WO2006059459A1

WO2006059459A1 - タングステン基焼結合金製ウェート及びその製造方法並びに振動発生装置用振動子

Info

Publication number: WO2006059459A1
Application number: PCT/JP2005/020428
Authority: WO
Inventors: Ji-Bin Yang
Original assignee: Mitsubishi Materials C.M.I. Corporation
Priority date: 2004-12-03
Filing date: 2005-11-08
Publication date: 2006-06-08
Also published as: TW200622008A; JP2006161076A

Abstract

　本発明の目的は、酸化防止用のＮｉメッキやコーティング処理技術によらず、さらにはこれらの処理をせずとも所望の耐酸化特性を有して、腐食することがないタングステン基焼結合金製ウェートを提供することにある。この目的を達成するため、本発明においては、結合相形成成分として、Ｎｉが０．５～７質量％、Ｍｏが０．５～４質量％及びＣｒが０．１～１．０質量％であって、残部がＷ及び不可避不純物からなる組成を有し、比重が１７～１９であるタングステン基焼結合金製ウェートとした。また、結合相形成成分として、Ｎｉが０．５～７質量％、Ｍｏが０．５～４質量％、Ｃｒが０．１～１．０質量％、Ｆｅが０．５～３．０質量％であって、残部がＷ及び不可避不純物からなる組成を有し、比重が１７～１９であるタングステン基焼結合金製ウェートとした。さらに、好ましくは前記不可避不純物として、Ｃｕが１質量％以上含有されていないタングステン基焼結合金製ウェートとした。　

Description

明細書

タングステン基焼結合金製ウェート及びその製造方法並びに振動発生装置用振動子

技術分野

[0001] 本発明は、例えば携帯通信機器等における呼び出しのための振動発生用の偏心ウェート、防振のためのバランスウェートその他のウェートに用いるのに好適なタンダステン基焼結合金製ウェート及びその製造方法に関するものである。

背景技術

[0002] 従来から、この種の偏心ウェートを構成するタングステン基焼結合金としては、大別して W_Ni_Cu系、 W_Ni_Fe系、 W_Ni_Mo_Fe系及び W_Ni_Mo_Co 系の合金が知られている。

[0003] し力、しながら、これらの合金は、耐酸化特性が不充分であり、大気中、特に水蒸気中のような酸化性雰囲気中において酸化されて、偏心ウェートが腐食するという問題があった。特に、 Cu成分が酸化や腐食の要因となりやすぐ Cu成分を含む偏心ゥェートの腐食が著しい。

このため、通常、これらの合金を用いた偏心ウェートに耐食性を付与すべく Niメツキ処理や、コーティング処理が施されている。

[0004] ところが、この Niメツキ処理等を施した場合にも、加工条件や使用条件等により Niメツキ等が剥がれやすくなり、腐食の発生を完全には防止できないという問題があった特に、携帯通信機器等に用いられる振動発生用の偏心ウェート等においては、カロ締めによってモータに一体的に取り付けられており、この加締め時に加えられる衝撃によって Niメツキ等が剥がれやすぐ腐食の問題が顕著に現れる。

[0005] なお、本件発明者は、この種のタングステン基焼結合金製ウェートとして、例えば特許文献 1に開示されたものを提案してレ、る。

[0006] 特許文献 1 :特開 2003— 129164号公報

発明の開示 [0007] そこで、本発明は、酸化防止用の Niメツキやコーティング処理技術によらず、さらにはこれらの処理をせずとも所望の耐酸化特性を有して、腐食することがないタンダステン基焼結合金製ウェートを提供することを目的とする。

[0008] 請求項 1に記載の発明は、結合相形成成分として、 Niが 0. 5〜7質量％、 Moが 0.

5〜4質量％及び Crが 0. ：!〜 1. 0質量％であって、残部が W及び不可避不純物力、らなる組成を有し、比重が 17〜： 19であることを特徴とするタングステン基焼結合金製ウェートである。

[0009] 請求項 2に記載の発明は、結合相形成成分として、 Niが 0. 5〜7質量％、 Moが 0.

