JPH0768568B2 - 高強度高延性焼結体の製造方法 - Google Patents
高強度高延性焼結体の製造方法Info
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- JPH0768568B2 JPH0768568B2 JP3303844A JP30384491A JPH0768568B2 JP H0768568 B2 JPH0768568 B2 JP H0768568B2 JP 3303844 A JP3303844 A JP 3303844A JP 30384491 A JP30384491 A JP 30384491A JP H0768568 B2 JPH0768568 B2 JP H0768568B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、Ｗ−Ｆe−Ｎi合金な
どからなる焼結体を温間でスウェージ加工して、高強度
で、しかも高延性の性質を有する加工材を得る、高強度
高延性焼結体の製造方法に関するものである。
どからなる焼結体を温間でスウェージ加工して、高強度
で、しかも高延性の性質を有する加工材を得る、高強度
高延性焼結体の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】焼結体の一つであるＷ−Ｆe−Ｎi合金
は、Ｗの性質を利用して、高強度で、高延性の材料とし
て、重錘や放射線遮蔽などの用途に使用されている。こ
の焼結体を製造する際には、一般に、図４に示すよう
に、重量％で９０％〜９７％のＷ粉末と残量のＦeおよ
びＮi粉末とを調製・混合し、これをＣＩＰ（冷間等方
加工プレス）などを用いて、所定の形状に加圧成形して
圧粉体とし、次いで圧粉体をＦe−Ｎi合金の液相線温度
以上に加熱して、Ｗ粉末をＦe−Ｎi合金で結合する焼結
を行う（予備焼結および本焼結）。得られた焼結体に
は、熱処理後、機削りなどの機械加工を行い、さらに用
途によっては、所定の機械的特性（強度の向上など）を
与えるために、４００〜６００℃に予熱してスウェージ
加工などの温間加工を行う。その後は、後熱処理を行っ
て焼結体を得ている。
は、Ｗの性質を利用して、高強度で、高延性の材料とし
て、重錘や放射線遮蔽などの用途に使用されている。こ
の焼結体を製造する際には、一般に、図４に示すよう
に、重量％で９０％〜９７％のＷ粉末と残量のＦeおよ
びＮi粉末とを調製・混合し、これをＣＩＰ（冷間等方
加工プレス）などを用いて、所定の形状に加圧成形して
圧粉体とし、次いで圧粉体をＦe−Ｎi合金の液相線温度
以上に加熱して、Ｗ粉末をＦe−Ｎi合金で結合する焼結
を行う（予備焼結および本焼結）。得られた焼結体に
は、熱処理後、機削りなどの機械加工を行い、さらに用
途によっては、所定の機械的特性（強度の向上など）を
与えるために、４００〜６００℃に予熱してスウェージ
加工などの温間加工を行う。その後は、後熱処理を行っ
て焼結体を得ている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記したスウ
ェージ加工において、塑性加工率が２０％を超えるよう
な加工を行うと、得られた焼結体の延性が急激に低下す
るという問題点がある。しかも、この現象は、予熱温度
が高いほど顕著になる傾向もある。したがって、良好な
延性が要求される材料では、焼結体に対し、２０％を超
えるような加工率でスウェージ加工を行うことは困難で
あり、このため、スウェージ加工により、十分に機械的
特性を向上させることができないという問題点がある。
ェージ加工において、塑性加工率が２０％を超えるよう
な加工を行うと、得られた焼結体の延性が急激に低下す
るという問題点がある。しかも、この現象は、予熱温度
が高いほど顕著になる傾向もある。したがって、良好な
延性が要求される材料では、焼結体に対し、２０％を超
えるような加工率でスウェージ加工を行うことは困難で
あり、このため、スウェージ加工により、十分に機械的
特性を向上させることができないという問題点がある。
【０００４】本願発明者らは、上記のスウェージ加工に
おける延性の低下について、種々、調査研究した結果、
