具有高强度和高硬度的钨系烧结材料以及由其制成的光学玻璃透镜的热压成型模具制造技术

本发明专利技术的第一Ｗ系烧结材料由０．２－１．５％的Ｎｉ、０．１－１％的Ｙ↓［２］Ｏ↓［３］、以及根据需要而选择的（ａ）０．０５－０．５％的ＶＣ和／或（ｂ）０．０１－０．５％的Ｃｏ和／或Ｆｅ、以及余量的Ｗ组成，其中Ｗ相互相烧结结合在一起，最大粒径都为５μｍ以下的Ｎｉ相或Ｎｉ－Ｃｏ／Ｆｅ合金相和Ｙ↓［２］Ｏ↓［３］相分散分布在上述Ｗ相的边界部，而且上述Ｗ相的最大粒径为３０μｍ以下，该烧结材料具有高强度和高硬度。上述烧结材料适合用作光学玻璃透镜的热压成型模具。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在高温下具有高强度和高硬度的钨系烧结材料以及由它制成的成型模具。更详细的是，本专利技术涉及钨系烧结材料，其具有对氟硅化玻璃等腐蚀性非常强的玻璃或必须要高温成型的石英玻璃等的优良耐久性、高强度和高硬度，热传导性(散热性)良好，并且具有低的热膨胀系数。此外，由该钨系烧结材料制成的成型模具，由于是由具有上述优良特性的钨系烧结材料(以下简称为W系烧结材料)构成的，因此它适合用作光学玻璃透镜的热压成型模具，所述光学玻璃透镜是装配于例如各种电子、电器或光学装置等中的光功能装置的部件。本申请要求2004年3月5日提交的日本特愿2004-062251号、2004年3月12日提交的日本特愿2004-070278号以及2004年3月17日提交的日本特愿2004-076757号申请的优先权，本文引用所述申请的内容。
技术介绍
一般，光学玻璃透镜的热压成型模具要求(a)耐玻璃腐蚀优良、(b)热传导性(散热性)优良以及(c)具有低的热膨胀系数。为此，使用W系烧结材料，它是(a)熔点1800-2000℃、(b)热传导率90-150W/m·K、并且(c)热膨胀系数4.5-5.5×10-6/K。另外，例如如日本特开2003-239034号公报中公开的内容所述，一般用于热压成型模具的W系烧结材料是通过将由0.2-0.8质量％(下文中，“％”表示质量％)的Ni以及余量的W组成的粉末压制体烧结而制得。该W系烧结材料中的W相互相烧结结合，根据利用扫描电子显微镜的组织观察可知，W相的最大粒径为40μm以上，它具有700-900MPa的压坏强度和250-290的维氏硬度(Hv)。近年来，各种电子、电器和光学装置等的小型化以及轻量化非常显著，光学玻璃透镜作为这些机械或装置中装配的光功能装置的部件，也不可避免地要小型化和薄化。与此同时，作为光学玻璃透镜的热压成型装置的构成部件，热压成型模具的成型温度和成型压力都有增加的趋势。但是，由于上述现有W系烧结材料构成的热压成型模具的强度和硬度不足，所以如今的现状是不能满足所述要求，并且在比较短的时间内就达到使用寿命。
技术实现思路
因此，本专利技术的专利技术人为了开发了一种W系烧结材料制成的热压成型模具，它不会失去现有的用于光学玻璃透镜成型的W系烧结材料制成的热压成型模具所具有的优良特性，并且强度和硬度进一步增加，而且在直径变小和变薄的光学玻璃透镜热压成型中能够长期发挥优良性能，特别对构成该模具的W系烧结材料进行了研究。结果发现，以下的第一和第二W系烧结材料在用于光学玻璃透镜的热压成型时，都可长期发挥优良的性能。首先，对第一W系烧结材料进说明。本专利技术的第一W系烧结材料具有以下的组成·镍(以下表示为Ni)0.2-1.5％，·氧化钇(以下表示为Y2O3)0.1-1％，·以及根据需要使用的以下(a)和(b)中的至少一种(a)碳化钒(以下表示为VC)0.05-0.5％，(b)Co和Fe中的至少一种(以下表示为Co/Fe)0.01-0.5％，·W余量。该第一W系烧结材料例如可由如下的方法得到。使用例如硝酸镍水合物粉末、盐酸镍水合物粉末或硫酸镍水合物粉末等作为Ni源，使用例如硝酸钴水合物粉末等作为Co源，并使用硝酸铁水合物粉末等作为Fe源，按照上述混合比例将这些粉末混合。使所得的混合原料粉末在丙酮或水等溶剂中完全溶解之后，将例如平均粒径为0.5-3μm的W粉末与之混合，得到浆液。然后，利用混炼机将所得的浆液混炼，接着使之干燥，从而得到表面被覆了预定量的硝酸镍、盐酸镍或硫酸镍等的原料被覆W粉末，或者得到表面被覆了硝酸钴和/或硝酸铁等的原料被覆W粉末。