JP2005350710A - Heat-resistant alloy for metallic powder to be injection-molded - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、金属粉末射出成形用耐熱合金に関し、特に、インコネル(登録商標)713Cと同等の組成を有する金属粉末射出成形用耐熱合金に関する。 The present invention relates to a heat resistant alloy for metal powder injection molding, and more particularly to a heat resistant alloy for metal powder injection molding having a composition equivalent to Inconel (registered trademark) 713C.
耐熱部品は、精密鋳造または鍛造により製造されることが多いが、金属粉末射出成形(Metal injection moulding、以下、MIMという)が、近年、適用範囲を広げている。 Although heat-resistant parts are often manufactured by precision casting or forging, metal powder injection (hereinafter referred to as “MIM”) has recently expanded its application range.
このMIMは、金属微粉末をバインダ樹脂と混ぜた混合物を、金型内に射出して成形する方法であり、金属が微粉末とされていることから、充填率が高く、成型品の表面を滑らかにすることができ、また、三次元の複雑な形状をニアネットシェイプで製造できるという特徴を有する。そのため、例えばターボチャージャーベーンがMIMにより製造される。 This MIM is a method in which a mixture obtained by mixing a metal fine powder with a binder resin is injected into a mold and molded, and since the metal is a fine powder, the filling rate is high and the surface of the molded product is It has a feature that it can be made smooth and a three-dimensional complicated shape can be manufactured with a near net shape. Therefore, for example, turbocharger vanes are manufactured by MIM.
また、上記金属微粉末は、溶融合金をノズルから噴霧して微粉末とする、噴霧法を用いて製造されている。 Moreover, the said metal fine powder is manufactured using the spraying method which sprays a molten alloy from a nozzle to make a fine powder.
現在、MIMに用いることができる耐熱合金粉末としては、SUS系(310等)、ハステロイ(登録商標)系、ナイモニック(登録商標)系が知られているが、いずれも強度が不十分であった。 Currently, SUS (310 grade), Hastelloy (registered trademark), and Nimonic (registered trademark) are known as heat-resistant alloy powders that can be used for MIM, but all have insufficient strength. .
そこで、MIM用の耐熱合金粉末として、鋳造用原料としてはナイモニック90よりも高強度であることが知られているインコネル713Cを用いることが考えられる。なお、インコネル713Cは、以下の組成を有する合金である(単位は質量%)。
C:0.08〜0.20、Mn:0.25max、S:0.015max、Si:0.50max、Cr:12.0〜14.0、Mo:3.80〜5.20、Ti:0.50〜1.00、Al:5.50〜6.50、Fe:2.5max、Nb:1.80〜2.80、Zr:0.05〜0.15、B:0.005〜0.015、Co:1.00max、Ni:残部
Therefore, it is conceivable to use Inconel 713C, which is known to have higher strength than Nimonic 90, as the casting raw material as the heat-resistant alloy powder for MIM. Inconel 713C is an alloy having the following composition (unit: mass%).
C: 0.08 to 0.20, Mn: 0.25max, S: 0.015max, Si: 0.50max, Cr: 12.0 to 14.0, Mo: 3.80 to 5.20, Ti: 0.50 to 1.00, Al: 5.50 to 6.50, Fe: 2.5max, Nb: 1.80 to 2.80, Zr: 0.05 to 0.15, B: 0.005 0.015, Co: 1.00 max, Ni: balance
しかし、インコネル713Cは、噴霧法による微粉末製造過程でノズルが閉塞してしまう、すなわち、注湯閉塞を生じてしまうので、MIM用の微粉末を製造することができなかった。 However, with Inconel 713C, the nozzle is clogged in the process of producing the fine powder by the spraying method, that is, the molten metal is clogged, so that the MIM fine powder could not be produced.
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、インコネル713Cと同等の組成を有し、MIM用に噴霧法にて微粉末とすることができる組成を有する耐熱合金を提供することにある。 The present invention has been made against the background of the above circumstances, and its object is to have a composition that is equivalent to Inconel 713C and can be made into a fine powder by spraying for MIM. The object is to provide a heat-resistant alloy.