スウェージ加工の際に、Ｗ粒子とバインダーになるＦe
−Ｎi合金とが、様相の異なる塑性流動を起こすためで
はないかと考えた。 すなわち、Ｗ−Ｆe−Ｎi合金焼結
体は、Ｗ粒子の周囲に、高強度・高延性のＮi ／Ｆe 相
が溶け込んだ組織を有しており、これをスウェージ加工
すると、加工工具と焼結体との接触面における摩擦力に
より、Ｗ粒子とＮi ／Ｆe のいずれかが一方が優先的に
流動し、その結果、Ｗ粒子同士が接触する状態になるの
ではないかと考えた。特に２０％を超える加工率で焼結
体を加工した際には、上記接触部が非常に多くなってい
ることが確認された。この接触部では、接触箇所が脆く
なっており、これが延性低下の原因になるのではないか
と考えられる。
おける延性の低下について、種々、調査研究した結果、
スウェージ加工の際に、Ｗ粒子とバインダーになるＦe
−Ｎi合金とが、様相の異なる塑性流動を起こすためで
はないかと考えた。 すなわち、Ｗ−Ｆe−Ｎi合金焼結
体は、Ｗ粒子の周囲に、高強度・高延性のＮi ／Ｆe 相
が溶け込んだ組織を有しており、これをスウェージ加工
すると、加工工具と焼結体との接触面における摩擦力に
より、Ｗ粒子とＮi ／Ｆe のいずれかが一方が優先的に
流動し、その結果、Ｗ粒子同士が接触する状態になるの
ではないかと考えた。特に２０％を超える加工率で焼結
体を加工した際には、上記接触部が非常に多くなってい
ることが確認された。この接触部では、接触箇所が脆く
なっており、これが延性低下の原因になるのではないか
と考えられる。
【０００５】上記の点を、焼結体の硬度という点で検証
すると、図３に示すように、従来の方法で製造した加工
材（比較材）は、中心部に対し加工工具と接触する表層
側の硬度が高くなっており、これは、Ｗ粒子とＦe−Ｎi
合金とで塑性流動が相違する結果、Ｆe−Ｎi合金の流動
が増加して硬度が増したものであり、延性の低下はそれ
に伴うＷ粒子同士の接触によると考えられる。本発明は
上記事情を背景としてなされたものであり、加工時にＷ
粒子同士の接触部分が発生するのを極力阻止して延性の
低下を防止することにより、高強度で高延性の焼結体を
得ることができる、高強度高延性焼結体の製造方法を提
供することを目的とする。
すると、図３に示すように、従来の方法で製造した加工
材（比較材）は、中心部に対し加工工具と接触する表層
側の硬度が高くなっており、これは、Ｗ粒子とＦe−Ｎi
合金とで塑性流動が相違する結果、Ｆe−Ｎi合金の流動
が増加して硬度が増したものであり、延性の低下はそれ
に伴うＷ粒子同士の接触によると考えられる。本発明は
上記事情を背景としてなされたものであり、加工時にＷ
粒子同士の接触部分が発生するのを極力阻止して延性の
低下を防止することにより、高強度で高延性の焼結体を
得ることができる、高強度高延性焼結体の製造方法を提
供することを目的とする。
【０００６】上記課題を解決するため本願発明の高強度
高延性焼結体の製造方法は、高強度粉末を焼結した焼結
体をスウェージ加工するに際し、前記焼結体の少なくと
も加工工具と接触する表面に、Ｃu を主体とする金属皮
膜を形成し、その後、前記焼結体を温間でスウェージ加
工することを特徴とする。
高延性焼結体の製造方法は、高強度粉末を焼結した焼結
体をスウェージ加工するに際し、前記焼結体の少なくと
も加工工具と接触する表面に、Ｃu を主体とする金属皮
膜を形成し、その後、前記焼結体を温間でスウェージ加
工することを特徴とする。
【０００７】上記高強度粉末としては、例えばＷ粉末を
挙げることができるが、本願発明としてはこれに限定さ
れるものではなく、ＷＣなどの他の高強度の粒子であっ
てもよい。この高強度粉末に対しては、上記Ｗ粒子で
は、Ｆe−Ｎi合金を用いるように、バインダーを添加
し、さらに、必要に応じてその他の添加剤を混合して、
焼結する。焼結体を得るまでの工程については本願発明
では特に限定するものではなく、常法などにより得られ
た焼結体が用いられる。
挙げることができるが、本願発明としてはこれに限定さ
れるものではなく、ＷＣなどの他の高強度の粒子であっ
てもよい。この高強度粉末に対しては、上記Ｗ粒子で
は、Ｆe−Ｎi合金を用いるように、バインダーを添加
し、さらに、必要に応じてその他の添加剤を混合して、
