(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タングステンを３質量％以上３０質量％以下、
アルミニウムを２質量％以上３０質量％以下、
酸素を０．２質量％以上１５質量％以下、ならびに、
コバルトおよびニッケルの両方を残部として
含有し、
平均粒径が０．１μｍ以上１０μｍ以下であり、
含有される前記酸素は、実質的にすべてが吸着酸素である、
合金粉末。
【請求項２】
前記酸素を３質量％以上１５質量％以下含有し、
前記平均粒径が０．１μｍ以上４μｍ以下である、
請求項１に記載の合金粉末。
【請求項３】
前記酸素を４質量％以上１０質量％以下含有し、
前記平均粒径が０．３μｍ以上２μｍ以下である、
請求項１に記載の合金粉末。
【請求項４】
前記酸素を５質量％以上８質量％以下含有し、
前記平均粒径が０．５μｍ以上１．５μｍ以下である、
請求項１に記載の合金粉末。
【請求項５】
前記タングステンを５質量％以上２５質量％以下含有する、
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の合金粉末。
【請求項６】
前記アルミニウムを５質量％以上１５質量％以下含有する、
請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の合金粉末。
【請求項７】
遷移金属（ただし、前記タングステン、前記コバルトおよび前記ニッケルを除く）、珪素、ゲルマニウム、硼素、炭素および錫からなる群より選択される少なくとも１種を、残部としてさらに含有する、
請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の合金粉末。
【請求項８】
タングステンを５質量％以上２５質量％以下、
アルミニウムを５質量％以上１５質量％以下、
酸素を５質量％以上８質量％以下、
ニッケルを３５質量％以上４５質量％以下、および
コバルトを残部として
含有し、
平均粒径が０．５μｍ以上１．５μｍ以下であり、
含有される前記酸素は、実質的にすべてが吸着酸素である、
合金粉末。
【請求項９】
請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の合金粉末を含む、焼結体。
【請求項１０】
コバルトおよびニッケルの両方と、タングステンと、アルミニウムとを含有する合金粉末を調製すること、および
前記合金粉末を酸素に接触させること、
を含み、
前記合金粉末は、
前記タングステンを３質量％以上３０質量％以下、
前記アルミニウムを２質量％以上３０質量％以下、
前記酸素を０．２質量％以上１５質量％以下、ならびに、
前記コバルトおよび前記ニッケルの両方を残部として
含有し、
平均粒径が０．１μｍ以上１０μｍ以下となり、かつ
含有される前記酸素は、実質的にすべてが吸着酸素となる
ように、製造される、
合金粉末の製造方法。
【請求項１１】
前記合金粉末を前記酸素に接触させることは、前記合金粉末を大気中で粉砕すること、
を含む、
請求項１０に記載の合金粉末の製造方法。
【請求項１２】
前記合金粉末に含有される前記酸素を低減すること、をさらに含む、
請求項１０または請求項１１に記載の合金粉末の製造方法。
【請求項１３】
前記酸素を低減することは、窒素ガス雰囲気中で、前記合金粉末を８００℃以上１３００℃以下に加熱すること、を含む、
請求項１２に記載の合金粉末の製造方法。
【請求項１４】
前記酸素を低減することは、前記合金粉末を熱プラズマに接触させること、を含み、
前記熱プラズマは、アルゴンガスおよび水素ガスの少なくとも一方を含むガスを、プラズマ化することにより生成される、
請求項１２に記載の合金粉末の製造方法。
【請求項１５】
前記粉砕することの前に、前記合金粉末を加熱することにより、前記合金粉末の時効を促進させること、をさらに含む、
請求項１１に記載の合金粉末の製造方法。
【請求項１６】
請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の合金粉末を準備すること、
前記合金粉末を加圧すること、および
前記合金粉末を加熱すること、
を含む、
焼結体の製造方法。
【請求項１７】
前記合金粉末は、１０ＭＰａ以上１０ＧＰａ以下に加圧されながら、９００℃以上１７００℃以下に加熱される、
請求項１６に記載の焼結体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、合金粉末、焼結体、合金粉末の製造方法および焼結体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
国際公開第２０１０／０２１３１４号（特許文献１）には、アルミニウム、ハフニウムおよび酸化イットリウムを含有する分散強化型合金が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１０／０２１３１４号
【特許文献２】特開昭４７−４２５０７号公報
【特許文献３】特開昭４９−４９８２４号公報
【特許文献４】特開平７−９０４３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来、合金粉末が成形、焼結されることにより、各種の耐熱部品（焼結体）が製造されている。
【０００５】
たとえば、ジェットエンジンのタービンディスク等には、極めて高い耐熱性が要求される。このような超耐熱用途に向けて、ニッケル（Ｎｉ）基合金、コバルト（Ｃｏ）基合金等が開発されている。
【０００６】
焼結体（合金）内に、酸化物微粒子が分散していることにより、焼結体の高温硬度の向上が期待される。このような合金は、分散強化型合金と称されている。従来、酸化物微粒子としては、イットリア（Ｙ2Ｏ3）が知られている。
【０００７】
分散させる酸化物微粒子の高温硬度が高い程、分散させる酸化物微粒子が微細である程、分散強化は強まると予想される。そこで、酸化物微粒子として、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）を用いることが考えられる。アルミナは、イットリアよりも高温硬度が高いためである。
【０００８】
しかしながら、アルミナを含む分散強化型合金では、加熱時に、アルミナの粒成長が進行しやすい。粒成長によりアルミナが粗大化すると、焼結体における分散強化が減殺されることになる。
【０００９】
本開示の目的は、高温硬度が向上した焼結体となり得る合金粉末を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様に係る合金粉末は、タングステンを３質量％以上３０質量％以下、アルミニウムを２質量％以上３０質量％以下、酸素を０．２質量％以上１５質量％以下、ならびに、コバルトおよびニッケルの少なくとも一方を残部として含有する。平均粒径が０．１μｍ以上１０μｍ以下である。
