專利名稱：氧化物分散強(qiáng)化型鉑合金的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在鉬或鉬合金中分散氧化物的氧化物分散強(qiáng)化型的鉬合金的制造方法。特別涉及在制造過(guò)程中能混入的污染少的方法。
背景技術(shù)：
在鉬或鉬合金中微細(xì)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(qiáng)化鉬，由于高溫強(qiáng)度特性、尤其是蠕變強(qiáng)度優(yōu)異，因此被用作在高溫環(huán)境下使用的玻璃制造裝置用的結(jié)構(gòu)材料。對(duì)于該氧化物分散強(qiáng)化型鉬合金，到目前為止進(jìn)行了以改善高溫強(qiáng)度等為目的的各種改良，并報(bào)道了由于該制造工序的改善等而有效地分散有分散氧化物的物質(zhì)(專利文獻(xiàn)1、2)?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1:日本專利第4094959號(hào)說(shuō)明書(shū)專利文獻(xiàn)2:日本專利第4280215號(hào)說(shuō)明書(shū)這里，作為氧化物分散強(qiáng)化型鉬合金的制造方法，通常使用粉末冶金法。該方法中，首先制造鉬和鋯的合金粉末，對(duì)其進(jìn)行氧化處理，使合金粉末中的鋯在內(nèi)部被氧化，形成氧化鋯，得到微細(xì)地分散有氧化鋯的鉬粉末。接著，用超微磨碎機(jī)、球磨機(jī)等粉碎裝置對(duì)其進(jìn)行微粉末化，將其燒結(jié)，進(jìn)行加工處理，從而制成鉬材料。上述專利文獻(xiàn)I記載的發(fā)明是以該制造方法為基礎(chǔ)，對(duì)制造條件進(jìn)行調(diào)整而成的發(fā)明。此外，上述專利文獻(xiàn)2中，在制造鉬和鋯的合金粉末后，不對(duì)其實(shí)施氧化處理，而用超微磨碎機(jī)在水中進(jìn)行粉碎，利用水使鋯氧化，從而同時(shí)進(jìn)行氧化物的形成和粉末的粉碎，然后再進(jìn)行燒結(jié)等，但是在以粉末冶金法為基礎(chǔ)這一點(diǎn)上是相同的。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題目前為止的氧化物分散強(qiáng)化型鉬合金的制造方法都試圖使氧化物粒子以合適的狀態(tài)分散，可以說(shuō)在該觀點(diǎn)方面都是有用的。但是，無(wú)論是哪一種方法，所制造的鉬合金都會(huì)發(fā)生不良情況。該不良情況是指，不僅僅是發(fā)生合金的強(qiáng)度不足的情況，還會(huì)發(fā)生合金的硬度升高至預(yù)想(設(shè)計(jì))值以上而給加工帶來(lái)障礙的情況。由該硬度上升引起的加工的問(wèn)題是指，例如、為了成形而進(jìn)行面切削加工時(shí)，因被加工材料的硬度過(guò)于高而使得加工面成為鱗狀這類問(wèn)題。這樣的不良產(chǎn)品的發(fā)生并不是制造方法其自身的問(wèn)題，而是即使穩(wěn)定地進(jìn)行原材料的品質(zhì)管理等的管理也會(huì)發(fā)生的突發(fā)情況。本發(fā)明是對(duì)于該問(wèn)題研究其原因，并且提供能夠穩(wěn)定地制造高品質(zhì)的氧化物分散強(qiáng)化型鉬合金的方法的發(fā)明。 