5〜4質量％、 Crが 0. 1〜： 1. 0質量％、 Feが 0. 5〜3. 0質量％であって、残部が W 及び不可避不純物からなる組成を有し、比重が 17〜： 19であることを特徴とするタンダステン基焼結合金製ウェートである。

[0010] 請求項 3に記載の発明は、請求項 1又は 2に記載の前記不可避不純物として、 Cu 力 1質量％以上含有されていないことを特徴とするタングステン基焼結合金製ゥエートである。

[0011] 請求項 4に記載の発明は、請求項 1ないし 3のいずれか 1項に記載のタングステン基焼結合金製ウェートの組成となるように結合相形成成分、 W及び不可避不純物の原料を配合して、分散した後に、押圧成形して圧粉体を形成して、当該圧粉体を水素雰囲気中で焼結するタングステン基焼結合金製ウェートの製造方法であって、前記結合相形成成分の Crの原料として、炭化クロムを配合したことを特徴とするタンダステン基焼結合金製ウェートの製造方法である。

[0012] 請求項 5に記載の発明は、請求項 1ないし 3のいずれか 1項に記載のタングステン基焼結合金製ウェート又は請求項 4に記載のタングステン基焼結合金製ウェートの製造方法により得られたタングステン基焼結合金製ウェートからなる振動発生装置用振動子であって、モータの回転軸が揷通される溝部を有し、当該溝部の周囲が加締められることによって上記回転軸に一体的に結合されるようになっていることを特徴とする振動発生装置用振動子である。

[0013] 上述の請求項 1又は 2に記載の発明によれば、 Crが 0. ：!〜 1. 0質量％含有されて、 W_Moの分散相中に均一に拡散されるため、タングステン基焼結合金製ウェートに耐食性を付与することができる。このため、腐食防止用の Niメツキやコーティング処理技術によらず、さらにはこれらの処理をせずとも腐食することがないタングステン基焼結合金製ウェートを提供することができる。

また、タングステン基焼結合金製ウェートは、比重が 17〜： 19と高いため、小型化して、例えば薄型化が要求される携帯電話に用レ、ることができる。

[0014] 特に、請求項 2に記載の発明によれば、 Feが 0. 5〜3. 0質量％含有されて、 Ni成分中に固溶して Ni_Fe_Mo結合相となり、タングステン基焼結合金製ウェートの強度を向上させることができる。また、この Ni_Fe_Mo結合相中に、 Cr成分が拡散されて、タングステン基焼結合金製ウェートに耐食性を付与することができる。

[0015] 請求項 3に記載の発明によれば、酸化又は腐食の要因に成りやすい Cuが含有されないため、タングステン基焼結合金製ウェートに耐食性を付与することができる。

[0016] 請求項 4に記載の発明によれば、結合相形成成分としての Crの原料として、炭化クロムとして配合することにより、後の予備焼結工程及び本焼結工程において、分解されると同時に分散相及び結合相に拡散して、固溶する。すると、酸化されやすい Crも、酸化されることなぐ分散相及び結合相に固溶して、より耐食性に優れたタンダステン基焼結合金製ウェートを得ることができる。

なお、 Crは、酸化されやすい性質を有するが、タングステン基焼結合金製ウェートとしては電気化学的不動態となるため、酸化を最小限に抑えることができる。このため、上述の請求項 1ないし 3のように炭化クロム以外の化合物又は単体を、原料として配合してもよい。

また、水素雰囲気中で焼結することにより、結合相形成成分等の酸化を防止して、タングステン基焼結合金製ウェートに耐食性を付与することができる。

[0017] 上述したように、請求項 1〜4に記載の発明によれば、タングステン基焼結合金製ゥヱートは、 Crを 0. 1〜： 1. 0質量％含有して、 W_Moの分散相中や、 Ni_Fe_Mo 結合相中に均一に拡散してレ、るため、耐食性を有する。

このため、請求項 5に記載の発明の振動発生装置用振動子は、加締め加工時の衝撃によって腐食防止用の Niメツキ等が剥がれやすいが、 Niメツキ等の有無に拘わらず腐食の発生を防止することができる。図面の簡単な説明

[0018] [図 1]図 1は、この発明の一実施の形態として示したタングステン基焼結合金製ゥエートの製造プロセスのフロー図である。

[図 2]図 2は、同タングステン基焼結合金製ウェートからなる振動発生用装置用の振動子を電動モータの回転軸 (携帯電話に組み込まれたモータ）に加締めにより結合した状態を示す斜視図である。

符号の説明

[0019] 10 タングステン基焼結合金製ウェート (振動発生用装置用の振動子）

発明を実施するための最良の形態

[0020] 以下、本発明にかかるタングステン基焼結合金製ウェート及びその製造方法の一実施形態を、図 1及び図 2を用いて説明する。

[0021] 本実施形態におけるタングステン基焼結合金製ウェートは、図 1に示されるように、 W粉末と、 Ni粉末等とを配合する原料配合 (SP1 )工程と、この原料をボールミル粉砕等する湿式混合 (SP2)工程と、この湿式混合により分散された原料を押圧成形して成形体を得る押圧成形 (SP3)工程と、この成形体を仮焼結する予備焼結 (SP4) 工程と、さらに完全に粉末を焼結させる本焼結（SP5)工程とを経ることにより製造される。