【発明の効果】
【００１１】
上記によれば、高温硬度が向上した焼結体となり得る合金粉末が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係る合金粉末の製造方法の概略を示すフローチャートである。
【図２】本発明の実施形態に係る焼結体の製造方法の概略を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［本発明の実施形態の説明］
最初に、本発明の実施態様が列記されて、説明される。
【００１４】
〔１〕本発明の一態様に係る合金粉末は、タングステン（Ｗ）を３質量％以上３０質量％以下、アルミニウム（Ａｌ）を２質量％以上３０質量％以下、酸素（Ｏ）を０．２質量％以上１５質量％以下、ならびに、コバルト（Ｃｏ）およびニッケル（Ｎｉ）の少なくとも一方を残部として含有する。平均粒径が０．１μｍ以上１０μｍ以下である。
【００１５】
合金粉末は、通常の合金粉末と比較して、多量の酸素を含有する。すなわち、合金粉末は、酸素を０．２質量％以上１５質量％以下含有する。酸素含有量が０．２質量％以上であることにより、焼結時に、微細なアルミナが析出する。微細なアルミナにより、分散強化が起こる。その結果、高温硬度が向上した焼結体が提供される。ただし、酸素含有量が１５質量％を超えると、アルミナの析出量が過大となる。これにより、焼結体の靭性が低下する可能性がある。
【００１６】
本明細書の「酸素含有量」は、不活性ガス融解−非分散型赤外線吸収法により、測定される。測定には、たとえば、ＨＯＲＩＢＡ社製の酸素・窒素分析装置「ＥＭＧＡ−９２０」等、またはこれと同等品が用いられる。１つの合金粉末につき、測定は少なくとも５回実施される。少なくとも５回の測定結果の算術平均値が、酸素含有量として採用される。
【００１７】
さらに合金粉末は、平均粒径が０．１μｍ以上１０μｍ以下である。平均粒径が１０μｍ以下であることにより、合金粉末は酸素を０．２質量％以上含有することができる。合金粉末の表面積が適度に大きくなるためである。平均粒径が０．１μｍ未満になると、酸素含有量が１５質量％を超える可能性がある。これにより、アルミナの析出量も過大となり、焼結体の靭性が低下する可能性がある。
【００１８】
本明細書の「平均粒径」は、体積基準の粒度分布において微粒側から累計５０％の粒径を示す。平均粒径は、レーザ回折／散乱法によって測定される。１つの合金粉末につき、測定は少なくとも５回実施される。少なくとも５回の測定結果の算術平均値が、平均粒径として採用される。以下、平均粒径は「ｄ５０」とも記される。
【００１９】
合金粉末は、Ｗを３質量％以上３０質量％以下含有する。３０質量％は、この合金におけるＷの固溶限である。すなわちＷ含有量が３０質量％を超えると、Ｗが析出する可能性がある。Ｗが析出すると、焼結体の機械的特性が低下する可能性がある。Ｗ含有量が３質量％未満であると、所望の高温硬度を示す合金が形成されない可能性がある。
【００２０】
合金粉末は、Ａｌを２質量％以上３０質量％以下含有する。３０質量％は、この合金におけるＡｌの固溶限である。すなわちＡｌ含有量が３０質量％を超えると、Ａｌが析出する可能性がある。Ａｌが析出すると、焼結体の機械的特性が低下する可能性がある。Ａｌ含有量が２質量％未満であると、所望の高温硬度を示す合金が形成されない可能性がある。
【００２１】
なお本明細書において、測定値およびその算術平均値に、小数点以下の数字がある場合、有効数字は少数第２位までとされる。少数第３位は、四捨五入される。
【００２２】
本明細書の「各金属元素の含有量」は、誘導結合プラズマ質量分析装置（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ  Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ，ＩＣＰ−ＭＳ）により測定される。測定には、たとえば島津製作所社製のＩＣＰ−ＭＳ「ＩＣＰＭＳ−２０３０」等、またはこれと同等品が用いられる。１つの合金粉末につき、測定は少なくとも５回実施される。少なくとも５回の測定結果の算術平均値が、各金属元素の含有量として採用される。
【００２３】
〔２〕合金粉末は、酸素を３質量％以上１５質量％以下含有してもよい。合金粉末は、平均粒径が０．１μｍ以上４μｍ以下であってもよい。靭性および耐摩耗性の向上が期待されるためである。
【００２４】
〔３〕合金粉末は、酸素を４質量％以上１０質量％以下含有してもよい。合金粉末は、平均粒径が０．３μｍ以上２μｍ以下であってもよい。靭性および耐摩耗性の向上が期待されるためである。
【００２５】
〔４〕合金粉末は、酸素を５質量％以上８質量％以下含有してもよい。合金粉末は、平均粒径が０．５μｍ以上１．５μｍ以下であってもよい。靭性および耐摩耗性の向上が期待されるためである。
【００２６】
〔５〕合金粉末は、タングステンを５質量％以上２５質量％以下含有してもよい。高温硬度および機械的特性の向上が期待されるためである。
【００２７】
〔６〕合金粉末は、アルミニウムを５質量％以上１５質量％以下含有してもよい。高温硬度および機械的特性の向上が期待されるためである。
【００２８】
〔７〕合金粉末は、遷移金属（ただし、タングステン、コバルトおよびニッケルを除く）、珪素、ゲルマニウム、硼素、炭素および錫からなる群より選択される少なくとも１種を、残部としてさらに含有してもよい。
【００２９】
金属粉末が、これらの元素を残部としてさらに含有することにより、焼結体において、抗折強度の向上が期待される。なお「遷移金属」は、周期表第３〜第１１族元素を示す。
【００３０】
〔８〕合金粉末は、タングステンを５質量％以上２５質量％以下、アルミニウムを５質量％以上１５質量％以下、酸素を５質量％以上８質量％以下、ニッケルを３５質量％以上４５質量％以下、およびコバルトを残部として含有する。平均粒径が０．５μｍ以上１．５μｍ以下である。
【００３１】
この合金粉末によれば、高温硬度、靭性、耐摩耗性および機械的特性が向上した焼結体が提供され得る。
【００３２】
〔９〕酸素の少なくとも一部は、合金粉末に吸着していてもよい。
【００３３】
以下、合金粉末に吸着している酸素は「吸着酸素」とも記される。酸素が吸着酸素として存在していることにより、焼結時、アルミナの微細化が促進される可能性がある。これにより、高温硬度の向上が期待される。
【００３４】
