JPS60228634A - タングステン基焼結材料の製造方法 - Google Patents
タングステン基焼結材料の製造方法Info
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- JPS60228634A JPS60228634A JP59082581A JP8258184A JPS60228634A JP S60228634 A JPS60228634 A JP S60228634A JP 59082581 A JP59082581 A JP 59082581A JP 8258184 A JP8258184 A JP 8258184A JP S60228634 A JPS60228634 A JP S60228634A
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- Japan
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- tungsten
- oxide
- powders
- sintered material
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- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
この発明は、高硬度・高靭性を有し、特にこれらの特性
が要求される切削工具や耐摩耗工具として用いた場合に
すぐれた性能を発揮するタングステン基焼結材料の製造
方法に関するものである。
が要求される切削工具や耐摩耗工具として用いた場合に
すぐれた性能を発揮するタングステン基焼結材料の製造
方法に関するものである。
従来、高温下においてすぐれた機械的特性を有するとこ
ろから、鋳鋼ロールの皮むき等の重切削に使用されてき
た、タングステンを母相とし、炭化チタンを分散相と?
I−るタングステン基超高質合金は鋳造法によって製造
されてきたが、この合金の共晶温度はきわめて高いため
に、溶解工程、鋳込み工程ともに出産化が困雌な上に、
合金の切断、研磨等の加工も勤しく、これらの点から鋳
造法ににる!lI造は−に記合金の量産化に適していな
かった。
ろから、鋳鋼ロールの皮むき等の重切削に使用されてき
た、タングステンを母相とし、炭化チタンを分散相と?
I−るタングステン基超高質合金は鋳造法によって製造
されてきたが、この合金の共晶温度はきわめて高いため
に、溶解工程、鋳込み工程ともに出産化が困雌な上に、
合金の切断、研磨等の加工も勤しく、これらの点から鋳
造法ににる!lI造は−に記合金の量産化に適していな
かった。
一方、上記&V造法の欠点を克服するために、タングス
テン−炭化チタン焼結材料を粉末冶金法で製造すること
が試みられ、粉末冶金法によるど、分散相を容易に炭化
チタン以外の化合物に換えることができるので、炭化チ
タンの代りに、周期w表の4a、5aJ5よび6a族金
属の炭化物、炭窒化物、および窒化物、並びにこれらの
2種部」−の固溶体のうちの1種または2種以上(以下
、これらを総称して金属の炭・窒化物並びにその固溶体
という)を分散相とした種々の焼結材料が試験された。
テン−炭化チタン焼結材料を粉末冶金法で製造すること
が試みられ、粉末冶金法によるど、分散相を容易に炭化
チタン以外の化合物に換えることができるので、炭化チ
タンの代りに、周期w表の4a、5aJ5よび6a族金
属の炭化物、炭窒化物、および窒化物、並びにこれらの
2種部」−の固溶体のうちの1種または2種以上(以下
、これらを総称して金属の炭・窒化物並びにその固溶体
という)を分散相とした種々の焼結材料が試験された。
また、これらの焼結(Δ利の製造に当り、原料粉末混合
時に酸化マグネシウム、酸化イツトリウムおよび酸化ア
ルミニウム(以下、それぞれMqO,Y2O3および△
fzOaで示し、かつこれらを総称して金属の酸化物と
いう〉のような金属酸化物を少量添加して焼結性を改善
づることも試みられ、その結果、様々な機械的特性を有
する焼結材料が提案されている。
時に酸化マグネシウム、酸化イツトリウムおよび酸化ア
ルミニウム(以下、それぞれMqO,Y2O3および△