前記インコネル713Cが噴霧法による微粉末製造工程において注湯閉塞を起こすのは、それに含まれるTi含量の範囲に問題があることを突き止めた。すなわち、Ti濃度が0.1質量%よりも大きく、1質量%以下の範囲である場合に、注湯閉塞を起こしてしまうことを突き止めた。 It has been found that the inconel 713C has a problem in the range of the Ti content contained in the molten metal in the fine powder manufacturing process by the spray method. That is, when the Ti concentration is larger than 0.1% by mass and in the range of 1% by mass or less, it has been found that pouring clogging occurs.
そこで、本発明は、Ti含量を上記範囲外としつつ、Ti原子と、Ti原子と同様に固溶強化の目的で添加されるNb原子の合計原子数がインコネル713Cと同程度となるように、Nbの濃度を調整したものである。 Therefore, in the present invention, the Ti content is out of the above range, and the total number of Ti atoms and Nb atoms added for the purpose of solid solution strengthening is the same as that of Inconel 713C. The Nb concentration is adjusted.
すなわち、前記目的を達成するための第1発明は、C:0.08〜0.20質量%、Mn:0〜0.25質量%、S:0〜0.015質量%、Si:0.2〜1.0質量%、Cr:12.0〜14.0質量%、Mo:3.80〜5.20質量%、Ti:0〜0.1質量%、Al:5.50〜6.50質量%、Nb:2.58〜4.74質量%、Fe:0〜2.5質量%、B:0〜0.015質量%、Co:0〜1.00質量%を含み、残部がNiおよび不可避不純物であることを特徴とする金属粉末射出成形用耐熱合金である。 That is, the first invention for achieving the above object is as follows: C: 0.08 to 0.20 mass%, Mn: 0 to 0.25 mass%, S: 0 to 0.015 mass%, Si: 0.00. 2-1.0 mass%, Cr: 12.0-14.0 mass%, Mo: 3.80-5.20 mass%, Ti: 0-0.1 mass%, Al: 5.50-6. 50% by mass, Nb: 2.58 to 4.74% by mass, Fe: 0 to 2.5% by mass, B: 0 to 0.015% by mass, Co: 0 to 1.00% by mass, the balance being A heat-resistant alloy for metal powder injection molding characterized by Ni and inevitable impurities.
また、前記目的を達成するための第2発明は、C:0.08〜0.20質量%、Mn:0〜0.25質量%、S:0〜0.015質量%、Si:0.2〜1.0質量%、Cr:12.0〜14.0質量%、Mo:3.80〜5.20質量%、Ti:1.00〜2.44質量%、Al:5.50〜6.50質量%、Fe:0〜2.5質量%、B:0〜0.015質量%、Co:0〜1.00質量%を含み、前記Ti濃度をαとしたとき、Nbの濃度(質量%)が、(1.43−α)×92.91/47.88〜(2.44−α)×92.91/47.88であり、残部がNiおよび不可避不純物であることを特徴とする金属粉末射出成形用耐熱合金である。 Moreover, 2nd invention for achieving the said objective is C: 0.08-0.20 mass%, Mn: 0-0.25 mass%, S: 0-0.015 mass%, Si: 0.00. 2 to 1.0% by mass, Cr: 12.0 to 14.0% by mass, Mo: 3.80 to 5.20% by mass, Ti: 1.00 to 2.44% by mass, Al: 5.50 to 6.50% by mass, Fe: 0 to 2.5% by mass, B: 0 to 0.015% by mass, Co: 0 to 1.00% by mass, where the Ti concentration is α, the concentration of Nb (% By mass) is (1.43-α) × 92.91 / 47.88 to (2.44−α) × 92.91 / 47.88, and the balance is Ni and inevitable impurities. A heat-resistant alloy for metal powder injection molding.
