JPWO2007060907A1 - タングステン合金粒、それを用いた加工方法およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

形状加工するために用いられる補助材において、加工時間を短縮することができるとともに、被加工材に付与される形状の品質を低下させることがなく、相対的に製造コストが低い補助材、それを用いた加工方法、その製造方法を提供する。タングステン合金粒（１）は、８０質量％以上９８質量％以下のタングステンと、ニッケルと、鉄、銅およびコバルトからなる群より選ばれた少なくとも１種の金属と、不可避的不純物とを含み、最大径が０．１ｍｍ以上５．０ｍｍ以下、比表面積が０．０２ｍ２／ｇ以下である。タングステン合金粒（１、１０）と被加工材（３０）と研磨材（２０）とを混合して容器（１００）に入れた状態で容器（１００）を回転することによって被加工材（３０）の形状を加工する。タングステン合金粒（１）の製造方法は、造粒粉を有機バインダの軟化点以上の温度で撹拌した後、冷却することによって造粒粉を球状化する。

Description

この発明は、一般的にはタングステン合金粒、それを用いた加工方法およびその製造方法に関し、特定的には水晶振動子等の圧電素子、電子デバイスなどを形状加工するために用いられるタングステン合金粒、それを用いた加工方法およびその製造方法に関するものである。

従来から、水晶振動子等の圧電素子、電子デバイスなどの形状加工は、研磨材と被加工材、または研磨材と補助材と被加工材を混合して加工容器に入れた状態で、加工容器を回転させることにより、行われている。

たとえば、特開平１０−２１７０８４号公報（特許文献１）には、矩形状ＡＴ振動片の製造方法が記載されている。この製造方法では、球状ポットに研磨剤と矩形状ＡＴ振動片を入れて、球状ポットを自転および公転することにより、矩形状ＡＴ振動片の平面に斜面を形成する。

また、たとえば、特開２００２−３３００４２号公報（特許文献２）には、水晶振動子などのべべリング加工法が記載されている。この加工方法では、水晶振動子などの圧電素板と、アルミナ系の遊離研磨砥粒からなる加工研磨材とに加えて、セラミック、樹脂材料、水晶材料、金属などからなる球状または平板状の補助材を供給して、これらを加工筒に入れて、加工筒を回転することにより、圧電素板のべべリング加工を行う。

このように上記の公報では、圧電素子、電子デバイスなどの形状加工において加工効率を高めるために補助材が加えられている。

なお、従来のタングステン合金粒とその製造方法は、特許第２９８７９１１号公報（特許文献３）、特開平４−３０８００３号公報（特許文献４）に記載されている。
特開平１０−２１７０８４号公報 特開２００２−３３００４２号公報 特許第２９８７９１１号公報 特開平４−３０８００３号公報

しかしながら、従来の補助材を加えても、加工時間の短縮には限度があり、加工に数日から１０日程度かかる場合もあり、大きな問題となっている。

また、補助材に比重の高い物質を用いると、補助材の自重が大きくなり、被加工材に加わる重量が大きくなるため、加工効率が向上する、すなわち、加工時間を短縮することができることが予想される。しかし、加工時間の短縮だけでなく、被加工材に付与される形状の品質、製造コスト等も考慮する必要がある。このため、高比重の補助材は未だ実用化されていない。

そこで、この発明の目的は、形状加工するために用いられる補助材において、加工時間を短縮することができるとともに、被加工材に付与される形状の品質を低下させることがなく、相対的に製造コストが低い補助材、それを用いた加工方法およびその製造方法を提供することである。

この発明に従ったタングステン合金粒は、８０質量％以上９８質量％以下のタングステンと、ニッケルと、鉄、銅およびコバルトからなる群より選ばれた少なくとも１種の金属と、不可避的不純物とを含み、最大径が０．１ｍｍ以上５．０ｍｍ以下であり、比表面積が０．０２ｍ^２／ｇ以下である。なお、この発明のタングステン合金粒は、本発明の作用効果を損なわない限度において、ニッケル、鉄、銅、コバルト以外の他の元素を含んでいてもよく、たとえば、マンガン、モリブデン、シリコン、レニウム、クロム、チタン、バナジウム、ニオブ、タンタル等の元素を含んでいてもよい。