〔１０〕酸素の少なくとも一部は、アルミニウムとアルミナを形成していてもよい。
【００３５】
合金粉末に微細なアルミナが分散していることにより、分散強化が強まることが期待される。
【００３６】
合金粉末に含有される酸素のうち、吸着酸素の割合（単位：質量％）およびアルミナを形成している酸素の割合（単位：質量％）は、Ｘ線回折（Ｘ−Ｒａｙ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ，ＸＲＤ）分析およびリートベルト解析によって求められる。ＸＲＤ装置としては、たとえば、リガク社製のＸＲＤ装置「ＭｉｎｉＦｌｅｘ６００」等、またはこれと同等品が用いられる。リートベルト解析には、統合粉末Ｘ線解析ソフトウエア「ＰＤＸＬ」等、またはこれと同等品が用いられる。
【００３７】
〔１１〕焼結体は、上記〔１〕〜〔１０〕のいずれかの合金粉末を含む。
【００３８】
この焼結体は、微細なアルミナの分散強化により、優れた高温硬度を示す。
【００３９】
〔１２〕合金粉末の製造方法は、コバルトおよびニッケルの少なくとも一方、タングステンならびにアルミニウムを含有する合金粉末を調製すること、および、合金粉末を酸素に接触させること、を含む。合金粉末は、タングステンを３質量％以上３０質量％以下、アルミニウムを２質量％以上３０質量％以下、酸素を０．２質量％以上１５質量％以下、ならびに、コバルトおよびニッケルの少なくとも一方を残部として含有し、平均粒径が０．１μｍ以上１０μｍ以下となるように、製造される。
【００４０】
この製造方法により、上記〔１〕〜〔１０〕の合金粉末が製造され得る。
【００４１】
〔１３〕合金粉末を酸素に接触させることは、合金粉末を大気中で粉砕すること、を含んでもよい。
【００４２】
大気中での粉砕により、合金粉末が効率良く酸素と接触することができるためである。
【００４３】
〔１４〕合金粉末の製造方法は、合金粉末に含有される酸素を低減すること、をさらに含んでもよい。合金粉末の酸素含有量が、所望の範囲に調整されやすいためである。
【００４４】
〔１５〕酸素を低減することは、窒素（Ｎ2）ガス雰囲気中で、合金粉末を８００℃以上１３００℃以下に加熱すること、を含んでもよい。
【００４５】
合金粉末が８００℃以上に加熱されることにより、合金粉末の酸素含有量が低減されやすい。合金粉末が還元されるためと考えられる。合金粉末が１３００℃以下に加熱されることにより、合金粉末中の粒子の粗大化が抑制される。粒子の溶融が抑制されるためと考えられる。
【００４６】
〔１６〕酸素を低減することは、合金粉末を熱プラズマに接触させること、を含んでもよい。熱プラズマは、アルゴン（Ａｒ）ガスおよび水素（Ｈ2）ガスの少なくとも一方を含むガスを、プラズマ化することにより生成され得る。
【００４７】
熱プラズマは、合金粉末の酸素含有量を低減することができる。熱プラズマは、合金粉末の粒径への影響が小さい。
【００４８】
〔１７〕合金粉末の製造方法は、上記〔１３〕の粉砕することの前に、合金粉末を加熱することにより、合金粉末の時効を促進させること、をさらに含んでもよい。
【００４９】
合金の時効（ａｇｉｎｇ）が進行することにより、合金の高温硬度が向上する可能性がある。さらに時効後の合金粉末は、粉砕により、微粒化する傾向がある。合金粉末の微粒化により、焼結体の高温硬度が向上することも期待される。
【００５０】
〔１８〕合金粉末の製造方法は、合金粉末を真空中で加熱することにより、アルミナを析出させること、をさらに含んでもよい。
【００５１】
本明細書の「真空」は、圧力が１×１０2Ｐａ以下である状態を示す。合金粉末が真空中で加熱されることにより、合金粉末内に微細なアルミナが析出する。予め合金粉末内に、微細なアルミナを析出させておくことにより、焼結体において分散強化が強まる可能性もある。
【００５２】
〔１９〕焼結体の製造方法は、上記〔１〕〜〔１０〕のいずれかの合金粉末を準備すること、合金粉末を加圧すること、および、合金粉末を加熱すること、を含む。
【００５３】
この製造方法により、高温硬度が向上した焼結体が製造され得る。
【００５４】
〔２０〕焼結体の製造方法において、合金粉末は、１０ＭＰａ以上１０ＧＰａ以下に加圧されながら、９００℃以上１７００℃以下に加熱されてもよい。
【００５５】
合金粉末が高圧下で加熱（焼結）されることにより、析出したアルミナの粗大化が抑制される。これにより分散強化が強まることが期待される。
【００５６】
［本発明の実施形態の詳細］
以下、本発明の実施形態（以下「本実施形態」と記される）が説明される。ただし、本発明は、以下の説明に限定されるべきではない。
【００５７】
＜合金粉末＞
本実施形態に係る合金粉末は、それ自体が焼結されることにより、高温硬度が向上した焼結体になり得る。合金粉末は、たとえば、超硬合金、立方晶窒化硼素（Ｃｕｂｉｃ  Ｂｏｒｏｎ  Ｎｉｔｒｉｄｅ，ＣＢＮ）焼結体、ダイヤモンド焼結体、セラミックス焼結体等の結合材（バインダ）にもなり得る。
【００５８】
《組成》
合金粉末は、以下の組成を有する。
Ｗ：３質量％以上３０質量％以下
Ａｌ：２質量％以上３０質量％以下
酸素：０．２質量％以上１５質量％以下
残部：ＣｏおよびＮｉの少なくとも一方
【００５９】
（酸素含有量）
合金粉末は、酸素を０．２質量％以上１５質量％以下含有する。酸素含有量が０．２質量％以上であることにより、焼結体において微細なアルミナの析出が期待される。これにより、焼結体における分散強化が強まることが期待される。酸素含有量が１５質量％を超えると、アルミナの析出量が過大となる。これにより、焼結体の靭性が低下する可能性がある。
【００６０】
合金粉末は、酸素を３質量％以上１５質量％以下含有してもよいし、４質量％以上１０質量％以下含有してもよいし、５質量％以上８質量％以下含有してもよい。これにより、焼結体において、靭性および耐摩耗性の向上が期待される。
【００６１】
（酸素の存在形態）
合金粉末において、酸素は、吸着酸素として存在していてもよい。酸素は、Ａｌとアルミナを形成していてもよい。
【００６２】
合金粉末に含有される酸素は、実質的にすべてが吸着酸素であってもよい。合金粉末に含有される酸素は、実質的にすべてがアルミナになっていてもよい。合金粉末は、吸着酸素およびアルミナの両方を含んでいてもよい。すなわち、酸素の少なくとも一部は、合金粉末に吸着していてもよい。酸素の少なくとも一部は、Ａｌとアルミナを形成していてもよい。
【００６３】
合金粉末に含有される酸素のうち、吸着酸素の割合は、たとえば、０質量％以上１００質量％以下であってもよいし、１０質量％以上９０質量％以下であってもよいし、３０質量％以上７０質量％以下であってもよいし、４０質量％以上６０質量％以下であってもよい。吸着酸素が存在することにより、焼結時、アルミナの微細化が促進される可能性がある。これにより、高温硬度の向上が期待される。
