JP2007518879A - オーステナイト合金製品の製造方法およびその使用 - Google Patents
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Abstract
Description
Feおよび通常存在する不純物である。
表1に供試合金の組成を示す。本発明サンプルA、Bと比較サンプル1、2、3の各合金を乾式冶金および熱間加工による従来法で製造した。
本発明サンプルA、Bの合金の厚さ50μmの冷間圧延ストリップの両面に、蒸着またはスパッタリングにより、合計Al含有量が5.5〜6%(表3参照)になる量のAlを被覆して本発明サンプルC、Dの合金を作製した。この被覆を行なう際に基材をある程度加熱したが、基材表面に溶融Alが生ずるような高温にはしなかった。すなわち、本発明によりAlまたはAl合金の被覆を行なう基材温度は、100〜600℃の範囲内、望ましくは150〜450℃の範囲内である。
本発明サンプルCの50μm厚さのストリップ表面に形成されたAl層の厚さを、薄い表面層の組成および厚さを正確に測定できるGDOES(Glow Discharge Optical Emission Spectroscopy:グロー放電発光分光分析)で測定した。分析結果によると、このサンプルの合計Al含有量は5〜6wt%であった。サンプルを大気中にて1000℃で最大620時間まで酸化した。結果を図2に示す。本発明サンプルCの合金は、従来の製造方法による同じ厚さのFe−Cr−Al合金(比較サンプル1)と同等の耐酸化性を備えており、本発明サンプルDよりも耐酸化性が著しく良い。試験時間400時間では、本発明サンプルCの合金は2.3%重量増加しており、これに対して本発明サンプルDの合金は5%重量増加した。同じ試験時間で、比較サンプル1は2.2%重量増加した。
本発明サンプルE、Fは、それぞれ本発明サンプルC、Dの合金を1200℃で20分焼鈍して材料中のAl含有量を均質化したものである(表4を参照)。曲げ試験を行ない、破断せずに曲げが可能であった最小曲げ半径を求めて延性を評価した(表4を参照)。試験を行なった最小曲げ半径は0.38mmであった。両者ともこの曲げによる損傷の発生は認められなかった。この曲げ半径は触媒コンバータの製造に用いる曲げ半径よりも小さい。したがって、本発明により製造したストリップは触媒コンバータに用いるのに十分な延性を備えている。900℃では、本発明サンプルEは引張強さが166MPaであり(表2参照)、この値は現用材である比較サンプル1による材料よりも4倍大きく、更に、本発明により製造した合金と類似の組成を持ち従来方法により製造した比較サンプル2の材料よりも幾分高い値である。
本発明サンプルE、Fの合金を本発明サンプルCの合金および比較サンプル1、2と一緒に1100℃で酸化試験した。結果を図4に示す。比較サンプル2は厚さ約3mmのプレートの状態で試験し、これに対して本発明サンプルC、E、Fは50μmの薄箔の状態で試験した。比較サンプル1の合金は2種類の異なる状態で試験した。一つは熱間圧延ストリップから採取した厚さ約3mmのプレートの状態であり、もう一つは厚さ50μmの箔の状態である。結果をまとめて表5に示す。
本発明サンプルAの合金の厚さ50μmのストリップに蒸着によりAlを被覆した。Arガス中、1050℃で種々のサンプルを種々の時間焼鈍した。材料中のAl濃度プロファイルをGDOESにより求めた。結果を図5に示す。Al濃化領域は8時間の処理の後でもストリップの表面付近に残っている。この領域はストリップ内部へのAlの拡散によって非常にゆっくりと消耗しているように見える。
本発明サンプルAの合金の厚さ50μmのストリップに蒸着によりAlを被覆した。サンプルをArガス中、1150℃で50分焼鈍した。走査電子顕微鏡(SEM)でミクロ組織を観察した。図6にサンプル表面近傍の領域を示す。最外層にFe−Cr濃化層(図6の「0」)が形成されており、その内側にNiおよびAlの濃化層(図6の「1」)がある。「層2」は拡散領域であり、表面からの距離の増加に伴ってAl含有量が徐々に減少している。「層3」は基材と同じ組成である。
触媒コンバージョン用の支持材料
触媒コンバージョンは先進工業国において何年も前から必要とされている。触媒活性を持つ材料を支持材料上に機械的に担持する。支持材料に特に必要なことは、表面積が大きく、温度変化に耐えることができ、触媒コンバータの作動温度での機械強度および耐酸化性を十分に備えていることである。
工業炉および家庭用品のうち抵抗加熱を用いたものとしては、ホットプレート、輻射ヒーター、フラットアイロン、オーブン、トースター、ヘアードライヤー、タンブルドライヤー、乾燥式食器棚、電気やかん、カーシートヒーター、床下ヒーター、ラジェーターなどの製品があり、この分野でも上記特性を持ったストリップ、ワイヤ、箔の使用ニーズがある。この製品仕様を持つ材料の適用性によって、使用寿命が長く、使用温度および効率が高い高効率の熱源を開発することが可能になる。
本発明により製造された合金は、他の高温用途として高い耐酸化性と良好な機械特性とを必要とする用途にも使用できる。例えば、熱交換器や保護プレートにも使用できる。また、他の環境中、例えば還元性雰囲気中でも使用できる。後者の場合には、場合によっては使用前に予備酸化しておくことで、アルミニウム含有酸化膜を安定かつ緻密に形成できる。
Claims (8)
- オーステナイト合金の製造方法であって、低Al含有量のオーステナイト合金から成る基材に、これよりも高Al含有量の合金を少なくとも1層、温度100〜600℃で被覆することにより、Al含有量が4.5〜12wt%、望ましくは5.5〜12wt%である最終製品とすることを特徴とするオーステナイト合金の製造方法。
- 請求項1において、下記の化学組成(wt%):
Ni:20〜70%、
Cr:15〜27%、
Al:0〜5%、
Moおよび/またはW:0〜4%、
Si:0〜2%、
Mn:0〜3%、
Nb:0〜2%、
Y、Zrおよび/またはHf:0〜0.5%、
Ti:0〜0.5%、
1種以上の希土類金属(REM):0〜0.1%
残部:Feおよび通常存在する不純物
を有する基材合金に、これよりも高Al含有量の組成を持つ少なくとも1層を被覆することを特徴とする方法。 - 請求項1または2において、上記少なくとも1層がAlであることを特徴とする方法。
- 請求項1または2において、上記少なくとも1層がAl基合金であることを特徴とする方法。
- 請求項4において、上記Al基合金が0.5〜25wt%のSiを含有するAlであることを特徴とする方法。
- 請求項1から5までのいずれか1項において、上記最終製品が下記の組成(wt%):
C :0〜0.2%、
N :0〜0.1%、
Ni:25〜70%、
Cr:15〜25%、
Al:4.5〜12%、
Moおよび/またはW:0〜4%、
Si:0〜4%、
Mn:0〜3%、
Nb:0〜2%、
Ti:0〜0.5%、
Y、Sc,Zrおよび/またはHf:0〜0.5%、
Ce、La、Smのような1種以上の希土類金属(REM):0〜0.2%、
残部:Feおよび通常存在する不純物
を有することを特徴とする方法。 - 請求項1から6までのいずれか1項記載の方法により製造可能なことを特徴とするAl含有量4.5〜12wt%のオーステナイト合金。
- 請求項1から6までのいずれか1項記載の方法の、触媒コンバータおよび抵抗加熱のような高温用途に用いる支持部材の製造での使用。
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