KR20070026416A

KR20070026416A - 고강도 및 고경도를 갖는 텅스텐계 소결 재료 및 그것으로이루어지는 광학 유리 렌즈의 열간 프레스 성형 금형

Info

Publication number: KR20070026416A
Application number: KR1020067018500A
Authority: KR
Inventors: 지빈 양; 마사토 오츠키
Original assignee: 미츠비시 머티리얼 씨.엠.아이. 가부시키가이샤
Priority date: 2004-03-05
Filing date: 2004-07-13
Publication date: 2007-03-08
Also published as: US7615094B2; KR101136765B1; EP1724369A1; KR20110094360A; TW200530408A; EP1724369A4; KR101159086B1; TWI263682B; DE602004030047D1; EP1724369B1; WO2005085486A1; US20070169586A1

Abstract

본 발명의 제 1 W 계 소결 재료는 Ni : 0.2 ∼ 1.5%, Y₂O₃ : 0.1 ∼ 1%, 추가로 필요에 따라, (a) VC : 0.05 ∼ 0.5% 및/또는 (b) Co 및/또는 Fe : 0.01 ∼ 0.5%, 및 W : 잔부로 이루어지고, W 상이 서로 소결 결합하고, 모두 최대 입경이 5㎛ 이하인 Ni 상 또는 Ni-Co/Fe 합금상과, Y₂O₃상이 상기 W 상의 경계부에 분산 분포되고, 또한 상기 W 상의 최대 입경이 30㎛ 이하인 고강도 및 고경도를 갖는 W 계 소결 재료이다. 상기 W 소결 재료는 광학 유리 렌즈의 열간 프레스 성형 금형으로서 사용하기에 적합하다.

광학 유리 렌즈의 열간 프레스 성형 금형

Description

고강도 및 고경도를 갖는 텅스텐계 소결 재료 및 그것으로 이루어지는 광학 유리 렌즈의 열간 프레스 성형 금형{TUNGSTEN BASED SINTERED MATERIAL HAVING HIGH STRENGTH AND HIGH HARDNESS AND MOLD FOR HOT PRESS MOLDING OF OPTICAL GLASS LENS}

본 발명은 고온에서 고강도 및 고경도를 갖는 텅스텐계 소결 재료 및 그것으로 이루어지는 성형 금형에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 규불화 유리 등의 부식성이 매우 강한 유리나 고온 성형을 필요로 하는 석영 유리 등에 대한 우수한 내구성, 고강도 및 고경도를 가지며, 열전도성 (방열성) 이 우수하고, 열팽창 계수가 매우 낮은 텅스텐계 소결 재료에 관한 것이다. 또한, 이러한 텅스텐계 소결 재료로 이루어지는 성형 금형은 상기 기술한 우수한 특성을 갖는 텅스텐계 소결 재료 (이하, W 계 소결 재료로 약칭한다) 로 구성되므로, 예를 들면 각종 전자·전기 기기나 광학 장치 등에 장착되어 있는 광기능 장치의 부품인 광학 유리 렌즈의 열간 프레스 성형 금형으로서 사용하는데 적합하다.

본원은 2004 년 3 월 5 일에 출원된 일본 특허 출원 2004-062251호, 2004 년 3 월 12 일에 출원된 일본 특허 출원 2004-070278호, 및 2004 년 3 월 17 일에 출원된 일본 특허 출원 2004-076757호에 대해 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

일반적으로, 광학 유리 렌즈의 열간 프레스 성형 금형은 (a) 내유리 부식성이 우수하고, (b) 열전도성 (방열성) 이 우수하며, (c) 열팽창 계수가 낮을 필요가 있다. 이 때문에 (a) 융점 : 1,800 ∼ 2,000℃, (b) 열전도율 : 90 ∼ 150W/m·K, 및 (c) 열팽창 계수 : 4.5 ∼ 5.5 × 10^-6/K 인 W 계 소결 재료가 사용되고 있다.

또, 예를 들면 일본 공개특허공보 2003-239034호에 개시되어 있는 바와 같이, 일반적으로 열간 프레스 성형 금형에 사용되고 있는 W 계 소결 재료는 Ni : 0.2 ∼ 0.8 질량% (이하, 「%」 는 「질량% 를 나타낸다」) 및 W : 잔부로 이루어지는 압분체를 소결함으로써 얻어진다. 이 W 계 소결 재료 중의 W 상은 서로 소결 결합하고, 주사형 전자 현미경에 의한 조직 관찰에서 W 상의 최대 입경이 40㎛ 이상이고, 700 ∼ 900MPa 의 압괴 강도, 및 250 ∼ 290 의 비커스 경도 (Hv) 를 갖는 것도 알려져 있다.

최근, 각종 전자·전기 기기나 광학 장치 등의 소형화 및 경량화는 놀랄 만하여, 이들 기기나 장치에 장착되어 있는 광기능 장치의 부품인 광학 유리 렌즈도 경량을 줄이고 얇게 하는 것이 불가피하게 되어 있다. 이에 따라, 광학 유리 렌즈의 열간 프레스 성형 장치의 구조 부재인, 열간 프레스 성형 금형의 성형 온도 및 성형 압력은 모두 상승하고 있다. 그러나, 상기 종래의 W 계 소결 재료로 이루어지는 열간 프레스 성형 금형은 특히 강도 및 경도가 불충분하기 때문에, 이 것에 만족스럽게 대응하지 못해 비교적 단시간에 사용 수명에 이르는 것이 현재의 상황이다.

발명의 개시

그래서, 본 발명자들은 광학 유리 렌즈의 성형에 사용되는 종래의 W 계 소결 재료제 열간 프레스 성형 금형이 갖는 우수한 특성을 해치지 않고, 강도 및 경도의 향상을 더욱 도모하고, 얇고 가벼운 광학 유리 렌즈의 열간 프레스 성형에도 장기간에 걸쳐 우수한 성능을 발휘하는 W 계 소결 재료제 열간 프레스 성형 금형을 개발하기 위해, 특히 이것을 구성하는 W 계 소결 재료에 착안하여 연구하였다. 그 결과, 이하의 제 1 및 제 2 W 계 소결 재료가 광학 유리 렌즈의 열간 프레스 성형에 사용한 경우에도 우수한 성능을 장기간에 걸쳐 발휘하는 것을 발견하였다.

먼저, 제 1 W 계 소결 재료에 대하여 설명한다.

본 발명의 제 1 W 계 소결 재료는 이하의 조성을 갖는다.

