全に抑えることは出来ない。また、
るつぼは寿命的にも数回の溶解にしか使用することが出
来ず、製造コストの観点からもるつぼの長寿命化の要請
がある。

【０００６】これらの高融点金属材料のるつぼ製造方法
としては、物性の違いにより粉末焼結法と真空溶解法に
大別される。粉末焼結法はタングステンＷ、モリブデン
Ｍｏ等に用いられ、プレス等の高圧で成型した粉末を２
０００度以上の温度で焼結する方法である。これは、粉
末焼結法の利点を活かしたニアネットシェイプでのるつ
ぼの製造が可能であるが、焼結体中に残留した気孔や不
純物が溶融金属による腐食を助長するという問題があ
る。

【０００７】一方、真空溶解法はタンタルＴａ、ニオブ
Ｎｂ等に用いられ、アーク等により真空中で溶解凝固し
たインゴットを塑性加工し、得られた板材を電子ビーム
溶接によりるつぼ形状に成型する方法である。粉末焼結
法に比べ気孔や不純物量は少ないが、アーク溶解するた
めには３０００度以上の高温が必要であり、塑性加工、
電子ビーム溶接といった設備が大型になる。

【０００８】さらに、いずれの方法においてもタングス
テンＷ、モリブデンＭｏ、タンタルＴａ、ニオブＮｂと
もに希土類金属を溶解するに必要な１５００度以上の高
温では強度が著しく低下するという問題もある。

【０００９】そこで、発明者らは、粉末焼結法により製
作した高融点金属るつぼの溶融希土類金属による腐食メ
カニズムを調べた結果、高融点金属るつぼの結晶粒界が
溶融希土類金属により選択的に腐食され、その結果、る
つぼ表面の高融点金属結晶粒が溶融希土類金属中に脱落
し腐食を促進することを既に解明している。

【００１０】また、このように高融点金属結晶粒界が選
択的に腐食される原因が、るつぼ材料の製造過程で高融
点金属結晶粒界に残留した気孔や偏析、あるいは凝集し
た合金元素や不純物元素によるものであることも解明し
ている。

【００１１】発明者らは、この様な高融点金属結晶粒界
の選択的な腐食を抑制する手段として、高融点金属マト
リクスの結晶粒界に耐蝕性に優れた希土類金属の金属酸
化物粒子を分散させることにより、結晶粒界の腐食を低
減することを、特開平２−７３９４４号公報の発明とし
て特許出願している。

【００１２】この発明によれば、るつぼの組織は模式的
に示すと図６に示すようになる。すなわち、マトリクス
金属結晶粒６の結晶粒界に、希土類金属の金属酸化物粒
子７を分散する。これによって、溶融希土類金属が結晶
粒界に浸透してきた場合でも、希土類金属の金属酸化物
粒子７が以後の浸食を抑制する。したがって、結晶粒が
溶融希土類金属中に脱落することがなく、るつぼの長寿
命化と溶融金属の高純度化が維持できるものである。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、高融点
金属マトリクスを形成する高融点金属粒子や、希土類金
属の金属酸化物粒子はともに融点が高く、かつ、金属と
酸化物は反応しないため、上述の希土類金属酸化物粒子
を分散させた粒子分散合金の焼結部材を作成するには、
高い焼結温度が必要となる。

【００１４】また、るつぼの溶融希土類金属の耐蝕性
は、焼結体中に残留した気孔により助長されるため、気
孔を完全に除去し真密度近くまで緻密化させることが望
まれる。そのためには、高温高圧の熱間等方圧加圧処理
（以下ＨＩＰ処理という）を施す必要がある。

【００１５】さらに、広い結晶粒界に酸化物粒子が点の
状態で存在しているため、十分な耐蝕性を得るために
は、かなり多量の酸化物粒子を添加する必要があるが、
多量の酸化物粒子の添加は焼結体の靭性を低下させると
いう問題もある。

【００１６】本発明の目的は、溶融希土類金属の耐蝕性
に優れ、高温強度や焼結性にも優れた焼結部材及びその
製造方法を得ることである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、マト
リクス状の高融点金属結晶粒を形成するための高融点金
属粒子と、高融点金属結晶粒の結晶粒界に形成される希
土類金属酸化物粒子と、希土類金属酸化物粉末と反応し
て高融点金属粒子の周囲にガラス相を形成するためのガ
ラス相形成元素とを含有し、高融点金属又は高融点金属
酸化物と希土類金属酸化物とが反応してガラス相中に形
成され、希土類金属酸化物が結晶粒界に緻密に浸透する
ことを促進するための低融点複合酸化物を有している。