[0022] 次に、原料配合（SP1 )工程から本焼結（SP5)工程まで順次説明する。

まず、原料配合（SP1 )工程においては、原料として、分散相形成成分としての W粉末と、結合相形成成分としての Ni粉末、 Mo粉末、 Cr C粉末及び必要により Fe粉末等とを配合する。

[0023] この W粉末は、適正な成形性及び焼結性を得るために平均粒径が 0. 5〜5 μ mm のものを用いる。また、結合相形成成分についても、 W粉末と同程度の平均粒径を有する粉末を用いる。

[0024] この結合相形成成分としては、本焼結（SP5)工程後における各成分が、 Niが 0. 5 〜7質量％、Moが0. 5〜4質量％、〇でが0.：!〜 1. 0質量％及び必要により Feが 0. 5〜3. 0質量％となり、かつタングステン基焼結合金製ウェートの比重が 17〜： 19となるように各粉末を配合する。 [0025] ここで、 Crは、非常に酸化されやすいため Cr C原料として配合することが好ましい

。この Cr Cは、後の予備焼結（SP4)工程及び本焼結（SP5)工程において分解されると同時に分散相及び結合相に拡散して、酸化されることなく固溶する。

なお、 Crは、タングステン基焼結合金製ウェートの表面に電気化学的不動態膜を形成している。このため、タングステン基焼結合金製ウェートは、酸化が最小限に抑制されて、所望の耐食性を有する。よって、原料として Cr C以外の化合物又は単体を酉己合してもよい。

[0026] 次に、湿式混合（SP2)工程においては、上記原料配合工程（SP1)において配合された粉末をボールミルに投入して、アセトン等の有機溶媒を用いて 48時間の湿式混合を行う。これにより、各粉末の粉砕、混合が充分に行われることになり、結合相形成成分が W粉末に均一に分散された状態になる。

[0027] 次いで、成形体形成（SP3)工程において、均一に分散された粉末を、押型に充填して、 19 X 60 X 10⁵Pa (2000kg/cm²)の圧力で成形する。

これにより、例えば図 2に示すような円弧半径数 mmの横断面略扇型状を有し、この扇状部分全体が偏心荷重部 11である圧粉体が得られる。そして、この偏心荷重部 1 1の扇状を描く外周円弧の中心部には溝部 13があり、この溝部 13の両側には、偏心荷重部 11から膨出して溝部 13の両側縁部を形成する側壁 14が連続して設けられている。

[0028] 次に、予備焼結（SP4)工程にぉレ、て、上記圧粉体を 900°Cの温度の水素雰囲気中で 3時間焼結させる。

その後、本焼結工程（SP5)において、予備焼結を行った圧粉体を、さらに 1400°C から 1550°Cの温度の水素雰囲気中で 1時間焼結させる。

[0029] このように予備焼結（SP4)工程及び本焼結（SP5)工程において、水素雰囲気中にて圧粉体を焼結させるため、酸化されやすい Cr成分も還元雰囲気において焼結されて、酸化クロムの発生を抑制する。また、その他の結合相形成成分等の酸化を防止して、タングステン基焼結合金製ウェートに耐食性が付与される。

[0030] これにより、図 2に示すタングステン基焼結合金製ウェート 10 (但し、加締め部 14c が形成されていない形状）が得られる。そして、このウェート 10は、比重、抗折強度（ X 10⁷Pa (kgf/mm²) )及び延性（％)等を評価（SP6)した後に、完成品として取り扱われる。

[0031] ここで例えば、上述のタングステン基焼結合金製ウェート 10における側壁 14の先端部端面 14aのうち、軸線方向の両端部を残した中央部分において、側壁 14の外周側部分 14bを残した溝部 13側の加締め部 14cを、直方体状の加締めパンチ（図示せず）によって、溝部 13の開口 15側から底側に向けて加締め変形させる。この際、加締め部 14cを、例えば SUS420などのステンレス製モータの回転軸 12が嵌め込められる形状となるように加締め変形させる。これにより、タングステン基焼結合金製ウェート 10が回転軸 12に一体的に結合されるようになり、図 2に示す携帯電話 (携帯通信機器）に組み込まれたモータに取り付けられる振動発生用装置用の振動子となる。

[0032] 上述の原料配合（SP1)工程から本焼結（SP5)工程を経て製造されて、上述の評価（SP6)において完成品として取り扱われた製品は、比重が 17〜： 19であり、結合相形成成分として、 Niを 0. 5〜7質量％、 Moを 0. 5〜4質量％、 Crを 0.：!〜 1. 0質量 %含有し、残部が分散相形成成分としての Wと、不可避不純物とからなる。