·니켈 (이하, Ni 로 나타낸다) : 0.2 ∼ 1.5%,

·산화 이트륨 (이하, Y₂O₃으로 나타낸다) : 0.1 ∼ 1%,

·추가로 필요에 따라, 이하의 (a) 및 (b) 중 적어도 어느 하나

(a) 탄화 바나듐 (이하, VC 로 나타낸다) : 0.05 ∼ 0.5%,

(b) Co 및 Fe 중 적어도 일방 (이하, Co/Fe 로 나타낸다) : 0.01 ∼ 0.5%,

·W : 잔부

이 제 1 W 계 소결 재료는, 예를 들면 이하와 같이 하여 얻어진다.

Ni 원으로서, 예를 들면 질산 니켈 수화물 분말, 염산 니켈 수화물 분말, 또는 황산 니켈 수화물 분말 등, Co 원으로서 질산 코발트 수화물 분말 등, 그리고 Fe 원으로서 질산 철 수화물 분말 등을 사용하고, 상기 배합비가 되도록 이들 분말을 배합한다.

얻어진 혼합 원료 분말을 아세톤이나 순수한 물 등의 용매 중에 완전히 용해시킨 후, 예를 들면 0.5 ∼ 3㎛ 의 평균 입경을 갖는 W 분말에 배합하여 슬러리를 얻는다. 이어서, 얻어진 슬러리를 혼합기로 혼합, 이어서 건조시켜 소정량의 질산 니켈, 염산 니켈 혹은 황산 니켈 등으로 표면이 피복된 원료 피복 W 분말, 혹은 추가로 질산 코발트 및/또는 질산 철 등으로 표면이 피복된 원료 피복 W 분말을 얻는다. 그 후, 얻어진 원료 피복 W 분말을 가열 처리 (예를 들면 수소 분위기 중, 온도 : 800℃, 가열 시간 : 1 시간) 하여, 표면의 질산 니켈, 염산 니켈, 황산 니켈, 질산 코발트 또는 질산 철 등을 열분해한다. 이에 의해, 표면이 Ni 로 피복된 피복 W 분말, 혹은 Ni 와 Co/Fe 로 피복된 피복 W 분말을 얻는다. 그리고, 얻어진 피복 W 분말에 모두 5㎛ 이상의 입경이 존재하지 않도록 체를 통과시켜 조정한 소정량의 Y₂O₃ 분말을 배합한다. 이 때, 경우에 따라서는 소정량의 Y₂O₃ 분말과 VC 분말을 배합할 수도 있다. 또, 이 단계에서 Co/Fe 분말의 중 어느 하나를 다시 배합할 수도 있다.

이어서, 통상의 조건으로 습식 혼합하고, 건조시켜 압분체로 프레스 성형한다.

얻어진 압분체를 소결하여 이루어지는 W 계 소결 재료는 종래의 W 계 소결 재료가 갖는 융점, 열전도율, 및 열팽창 계수에 상당하는 고융점, 고열전도율, 및 저열팽창 계수, 즉

(a) 융점 : 1,800 ∼ 2,000℃,

(b) 열전도율 : 90 ∼ 150W/m·K,

(c) 열팽창 계수 : 4.5 ∼ 5.5 × 10^-6/K

를 갖는다. 또, W 상이 서로 소결 결합하고, 주사형 전자 현미경에 의한 조직 관찰에서 모두 최대 입경이 5㎛ 이하 (이하, 입경은 주사형 전자 현미경에 의한 조직 관찰에서 측정한 결과를 나타낸다) 의 미세한 Ni 상 또는 Ni-Co/Fe 합금상과, Y₂O₃ 상이 상기 W 상의 경계부에 분산 분포되고, 또한 상기 W 상의 최대 입경이 30㎛ 이하인 미세 입자 조직을 갖는다.

종래의 W 계 소결 재료에서는 W 상의 최대 입경이 상기와 같이 40㎛ 이상이었던 것에 대해, 상기 기술한 바와 같이, 본 발명의 제 1 W 계 소결 재료의 W 상의 최대 입경은 30㎛ 이하이다. 이것은 첨가한 Y₂O₃이 W 상의 성장을 억제했기 때문이다.

또한, W 계 소결 재료에 VC 를 배합하면, VC 가 Y₂O₃과 공존함으로써, W 상 성장 억제 작용을 더욱 발휘하여 W 상의 최대 입경을 20㎛ 이하로 할 수 있는 것도 발견하였다.

또한, Co/Fe 를 배합하면, 압괴 강도가 1350 ∼ 2000MPa, 경도도 Hv : 320 ∼ 450 으로 개선되는 것을 발견하였다. 또, 종래의 W 계 소결 재료의 압괴 강도는 700 ∼ 900MPa 이고, 비커스 경도는 250 ∼ 290 인 점에서, 본 발명의 W 계 소결재는 우수한 강도 및 경도 양측을 구비하는 것이 분명하다.

또한, 본 발명의 제 1 W 계 소결 재료를 사용하여 성형 금형, 특히 부식성이 매우 강한 규불화 유리나 높은 성형 온도를 필요로 하는 석영 유리 등으로 구성되고, 또한 한층 높은 프레스 성형 압력 및 성형 온도가 요구되는 얇고 가벼운 광학 유리 렌즈의 열간 프레스 성형 금형을 얻었다. 그 성형 금형은 우수한 성능을 장기간에 걸쳐 발휘한다는 연구 결과를 얻었다. 즉, 본 발명의 제 1 W 계 소결 재료는 광학 유리 렌즈의 열간 프레스 성형 금형으로서 사용되는 것이 바람직하다는 것을 발견하였다.

본 발명은 상기 연구 결과에 기초하여 이루어진 것으로서, 본 발명의 제 1 W 계 소결 재료는

·Ni : 0.2 ∼ 1.5%,

·Y₂O₃ : 0.1 ∼ 1%,

·추가로 필요에 따라, 하기 (a) 및 (b) 중 적어도 어느 하나

(a) VC : 0.05 ∼ 0.5%,

(b) Co/Fe : 0.01 ∼ 0.5%, 및

·W : 잔부로 이루어지고,

W 상이 서로 소결 결합하고,

모두 최대 입경이 5㎛ 이하인 Ni 상 또는 Ni-Co/Fe 합금상과, Y₂O₃상이 상기 W 상의 경계부에 분산 분포되고, 또한

상기 W 상의 최대 입경이 30㎛ 이하인 고강도 및 고경도를 갖는 W 계 소결 재료이다.