【００１８】請求項２の発明は、請求項１の発明の高融
点金属粒子が、タングステンＷ、モリブデンＭｏ、タン
タルＴａ、ニオブＮｂ、レニウムＲｅ、クロムＣｒ、ニ
ッケルＮｉ、コバルトＣｏ、鉄Ｆｅ又はこれらを主成分
とするものから選ばれたものであることを特徴としたも
のである。

【００１９】請求項３の発明は、請求項１の発明の希土
類金属酸化物粒子が、イットリウムＹ、ランタンＬａ、
プラセオジムＰｒ、ネオジムＮｄ、プロメチウムＰｍ、
サマリウムＳｍ、ユーロピウムＥｕ、ガドリニウムＧ
ｄ、テルビウムＴｂ、ジスプロシウムＤｙ、ホルミウム
Ｈｏ、エルビウムＥｒ、ツリウムＴｍ、イッテルビウム
Ｙｂ、ルテチウムＬｕ、トリウムＴｈ、ウランＵを主成
分とする金属酸化物から選ばれたものであることを特徴
としたものである。

【００２０】請求項４の発明は、請求項１のガラス相形
成元素が、リンＰ、ケイ素Ｓｉ、ナトリユムＮａ、マグ
ネシウムＭｇ又はこれらの元素を主成分とする合金また
は化合物から選ばれたものであることを特徴としたもの
である。

【００２１】請求項５の発明は、請求項１の希土類金属
酸化物粒子が高融点金属マトリクスの高融点金属粒の結
晶粒界に位置し、かつ、少なくともその一部が粒子分散
合金の内部から表面まで組織的につながっていることを
特徴とするものである。

【００２２】請求項６の発明は、請求項１の希土類金属
酸化物粒子の含有量が、５〜５０体積％としたものであ
る。

【００２３】請求項７の発明は、請求項１のガラス相形
成元素の含有量が、１ｐｐｍ以上、１重量％以下とした
ものである。

【００２４】請求項８の発明は、高融点金属粉末と希土
類金属酸化物粒子とを高エネルギーのボールミルで混合
後、真空中または不活性雰囲気中もしくは還元性雰囲気
中で焼結するようにしたものである。

【００２５】請求項９の発明は、高融点金属粉末と希土
類金属酸化物粒子とを高エネルギーのボールミルで混合
後、真空中または不活性雰囲気中もしくは還元性雰囲気
中で焼結し、ついで熱間等方圧加圧処理を行うようにし
たものである。

【００２６】

【作用】高融点金属粒子と希土類金属酸化物粒子とガラ
ス相形成元素とを混合して圧縮成型体を形成し加熱す
る。これによって、高融点金属粒子の表面に偏析したガ
ラス相形成元素と希土類金属酸化物粒子とが反応しガラ
ス相を生成する。温度の上昇と共にガラス相中に高融点
金属元素の拡散が起こり低融点複合酸化物を形成する。
更に温度を上昇すると低融点複合酸化物が溶融し高融点
金属粒子と希土類金属酸化物粒子との間に浸透する。こ
れによって、高融点金属粒子と希土類金属酸化物粒子と
の粒子間の距離を小さくし緻密化する。更に温度を上げ
ると高融点金属粒子や希土類金属酸化物粒子の焼結が起
こり高融点金属マトリクス中に希土類金属酸化物粒子を
緻密に分散させた粒子分散合金の焼結部材が得られる。

【００２７】

【実施例】以下、本発明の一実施例を説明する。本発明
では、希土類金属酸化物粉末と反応して高融点金属粒子
の周囲にガラス相を形成するためのガラス相形成元素を
含有させたことを特徴としている。また、高融点金属又
は高融点金属酸化物と希土類金属酸化物とが反応してガ
ラス相中に低融点複合酸化物を形成し、希土類金属酸化
物が結晶粒界に緻密に浸透するようにしたことを特徴と
している。

【００２８】まず、本発明のこれらの特徴について説明
する。本発明においては、高融点金属と希土類金属酸化
物との焼結体を低い温度で可能とするために、低融点複
合酸化物を形成するようにしている。