第1発明よれば、Ti濃度が0〜0.1質量%あるので、注湯閉塞を生じることなく噴霧法にてMIM用粉末が製造できる。 According to the first invention, since the Ti concentration is 0 to 0.1% by mass, the MIM powder can be produced by the spray method without causing pouring clogging.
第2発明によれば、Ti濃度が1.00質量%よりも多いので、注湯閉塞を生じることなく噴霧法にてMIM用粉末が製造できる。 According to the second invention, since the Ti concentration is higher than 1.00% by mass, the MIM powder can be produced by the spraying method without causing pouring clogging.
本発明の合金の組成は、前述のインコネル713Cを基本としており、Si、Ti、Nb、B、およびZrの割合がインコネル713Cと異なっている。その異なっているものについて、以下に詳述する。 The composition of the alloy of the present invention is based on the aforementioned Inconel 713C, and the ratio of Si, Ti, Nb, B, and Zr is different from that of Inconel 713C. The differences will be described in detail below.
Siは、溶融合金の酸化防止のために添加するものであり、0.2wt%より少ないと、酸化防止効果が不十分となって、前述の注湯閉塞が生じてしまう。一方、添加量が多くなりすぎると、硬さが増加するため割れが発生しやすくなる。また、融点が低下するため、耐熱温度も低下するので、1.0wt%よりも少なくする必要がある。 Si is added to prevent oxidation of the molten alloy. If it is less than 0.2 wt%, the anti-oxidation effect becomes insufficient and the above-mentioned pouring of the molten metal is caused. On the other hand, if the amount added is too large, the hardness increases and cracks are likely to occur. Further, since the melting point is lowered, the heat-resistant temperature is also lowered, so it is necessary to make it less than 1.0 wt%.
Bは、インコネル713Cでは、鋳造工程において結晶粒が大きくならないように添加されているが、MIMでは、合金が微粉末とされているため、必ずしも添加する必要はない。ただし、Bの添加には粒界強化という目的もあるため、インコネル713Cと同量添加されてもよい。すなわち、本発明におけるBの濃度範囲は、0〜0.015wt%である。 In Inconel 713C, B is added so that the crystal grains do not become large in the casting process. However, in MIM, the alloy is made into a fine powder, so it is not always necessary to add B. However, since the addition of B also has the purpose of strengthening the grain boundary, it may be added in the same amount as Inconel 713C. That is, the concentration range of B in the present invention is 0 to 0.015 wt%.
Zrは、噴霧法によって噴霧冷却される際に酸化物を生成して、その酸化物がノズルに詰まり易いので、本発明では、添加していない。 Zr is not added in the present invention because Zr generates an oxide when spray-cooled by a spraying method and the oxide easily clogs the nozzle.
次に、TiおよびNbの割合について説明する。前述のように、インコネル713Cには、Tiが0.50〜1.00wt%添加され、Nbが1.80〜2.80wt%添加されている。ここで、Nb原子(原子量92.91)を全てTi原子(原子量47.88)に置き換えた場合を考えると、式1、2から、Nb=1.80wt%はTi=0.93wt%に相当し、Nb=2.80wt%はTi=1.44wt%に相当する。
(式1) 1.80×(47.88/92.91)=0.93
(式2) 2.80×(47.88/92.91)=1.44
Next, the ratio of Ti and Nb will be described. As described above, 0.50 to 1.00 wt% of Ti and 1.80 to 2.80 wt% of Nb are added to Inconel 713C. Here, considering the case where all of the Nb atoms (atomic weight 92.91) are replaced with Ti atoms (atomic weight 47.88), Nb = 1.80 wt% is equivalent to Ti = 0.93 wt% from Formulas 1 and 2. Nb = 2.80 wt% corresponds to Ti = 1.44 wt%.