본 발명의 제 2 W 계 소결 재료는 이하의 조성을 갖는다.

·Ni : 0.2 ∼ 1.5%,

·Y₂O₃ : 0.1 ∼ 1%,

·몰리브덴 (이하, Mo 라고 약기한다), 크롬 (이하, Cr 이라고 약기한다), 니오브 (이하, Nb 라고 약기한다), 및 레늄 (이하, Re 라고 약기한다) 중 적어도 1 종 : 0.5 ∼ 4%,

·추가로 필요에 따라, 이하의 (a) 및 (b) 중 적어도 어느 하나

(c) 탄화 바나듐 (이하, VC 로 나타낸다) : 0.05 ∼ 0.5%,

(d) Co 및 Fe 중 적어도 일방 (이하, Co/Fe 로 나타낸다) : 0.01 ∼ 0.5%,

·W : 잔부

이 제 2 W 계 소결 재료는, 예를 들면 이하와 같이 하여 얻어진다.

즉, 상기 제 1 W 계 소결 재료와 마찬가지로, Ni 원으로서, 예를 들면 수화물 형태로서의 질산 니켈 분말, 염산 니켈 분말, 또는 황산 니켈 분말 등, Co 원으로서 질산 코발트 분말 등, 그리고 Fe 원으로서 질산 철 분말 등을 사용하고, 상기 배합비가 되도록 이들 분말을 배합한다.

얻어진 혼합 원료 분말을 아세톤이나 순수 등의 용매 중에 완전히 용해시킨 후, 예를 들면 0.5 ∼ 3㎛ 의 평균 입경을 갖는 W 분말과, Mo 분말, Cr 분말, Nb 분말, 및 Re 분말 중 적어도 1 종을 배합하여 슬러리를 얻는다. 또한, 이들 원료 분말의 일부 또는 전부를 W-M 합금 (단, M 은 Mo, Cr, Nb 및 Re 중 적어도 1 종을 나타낸다) 분말로서 배합해도 된다. 이하, 이들을 총칭하여 W-M 합금 형성 분말이라고 한다.

이어서, 얻어진 슬러리를 혼합기로 혼련하고, 그 후 건조시켜 소정량의 질산 니켈, 염산 니켈, 또는 황산 니켈로 표면이 피복된 원료 피복 W-M 합금 형성 분말, 또는 소정량의 질산 니켈 등과 질산 코발트 및/또는 질산 철로 표면이 피복된 원료 피복 W-M 합금 형성 분말을 얻는다. 그 후, 얻어진 원료 피복 W-M 합금 형성 분말을 가열 처리 (예를 들면, 수소 분위기 중, 온도 : 800℃, 가열 시간 : 1 시간) 하여, 표면의 질산 니켈, 염산 니켈, 또는 황산 니켈, 경우에 따라서는 추가로 질산 코발트 및/또는 질산 철 등을 열분해한다. 이에 의해, 표면이 Ni 로 피복된 피복 W-M 합금 형성 분말, 또는 Ni 와 Co/Fe 로 피복된 피복 W-M 합금 형성 분말을 얻는다. 그리고 얻어진 피복 W-M 합금 형성 분말에 모두 5㎛ 이상의 입경이 존재하지 않도록 체를 통과시켜 조정한 소정량의 Y₂O₃ 분말을 배합한다. 이 때, 필요에 따라 소정량의 Y₂O₃ 분말과 VC 분말을 배합할 수도 있다. 또한, 이 단계에서 Co/Fe 분말의 적어도 어느 하나를 다시 배합할 수도 있다.

이어서, 통상의 조건으로 습식 혼합하고, 건조시켜 압분체로 프레스 성형한다. 얻어진 압분체를 소결하여 이루어지는 W 계 소결 재료는 종래의 W 계 소결 재료의 융점, 열전도율, 및 열팽창 계수와 동일한 정도의 고융점, 고열전도율, 및 저열팽창 계수, 즉

(a) 융점 : 1,800 ∼ 2,000℃,

(b) 열전도율 : 70 ∼ 130W/m·K,

(c) 열팽창 계수 : 4.8 ∼ 6.2 × 10^-6/K

를 갖는다. 또한, 소결시에 W 에 Mo, Cr, Nb, 및 Re 중 적어도 1 종이 고용되어 W-M 합금상 (단, M 은 Mo, Cr, Nb 및 Re 중 적어도 1 종을 나타낸다) 을 형성한다. 또한, 원료 분말의 일부 또는 전부를 W-M 합금 분말로서 배합한 경우에는, W-M 합금은 그대로 W-M 합금상으로서 존재한다. 이 W-M 합금상은 W 상보다 단단하고, 또한 W-M 합금상은 서로 소결 결합한다. 또, 모두 최대 입경이 5㎛ 이하의 미세한 Ni 상 또는 Ni-Co/Fe 합금상과 Y₂O₃상이 상기 W-M 합금상의 경계부에 분산 분포되어 있는 것이 확인되었다. 또한, 상기 W-M 합금상의 최대 직경이 30㎛ 이하인 미세 입자 조직을 갖는 것도 확인되었다. 또, 상기 종래의 W 계 소결 재료에서는 W 상의 최대 입경이 상기와 같이 40㎛ 이상이었던 것에 대해, 본 발명의 제 2 W 계 소결 재료에서는 W-M 합금상의 최대 입경은 30㎛ 이하가 되었다. 이것은 첨가한 Y₂O₃이 W 상의 성장을 억제했기 때문이다.

또, W 계 소결 재료에 VC 를 배합하면, VC 가 Y₂O₃과 공존함으로써, W 상 성장 억제 작용을 더욱 발휘하여 W 상의 최대 입경을 15㎛ 이하로 할 수 있는 것도 발견하였다.

또한, Co/Fe 를 배합하면, 압괴 강도를 1400 ∼ 2200MPa, 비커스 경도 (Hv) 를 350 ∼ 550 으로 개선할 수 있는 것을 발견하였다. 또, 종래의 W 계 소결 재료의 압괴 강도는 700 ∼ 900MPa 이고, 비커스 경도는 250 ∼ 290 인 점에서, 본 발명의 제 2 W 계 소결 재료는 우수한 강도 및 경도 양측을 구비하는 것이 분명하다.