【００２９】金属酸化物と他の金属酸化物を高温で加熱
すると、いずれの金属酸化物よりも融点の低い複合酸化
物を形成する場合がある。例えば、タングステンＷの酸
化物であるＷＯ₃とイットリウムＹの酸化物であるＹ₂Ｏ
₃との組み合わせでは、Ｙ₂Ｏ₃の融点が約２４００度に
もかかわらず、その複合酸化物Ｙ₂（ＷＯ₄）₃の融点は
約１４４０度とＹ₂Ｏ₃に比べて著しく低い。したがっ
て、タングステンＷの焼結過程において、この様な低融
点の複合酸化物を形成し液相を生成するならば、高融点
金属であるタングステンＷの焼結体を低い温度で緻密化
することが可能となる。

【００３０】本発明は上述した知見に基づいて成された
ものである。発明者らは、この様な低融点の複合酸化物
を形成する方法を種々の組み合わせについて調べた結
果、容易に複合酸化物を形成させることが困難であるこ
とが判明した。すなわち、タングステンＷのような高融
点金属の酸化物は、概して蒸気圧が高く焼結過程で昇華
するため、焼結前にＷＯ₃粉末とＹ₂Ｏ₃粉末とをＷ粉末
中に混合しても焼結過程でＷＯ₃が分解してしまう。ま
た、この様な複合酸化物の形成は金属ＷとＹ₂Ｏ₃という
金属と酸化物の組み合わせでも生じないことが分かっ
た。

【００３１】一方、Ｙ₂Ｏ₃のような希土類金属の酸化物
はリンＰやケイ素Ｓｉ、ナトリウムＮａといった元素と
反応し、融点が１０００度程度のガラス相を形成し、こ
のガラス相中にＷ原子が拡散することにより複合酸化物
を形成することを見い出した。そこで、本発明では、ガ
ラス相形成元素を含有させ、そのガラス相中に低融点複
合酸化物を形成するようにした。

【００３２】図１は本発明の原理を説明する説明図であ
る。図１（ａ）に示すように、ガラス相形成元素２を含
有する高融点金属粉末１と希土類金属酸化物粉末３とを
均一かつ微細に混合する。そして、その混合したものを
圧縮成型し１０００℃程度に加熱すると、高融点金属粉
末１の表面に偏析したガラス相形成元素２と希土類金属
酸化物粉末３とが反応し、図１（ｂ）に示すように、液
相である少量のガラス相４を生成する。

【００３３】その後、温度の上昇と共にこのガラス相４
中に高融点金属粉末１から高融点金属元素の拡散が起こ
り、図１（ｃ）に示すように低融点の複合酸化物層５を
形成する。その後、加熱温度が複合酸化物層５の融点以
上になると複合酸化物層５が溶融し、毛管現象により高
融点金属粉末１や希土類金属酸化物粉末３との間に浸透
し個々の粉末の粒子間距離を小さくし急速に緻密化が開
始する。さらに、温度を上げると高融点金属粉末１や希
土類金属酸化物粉末３の焼結が起こり、ほぼ真密度まで
緻密化する。このようにして得られた希土類金属酸化物
粒子の分散した高融点金属の組織は、図１（ｄ）に示す
ように、高融点金属結晶粒６の三重点に希土類金属酸化
物粒子７が分散し、液相を形成していた少量の複合酸化
物層５は両者の界面に残留する。

【００３４】その際、複合酸化物層５の生成量は、ガラ
ス相形成元素２の量と希土類金属酸化物粉末３の量とに
依存するが、あまり複合酸化物層５の量が多くなると、
焼結体の強度や耐蝕性に悪影響を及ぼすため、緻密化に
必要な最低量が好ましい。発明者らの実験結果によれ
ば、ガラス相形成元素２は数ｐｐｍ〜数１００ｐｐｍ程
度で十分であり、また、希土類金属酸化物量は緻密な焼
結体を得るだけならば５〜１０％で十分であるが、耐蝕
性の観点からは２０〜５０％程度の添加量が望ましいこ
とを確認している。

【００３５】本発明により、製造した希土類金属酸化物
粒子７の分散した高融点金属の組織を模式的に図２に示
す。従来の高融点金属粉末と希土類金属酸化物粉末とを
焼結した場合は、図６に示すように希土類金属酸化物粒
子７は球状に近い形状を示し、互いに独立して存在して
いるのに対し、本発明のように液相のガラス相４を介し
て焼結すると、希土類金属酸化物粒子７は三角形に近い
多面体形状を示す。

