2009 Fiscal Year Annual Research Report
レアメタル危機型ナノ・メゾ構造制御WC炭化物の創成による新超硬合金の開発
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21560751
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| Research Institution | University of Hyogo |
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Principal Investigator |
森下 政夫 University of Hyogo, 工学研究科, 教授 (60244696)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山本 宏明 兵庫県立大学, 工学研究科, 准教授 (40326301)
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| Keywords | 溶液法 / 気相炭化法 / 超硬合金 / タングステン / 省資源 / ナノ・メゾ構造 / 炭化物原料 / 新規プロセス |
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| Research Abstract |
極めて高い硬度のタングステン炭化物(WC)を、金属コバルト(Co)で結合した超硬合金は、切削工具や金型として、自動車産業や電子機器産業を支えている。しかしながら、その主成分であるタングステンの価格は、その資源の90%を産出する中国の経済急成長と米国発の金融恐慌が複雑に絡み合い乱高下している。したがって、経済変動に惑わされることなく、超硬合金を産業界へ安定供給するためには、主成分であるタングステンの使用量を削減しなければならない。本申請研究では、溶液法と気相法を駆使して、WCの原子配列中に、金属原子が配列したナノレベルのドメイン構造を創出し、WCの骨格を維持したまま、しかしW資源の使用量を削減した新規炭化物を作製し、超硬合金の製造に応用することを目的とする。
まず,溶液法によって,タングステン中Fe, CoおよびMnを原子レベルで強制固溶する合金粉末を作製した。すなわち、W酸アンモニウム,Co, FeおよびMn酢酸塩を水溶液とし、蒸発乾固、熱分解、水素還元により、W格子中Fe, CoおよびMnを原子レベルで強制固溶した前駆体合金粉末を作製した。次に、浸炭性のキャリアーガスとして、Arベース、一酸化炭素ガス(CO 23%)および水素ガス(H_2 32%)からなる混合ガスを使用し、1173Kで21.6ks、前駆体合金粉末の気相炭化を行った。その結果、WCの気相合成が可能であることが判明し、かつ、この気相合成WC骨格中には、Co-FeおよびFe-Mn固溶体相がナノ・メゾの尺度で分布することが分かった。この炭化物を原料とする超硬合金のビッカース硬さは高くHv1600-1900であった。したがって、本溶液法と気相炭化法による新規WC炭化物は、金属固溶体相の含有量に応じてW量を削減することができ、しかし性能は低下させることのない超硬合金原料として有望である。
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