【００６４】
合金粉末に含有される酸素のうち、吸着酸素を除く残部が、アルミナとなっていてもよい。すなわち、合金粉末に含有される酸素のうち、アルミナを形成している酸素の割合は、たとえば、０質量％以上１００質量％以下であってもよいし、１０質量％以上９０質量％以下であってもよいし、３０質量％以上７０質量％以下であってもよいし、４０質量％以上６０質量％以下であってもよい。合金粉末内に微細なアルミナが分散していることにより、分散強化が強まることが期待される。
【００６５】
本明細書の「アルミナ」は、結晶形態を限定されない。アルミナは、従来公知のあらゆる結晶形態を有することができる。アルミナは、たとえば、α−アルミナ、γ−アルミナ、δ−アルミナ、θ−アルミナ等であり得る。
【００６６】
（Ｗ含有量）
合金粉末は、Ｗを３質量％以上３０質量％以下含有する。３０質量％は、この合金におけるＷの固溶限である。すなわちＷ含有量が３０質量％を超えると、Ｗが析出する可能性がある。Ｗが析出すると、焼結体の機械的特性が低下する可能性がある。Ｗ含有量が３質量％未満であると、所望の高温硬度を示す合金が形成されない可能性がある。
【００６７】
合金粉末は、Ｗを５質量％以上２５質量％以下含有してもよいし、１０質量％以上２５質量％以下含有してもよいし、１５質量％以上２０質量％以下含有してもよい。Ｗ含有量がこれらの範囲内であることより、焼結体において、高温硬度および機械的特性の向上が期待される。
【００６８】
（Ａｌ含有量）
合金粉末は、Ａｌを２質量％以上３０質量％以下含有する。３０質量％は、この合金におけるＡｌの固溶限である。すなわちＡｌ含有量が３０質量％を超えると、Ａｌが析出する可能性がある。Ａｌが析出すると、焼結体の機械的特性が低下する可能性がある。Ａｌ含有量が２質量％未満であると、所望の高温硬度を示す合金が形成されない可能性がある。
【００６９】
合金粉末は、Ａｌを５質量％以上１５質量％以下含有してもよいし、５質量％以上１０質量％以下含有してもよい。Ａｌ含有量がこれらの範囲内であることより、焼結体において、高温硬度および機械的特性の向上が期待される。
【００７０】
（残部）
合金粉末は、ＣｏおよびＮｉの少なくとも一方を、Ｗ、Ａｌおよび酸素を除く残部として含有する。すなわち、合金粉末は、Ｃｏ単独を残部として含有してもよいし、Ｎｉ単独を残部として含有してもよいし、ＣｏおよびＮｉの両方を残部として含有してもよい。
【００７１】
合金粉末は、Ｃｏがベースである合金の粉末であってもよい。「Ｃｏがベースである」とは、Ｃｏ含有量がその他の元素の各含有量より多いことを示す。合金粉末は、Ｎｉがベースである合金の粉末であってもよい。「Ｎｉがベースである」とは、Ｎｉ含有量がその他の元素の各含有量より多いことを示す。合金粉末は、ＣｏおよびＮｉがベースである合金であってもよい。「ＣｏおよびＮｉがベースである」とは、Ｃｏ含有量およびＮｉ含有量の合計がその他の元素の各含有量より多いことを示す。
【００７２】
合金粉末は、たとえば、ＣｏおよびＮｉの少なくとも一方を合計で２５質量％以上９４．８質量％以下含有していてもよいし、ＣｏおよびＮｉの少なくとも一方を合計で４０質量％以上８０質量％以下含有していてもよいし、ＣｏおよびＮｉの少なくとも一方を合計で５０質量％以上７０質量％以下含有していてもよい。
【００７３】
合金粉末がＮｉおよびＣｏの両方を含有する場合、Ｎｉ含有量は、Ｃｏ含有量と同量であってもよい。Ｎｉ含有量は、Ｃｏ含有量より多くてもよい。Ｎｉ含有量は、Ｃｏ含有量より少なくてもよい。
【００７４】
合金粉末は、たとえば、Ｎｉを２０質量％以上５０質量％以下含有してもよいし、２５質量％以上４５質量％以下含有してもよいし、３０質量％以上４５質量％以下含有してもよいし、３５質量％以上４５質量％以下含有してもよい。
【００７５】
合金粉末は、たとえば、Ｃｏを５質量％以上４４．８質量％以下含有してもよいし、１０質量％以上３７質量％以下含有してもよいし、１５質量％以上３５質量％以下含有してもよいし、２０質量％以上３５質量％以下含有してもよい。Ｎｉ含有量およびＣｏ含有量がこれらの範囲内であることにより、焼結体において、高温硬度の向上が期待される。
【００７６】
合金粉末は、不可避的不純物も残部として含有してもよい。「不可避的不純物」とは、合金粉末の製造時、不可避的に混入する不純物を示す。不可避的不純物としては、たとえば、炭素（Ｃ）、窒素（Ｎ）、鉄（Ｆｅ）、珪素（Ｓｉ）、クロム（Ｃｒ）等が挙げられる。合金粉末は、不可避的不純物を、たとえば０質量％より多く０．２質量％未満含有する。
【００７７】
（その他の元素）
合金粉末は、その他の元素も残部として含有してもよい。「その他の元素」とは、Ｗ、Ａｌ、ＣｏおよびＮｉ以外の元素であり、合金粉末に意図的に加えられている元素を示す。合金粉末は、遷移金属（ただし、Ｗ、ＣｏおよびＮｉを除く）、Ｓｉ、ゲルマニウム（Ｇｅ）、硼素（Ｂ）、Ｃおよび錫（Ｓｎ）からなる群より選択される少なくとも１種を、残部としてさらに含有してもよい。金属粉末が、これらの元素を残部としてさらに含有することにより、焼結体において、抗折強度の向上が期待される。
【００７８】
遷移金属は、周期表第３〜第１１族元素を示す。より具体的には、遷移金属は；スカンジウム（Ｓｃ）およびイットリウム（Ｙ）等の周期表第３族元素；チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）およびハフニウム（Ｈｆ）等の周期表第４族元素；バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）およびタンタル（Ｔａ）等の周期表第５族元素；Ｃｒおよびモリブデン（Ｍｏ）等の周期表第６族元素；マンガン（Ｍｎ）、テクネチウム（Ｔｃ）およびレニウム（Ｒｅ）等の周期表第７族元素；Ｆｅ、ルテニウム（Ｒｕ）およびオスミウム（Ｏｓ）等の周期表第８族元素；ロジウム（Ｒｈ）およびイリジウム（Ｉｒ）等の周期表第９族元素；パラジウム（Ｐｄ）および（白金）Ｐｔ等の周期表第１０族元素；ならびに；銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）および金（Ａｕ）等の周期表第１１族元素；を示す。
【００７９】
たとえば、合金粉末は、Ｃｒ、Ｔａ、Ｖ、Ｎｂ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｓｉ、ＢおよびＣからなる群より選択される少なくとも１種を、残部としてさらに含有してもよい。金属粉末が、これらの元素を残部としてさらに含有することにより、焼結体における抗折強度の向上幅が大きい傾向にあるためである。