この発明に従ったタングステン合金粒は、当該タングステン合金粒の外表面におけるタングステン以外の元素の存在比率が、当該タングステン合金粒の内部におけるタングステン以外の元素の存在比率よりも大きいことが好ましい。

この発明に従ったタングステン合金粒は、形状を加工するために被加工材と混合して用いられるのが好ましい。

また、この発明に従ったタングステン合金粒の炭素含有量は０．０１質量％以下であるのが好ましい。

この発明に従ったタングステン合金粒を用いた加工方法は、上述のいずれかの特徴を有するタングステン合金粒と被加工材と研磨材とを混合して容器に入れた状態で、容器を回転することによって被加工材の形状を加工する。

この発明に従ったタングステン合金粒を用いた加工方法においては、被加工材は水晶片であるのが好ましい。

この発明に従ったタングステン合金粒の製造方法は、タングステン粉末と、ニッケル粉末と、鉄粉末、銅粉末およびコバルト粉末からなる群より選ばれた少なくとも１種の粉末とを混合する工程と、上記の混合工程で得られた混合粉末に有機バインダを加えて造粒する工程と、上記の造粒工程で得られた造粒粉を有機バインダの軟化点以上の温度で撹拌した後、冷却することによって造粒粉を球状化する工程と、球状化された上記の造粒粉を焼結する工程とを備える。

この発明に従ったタングステン合金粒の製造方法においては、当該タングステン合金粒の外表面におけるタングステン以外の元素の存在比率が、当該タングステン合金粒の内部におけるタングステン以外の元素の存在比率よりも大きいことが好ましい。

この発明によれば、タングステン合金粒は、主成分としてタングステンを８０質量％以上９８質量％以下含むので高い比重を有し、金属タングステンよりも機械加工が容易であるので相対的に製造コストが低く、最大径が０．１ｍｍ以上５．０ｍｍ以下であるので、形状加工するための補助材として用いられると、加工効率の向上に寄与し、比表面積が０．０２ｍ^２／ｇ以下であるので、形状加工するための補助材として用いられると、被加工材にキズを与える可能性を低減することができ、被加工材に付与される形状の品質を低下させるのを防止することができる。

また、この発明によれば、高い比重を有するとともに表面がより滑らかなタングステン合金粒を相対的に低い製造コストで得ることができる。

本発明のタングステン合金粒の断面を模式的に示す断面図である。 本発明のタングステン合金粒を補助材として用いて、被加工材としての水晶にベベリング加工を施す加工方法を概念的に示す図である。 実施例１で得られたタングステン合金粒の走査型電子顕微鏡写真を示す。 比較例２で得られたタングステン合金粒の走査型電子顕微鏡写真を示す。 実施例１で得られたタングステン合金粒の外表面の走査型電子顕微鏡写真を示す。 図５の走査型電子顕微鏡写真においてエネルギー分散型Ｘ線分析によるタングステン元素の面分析結果を示す。 実施例１で得られたタングステン合金粒の内部の走査型電子顕微鏡写真を示す。 図７の走査型電子顕微鏡写真においてエネルギー分散型Ｘ線分析によるタングステン元素の面分析結果を示す。 タングステン合金粒の外表面と内部の走査型電子顕微鏡写真においてタングステン以外の元素の存在比率の算出方法を示す図である。

符号の説明

１：タングステン合金粒、１１：タングステン粒子、１２：バインダ、１０：補助材、２０：研磨材、３０，４０，５０：被加工材、１００：筒状容器

本発明者は、形状加工するために用いられる補助材において、加工時間を短縮することができるとともに、被加工材に付与される形状の品質を低下させることがなく、相対的に製造コストが低い補助材を得るために以下のとおり検討した。

まず、実用的な高比重の補助材に要求される特性は、（ａ）被加工材にキズを与えることがないようにより滑らかな表面を有すること、（ｂ）比重が相対的に高いこと、（ｃ）相対的に製造コストが低いこと、の三点を挙げることができる。

従来の補助材に用いられている鋼やステンレス鋼は、上記の特性（ａ）を満たすことができるように機械加工することが容易で上記の特性（ｃ）を満たすが、上記の特性（ｂ）を満たさないので、鋼やステンレス鋼からなる補助材は加工時間の短縮に寄与する度合いが小さい。