【００３６】また、希土類金属酸化物粒子７の添加量が
２０ｖｏｌ％以上の場合には、個々の希土類金属酸化物
粒子７が三次元的に連結してネットワーク構造を呈する
ことが確認されている。

【００３７】これによって、溶融希土類金属により選択
的に浸蝕される高融点金属の結晶粒界を広範囲に被覆し
保護するができるので、溶融希土類金属の耐蝕性を大幅
に改善できる。さらに、このような希土類金属酸化物粒
子の存在により高融点金属マトリクスの結晶粒を微細に
できることから、常温強度を向上することができ、ま
た、高温においても変形を抑制できることから高温強度
も改善できる。

【００３８】ここで、本発明においては、高融点金属粒
子としては、タングステンＷ、モリブデンＭｏ、タンタ
ルＴａ、ニオブＮｂ、レニウムＲｅ、クロムＣｒ、ニッ
ケルＮｉ、コバルトＣｏ、鉄Ｆｅ又はこれらを主成分と
するものから選ぶ。

【００３９】また、希土類金属酸化物粒子としては、イ
ットリウムＹ、ランタンＬａ、プラセオジムＰｒ、ネオ
ジムＮｄ、プロメチウムＰｍ、サマリウムＳｍ、ユーロ
ピウムＥｕ、ガドリニウムＧｄ、テルビウムＴｂ、ジス
プロシウムＤｙ、ホルミウムＨｏ、エルビウムＥｒ、ツ
リウムＴｍ、イッテルビウムＹｂ、ルテチウムＬｕ、ト
リウムＴｈ、ウランＵを主成分とする金属酸化物から選
ぶ。

【００４０】そして、ガラス相形成元素としては、リン
Ｐ、ケイ素Ｓｉ、ナトリユムＮａ、マグネシウムＭｇ又
はこれらの元素を主成分とする合金又は化合物から選
ぶ。

【００４１】次に、図３は、本発明による焼結部材によ
るるつぼの製造工程の一例を示したものである。この一
例では、高融点金属粉末１としてＷ粉末１ａを用い、希
土類金属酸化物粉末３としてＹ₂Ｏ₃粉末３ａを用い、ガ
ラス相形成元素２としてリンＰを用いた場合のものを示
している。

【００４２】まず、図３（ａ）に示すように、ガラス相
形成元素であるリンＰを２０ｐｐｍ含有させた高融点金
属粉末１であるＷ粉末１ａと希土類金属酸化物粉末３で
あるＹ₂Ｏ₃粉末３ａとを、セラミック製ボール８と共に
所定の割合で混合機９の中に入れ回転させる。その結
果、混合機９内のセラミック製ボール８の自由落下運動
により、脆いＹ₂Ｏ₃粉末３ａはセラミック製ボール８の
衝突による衝撃により粉砕される。それと共に、Ｗ粉末
１ａ中に均一に分散される。

【００４３】その際、Ｗ粉末１ａ中のリンＰとＹ₂Ｏ₃粉
末３ａとを反応させるために、Ｗ粉末１ａとＹ₂Ｏ₃粉末
３ａは、機械的合金化が起こるような高エネルギーホー
ルミル等を用いて均一に分散し混合することが好まし
い。また、Ｙ₂Ｏ₃粉末３ａの添加量は５体積％、１０体
積％、２０体積％とした。

【００４４】次に、図３（ｂ）に示すように、混合粉末
１２はるつぼの凹部を形成するための中子１１と共にゴ
ム製容器１０内に充填され、約２０００気圧の圧力で加
圧成型される。

【００４５】そして、図３（ｃ）に示すように、加圧成
型された加圧成型体１３は、真空中、不活性ガス雰囲気
中、または水素等の還元性雰囲気中で、電気炉１４で焼
結され焼結体１５、つまり、るつぼを得る。こうして加
熱し焼結することにより、高融点金属マトリクス中に金
属酸化物粒子が分散した活性金属溶解用るつぼを得るこ
とができる。