【００８０】
たとえば、合金粉末は、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｉｒ、Ｓｉ、ＢおよびＣからなる群より選択される少なくとも１種を、残部としてさらに含有してもよい。金属粉末が、これらの元素を残部としてさらに含有することにより、焼結体における抗折強度の向上幅が大きい傾向にあるためである。
【００８１】
たとえば、合金粉末は、Ｉｒ、Ｓｉ、ＢおよびＣからなる群より選択される少なくとも１種を、残部としてさらに含有してもよい。金属粉末が、これらの元素を残部としてさらに含有することにより、焼結体における抗折強度の向上幅が大きい傾向にあるためである。
【００８２】
合金粉末は、その他の元素を、たとえば０．１質量％以上２０質量％以下含有してもよいし、５質量％以上１５質量％以下含有してもよいし、１０質量％以上１５質量％以下含有してもよい。
【００８３】
以上より、本実施形態の合金粉末は、たとえば、以下の組成を有していてもよいことになる。
Ｗ：５質量％以上２５質量％以下
Ａｌ：５質量％以上１５質量％以下
酸素：５質量％以上８質量％以下
Ｎｉ：３５質量％以上４５質量％以下
残部：Ｃｏ
【００８４】
《平均粒径》
合金粉末は、平均粒径（ｄ５０）が０．１μｍ以上１０μｍ以下である。これにより、合金粉末は、酸素を０．２質量％以上１５質量％以下含有することができる。合金粉末は、ｄ５０が０．１μｍ以上４μｍ以下であってもよいし、ｄ５０が０．３μｍ以上２μｍ以下であってもよいし、ｄ５０が０．５μｍ以上１．５μｍ以下であってもよい。ｄ５０がこれらの範囲内であることにより、靭性および耐摩耗性の向上が期待される。
【００８５】
＜合金粉末の製造方法＞
以下、本実施形態に係る合金粉末の製造方法が説明される。
図１は、本実施形態に係る合金粉末の製造方法の概略を示すフローチャートである。
【００８６】
図１に示されるように、合金粉末の製造方法は、粉末の調製（１０１）、および、酸素との接触（１０３）を含む。
【００８７】
合金粉末の製造方法は、粉末の調製（１０１）と、酸素との接触（１０３）との間に、時効（１０２）をさらに含んでもよい。
合金粉末の製造方法は、酸素との接触（１０３）の後に、酸素の低減（１０４）をさらに含んでもよい。
合金粉末の製造方法は、酸素との接触（１０３）の後に、アルミナの析出（１０５）をさらに含んでもよい。
合金粉末の製造方法は、酸素の低減（１０４）およびアルミナの析出（１０５）の両方を含んでもよい。
【００８８】
《粉末の調製（１０１）》
合金粉末の製造方法は、ＣｏおよびＮｉの少なくとも一方、ＷならびにＡｌを含有する合金粉末を調製することを含む。合金粉末は、一般的なアトマイズ法によって調製され得る。たとえば、水アトマイズ法、ガスアトマイズ法、遠心アトマイズ法等によって合金粉末が調製される。
【００８９】
ここでは、一例として水アトマイズ法が説明される。
まず、合金溶湯が溶製される。合金溶湯の溶製には、高周波大気溶解炉が用いられる。各金属原料（Ｗ、Ａｌ、ＣｏおよびＮｉ）は、高周波大気溶解炉に供給される。
【００９０】
各金属原料の供給量は、合金粉末が、最終的に、Ｗを３質量％以上３０質量％以下、Ａｌを２質量％以上３０質量％以下、酸素を０．２質量％以上１５質量％以下、ならびに、ＣｏおよびＮｉの少なくとも一方を残部として含有することになるように、決定される。溶製時の最高温度は、たとえば３０００℃である。
【００９１】
次いで、高圧水が合金溶湯に噴霧され、合金溶湯が粉末化する。合金粉末は、最終的に、ｄ５０が０．１μｍ以上１０μｍ以下となるように粉末化される。水アトマイズ法において、合金粉末のｄ５０は、水圧によって調整され得る。水圧により、合金粉末の酸素含有量も調整され得る。水圧が高い程、合金粉末は微粒化する。また水圧が高い程、酸素含有量が増加する傾向がある。
【００９２】
水圧は、たとえば、５０ＭＰａ以上１００ＭＰａ以下であってもよいし、５５ＭＰａ以上９０ＭＰａ以下であってもよいし、６０ＭＰａ以上８５ＭＰａ以下であってもよいし、６５ＭＰａ以上８０ＭＰａ以下であってもよい。ｄ５０は、後述の粉砕によっても、調整され得る。
【００９３】
《時効（１０２）》
合金粉末の製造方法は、粉砕することの前に、合金粉末を加熱することにより、合金粉末の時効を促進させることを含んでもよい。合金の時効が進行することにより、合金の高温硬度が向上する可能性がある。さらに時効後の合金粉末は、後述の粉砕により、微粒化する傾向がある。合金粉末の微粒化により、焼結体の高温硬度が向上することも期待される。
【００９４】
加熱温度は、たとえば、５００℃以上１３００℃以下でもよいし、７００℃以上１１００℃以下でもよいし、８００℃以上１０００℃以下でもよい。加熱時の雰囲気は、たとえば、真空雰囲気、窒素ガス雰囲気、アルゴンガス雰囲気等でよい。処理時間は、たとえば、２時間以上２００時間以下でもよいし、５時間以上５０時間以下でもよいし、１０時間以上３０時間以下でもよい。
【００９５】
《酸素との接触（１０３）》
合金粉末の製造方法は、合金粉末を酸素に接触させることを含む。これにより合金粉末に、酸素が含有される。合金粉末が酸素を０．２質量％以上１５質量％以下含有するように、合金粉末が酸素と接触してもよい。あるいは、合金粉末が酸素を１５質量％より多く含有するように、合金粉末が酸素と接触してもよい。ただし、この場合は、酸素との接触（１０２）の後に、合金粉末が酸素を０．２質量％以上１５質量％以下含有するように、酸素が低減される。酸素の低減（１０４）は、後述される。
【００９６】
前述の水アトマイズにおいて、合金粉末は、酸素と接触してもよい。たとえば、合金粉末は、大気中で乾燥されてもよい。これにより、合金粉末が酸素と接触してもよい。あるいは、合金粉末は大気中で粉砕されてもよい。これにより、合金粉末が酸素と接触してもよい。すなわち、合金粉末を酸素に接触させることは、合金粉末を大気中で粉砕することを含んでもよい。大気中での粉砕により、合金粉末が効率良く酸素と接触することができる。粉砕によって、合金粉末のｄ５０も調整され得る。
【００９７】
粉砕方法は、特に限定されない。たとえば、乾式ジェットミル、湿式ジェットミル、乾式ボールミル、湿式ボールミル等によって、合金粉末が粉砕される。「乾式」は、粉砕時に溶媒が使用されないことを示す。「湿式」は、粉砕時に溶媒が使用されることを示す。乾式は、湿式よりも酸素含有量が増加する傾向がある。
【００９８】