fzOaで示し、かつこれらを総称して金属の酸化物と
いう〉のような金属酸化物を少量添加して焼結性を改善
づることも試みられ、その結果、様々な機械的特性を有
する焼結材料が提案されている。
しかしながら、結合相どなるタングステン粉末と、分散
相となる金属の炭・窒化物粉末、さらに必要に応じて金
属の酸化物粉末とを混合して得た混合粉末を出発原料ど
じた従来の粉末冶金法では、十分満足する焼結性を示さ
ないものであるため、特にこの結果の焼結材料を高硬度
・高靭性が要求される分野に使用した場合、十分満足す
る性能を発揮できないのが現状である、。
相となる金属の炭・窒化物粉末、さらに必要に応じて金
属の酸化物粉末とを混合して得た混合粉末を出発原料ど
じた従来の粉末冶金法では、十分満足する焼結性を示さ
ないものであるため、特にこの結果の焼結材料を高硬度
・高靭性が要求される分野に使用した場合、十分満足す
る性能を発揮できないのが現状である、。
(研究の目的)
そこで本発明者等は、上述のような観点から、従来の粉
末冶金法で得られるものよりも高硬度・高靭性を有する
焼結材料を得べく、その製造法について種々研究を行な
った。
末冶金法で得られるものよりも高硬度・高靭性を有する
焼結材料を得べく、その製造法について種々研究を行な
った。
この結果、タングステン酸化物粉末と、金属の炭・窒化
物並びにその固溶体の粉末と、さらに必要に応じて金属
の酸化物の粉末とからなる混合物粉末を水素還元して得
たタングステン基複合粉末を出発原お1どすると、前記
タングステン基複合粉末は焼結性にJ−ぐれたものであ
るため、製造され3− たタングステン基焼結月利は高硬度・高靭性を右するよ
うになるという知見を得たのである。
物並びにその固溶体の粉末と、さらに必要に応じて金属
の酸化物の粉末とからなる混合物粉末を水素還元して得
たタングステン基複合粉末を出発原お1どすると、前記
タングステン基複合粉末は焼結性にJ−ぐれたものであ
るため、製造され3− たタングステン基焼結月利は高硬度・高靭性を右するよ
うになるという知見を得たのである。
(発明の構成要イ4 )
この発明は、上記知見にもとづいてなされたちのCあっ
て、出発原料をプレス成形し、焼結してタングステン基
焼結材料を製造1−るに当り、タングステン酸化物粉末
と、金属の炭・窒化物並びにその固溶体の粉末と、ざら
に必要に応して、金属の酸化物の粉末とからなる混合物
粉末を水素還元して得たタングステン基複合粉末を出発
1爪料どするところに特徴を有するものであり、このよ
うな特徴を有する本発明法によって高硬度および高靭性
を有する焼結材料が得られるのは、水素還元によって生
成したタングステン基複合粉末における構成粒子の表面
が活性化されているためと考えられる。
て、出発原料をプレス成形し、焼結してタングステン基
焼結材料を製造1−るに当り、タングステン酸化物粉末
と、金属の炭・窒化物並びにその固溶体の粉末と、ざら
に必要に応して、金属の酸化物の粉末とからなる混合物
粉末を水素還元して得たタングステン基複合粉末を出発
1爪料どするところに特徴を有するものであり、このよ
うな特徴を有する本発明法によって高硬度および高靭性
を有する焼結材料が得られるのは、水素還元によって生
成したタングステン基複合粉末における構成粒子の表面
が活性化されているためと考えられる。
なお、上記のタングステン酸化物粉末としでは、種々の
形のタングステン酸化物、例えばWO3゜WO2、W2
05などの式で表わされるタンゲス4− テン酸化物粉末を使用することができ、また金属の炭・
窒化物並びにその固溶体の粉末としては、T i C,
ZrC,l−1fC,VC,NbC,TaC。
形のタングステン酸化物、例えばWO3゜WO2、W2
05などの式で表わされるタンゲス4− テン酸化物粉末を使用することができ、また金属の炭・
窒化物並びにその固溶体の粉末としては、T i C,
ZrC,l−1fC,VC,NbC,TaC。
Cra C2、MO2C,WC,T i N、ZrN。
HfC,VN、NbN、TaN、T i CN。
ZrCN、l−1fCN、VCN、NbCN、並びにこ
れらの2種以上の固溶体の粉末を使用することができる
。
れらの2種以上の固溶体の粉末を使用することができる
。
