高密度タングステン合金

ヘビーアロイ
ハンドブック 3
第版

Heavy Alloy Handbook

タングステンが主成分でありながら切削加工が出来る材料です

日本タングステン株式会社 電機部品事業本部 事業推進室

●目次● タングステン合金ヘビーアロイ（HA）について ・・・・・・P. 2● 製法について ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・P. 3● 物理的特性 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・P. 4～5
非磁性材料(P. 4)
弱磁性材料(P. 5)● 用途別ご紹介 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・P. 6～10
①高エネルギー遮へい材(P. 6)②重錘、慣性体(P. 7)③電極(P. 7)④機械構造部品(P. 8)⑤レンズモールド(P. 9)⑥アルミダイカスト用金型部材(P. 10)● 耐酸化性について ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・P. 11● 製作限界、注意事項 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・P. 12● 技術プレゼンテーションの開催 ・・・・・・・・・・・・・・・・P. 13● 海外に生産拠点をお持ちのお客様へ ・・・・・・・・・・・P. 13● お問い合わせ先 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・P. 14- 1-

●タングステン合金ヘビーアロイ（HA）ついてタングステンは、融点が3380℃で金属中最も高く、比重も19.3g/cm³と大きい金属です。照明、自動車用などのランプや電子管のフィラメント、ヒータ、帯電電極材料や放電電極材料などに広く用いられています。しかし、一方で難加工材であり、比較的酸化しやすいなどといった問題点もあります。
当社のヘビーアロイ（HA）は、こういった問題点をカバーしながらタングステンの特性を活かし、様々な用途への応用を可能にした材料であり、以下の特長を持っています。
当社ヘビーアロイ（HA）の特長●タングステンを主成分とし、バインダー相をニッケル・銅・鉄等で構成したタングステン基焼結合金です。
●純タングステンと比較して、切削加工が容易なことから種々のウエイト（おもり）として広く使用されています。
●高密度のため、放射線の遮へい能力にも優れており、放射線遮へい材料としても使用されています。
●近年は、環境問題などから、鉛の代替材としても注目されています●その他、この材料の持つ低熱膨張、高熱伝導、高温時の優れた機械特性を生かしてダイカスト金型部品、半導体部品、機械部品、各種電極にも使用されています。

タングステン

バインダー相（ニッケル、銅）Fig. 「ヘビーアロイHAC2」の内部組織写真

Fig. ヘビーアロイ製品例-2-

●製法について高度な 粉末冶金技術＋最新の製造設備 ⇒ 高品質の創造
粉 末粉末混合粉末プレス

予備焼結

高純度の粉末を所定の割合で混合して、用途に応じた原料粉末をつくります。

プレスバイン
ダー添加した粉末を高圧力で押し固めます。

電気炉で昇温させて、プレスバインダーを除去し、チョークの様な固まりとします。

中間検査

機械加工

出荷検査・出荷

加工前に材料の確認を行います。

刃物による切削加工、砥石による研削加工、電気を使った放電加工などによって、製品形状に仕上げていきます。

材料特性検査、寸法検査、内部品質検査など多岐にわたる厳密な検査を経て、お客様に十分満足していただける製品だけを提供します。

ニッケル

銅、鉄タングステンをはじめ、さまざまな高純度の粉末があります。

本焼結

特殊な雰囲気の中で高温で焼いて緻密にします。
このとき、数％～10数％縮小します。

-3-

●物理的特性（非磁性材料）
当社のタングステン合金ヘビーアロイ（HA）は、W-Cu-Ni系非磁性材料と、WFe-Ni系弱磁性材料とに分けられます。熱・電気特性や電子部品用途など非磁性が必要な用途には、下記材料をお勧めします。
非磁性材料の物理的特性

W-Cu-Ni系
電子部品用途などで磁性NGの用途
材料名

HAC1

HAC2

HAC1.5HAC9組成（wt%）

W-2Ni-1Cu

W-4Ni-2Cu

W-3Ni-1.5Cu

W-3Ni-6Cu

密度（g/cm3）

18.4

17.8

18.1

17.1

電気伝導率（IACS%）

2319

21

22

HRB

108

103

--

HRC

31323027

抗折力（MPa）

1100

1200

1000

1100

引張強さ（MPa）

700

670

660

770

伸び（%）

0.5

1.0

2.0

3.0

ヤング率（GPa）

370

365

--

熱膨張率（×10⁻⁶）
RT～850℃

5.1

5.8

-

6.0

熱伝導率 （W/m・K）

100103--硬度（上記数値は代表値であり、保証値ではありません）-4-●物理的特性（弱磁性材料）
次にW-Fe-Ni系弱磁性材料の物理的特性を下表に示します。W-Fe-Ni系材料の機械的強度は鉄の2倍以上あり、強度が必要な用途や半導体関連部品などに使用されています。
弱磁性材料の物理的特性

