JPS5915961B2 - Method for producing tungsten-rhenium powder mixture - Google Patents

Method for producing tungsten-rhenium powder mixture

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JPS5915961B2
JPS5915961B2 JP55095659A JP9565980A JPS5915961B2 JP S5915961 B2 JPS5915961 B2 JP S5915961B2 JP 55095659 A JP55095659 A JP 55095659A JP 9565980 A JP9565980 A JP 9565980A JP S5915961 B2 JPS5915961 B2 JP S5915961B2
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rhenium
tungsten
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powder mixture
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勇 小関
由雄 福原
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Toshiba Corp
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Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、タングステンとレニウムの金属粉末が、互い
に均一に混合分散してなる粉末混合体の製造方法に関す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for producing a powder mixture in which tungsten and rhenium metal powders are uniformly mixed and dispersed with each other.

タングステン−レニウム合金は、純タングステンに比べ
、電気抵抗が高く柔軟で加工性が良好であるばかりでな
(、融点も充分に高(、高温でも変形しないという種々
の長所を有しているので、電球や電子管等のフィラメン
トとして、或いはX線のターゲット等の構造材料として
など、近年ますます用途が拡大しつつある。
Compared to pure tungsten, tungsten-rhenium alloys not only have higher electrical resistance, flexibility, and better workability, but also have a sufficiently high melting point (and do not deform even at high temperatures). In recent years, its uses have been expanding more and more, such as as filaments for light bulbs and electron tubes, and as structural materials for X-ray targets.

従来から、このようなタングステン−レニウム合金を製
造するには、まず金属タングステン粉末に金属レニウム
粉末を添加し、これらをボールミル等によってさらに攪
拌粉砕し、混合した後、得られた混合粉末を圧縮成型し
、次いで焼結する方法が行なわれている。
Traditionally, in order to manufacture such a tungsten-rhenium alloy, metal rhenium powder is first added to metal tungsten powder, which is further stirred and ground using a ball mill, etc., mixed, and then the resulting mixed powder is compression molded. A method is used in which the material is then sintered.

しかしながらこの方法においては、微細な金属粉末どう
しの混合であるため均一に混合することが極めて難しく
、従って高温で長時間焼結しても、均一な組成の合金が
得られに(いという難点があった。
However, this method involves mixing fine metal powders, so it is extremely difficult to mix them uniformly.Therefore, even if sintered at high temperatures for a long time, it is difficult to obtain an alloy with a uniform composition. there were.

・また、混合を良(するためにボールミル等を
使用するため、混合時にボールや容器の成分が粉末表面
に付着して、得られた金属粉末の成分組成や特性の変化
が生じやすく、これを防ぐため、混合後の粉末表面を清
浄化すべく適当な処理を施こさなければならないという
難点があった。
・Also, since a ball mill, etc. is used to ensure good mixing, the components of the balls and containers adhere to the powder surface during mixing, which tends to cause changes in the component composition and properties of the resulting metal powder. In order to prevent this, there is a problem in that an appropriate treatment must be performed to clean the powder surface after mixing.

本発明はこれらの問題点を解決するためになされたもの
で、タングステン粉末とレニウム粉末の均質な混合体の
製造方法を提供するものである。
The present invention was made to solve these problems, and provides a method for producing a homogeneous mixture of tungsten powder and rhenium powder.

本発明に用いる酸化タングステンとしては、タングステ
ン酸を700℃の温度で焼結する等の方法で得られた三
酸化タングステンや、これを−さらに500℃の温度で
還元する等の方法で得られた青色低級酸化タングステン
などがあり、これらの粉末状態のものを用いる。
The tungsten oxide used in the present invention includes tungsten trioxide obtained by sintering tungstic acid at a temperature of 700°C, and tungsten trioxide obtained by further reducing it at a temperature of 500°C. There are blue lower grade tungsten oxides, etc., and these are used in powder form.

この酸化タングステン粉末に混合するケイ素、アルミニ
ウム又はカリウムの酸化物は、化学式5i02 、A
t203又はに20で表わされ、得られる合金の高温ク
リープ強度を改善するために添加するものである。
The oxide of silicon, aluminum or potassium to be mixed with this tungsten oxide powder has the chemical formula 5i02, A
It is expressed as t203 or 20 and is added to improve the high temperature creep strength of the resulting alloy.

すなわち、これらの酸化物を添加してなる酸化タングス
テン粉末から、本発明の方法により製造された粉末混合
体を焼結して得られるタングステン−レニウム合金にお
いては、その再結晶組織が軸方向に長く伸びた長大結晶
から構成され、さらに結晶粒界が互いにジグザグに交錯
しているので、クリープ強度が著るしく高(なる。
That is, in the tungsten-rhenium alloy obtained by sintering a powder mixture produced by the method of the present invention from tungsten oxide powder containing these oxides, the recrystallized structure is elongated in the axial direction. It is composed of long, elongated crystals, and the grain boundaries intersect with each other in a zigzag pattern, resulting in extremely high creep strength.