焼結する。焼結体を得るまでの工程については本願発明
では特に限定するものではなく、常法などにより得られ
た焼結体が用いられる。
【０００８】上記焼結体の表面に形成する金属皮膜は、
メッキや金属溶射などにより行うことができ、さらに、
これら方法に限定されるものではなく、要は、必要な金
属皮膜が形成されるものであればよく、その形成方法が
限定されるものではない。上記金属皮膜は、Ｃu を主体
とするものであればよく、さらには純銅が望ましい。ま
た、金属皮膜は、必ずしも焼結体の表面全面に形成する
必要はなく、少なくとも加工工具との接触面の必要な面
に形成するものであればよい。皮膜の厚さについては、
薄すぎては膜が破断する可能性があり、厚すぎては潤滑
性能が低下するので、５μｍ〜５０μｍの厚さが望まし
い。
メッキや金属溶射などにより行うことができ、さらに、
これら方法に限定されるものではなく、要は、必要な金
属皮膜が形成されるものであればよく、その形成方法が
限定されるものではない。上記金属皮膜は、Ｃu を主体
とするものであればよく、さらには純銅が望ましい。ま
た、金属皮膜は、必ずしも焼結体の表面全面に形成する
必要はなく、少なくとも加工工具との接触面の必要な面
に形成するものであればよい。皮膜の厚さについては、
薄すぎては膜が破断する可能性があり、厚すぎては潤滑
性能が低下するので、５μｍ〜５０μｍの厚さが望まし
い。
【０００９】皮膜形成後には、温間でスウェージ加工を
行うべく焼結体を予熱する。予熱温度は特に限定される
ものではないが、従来の方法よりも高い温度に加熱する
ことができ、その温度としては、４５０〜６５０℃が望
ましい。その理由は、４５０℃未満では、焼結体の変形
能が低下し、加工割れが発生する危険性があり、また６
５０℃を超えると、焼結体に変態が生じ、延性が低下す
るためである。この温間でのスウェージ加工後には、必
要に応じて後熱処理を行う。
行うべく焼結体を予熱する。予熱温度は特に限定される
ものではないが、従来の方法よりも高い温度に加熱する
ことができ、その温度としては、４５０〜６５０℃が望
ましい。その理由は、４５０℃未満では、焼結体の変形
能が低下し、加工割れが発生する危険性があり、また６
５０℃を超えると、焼結体に変態が生じ、延性が低下す
るためである。この温間でのスウェージ加工後には、必
要に応じて後熱処理を行う。
【００１０】
【作用】すなわち、本願発明によれば、焼結体の表面に
形成された金属皮膜は、Ｃu 系金属特有の潤滑性能を有
しており、この状態で焼結体を温間加工することによ
り、加工工具と焼結体表面との潤滑性が向上し、両者間
の摩擦力が減少する。この結果、焼結体組織中の高強度
粒子やバインダーが均等に塑性流動し、高強度粒子の凝
集や高強度粒子同士による接触部の増加を極力阻止し
て、延性の低下を防止する。得られた焼結体は、十分に
加工されて強度が増し、また、延性の低下が防止される
ので、高強度で高延性の焼結体が得られる。
形成された金属皮膜は、Ｃu 系金属特有の潤滑性能を有
しており、この状態で焼結体を温間加工することによ
り、加工工具と焼結体表面との潤滑性が向上し、両者間
の摩擦力が減少する。この結果、焼結体組織中の高強度
粒子やバインダーが均等に塑性流動し、高強度粒子の凝
集や高強度粒子同士による接触部の増加を極力阻止し
て、延性の低下を防止する。得られた焼結体は、十分に
加工されて強度が増し、また、延性の低下が防止される
ので、高強度で高延性の焼結体が得られる。
【００１１】
【実施例】図１の工程に従って、平均粒径約５μｍのＷ
粉末９３重量％と、平均粒径約５μｍのＮiおよびＦe粉
末７重量％（ただし、Ｎi：Ｆe 重量比が７／３）とを
混合し、これを所定形状のゴム袋に充填して、靜水圧成
型によって圧縮して、５０ｍｍ径の棒状圧粉体を得た。
この圧粉体には必要に応じて機械加工を施し、次いで、
予備焼結、本焼結を行った。予備焼結は、圧粉体を１３
００〜１４００℃に加熱し、４時間保持することにより
行い、本焼結は、予備焼結後の圧粉体を１４６０〜１５
５０℃に加熱し、１時間保持して行った。得られた焼結
体には、１１００℃×１０時間の熱処理を行い、その
後、必要な機削りを冷間で行った。
