タングステン合金粉末焼結品
Powder Metallurgy Parts of Tungsten Alloy

写真 1 に当社の商品の一部を紹介する。

1.

はじめに

エヌケーケー精密㈱素形材事業部では，金属粉末を成形し焼結するいわゆる粉末焼結品(あるいは粉末冶金部品)を製造しており，鉄系，ステンレス系，チタン系，タングステン系など幅広い材料を扱っている。中でも，タングステン系は，高密度で低熱膨張など特有の特性を有するため，IT 関連の電子部品を中心に幅広く採用されている。今後も成長が期待されるため，当社で力を入れている商品分野の一つである。
当社では独自の材料設計，プロセス開発を行い，ヘビーメタルと呼ばれているタングステン合金系と，タングステン－銅(W/Cu)系の，大きく 2 種類の焼結品を商品化してい写真 1

る。前者は，携帯電話の振動呼び出し装置用振動子を中心

ヘビーメタルの商品例に，後者は，光通信特に WDM 用デバイスのヒートシンク(放熱板)を中心に採用されている。本稿ではこれらの商品

2.2の概要について紹介する。

合金成分設計当社の特長は，顧客ニーズ，用途に応じて，個別商品ごとに最適な成分設計を行い，幅広い用途に対応した商品を2.

ヘビーメタル提供していることである。表 1 に主な材料の種類と材料特2.1

ヘビーメタルとは性を示す。

ヘビーメタルと呼ばれているタングステン合金とは，タなお，NW-12 耐食～NW-14 耐食はタングステンと銅合ングステンを中心に残りをニッケルと銅，またはニッケル金を混合し，ヘビーアロイメカニズムとは異なる独特の方と鉄が主な配合。ヘビーメタルはこれらの配合をヘビーア法で焼結した合金である。

ロイメカニズムと呼ばれている焼結理論により，液相焼結

2.3

携帯電話の振動呼び出し装置用振動子中にタングステンを粒成長させながら空隙を消滅させ，真携帯電話の多くは，無音で着信を知らせる振動呼び出し密度化した焼結合金である。密度が鉛より重く，剛性，強装置が装着されている。この振動呼び出し装置 は，直 径度が高いことから，放射線遮蔽，カウンターウェイトなど4～7mm の円筒形マイクロモータの先に分銅と呼ばれてに古くから利用されてきた材料である。近年，電子部品用，いる半円上の振動子が取り付けられている。その振動子は，レジャー用にも新たな用途が拡大している。

10000rpm 程度で回転することにより振動を発生させるこ

表1
材料名

化W

学

タングステン合金(ヘビーメタル)の種類と材料特性
成

Ni

分
Cu％
Fe

密度g/cm3

硬さ
HRA

引張り強さ
MPa

引張り伸び％

NW-12耐食65

特許出願中（-Ni-Cu系）

11.5

---

NW-13耐食75

特許出願中（-Ni-Cu系）

12.5-

--

NW-14耐食90

特許出願中（-Ni-Cu系）

14.5

---

NW-16耐食85

分銅特許成分(-Ni-Mo系,-Ni-Fe-Mo系)

16.555～65

390～880

1～7

NW-17耐食90

分銅特許成分(-Ni-Mo系,-Ni-Fe-Mo系)

17.556～69490～1180

1～8NW-18耐食

95

分銅特許成分(-Ni-Mo系,-Ni-Fe-Mo系)

18.3

61～64

390～930

1～15

NW-16延性85（-Ni-Fe系）

16.2-

870～91039～47

NW-17延性90（-Ni-Fe系）

17.1-

890～920

36～45

NW-18延性93（-Ni-Fe系）

17.7-

910～94033～40

NW-16被削85（-Ni-Cu-Fe系）

16.2260(HV)--NW-18被削

95（-Ni-Cu-Fe系）

18.1350(HV)--NKK 技報 No.175 (2001.12)–54–タングステン合金粉末焼結品

3.2とができる。小さなモータで大きな振動を発生させるため，溶浸法 W/Cu 品

タングステンと銅とは全く合金を作らないことで知られこの振動子には高比重であるヘビーメタルが採用されていている。W/Cu 材の製造方法には，タングステンと銅の粉る。
ヘビーメタルの一般的な成分では，耐食性が悪く，振動末を混合して成形し焼結する混合法と，タングステン粉末子のように耐食性が要求される用途には，ニッケルめっきを成形，焼結しその後，銅を溶かしてタングステン焼結体などの防錆処理が必要である。当社では，MIL 規格に準拠中に含浸させる溶浸法の 2 種類が知られている。混合法とした湿潤試験(80℃，90%，48hr など)および JIS 規格に準溶浸法では，同じ配合比でも熱膨張率が異なる。ヒートシ拠した塩水噴霧試験(48hr)に耐える成分を開発した。またンクの用途には，熱膨張率が低くなる溶浸法が使用される。