解決技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案本發(fā)明人等為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，在仔細(xì)調(diào)查以往的氧化物分散強(qiáng)化型鉬合金的制造方法中的各工序的同時(shí)，調(diào)查了發(fā)生問(wèn)題的鉬合金的性狀。結(jié)果確認(rèn)在被認(rèn)為存在問(wèn)題的鉬合金中，分散有粒徑較大且不均勻的鋯氧化物。于是，對(duì)該大粒徑的氧化鋯混入的主要原因進(jìn)行研究，著眼于粉碎工序中的粉碎裝置的構(gòu)成材料。超微磨碎機(jī)、球磨機(jī)等粉碎裝置具備收容被粉碎物的容器(罐)、粉碎介質(zhì)(球、珠)、攪拌棒(攪拌器)。還有，制造氧化物分散強(qiáng)化型鉬合金時(shí)的粉碎裝置中，從硬度方面考慮，作為粉碎介質(zhì)大多采用氧化鋯。這里，氧化物分散強(qiáng)化型鉬合金是分散有氧化鋯等氧化物的物質(zhì)，由于即使混入作為粉碎介質(zhì)的氧化鋯，也沒(méi)有必要在組成上將其視為污染物質(zhì)，所以到目前為止都沒(méi)有將它的混入當(dāng)成問(wèn)題。對(duì)于此，本發(fā)明人認(rèn)為，正是到目前為止一直被忽視的粉碎時(shí)的氧化鋯的混入存在問(wèn)題。對(duì)于此，認(rèn)為是以下原因:氧化鋯確實(shí)能作為氧化物分散強(qiáng)化型鉬合金的分散強(qiáng)化材料而起作用，但在分散強(qiáng)化的原理上，不規(guī)則地分散比原來(lái)的分散材料的粒徑更大的氧化物，會(huì)成為材料強(qiáng)度與設(shè)計(jì)值不同的主要原因。而且，粉碎作業(yè)時(shí)的粉碎介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)完全無(wú)法預(yù)測(cè)，且無(wú)法控制其磨耗量及磨耗而剝離的小片的尺寸。因此，有時(shí)會(huì)發(fā)生不期望的氧化鋯的混入。于是，本發(fā)明者為了在抑制粉碎工序時(shí)的氧化鋯混入的同時(shí)進(jìn)行粉碎作業(yè)，從而發(fā)現(xiàn)了本發(fā)明。即，本發(fā)明是氧化物分散強(qiáng)化型鉬合金的制造方法，其包括利用具備容器、粉碎介質(zhì)、攪拌棒的粉碎裝置，在溶劑中對(duì)由鉬合金構(gòu)成的被粉碎物進(jìn)行粉碎處理的工序，其中，上述容器、粉碎介質(zhì)、攪拌棒中的至少與被粉碎物的接觸面由鉬或鉬合金構(gòu)成，在上述溶劑中投入過(guò)氧化氫溶液來(lái)進(jìn)行粉碎。本發(fā)明的方法中，粉碎工序中的作為粉碎裝置的構(gòu)成材料的容器、粉碎介質(zhì)、攪拌棒，與被粉碎物接觸的面全部由鉬或鉬合金(以下，有時(shí)也將它們稱為鉬類材料)構(gòu)成。這樣，通過(guò)使與被粉碎物的接觸面采用鉬類材料，必然能夠避免氧化鋯的混入。而且，本發(fā)明并不僅是單純地改變粉碎裝置的構(gòu)成材料的材質(zhì)。如果如本發(fā)明這樣使被粉碎物及粉碎裝置由鉬類材料構(gòu)成，則發(fā)生被粉碎物凝集、接合在攪拌棒、容器壁面上，無(wú)法進(jìn)行粉碎的可能性變大。特別是在超微磨碎機(jī)這樣的高能球磨機(jī)中，容易發(fā)生這種現(xiàn)象。本發(fā)明中考慮到該方面，在容器內(nèi)的溶劑中添加過(guò)氧化氫。