粉末９３重量％と、平均粒径約５μｍのＮiおよびＦe粉
末７重量％（ただし、Ｎi：Ｆe 重量比が７／３）とを
混合し、これを所定形状のゴム袋に充填して、靜水圧成
型によって圧縮して、５０ｍｍ径の棒状圧粉体を得た。
この圧粉体には必要に応じて機械加工を施し、次いで、
予備焼結、本焼結を行った。予備焼結は、圧粉体を１３
００〜１４００℃に加熱し、４時間保持することにより
行い、本焼結は、予備焼結後の圧粉体を１４６０〜１５
５０℃に加熱し、１時間保持して行った。得られた焼結
体には、１１００℃×１０時間の熱処理を行い、その
後、必要な機削りを冷間で行った。
【００１２】次いで、上記焼結体の側面全面に５μｍ以
上の厚さで純銅をメッキした。さらに、この焼結体の表
面に二硫化モリブデン系潤滑剤を塗布した後、５５０〜
６００℃に加熱する予熱を行い、焼結体側面を圧縮する
スウェージ加工を、加工率１０％、２０％、２５％でそ
れぞれ行って発明材を得た。また、比較例として、上記
した潤滑剤塗布焼結体に純銅のメッキを行うことをな
く、５５０〜６００℃に加熱し、上記と同様にしてスウ
ェージ加工を行って比較材を得た。上記発明材および比
較材に、４００〜６００℃の後熱処理を行った。 上記
発明材および比較材に対し、引張り試験を行い、その試
験結果である、伸びおよび引張強さを図２に示した。ま
た、上記焼結体と同一の焼結体を用いて、これに油性黒
鉛系潤滑剤を塗布し、上記と同様にして発明法、比較例
について、加工率１０％のスウェージ加工を行った。得
られた発明材および比較材について、径方向の深度を変
えてロックウェル硬さを測定し、その結果を図３に示し
た。
上の厚さで純銅をメッキした。さらに、この焼結体の表
面に二硫化モリブデン系潤滑剤を塗布した後、５５０〜
６００℃に加熱する予熱を行い、焼結体側面を圧縮する
スウェージ加工を、加工率１０％、２０％、２５％でそ
れぞれ行って発明材を得た。また、比較例として、上記
した潤滑剤塗布焼結体に純銅のメッキを行うことをな
く、５５０〜６００℃に加熱し、上記と同様にしてスウ
ェージ加工を行って比較材を得た。上記発明材および比
較材に、４００〜６００℃の後熱処理を行った。 上記
発明材および比較材に対し、引張り試験を行い、その試
験結果である、伸びおよび引張強さを図２に示した。ま
た、上記焼結体と同一の焼結体を用いて、これに油性黒
鉛系潤滑剤を塗布し、上記と同様にして発明法、比較例
について、加工率１０％のスウェージ加工を行った。得
られた発明材および比較材について、径方向の深度を変
えてロックウェル硬さを測定し、その結果を図３に示し
た。
【００１３】図２から明らかなように、発明材は優れた
延性を有しているのに対し、比較材は、２０％を超える
加工率では伸びが急激に低下しており、十分な延性が得
られなかった。また、図３から明らかなように、発明材
では、深度に拘らず、ほぼ均等な硬度が得られたが、比
較材では、表層部の硬度が特に高くなっており、この焼
結体では、表層部でＷ粒子の凝縮が生じているものと思
われる。なお、この発明材でも、延性について、優れた
性質を有していた。なお、上記実施例では、潤滑剤とし
て二硫化モリブデン系潤滑剤、油性黒鉛系潤滑剤を使用
したが、これらに限定されるものではなく、その他の潤
滑剤を用いることも可能である。
延性を有しているのに対し、比較材は、２０％を超える
加工率では伸びが急激に低下しており、十分な延性が得
られなかった。また、図３から明らかなように、発明材
では、深度に拘らず、ほぼ均等な硬度が得られたが、比
較材では、表層部の硬度が特に高くなっており、この焼
結体では、表層部でＷ粒子の凝縮が生じているものと思
われる。なお、この発明材でも、延性について、優れた
性質を有していた。なお、上記実施例では、潤滑剤とし
て二硫化モリブデン系潤滑剤、油性黒鉛系潤滑剤を使用
したが、これらに限定されるものではなく、その他の潤
滑剤を用いることも可能である。
【００１４】
【発明の効果】以上説明したように、本願発明の高強度
高延性焼結体の製造方法は、高強度粉末を焼結した焼結
体をスウェージ加工するに際し、前記焼結体の少なくと
も加工工具と接触する表面に、Ｃu を主体とする金属皮
膜を形成し、その後、前記焼結体を温間でスウェージ加