また、好ましくは上記結合相形成成分として、さらに Feを 0. 5〜3. 0質量％含有し、残部が分散相形成成分としての Wと、不可避不純物とからなる。

[0033] この不可避不純物として、 Cuを 1質量％未満であれば含有してもよいが、好ましくは含有しない。

Cu成分は、合金の耐食性を低下させるため、 Cu成分を含有するタングステン基焼結合金製ウェートは、腐食し易くなり、特に含有量が 1質量％以上であると、遊離 Cu の存在による著しい酸化や腐食現像により、顕著に腐食し易くなる。他方、 1質量％未満であれば、 Ni— Fe_Mo結合相への固溶によりウェート表面に析出した遊離 Cu が極めて少なく耐酸化性への影響が少ない。

[0034] さらには好ましくは、上記分散相形成成分としての Wを 90質量％以上含有させる。

Wを 90質量％以上とすることにより、タングステン基焼結合金製ウェートの比重を 17 . 0-19. 0に保持し易くなるためである。

また、上述のようにタングステン基焼結合金製ウェートは、比重が 17. 0〜19. 0と高いため小型化されて、例えば薄型化が要求される携帯電話に適合可能となる。

[0035] 上述のタングステン基焼結合金製ウェートにおいて、 Ni成分は、 W粉末の焼結に必要な液相を提供し、かつ Wの粒界拡散係数を向上させるための必要不可欠な結合相形成成分である。そして、 Ni成分を上記の範囲に規定しているのは、 0. 5質量 %未満では W焼結合金の緻密化が起きず、比重が低減するのみならず、残留空孔の存在により強度が極端に低下するためである。

他方、 7. 0質量％を超えると、その他の結合相形成成分と併せて 10質量％を超えて、分散相形成成分としての Wが 90質量％未満となり、 17. 0-19. 0の高比重のタングステン基焼結合金製ウェートが得られなくなるためである。

[0036] また、 Mo成分は、分散相形成成分としての W成分に全率固溶する性質を有し、分散相形成成分の強度を向上させる。そして、 Mo成分を上記の範囲に規定しているのは、 0. 5質量％未満では強度向上の効果が小さぐ 4質量％を超えると焼結性が阻害され、焼結温度が著しく上昇することにより、焼結不足となりやすぐ未拡散 Mo の存在により却って合金の強度を損なうこととなるためである。

[0037] さらに、 Cr成分は、 W— Mo分散相形成成分又は Ni— Fe— Mo結合相形成成分中に均一に拡散する性質があり、それにより全面的に不動態化する Crの皮膜を形成し、酸化性雰囲気あるいは湿潤環境におけるタングステン基焼結合金製ウェートの耐酸化特性を向上させる。

この Cr成分を上記の範囲に規定しているのは、 0. 1質量％未満では耐酸化特性が充分に発揮されないためである。また、 1. 0質量％を超える場合には、焼結性に劣るだけでなぐその他の結合相形成成分と併せて 10質量％を超えて、分散相形成成分としての Wが 90質量％未満となり、 17. 0〜： 19. 0の高比重のタングステン基焼結合金製ウェートが得られなくなる。さらに、 Cr Cの熱分解に時間を要し、経済的効

3 2

果に劣るのみならず、 Cr Cが残留した場合には却ってタングステン基焼結合金製ゥ

3 2

ヱートの強度特性が低下することとなる。

[0038] 上記 Fe成分は、上記 N诚分中に固溶して、結合相形成成分の強度を向上させる。

この Fe成分の含有量を上記のように限定しているのは、 0. 5質量％未満では強度向上効果が不十分であり、 3質量％を超えると、遊離 Feの析出によって却って合金の強度を損なうこととなるためである。

[0039] また、上述の振動発生用の振動子 10 (図 2参照）の加締め部 14cは、腐食防止の N iメツキ等の処理を施しても、加締め変形の際に掛カる負荷により剥がれて腐食の発生しやすい状態であつたが、上述の組成からなる振動子とすることによって腐食の発生が防止される。

