JP2022185963A - Stainless steel-based alloy which can be mechanically pulverized, and method for manufacturing the same - Google Patents

Stainless steel-based alloy which can be mechanically pulverized, and method for manufacturing the same Download PDF

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Abstract

To provide a stainless steel-based alloy which can obtain an excellent product yield by mechanical pulverization without using a molten metal spray method with a poor product yield, in manufacture of stainless steel-based alloy powder.SOLUTION: A stainless steel-based alloy with a thickness of 15 μm or more and 120 μm or less which is manufactured with a single roll molten metal quenching device having a device constitution capable of preparing a stainless steel-based alloy molten metal added with a specific range of boron (B) and quenching and solidifying the alloy molten metal on a cooling roll obtains a fine metallic structure mainly containing α-Fe, and thereby can secure excellent pulverization property with a process yield of 80% or more in metallic powder compressive molding, metallic powder injection molding (MIM), and in pulverization of stainless steel-based alloy powder having a powder diameter optimal for a metallic 3D printer by a mechanical pulverization method such as a pin disc mill and a jet mill.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、粉末焼結、金属粉末射出成形および金属3Dプリンターに適用するステンレス系粉末の製造に適したステンレス系合金、並びにその製造方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a stainless steel alloy suitable for producing stainless steel powder applied to powder sintering, metal powder injection molding, and metal 3D printers, and a method for producing the same.

金属粉末圧縮成形(プレス成形)品を用いた焼結品、金属粉末射出成形(MIM)品、および金属3Dプリンターといった粉末冶金技術は、複雑形状、高精度部品をニアネットシェイプ、あるいはネットシェイプで成形可能であり、その高い成形精度、並びに経済性によって自動車工業を中核とする産業分野に広く浸透し発展してきた。これらの多くは鉄粉を原料とするものであったが,近年、ステンレス鋼や耐熱・耐食性超合金などの合金粉末を対象とするものも広く発展している。これらの発展の技術的背景には、第一に溶湯噴霧法(アトマイズ法)による合金粉末製造技術の量産技術の確立が挙げられ、これにより粉末冶金向け高品質金属粉末の量産が可能になったことがあり、現在、量産販売されているステンレス系粉末は、水アトマイズ、もしくはガスアトマイズ等の溶湯噴霧法によって全て製造されている。 Powder metallurgy technologies such as sintered products using metal powder compression molding (press molding) products, metal powder injection molding (MIM) products, and metal 3D printers are capable of producing complex shapes and high-precision parts in near net shape or net shape. It can be molded, and its high molding precision and economic efficiency have spread and developed widely in the industrial field centered on the automobile industry. Most of them use iron powder as the raw material, but in recent years, the use of alloy powder such as stainless steel and heat-resistant and corrosion-resistant superalloys has also been widely developed. The technical background of these developments is, first of all, the establishment of mass production technology for alloy powder production technology by the molten metal atomization method (atomization method), which has made it possible to mass produce high-quality metal powder for powder metallurgy. Therefore, all stainless steel powders that are mass-produced and sold at present are manufactured by a molten metal atomization method such as water atomization or gas atomization.

金属粉末の製造方法は機械的方法、化学的方法およびアトマイズ(噴霧)法に大別されるが、機械的方法は物理的な応力により金属塊を粉砕して粗大粒子から微細粉末を得る方法であり、最近では前記方法に加えて、純金属粉末の混合物にボールミルなどを用いて機械的エネルギーを与え,粉末同士の圧着・破砕を繰返しによって,合金粉末を製造するメカニカルアロイイング法も研究開発されている。なお、化学的方法は、還元や電気分解などの化学反応によって粉末を製造するもので、非常に微細な粒子を得ることが出来ることが特徴であり、最近ではサブミクロンの粒径の粉末製造技術について研究開発が広く行われている。しかし化学的方法は、原理上、純金属の微細粉末を製造することは出来るが、合金粉末をこれらの単一工程のみで製造することは難しい。 Methods for producing metal powders are roughly divided into mechanical methods, chemical methods, and atomization (spraying) methods. Mechanical methods are methods that use physical stress to pulverize metal lumps to obtain fine powder from coarse particles. Recently, in addition to the above methods, a mechanical alloying method has also been researched and developed in which mechanical energy is applied to a mixture of pure metal powders using a ball mill or the like, and the powders are repeatedly pressed and crushed to produce alloy powders. ing. Chemical methods produce powder through chemical reactions such as reduction and electrolysis, and are characterized by the ability to obtain extremely fine particles. Research and development is widely carried out on However, although the chemical method can, in principle, produce pure metal fine powder, it is difficult to produce alloy powder in a single process.