W-Fe-Ni系
機械強度が必要な用途
材料名

HAF1

HAF2

HAX1

HAF0.5

HAF1.5組成（wt%）

W-2Ni-1Fe

W-5Ni-2Fe

W-Ni-Fe-αW-1Ni-0.5Fe

W-3Ni-1.5Fe

密度（g/cm3）

18.4

17.4

18.0

18.6

18.0

電気伝導率（IACS%）

—

———

—

硬度（HRC）

2934

313030

抗折力（MPa）

1400

1000

1400

1400

1400

引張強さ（MPa）

900

600

900

730

890

伸び（%）

12.2

1.0

10.0

1015

ヤング率（GPa）

375

365

370

370

—

熱膨張率（×10⁻⁶）
RT～850℃

5.35.65.34.8—

熱伝導率 （W/m・K）

77

8270——（上記数値は代表値であり、保証値ではありません）

当社タングステン合金については、お客様のニーズに合った特性の材料をご提案させて頂きます。また、ご要求の特性に応じて材料をカスタマイズすることも可能ですので、お気軽にご相談下さい。
-5-●用途別ご紹介①高エネルギー遮へい材（放射線の遮へい能力）
1

ヘビーアロイ鉛
γ線（Co60 ）減衰率

ヘビーアロイの放射線に対する遮へい能力について、鉛との比較評価を行いました。右のグラフはヘビーアロ
イと鉛のそれぞれの厚さγ線（Co60）の減衰率変化をそれぞれ示したものです。
今回の評価で対象としたγ線（Co60）は、原子力発電所等で問題となる、比較的高いエネルギー領域の放射線です。

0.80.6

0.40246
しゃへい材厚み（mm）

810

結果から、例えば厚み約3mm、7mmのヘビーアロイはそれぞれ厚み約4.5mm、10mmの鉛相当の遮へい性能を有していることが分かります。つまり、γ線（Co60）に対し、ヘビーアロイは鉛の1.5倍程度の遮へい能力を持っていることになります。

遮へいが必要な電子部品など
Fig. 放射線を遮へい用格納容器（イメージ）-6-

●用途別ご紹介②重錘、慣性体
ヘビーアロイは高密度であり、機械加工性、機械的強度に優れていることから、エンジンのクランクシャフトなどの回転装置に使用されるカウンターウェイト、バランサー材等として使用可能です。

Fig. ヘビーアロイ製品例（錘）③電極
精密機械加工が容易で、機械的強度に優れていることから抵抗溶接電極などの各種電極材に使用されています。特に「タングステンを使用した場合は欠損する。モリブデンに変えることにより欠損はしなくなったが摩耗が早い」といった場合には、ヘビーアロイが有効です。またハンダメッキ銅線を溶接する際のワイヤーチャック電極として、従来の銅合金電極に比べて大幅に寿命が改善された実績があります。

Fig. ヘビーアロイ製品例（電極）-7-●用途別ご紹介④機械構造部品
タングステンは、切削加工が困難であり、ダイヤモンドホイル等による研削加工や放電加工をする必要がありますが、ヘビーアロイはタングステンを主成分としながら、超硬切削工具による加工が可能な材料です。下記写真やイラストのようなフライス加工やエンドミル加工、タッピング等により、用途に応じた様々な形状への加工や刃立加工も可能です。また、機械的強度に優れていることから機械構造部品にも適しています。

Fig. ヘビーアロイ製品例（機械構造部品）-8-

●用途別ご紹介⑤レンズモールド
車載用、監視用等で注目をあびている非球面ガラスレンズ製造工程には超硬合金、セラミックス等が使用されています。またガラスレンズ成形機において、成形モールドを保持するプレートや型締めを行うボルトにヘビーアロイが使用されています。
当社は、世界で初めてバインダーレス超硬を商品化しました。現在でも、世界最高品質の鏡面加工性を持つ超硬合金を製造しております。

