氧化物分散強化型鉑合金的製造方法
2023-05-01 07:41:41 1
專利名稱：氧化物分散強化型鉑合金的製造方法
技術領域：
本發明涉及在鉬或鉬合金中分散氧化物的氧化物分散強化型的鉬合金的製造方法。特別涉及在製造過程中能混入的汙染少的方法。
背景技術：
在鉬或鉬合金中微細地分散有氧化鋯、氧化釔等氧化物的氧化物分散型的鉬材料也被稱為強化鉬，由於高溫強度特性、尤其是蠕變強度優異，因此被用作在高溫環境下使用的玻璃製造裝置用的結構材料。對於該氧化物分散強化型鉬合金，到目前為止進行了以改善高溫強度等為目的的各種改良，並報導了由於該製造工序的改善等而有效地分散有分散氧化物的物質(專利文獻1、2)。現有技術文獻專利文獻專利文獻1:日本專利第4094959號說明書專利文獻2:日本專利第4280215號說明書這裡，作為氧化物分散強化型鉬合金的製造方法，通常使用粉末冶金法。該方法中，首先製造鉬和鋯的合金粉末，對其進行氧化處理，使合金粉末中的鋯在內部被氧化，形成氧化鋯，得到微細地分散有氧化鋯的鉬粉末。接著，用超微磨碎機、球磨機等粉碎裝置對其進行微粉末化，將其燒結，進行加工處理，從而製成鉬材料。上述專利文獻I記載的發明是以該製造方法為基礎，對製造條件進行調整而成的發明。此外，上述專利文獻2中，在製造鉬和鋯的合金粉末後，不對其實施氧化處理，而用超微磨碎機在水中進行粉碎，利用水使鋯氧化，從而同時進行氧化物的形成和粉末的粉碎，然後再進行燒結等，但是在以粉末冶金法為基礎這一點上是相同的。
發明內容
發明所要解決的技術問題目前為止的氧化物分散強化型鉬合金的製造方法都試圖使氧化物粒子以合適的狀態分散，可以說在該觀點方面都是有用的。但是，無論是哪一種方法，所製造的鉬合金都會發生不良情況。該不良情況是指，不僅僅是發生合金的強度不足的情況，還會發生合金的硬度升高至預想(設計)值以上而給加工帶來障礙的情況。由該硬度上升引起的加工的問題是指，例如、為了成形而進行面切削加工時，因被加工材料的硬度過於高而使得加工面成為鱗狀這類問題。這樣的不良產品的發生並不是製造方法其自身的問題，而是即使穩定地進行原材料的品質管理等的管理也會發生的突發情況。本發明是對於該問題研究其原因，並且提供能夠穩定地製造高品質的氧化物分散強化型鉬合金的方法的發明。 解決技術問題所採用的技術方案本發明人等為了解決上述技術問題，在仔細調查以往的氧化物分散強化型鉬合金的製造方法中的各工序的同時，調查了發生問題的鉬合金的性狀。結果確認在被認為存在問題的鉬合金中，分散有粒徑較大且不均勻的鋯氧化物。於是，對該大粒徑的氧化鋯混入的主要原因進行研究，著眼於粉碎工序中的粉碎裝置的構成材料。超微磨碎機、球磨機等粉碎裝置具備收容被粉碎物的容器(罐)、粉碎介質(球、珠)、攪拌棒(攪拌器)。還有，製造氧化物分散強化型鉬合金時的粉碎裝置中，從硬度方面考慮，作為粉碎介質大多採用氧化鋯。這裡，氧化物分散強化型鉬合金是分散有氧化鋯等氧化物的物質，由於即使混入作為粉碎介質的氧化鋯，也沒有必要在組成上將其視為汙染物質，所以到目前為止都沒有將它的混入當成問題。對於此，本發明人認為，正是到目前為止一直被忽視的粉碎時的氧化鋯的混入存在問題。對於此，認為是以下原因:氧化鋯確實能作為氧化物分散強化型鉬合金的分散強化材料而起作用，但在分散強化的原理上，不規則地分散比原來的分散材料的粒徑更大的氧化物，會成為材料強度與設計值不同的主要原因。而且，粉碎作業時的粉碎介質的運動完全無法預測，且無法控制其磨耗量及磨耗而剝離的小片的尺寸。因此，有時會發生不期望的氧化鋯的混入。於是，本發明者為了在抑制粉碎工序時的氧化鋯混入的同時進行粉碎作業，從而發現了本發明。即，本發明是氧化物分散強化型鉬合金的製造方法，其包括利用具備容器、粉碎介質、攪拌棒的粉碎裝置，在溶劑中對由鉬合金構成的被粉碎物進行粉碎處理的工序，其中，上述容器、粉碎介質、攪拌棒中的至少與被粉碎物的接觸面由鉬或鉬合金構成，在上述溶劑中投入過氧化氫溶液來進行粉碎。本發明的方法中，粉碎工序中的作為粉碎裝置的構成材料的容器、粉碎介質、攪拌棒，與被粉碎物接觸的面全部由鉬或鉬合金(以下，有時也將它們稱為鉬類材料)構成。