乾式ジェットミルにおいて、粉砕ガスは、たとえば空気等でよい。圧力は、たとえば、０．５〜３ＭＰａでもよいし、１〜２ＭＰａでもよい。ジェットミルは、ボールミルよりも酸素含有量が増加する傾向がある。
【００９９】
湿式の粉砕において、溶媒は、たとえば、アセトン、エタノール等でよい。ボールミルにおいては、たとえば、アルミナボール、窒化珪素ボール、超硬合金ボール等が用いられる。粉砕時間は、たとえば、０．５〜２００時間でよい。
【０１００】
《酸素の低減（１０４）》
合金粉末の製造方法は、合金粉末に含有される酸素を低減することをさらに含んでもよい。ここでは、合金粉末が酸素を０．２質量％以上１５質量％以下含有するように、酸素が低減される。
【０１０１】
合金粉末に含有される酸素は、たとえば、以下の第１処理、第２処理および第３処理によって低減される。第１処理、第２処理および第３処理は、いずれか１つが実施されてもよい。第１処理、第２処理および第３処理は、それらのうち２つ以上が実施されてもよい。第１処理、第２処理および第３処理は、それぞれ複数回実施されてもよい。
【０１０２】
（第１処理）
第１処理では、実質的に無酸素雰囲気中で、合金粉末が加熱される。これにより合金粉末の酸素含有量が低減される。実質的な無酸素雰囲気は、たとえば、高純度窒素ガスのフロー、高純度アルゴンガスのフロー等によって実現される。ここでは、一例として、高純度窒素ガスのフロー中での加熱が説明される。
【０１０３】
加熱温度は、たとえば、８００℃以上１３００℃以下でよい。すなわち、酸素を低減することは、窒素ガス雰囲気中で、合金粉末を８００℃以上１３００℃以下に加熱することを含んでもよい。
【０１０４】
合金粉末が８００℃以上に加熱されることにより、合金粉末の酸素含有量が低減されやすい。合金粉末が還元されるためと考えられる。合金粉末が１３００℃以下に加熱されることにより、合金粉末中の粒子の粗大化が抑制される。すなわち、加熱によるｄ５０の増大が抑制される。粒子の溶融が抑制されるためと考えられる。合金粉末は、９００℃以上１０００℃以下に加熱されてもよい。これにより、酸素の低減が期待される。また粒子の粗大化の抑制も期待される。
【０１０５】
高純度窒素ガスは、一般的に入手可能なものでよい。窒素ガスの純度は、グレード３以上が好適である。「グレード３」とは、窒素ガス濃度が９９．９体積％を超える純度を示す。窒素ガス濃度が９９．９９９体積％を超える「グレード２」が用いられてもよい。窒素ガス濃度が９９．９９９９５体積％を超える「グレード１」が用いられてもよい。窒素ガスの純度が高い程、酸素が低減されやすい。高純度窒素ガスとしては、たとえば、大陽日酸社製の高純度窒素「Ｇ３（グレード３）」等、またはこれと同等品が用いられる。
【０１０６】
加熱は、たとえば、高純度窒素ガスが流されているカーボン炉内で実施される。カーボン炉としては、たとえば、モトヤマ社製の超高温雰囲気電気炉（型式「ＭＴＧ−６２０」）等、またはこれと同等品が用いられる。
【０１０７】
処理時間が長い程、合金粉末の酸素含有量が低減される傾向がある。処理時間は、たとえば、１時間以上１２時間以下であってもよいし、１時間以上５時間以下であってもよいし、１時間以上３時間以下であってもよい。
【０１０８】
窒素ガスの流量は、処理対象である合金粉末の量等に応じて、適宜調整される。窒素ガスの流量は、たとえば、１〜５Ｌ／ｍｉｎ（リットル／分）でよい。
【０１０９】
（第２処理）
第２処理では、低酸素分圧の雰囲気中で、合金粉末が加熱される。これにより合金粉末の酸素含有量が低減される。第２処理の加熱温度および処理時間は、第１処理の加熱温度および処理時間と同じでよい。すなわち、第２処理は、低酸素分圧の窒素ガスが流されているカーボン炉内で実施され得る。
【０１１０】
本明細書の「低酸素分圧」は、酸素分圧が１×１０-10ａｔｍ以下である状態を示す。酸素分圧が低い程、合金粉末の酸素含有量が低減される傾向がある。合金粉末が効率良く還元されるためと考えられる。
【０１１１】
室温時の酸素分圧は、たとえば、１×１０-10〜１×１０-30ａｔｍであってもよいし、１×１０-20〜１×１０-30ａｔｍであってもよいし、１×１０-25〜１×１０-30ａｔｍであってもよいし、１×１０-28〜１×１０-30ａｔｍであってもよい。低酸素分圧の雰囲気は、たとえば、窒素ガス中の酸素分圧が酸素分圧制御装置で制御されることにより、形成される。酸素分圧制御装置としては、たとえば、エスティー・ラボ社製の酸素分圧コントローラー（型式「ＳｉＯＣ−２００」）等、またはこれと同等品が用いられる。
【０１１２】
（第３処理）
第３処理では、合金粉末が熱プラズマに接触させられる。熱プラズマは、合金粉末を還元し、酸素含有量を低減する。すなわち、酸素を低減することは、合金粉末を熱プラズマに接触させることを含んでもよい。熱プラズマは、合金粉末の粒径への影響が小さいため、好適である。たとえば、熱プラズマとの接触では、ｄ５０が増大し難い。
【０１１３】
熱プラズマは、たとえば、アルゴンガスおよび水素ガスの少なくとも一方を含むガスがプラズマ化されることにより生成される。ここでは、一例としてアルゴンガスおよび水素ガスを含む混合ガスを用いる例が説明される。
【０１１４】
熱プラズマ発生装置のチャンバ内に、合金粉末が配置される。チャンバ内の圧力は、たとえば、２０ｋＰａ以上５０ｋＰａ以下に調整される。プラズマガスには、アルゴンガスおよび水素ガスを含む混合ガスが用いられる。２５ｋＷ以上３５ｋＷ以下の高周波電流が印加される。これによりチャンバ内に熱プラズマが生成される。合金粉末は、熱プラズマと接触する。これにより、合金粉末の酸素含有量が低減される。
【０１１５】
《アルミナの析出（１０５）》
合金粉末の製造方法は、合金粉末を真空中で加熱することにより、アルミナを析出させることを含んでもよい。たとえば、真空中で、合金粉末が加熱されることにより、合金粉末内に微細なアルミナが析出する。予め合金粉末内に微細なアルミナを析出させておくことにより、焼結体において分散強化が強まる可能性もある。
【０１１６】
加熱時の雰囲気は、典型的には、高真空（１×１０-1〜１×１０-5Ｐａの状態）とされる。雰囲気は、中真空（１×１０2〜１×１０-1Ｐａの状態）とされてもよいし、超高真空（１×１０-5Ｐａ以下の状態）とされてもよい。加熱温度は、たとえば、８００℃以上１０００℃以下でよい。
【０１１７】
＜焼結体＞
以下、本実施形態に係る焼結体が説明される。焼結体は、前述された本実施形態の合金粉末を含む。焼結体は、微細なアルミナの分散強化により、高温硬度が向上している。
【０１１８】
焼結体は、たとえば、合金粉末を０．１体積％以上１００体積％以下含有することができる。焼結体は、合金粉末自体が焼結されることにより、形成されていてもよい。すなわち焼結体は、合金粉末を実質的に１００体積％含有してもよい。