또한, 본 발명의 제 2 W 계 소결 재료를 사용하여 성형 금형, 특히 부식성이 매우 강한 규불화 유리나 높은 성형 온도를 필요로 하는 석영 유리 등으로 구성되고, 또한 한층 높은 프레스 성형 압력 및 성형 온도가 요구되는 소경화 및 박육화된 광학 유리 렌즈의 열간 프레스 성형 금형을 얻었다. 그 성형 금형은 우수한 성능을 장기간에 걸쳐 발휘한다는 연구 결과를 얻었다. 즉, 본 발명의 제 2 W 계 소결 재료는 광학 유리 렌즈의 열간 프레스 성형 금형으로서 사용되는 것이 바람직하다는 것을 발견하였다.

본 발명은 상기 연구 결과에 기초하여 이루어진 것으로서, 본 발명의 제 2 W 계 소결 재료는

·Ni : 0.2 ∼ 1.5%,

·Y₂O₃ : 0.1 ∼ 1%,

·Mo, Cr, Nb 및 Re 중 적어도 1 종 : 0.5 ∼ 4%,

·추가로 필요에 따라, 하기 (a) 및 (b) 중 적어도 어느 하나,

(a) VC : 0.05 ∼ 0.5%,

(b) Co/Fe : 0.01 ∼ 0.5%,

·W : 잔부로 구성되고,

W-M 합금상 (단, M 은 Mo, Cr, Nb 및 Re 중 적어도 1 종을 나타낸다) 이 서로 소결 결합하고,

모두 최대 입경이 5㎛ 이하의 미세한 Ni 상 또는 Ni-Co/Fe 합금상과 Y₂O₃상이 상기 W-M 합금상의 경계부에 분산 분포되고, 또한

상기 W-M 합금상의 최대 입경이 30㎛ 이하라는 특징을 갖는 것이다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

다음으로, 본 발명의 제 1 및 제 2 W 계 소결 재료의 조성을 상기와 같이 한정한 이유를 설명한다.

Ni : 0.2 ∼ 1.5%

Ni 를 압분체 중에서 W 분말 또는 W-M 합금 형성 분말의 표면을 피복한 상태로 존재시키면, 소결성이 현저하게 향상된다. 또, 최대 입경 5㎛ 이하의 미세한 Ni 상 또는 Ni-Co/Fe 합금상으로서 W 상 또는 W-M 합금상의 경계에 존재시키면, W 계 소결 재료의 강도를 향상시킬 수 있다. 그러나, 그 배합 비율이 0.2% 미만에서는 소결성의 향상 및 상기 Ni 상 또는 Ni-Co/Fe 합금상의 분포 비율이 불충분해져 원하는 고강도를 확보할 수 없다. 한편, 그 배합 비율이 1.5% 를 초과하면, 경도에 저하 경향이 나타나게 될 뿐만 아니라, 최대 입경이 5㎛ 를 초과한 Ni 상 또는 Ni-Co/Fe 합금상이 분포하게 된다. 이것은 금형 캐비티 표면의 마모 촉진의 원인이 된다. 그래서, Ni 의 배합 비율을 0.2 ∼ 1.5%, 바람직하게는 0.7 ∼ 1.2% 로 정했다.

또한, 상기와 같이, 원료 분말의 혼합시에 질산 니켈, 질산 코발트, 또는 질산 철 등으로서, Ni, 또는 Ni 와 Co/Fe 를 W 분말 또는 W-M 합금 형성 분말의 표면에 바른 상태로 존재시킴으로써, W 상 또는 W-M 합금상의 경계에 분산되는 상기 Ni 상 또는 Ni-Co/Fe 합금상의 최대 입경을 용이하게 5㎛ 이하로 할 수 있다. Y₂O₃ 분말 또는 Y₂O₃ 분말과 VC 분말을 배합할 때에도 Ni 분말, 코발트 분말, 또는 철 분말을 배합할 수도 있지만, 이 경우에는 분말의 체를 통과시킨 조절이 필요하게 된다.

또, 상기 Ni 상 또는 Ni-Co/Fe 합금상의 최대 입경이 5㎛ 를 초과하면, 금형 캐비티의 표면 조도가 급격하게 저하되므로, 상기 Ni 상 또는 Ni-Co/Fe 합금상의 최대 입경을 5㎛ 이하로 하였다.

Y₂O₃ : 0.1 ∼ 1%

Y₂O₃은 소결시의 W 상 또는 W-M 합금상의 성장 조대화를 억제한다. 즉, 소결 후 W 상 또는 W-M 합금상의 경계부에 최대 입경 5㎛ 이하의 미세한 상태로 분산 분포시켜 W 상 또는 W-M 합금상의 최대 입경을 30㎛ 이하로 억제한다. 이에 의해 경도 및 강도를 향상시킨다.

그 배합 비율이 0.1% 미만에서는 상기 효과가 충분히 얻어지지 않고, 반대로 그 배합 비율이 1% 를 초과하면 W 상 또는 W-M 합금상 경계부의 Y₂O₃ 상이 응집되기 쉬워져 강도 저하의 원인이 된다. 그래서, 그 배합 비율을 0.1 ∼ 1%, 바람직하게는 0.2 ∼ 0.7% 로 정했다.

원료 분말인 Y₂O₃ 분말의 입도를 조정하여 W 상 또는 W-M 합금상의 경계에 분산되는 Y₂O₃상의 최대 입경이 5㎛ 를 초과하지 않도록 할 필요가 있다. 이것은 입경이 5㎛ 를 초과한 Y₂O₃ 상이 존재하면, 강도가 현저하게 저하되는 경향이 있기 때문이다.

VC : 0.05 ∼ 0.5%

VC 가 Y₂O₃과 공존하면, 소결시에 Ni 혹은 Ni-Co/Fe 합금에 고용되어 W 상 또는 W-M 합금상의 성장 조대화를 억제하고, W 상의 최대 입경을 20㎛ 이하, W-M 합금상의 최대 입경을 15㎛ 이하로 억제할 수 있기 때문에, 필요에 따라 배합한다.

그 배합 비율이 0.05% 미만에서는 상기 효과가 충분히 얻어지지 않고, 반대로 그 배합 비율이 0.5% 를 초과하면 W 상 경계 또는 W-M 합금상 경계에 분산 분포되어 강도 저하의 원인이 된다. 이 때문에, 그 배합 비율을 0.05 ∼ 0.5%, 바람직하게는 0.1 ∼ 0.3% 로 정했다.