従って特にこの合金を線引して白熱電球や電子管、放電
灯などのフィラメントとして用いる場合、変形や断線が
極めて少な(なるという利点がある。
Therefore, especially when this alloy is drawn and used as a filament for incandescent light bulbs, electron tubes, discharge lamps, etc., there is an advantage that deformation and disconnection are extremely rare.

このような効果を有する前記酸化物の添加量は、全体の
0.005〜0.1重量%とするのが望ましい。
The amount of the oxide having such an effect added is preferably 0.005 to 0.1% by weight of the total.

5i02等の添加量をこのような範囲に限定したのは、
0.005重量%未満の場合には、前述した再結晶粒の
調整効果がなく、逆に0.1重量%を越える場合には、
混合粉末を焼結する工程で、揮発するこれらの添加物が
過剰になり、焼結体にふくれやクラックが生じるためで
ある。
The reason why the amount of 5i02 etc. added was limited to this range was because
If it is less than 0.005% by weight, there will be no recrystallized grain adjustment effect as described above, and if it exceeds 0.1% by weight,
This is because in the process of sintering the mixed powder, these additives volatilize in excess, causing blisters and cracks in the sintered body.

本発明においては、これらの酸化物の他に、トリウム酸
化物(ThO2)やタンタル炭化物(TaC)のような
分散強化剤を、最終的な合金組成において0.1〜10
重量%になる量、前記酸化物と共に、或いはその後の工
程で添加することができる。
In the present invention, in addition to these oxides, dispersion strengthening agents such as thorium oxide (ThO2) and tantalum carbide (TaC) are added to the final alloy composition in an amount of 0.1 to 10
It can be added in an amount of % by weight together with the oxide or in a subsequent step.

これらの分散強化剤はクリープ強度強化のために添加さ
れ、最終加工後の状態でも添加量の90チ以上のものが
、合金の再結晶組織中に一様に分散して残存する。
These dispersion strengthening agents are added to strengthen the creep strength, and even after final processing, an added amount of 90 or more remains uniformly dispersed in the recrystallized structure of the alloy.

一方、前述した5i02などの酸化物は、再結晶粒の大
きさおよび形状を調整するために添加されるが、焼結工
程で大部分が揮発してしまい、加工後の状態では添加量
のわずかに10%以下が残存するのみである。
On the other hand, oxides such as 5i02 mentioned above are added to adjust the size and shape of recrystallized grains, but most of them volatilize during the sintering process, and the amount added after processing is small. Only less than 10% remains.

また、本発明に用いる水溶性のレニウム化合物としては
、レニウム酸(HRcO,) 、過レニウム酸アンモニ
ウム、三塩化レニウム、或いは六フッ化レニウム等があ
り、これらの水溶液を、前記ドープされた酸化タングス
テンに加え混合する。
The water-soluble rhenium compounds used in the present invention include rhenic acid (HRcO), ammonium perrhenate, rhenium trichloride, and rhenium hexafluoride, and an aqueous solution of these compounds is added to the doped tungsten oxide. Add to and mix.

この場合添加の割合は、タングステン分に対するレニウ
ム分が50〜30000PPMを占める分量とすること
が望ましいが、特に得られた合金をX線のターゲットの
ような構造材料として用いる場合には、それ以上の量を
添加することも可能である。
In this case, the ratio of addition is preferably such that the rhenium component accounts for 50 to 30,000 PPM to the tungsten component, but especially when the obtained alloy is used as a structural material such as an It is also possible to add amounts.

本発明においては、まず酸化タングステン粉末にに2S
i02 、KCl或いはAtC23の水溶液を混合し熱
処理する等の方法で、ケイ素、アルミニウム、カリウム
の酸化物を添加させた酸化タングステン粉末を作った後
、これに前記レニウム化合物の水溶液を混和し、攪拌し
ながら約80℃で加熱して蒸発乾固させる。
In the present invention, first, 2S is added to tungsten oxide powder.
After preparing a tungsten oxide powder to which silicon, aluminum, and potassium oxides are added by mixing an aqueous solution of i02, KCl, or AtC23 and heat-treating the mixture, an aqueous solution of the rhenium compound is mixed therein and stirred. while heating at about 80°C to evaporate to dryness.