【０１１９】
合金粉末は、焼結体のバインダであってもよい。すなわち焼結体は、硬質粒子および結合相を含んでもよい。結合相は、合金粉末を含む。焼結体は、たとえば、硬質粒子を５０体積％以上９９．９体積％以下含有し、合金粉末を０．１体積％以上５０体積％以下含有してもよい。硬質粒子は、たとえば、炭化タングステン（ＷＣ）粒子、ＣＢＮ粒子、ダイヤモンド粒子、窒化チタン（ＴｉＮ）粒子等であってもよい。すなわち、焼結体は、超硬合金、ＣＢＮ焼結体、ダイヤモンド焼結体、セラミックス焼結体等であってもよい。
【０１２０】
焼結体が実質的に合金粉末のみから構成されていること、あるいは、焼結体の結合相が合金粉末を含むことは、エネルギー分散型Ｘ線分析（Ｅｎｅｒｇｙ  Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ  Ｘ−ｒａｙ  ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ，ＥＤＸ）により特定される。
【０１２１】
焼結体が硬質粒子および合金粉末（結合相）を含む場合、合金粉末の体積含有率は、たとえば、走査型電子顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ，ＳＥＭ）像の画像解析によって、測定される。ＳＥＭ観察に先立ち、焼結体は、鏡面研磨される。研磨面が観察される。観察倍率は、たとえば、硬質粒子の大きさ等に応じて調整される。観察倍率は、たとえば３００００倍程度である。研磨面の反射電子像が画像解析される。たとえば、反射電子像が２値化される。これにより、反射電子像内の画素が、合金粉末（結合相）に由来する画素と、硬質粒子に由来する画素とに分類される。合金粉末に由来する画素の合計面積が、反射電子像全体の面積で除算される。これにより、合金粉末の体積含有率（百分率）が算出される。１つの焼結体につき、測定は、少なくとも５個所で実施される。少なくとも５個所の測定結果の算術平均値が、合金粉末の体積含有率として採用される。
【０１２２】
焼結体は、たとえば、耐熱部品、耐摩部品、耐摩工具、切削工具等であってもよい。焼結体は、高温硬度が要求される用途に適する。焼結体は、たとえば、タービンディスク、耐熱合金用ミリング工具等に適する。合金粉末がバインダである場合、結合相が高温において軟化し難いため、工具寿命の向上等が期待される。
【０１２３】
＜焼結体の製造方法＞
以下、本実施形態に係る焼結体の製造方法が説明される。
図２は、本実施形態に係る焼結体の製造方法の概略を示すフローチャートである。
【０１２４】
図２に示されるように、焼結体の製造方法は、合金粉末の準備（１００）および焼結（２００）を含む。焼結（２００）は、加圧（２０１）および加熱（２０２）を含む。すなわち、焼結体の製造方法は、合金粉末の準備（１００）、加圧（２０１）および加熱（２０２）を含む。
【０１２５】
《合金粉末の準備（１００）》
焼結体の製造方法は、合金粉末を準備することを含む。たとえば、前述の合金粉末の製造方法によって、本実施形態の合金粉末が準備され得る。
【０１２６】
《焼結（２００）》
焼結体の製造方法は、合金粉末を焼結することを含む。焼結することは、合金粉末を加圧すること、および、合金粉末を加熱することを含む。すなわち、焼結体の製造方法は、合金粉末を加圧すること、および、合金粉末を加熱することを含む。
【０１２７】
たとえば、合金粉末が加圧されることにより、圧粉体が形成されてもよい。圧粉体が加熱されることにより、焼結体が形成されてもよい。
【０１２８】
焼結方法は特に限定されない。たとえば、放電プラズマ焼結（Ｓｐａｒｋ  Ｐｌａｓｍａ  Ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ，ＳＰＳ）、ホットプレス、あるいは高温高圧発生装置を用いた超高圧プレス等が実施され得る。高温高圧発生装置は、たとえば、ベルト型でもよいし、キュービック型でもよいし、分割球型でもよい。
【０１２９】
合金粉末は、たとえば、１０ＭＰａ以上１０ＧＰａ以下に加圧されてもよいし、１００ＭＰａ以上１０ＧＰａ以下に加圧されてもよいし、１ＧＰａ以上１０ＧＰａ以下に加圧されてもよいし、５ＧＰａ以上１０ＧＰａ以下に加圧されてもよい。合金粉末は、たとえば、９００℃以上１７００℃以下に加熱されてもよいし、１２５０℃以上１７００℃以下に加熱されてもよいし、１４００℃以上１６００℃以下に加熱されてもよい。
【０１３０】
加圧は、加熱と同時に実施されてもよい。たとえば、焼結体の製造方法において、合金粉末は、１０ＭＰａ以上１０ＧＰａ以下に加圧されながら、９００℃以上１７００℃以下に加熱されてもよい。合金粉末が高圧下で加熱されることにより、アルミナの粗大化が抑制される傾向がある。これにより、微細なアルミナが析出する可能性がある。すなわち、分散強化が強まることが期待される。
【実施例】
【０１３１】
以下、実施例が説明される。ただし本発明は、以下の例に限定されるべきではない。
【０１３２】
＜合金粉末の製造＞
以下のようにして、各種の合金粉末が製造された。
【０１３３】
《粉末Ｎｏ．１〜４１》
下記表１および表２に示される割合で、各元素を含有する合金溶湯が溶製された。合金溶湯は、高周波大気溶解炉により、溶製された。溶製時の最高温度は、３０００℃であった。
【０１３４】
水アトマイズ法により、合金溶湯が粉末化された。これにより、合金粉末が調製された。合金粉末のｄ５０は、水アトマイズ時の水圧により調整された。合金組成およびｄ５０は、前述の方法により測定された。酸素含有量の測定には、ＨＯＲＩＢＡ社製の酸素・窒素分析装置「ＥＭＧＡ−９２０」が用いられた。測定結果は、下記表１の「組成」および「水アトマイズ」の欄に示されている。
【０１３５】
下記表１および表２に示されるように、粉末Ｎｏ．１３〜１７ならびに２４〜３８は、合金粉末において、Ｗ、Ａｌおよび酸素を除く残部が、ＣｏおよびＮｉの少なくとも一方に加えて、遷移金属（Ｃｒ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｖ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｍｎ、Ｒｅ、Ｆｅ、Ｒｈ、Ｉｒ、ＰｄもしくはＰｔ）、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｂ、ＣまたはＳｎを、さらに含有するように製造された。これらの元素の含有量は、下記表１および表２の「その他」の欄に示されている。