通過(guò)添加過(guò)氧化氫，能夠在溶劑內(nèi)產(chǎn)生發(fā)泡、該泡成為緩沖材料抑制鉬相互凝集等，從而實(shí)現(xiàn)順暢的粉碎作業(yè)。以下，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的說(shuō)明。本發(fā)明的方法中，鉬合金粉末的粉碎工序的前后工序基本上按照以往的氧化物分散強(qiáng)化型鉬合金的制造方法進(jìn)行。粉碎工序前的鉬合金粉末的制備也按照以往的方法進(jìn)行，例如上述專利文獻(xiàn)I那樣將鉬合金粉末進(jìn)行內(nèi)部氧化來(lái)制備分散有氧化鋯等的鉬合金粉末，或者如專利文獻(xiàn)2那樣不進(jìn)行氧化處理來(lái)制備不含氧化物的鉬合金粉末等，經(jīng)過(guò)任一工序均可。對(duì)于粉碎工序，本發(fā)明中采用容器、粉碎介質(zhì)、攪拌棒的與被粉碎物的接觸面由鉬或鉬合金構(gòu)成的粉碎裝置。這里，采用鉬或鉬合金是指，至少與被粉碎物的接觸面采用鉬或鉬合金即可，所以除了各結(jié)構(gòu)構(gòu)件整體由鉬等制造外，也可以是部分地使用鉬等而構(gòu)成。例如，對(duì)于容器，可以使用內(nèi)表面用鉬包覆而成的容器，或?qū)f制的小徑容器插入不銹鋼等的容器中而成的容器。此外，對(duì)于攪拌棒，可以使用鉬等的實(shí)體材料制造，也可以利用由鉬包覆而成的棒材。這里，作為構(gòu)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(qiáng)化鉬(氧化物分散強(qiáng)化型鉬合金)。此外，強(qiáng)化鉬包含氧化鋯等氧化物，但由于其絕對(duì)量很少，或如果是品質(zhì)上沒(méi)有問(wèn)題的強(qiáng)化鉬的氧化物，則其即使少量地混入被粉碎物也不會(huì)引起多大的問(wèn)題，所以也能夠使用強(qiáng)化鉬。粉碎工序是使用溶劑的濕式粉碎。這是因?yàn)樗軐⒈环鬯槲镞m當(dāng)?shù)胤稚?。作為該溶劑，除純水外，也可使用庚烷、醇等有機(jī)溶劑，或者它們的混合溶液。但是，如專利文獻(xiàn)2那樣，對(duì)未經(jīng)氧化處理的鉬合金粉末在粉碎工序中進(jìn)行氧化處理時(shí)，較好是使用水(純水)。對(duì)于在溶劑中投入的過(guò)氧化氫，較好是按照相對(duì)于使用的溶劑，過(guò)氧化氫的濃度達(dá)到0.2 I %的條件投入。這是因?yàn)?，如果低?.2%，則發(fā)泡少、效果差；如果超過(guò)1%，則相反地劇烈發(fā)泡，其控制變得困難。此外，過(guò)氧化氫溶液較好是以水溶液的狀態(tài)添加，但應(yīng)考慮相對(duì)于上述溶劑的濃度來(lái)調(diào)整水溶液的濃度、添加量。此外，投入過(guò)氧化氫的時(shí)機(jī)可以是在粉碎開(kāi)始時(shí)一次性地將總量投入，也可以在粉碎過(guò)程中分批多次投入。對(duì)于粉碎工序的粉碎條件(時(shí)間、溫度)，可設(shè)定為與以往的方法相同。攪拌棒的轉(zhuǎn)速也同樣。粉碎工序后的合金粉末可與以往的方法同樣，進(jìn)行成形固化處理以制成塊狀的合金。該成形固化處理較好是如熱壓法那樣一邊加壓一邊進(jìn)行燒結(jié)的方法。此外，對(duì)于成形固化處理后的合金，可以通過(guò)鍛造加工來(lái)提高致密度。還有，為了成形加工成規(guī)定的形狀，可以進(jìn)行軋制加工、擠出加工、拉伸加工等塑性加工。