材料中に微量の不純物を添加して諸特性を制御することをいう。半導体では微量のリン（P）やヒ素（As）を添加してそれぞれp型、n型に制御する。粉末冶金による高融点金属の製造では、数十ppmのAl,Si,Kや少量の希土類金属やその酸化物を加えて再結晶温度を高くしたり、再結晶後の結晶粒を長大化してクリープ強度を向上するなどが行われている。

ドープタングステンを高温に加熱したとき形成される0.1μmあるいはそれ以下の微細なバブルをドープ孔と称する。フィラメントなどに用いられるドープタングステン線には50～80ppmのカリウムが含まれる。ドープ剤として添加されたカリウムはスエージングならびに線引き加工によって線の軸方向に長く伸び、さらに分断され、高温で微細なバブルの列を形成する。再結晶に際し、バブルは粒界移動を抑制して軸方向に伸びたノンサグ組織をつくる。また分散強化効果によって線の強度を向上する。ドープ孔の中には金属カリウムが存在するといわれている。

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純タングステン焼結体は、通常、素材形状と素材サイズに制約を受ける。小さな円柱やブロック等の小型単純形状品は、その製法上比較的容易に製作が可能である。しかし、大型品になると製造上使用する焼結設備、鍛造設備等の設備に限界があるため、大きくなる程、素材の製作は困難となる。一般的には、比較的高密度で均一な材料としては通φ30程度の大きさが限界である。また複雑形状品については難削材であるタングステンを円柱やブロックから加工しなければならず、膨大な加工コストが必要となってしまう。

それゆえ、タングステンにおいては、大型複雑形状品の製作は非常に困難であると言われている。

そこで当社では、これらの問題を解決するために、当社粉末冶金技術を結集し、新たな製法によるタングステン新材料を開発中である。この製法によれば、従来の製法に比べ大型で複雑形状品の製作が可能となる。現在、基礎技術を確立し、各アプリケーションに向けた材料評価を実施中である。

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微量の不純物を添加したタングステンの総称であるが、耐垂下（サグ）性改善のため微量のカリウムを添加したノンサグタングステンと同じ意味で用いられることが多い。カリウム・ケイ素およびアルミニウムの化合物の水溶液を酸化タングステン粉末に添加したのち還元し、得られるドープタングステン粉をフッ酸で洗浄し、以下、通常の粉末冶金の手法により加工してドープタングステン線とする。添加されたドープ剤の大部分はフッ酸洗浄で除かれ、さらに焼結時飛散し、ごく微量のカリウムがタングステン中に残留する。

カリウムの量は用途により異なり、フィラメントなどの高温用材料では50～80ppm、比較的低温で用いる材料ではそれ以下とする。線の中に残留したカリウムは微細なバブル列を形成して再結晶を抑制し、線の耐垂下性を向上する。カリウムが多くなると再結晶温度は高く、引張強度も大きくなるが、低温での延性が低下して加工性が悪くなる。少量の酸化トリウムを添加したトリエイテドタングステンも同様に再結晶を抑制して高温強度を改善する。

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3その他

(1)完全に再結晶させた線・棒・板は、その性質上、脆い傾向を持っているので、取扱い上衝撃を与えないことが必要である。

(2)スプール巻きは、原則として線の巻き替えをしてはならない。巻き替えが必要な場合でも、真直性を重視する線では巻きゆるみ防止の目的でスプールに強く巻き込むと真直性を損なうので逆張力が線の引張り強度の10%を超えない様にする必要がある。

(3)溶接には、ティグ溶接、バット溶接、電子ビーム溶接、プラズマ溶接等の方法が用いられている。しかし、溶接部は非常に脆くなることを承知の上で施工する必要がある。

(4)研摩方法としては、化学研摩、電解研摩、グラインダ研摩、バレル研摩の方法があり、それぞれの場合に適した方法を選ぶ必要がある。

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