而して、酸化タングステンの粉末は無数の空隙孔を有し
ているので、混和の際に、レニウム化合物水溶液がこの
空隙孔から酸化タングステン粉末内部までしみ込んでゆ
き、その結果これらの均一な混合が可能になる。
Since tungsten oxide powder has countless pores, during mixing, the rhenium compound aqueous solution soaks into the tungsten oxide powder through these pores, and as a result, they are mixed uniformly. It becomes possible.

従って、酸化タングステン粉末としては、できるだけ空
隙率が高い、すなわち比表面積の値の大きいものを用い
るのが、均一な組成のタングステン−レニウム粉末混合
体を得る上で望ましい。
Therefore, in order to obtain a tungsten-rhenium powder mixture with a uniform composition, it is desirable to use a tungsten oxide powder that has as high a porosity as possible, that is, a large specific surface area.

本発明においては、このようにして蒸発乾固したものを
、温度300〜400℃の水素雰囲気中で1次還元し、
さらに700〜1ooo℃の水素雰囲気中で2次還元す
ることにより、金属タンク。
In the present invention, the thus evaporated to dryness is subjected to primary reduction in a hydrogen atmosphere at a temperature of 300 to 400°C,
The metal tank is further reduced by secondary reduction in a hydrogen atmosphere at 700 to 100°C.

ステンと金属レニウムの粉末混合体が得られ、これを常
法で圧縮成型し焼結することにより、タングステン−レ
ニウム合金を製造することができる。
A tungsten-rhenium alloy can be produced by obtaining a powder mixture of sten and metallic rhenium, which is then compression molded and sintered by a conventional method.

以上の記載から明らかなように、本発明の方法によれば
、金属タングステン粉末とレニウム粉末が非常に能率的
かつ均一に混合された粉末混合体が得られ、従ってこれ
から得られた合金の品質は極めて均質なものになる。
As is clear from the above description, according to the method of the present invention, a powder mixture in which metallic tungsten powder and rhenium powder are mixed very efficiently and uniformly can be obtained, and the quality of the alloy obtained from the powder is therefore high. It becomes extremely homogeneous.

また、この合金は、再結晶組織が長大結晶から構成され
、特に高温におけるクリープ強度が高いので、電子管や
電球、放電灯などのフィラメント用として好適している
In addition, this alloy has a recrystallized structure composed of long crystals and has high creep strength particularly at high temperatures, so it is suitable for use in filaments for electron tubes, light bulbs, discharge lamps, and the like.

次に本発明の実施例について記載する。Next, examples of the present invention will be described.

実施例 1〜5 三酸化タングステン粉末10009に、 1 K2S10210チ水溶液100CCとKCl
O,5チ水溶液1ooccおよびhtct3o、 s
%水溶液100CCを添加混合した後、熱処理し得られ
た酸化タングステン粉末に、レニウム酸の水溶液を加え
、攪拌しながら約80℃で蒸発乾固させた。
Examples 1 to 5 Tungsten trioxide powder 10009, 1 K2S10210 aqueous solution 100CC and KCl
O,5ti aqueous solution 1oocc and htct3o,s
% aqueous solution was added and mixed, an aqueous solution of rhenic acid was added to the tungsten oxide powder obtained by heat treatment, and the mixture was evaporated to dryness at about 80° C. while stirring.

この場合、レニウム酸水溶液を酸化タングステン粉末に
添加する量は、最終的に得られる混合体全体に対するレ
ニウム分の割合として、11000PP、5000PP
M、10000PPM。
In this case, the amount of rhenic acid aqueous solution added to the tungsten oxide powder is 11000PP, 5000PP as a ratio of rhenium to the entire mixture finally obtained.
M, 10000PPM.

20000PPM、および30000PPMに相当する
分量とした。
The amounts were set to correspond to 20,000 PPM and 30,000 PPM.

次いで、蒸発乾固したものを、ステンレス製ボートに1
ボート約3001をチャージし、これを還元炉中に入れ
、500A/1時間の割合で水素を流しながら300〜
400℃の温度で1次還元を行なった。
Next, the evaporated to dryness was placed in a stainless steel boat.
Charge a boat of about 3001, put it into a reduction furnace, and heat it to 300~ while flowing hydrogen at a rate of 500A/hour.
The primary reduction was carried out at a temperature of 400°C.

しかる後、水素流量を2000 t/1時間の割合に変
え、700〜1000℃の温度でさらに2次還元を行な
った。
Thereafter, the hydrogen flow rate was changed to 2000 t/hour, and further secondary reduction was performed at a temperature of 700 to 1000°C.

還元終了後、冷却部において充分冷却した後、炉から充
分に還元された粉末を取り出し、その粒度をプレーン式
空気透過法により測定した。
After completion of the reduction, the powder was sufficiently cooled in the cooling section, and the sufficiently reduced powder was taken out from the furnace, and its particle size was measured by plain air permeation method.