【０１３６】
下記表１に示されるように、粉末Ｎｏ．１８〜２０は、水アトマイズ後に粉砕された。粉末Ｎｏ．１８は、乾式ジェットミルにより、粉砕された。乾式ジェットミルとしては、サンレックス工業社製の乾式ジェットミル（型式「ＮＪ−１００」）が用いられた。空気が粉砕ガスとして用いられた。すなわち、合金粉末が大気中で粉砕された。粉砕ガスの圧力は、１．５ＭＰａであった。下記表１において、乾式ジェットミルは「乾式ＪＭ」と略記されている。
【０１３７】
粉末Ｎｏ．１９は、湿式ジェットミルにより、粉砕された。湿式ジェットミルとしては、リックス社製の「Ｇ−ｓｍａｓｈｅｒ，ＰＭ−Ｌ１０００」が用いられた。下記表１において、湿式ジェットミルは「湿式ＪＭ」と略記されている。
【０１３８】
粉末Ｎｏ．２０は、湿式ボールミルにより、粉砕された。溶媒には、エタノールが用いられた。溶媒の量は、スラリーの固形分濃度が３０質量％となるように設定された。メディアには、超硬合金ボール（直径：３ｍｍ）が用いられた。
【０１３９】
粉末Ｎｏ．２１では、合金粉末の粉砕前に、合金粉末の時効が促進された。すなわち、合金粉末が真空中９００℃で２０時間加熱された。加熱後に、湿式ボールミルにより、合金粉末が粉砕された。湿式ボールミルの条件は、粉末Ｎｏ．２０を同じである。
【０１４０】
粉砕の前後で、ｄ５０が測定された。測定結果は、下記表１の「水アトマイズ」および「粉砕」の欄に示されている。粉砕前に合金粉末の時効が促進された粉末Ｎｏ．２１は、時効が促進されていない粉末Ｎｏ．２０に比べて、粉砕後のｄ５０が僅かに小さかった。
【０１４１】
粉末Ｎｏ．１２は、水アトマイズ後に、低酸素分圧の窒素ガス雰囲気中で加熱された。すなわち、合金粉末に含有される酸素が低減された。加熱は、カーボン炉内で実施された。低酸素分圧の窒素ガスは、窒素ガス中の酸素分圧が酸素分圧制御装置で制御されることにより、形成された。雰囲気中の酸素分圧は、ジルコニア式酸素濃度計（ＨＯＲＩＢＡ社製の「ＥＭＧＡ−６５０Ｗ」）により測定された。室温時、酸素分圧は１×１０-29ａｔｍであった。合金粉末は、１３００℃で２時間加熱された。
【０１４２】
【表１】
0006717037.tif 000002
【０１４３】
【表２】
0006717037.tif 000003
【０１４４】
《粉末Ｎｏ．４２〜４４》
上記と同じ手順により、水アトマイズ法により、下記表３に示される合金粉末が調製された。粉末Ｎｏ．４３および４４は、水アトマイズ後に、真空中で加熱された。すなわち合金粉末は、１×１０-3Ｐａの真空中、９００℃に加熱された。加熱時間は、下記表３に示されている。これにより、合金粉末内にアルミナが析出した。
【０１４５】
ＨＯＲＩＢＡ社製の酸素・窒素分析装置「ＥＭＧＡ−９２０」により、合金粉末の酸素含有量が測定された。ＸＲＤ分析およびリートベルト解析により、酸素含有量のうち、吸着酸素の割合、およびアルミナを形成している酸素の割合が測定された。測定には、リガク社製のＸＲＤ装置「ＭｉｎｉＦｌｅｘ６００」が用いられた。リートベルト解析には、統合粉末Ｘ線解析ソフトウエア「ＰＤＸＬ」が用いられた。測定結果は、下記表３の「酸素の存在形態」の欄に示されている。
【０１４６】
【表３】
0006717037.tif 000004
【０１４７】
＜焼結体の製造＞
粉末Ｎｏ．１〜４１が原料とされ、下記表４および表５に示される焼結体Ｎｏ．１〜４１が製造された。下記表４および表５の「準備」の欄に示される「粉末Ｎｏ．」は、上記表１および表２の「粉末Ｎｏ．」に対応している。
【０１４８】
下記表４および表５に示される条件で、合金粉末が焼結された。加圧は、加熱と同時に実施された。すなわち合金粉末が、７ＧＰａに加圧されながら、１５００℃に加熱された。焼結は、１５分間実施された。
【０１４９】
＜焼結体の評価＞
焼結体のビッカース硬さが測定された。ビッカース硬さは、２５℃および６００℃で測定された。すなわち室温硬度および高温硬度が測定された。測定には、ニコン社製の高温顕微硬度計「ＱＭ型」が用いられた。ビッカース硬さは、以下の条件で測定された。測定結果は、下記表４に示されている。
【０１５０】
（ビッカース硬さの測定条件）
昇温速度：２０Ｋ／ｍｉｎ
保持時間：５ｍｉｎ
試験荷重：５０ｇｆ
荷重負荷時間：３０ｓｅｃ
雰囲気：３×１０-5ｔоｒｒ
【０１５１】
焼結体の抗折強度が測定された。抗折強度は、「ＪＩＳ  Ｋ  ７０１７」に準拠した条件で測定された。測定結果は、下記表５に示されている。
【０１５２】
【表４】
0006717037.tif 000005
【０１５３】
【表５】
0006717037.tif 000006
【０１５４】
＜結果＞
上記表１、表２および表４に示されるように、以下の組成およびｄ５０を有する合金粉末が原料とされた焼結体は、高温硬度が向上していた。焼結時に、微細なアルミナが析出し、微細なアルミナにより分散強化が起こるためと考えられる。同焼結体のうち、残部がＣｏおよびＮｉの両方を含有する焼結体は、室温硬度および高温硬度がいっそう向上していた。
【０１５５】
《組成》
Ｗ：３質量％以上３０質量％以下
Ａｌ：２質量％以上３０質量％以下
酸素：０．２質量％以上１５質量％以下
残部：ＣｏおよびＮｉの少なくとも一方
《平均粒径》
ｄ５０：０．１μｍ以上１０μｍ以下
【０１５６】
上記表３に示されるように、合金粉末は、焼結前の段階で、アルミナを含むこともあった。
【０１５７】
上記表１、表２および表５に示されるように、合金粉末の残部がＣｏおよびＮｉの少なくとも一方に加えて、遷移金属（ただし、Ｗ、ＣｏおよびＮｉを除く）、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｂ、ＣおよびＳｎからなる群より選択される少なくとも１種をさらに含有することにより、焼結体において、抗折強度の向上が期待できる。
【０１５８】
今回開示された実施形態および実施例はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施形態および実施例ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１５９】
１００  合金粉末の準備
１０１  粉末の調製
１０２  時効
１０３  酸素との接触
１０４  酸素の低減
１０５  アルミナの析出
２００  焼結
２０１  加圧
２０２  加熱
【図１】
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【図２】
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