(Formula 1) 1.80 × (47.88 / 92.91) = 0.93
(Formula 2) 2.80 × (47.88 / 92.91) = 1.44
従って、Nb原子を全てTi原子に置き換えた場合、Ti濃度範囲の下限は、0.50+0.93=1.43wt%となり、Ti濃度範囲の上限は、1.0+1.44=2.44wt%となる。また、このときのNb濃度は、Ti添加量によって定まる。すなわち、添加されているNb原子を全てTi原子に置き換えた場合、Ti濃度範囲は1.43〜2.44wt%となる必要があるから、Ti添加量をα(wt%)とすると、Ti:1.43−α〜2.44−α(wt%)に相当するNb原子が添加される必要がある。従って、Nb濃度範囲の下限および上限は、それぞれ、式3、4で示される。
(式3) (1.43−α)×92.91/47.88
(式4) (2.44−α)×92.91/47.88
Therefore, when all Nb atoms are replaced with Ti atoms, the lower limit of the Ti concentration range is 0.50 + 0.93 = 1.43 wt%, and the upper limit of the Ti concentration range is 1.0 + 1.44 = 2.44 wt%. Become. Further, the Nb concentration at this time is determined by the amount of Ti added. That is, when all of the added Nb atoms are replaced with Ti atoms, the Ti concentration range needs to be 1.43 to 2.44 wt%. Therefore, when the Ti addition amount is α (wt%), Ti: It is necessary to add Nb atoms corresponding to 1.43-α to 2.44-α (wt%). Therefore, the lower limit and upper limit of the Nb concentration range are expressed by equations 3 and 4, respectively.
(Formula 3) (1.43-α) × 92.91 / 47.88
(Formula 4) (2.44−α) × 92.91 / 47.88
そして、Ti濃度を減少させて0〜0.1wt%とする場合、Nb濃度を求めるには、上記式3、4に、それぞれα=0.1、α=0を代入すればよいことから、Nb濃度は、2.58〜4.74(wt%)となる。 When the Ti concentration is decreased to 0 to 0.1 wt%, the Nb concentration can be obtained by substituting α = 0.1 and α = 0 into the above equations 3 and 4, respectively. The Nb concentration is 2.58 to 4.74 (wt%).
次に、Ti濃度を増加させて1.0wt%より大きくする場合を考える。この場合のTi濃度範囲の上限は、Nb原子を全てTi原子に置き換えた場合であるので、前述のように、2.44wt%となる。そして、Ti濃度を増加させて1.0wt%より大きくしたときのNb濃度範囲は、前述の式3、4により示される(ただし、この場合のαは1より大きく、また、αが1.43以上であり、式3の値がマイナスとなる場合には、Nb濃度は0である)。 Next, consider a case where the Ti concentration is increased to be greater than 1.0 wt%. In this case, the upper limit of the Ti concentration range is the case where all Nb atoms are replaced with Ti atoms, so that it becomes 2.44 wt% as described above. The Nb concentration range when the Ti concentration is increased to be greater than 1.0 wt% is expressed by the above-described equations 3 and 4 (where α is greater than 1 and α is 1.43). (If the value of Equation 3 is negative, the Nb concentration is 0).
次に、本発明の実施例を比較例とともに示す。まず、本発明の組成範囲であれば、噴霧法による微粉末の製造が可能であることを示す実験について説明する。 Next, the Example of this invention is shown with a comparative example. First, an experiment showing that a fine powder can be produced by a spraying method within the composition range of the present invention will be described.
表1は、実施例、比較例の噴霧法による金属微粉末製造試験の結果を示している。噴霧法の条件を以下に示す。
<噴霧法の条件>
・噴霧圧力:750kgf/cm2(7350N/cm2)
・噴霧水量:540L/min
・注湯ノズル径:φ5mm
・出湯温度:1730℃
Table 1 shows the results of the metal fine powder production test by the spraying method of Examples and Comparative Examples. The conditions of the spray method are shown below.