その結果を下表に示す。同時に比較のために、レニウム
化合物を混合せず、それ以外は同一の条件で還元して得
られたタングステン粉末についての測定結果を、レニウ
ム含有量OPPMとして示す。
The results are shown in the table below. At the same time, for comparison, the measurement results for tungsten powder obtained by reduction under the same conditions without mixing a rhenium compound are shown as rhenium content OPPM.

次に、レニウムの含有量が30000PPMのタングス
テン−レニウム混合粉末を201採り、これを直径10
咽の金型に入れ2t/caの圧力で圧縮成型した後、2
200℃の温度で5時間焼結して合金ペレットを得た。
Next, 201 pieces of tungsten-rhenium mixed powder with a rhenium content of 30,000 PPM were taken, and this was
After compression molding at a pressure of 2t/ca,
Alloy pellets were obtained by sintering at a temperature of 200° C. for 5 hours.

こうして得られたベレットのレニウム分散状態を、X線
マイクロアナライザ(EPMA)で観察した。
The rhenium dispersion state of the pellet thus obtained was observed using an X-ray microanalyzer (EPMA).

得られた倍率500倍の組織写真を第1図に示す。The obtained tissue photograph at a magnification of 500 times is shown in FIG.

尚、写真中白い部分がレニウム組織である。また、従来
通り、金属タングステン粉末とレニウム粉末を、単に機
械的に混合してなる混合粉末から、同様にして得られた
合金ペレットの組織写真を第2図に示す。
Note that the white part in the photo is the rhenium structure. Further, FIG. 2 shows a photograph of the structure of an alloy pellet obtained in the same manner from a mixed powder obtained by simply mechanically mixing tungsten metal powder and rhenium powder as in the past.

以上の実施例から明らかなように、本発明の方法によれ
ば、粒径が充分に小さく、しかも両成分が均一に混合さ
れたタングステン−レニウム粉末混合体が製造されるの
で、これを常法により成型、焼結することにより、タン
グステン組織中にレニウムが均一に分散され、どの部分
も組成が均質な合金が得られる。
As is clear from the above examples, according to the method of the present invention, a tungsten-rhenium powder mixture having a sufficiently small particle size and a uniform mixture of both components is produced. By molding and sintering, rhenium is uniformly dispersed in the tungsten structure, resulting in an alloy with a homogeneous composition in all parts.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図および第2図は、本発明方法および従来方法で製
造されたタングステン−レニウム粉末混合体を、成型、
焼結して得られた合金ペレットのX線マイクロアナライ
ザによる組織写真を示す。
Figures 1 and 2 show tungsten-rhenium powder mixtures produced by the method of the present invention and the conventional method.
A microstructure photograph taken using an X-ray microanalyzer of an alloy pellet obtained by sintering is shown.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 ケイ素、アルミニウム又はカリウムの酸化物の1種
又は2種以上の少量を添加してなる酸化タングステン粉
末を、水溶性のレニウム化合物の水溶液と混合し、これ
を蒸発乾固させた後、水素雰囲気中で加熱還元すること
を特徴とするタングステン−レニウム粉末混合体の製造
方法。 2 レニウム分が50〜3(LO−00PPMとなる量
のレニウム化合物の水溶液を混合す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−レニウム粉
末混合体の製造方法。 ・3 ケイ素、アルミニウム又はカリウムの
酸化物の添加量を、粉末混合体全体のO9・005〜0
.1重量啄とすることを特徴とする特許請求の範囲第1
項または第2項記載のタングステン−レニウム粉末混合
体の製造方法。
[Claims] 1. Tungsten oxide powder containing a small amount of one or more of silicon, aluminum, or potassium oxides is mixed with an aqueous solution of a water-soluble rhenium compound, and the mixture is evaporated to dryness. A method for producing a tungsten-rhenium powder mixture, which comprises heating and reducing the mixture in a hydrogen atmosphere. 2. A method for producing a tungsten-rhenium powder mixture according to claim 1, characterized by mixing an aqueous solution of a rhenium compound in an amount such that the rhenium content is 50 to 3 (LO-00 ppm). 3. Silicon, The amount of aluminum or potassium oxide added should be adjusted to O9.005 to 0 of the entire powder mixture.
.. Claim 1 characterized in that it is 1 weight pot.
A method for producing a tungsten-rhenium powder mixture according to item 1 or 2.
JP55095659A 1980-07-15 1980-07-15 Method for producing tungsten-rhenium powder mixture Expired JPS5915961B2 (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5245517A (en) * 1975-10-09 1977-04-11 Toshiba Corp Production process of tungsten
JPS5467556A (en) * 1977-11-09 1979-05-31 Toshiba Corp Preparation of rhenium-tungsten alloy powder

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