また、この発明の方法を実施するに当っては、まず上記
のようなタングステン酸化物、金属の炭・窒化物並びに
その固溶体、金属の酸化物、の各粉末を用意し、そして
これらの粉末を配合して所定の配合組成とし、通常の条
何下で乾式また(よ湿式混合して混合粉末とする。この
場合、前記の各粉末の配合割合は特に制限されないけれ
ども、一般にタングステン酸化物100重量部に対して
、金属の炭・窒化物並びにその固溶体;15〜100重
量部、ざらに必要な場合、金属の酸化物二0.05〜5
重間部の配合割合が採用される。その後上記の混合粉末
を密閉した反応容器中に装入し、純粋な水素または分解
アンモニアガスのJ、うな水素含有ガスの雰囲気中、7
50〜1300℃において還元する。還元温度が上記温
度より低いどタングステン酸化物の還元が十分に進まず
、一方それがに記温度よりも高くなると、還元時に発生
する水によって酸化される分散粒子の割合が増大するど
共に、タングステン粒子の寸法が増大して焼結性低下の
原因どなる。 上記還元処理に使用さねる水素カスの全
圧または分圧は通常0.5〜2気圧であり、還元反応は
酋通0,5〜5時間程度で終了する。この還元によって
、基本的にタングステン酸化物粉末は活性化された微1
Illなタングステン粒子どなり、その粒子の間に金属
の炭・窒化物並びにその固溶体、さらに必要に応じて金
属の酸化物の粒子が均一に分散した組織を有するタング
ステン基複合粉末が生成する。 ついで上記複合粉末を
、そのまま、またはパラフィンなどの成形助剤を添加し
た後、プレス圧力500−4000 kg/CT12に
おいてプレス成形して圧粉体どじ、ついでこの圧粉体を
還元性雰囲気中、真空中または不活性雰囲気中、温度:
1400〜2000℃の範囲内の所定の温度で常圧焼結
あるいはホットプレスし、さらに必要に応じて熱間静水
圧プレスあるいは熱間塑性加工を施すことによってタン
グステン基焼結材料が製造される。
のようなタングステン酸化物、金属の炭・窒化物並びに
その固溶体、金属の酸化物、の各粉末を用意し、そして
これらの粉末を配合して所定の配合組成とし、通常の条
何下で乾式また(よ湿式混合して混合粉末とする。この
場合、前記の各粉末の配合割合は特に制限されないけれ
ども、一般にタングステン酸化物100重量部に対して
、金属の炭・窒化物並びにその固溶体;15〜100重
量部、ざらに必要な場合、金属の酸化物二0.05〜5
重間部の配合割合が採用される。その後上記の混合粉末
を密閉した反応容器中に装入し、純粋な水素または分解
アンモニアガスのJ、うな水素含有ガスの雰囲気中、7
50〜1300℃において還元する。還元温度が上記温
度より低いどタングステン酸化物の還元が十分に進まず
、一方それがに記温度よりも高くなると、還元時に発生
する水によって酸化される分散粒子の割合が増大するど
共に、タングステン粒子の寸法が増大して焼結性低下の
原因どなる。 上記還元処理に使用さねる水素カスの全
圧または分圧は通常0.5〜2気圧であり、還元反応は
酋通0,5〜5時間程度で終了する。この還元によって
、基本的にタングステン酸化物粉末は活性化された微1
Illなタングステン粒子どなり、その粒子の間に金属
の炭・窒化物並びにその固溶体、さらに必要に応じて金
属の酸化物の粒子が均一に分散した組織を有するタング
ステン基複合粉末が生成する。 ついで上記複合粉末を
、そのまま、またはパラフィンなどの成形助剤を添加し
た後、プレス圧力500−4000 kg/CT12に
おいてプレス成形して圧粉体どじ、ついでこの圧粉体を
還元性雰囲気中、真空中または不活性雰囲気中、温度:
1400〜2000℃の範囲内の所定の温度で常圧焼結
あるいはホットプレスし、さらに必要に応じて熱間静水
圧プレスあるいは熱間塑性加工を施すことによってタン
グステン基焼結材料が製造される。
つぎに、この発明の製造方法を実施例により具体的に説
明する。
明する。
実施例1
まず、原料粉末どして、いずれも市販の平均粒径:0,
5μmを有するW O3粉末おにび同0、Of、zmの
T i C0,3N o、y粉末を用意し、これら原料
粉末を、重量%で、WO3:80%。
5μmを有するW O3粉末おにび同0、Of、zmの