<Conditions for spraying method>
Spray pressure: 750 kgf / cm 2 (7350 N / cm 2 )
・ Amount of spray water: 540 L / min
-Pouring nozzle diameter: φ5mm
・ Tapping temperature: 1730 ° C
実施例1は、Ti濃度を0それよりも少し大きい値とし、Nb濃度は、そのTi濃度を前記式3に代入することによって求められる最低値としたものであり、この組成では、噴霧法による微粉末の製造が可能であった。実施例2は、Ti濃度は実施例1と同じであるが、Nb濃度は、そのTi濃度を前記式4に代入することによって求められる最大値としたものである。この組成でも、噴霧法による微粉末の製造が可能であった。また、実施例8は、Nb濃度が実施例1と2の中間的な値であり、他の組成は実施例1、2と同じである。この組成でも、噴霧法による微粉末の製造が可能であった。従って、実施例1、2、8から、Ti濃度が極めて低い場合には、Nb濃度が前記式3および式4によって定まる範囲の全てにおいて、噴霧法による微粉末製造が可能であることが分かる。 In Example 1, the Ti concentration is set to a value slightly larger than 0, and the Nb concentration is set to the lowest value obtained by substituting the Ti concentration into the above-described Equation 3. In this composition, the spray method is used. A fine powder could be produced. In Example 2, the Ti concentration is the same as that in Example 1, but the Nb concentration is set to the maximum value obtained by substituting the Ti concentration into Equation 4. Even with this composition, it was possible to produce a fine powder by a spraying method. In Example 8, the Nb concentration is an intermediate value between Examples 1 and 2, and the other compositions are the same as those in Examples 1 and 2. Even with this composition, it was possible to produce a fine powder by a spraying method. Therefore, it can be seen from Examples 1, 2, and 8 that when the Ti concentration is extremely low, the fine powder can be produced by the spraying method in the entire range in which the Nb concentration is determined by the above formulas 3 and 4.
比較例2は、Ti濃度を実施例1のものよりも少し高くし、Nb濃度は、実施例1と同様に、そのTi濃度を前記式3に代入することによって求められる最低値とした実験であるが、比較例2の場合には、注湯閉塞が生じてしまい噴霧法によって微粉末を製造することができなかった。また、比較例3は、Ti濃度を実施例2のものよりも少し高くし、Nb濃度は、実施例2と同様に、そのTi濃度を前記式4に代入することによって求められる最大値とした実験であるが、比較例3の場合にも、注湯閉塞が生じてしまい噴霧法によって微粉末を製造することができなかった。従って、比較例2と実施例1との比較、および比較例3と実施例2との比較から、Ti+Nbの原子数が等しくても、Ti濃度が0.1wt%よりも高い場合には、噴霧法による微粉末製造ができないことが分かる。 Comparative Example 2 is an experiment in which the Ti concentration is slightly higher than that of Example 1, and the Nb concentration is the lowest value obtained by substituting the Ti concentration into Equation 3 as in Example 1. However, in the case of Comparative Example 2, the molten metal was clogged, and it was not possible to produce a fine powder by the spray method. Further, in Comparative Example 3, the Ti concentration was slightly higher than that in Example 2, and the Nb concentration was set to the maximum value obtained by substituting the Ti concentration into Equation 4 as in Example 2. Although it was an experiment, in the case of Comparative Example 3 as well, the molten metal was clogged, and the fine powder could not be produced by the spray method. Therefore, from the comparison between Comparative Example 2 and Example 1 and the comparison between Comparative Example 3 and Example 2, even when the number of Ti + Nb atoms is equal, the Ti concentration is higher than 0.1 wt%. It can be seen that fine powder cannot be produced by the method.
比較例4は、Ti濃度が、第1発明の上限値と第2発明の下限値との間の中間的な値であり、この組成では、注湯閉塞が生じてしまい、微粉末の製造ができなかった。 In Comparative Example 4, the Ti concentration is an intermediate value between the upper limit value of the first invention and the lower limit value of the second invention. With this composition, pouring clogging occurs, and the production of fine powder is difficult. could not.