パンチ

Fig. ヘビーアロイ製ボルトスリーブ

Fig. ヘビーアロイ製モールドホルダー（中部大学 鈴木教授ご提供）

パンチ

Fig. レンズ成形の模式図-9-●用途別ご紹介⑥アルミダイカスト用金型部材
ヘビーアロイは、一般的にアルミダイカスト用金型部材として使用されるSKD材料よりも耐溶損性に優れています。特に、ヘビーアロイの表面を炭化処理した「AODヘビーアロイ」は更に耐溶損性に優れています。

Fig. 90min浸漬後の試験片外観写真

Fig. アルミ溶湯を用いた溶損試験結果

また、拡散接合技術（母材を溶融させることなく加熱・加圧保持し、接合面を横切って接合界面の原子を拡散させ、金属学的に完全な接合部を得る技術）の応用により、金型内部に自由な冷却用水路の設計が可能となります。さらに、接合部は気密性が高く、水漏れの心配もありません。はめ込み中子、鋳抜きピンなどの部材に最適です。

Fig. 冷却用水路イメージ(：冷却用水路)- 10 -

●耐酸化性について
タングステンは、徐々に酸化して光沢を失います。極端に錆びてぼろぼろになるようなことは通常はありませんが、高温多湿、結露、手垢などの汚れなどの条件があると、酸化が加速されます。またタングステンは、約400℃から酸化が始まり、700℃でWO₃を形成し、急激に酸化します。
一方で、ヘビーアロイの中でもHAX1（W－Ni－Fe－α）は、タングステンを主成分としながらもある程度の耐酸化性を有しており、耐酸化性に優れた材料です。
Fig. １はタングステン、モリブデンと各種ヘビーアロイの酸化条件下（大気中700℃×3hr）における酸化増量を比較した結果で、ヘビーアロイの中でHAX1は最も耐酸化性を有していることが分かります。またFig. ２にHAF1の各温度における酸化増量の変化を示します。
このようにヘビーアロイは、高温酸化し難い特性を生かし、高温条件下で使用されるダイカスト金型部品や半導体関連部品の分野で実績を上げています。

Fig. 1 各材料の酸化増量比較

Fig. 2 HAF1 温度と酸化増量の関係- 11 -

●製作限界、注意事項
当社のヘビーアロイ製品は受注生産です。製作可能な最大サイズと実績の最大サイズを下記に示します。

形状

製作可能最大サイズ（mm）

実績最大サイズ（mm）

外径：φ350
最大重量50Kg/個

外径：φ350
厚み：30

対角長：350
最大重量50㎏/個

対角長：300
厚み：20

製作可能なサイズは材料、形状によって変わる場合がありますので、お問い合わせ下
さい

対角長厚
み

外径長
さ

外径：φ350（肉厚5㎜以上）
最大重量50kg/個

上記以外のサイズでも、● 実績以上の大型品については、組合せなど設計から検討、対応します● 電子部品で小さなサイズ部品なども検討させて頂きます～ お気軽にご相談下さい。お待ちしております ～- 12 -

●技術プレゼンテーションの開催
タングステン合金ヘビーアロイハンドブックでご紹介いたしました、当社技術に関するプレゼンテーションを貴社でも開催します。お気軽にお問い合せ下さい。
●海外に生産拠点をお持ちのお客様へ

中国での現地調達などのご用命は、『上海恩悌三義実業発展有限公司』がサポートします•

中国に生産拠点をお持ちのお客様には、当社100%子会社の『上海恩悌三義実業発展有限公司』がサポートします。

•『上海恩悌三義実業発展有限公司』が当社製品を中国に輸入し、人民元決済にて対応可能です。

お問い合わせは下記まで
中国上海市閔行区鶴路839弄39号
TEL 86-21-6401-7576／FAX 86-21-6401-7584 （日本語対応可）
WEB：http://www.shanghai-iss.com/

中国以外の拠点については、弊社の海外営業推進室が対応します。
Tel: +81-(0)92-415-5507 ／ +81-(0)92-415-5513- 13 -

●お問い合わせ先
URL http://www.nittan.co.jp/◆本社〒812-8538
福岡市博多区美野島１丁目２番８号
TEL 092-415-5500（代表）／FAX 092-415-5511（代表）◆東京事務所〒101-0021
東京都千代田区外神田６丁目１３番１０号 プロステック秋葉原４階
TEL 03-5812-2481／FAX 03-5812-2484◆大阪事務所〒532-0003
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TEL 0942-50-0050／FAX 0942-81-7713
ヘビーアロイハンドブック
2017年 8月 初版発行
2019年 6月 第2版発行
2019年11月 第3版発行- 14 -