高度な成形技術により，後加工がない成形－焼結のみの単ヒートシンクには，表 2 に示すように 3 種類の材料が主純な工程で，めっきを省略した振動子を生産し，お客様にに使用されている。この 3 種類の材料を製造するためには，好評いただいている。

タングステンの焼結密度により制御する。一般的には，ニ2.4ッケルなどの焼結助剤を添加して焼結温度と時間の管理にゴルフ用錘

近年ゴルフのクラブは，低重心ヘッドが人気となっておより目標の焼結密度を得ている。しかしながらこの方法は，り，このバランサー用の錘にヘビーメタルが採用されてい焼結助剤と含浸する銅と反応して熱伝導率を低下させる危る。錘は，クラブヘッド本体に圧入ないしはカシメにより険性がある。また焼結中に不均一な収縮を起こす可能性も固定されるため，延性の高い材料が要求される。当社では，ある。そのため当社では，焼結助剤を添加せず，成形密度引張り伸びで 40%以上の高延性成分を開発し，ゴルフ用のでほぼ目標の密度まで上げ，焼結中の収縮を抑える独自の錘に採用されている。

プロセスを開発した。この方法で主に板状の W/Cu 材料を2.5製造し，切削によりヒートシンクの部品を製造している。

その他

近年環境の面で，鉛の使用が問題となっている。ヘビー表2メタルは，鉛の 1.6 倍の密度であり，材料も 100%リサイ

ヒートシンクの種類と材料特性クルが可能である。釣り用の錘も鉛の錘に代わり採用が始

密度

抗折力

熱伝導率 熱膨張率g/cm3

MPa

W/mK

×10-61/K

CW-10(Cu10%)

17.0

1250

180

5.8

CW-15(Cu15%)

16.2

1200

195

6.2

CW-20(Cu20%)

15.6

1100

2107.0

材料名

まっており，特に鉛の錘より水中への沈降が速くなり好評である。当社では，先に述べた耐食性成分や延性成分で錘を供給している。また自動車のタイヤのバランスウェイトなど，今後も環境対策上新たな用途が期待される。
3.3

ほかに，被削性を高めた成分設計により，自動巻き時計複合粉末による NS，NNS の W/Cu 品

溶浸法 W/Cu の場合，溶浸した銅が表面に残るため加工用の錘として採用されている。

工程は必須である。携帯電話や WDM の用途の中で数量が3.

ヒートシンク多い商品は，納期的，価格的に有利な NS(Net Shape)，ま3.1

ヒートシンクとはたは NNS(Near Net Shape)の W/Cu 品への要望が強くな

W/Cu 材は，熱伝導率が高く，半導体やセラミックに近ってきている。これは携帯電話用振動子のように部品形状い熱膨張率を有するため，半導体から発生する熱を放散さそのもの(NS)，あるいは部品形状に近い形状(NNS)で成形せるためのいわゆるヒートシンクとして幅広く使用されてし焼結する方法である。

いる。

当社では，サブミクロン粒径の一つの粉末の中にタング特に近年，携帯電話およびブロードバンドなど光通信のステンと銅が複合されている粉末を使用して，NS，NNS急速な普及に伴い，携帯電話基地局や衛星通信での高周波に成形し焼結するプロセスを開発した。この方法により溶素子用，WDM(光波長多重伝送)システムの光素子用のヒー浸法と同等の熱特性を得ることが可能となった。

トシンクとして使用されている。写真 2 にこれらの用途に当社では，溶浸法あるいは複合粉末による方法のいずれ使用されている当社の商品例を紹介する。当社では次に述を採用するかは，部品の形状，数量などにより，お客様とべる 2 種類の方法でヒートシンクを製造している。

相談の上決定している。
＜問い合わせ先＞
エヌケーケー精密㈱Tel. 025 (270) 7228

素形材事業部寺尾

星明

E-mail address : terao.hoshiaki@nkk-seimitsu.co.jp

写真 2

ヒートシンクの商品例–55–

NKK 技報 No.175 (2001.12)