T i C0,3N o、y粉末を用意し、これら原料
粉末を、重量%で、WO3:80%。
T t (〕o3Nα7:20%の配合組成に配合し、
ライカイ機で30分分間式混合して、混合粉末を形成さ
せた後、これを耐熱合金製ボー1〜に入れて水素雰囲気
中、常圧下、温度:1100℃に1時間保持して還元処
理を施し、Wニア6重間%。
ライカイ機で30分分間式混合して、混合粉末を形成さ
せた後、これを耐熱合金製ボー1〜に入れて水素雰囲気
中、常圧下、温度:1100℃に1時間保持して還元処
理を施し、Wニア6重間%。
T f Co、:+ No、y : 24重は%からな
るタングステン基複合粉末を得た。つぎにこの複合粉末
を1500kg/cm2の圧力にて圧粉体に成形1ノ、
この圧粉体を、真空中、温度:1600”Cに1時間保
持の条件で焼結を行ない、タングステン基焼結材料を製
造した。
るタングステン基複合粉末を得た。つぎにこの複合粉末
を1500kg/cm2の圧力にて圧粉体に成形1ノ、
この圧粉体を、真空中、温度:1600”Cに1時間保
持の条件で焼結を行ない、タングステン基焼結材料を製
造した。
1qられた焼結材1′+1は、殆ど空孔を含まず、焼結
中にT : C03N o、yどWとが反応して生成し
た粒度:約2μMの(Ti、W)CN粒子がW母相中に
均一に分散した緻密構造を有し、その硬さは、ロックウ
ェルヘスケールで87であり、抗折ツノは170 kG
l/ m+n2であった、。
中にT : C03N o、yどWとが反応して生成し
た粒度:約2μMの(Ti、W)CN粒子がW母相中に
均一に分散した緻密構造を有し、その硬さは、ロックウ
ェルヘスケールで87であり、抗折ツノは170 kG
l/ m+n2であった、。
実施例2
まず、原料粉末どじで、いずれも市販の平均粒径:0.
5μmを有覆るW2O5(ブルーオヤザイド)粉末、同
1.0μmのT a (/粉末おJ、び同1.2μmの
TiN粉末を用意し、これら原料粉末を、重量%で、W
205 : 75%+ T a(’r : L)%。
5μmを有覆るW2O5(ブルーオヤザイド)粉末、同
1.0μmのT a (/粉末おJ、び同1.2μmの
TiN粉末を用意し、これら原料粉末を、重量%で、W
205 : 75%+ T a(’r : L)%。
TiN:20%の配合組成に配合し、ボールミルでアル
コールを加えて12時時間式混合し、乾燥して、混合粉
末を形成させた後、これを耐熱ボートの中に入れ゛C横
型水素に装入し、常圧下、温度:1000℃に1時間保
持の条件の下に水素で還元し、Wニア1重量%、TaC
:6重量%、TiN:23重量%からなる組成を右する
タングステン基複合粉末を得た。 この複合粉末に牛用
のステアリン酸ど樟脳を添加して1000 klll/
crn12の圧力でプレス【ノて圧粉体を造り、この
圧粉体を、水素雰囲気中、温度:1650℃に1時間保
持の条イ1で焼結してタングステン基焼結材料を製造し
た。
コールを加えて12時時間式混合し、乾燥して、混合粉
末を形成させた後、これを耐熱ボートの中に入れ゛C横
型水素に装入し、常圧下、温度:1000℃に1時間保
持の条件の下に水素で還元し、Wニア1重量%、TaC
:6重量%、TiN:23重量%からなる組成を右する
タングステン基複合粉末を得た。 この複合粉末に牛用
のステアリン酸ど樟脳を添加して1000 klll/
crn12の圧力でプレス【ノて圧粉体を造り、この
圧粉体を、水素雰囲気中、温度:1650℃に1時間保
持の条イ1で焼結してタングステン基焼結材料を製造し
た。
得られた焼結材料は殆ど空孔のない緻密な構造を有し、
その分散相は、炭化タンタルに富む相と窒化チタンに富
む相に区分されるが、X線的には1本の回折線を示す、
組成範囲に幅がある1i−W −T a−C−N系の固
溶体であり、その硬さは、HR△:88であり、抗折力
は160kg/lT1m2であった。
その分散相は、炭化タンタルに富む相と窒化チタンに富
む相に区分されるが、X線的には1本の回折線を示す、
組成範囲に幅がある1i−W −T a−C−N系の固
溶体であり、その硬さは、HR△:88であり、抗折力
は160kg/lT1m2であった。
つぎに、上記焼結材料から切削チップを切り出し、被削
材:SNCM−8(硬さ:l−1e240)、切削速度