実施例3は、Ti濃度を1よりも少し大きい値とし、Nb濃度は、そのTi濃度を前記式3に代入することによって求められる最低値としたものであり、この組成でも、噴霧法による微粉末の製造が可能であった。また、実施例4は、Ti濃度は実施例3と同じであるが、Nb濃度を、そのTi濃度を前記式4に代入することによって求められる最大値としたものである。この組成でも、噴霧法による微粉末の製造が可能であった。これらのことから、Ti濃度が1wt%よりも大きければ、Nb濃度が前記式3および式4によって定まる範囲の全てにおいて、噴霧法による微粉末製造が可能であることが分かる。 In Example 3, the Ti concentration is set to a value slightly larger than 1, and the Nb concentration is set to the lowest value obtained by substituting the Ti concentration into the above-described formula 3. It was possible to produce a powder. In Example 4, the Ti concentration is the same as that in Example 3, but the Nb concentration is set to the maximum value obtained by substituting the Ti concentration into the above-described equation 4. Even with this composition, it was possible to produce a fine powder by a spraying method. From these facts, it can be seen that if the Ti concentration is higher than 1 wt%, the fine powder can be produced by the spraying method in the whole range where the Nb concentration is determined by the above formulas 3 and 4.
比較例5、6は、それぞれ、実施例3、4とTi濃度が僅かに異なり、それに伴って、Nb濃度も僅かに異なっていること以外は、実施例3、4と同じ組成である。すなわち、比較例5は、Ti濃度を1よりも少し小さい値とし、Nb濃度は、実施例3と同様に、前記式3から求められる最低値としたものであり、比較例6は、Ti濃度は比較例5と同じであるが、Nb濃度を、実施例4と同様に、前記式4から求められる最大値としたものである。しかしながら、これら比較例5および6は、いずれも、噴霧法によって微粉末を製造することができなかった。このことから、Ti濃度が1wt%以下の場合には、Nb濃度が前記式3および式4によって定まる範囲内においてどのような濃度としても、噴霧法による微粉末製造ができないことが分かる(ただし、Ti濃度が0.1wt%以下の極微量である場合は噴霧法が可能であることは前述の通りである)。 Comparative Examples 5 and 6 have the same composition as Examples 3 and 4 except that Ti concentrations are slightly different from Examples 3 and 4, respectively, and accordingly Nb concentrations are also slightly different. That is, in Comparative Example 5, the Ti concentration was set to a value slightly smaller than 1, and the Nb concentration was set to the lowest value obtained from Equation 3 in the same manner as in Example 3. Is the same as in Comparative Example 5, but the Nb concentration is set to the maximum value obtained from Equation 4 as in Example 4. However, neither of these Comparative Examples 5 and 6 was able to produce fine powders by the spray method. From this, it can be seen that when the Ti concentration is 1 wt% or less, it is not possible to produce fine powder by the spray method regardless of the Nb concentration within the range determined by the above formulas 3 and 4. As described above, when the Ti concentration is a very small amount of 0.1 wt% or less, the spray method is possible).
比較例1は、実施例1とSiの添加量が異なるのみであるが、噴霧法による微粉末の製造はできなかった。また、実施例9は、実施例1と同様に、Tiは極微量であり、Si濃度が実施例1よりもさらに低下させられた組成である。この実施例9は、噴霧法が可能であった。これらのことから、Siは、0.2wt%は必要であることが分かる。 Comparative Example 1 was different from Example 1 only in the amount of Si added, but fine powder could not be produced by the spray method. In addition, Example 9 has a composition in which Ti is extremely small and Si concentration is further reduced as compared with Example 1, as in Example 1. In Example 9, a spraying method was possible. From these, it can be seen that 0.2 wt% of Si is necessary.