【００４６】この場合、混合粉末１２の焼結過程におい
て、Ｗ粉末１ａ中のガラス相形成元素２であるリンＰ
は、約１０００℃でＹ₂Ｏ₃粉末３ａの一部と反応してガ
ラス相４を形成する。液相であるこのガラス相４中にマ
トリクス金属であるＷ原子が溶解し拡散して、Ｗ−Ｙ系
の複合酸化物Ｙ₂（ＷＯ₄）₃を形成する。さらに、焼結
温度が上昇し、この複合酸化物の融点である約１５００
℃を越えると液相を形成する。この液相は毛管力により
Ｗ粉末１ａおよびＹ₂Ｏ₃粉末３ａ間に浸透し、凝集させ
ることにより焼結体を急激に緻密化させる。

【００４７】このように、Ｗ粉末１ａ及びＹ₂Ｏ₃粉末３
ａ間の距離を著しく小さくすることにより、また、粉末
間の元素拡散を促進することにより、焼結密度を向上さ
せることができる。

【００４８】このようにして得られたＹ₂Ｏ₃粒子分散Ｗ
合金の組織は、前述したように図２に示すようになる。
すなわち、Ｙ₂Ｏ₃粒子は高融点金属マトリクスであるＷ
マトリクスの結晶粒界の三重点に位置しており、また、
Ｙ₂Ｏ₃粒子の形状も先端が尖った多面体形状になる。し
たがって、溶融希土類金属により浸蝕されやすいＷマト
リクスの結晶粒界を球状粒子よりも効果的に強化するこ
とができる。

【００４９】さらに、Ｙ₂Ｏ₃添加量が約２０体積％を越
えると、多面体系上のＹ₂Ｏ₃粒子が三次元的に連結し、
ネットワーク構造を取るようになるため、希土類金属の
溶解時に液相となったるつぼ内部のＹ₂Ｏ₃粒子中に含ま
れる複合酸化物が表面に析出し、るつぼ表面を被覆し保
護することが確認されている。

【００５０】次に、本発明による２０体積％Ｙ₂Ｏ₃−Ｗ
（実施例１）、１０体積％Ｙ₂Ｏ₃−Ｗ（実施例２）及び
５体積％Ｙ₂Ｏ₃−Ｗ（実施例３）の混合粉末を１５００
℃〜２２００℃で焼結した後の相対密度値の測定結果を
図４に示す。また、図４にはＹ₂Ｏ₃を添加しない純Ｗ粉
末（比較例１）と、ガラス相形成元素であるリンＰを添
加せずＷ粉末とＹ₂Ｏ₃粉末との混合粉末（比較例２）と
の相対密度値の測定結果も合わせて示す。

【００５１】従来例である比較例１及び比較例２の場合
は、焼結温度が１９００℃付近から相対密度の上昇が認
められるが、２２００℃で焼結後でもせいぜい９３％程
度の相対密度値しか得られない。これに対して、本発明
による実施例１、実施例２、実施例３においては、１８
００℃で焼結後でも９７％程度の相対密度が得られてお
り、さらに、２０００℃の焼結後では、ほぼ１００％の
相対密度まで緻密化している。すなわち、本発明により
高融点金属であるＷの焼結温度を著しく低下でき、か
つ、ＨＩＰ処理等の高価な後処理を施さなくても常圧焼
結のみでほぼ真密度まで緻密化できることが明らかであ
る。

【００５２】また、図５には、本発明に従い、常圧焼結
により製造した２０体積％Ｙ₂Ｏ₃−Ｗ合金るつぼ（２０
％Ｙ₂Ｏ₃−Ｗ）と、常圧焼結後に高温高圧のＨＩＰ処理
を施した同じく２０体積％Ｙ₂Ｏ₃−Ｗ合金るつぼ（２０
％Ｙ₂Ｏ₃−Ｗ（ＨＩＰ））を用い、１６５０℃で金属Ｙ
を溶解した後のＹ中のＷ溶出量を測定した結果を示す。
また、図５には比較例として、２２００℃で常圧焼結後
にＨＩＰ処理を施した純Ｗるつぼ（純Ｗ（ＨＩＰ））、
Ｗ粉末とＹ₂Ｏ₃粉末を単純に混合して焼結したるつぼ
（２０％Ｙ₂Ｏ₃−Ｗ）、及びそのるつぼにＨＩＰ処理を
施したるつぼ（２０％Ｙ₂Ｏ₃−Ｗ（ＨＩＰ））を用いた
場合の測定結果も合わせて示す。