這樣，通過使與被粉碎物的接觸面採用鉬類材料，必然能夠避免氧化鋯的混入。而且，本發明並不僅是單純地改變粉碎裝置的構成材料的材質。如果如本發明這樣使被粉碎物及粉碎裝置由鉬類材料構成，則發生被粉碎物凝集、接合在攪拌棒、容器壁面上，無法進行粉碎的可能性變大。特別是在超微磨碎機這樣的高能球磨機中，容易發生這種現象。本發明中考慮到該方面，在容器內的溶劑中添加過氧化氫。通過添加過氧化氫，能夠在溶劑內產生發泡、該泡成為緩衝材料抑制鉬相互凝集等，從而實現順暢的粉碎作業。以下，對本發明進行更詳細的說明。本發明的方法中，鉬合金粉末的粉碎工序的前後工序基本上按照以往的氧化物分散強化型鉬合金的製造方法進行。粉碎工序前的鉬合金粉末的製備也按照以往的方法進行，例如上述專利文獻I那樣將鉬合金粉末進行內部氧化來製備分散有氧化鋯等的鉬合金粉末，或者如專利文獻2那樣不進行氧化處理來製備不含氧化物的鉬合金粉末等，經過任一工序均可。對於粉碎工序，本發明中採用容器、粉碎介質、攪拌棒的與被粉碎物的接觸面由鉬或鉬合金構成的粉碎裝置。這裡，採用鉬或鉬合金是指，至少與被粉碎物的接觸面採用鉬或鉬合金即可，所以除了各結構構件整體由鉬等製造外，也可以是部分地使用鉬等而構成。例如，對於容器，可以使用內表面用鉬包覆而成的容器，或將鉬制的小徑容器插入不鏽鋼等的容器中而成的容器。此外，對於攪拌棒，可以使用鉬等的實體材料製造，也可以利用由鉬包覆而成的棒材。這裡，作為構成與被粉碎物的接觸面的鉬或鉬合金，除純鉬、鉬合金(鉬-銠合金、鉬-金合金等)外，還可使用強化鉬(氧化物分散強化型鉬合金)。此外，強化鉬包含氧化鋯等氧化物，但由於其絕對量很少，或如果是品質上沒有問題的強化鉬的氧化物，則其即使少量地混入被粉碎物也不會引起多大的問題，所以也能夠使用強化鉬。粉碎工序是使用溶劑的溼式粉碎。這是因為它能將被粉碎物適當地分散。作為該溶劑，除純水外，也可使用庚烷、醇等有機溶劑，或者它們的混合溶液。但是，如專利文獻2那樣，對未經氧化處理的鉬合金粉末在粉碎工序中進行氧化處理時，較好是使用水(純水)。對於在溶劑中投入的過氧化氫，較好是按照相對於使用的溶劑，過氧化氫的濃度達到0.2 I %的條件投入。這是因為，如果低於0.2%，則發泡少、效果差；如果超過1%，則相反地劇烈發泡，其控制變得困難。此外，過氧化氫溶液較好是以水溶液的狀態添加，但應考慮相對於上述溶劑的濃度來調整水溶液的濃度、添加量。此外，投入過氧化氫的時機可以是在粉碎開始時一次性地將總量投入，也可以在粉碎過程中分批多次投入。對於粉碎工序的粉碎條件(時間、溫度)，可設定為與以往的方法相同。攪拌棒的轉速也同樣。粉碎工序後的合金粉末可與以往的方法同樣，進行成形固化處理以製成塊狀的合金。該成形固化處理較好是如熱壓法那樣一邊加壓一邊進行燒結的方法。此外，對於成形固化處理後的合金，可以通過鍛造加工來提高緻密度。還有，為了成形加工成規定的形狀，可以進行軋制加工、擠出加工、拉伸加工等塑性加工。發明的效果利用本發明能夠抑制以往的在粉碎工序中發生的氧化鋯混入被粉碎物的情況，將所製造的氧化物分散強化型鉬合金製成為不含粗大的氧化鋯。藉此，能夠獲得無預料不到的強度變化、且加工性良好的強化鉬合金。此外，本發明通過將鉬類材料作為粉碎介質，能夠實現使分散的氧化物微細化和高分散化。這是因為，作為分散介質的鉬類材料比以往所使用的氧化鋯重(高比重)，因此粉碎時的運動能比以往大，粉碎能力提高。從這方面來看，本發明也有助於提高鉬合金的品質。
圖1是說明本實施方式中使用的粉碎裝置(超微磨碎機)的結構的圖。
具體實施例方式下面對本發明的優選實施方式進行說明。本實施方式中，首先製造了鉬合金(鉬一 0.1重量％鋯合金)粉末。鉬合金粉末的製造是，用真空熔融法製造鉬一 0.1重量％鋯合金的鑄錠，將其作為電極，通過電極感應熔鍊氣霧化(EIGA法)製得鉬合金粉末。該鉬合金粉末的平均粒徑是80 μ m(粒徑範圍I 300 μ m)。接著,將4000g上述合金粉末投入到圖1所示的超微磨碎機中。本實施方式中使用的超微磨碎機具備:將由用專利文獻I的方法製造的強化鉬(商品名:GTH，田中貴金屬工業株式會社制)構成的罐(內徑Φ 195X高175mmX厚2mm、重量5.8kg)插入不鏽鋼製的罐中而成的容器；強化鉬(GTH)制的攪拌棒(攪拌葉片Φ16Χ160πιπιΧ4根、重量14kg)；作為粉碎介質的強化鉬制的球(Φ5ι πι、共14kg)。