: 100m /min 、送り: 1.5mm/re
V、、切込み:3rnrnの条件で鋼の高送り切削を行
ない、切刃の逃げ面摩耗幅が、0.5+++n+に達す
るまでの時問を測定したどころ30分の工具寿命を示し
、一方従来のものとの比較の目安どして、切削工具用の
超硬P20 (硬さニド1r<A91.抗折カニ160
kG/+l1m2)から切り出した切削チップについ
て−[記ど同一の条件で切削試験を実施したどころ、そ
の工具寿命は僅か5分であった。
材:SNCM−8(硬さ:l−1e240)、切削速度
: 100m /min 、送り: 1.5mm/re
V、、切込み:3rnrnの条件で鋼の高送り切削を行
ない、切刃の逃げ面摩耗幅が、0.5+++n+に達す
るまでの時問を測定したどころ30分の工具寿命を示し
、一方従来のものとの比較の目安どして、切削工具用の
超硬P20 (硬さニド1r<A91.抗折カニ160
kG/+l1m2)から切り出した切削チップについ
て−[記ど同一の条件で切削試験を実施したどころ、そ
の工具寿命は僅か5分であった。
実施例3
まず、原料粉末どして、いずれも市販の平均粒径: 0
,3μmを有するWO3粉末、同0.9.cz mのT
I Co3N0.7粉末a3よび同0.5μmのAJ
203粉末を用意し、これら原料粉末を、重量%で、W
O3ニア7%、T i Co3No7: 20%。
,3μmを有するWO3粉末、同0.9.cz mのT
I Co3N0.7粉末a3よび同0.5μmのAJ
203粉末を用意し、これら原料粉末を、重量%で、W
O3ニア7%、T i Co3No7: 20%。
Al2O2:3%の配合組成に配合し、ラーrカイ機で
2時間乾式混合して、混合粉末を形成さ[た後、これを
耐熱ボー1へに入れC横型水素炉に装入し、水素雰囲気
中、常圧下、調度1200℃に0.5時間保持の条件で
還元し゛U、Wニア4重量%。
2時間乾式混合して、混合粉末を形成さ[た後、これを
耐熱ボー1へに入れC横型水素炉に装入し、水素雰囲気
中、常圧下、調度1200℃に0.5時間保持の条件で
還元し゛U、Wニア4重量%。
T i C0,3NO,7: 23重間%、Al2O3
:3重量%からなる組成を有する複合粉末を造った。つ
ぎにこの複合粉末を1000 ka/cm2の圧力にて
圧粉体に成形し、この圧粉体を真空中、調度:1600
℃に1時間保持の条件で焼結してタングステン基焼結材
別を製造した。
:3重量%からなる組成を有する複合粉末を造った。つ
ぎにこの複合粉末を1000 ka/cm2の圧力にて
圧粉体に成形し、この圧粉体を真空中、調度:1600
℃に1時間保持の条件で焼結してタングステン基焼結材
別を製造した。
つぎに、この結果得られた焼結材料について特性を測定
1−ると、イの硬さは1−IR△て・89、抗折力は1
60 k!+/mm2を示し、したがって上記焼結材料
もヤ)はり高硬度高靭性を示す緻密構造を有することが
明らかである。
1−ると、イの硬さは1−IR△て・89、抗折力は1
60 k!+/mm2を示し、したがって上記焼結材料
もヤ)はり高硬度高靭性を示す緻密構造を有することが
明らかである。
以上の実施例1−3の結果から、本発明によつ−C製造
された焼結材料は、いずれも従来焼結材料に比して高硬
度および高靭性を有し、かつ切削工具として使用した場
合にすぐれた耐摩耗性を示すことが明らかである。
された焼結材料は、いずれも従来焼結材料に比して高硬
度および高靭性を有し、かつ切削工具として使用した場
合にすぐれた耐摩耗性を示すことが明らかである。
(総括的効果)
上述のように、この発明の方法によると、高硬度・高靭
性を有づる焼結材料を製造することができ、したがって
この焼結材料を、これらの特性が要求される切削]二具
や、軸受および線引ダイスなどの耐摩耗]−興どして使
用した場合にすぐれた性tiltを長期にわたって発揮
するのである。
性を有づる焼結材料を製造することができ、したがって
この焼結材料を、これらの特性が要求される切削]二具
や、軸受および線引ダイスなどの耐摩耗]−興どして使
用した場合にすぐれた性tiltを長期にわたって発揮
するのである。
Claims (2)
- (1) タングステン酸化物粉末と、周期f4!表の4
