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
【課題】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を目的とする。
【解決手段】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。
【解決手段】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。
【発明の詳細な説明】
【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グ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】
しかしながら、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く、Ｃｕ成分を含む偏心ウ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メッキ処理や、コーティング処理が施されている。
【０００４】
ところが、このＮｉメッ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メッ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、加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メッキ等が剥がれやすく、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いる。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１２９１６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明は、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を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【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０．１〜１．０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グ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が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ウェートである。
【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グ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、モータの回転軸が挿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。
【発明の効果】
【００１３】
上述の請求項１又は２に記載の発明によれば、Ｃｒが０．１〜１．０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いることができる。
【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、酸化されることなく、分散相及び結合相に固溶して、より耐食性に優れたタング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ウェートは、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いるため、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メッキ等が剥がれやすいが、Ｎｉメッ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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
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。
【００１９】
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）工程とを得ることにより製造される。
【００２０】
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、Ｃｒ3Ｃ2粉末及び必要によりＦｅ粉末等とを配合する。
【００２１】
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０．５〜５μｍｍ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。
【００２２】
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％、Ｃｒが０．１〜１．０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。
【００２３】
ここで、Ｃｒは、非常に酸化されやすいためＣｒ3Ｃ2原料として配合することが好ましい。このＣｒ3Ｃ2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Ｃｒ3Ｃ2以外の化合物又は単体を配合してもよい。
【００２４】
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。
【００２５】
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、１９×６０×１０5Ｐａ（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１１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。
【００２６】
次に、予備焼結（ＳＰ４）工程において、上記圧粉体を９００°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°から１５５０°の温度の水素雰囲気中で１時間焼結させる。
【００２７】
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。
【００２８】
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（×１０7Ｐａ（ｋｇｆ／ｍｍ2））及び延性（％）等を評価した後に、完成品として取り扱われる。
【００２９】
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。
【００３０】
上述の原料配合（ＳＰ１）工程から本焼結（ＳＰ５）工程を得て製造されて、上述の評価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０．１〜１．０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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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く、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く、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。
【００３５】
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く、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、Ｃｒ3Ｃ2の熱分解に時間を要し、経済的効果に劣るのみならず、Ｃｒ3Ｃ2が残留した場合には却ってタングステン基焼結合金製ウェートの強度特性が低下することとなる。
【００３６】
上記Ｆｅ成分は、上記Ｎｉ成分中に固溶して、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。
【００３７】
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Ｎｉメッキ等の処理を施しても、加締め変形の際に掛かる負荷により剥がれて腐食の発生しやすい状態であったが、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】
【００３８】
以下、実施例１〜３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、Ｃｒ3Ｃ2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１〜３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。なお、Ｎｉ粉末としては、平均粒径５μｍのインコー社製のＩｎｃｏ１２３を用い、Ｍｏ粉末としては、平均粒径１０μｍの日本新金属株式会社製のＭｏ−１を用い、Ｃｒ3Ｃ2粉末としては、粒径２μｍの日本新金属株式会社製のＣｒ3Ｃ2粉を用い、Ｆｅ粉末としては、粒径２μｍのインコー社製のＦｅ粉を用い、Ｗ粉末としては、粒径４μｍの日本新金属株式会社製のＷ−４を用いた。［以上ＳＰ１］
【００３９】
【表１】
【００４０】
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（ＳＰ４）と同様にして成形した後、この成形体を予備焼結した。
【００４１】
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得た。この時、実施例１の予備焼結した成形体を１４５０°にて２時間焼結を行った。実施例２の成形体を１４４０°下において焼結したものを実施例２−１とし、１４６０°下において焼結したものを実施例２−２とし、１４８０°下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°下において焼結したものを実施例３−１とし、１４６０°下において焼結したものを実施例３−２とし、１４８０°下において焼結したものを実施例３−３とした。
【００４２】
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、その差から酸化による増加質量（ｇ）を求めて表２に示した。
【００４３】
【表２】
【００４４】
［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。
【００４５】
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。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】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ウェートの製造プロセスのフロー図である。
【図２】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】
【００４７】
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）
【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グ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】
しかしながら、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く、Ｃｕ成分を含む偏心ウ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メッキ処理や、コーティング処理が施されている。
【０００４】
ところが、このＮｉメッ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メッ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、加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メッキ等が剥がれやすく、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いる。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１２９１６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明は、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を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【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０．１〜１．０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グ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が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ウェートである。