接著，在超微磨碎機中投入純水2L，進一步將過氧化氫水溶液調整為相對於純水達到0.5%後投入。粉碎工序是，在上述的準備後，以340rpm旋轉超微磨碎機的攪拌棒5小時，對鉬合金粉末進行粉碎處理。此外，該實施例中還同時利用純水進行鉬合金粉末的氧化處理。粉碎工序後，通過篩分選來分離鉬合金粉末並乾燥。稱量乾燥後的鉬合金粉末，結果為4002.1g,比粉碎前增加了 2.7g的重量。此外，對粉碎工序後的超微磨碎機的各結構構件的重量進行了測定，結果發現球、攪拌棒、罐的重量分別減少了 1.5g、1.0g、0.2g。這是因為，鉬合金粉末的重量增加部分是通過粉碎而在鉬合金粉末中混入了鉬合金。將粉碎工序後的鉬合金粉末放入碳制的模具(尺寸:70X70X 100 (mm))中，在真空爐中進行脫氣處理(1200°C X3小時)後，在1100°C、20MPa下進行加壓燒結。燒結後的鉬合金的尺寸約為70mmX70mmX48.4mm，密度為16.9g/cm3。接著，對於該鉬合金鑄錠進行多次熱鍛(1300°C )，使密度為21.4g/cm3(緻密度100 %)。此時的尺寸約為75mmX IOOmmX25mm。接著，用牛頭刨床對該鉬合金鑄錠的兩面進行面切削加工、冷軋(100mmX 3IOmmX 6mm)、退火(1250°C、30分鐘)後，將壓延方向改變90度再次進行冷軋，製成600mmX300mmX Imm的板材。從該板材衝切出用於後述的螺變試驗的試驗片。比較例:為了進行比較，採用以往方法的粉碎工序，來製造鉬合金。所使用的鉬合金粉末與本實施方式相同。粉碎工序中使用的超微磨碎機採用具備下述結構的設備:由氧化鋯構成的罐(內徑Φ200Χ高165mm、容量5L);不鏽鋼製的攪拌棒(在攪拌葉片頂端連接氧化鋯蓋，尺寸及形狀與實施方式相同)；作為粉碎介質的YZT氧化鋯制球(Φ5πιπι、共7kg)。接著，在粉碎工序中，將4000g鉬合金粉末及2L純水投入超微磨碎機，在與本實施方式同樣的條件下進行粉碎。稱量粉碎、乾燥後的鉬合金粉末，結果為4005.1g,比粉碎前增加了 5.7g的重量。此外，測定了粉碎工序後的超微磨碎機的氧化鋯球的重量減少，結果是減少了 5.7g的重量。粉碎後的鉬合金粉末通過與本實施方式相同的工序，進行燒結形成鑄錠，然後經過熱鍛、軋制而加工成板材。也進行了蠕變試驗片的採集。以上，對由本實施方式及比較例製得的氧化物分散強化型鉬合金進行了合金中的鋯含量的定量分析、蠕變試驗。蠕變試驗是採用5根試驗片，在試驗溫度1400°C下測定應力15MPa、20MPa下的斷裂時間。這些結果示於表I。[表 I]
權利要求
1.一種氧化物分散強化型鉬合金的製造方法，其包括利用具備容器、粉碎介質、攪拌棒的粉碎裝置，在溶劑中對由鉬合金構成的被粉碎物進行粉碎處理的工序，其特徵在於，所述容器、粉碎介質、攪拌棒中的至少與被粉碎物的接觸面由鉬或鉬合金構成，在所述溶劑中投入過氧化氫溶液來進行粉碎。
2.如權利要求1所述的氧化物分散強化型鉬合金的製造方法，其特徵在於，按照相對於容器中的溶劑，過氧化氫的濃度達到0.2 I %的條件投入過氧化氫溶液。
全文摘要
本發明是氧化物分散強化型鉑合金的製造方法，其包括利用具備容器、粉碎介質、攪拌棒的粉碎裝置，在溶劑中對由鉑合金構成的被粉碎物進行粉碎處理的工序，其中，上述容器、粉碎介質、攪拌棒中的至少與被粉碎物的接觸面由鉑或鉑合金構成，在上述溶劑中投入過氧化氫溶液來進行粉碎。利用本發明，與以往的方法相比，能夠製造更高品質的氧化物分散強化型鉑合金。
文檔編號C22C1/05GK103180071SQ20118005059
公開日2013年6月26日 申請日期2011年10月18日 優先權日2010年10月21日
發明者山嵜春樹, 柳原浩, 鶴岡英和 申請人:田中貴金屬工業株式會社