また、鋼やステンレス鋼よりも相対的に高い比重の材料として金属タングステンを挙げることができる。金属タングステンは、上記の特性（ｂ）を満たし、材料コストが相対的に低い。しかし、金属タングステンは非常に硬い材料であるので、上記の特性（ａ）を満たすことができるように機械加工することが困難で上記の特性（ｃ）を満たさない。

さらに、機械加工することが容易で相対的に高い比重の材料としてタングステン合金を挙げることができる。タングステン合金は、上記の特性（ｂ）と（ｃ）を満たす。

しかしながら、上記の特性（ａ）を満たすように滑らかな表面を有するようにタングステン合金材を加工することは、従来のタングステン合金材またはタングステン合金粒では困難である。たとえば、従来のタングステン合金材は、タングステンの原料粉末を準備し、その粒子の集合体として二次粒子を形成し、その二次粒子を用いて焼結することによって製造される。このとき、焼結前の二次粒子の表面には突起部または角部が存在しているため、その二次粒子を焼結して得られたタングステン合金材の表面にも突起部または角部が存在したままである。

また、従来の二次粒子の形成は、タングステンの原料粉末と溶媒と有機バインダとを混合し、この混合粉を用いて、スプレードライヤー法、撹拌法、転動法等によって造粒することによって行われる。この造粒工程で得られた造粒粉を乾燥する際に表面から溶媒が気化するため、二次粒子の表面は溶岩状になり、突起部または角部が存在する。

さらに、圧粉体を粉砕して二次粒子を形成する場合もある。この場合、二次粒子の表面に破壊面がランダムに形成されているため、その二次粒子を焼結して得られたタングステン合金材の表面には突起部または角部が存在し、多面体状のタングステン合金材が得られる。

このように製造された最大径が０．１〜０．５ｍｍの従来のタングステン合金粒には、比表面積が０．０４ｍ^２／ｇ程度の突起部または角部が表面に存在している。このような比表面積の大きいタングステン合金粒を後加工することによって、その比表面積を被加工材にキズを与えることがないようなレベルである０．０２ｍ^２／ｇ以下まで大幅に低減することは、最大径が０．１〜０．５ｍｍと小さいために、実質的に困難である。

以上の考察に基づいて、本発明者はタングステン合金材の製造工程に着目して鋭意研究を重ねた。その結果、製造工程において特定の処理を行うことによって上記の目的を達成することが可能なタングステン合金粒を得ることができることを見出した。このような発明者の知見に基づいて本発明はなされたものである。

本発明のタングステン合金粒は、主成分としてタングステンを８０質量％以上９８質量％以下含むので１５ｇ／ｃｍ^３以上の高い比重を有し、金属タングステンよりも粒状体の形成が容易であり、機械加工が容易であるので相対的に製造コストが低い。タングステンの含有量は９５質量％以上で、比重が１８ｇ／ｃｍ^３以上であるのが好ましい。タングステンの含有量が９８質量％を超えると、１８．８ｇ／ｃｍ^３を超える高い比重が得られるが、性状が純タングステンに近くなり、硬くて脆いタングステン合金粒になる。ニッケル、鉄、銅およびコバルトの合計の含有量は、２質量％以上２０質量％以下が好ましい。これらの元素の合計の含有量が２質量％未満では、性状が純タングステンに近くなり、硬くて脆いタングステン合金粒になる。これらの元素の合計の含有量が２０質量％を超えると、タングステン合金粒の比重が低下する。より好ましくは、ニッケル、鉄、銅およびコバルトの合計の含有量は、２質量％以上５質量％以下である。

また、本発明のタングステン合金粒は、最大径が０．１ｍｍ以上５．０ｍｍ以下であるので、形状加工するための補助材として用いられると、研磨材との混合状態が良好になり、加工効率の向上に寄与し、すなわち、加工時間の短縮に寄与する。加工時間をさらに短縮するためには、タングステン合金粒の最大径は０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であるのが好ましく、０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であるのがより好ましい。