Co 및 Fe 중 적어도 어느 하나 (Co/Fe) : 0.01 ∼ 0.5%

Co/Fe 는 Ni 와 합금을 형성하여 W 상 또는 W-M 합금상의 경계부의 강도를 향상시키고, 그에 의해 재료의 강도 향상에 기여하는 효과가 있으므로, 필요에 따라 배합한다.

그 배합 비율이 0.01% 미만에서는 상기 효과가 충분히 얻어지지 않고, 반대로 그 배합 비율이 0.5% 를 초과하면, 경도가 저하되는 경향이 있어, 이것이 금형 캐비티 표면의 마모 촉진의 원인이 된다. 이 때문에, 그 배합 비율을 0.01 ∼ 0.5%, 바람직하게는 0.05 ∼ 0.3% 로 정했다.

Mo, Cr, Nb 및 Re 중 적어도 1 종 : 0.5 ∼ 4%

이들 성분은 W 에 고용되고, 소결 재료 중에서 W 와 비교하여 단단한 W-M 합금상으로서 존재한다. 이 때문에, W 계 소결 재료의 경도를 향상시키고, 그에 의해 내마모성 향상에 기여하는 효과가 있다.

그 배합 비율이 0.5% 미만에서는 원하는 경도 향상 효과가 얻어지지 않고, 반대로 그 배합 비율이 4% 를 초과하면 유리 M 상으로서 W-M 합금상의 입계에 석출되고, 이것이 강도 저하를 초래한다. 그래서, 그 배합 비율을 0.5 ∼ 4%, 바람직하게는 1 ∼ 3% 로 정했다.

이하, 본 발명의 W 계 소결 재료 및 성형 금형을 실시예 및 비교예를 이용하여 구체적으로 설명한다.

실시예 1 ∼ 32 및 비교예 1

먼저, 순도 : 99.6% 의 질산 니켈 수화물 ｛분자식 : Ni(NO₃)₂·6H₂O｝분말, 순도 : 99.6% 의 질산 코발트 수화물 분말, 및 순도 : 99.6% 질산 철 수화물 분말을 준비하였다.

표 1 및 2 에 기재된 조성을 갖도록, 이들 Ni 분말, Co 분말, 또는 Fe 분말을 아세톤 중에 용해하고, 이어서 2.5㎛ 의 평균 입경을 갖는 W 분말을 배합하여 슬러리로 하였다. 얻어진 슬러리를 혼합기로 혼합, 건조시켜 소정량의 질산 니켈, 질산 코발트 및/또는 질산 철로 표면이 피복된 원료 피복 W 분말을 얻었다.

이어서, 얻어진 원료 피복 W 분말을 가열 처리 (수소 분위기 중, 온도 : 800℃, 가열 시간 : 1 시간) 하여, 표면의 질산 니켈, 질산 코발트, 또는 질산 철을 열분해하였다. 이에 의해, 표면이 Ni 로 피복된 원료 피복 W 분말 또는 Ni-Co/Fe 합금으로 피복된 원료 피복 W 분말을 형성하였다.

얻어진 원료 피복 W 분말에 표 1 및 2 에 나타나는 배합 조성이 되도록 모두 1㎛ 의 평균 입경을 갖는 Y₂O₃ 분말 및 VC 분말을 배합하였다.

다음으로, 얻어진 혼합물을 볼 밀로 아세톤 용매를 사용하여 48 시간 습식 혼합하여 건조시켰다. 그 후, 고무 주형에 충전하고, 150MPa 의 정수압으로 프레스 성형하여 직경 : 50㎜ × 높이 : 40㎜ 의 치수를 갖는 성형체를 형성하였다. 이 성형체를 예비 소결 (수소 분위기 중, 소결 온도 : 900℃, 소결 시간 : 5 시간) 및 본 소결 (수소 분위기 중, 소결 온도 : 1,470℃, 소결 시간 : 2 시간) 하여, 직경 : 40㎜ × 길이 : 32㎜ 의 치수를 갖는 본 발명의 W 계 소결 재료의 금형 소재를 얻었다.

얻어진 금형 소재의 2 개를 1 쌍의 상하 코어형으로 하고, 이 중 하부 코어형의 상면에 직경 : 38㎜ × 중심부 깊이 : 5㎜ 의 곡면 캐비티를 형성하였다. 상부 코어형의 하면은 평면 그대로 하고, 이들 양 상하 코어형의 곡면을 Rmax : 0.05㎛ 이하의 면 조도로 연마하여, 본 발명의 W 계 소결 재료제 광학 유리 렌즈 열간 프레스 성형 금형 (이하, 본 발명 금형이라고 한다) 1 ∼ 32, 그리고 종래의 W 계 소결 재료로 구성된 광학 유리 렌즈 열간 프레스 성형 금형 (이하, 비교 금형 1 이라고 한다) 을 제조하였다.

얻어진 본 발명 금형 1 ∼ 32 및 비교 금형 1 을 구성하는 W 계 소결 재료 모두 융점은 1,800 ∼ 2,000℃ 라는 고온이고, 열전도율은 90 ∼ 150W/m·K 라는 고열전도율이고, 열팽창 계수는 4.5 ∼ 5.5 × 10^-6/K 라는 저열팽창 계수를 갖고 있는 것을 확인하였다.

또한, 압괴 강도 및 비커스 경도를 측정한 결과, 표 1 및 2 에 나타나는 결과를 나타냈다.

또, 얻어진 W 계 소결 재료의 조직을 주사형 전자 현미경을 이용하여, W 상 및 W 상의 경계부에 분산 분포되는 Ni 상 또는 Ni-Co/Fe 합금상, 및 Y₂O₃ 상의 최대 입경을 측정한 결과, 마찬가지로 표 1 및 2 에 나타나는 결과를 나타냈다.

또한, 본 발명 금형 1 ∼ 32 를 구성하는 W 계 소결 재료는 모두 W 상이 서로 소결 결합된 조직을 나타내고, 또한 미세한 Ni 상 또는 Ni-Co/Fe 합금상과 Y₂O₃상이 상기 W 상의 경계를 따라 균일하게 분산 분포되어 있는 것도 확인되었다.

다음으로, 얻어진 금형을 사용하여 직경 : 5㎜ × 최대 두께 : 2㎜ 의 가볍고 얇은 광학 유리 렌즈를 프레스 성형 (성형 조건 ; 유리 렌즈 소재인 덩어리 : 석영 유리 ; 상기 덩어리의 1 개당의 용량 : 0.2㎤ ; 상기 덩어리의 가열 온도 : 1,200℃ ; 프레스 성형 압력 : 10MPa ; 프레스 성형 속도 : 6 개/시간) 하고, 코어형 곡면의 면 조도가 Rmax : 0.06㎛ 에 도달할 때까지의 렌즈 성형 개수를 측정하였다. 이 측정 결과를 하기 표 1 및 2 에 함께 나타냈다.

