JP2019218572A

JP2019218572A - 耐熱性Ｉｒ合金

Info

Publication number: JP2019218572A
Application number: JP2018114372A
Authority: JP
Inventors: 俊介横田; Shunsuke Yokota
Original assignee: Ishifuku Metal Industry Co Ltd
Current assignee: Ishifuku Metal Industry Co Ltd
Priority date: 2018-06-15
Filing date: 2018-06-15
Publication date: 2019-12-26

Abstract

【課題】高温における耐酸化消耗性に優れるＩｒ合金を提供する。【解決手段】Ｒｈを３０〜８５ｍａｓｓ％、Ｔａを０．３〜５ｍａｓｓ％、残部がＩｒである、ことを特徴とする耐熱性Ｉｒ合金。【選択図】なし

Description

本発明は、耐熱性Ｉｒ合金に関する。

高温用るつぼ、耐熱器具、ガスタービン、スパークプラグ、高温用センサ、ジェットエンジンなどに用いる耐熱材料として種々の合金が開発されている。主な耐熱材料として耐熱鋼、ニッケル基超合金、白金合金、タングステンなどが挙げられる。耐熱鋼、ニッケル基超合金、白金合金などは固相点が２０００℃未満でそれ以上の温度では使用できない。一方、タングステンやモリブデンなどの高融点金属は高温の大気中では酸化消耗が激しい。そこで高融点であって、かつ、耐酸化消耗性の高い耐熱材料としてＩｒ合金が開発されている。

特許文献１には、内燃機関用スパークプラグの貴金属チップに用いる、Ｉｒの高温揮発性を防止するためにＲｈを３ｗｔ％〜３０ｗｔ％添加したＩｒＲｈ合金が開示されている。そのような合金を採用することにより高温耐熱性に優れ、耐消耗性を向上させるチップが得られることが記載されている。

特開平０９−００７７３３

耐熱材料として用いられるＩｒ合金は、高温における耐酸化消耗性が求められている。

そこで、本発明の目的は、高温における耐酸化消耗性に優れるＩｒ合金を提供することである。

本発明は、
Ｒｈを３０〜８５ｍａｓｓ％、
Ｔａを０．３〜５ｍａｓｓ％、
残部がＩｒである、
ことを特徴とする耐熱性Ｉｒ合金である。

上記の耐熱性Ｉｒ合金において、Ｉｒの一部をＮｉ：０．３〜５ｍａｓｓ％に置換してもよい。

本発明によれば、高温における耐酸化消耗性に優れるＩｒ合金を提供することができる。

本発明は、Ｒｈを３０〜８５ｍａｓｓ％、Ｔａを０．３〜５ｍａｓｓ％、残部がＩｒである、ことを特徴とする耐熱性Ｉｒ合金である。

Ｒｈを３０〜８５ｍａｓｓ％含有するＩｒ合金は、高温の大気又は酸化雰囲気において結晶粒界からのＩｒの酸化揮発が抑制され、耐酸化消耗性が著しく改善される。Ｒｈの含有量が８５ｍａｓｓ％を超えると、融点及び再結晶温度が低下する。

Ｔａを０．３〜５ｍａｓｓ％含有するＩｒＲｈ合金は、高温の酸化雰囲気でＴａとＲｈの複合酸化膜を形成し，耐酸化消耗性が改善される。Ｔａの含有量が０．３ｍａｓｓ％を下回るとＩｒＲｈ合金の耐酸化消耗性の改善が不十分である。一方、Ｔａの含有量が５ｍａｓｓ％を超えるとＴａの酸化が顕著になり耐酸化消耗性が低下するとともに，塑性変形能が低下して加工が低下する。また、Ｔａを０．３〜５ｍａｓｓ％含有するＩｒＲｈ合金は、Ｔａによる固溶硬化により強度が向上する。Ｔａの含有量は０．５ｍａｓｓ％以上が好ましい。Ｔａの含有量は０．７ｍａｓｓ％以上がより好ましい。

上記の耐熱性Ｉｒ合金において、Ｎｉ：０．３〜５ｍａｓｓ％をＩｒに置換してもよい。すなわち、上記の耐熱性Ｉｒ合金におけるＩｒの一部を、Ｎｉ：０．３〜５ｍａｓｓ％に置き換えてもよい。

Ｎｉを０．３ｍａｓｓ％以上含有するＩｒＲｈＴａ合金は固溶硬化がさらに進み高温強度が増す。Ｎｉの含有量が５ｍａｓｓ％を超えると、融点および加工性が低下する。Ｎｉの含有量は０．５ｍａｓｓ％以上が好ましい。

上記の各合金は、各々が第２相を持たない単相の固溶体であるため展延性が良好で、公知の温間加工又は熱間加工により、いろいろな形状・寸法に塑性加工することができ、機械加工及び溶接も容易である。

本発明の実施例について説明する。実施例及び比較例の合金の組成を表１に、試験結果を表２に示す。
まず、各原料粉末（Ｉｒ粉末、Ｒｈ粉末、Ｔａ粉末、Ｎｉ粉末）を所定の割合で混合し、混合粉末を作製した。次いで、得られた混合粉末を一軸加圧成形機を用いて成形し圧粉体を得た。得られた圧粉体をアーク溶解法により溶解し、インゴットを作製した。

次いで、作製したインゴットを１５００℃以上で熱間鍛造し、幅１５ｍｍの角棒とした。この角棒を１０００℃〜１４００℃で溝圧延、スウェージング加工及びダイス伸線加工してφ０．５ｍｍの線材を得た。

加工性はインゴットから伸線までの上記加工工程にて、評価した。φ０．５の線材を得られたものを○、加工途中で割れが発生して線材が得られなかったものを×とした。

耐酸化消耗性の評価は、線材を長さ０．８ｍｍ切り出した各試験片を用いて高温酸化試験により行った。高温酸化試験は、電気炉内に試験片をセットし、大気中、１２００℃の条件で２０時間保持した。耐酸化消耗性は、前記高温酸化試験における質量変化と定義した。質量変化ΔＭ（ｍｇ／ｍｍ^２）は、試験片の試験前の質量をＭ０（ｍｇ）、試験後の質量をＭ１（ｍｇ）、試験片の試験前の表面積をＳ（ｍｍ^２）とし、ΔＭ＝（Ｍ１−Ｍ０）／Ｓの式から求めた。また、試験片の表面積Ｓ（ｍｍ^２）は、試験片の寸法から算出した。

表２に示す結果から、実施例の合金は耐酸化性が良好であることが確認された。

また、実施例の合金はφ０．５ｍｍという細線にまで塑性加工ができ、さまざまな形状の製品が容易に得られることが示唆された。

Claims

Ｒｈを３０〜８５ｍａｓｓ％、
Ｔａを０．３〜５ｍａｓｓ％、
残部がＩｒである、
ことを特徴とする耐熱性Ｉｒ合金。
Ｉｒの一部をＮｉ：０．３〜５ｍａｓｓ％に置換したことを特徴とする請求項１記載の耐熱性Ｉｒ合金。