【００５３】図５より、従来のＷ粉末とＹ₂Ｏ₃粉末とを
単純に混合し焼結したるつぼでも、純Ｗるつぼに比べて
優れた耐蝕性を示すが、十分な耐蝕性を得るためにはＨ
ＩＰ処理により真密度近くまで緻密化させることが必要
であるが、本発明によれば、ＨＩＰ処理を施さなくても
常圧焼結だけで、ほぼ真密度近い緻密さが得られるため
十分な耐蝕性を示す。さらに、ＨＩＰ処理を施すことに
より、前述のようにるつぼ内部のＹ₂Ｏ₃がるつぼ表面に
析出し被覆するため、さらに耐蝕性を向上させることが
可能である。なお、Ｙ₂Ｏ₃以外の他の希土類金属酸化物
でも同様な焼結密度の向上と溶融金属耐蝕性の向上が得
られることを確認している。

【００５４】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、溶融
希土類金属の耐蝕性、特に化学的に活性な希土類金属に
優れ、長時間安定して使用できる信頼性の高い焼結部材
が得られる。また、低い焼結温度で、かつ、ＨＩＰ処理
等の高価な後処理をせずに低コストで製造することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理を説明する説明図

【図２】本発明の焼結部材の組織を模式的に示した説明
図

【図３】本発明の焼結部材の製造工程の説明図

【図４】本発明による焼結部材の相対密度値の測定結果
を示す特性図

【図５】本発明による焼結部材の高融点金属の溶出量の
測定結果を示す特性図

【図６】従来の焼結部材の組織を模式的に示した説明図

【符号の説明】

１高融点金属粉末２ガラス相形成元素３希土類金属酸化物粉末４ガラス相５複合酸化物層６マトリクス金属結晶粒７金属酸化物粒子８セラミック製ボール９混合機１０ゴム製容器１１中子１２混合粉末１３加圧成型体１４電気炉１５焼結体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高融点金属マトリクス中に希土類金属酸
化物粒子を分散させた粒子分散合金の焼結部材におい
て、マトリクス状の高融点金属結晶粒を形成するための
高融点金属粒子と、前記高融点金属結晶粒の結晶粒界に
形成される希土類金属酸化物粒子と、前記希土類金属酸
化物粉末と反応して前記高融点金属粒子の周囲にガラス
相を形成するためのガラス相形成元素とを含有し、前記
高融点金属又は前記高融点金属酸化物と前記希土類金属
酸化物とが反応して前記ガラス相中に形成され前記希土
類金属酸化物が前記結晶粒界に緻密に浸透することを促
進するための低融点複合酸化物を有したことを特徴とす
る焼結部材。
【請求項２】前記高融点金属粒子は、Ｗ、Ｍｏ、Ｔ
ａ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ又はこれらを
主成分とするものから選ばれたものであることを特徴と
する請求項１に記載の焼結部材。
【請求項３】前記希土類金属酸化物粒子は、Ｙ、Ｌ
ａ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄ
ｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｔｈ、Ｕを主成分
とする金属酸化物から選ばれたものであることを特徴と
する請求項１に記載の焼結部材。
【請求項４】前記ガラス相形成元素は、Ｐ、Ｓｉ、Ｎ
ａ、Ｍｇ又はこれらの元素を主成分とする合金または化
合物から選ばれたものであることを特徴とする請求項１
に記載の焼結部材。
【請求項５】前記希土類金属酸化物粒子が前記高融点
金属マトリクスの前記高融点金属粒の結晶粒界に位置
し、かつ、少なくともその一部が前記粒子分散合金の内
部から表面まで組織的につながっていることを特徴とす
る請求項１に記載の焼結部材。
【請求項６】前記希土類金属酸化物粒子の含有量が５
〜５０体積％であることを特徴とする請求項１に記載の
焼結部材。
【請求項７】前記ガラス相形成元素の含有量が１ｐｐ
ｍ以上、１重量％以下であることを特徴とする請求項１
に記載の焼結部材。
【請求項８】前記高融点金属粉末と前記希土類金属酸
化物粒子とを高エネルギーのボールミルで混合後、真空
中または不活性雰囲気中もしくは還元性雰囲気中で焼結
することを特徴とする焼結部材の製造方法。
【請求項９】前記高融点金属粉末と前記希土類金属酸
化物粒子とを高エネルギーのボールミルで混合後、真空
中または不活性雰囲気中もしくは還元性雰囲気中で焼結
し、ついで熱間等方圧加圧処理を行うことを特徴とする
焼結部材の製造方法。