比較例7は、Ti濃度およびNb濃度は実施例3と同じであるが、Siの添加量が0.2wt%よりも少なくなっており、この組成では、噴霧法による微粉末製造はできなかった。また、実施例10は、Ti濃度は実施例3および比較例7とほぼ同じであるが、Siの添加量が、それらの間とされている。この実施例10は噴霧法が可能であった。これらのことから、Ti濃度が1.0wt%よりも大きい場合にも、Siが0.2wt%以上必要であることが分かる。 In Comparative Example 7, the Ti concentration and the Nb concentration were the same as in Example 3, but the amount of Si added was less than 0.2 wt%, and with this composition, fine powder could not be produced by the spray method. . In Example 10, the Ti concentration is substantially the same as in Example 3 and Comparative Example 7, but the amount of Si added is between them. In Example 10, a spraying method was possible. From these facts, it can be seen that even when the Ti concentration is higher than 1.0 wt%, Si is required to be 0.2 wt% or more.
実施例5、7は、それぞれ、実施例1、3におけるBの濃度をインコネル713Cにおいて規定されている上限値付近の値としたものに相当する。また、実施例6は、Nb原子のほとんど全部をTi原子に置き換え、且つ、Bの濃度をインコネル713Cにおいて規定されている上限値付近の値としたものである。実施例5〜7は、いずれも、噴霧法による微粉末の製造が可能であったことから、Bの添加割合は、インコネル713Cにおいて規定されている範囲であれば、本発明において規定するTi、Nbの濃度範囲の全てにおいて注湯閉塞に影響を及ぼさないことが分かる。 Examples 5 and 7 correspond to those in which the concentration of B in Examples 1 and 3 was set to a value near the upper limit defined in Inconel 713C, respectively. In Example 6, almost all of the Nb atoms are replaced with Ti atoms, and the B concentration is set to a value near the upper limit defined in Inconel 713C. In Examples 5 to 7, since it was possible to produce fine powders by a spraying method, the addition ratio of B is within the range defined in Inconel 713C, Ti defined in the present invention, It can be seen that the entire Nb concentration range does not affect the pouring occlusion.
次に、上記実施例において得られた微粉末を用いてMIMにより製造した焼結品の特性を測定した結果を、従来からMIMにより高強度の焼結品が得られることが知られているナイモニック90(比較例8)の焼結品特性とともに表2に示す。なお、焼結品の製造方法は以下の通りである。
<焼結品の製造方法>
ポリプロピレン(55wt%)、パラフィンワックス(30wt%)、カルナバワックス(13.5wt%)、フタル酸ジオクチル(1.5wt%)からなるバインダーの添加量を60vol%とし、160℃にて30分混練し、混練後、50t射出成形機により成形を行った。脱脂(バインダー樹脂の除去)は、ヘキサン気流中溶媒脱脂(67℃×24hr)の後、加熱脱脂(440℃×1hr、Ar大気圧フロー)により行った。脱脂に続く焼結は、Ar雰囲気中にて1250〜1280℃で行い、焼結密度がほぼ一定になるように温度を調整した。このようにして丸棒(φ13×60)の焼結品を製造した。
Next, as a result of measuring the characteristics of the sintered product manufactured by MIM using the fine powder obtained in the above example, it is known that a high-strength sintered product can be obtained by MIM. Table 2 shows the sintered product characteristics of 90 (Comparative Example 8). In addition, the manufacturing method of a sintered product is as follows.
<Method for producing sintered product>
Kneading is carried out for 30 minutes at 160 ° C. with an addition amount of a binder consisting of polypropylene (55 wt%), paraffin wax (30 wt%), carnauba wax (13.5 wt%) and dioctyl phthalate (1.5 wt%) being 60 vol%. After kneading, molding was performed with a 50-t injection molding machine. Degreasing (removal of the binder resin) was performed by solvent degreasing (67 ° C. × 24 hr) in a hexane stream followed by heat degreasing (440 ° C. × 1 hr, Ar atmospheric pressure flow). Sintering following degreasing was performed at 1250 to 1280 ° C. in an Ar atmosphere, and the temperature was adjusted so that the sintered density was substantially constant. In this way, a sintered product of a round bar (φ13 × 60) was produced.