さらに、本発明のタングステン合金粒は、比表面積が０．０２ｍ^２／ｇ以下であるので、表面に突起部または角部がほとんど存在せず、形状加工するための補助材として用いられると、被加工材にキズを与える可能性を低減することができ、被加工材に付与される形状の品質を低下させるのを防止することができる。タングステン合金粒の比表面積は０．０１５ｍ^２／ｇ以下であるのが好ましく、０．０１ｍ^２／ｇ以下であるのがより好ましい。なお、タングステン合金粒の比表面積は、小さい方が好ましいが、少なくとも０．００１ｍ^２／ｇ以上が望ましい。比表面積が０．００１ｍ^２／ｇよりも小さいタングステン合金粒を製造することは困難であり、または製造コストが高くなるおそれがある。

なお、本発明のタングステン合金粒は、焼結後に得られたタングステン合金粒に対して、後加工を施さないで、また、ほとんど後加工を施すことなく、上述した形状の特徴を備えることができる。

本発明のタングステン合金粒において、表面の汚れ等の付着物を除去する目的で、または、少しでもさらに比表面積を低減する目的で、バレル研磨、ラップ研磨等の後加工を施してもよい。

本発明のタングステン合金粒において、比表面積を０．０２ｍ^２／ｇ以下に低減することができる要因または要素としては、タングステン合金粒の外表面を構成している組成または相がタングステン合金粒の内部を構成している組成または相と異なることによるものと考えられる。具体的には、タングステン合金粒の外表面では、タングステン以外の元素の存在比率が、タングステン合金粒の内部のタングステン以外の元素の存在比率よりも大きくなっていることによるものと考えられる。

図１は、本発明のタングステン合金粒の断面を模式的に示す断面図である。

一般にタングステン合金は、所望の比重を満たすようにタングステン粒子が高い密度で充填され、これらのタングステン粒子の周囲やタングステン粒子間の隙間をニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）等のタングステン以外の元素からなるバインダが充填するような組織形態を有する。

図１に示すように、後述する製造方法によって製造された本発明のタングステン合金粒１の内部は、所望の比重を満たすようにタングステン粒子１１が高い密度で充填され、これらのタングステン粒子１１の周囲やタングステン粒子１１間の隙間をニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）等のタングステン以外の元素からなるバインダ１２が充填するような組織形態を有する。これに対して、タングステン合金粒１の外表面は、タングステン合金粒１が焼結された状態で、すなわち、後加工を施さない状態で、なめらかな球状に近い形状になっているために、外表面に露出するタングステン粒子１１間に形成される凹部をより多くのバインダ１２で充填するような組織形態を有する。本発明のタングステン合金粒１の外表面が上述のような組織形態を有するので、タングステン合金粒の外表面では、タングステン以外の元素の存在比率が、タングステン合金粒の内部のタングステン以外の元素の存在比率よりも大きくなっている。

タングステン以外の元素の存在比率は、タングステン合金粒の外表面では３０〜６０％、内部では４〜３０％の範囲内であるのが好ましい。タングステン合金粒の外表面におけるタングステン以外の元素の存在比率が３０％未満であると、外表面の凹凸が大きくなり、なめらかな外表面を得ることが困難になり、６０％を超えると、タングステン合金粒を実質的に製造することが困難になる、または、タングステン合金粒の全体の比重が低下する。一方、タングステン合金粒の内部におけるタングステン以外の元素の存在比率が４％未満であると、性状が純タングステンに近くなり、硬くて脆いタングステン合金粒になる。タングステン合金粒の内部におけるタングステン以外の元素の存在比率が３０％を超えると、タングステン合金粒の全体の比重が低下し、所望の高い比重を得ることができない。

本発明のタングステン合金粒の炭素含有量は０．０１質量％以下であるのが好ましい。炭素含有量が０．０１質量％を超えると、タングステン合金粒の硬度が高くなるため、形状加工するための補助材として用いられると、被加工材にキズを与える可能性が高くなる。炭素含有量は、少ない方が好ましいが、少なくとも０．００１質量％以上が望ましい。炭素含有量が０．００１質量％未満のタングステン合金粒を製造することは実質的に困難であり、または製造コストが高くなるおそれがある。本発明のタングステン合金粒の硬度は、５ｋｇ加重時のビッカース硬さで２００以上４００以下であるのが好ましい。タングステン合金粒の硬度が２００未満であると、タングステン合金粒を補助材として用いたときの摩耗による消耗が大きくなるおそれがある。タングステン合金粒の硬度が４００を超えると、タングステン合金粒が被加工材にきずを与える可能性が高くなる。