a、5a、おにび6a族金属の炭化物、炭窒化物、およ
び窒化物、並びにこれらの2種以上の固溶体、のうちの
1種または2種以上の粉末とからなる混合粉末を水素還
元して、タングステン基複合粉末を造り、これをプレス
成形した後、焼結することを特徴とするタングステン基
焼結材料の製造方法。 - (2) タングステン酸化物粉末ど、周期律表の4a、
5a、および6a族金属の炭化物、炭窒化物、および窒
化物、並びにこれらの2種以上の固溶体、のうちの1種
または2種以上の粉末と、酸化マグネシウム、酸化イツ
トリウム、および酸化1− アルミニウムのうちの1種または2種以上の粉末どから
なる混合粉末を水素還元して、タングステン基複合粉末
を造り、これをプレス成形した後、焼結することを特徴
とするタングステン基焼結材料の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59082581A JPS60228634A (ja) | 1984-04-24 | 1984-04-24 | タングステン基焼結材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59082581A JPS60228634A (ja) | 1984-04-24 | 1984-04-24 | タングステン基焼結材料の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60228634A true JPS60228634A (ja) | 1985-11-13 |
JPS647141B2 JPS647141B2 (ja) | 1989-02-07 |
Family
ID=13778442
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59082581A Granted JPS60228634A (ja) | 1984-04-24 | 1984-04-24 | タングステン基焼結材料の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS60228634A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107744825A (zh) * | 2017-09-21 | 2018-03-02 | 阜阳师范学院 | 一种WO3/g‑C3N4B光催化剂的构筑及其制备和应用 |
CN114540691A (zh) * | 2022-02-28 | 2022-05-27 | 中南大学 | 一种抗高热负荷冲击高强韧细晶w基复合材料及制备方法 |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR101159086B1 (ko) * | 2004-03-05 | 2012-06-25 | 미츠비시 머티리얼 씨.엠.아이. 가부시키가이샤 | 고강도 및 고경도를 갖는 텅스텐계 소결 재료 및 그것으로 이루어지는 광학 유리 렌즈의 열간 프레스 성형 금형 |
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JPS6245293A (ja) * | 1985-08-22 | 1987-02-27 | Nec Corp | 画像伝送方式 |
-
1984
- 1984-04-24 JP JP59082581A patent/JPS60228634A/ja active Granted
Patent Citations (1)
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---|---|---|---|---|
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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JPS647141B2 (ja) | 1989-02-07 |
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