また、表2において、引張強度は、上記丸棒からJIS Z 2201に規定されている棒状試験片4号を切り出し、JIS Z 2241に規定されている方法に従って測定した。なお、試験片の形状および寸法を図1に示す。また、高温強度は、上記引張強度の測定を、高温(850℃、1000℃)にて行ったものである。また、酸化増量は、上記丸棒からφ13×10Lを切り出したものを試験片とし、この試験片をアルミナ坩堝に入れて蓋をし、大気炉にて表2に示す温度および時間だけ熱処理する実験を行い、熱処理前後の重量増加を測定し、式5から求めたものである。なお、試験片表面積は、試験片の径および高さから算出した。
(式5) 酸化増量(mg/cm2)=重量増加分(mg)/試験片表面積(cm2)
In Table 2, the tensile strength was measured according to the method specified in JIS Z 2241 by cutting out bar-shaped test piece No. 4 specified in JIS Z 2201 from the round bar. In addition, the shape and dimension of a test piece are shown in FIG. The high temperature strength is obtained by measuring the tensile strength at a high temperature (850 ° C., 1000 ° C.). Further, the increase in oxidation is an experiment in which φ13 × 10 L cut out from the above round bar is used as a test piece, this test piece is put in an alumina crucible and covered, and heat treatment is performed in an atmospheric furnace for the temperature and time shown in Table 2. The weight increase before and after the heat treatment was measured, and was obtained from Equation 5. The test piece surface area was calculated from the diameter and height of the test piece.
(Formula 5) Oxidation increase (mg / cm 2 ) = weight increase (mg) / specimen surface area (cm 2 )
表2から、実施例1〜8の焼結品特性は、比較例8と比較して同等以上の特性を有していることが分かる。特に、実施例1〜8の焼結品は、高温における強度および耐酸化性が比較例8よりも優れている。 From Table 2, it can be seen that the sintered product characteristics of Examples 1 to 8 have characteristics equal to or higher than those of Comparative Example 8. In particular, the sintered articles of Examples 1 to 8 are superior to Comparative Example 8 in strength and oxidation resistance at high temperatures.
以上、説明したように、インコネル713Cの組成を基本とし、Ti濃度が0〜0.1質量%、または、1.00〜2.44wt%となるようにしつつ、Nb添加量を調整することによって、Ti+Nbの原子数をインコネル713Cと同等とすれば、噴霧法による微粉末製造が可能となり、且つ、その微粉末を用いてMIMにより製造した焼結品は、従来から知られているナイモニック90を用いてMIMにより製造した焼結品と比べて遜色ない特性を有している。 As described above, based on the composition of Inconel 713C, by adjusting the amount of Nb added while adjusting the Ti concentration to 0 to 0.1 mass% or 1.00 to 2.44 wt% If the number of Ti + Nb atoms is the same as that of Inconel 713C, fine powder can be produced by the spray method, and the sintered product produced by MIM using the fine powder has the conventionally known Nimonic 90. Compared to the sintered product manufactured by MIM, it has the same characteristics.
Claims (2)
前記Ti濃度をαとしたとき、Nbの濃度(質量%)が、(1.43−α)×92.91/47.88〜(2.44−α)×92.91/47.88であり、
残部がNiおよび不可避不純物であることを特徴とする金属粉末射出成形用耐熱合金。 C: 0.08 to 0.20 mass%, Mn: 0 to 0.25 mass%, S: 0 to 0.015 mass%, Si: 0.2 to 1.0 mass%, Cr: 12.0 to 14.0% by mass, Mo: 3.80 to 5.20% by mass, Ti: 1.00 to 2.44% by mass, Al: 5.50 to 6.50% by mass, Fe: 0 to 2.5% by mass %, B: 0 to 0.015 mass%, Co: 0 to 1.00 mass%,
When the Ti concentration is α, the concentration (mass%) of Nb is (1.43-α) × 92.91 / 47.88 to (2.44−α) × 92.91 / 47.88. Yes,
A heat-resistant alloy for metal powder injection molding, wherein the balance is Ni and inevitable impurities.
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