工するので、スウェージ加工時の延性の低下を防止し
て、十分な加工率による加工を可能とし、その結果、高
強度で高延性の焼結体が得られる効果がある。
高延性焼結体の製造方法は、高強度粉末を焼結した焼結
体をスウェージ加工するに際し、前記焼結体の少なくと
も加工工具と接触する表面に、Ｃu を主体とする金属皮
膜を形成し、その後、前記焼結体を温間でスウェージ加
工するので、スウェージ加工時の延性の低下を防止し
て、十分な加工率による加工を可能とし、その結果、高
強度で高延性の焼結体が得られる効果がある。
【図１】図１は、実施例の製造方法の工程を示すチャー
ト図である。
ト図である。
【図２】図２は、実施例および比較例の焼結体の引張強
さ−伸び関係を示すグラフである。
さ−伸び関係を示すグラフである。
【図３】図３は、実施例および比較例の焼結体の径方向
深度における硬さ分布を示すグラフである。
深度における硬さ分布を示すグラフである。
【図４】図４は、従来の製造方法の工程を示すチャート
図である。
図である。
Claims (2)
- 【請求項１】 高強度粉末を焼結した焼結体をスウェー
ジ加工するに際し、前記焼結体の少なくとも加工工具と
接触する表面に、Ｃu を主体とする金属皮膜を形成し、
その後、前記焼結体を温間でスウェージ加工することを
特徴とする高強度高延性焼結体の製造方法 - 【請求項２】 焼結体は、Ｗ−Ｆe−Ｎi合金からなり、
この焼結体表面に純銅をメッキして金属皮膜を形成し、
その後、前記焼結体を４５０〜６５０℃に予熱してスウ
ェージ加工することを特徴とする請求項１記載の高強度
高延性焼結体の製造方法
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3303844A JPH0768568B2 (ja) | 1991-10-24 | 1991-10-24 | 高強度高延性焼結体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3303844A JPH0768568B2 (ja) | 1991-10-24 | 1991-10-24 | 高強度高延性焼結体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05117719A JPH05117719A (ja) | 1993-05-14 |
| JPH0768568B2 true JPH0768568B2 (ja) | 1995-07-26 |
Family
ID=17925987
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3303844A Expired - Lifetime JPH0768568B2 (ja) | 1991-10-24 | 1991-10-24 | 高強度高延性焼結体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0768568B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58145302A (ja) * | 1982-02-24 | 1983-08-30 | Toshiba Corp | 高融点金属薄板の製造方法 |
| FR2633205B1 (fr) * | 1988-06-22 | 1992-04-30 | Cime Bocuze | Procede de mise en forme directe et d'optimisation des caracteristiques mecaniques de projectiles perforants en alliage de tungstene a haute densite |
-
1991
- 1991-10-24 JP JP3303844A patent/JPH0768568B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05117719A (ja) | 1993-05-14 |
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