実施例

[0040] 以下、実施例：!〜 3及び比較例 1について説明する。

まず結合相形成成分としての Ni粉末、 Mo粉末、 Cr C粉末及び Fe粉末と、分散相形成成分としての W粉末とを、本焼結後の各成分（質量％)及び比重が表 1に示す実施例:!〜 3の割合となるように各々原料配合した。この際、実施例 2及び 3は、各々3つ原料配合した（実施例 2— 1 , 2— 2, 2— 3, 3— 1 , 3— 2, 3— 3に対応）。なお、 Ni粉末としては、平均粒径 5 μ mのインコ一社製の Incol 23を用レ、、 Mo粉末としては、平均粒径 10 μ ΐηの日本新金属株式会社製の Mo— 1を用レ、、 Cr C粉末としては、粒径 2 μ ΐηの日本新金属株式会社製の Cr C粉を用い、 Fe粉末としては、粒径 2 μ mのインコ一社製の Fe粉を用い、 W粉末としては、粒径 4 μ mの日本新金属株式会社製の W—4を用いた。 [以上 SP 1 ]

[0041] [表 1]

[0042] 次いで、配合された実施例 1〜 3の粉末を、ボールミルに投入して、有機溶媒としてアセトンを用いて、 48時間の湿式混合を行った。 [以上 SP2]

次に、上述の実施の形態における成形体形成工程 (SP3)及び予備焼結工程 (SP 4)と同様にして成形した後、この成形体を予備焼結した。

[0043] その後、水素雰囲気中で本焼結を行い、タングステン基焼結合金製ウェートを得た。この時、実施例 1の予備焼結した成形体を 1450°Cにて 2時間焼結を行った。実施例 2の成形体を 1440°Cにおいて焼結したものを実施例 2—1とし、 1460°Cにおいて焼結したものを実施例 2— 2とし、 1480°Cにおいて焼結したものを実施例 2— 3とした。同様に、実施例 3の成形体を 1440°Cにおいて焼結したものを実施例 3—1とし、 14 60°Cにおいて焼結したものを実施例 3— 2とし、 1480°Cにおいて焼結したものを実施例 3— 3とした。

[0044] これにより得られた実施例 1〜3の質量を計測し、一定時間（6時間、 10時間、 27時間 48時間及び 72時間）経過後の質量を再度計測して、その差力酸化による増加質量 (g)を求めて表 2に示した。

[0045] [表 2]

[0046] [比較例]

結合相形成成分としての上記 Ni粉末を 3質量％、 Cu粉末を 2質量％となるように配合した外は、実施例 1と同様にして、タングステン基焼結合金製ウェートを得た。また、同様にして酸化による増加質量 (g)を求めて表 2に示した。

[0047] 表 2からわかるように、実施例 1〜3については、 72時間経過した後も酸化による増量が 0. 01g〜0. 05gと微量であるのに対し、比較例 1については、 72時間経過後に 0. 52g増量していた。

産業上の利用可能性

[0048] 本発明によれば、酸化防止用の Niメツキやコーティング処理技術によらず、さらにはこれらの処理をせずとも所望の耐酸化特性を有して、腐食することがないタンダステン基焼結合金製ウェートを提供することができる。

Claims

請求の範囲

[1] 結合相形成成分として、 Niが 0. 5〜7質量％、 Moが 0. 5〜4質量％及び Crが 0.

：!〜 1. 0質量％であって、残部が W及び不可避不純物からなる組成を有し、比重が 17〜 19であることを特徴とするタングステン基焼結合金製ウェート。

[2] 結合相形成成分として、 Niが 0. 5〜7質量％、 Moが 0. 5〜4質量％、 Crが 0.：!〜

1. 0質量％、 Feが 0. 5〜3. 0質量％であって、残部が W及び不可避不純物からなる組成を有し、比重が 17〜： 19であることを特徴とするタングステン基焼結合金製ゥェート。

[3] 請求項 1又は 2に記載の前記不可避不純物として、 Cuが 1質量％以上含有されてレ、ないことを特徴とするタングステン基焼結合金製ウェート。

[4] 請求項 1ないし 3のいずれ力 1項に記載のタングステン基焼結合金製ウェートの組成となるように結合相形成成分、 W及び不可避不純物の原料を配合して、分散した後に、押圧成形して圧粉体を形成して、当該圧粉体を水素雰囲気中で焼結するタンダステン基焼結合金製ウェートの製造方法であって、前記結合相形成成分の Crの原料として、炭化クロムを配合したことを特徴とするタングステン基焼結合金製ウェートの製造方法。

[5] 請求項 1ないし 3のいずれ力、 1項に記載のタングステン基焼結合金製ウェート又は請求項 4に記載のタングステン基焼結合金製ウェートの製造方法により得られたタンダステン基焼結合金製ウェートからなる振動発生装置用振動子であって、モータの回転軸が揷通される溝部を有し、当該溝部の周囲が加締められることによって上記回転軸に一体的に結合されるようになっていることを特徴とする振動発生装置用振動子。