發(fā)明的效果利用本發(fā)明能夠抑制以往的在粉碎工序中發(fā)生的氧化鋯混入被粉碎物的情況，將所制造的氧化物分散強(qiáng)化型鉬合金制成為不含粗大的氧化鋯。藉此，能夠獲得無(wú)預(yù)料不到的強(qiáng)度變化、且加工性良好的強(qiáng)化鉬合金。此外，本發(fā)明通過(guò)將鉬類材料作為粉碎介質(zhì)，能夠?qū)崿F(xiàn)使分散的氧化物微細(xì)化和高分散化。這是因?yàn)椋鳛榉稚⒔橘|(zhì)的鉬類材料比以往所使用的氧化鋯重(高比重)，因此粉碎時(shí)的運(yùn)動(dòng)能比以往大，粉碎能力提高。從這方面來(lái)看，本發(fā)明也有助于提高鉬合金的品質(zhì)。


圖1是說(shuō)明本實(shí)施方式中使用的粉碎裝置(超微磨碎機(jī))的結(jié)構(gòu)的圖。
具體實(shí)施例方式下面對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。本實(shí)施方式中，首先制造了鉬合金(鉬一 0.1重量％鋯合金)粉末。鉬合金粉末的制造是，用真空熔融法制造鉬一 0.1重量％鋯合金的鑄錠，將其作為電極，通過(guò)電極感應(yīng)熔煉氣霧化(EIGA法)制得鉬合金粉末。該鉬合金粉末的平均粒徑是80 μ m(粒徑范圍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(jī)中。本實(shí)施方式中使用的超微磨碎機(jī)具備:將由用專利文獻(xiàn)I的方法制造的強(qiáng)化鉬(商品名:GTH，田中貴金屬工業(yè)株式會(huì)社制)構(gòu)成的罐(內(nèi)徑Φ 195X高175mmX厚2mm、重量5.8kg)插入不銹鋼制的罐中而成的容器；強(qiáng)化鉬(GTH)制的攪拌棒(攪拌葉片Φ16Χ160πιπιΧ4根、重量14kg)；作為粉碎介質(zhì)的強(qiáng)化鉬制的球(Φ5ι πι、共14kg)。
接著，在超微磨碎機(jī)中投入純水2L，進(jìn)一步將過(guò)氧化氫水溶液調(diào)整為相對(duì)于純水達(dá)到0.5%后投入。粉碎工序是，在上述的準(zhǔn)備后，以340rpm旋轉(zhuǎn)超微磨碎機(jī)的攪拌棒5小時(shí)，對(duì)鉬合金粉末進(jìn)行粉碎處理。此外，該實(shí)施例中還同時(shí)利用純水進(jìn)行鉬合金粉末的氧化處理。粉碎工序后，通過(guò)篩分選來(lái)分離鉬合金粉末并干燥。稱量干燥后的鉬合金粉末，結(jié)果為4002.1g,比粉碎前增加了 2.7g的重量。此外，對(duì)粉碎工序后的超微磨碎機(jī)的各結(jié)構(gòu)構(gòu)件的重量進(jìn)行了測(cè)定，結(jié)果發(fā)現(xiàn)球、攪拌棒、罐的重量分別減少了 1.5g、1.0g、0.2g。這是因?yàn)?，鉬合金粉末的重量增加部分是通過(guò)粉碎而在鉬合金粉末中混入了鉬合金。將粉碎工序后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(jìn)行脫氣處理(1200°C X3小時(shí))后，在1100°C、20MPa下進(jìn)行加壓燒結(jié)。燒結(jié)后的鉬合金的尺寸約為70mmX70mmX48.4mm，密度為16.9g/cm3。接著，對(duì)于該鉬合金鑄錠進(jìn)行多次熱鍛(1300°C )，使密度為21.4g/cm3(致密度100 %)。此時(shí)的尺寸約為75mmX IOOmmX25mm。