【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グ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、モータの回転軸が挿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。
【発明の効果】
【００１３】
上述の請求項１又は２に記載の発明によれば、Ｃｒが０．１〜１．０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いることができる。
【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、酸化されることなく、分散相及び結合相に固溶して、より耐食性に優れたタング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ウェートは、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いるため、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メッキ等が剥がれやすいが、Ｎｉメッ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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
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。
【００１９】
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）工程とを得ることにより製造される。
【００２０】
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、Ｃｒ3Ｃ2粉末及び必要によりＦｅ粉末等とを配合する。
【００２１】
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０．５〜５μｍｍ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。
【００２２】
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％、Ｃｒが０．１〜１．０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。
【００２３】
ここで、Ｃｒは、非常に酸化されやすいためＣｒ3Ｃ2原料として配合することが好ましい。このＣｒ3Ｃ2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Ｃｒ3Ｃ2以外の化合物又は単体を配合してもよい。
【００２４】
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。
【００２５】
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、１９×６０×１０5Ｐａ（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１１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。
【００２６】
次に、予備焼結（ＳＰ４）工程において、上記圧粉体を９００°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°から１５５０°の温度の水素雰囲気中で１時間焼結させる。
【００２７】
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。
【００２８】
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（×１０7Ｐａ（ｋｇｆ／ｍｍ2））及び延性（％）等を評価した後に、完成品として取り扱われる。
【００２９】
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。
【００３０】
上述の原料配合（ＳＰ１）工程から本焼結（ＳＰ５）工程を得て製造されて、上述の評価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０．１〜１．０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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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く、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く、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。
【００３５】
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く、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、Ｃｒ3Ｃ2の熱分解に時間を要し、経済的効果に劣るのみならず、Ｃｒ3Ｃ2が残留した場合には却ってタングステン基焼結合金製ウェートの強度特性が低下することとなる。
【００３６】
上記Ｆｅ成分は、上記Ｎｉ成分中に固溶して、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。
【００３７】
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Ｎｉメッキ等の処理を施しても、加締め変形の際に掛かる負荷により剥がれて腐食の発生しやすい状態であったが、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】
【００３８】
以下、実施例１〜３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、Ｃｒ3Ｃ2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１〜３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。なお、Ｎｉ粉末としては、平均粒径５μｍのインコー社製のＩｎｃｏ１２３を用い、Ｍｏ粉末としては、平均粒径１０μｍの日本新金属株式会社製のＭｏ−１を用い、Ｃｒ3Ｃ2粉末としては、粒径２μｍの日本新金属株式会社製のＣｒ3Ｃ2粉を用い、Ｆｅ粉末としては、粒径２μｍのインコー社製のＦｅ粉を用い、Ｗ粉末としては、粒径４μｍの日本新金属株式会社製のＷ−４を用いた。［以上ＳＰ１］
【００３９】
【表１】
【００４０】
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（ＳＰ４）と同様にして成形した後、この成形体を予備焼結した。
【００４１】
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得た。この時、実施例１の予備焼結した成形体を１４５０°にて２時間焼結を行った。実施例２の成形体を１４４０°下において焼結したものを実施例２−１とし、１４６０°下において焼結したものを実施例２−２とし、１４８０°下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°下において焼結したものを実施例３−１とし、１４６０°下において焼結したものを実施例３−２とし、１４８０°下において焼結したものを実施例３−３とした。
【００４２】
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、その差から酸化による増加質量（ｇ）を求めて表２に示した。
【００４３】
【表２】
【００４４】
［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。
【００４５】
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。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】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ウェートの製造プロセスのフロー図である。
【図２】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】
【００４７】
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）
【特許請求の範囲】
【請求項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０．１〜１．０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。
【請求項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０．１〜１．０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ウェート。
【請求項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％以上含有されてい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。
【請求項４】
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グステン基焼結合金製ウェートの製造方法。
【請求項５】
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、モータの回転軸が挿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。
【請求項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０．１〜１．０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。
【請求項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０．１〜１．０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ウェート。
【請求項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％以上含有されてい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。
【請求項４】
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グステン基焼結合金製ウェートの製造方法。
【請求項５】
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、モータの回転軸が挿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。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００６−１６１０７６（Ｐ２００６−１６１０７６Ａ）
【公開日】平成１８年６月２２日（２００６．６．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３５１１０９（Ｐ２００４−３５１１０９）
【出願日】平成１６年１２月３日（２００４．１２．３）
【出願人】（５９４１１１２９２）三菱マテリアルシ−エムアイ株式会社 (54)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年６月２２日（２００６．６．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１２月３日（２００４．１２．３）
【出願人】（５９４１１１２９２）三菱マテリアルシ−エムアイ株式会社 (54)
【Ｆターム（参考）】
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