표 1 및 2 에 나타나는 바와 같이, W 상의 경계에 Ni 상 또는 Ni-Co/Fe 합금상과 Y₂O₃상이 존재하지 않고, W 상의 최대 입경이 40㎛ 를 초과한 조립 (粗粒) 조직을 갖는 W 계 소결 재료로 이루어지는 비교 금형에 비해, W 상의 최대 입경이 30㎛ 이하의 미세 입자 조직을 갖는 W 계 소결 재료로 이루어지는 본 발명 금형 1 ∼ 32 는 Ni 상 또는 Ni-Co/Fe 합금상이 분산 분포되어 있으므로, 고강도와 고경도를 구비하고, 또한 내유리 부식성이 우수하고, 또 고융점, 고열전도성 (고방열성), 및 저열팽창 계수를 갖는 것이 확인되었다.

또, 본 발명의 W 계 소결 재료제 광학 유리 렌즈의 열간 프레스 성형 금형은, 예를 들면 비교적 부식성이 약한 규산 유리나 붕화 유리 등을 사용한 광학 유리 렌즈의 열간 프레스 성형은 물론, 특히 부식성이 강한 규불화 유리나, 1,100℃ 이상의 높은 성형 온도를 필요로 하는 석영 유리 등의 가열 프레스 성형으로서, 소경화 및 박육화된 광학 유리 렌즈를 성형하는 경우에도, 양호한 캐비티면을 장기간에 걸쳐 유지하여 긴 사용 수명을 갖는 것도 분명하다.

실시예 33 ∼ 92 및 비교예 2

먼저, W-M 합금 형성 분말로서 모두 2.5㎛ 의 평균 입경을 갖는 W 분말, Mo 분말, Cr 분말, Nb 분말, 및 Re 분말을 준비하였다. 또한, 순도가 99.6% 의 질산 니켈 수화물 ｛분자식 : Ni(NO₃)₂·6H₂O｝분말, 순도가 99.6% 의 질산 코발트 수화물 분말, 및 순도가 99.6% 의 질산 철 수화물 분말도 준비하였다.

상기 수화물 분말의 소정량을 아세톤 중에 용해하고, 이어서 상기 W-M 합금 형성 분말에 배합하여 슬러리로 하였다. 또한, 비교예 2 에서는 소정량의 질산 니켈과 W 분말을 아세톤 중에 용해하여 슬러리로 하였다. 얻어진 슬러리를 혼합기로 혼합, 건조시켜 소정량의 질산 니켈로 피복된 원료 피복 W-M 합금 형성 분말, 소정량의 질산 니켈과 질산 코발트 및 질산 철 중 적어도 어느 하나에 의해 피복된 원료피복 W-M 합금 형성 분말, 및 질산 니켈로 피복된 비교용 원료 피복 W 분말을 얻었다.

이어서, 얻어진 원료 피복 W-M 합금 형성 분말, 및 비교용 원료 피복 W 분말을 가열 처리 (수소 분위기 중, 온도 : 800℃, 가열 시간 : 1 시간) 하여, 표면의 질산 니켈과, 질산 코발트 및/또는 질산 철을 열분해함으로써, 표면이 Ni 로 피복된 피복 W-M 합금 형성 분말, 표면이 Ni-Co/Fe 합금으로 피복된 피복 W-M 합금 형성 분말, 및 표면이 Ni 로 피복된 비교용 피복 W 분말을 형성하였다.

얻어진 피복 W-M 합금 형성 분말에만, 모두 5㎛ 이상의 입경이 존재하지 않도록 체를 통과시켜 조정한 평균 입경이 1㎛ 인 Y₂O₃ 분말 및 VC 분말과, 또한 3㎛ 의 평균 입경을 갖는 Co 분말 및 Fe 분말을 표 3 ∼ 6 에 나타나는 조성이 되도록 배합하였다.

다음으로, 얻어진 혼합물을 볼 밀 중에서 아세톤 용매를 사용하여 48 시간 습식 혼합하여 건조시켰다. 그 후, 고무 주형에 충전하고, 150MPa 의 수압으로 프레스 성형하여 직경 : 50㎜ × 높이 : 40㎜ 의 치수를 갖는 성형체를 형성하였다. 이 성형체를 예비 소결 (수소 분위기 중, 소결 온도 : 900℃, 소결 시간 : 5 시간) 및 본 소결 (수소 분위기 중, 소결 온도 : 1,450℃, 소결 시간 : 1 시간) 하여, 직경 : 40㎜ × 길이 : 32㎜ 의 치수를 갖는 W 계 소결 재료의 금형 소재를 얻었다.

얻어진 금형 소재의 2 개를 1 쌍의 상하 코어형으로 하고, 이 중 하부 코어형의 상면에 직경 : 38㎜ × 중심부 깊이 : 5㎜ 의 곡면 캐비티를 형성하였다. 상부 코어형의 하면은 평면 그대로 하고, 이들 양 상하 코어형의 곡면을 Rmax : 0.05㎛ 이하의 면 조도로 연마하여, 본 실시예의 W 계 소결 재료제 광학 유리 렌즈 열간 프레스 성형 금형 (이하, 본 발명 금형이라고 한다) 33 ∼ 92, 그리고 비교용 광학 유리 렌즈 열간 프레스 성형 금형 (이하, 비교 금형 2 라고 한다) 을 제조하였다.

얻어진 본 발명 금형 33 ∼ 92 를 구성하는 W 계 소결 재료 모두, 융점은 1,800 ∼ 2,000℃ 라는 고융점이고, 열전도율은 70 ∼ 130W/m·K 라는 고열전도율이고, 그리고 열팽창 계수는 4.8 ∼ 6.2 × 10^-6/K 라는 저열팽창 계수를 갖는 것이 확인되었다.

또한, 압괴 강도 및 비커스 경도를 측정한 결과, 표 3 ∼ 6 에 나타나는 결과가 얻어졌다.

또한, 주사형 전자 현미경을 이용하여 얻어진 W 계 소결 재료의 W-M 합금상 및 W-M 합금상의 경계부에 분산 분포되는 Ni 상 또는 Ni-Co/Fe 합금상의 최대 입경, 및 Y₂O₃상의 최대 입경을 측정한 결과, 마찬가지로 표 1 ∼ 4 에 나타나는 결과가 얻어졌다.