一方、溶湯噴霧法(アトマイズ法)は、気体や液体などの高圧噴霧媒体の運動エネルギーや、ディスクの高速回転による遠心力によって合金溶湯の液滴を飛散させ、前記液滴を凝固させて粉末化する方法であり、安定した品質の粉末を量産出来ることから、粉末冶金用の金属粉末製造技術として主流となっている。なお、溶湯噴霧法は貯湯容器(タンディッシュ)の底部に配した注湯ノズルから合金溶湯を流下させつつ、周囲に配置した噴霧ノズルから噴霧媒体(水もしくはガス)を噴射して粉末化するガスアトマイズ法と、高速回転するディスク上に合金溶湯を流下し、遠心力で粉末化する遠心アトマイズ法というように使用される噴霧媒体や噴霧技法により大別される。 On the other hand, in the molten metal atomization method (atomization method), droplets of the molten alloy are scattered by the kinetic energy of the high-pressure atomizing medium such as gas or liquid and the centrifugal force due to the high-speed rotation of the disk, and the droplets are solidified and powdered. It is a method to mass-produce powder of stable quality, so it has become the mainstream as a metal powder manufacturing technology for powder metallurgy. In addition, the molten metal atomization method is gas atomization, in which the molten alloy is made to flow down from the pouring nozzle arranged at the bottom of the hot water storage container (tundish), and the atomizing medium (water or gas) is sprayed from the spray nozzles arranged around it to powder it. and the centrifugal atomization method, in which molten alloy is poured down onto a disk rotating at high speed and pulverized by centrifugal force.

なお、水アトマイズ法では突起の多い不規則な粉末形状になりやすく、ガスアトマイズ法および遠心噴霧法では真球に近い粉末形状となり、合金溶湯の単位時間当たりの流下量および噴霧媒体の圧力や流量の調整、あるいはディスク回転速度の調整によって得られる粉末の粒度(粉末の大きさ)を調整し、さらに篩を用いた粉末分級を行って用途に応じた所望の粉末粒度を持つ金属粉末を得る。 The water atomization method tends to produce an irregular powder shape with many protrusions, while the gas atomization method and centrifugal atomization method produce a powder shape that is nearly spherical. The particle size of the powder (powder size) is adjusted by adjustment or by adjusting the disk rotation speed, and the powder is classified using a sieve to obtain a metal powder having a desired powder particle size according to the application.

ただし、溶湯噴霧法では、最も微細な粉末が得られる高圧水アトマイズ(非特許文献1「高圧水噴霧法によるステンレス鋼微粉末の製造と焼結体への影響」)を用いても得られる粉末の平均粉末粒径は10μm程度であり、一般的な量産対応の水アトマイズ装置では平均粉末粒径30μm、ガスアトマイズではさらに粗く平均粉末粒径は50μm程度であり、金属粉末射出成形(MIM)、および金属3Dプリンターで要求される数10μm以下に対応するためには、水アトマイズやガスアトマイズで得られた粉末を篩分けし、数10μmの粉末をオーバーカットした上、前記金属粉末射出成形、および金属3Dプリンター向け金属粉末として利用することから、ステンレス系粉末等の各種金属粉末の価格が高くなる主要因となっている。 However, in the molten metal atomization method, high-pressure water atomization that can obtain the finest powder (Non-Patent Document 1 “Production of fine stainless steel powder by high-pressure water atomization method and effect on sintered compact”). The average powder particle size of is about 10 μm, the average powder particle size of 30 μm in the water atomizer for general mass production, and the average powder particle size of about 50 μm in the gas atomizer, which is even coarser, and is used in metal powder injection molding (MIM) and In order to meet the requirements for metal 3D printers with a size of several tens of microns or less, the powder obtained by water atomization or gas atomization is sieved, the powder of several tens of microns is overcut, and the metal powder injection molding and metal 3D Since it is used as a metal powder for printers, it is the main reason why the prices of various metal powders such as stainless steel powders are increasing.