接著，用牛頭刨床對(duì)該鉬合金鑄錠的兩面進(jìn)行面切削加工、冷軋(100mmX 3IOmmX 6mm)、退火(1250°C、30分鐘)后，將壓延方向改變90度再次進(jìn)行冷軋，制成600mmX300mmX Imm的板材。從該板材沖切出用于后述的螺變?cè)囼?yàn)的試驗(yàn)片。比較例:為了進(jìn)行比較，采用以往方法的粉碎工序，來(lái)制造鉬合金。所使用的鉬合金粉末與本實(shí)施方式相同。粉碎工序中使用的超微磨碎機(jī)采用具備下述結(jié)構(gòu)的設(shè)備:由氧化鋯構(gòu)成的罐(內(nèi)徑Φ200Χ高165mm、容量5L);不銹鋼制的攪拌棒(在攪拌葉片頂端連接氧化鋯蓋，尺寸及形狀與實(shí)施方式相同)；作為粉碎介質(zhì)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(jī)，在與本實(shí)施方式同樣的條件下進(jìn)行粉碎。稱量粉碎、干燥后的鉬合金粉末，結(jié)果為4005.1g,比粉碎前增加了 5.7g的重量。此外，測(cè)定了粉碎工序后的超微磨碎機(jī)的氧化鋯球的重量減少，結(jié)果是減少了 5.7g的重量。粉碎后的鉬合金粉末通過(guò)與本實(shí)施方式相同的工序，進(jìn)行燒結(jié)形成鑄錠，然后經(jīng)過(guò)熱鍛、軋制而加工成板材。也進(jìn)行了蠕變?cè)囼?yàn)片的采集。以上，對(duì)由本實(shí)施方式及比較例制得的氧化物分散強(qiáng)化型鉬合金進(jìn)行了合金中的鋯含量的定量分析、蠕變?cè)囼?yàn)。蠕變?cè)囼?yàn)是采用5根試驗(yàn)片，在試驗(yàn)溫度1400°C下測(cè)定應(yīng)力15MPa、20MPa下的斷裂時(shí)間。這些結(jié)果示于表I。[表 I]
權(quán)利要求
1.一種氧化物分散強(qiáng)化型鉬合金的制造方法，其包括利用具備容器、粉碎介質(zhì)、攪拌棒的粉碎裝置，在溶劑中對(duì)由鉬合金構(gòu)成的被粉碎物進(jìn)行粉碎處理的工序，其特征在于，所述容器、粉碎介質(zhì)、攪拌棒中的至少與被粉碎物的接觸面由鉬或鉬合金構(gòu)成，在所述溶劑中投入過(guò)氧化氫溶液來(lái)進(jìn)行粉碎。
2.如權(quán)利要求1所述的氧化物分散強(qiáng)化型鉬合金的制造方法，其特征在于，按照相對(duì)于容器中的溶劑，過(guò)氧化氫的濃度達(dá)到0.2 I %的條件投入過(guò)氧化氫溶液。
全文摘要
本發(fā)明是氧化物分散強(qiáng)化型鉑合金的制造方法，其包括利用具備容器、粉碎介質(zhì)、攪拌棒的粉碎裝置，在溶劑中對(duì)由鉑合金構(gòu)成的被粉碎物進(jìn)行粉碎處理的工序，其中，上述容器、粉碎介質(zhì)、攪拌棒中的至少與被粉碎物的接觸面由鉑或鉑合金構(gòu)成，在上述溶劑中投入過(guò)氧化氫溶液來(lái)進(jìn)行粉碎。利用本發(fā)明，與以往的方法相比，能夠制造更高品質(zhì)的氧化物分散強(qiáng)化型鉑合金。
文檔編號(hào)C22C1/05GK103180071SQ20118005059
公開(kāi)日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2011年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月21日
發(fā)明者山嵜春樹(shù), 柳原浩, 鶴岡英和 申請(qǐng)人:田中貴金屬工業(yè)株式會(huì)社