本発明のタングステン合金粒は、形状を加工するために被加工材と混合して用いられる。本発明のタングステン合金粒を用いた加工方法は、上述の特徴を有するタングステン合金粒と被加工材と研磨材とを混合して容器に入れた状態で、容器を回転することによって被加工材の形状を加工する。具体的には、たとえば、コンベックス加工、ベベリング加工等の補助材として形状を加工するために被加工材と混合して本発明のタングステン合金粒を用いた場合、従来の補助材を用いた場合に比べて、加工時間を１／３程度に短縮することが可能である。被加工材は水晶片であるのが好ましい。

図２は、本発明のタングステン合金粒を補助材として用いて、被加工材としての水晶にベベリング加工を施す加工方法を概念的に示す図である。ここで、ベベリング加工とは、水晶振動子等の圧電素子の素板の主面と側面とにＲ形状の曲面を形成する加工である。

図２に示すように、たとえば、補助材１０として本発明のタングステン合金粒、研磨材２０としてアルミナ系研磨材、被加工材３０として水晶振動子の素板（直方体形状）を外径が５０ｍｍの筒状容器１００に入れた状態で筒状容器１００を矢印Ｒで示す方向に回転する。これにより、加工後の被加工材４０に示すように、角部にＲ形状の曲面４１が形成される。また、加工後の被加工材５０に示すように、素板の主面にＲ形状の曲面５１が形成され、素板の側面にＲ形状の曲面５２が形成される。

本発明のタングステン合金粒は、次のようにして製造される。

まず、タングステン粉末と、ニッケル粉末と、鉄粉末、銅粉末およびコバルト粉末からなる群より選ばれた少なくとも１種を含む粉末とを混合する。

次に、混合工程で得られた混合粉末に有機バインダを加えて造粒する。造粒法としては、スプレードライヤー法、撹拌法、転動法等の種々の造粒法を用いてもよい。用いられる有機バインダとしては、パラフィン、アクリル樹脂、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール等を挙げることができる。

そして、造粒工程で得られた造粒粉を有機バインダの軟化点（ガラス転移点）以上の温度で撹拌した後、冷却することによって造粒粉を球状化する。このとき、軟化した造粒粉が撹拌され、転がることにより、二次粒子の表面に存在した突起部または角部が丸められて、より滑らかな表面を有する造粒粉を得ることができる。球状化された造粒粉を篩い分けし、最大径が０．１ｍｍ以上５．０ｍｍ以下の造粒粉を分離する。最大径が０．１ｍｍ未満であると、粒単体の質量が小さくなるので、タングステン合金粒は形状加工するための補助材としての機能を果たさなくなる。最大径が５．０ｍｍを超えると、形状加工するための補助材として用いた場合に研磨材との混ざりが悪くなり、タングステン合金粒は加工時間の短縮に寄与しなくなる。

その後、球状化された上記の造粒粉を焼結する。このとき、造粒粉を構成する粒子同士の接着を防止するためにアルミナ中で焼結を行うのが好ましい。また、液化したバインダ成分の表面張力を利用して、粒子の表面に突起部または角部が生じないように、焼結温度は、タングステン以外のバインダ成分としてのニッケル、鉄、銅、コバルトの液相温度よりも１０℃以上高い温度であるのが好ましい。また、不可避的不純物である炭素の含有量を低下するためには、焼結時の温度上昇時に、１０００℃から１２００℃までの範囲にて２時間以上保持することが望ましい。

以上の実施の形態では、本発明のタングステン合金粒は、形状加工するための補助材として用いられる例について説明したが、高い比重を有するとともに表面がより滑らかであるという特性を活かして他の用途に用いられてもよい。

以下、この発明の一つの実施例について説明する。

表１に示すように、原材料粉末の配合組成、有機バインダの種類と添加割合、製造条件（球状化処理、焼結温度）に従って実施例１〜１０、比較例１〜２の補助材を作製した。

まず、表１に示す質量比率でタングステン（Ｗ）粉末、ニッケル（Ｎｉ）粉末、鉄（Ｆｅ）粉末、銅（Ｃｕ）粉末、コバルト（Ｃｏ）粉末を配合し、ミキサで１時間混合した。その後、上記の金属混合粉に、表１に示す質量比率で各種の有機バインダを加えて造粒粉を作製した。ここで、有機バインダとして用いられたパラフィンの軟化点は７０℃、アクリル樹脂の軟化点は１１０℃である。