之后，对所得的原料被覆W粉末进行加热处理(例如在氢气气氛中，温度为800℃，加热时间为1小时)，使表面的硝酸镍、盐酸镍、硫酸镍、硝酸钴或硝酸铁等热分解。由此得到表面被Ni被覆的被覆W粉末，或者表面被Ni和Co/Fe被覆的被覆W粉末。接着在所得的被覆W粉末中混合预定量的Y2O3粉末，所述Y2O3粉末经过了筛分使之都不存在5μm以上的粒子。此时，也可以根据情况混合预定量的Y2O3粉末和VC粉末。而且在该阶段中，也可再次混合Co/Fe粉末中的至少一种。然后，在常规的条件下，进行湿法混合、干燥并且压制成型为粉末压制体。烧结所得粉末压制体而形成的W系烧结材料，具有与现有的W系烧结材料所具有的熔点、热传导性以及热膨胀系数相当的高熔点、高热传导性和低的热膨胀系数，即(a)熔点1800-2000℃，(b)热传导率90-150W/m·K，(c)热膨胀系数；4.5-5.5×10-6/K。另外，W相互相烧结结合，利用扫描电子显微镜观察组织后发现具有下述细粒组织，即，最大粒径都为5μm以下(下文中，粒径表示通过利用扫描电子显微镜进行组织观察而得到的测定结果)的微细Ni相或Ni-Co/Fe合金相和Y2O3相分散分布在上述W相的边界(境界部)部，而且上述W相的最大粒径为30μm以下。在现有的W系烧结材料中，W相的最大粒径为如上所述的40μm以上，与此相对地，如上所述，本专利技术的第一W系烧结材料中W相的最大粒径为30μm以下。这是由于添加的Y2O3抑制了W相的生长。另外，当W系烧结材料中混合有VC时，由于VC与Y2O3共存，所以更发挥了抑制W相生长的作用，因此也发现W相的最大粒径可达到20μm以下。进一步地，当混合有Co/Fe时，发现其改善压坏强度至1350-2000MPa、硬度Hv至320-450。另外，由于现有的W系烧结材料的压坏强度为700-900MPa、维氏硬度为250-290，因此，本专利技术的W系烧结材料显然同时具有优良的强度和硬度。另外，利用本专利技术的第一W系烧结材料获得了光学玻璃透镜的热压成型模具，所述透镜由腐蚀性非常强的氟硅化玻璃或必须要高温成型的石英玻璃等构成的、并且要求使用更高压制成型压力和成型温度，直径变小并且变薄。研究结果表明，所述成型模具能够长期发挥优良的性能。即，发现了本专利技术的第一W系烧结材料优选用作光学玻璃透镜的热压成型模具。本专利技术是基于上述研究结果而完成的，本专利技术的第一W系烧结材料具有以下的组成·Ni0.2-1.5％，·Y2O30.1-1％，·以及根据需要而使用的以下(a)和(b)中的至少一种(a)VC0.05-0.5％，(b)Co/Fe0.01-0.5％，以及·W余量，W相互相烧结结合，最大粒径都为5μm以下的Ni相或Ni-Co/Fe合金相和Y2O3相分散分布在上述W相的边界部，而且上述W相的最大粒径为30μm以下，该W系烧结材料具有高强度和高硬度。本专利技术的第二W系烧结材料具有以下的组成·Ni0.2-1.5％，·Y2O30.1-1％，·钼(以下简称为Mo)、铬(以下简称为Cr)、铌(以下简称为Nb)和铼(以下简称为Re)中的至少一种0.5-4％，·以及根据需要而使用的以下(a)和(b)中的至少一种(c)碳化钒(以下表示为VC)0.05-0.5％，(d)Co和Fe中的至少一种(以下表示为Co/Fe)0.01-0.5％，·W余量。该第二W系烧结材料例如可由以下的方法得到。即，与上述第一W系烧结材料相同地，例如使用水合物形式的硝酸镍粉末、盐酸镍粉末或硫酸镍粉末等作为Ni源，使用硝酸钴粉末等作为Co源，并使用硝酸铁粉末等作为Fe源，按照上述混合比例将这些粉末混合。将所得的混本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有高强度和高硬度的钨系烧结材料，它由０．２－１．５质量％的镍（Ｎｉ）、０．１－１质量％的氧化钇（Ｙ↓［２］Ｏ↓［３］）以及余量的钨（Ｗ）组成，其中，钨相互相烧结结合，最大粒径都为５μｍ以下的微细镍相和氧化钇相分散分布在上述钨相的边界部，而且上述钨相的最大粒径为３０μｍ以下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨积彬，大槻真人，
申请(专利权)人：三菱综合材料CMI株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]