또한, 본 발명 금형 33 ∼ 92 를 구성하는 W 계 소결 재료는 모두 W-M 합금상이 서로 소결 결합된 조직을 나타내고, 또한 미세한 Ni 상 또는 Ni-Co/Fe 합금상과 Y₂O₃상이 W-M 합금상의 경계부를 따라 균일하게 분산 분포된 조직을 갖는 것도 확인되었다.

다음으로, 얻어진 금형을 사용하여 직경 : 5㎜ × 최대 두께 : 2㎜ 의 가볍고 얇은 광학 유리 렌즈를 프레스 성형 (성형 조건 ; 유리 렌즈 소재인 덩어리 : 석영 유리, 상기 덩어리 1 개당의 용량 : 0.2㎤, 상기 덩어리의 가열 온도 : 1,200℃ ; 프레스 성형 압력 : 10MPa, 프레스 성형 속도 : 6 개/시간) 하고, 코어형 곡면의 면 조도가 Rmax : 0.06㎛ 에 도달할 때까지의 렌즈 성형 개수를 측정하였다. 이 측정 결과를 표 3 ∼ 6 에 함께 나타냈다.

표 3 ∼ 6 에 나타나는 결과로부터, W 상의 경계에 Ni 상 또는 Ni-Co/Fe 합금상과, Y₂O₃상이 존재하지 않고, W 상의 최대 입경이 40㎛ 를 초과한 조립 조직의 W 계 소결 재료로 이루어지는 비교 금형에 비해, 본 발명 W 계 소결 재료는 W 상보다 단단하고, W-M 합금상의 최대 입경이 30㎛ 이하의 미세 입자 조직을 가지며, Ni 상 또는 Ni-Co/Fe 합금상이 분산 분포되어 있다. 따라서, 이러한 W 계 소결 재료로 이루어지는 본 발명 금형 32 ∼ 92 는 고강도와 고경도를 구비하고, 또한 내유리 부식성이 우수하고, 또 고융점, 고열전도성 (고방열성), 및 저열팽창 계수를 갖는다. 이러한 우수한 특성을 가지므로, 1,100℃ 이상의 높은 성형 온도를 필요로 하는 석영 유리의 가열 프레스 성형에 있어서도, 양호한 캐비티면을 장기간에 걸쳐 유지하여 한층 긴 사용 수명을 나타내는 것이 분명하다.

따라서, 본 발명의 W 계 소결 재료제 광학 유리 렌즈의 열간 프레스 성형 금형은, 예를 들면 비교적 부식성이 약한 규산 유리나 붕화 유리 등을 사용한 광학 유리 렌즈의 열간 프레스 성형은 물론, 특히 부식성이 강한 규불화 유리나, 1,100℃ 이상의 높은 성형 온도를 필요로 하는 석영 유리 등의 가열 프레스 성형에서, 가볍고 얇은 광학 유리 렌즈를 성형하는 경우에 있어서도, 우수한 성능을 장기간에 걸쳐 발휘하여 긴 사용 수명을 나타내는 것이다.

본 발명의 제 1 W 계 소결 재료는 W 상이 서로 소결 결합하고, 모두 최대 입경이 5㎛ 이하의 미세한 Ni 상 또는 Ni-Co/Fe 합금상과 Y₂O₃상이 상기 W 상의 경계부에 분산 분포되고, 또한 상기 W 상의 최대 입경이 30㎛ 이하인 조직을 갖는다. 이 때문에, 이하의 우수한 특성을 갖는다.

(a) 융점 : 1,800 ∼ 2,000℃,

(b) 열전도율 : 90 ∼ 150W/m·K,

(c) 열팽창 계수 : 4.5 ∼ 5.5 × 10^-6/K,

(d) 압괴 강도 : 1,350 ∼ 2,000MPa,

(e) 비커스 경도 (Hv) : 320 ∼ 450,

따라서, 본 발명의 제 1 W 계 소결 재료로 적어도 일부를 형성한 열간 프레스 성형 금형은 특히 부식성이 매우 강한 규불화 유리나, 또한 1,100℃ 이상의 높 은 성형 온도를 필요로 하는 석영 유리 등으로 이루어지고, 가볍고 얇은 광학 유리 렌즈의 열간 프레스 성형에서도 우수한 성능을 장기간에 걸쳐 발휘한다.

본 발명의 제 2 W 계 소결 재료는 단단한 W-M 합금상이 서로 소결 결합하고, 모두 최대 입경이 5㎛ 이하의 미세한 Ni 상 또는 Ni-Co/Fe 합금상과 Y₂O₃상이 상기 W-M 합금상의 경계부에 분산 분포되고, 또한 상기 W-M 합금상의 최대 입경이 30㎛ 이하인 조직을 갖는다. 이 때문에, 이하의 우수한 특성을 갖는다.

(a) 융점 : 1,800 ∼ 2,000℃,

(b) 열전도율 : 70 ∼ 130W/m·K,

(c) 열팽창 계수 : 4.8 ∼ 6.2 × 10^-6/K,

(d) 압괴 강도 : 1,400 ∼ 2,200MPa,

(e) 비커스 경도 (Hv) : 350 ∼ 550,

따라서, 본 발명의 제 2 W 계 소결 재료로 적어도 일부를 구성한 열간 프레스 성형 금형은 특히 부식성이 매우 강한 규불화 유리나, 또한 1,100℃ 이상의 높은 성형 온도를 필요로 하는 석영 유리 등으로 구성되고, 또한 가볍고 얇은 광학 유리 렌즈의 열간 프레스 성형에서도 우수한 성능을 장기간에 걸쳐 발휘한다.