実施例１〜実施例９と比較例２では、上記の金属混合粉に、有機バインダとして溶かしたパラフィンを加え、熱を加えながら均一になるまで１０分間混合し、この混合物をステンレス鋼製の容器に入れて水冷にて冷却した後、ハンマにて粉砕することにより、造粒粉とした。

実施例１０では、上記の金属混合粉に、有機バインダとしてアクリル樹脂と、溶媒としてＣ_３Ｈ_７Ｂｒを５質量％加え、ヘンシェル型ミキサにて２時間混合した後、真空ポンプにて乾燥することによってＣ_３Ｈ_７Ｂｒを気化させ、造粒粉とした。

実施例１〜１０では、得られた造粒粉を混合攪拌機にて、表１に示す温度と時間の条件で攪拌した後、冷却することにより、球状化処理を行った。

実施例１〜１０で得られた球状化後の造粒粉、比較例２の造粒粉を篩目で篩い分けした。実施例１〜３、実施例６〜１０および比較例２ではタイラ（Ｔｙｌｅｒ）粒度メッシュが＃２８〜＃１１５（篩目開きが０．６０ｍｍ〜０．１２５ｍｍ）の篩目を用い、実施例４ではタイラ（Ｔｙｌｅｒ）粒度メッシュが＃１４〜＃１１５（篩目開きが１．１８ｍｍ〜０．１２５ｍｍ）の篩目を用い、実施例５ではタイラ（Ｔｙｌｅｒ）粒度メッシュが＃３．５〜＃１１５（篩目開きが５．６６ｍｍ〜０．１２５ｍｍ）の篩目を用いた。

、篩い分けによって分離された実施例１〜１０と比較例２の造粒粉をアルミナ中で表１に示す焼結温度にて２時間焼結することにより、タングステン合金粒を補助材として作製した。

なお、比較例１では、市販の銅（Ｃｕ）粉をそのまま補助材として用いた。

図２は、実施例１で得られたタングステン合金粒の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真（倍率：×２００）を示す。図３は、比較例２で得られたタングステン合金粒の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真（倍率：×２００）を示す。図３に示されるように従来のタングステン合金粒は突起部または角部が表面に存在するのに対し、図２に示されるように本発明のタングステン合金粒は滑らかな表面を有することがわかる。

図５は実施例１で得られたタングステン合金粒の外表面の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真（倍率：×３００）を示し、図６は図５の走査型電子顕微鏡写真においてエネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＸ）によるタングステン元素の面分析結果を示す。図７は実施例１で得られたタングステン合金粒の内部の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真（倍率：×３００）を示し、図８は図７の走査型電子顕微鏡写真においてエネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＸ）によるタングステン元素の面分析結果を示す。なお、図６と図８に示すＥＤＸによる面分析結果では、白点で示された部分がタングステン元素の存在を示す。

タングステン合金粒の外表面においては、図５に示すようにタングステン粒子の周囲やタングステン粒子間の隙間を充填するバインダの存在比率が相対的に大きく、図６に示すようにタングステン以外の元素の存在比率（黒色の部分）が相対的に大きいことがわかる。これに対して、タングステン合金粒の内部においては、図７に示すようにタングステン粒子の周囲やタングステン粒子間の隙間を充填するバインダの存在比率が相対的に小さく、図８に示すようにタングステン以外の元素の存在比率（黒色の部分）が相対的に小さいことがわかる。

図５と図７に示されるタングステン合金粒の外表面と内部において、タングステン以外の元素の存在比率は、以下のようにして算出される。

図９は、タングステン合金粒の外表面と内部の走査型電子顕微鏡写真においてタングステン以外の元素の存在比率の算出方法を示す図である。ここで、内部の面は、タングステン合金粒を熱硬化性樹脂に埋め込み、＃２００のサンドペーパーを用いた研磨、＃８００のサンドペーパーを用いた研磨、粒径が５μｍのアルミナ粉を用いたラップ研磨、粒径が１μｍのアルミナ粉を用いたラップ研磨の順に４工程で研磨を行った面である。図９に示すように、タングステン合金粒の外表面と内部のＳＥＭ写真（倍率：×３００）（図５と図７）において、長さ５０ｍｍの線分Ｌを任意に１０本引き（図９では１本を示す）、各線分Ｌがタングステン粒子１１とバインダ１２のそれぞれを横切る長さを測定し、タングステン粒子１１を横切る長さをＬＷ、バインダ１２を横切る長さをＬＢとする。そして、次の式に基づいて、バインダが占める割合を算出する。

（バインダが占める割合）＝｛（ＬＢの長さの総和）／（線分Ｌの全長、すなわち、ＬＷとＬＢの総和）｝×１００［％］
任意の１０本の各線分Ｌについて算出された（バインダが占める割合）の平均値を（タングステン以外の元素の存在比率）とした。

図５と図７にて、以上のようにして算出されたタングステン以外の元素の存在比率は、タングステン合金粒の外表面では４６．１％、内部では７．６％であり、タングステン元素の存在比率は、タングステン合金粒の外表面では５３．９％、内部では９２．４％であった。

表２は、得られた補助材の最大径の範囲、比重、ＪＩＳ Ｒ１６２６（気体吸着ＢＥＴ法）に準拠して測定された比表面積、不可避的不純物の１つである炭素の含有量（Ｃ含有量）を示す。なお、炭素の含有量はＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma：高周波誘導結合プラズマ）発光分光分析法にて測定した。

また、得られた補助材を用いて、図１に示すように、被加工材３０として人工水晶(寸法４ｍｍ×１．８ｍｍ×０．８ｍｍの直方体形状)のべべリング加工を行うために、被加工材３０に、実施例１〜１０と比較例１〜２で得られた各種の補助材１０と、研磨材２０としてアルミナ系研磨材とを加えて、外径が５０ｍｍの筒状容器１００に入れた状態で筒状容器１００を矢印Ｒで示す方向に回転数８０ｒｐｍで回転した。これにより、加工後の被加工材４０に示すように角部にＲ形状の曲面４１が形成された。角部に半径５μｍ以上のＲ形状が形成されるまでの加工時間（ｈ）と、２０倍の実体顕微鏡にて識別可能な研磨キズが認められる被加工材の発生割合を測定した。その結果を表２に示す。

なお、表２に示すキズの発生割合は以下のように評価した。

◎：２０倍の実体顕微鏡にて識別可能な研磨キズが認められる被加工材の発生割合が１％未満
○：２０倍の実体顕微鏡にて識別可能な研磨キズが認められる被加工材の発生割合が１％以上５％未満
△：２０倍の実体顕微鏡にて識別可能な研磨キズが認められる被加工材の発生割合が５％以上２０％未満
×：２０倍の実体顕微鏡にて識別可能な研磨キズが認められる被加工材の発生割合が２０％以上

表２から、比較例１の市販の銅粉を補助材として用いると、被加工材に発生するキズの程度は良好であるが、加工時間が長くなることがわかる。また、比較例２のタングステン合金粒を補助材として用いると、加工時間を短縮することができるが、被加工材に発生するキズの程度が悪くなる。これらに対して、本発明の実施例１〜１０のタングステン合金粒を補助材として用いると、加工時間を短縮することができるとともに、キズの発生割合も２０％未満に抑えることができることがわかる。

以上に開示された実施の形態や実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考慮されるべきである。本発明の範囲は、以上の実施の形態や実施例ではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての修正や変形を含むものと意図される。

この発明に従ったタングステン合金粒は、水晶振動子等の圧電素子、電子デバイスなどを形状加工するために補助材として用いられる。

【００１１】
けした。実施例１〜３、実施例６〜１０および比較例２ではタイラ（Ｔｙｌｅｒ）粒度メッシュが＃２８〜＃１１５（篩目開きが０．６０ｍｍ〜０．１２５ｍｍ）の篩目を用い、実施例４ではタイラ（Ｔｙｌｅｒ）粒度メッシュが＃１４〜＃１１５（篩目開きが１．１８ｍｍ〜０．１２５ｍｍ）の篩目を用い、実施例５ではタイラ（Ｔｙｌｅｒ）粒度メッシュが＃３．５〜＃１１５（篩目開きが５．６６ｍｍ〜０．１２５ｍｍ）の篩目を用いた。
［００５９］
、篩い分けによって分離された実施例１〜１０と比較例２の造粒粉をアルミナ中で表１に示す焼結温度にて２時間焼結することにより、タングステン合金粒を補助材として作製した。
［００６０］
なお、比較例１では、市販の銅（Ｃｕ）粉をそのまま補助材として用いた。
［００６１］
［表１］