Claims

니켈 (Ni) : 0.2 ∼ 1.5 질량%, 산화 이트륨 (Y₂O₃) : 0.1 ∼ 1 질량%, 텅스텐 (W) : 잔부로 구성되고,

텅스텐상이 서로 소결 결합하고,

모두 최대 입경이 5㎛ 이하의 미세한 니켈상과 산화 이트륨상이 상기 텅스텐상의 경계부에 분산 분포되고, 또한

상기 텅스텐상의 최대 입경이 30㎛ 이하인, 고강도 및 고경도를 갖는 텅스텐계 소결 재료.
니켈 (Ni) : 0.2 ∼ 1.5 질량%, 산화 이트륨 (Y₂O₃) : 0.1 ∼ 1 질량%, 탄화 바나듐 (VC) : 0.05 ∼ 0.5 질량%, 텅스텐 (W) : 잔부로 구성되고,

텅스텐상이 서로 소결 결합하고,

모두 최대 입경이 5㎛ 이하의 미세한 니켈상과 산화 이트륨상이 상기 텅스텐상의 경계부에 분산 분포되고, 또한

상기 텅스텐상의 최대 입경이 20㎛ 이하인 고강도 및 고경도를 갖는 텅스텐계 소결 재료.
니켈 (Ni) : 0.2 ∼ 1.5 질량%, 산화 이트륨 (Y₂O₃) : 0.1 ∼ 1 질량%, 코발 트 (Co) 또는 철 (Fe) : 0.01 ∼ 0.5 질량%, 텅스텐 (W) : 잔부로 구성되고,

텅스텐상이 서로 소결 결합하고,

모두 최대 입경이 5㎛ 이하의 미세한 Ni-Co 합금상, Ni-Fe 합금상, 및 Ni-Co-Fe 합금상 중 어느 하나와, 산화 이트륨상이 상기 텅스텐상의 경계부에 분산 분포되고, 또한

상기 텅스텐상의 최대 입경이 30㎛ 이하인, 고강도 및 고경도를 갖는 텅스텐계 소결 재료.
니켈 (Ni) : 0.2 ∼ 1.5 질량%, 산화 이트륨 (Y₂O₃) : 0.1 ∼ 1 질량%, 탄화 바나듐 (VC) : 0.05 ∼ 0.5 질량%, 코발트 (Co) 또는 철 (Fe) : 0.01 ∼ 0.5 질량%, 텅스텐 (W) : 잔부로 구성되고,

텅스텐상이 서로 소결 결합하고, 또한

모두 최대 입경이 5㎛ 이하의 미세한 Ni-Co 합금상, Ni-Fe 합금상, 및 Ni-Co-Fe 합금상 중 어느 하나와, 산화 이트륨상이 상기 텅스텐상의 경계부에 분산 분포되고, 또한

상기 텅스텐상의 최대 입경이 20㎛ 이하인, 고강도 및 고경도를 갖는 텅스텐계 소결 재료.
니켈 (Ni) : 0.2 ∼ 1.5 질량%, 산화 이트륨 (Y₂O₃) : 0.1 ∼ 1 질량%, 몰리 브덴 (Mo), 크롬 (Cr), 니오브 (Nb), 및 레늄 (Re) 중 적어도 1 종 : 0.5 ∼ 4 질량%, 텅스텐 (W) : 잔부로 구성되고,

W-M 합금상 (단, M 은 Mo, Cr, Nb, 및 Re 중 적어도 1 종을 나타낸다) 이 서로 소결 결합하고,

모두 최대 입경이 5㎛ 이하의 미세한 니켈상과 산화 이트륨상이 상기 W-M 합금상의 경계부에 분산 분포되고, 또한

상기 W-M 합금상의 최대 입경이 30㎛ 이하인 고강도 및 고경도를 갖는 텅스텐계 소결 재료.
니켈 (Ni) : 0.2 ∼ 1.5 질량%, 산화 이트륨 (Y₂O₃) : 0.1 ∼ 1 질량%, 몰리브덴 (Mo), 크롬 (Cr), 니오브 (Nb), 및 레늄 (Re) 중 적어도 1 종 : 0.5 ∼ 4 질량%, 탄화 바나듐 (VC) : 0.05 ∼ 0.5 질량%, 텅스텐 (W) : 잔부로 구성되고,

W-M 합금상 (단, M 은 Mo, Cr, Nb, 및 Re 중 적어도 1 종을 나타낸다) 이 서로 소결 결합하고,

모두 최대 입경이 5㎛ 이하의 미세한 니켈상과 산화 이트륨상이 상기 W-M 합금상의 경계부에 분산 분포되고, 또한

상기 W-M 합금상의 최대 입경이 15㎛ 이하인 고강도 및 고경도를 갖는 텅스텐계 소결 재료.
니켈 (Ni) : 0.2 ∼ 1.5 질량%, 산화 이트륨 (Y₂O₃) : 0.1 ∼ 1 질량%, 몰리브덴 (Mo), 크롬 (Cr), 니오브 (Nb), 및 레늄 (Re) 중 1 종 또는 2 종 이상 : 0.5 ∼ 4 질량%, 코발트 (Co) 및 철 (Fe) 중 적어도 일방 : 0.01 ∼ 0.5%, 텅스텐 (W) : 잔부로 구성되고,

W-M 합금상 (단, M 은 Mo, Cr, Nb, 및 Re 중 적어도 1 종을 나타낸다) 이 서로 소결 결합하고,

모두 최대 입경이 5㎛ 이하의 미세한 Ni-Co 합금상, Ni-Fe 합금상, 및 Ni-Co-Fe 합금상 중 어느 하나와 산화 이트륨상이 상기 W-M 합금상 상호간의 경계부에 분산 분포되고, 또한

상기 W-M 합금상의 최대 입경이 30㎛ 이하인, 고강도 및 고경도를 갖는 텅스텐계 소결 재료.
니켈 (Ni) : 0.2 ∼ 1.5 질량%, 산화 이트륨 (Y₂O₃) : 0.1 ∼ 1 질량%, 몰리브덴 (Mo), 크롬 (Cr), 니오브 (Nb), 및 레늄 (Re) 중 적어도 1 종 : 0.5 ∼ 4 질량%, 탄화 바나듐 (VC) : 0.05 ∼ 0.5 질량%, 코발트 (Co) 또는 철 (Fe) : 0.01 ∼ 0.5%, 텅스텐 (W) : 잔부로 구성되고,

W-M 합금상 (단, M 은 Mo, Cr, Nb, 및 Re 중 적어도 1 종을 나타낸다) 이 서로 소결 결합하고,

모두 최대 입경이 5㎛ 이하의 미세한 Ni-Co 합금상, Ni-Fe 합금상, 및 Ni- Co-Fe 합금상 중 어느 하나와 산화 이트륨상이 상기 W-M 합금상의 경계부에 분산 분포되고, 또한

상기 W-M 합금상의 최대 입경이 15㎛ 이하인 고강도 및 고경도를 갖는 텅스텐계 소결 재료.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 텅스텐계 소결 재료가 적어도 일부에 사용되어 이루어지는 광학 렌즈의 열간 프레스용 성형 금형.