［００６２］
図３は、実施例１で得られたタングステン合金粒の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真（倍率：×２００）を示す。図４は、比較例２で得られたタングステン合金粒の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真（倍率：×２００）を示す。図４に示されるように従来のタングステン合金粒は突起部または角部が表面に存在するのに対し、図３に示されるように本発明のタングステン合金粒は滑らかな表面を有することがわかる。
［００６３］
図５は実施例１で得られたタングステン合金粒の外表面の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真（倍率：×３００）を示し、図６は図５の走査型電子顕微鏡写真においてエネ

また、得られた補助材を用いて、図２に示すように、被加工材３０として人工水晶(寸法４ｍｍ×１．８ｍｍ×０．８ｍｍの直方体形状)のべべリング加工を行うために、被加工材３０に、実施例１〜１０と比較例１〜２で得られた各種の補助材１０と、研磨材２０としてアルミナ系研磨材とを加えて、外径が５０ｍｍの筒状容器１００に入れた状態で筒状容器１００を矢印Ｒで示す方向に回転数８０ｒｐｍで回転した。これにより、加工後の被加工材４０に示すように角部にＲ形状の曲面４１が形成された。角部に半径５μｍ以上のＲ形状が形成されるまでの加工時間（ｈ）と、２０倍の実体顕微鏡にて識別可能な研磨キズが認められる被加工材の発生割合を測定した。その結果を表２に示す。

Claims (9)

1. ８０質量％以上９８質量％以下のタングステンと、ニッケルと、鉄、銅およびコバルトからなる群より選ばれた少なくとも１種の金属と、不可避的不純物とを含み、
   最大径が０．１ｍｍ以上５．０ｍｍ以下であり、
   比表面積が０．０２ｍ^２／ｇ以下である、タングステン合金粒（１）。
2. 当該タングステン合金粒（１）の外表面におけるタングステン以外の元素の存在比率が、当該タングステン合金粒（１）の内部におけるタングステン以外の元素の存在比率よりも大きい、請求項１に記載のタングステン合金粒。
3. 当該タングステン合金粒（１、１０）は、形状を加工するために被加工材（３０）と混合して用いられる、請求項１に記載のタングステン合金粒（１）。
4. 炭素含有量が０．０１質量％以下である、請求項１に記載のタングステン合金粒（１）。
5. 請求項１に記載のタングステン合金粒（１、１０）と被加工材（３０）と研磨材（２０）とを混合して容器（１００）に入れた状態で、前記容器（１００）を回転することによって被加工材（３０）の形状を加工する、タングステン合金粒（１、１０）を用いた加工方法。
6. 当該タングステン合金粒（１）の外表面におけるタングステン以外の元素の存在比率が、当該タングステン合金粒（１）の内部におけるタングステン以外の元素の存在比率よりも大きい、請求項５に記載のタングステン合金粒（１、１０）を用いた加工方法。
7. 前記被加工材（３０）が水晶片である、請求項５に記載のタングステン合金粒（１、１０）を用いた加工方法。
8. タングステン粉末と、ニッケル粉末と、鉄粉末、銅粉末およびコバルト粉末からなる群より選ばれた少なくとも１種の粉末とを混合する工程と、
   前記混合工程で得られた混合粉末に有機バインダを加えて造粒する工程と、
   前記造粒工程で得られた造粒粉を前記有機バインダの軟化点以上の温度で撹拌した後、冷却することによって前記造粒粉を球状化する工程と、
   前記球状化された前記造粒粉を焼結する工程とを備えた、タングステン合金粒（１）の製造方法。
9. 当該タングステン合金粒（１）の外表面におけるタングステン以外の元素の存在比率が、当該タングステン合金粒（１）の内部におけるタングステン以外の元素の存在比率よりも大きい、請求項８に記載のタングステン合金粒（１）の製造方法。
   

Images