加えて、溶湯噴霧法で得られた金属粉末は正規分布の粒度分布となるが、前記の通り数10μm以上をオーバーカットすると粉末粒度分布は正規分布である粒度分布の粗粉側が無い分布となるため、粉末の最密充填が出来ず、金属粉プレス成形や金属射出成形において成形密度の低下を招来することから、金属粉末の歩留り、並びに粒度分布の改善が金属粉末に強く求められている。 In addition, the metal powder obtained by the molten metal atomization method has a normal particle size distribution, but as described above, when overcutting several 10 μm or more, the powder particle size distribution is a normal distribution, which is a distribution without a coarse particle side of the particle size distribution. As a result, close-packing of the powder cannot be achieved, and this leads to a decrease in molding density in metal powder press molding and metal injection molding. Therefore, there is a strong demand for metal powder to improve its yield and particle size distribution.

なお、ステンレス鋼は、靭性が高く機械的粉砕が困難であることから、ステンレス系粉末の製造方法は、溶湯噴霧法に限られており、金属粉末プレス成形、金属射出成形、および金属3Dプリンターに適用可能な平均粒径3μm~200μmの粉末が機械的粉砕にて得られるステンレス系合金は、現在、見出されていない。 Since stainless steel has high toughness and is difficult to crush mechanically, the manufacturing method of stainless steel powder is limited to the molten metal spraying method. At present, there is no stainless alloy that can be mechanically pulverized into a powder with an average particle size of 3 μm to 200 μm.

特許文献1では、高温においてマルテンサイトステンレス鋼とCo基合金と同等以上の耐摩耗性、および高温強度を兼ね備え、かつ、Co基合金よりも低コスト化が可能な合金製造物、および該製造方法が開示されているが、Cr-Fe-Nii 系合金粉は、アトマイズ工程で得ることがクレームされている。 In Patent Document 1, an alloy product that has wear resistance equal to or higher than that of martensitic stainless steel and a Co-based alloy at high temperatures, and high-temperature strength, and that can be manufactured at a lower cost than the Co-based alloy, and a method for producing the same. is disclosed, but the Cr--Fe--Nii alloy powder is claimed to be obtained by an atomizing process.

特許文献2では、Crを含有するマルテンサイト系ステンレス鋼の肉盛層を形成する肉盛材となり得るFe 基合金粉末が開示されているが、前記Fe基合金粉末の製造方法は、ガスアトマイズ法が採用されている。 Patent Document 2 discloses an Fe-based alloy powder that can be used as a cladding material for forming a cladding layer of martensitic stainless steel containing Cr. The method for producing the Fe-based alloy powder is a gas atomization method. Adopted.

特許文献3では、平均粒径10μm以上500μm以下のステンレス系粉末の表面に有機物のナノ粒子を付着することで、高い流動性を有し、かつ、有機物の存在による影響が低減された粉末材料が開示されているが、ステンレス系粉末の製造方法はガスアトマイズ法である。 In Patent Document 3, by attaching organic nanoparticles to the surface of stainless steel powder having an average particle size of 10 μm or more and 500 μm or less, a powder material having high fluidity and reduced influence due to the presence of organic substances is produced. Although disclosed, the method for producing stainless steel powder is the gas atomization method.

特許文献4では、酸脱脂法による脱脂に供されたとき、酸化に伴う特性の劣化を抑制し得る粉末冶金用析出硬化系ステンレス鋼粉末が開示されているが、前記粉末冶金用析出硬化系ステンレス粉末の最大粒径は、200μm 以下であることが好ましいことが開示されており、前記粉末冶金用析出硬化系ステンレス粉末の製造方法としては、水アトマイズ法、ガスアトマイズ法、高速回転水流アトマイズ法のようなアトマイズ法、還元法、カルボニル法、粉砕法等の各種粉末化法によると記載されているが、製造方法は、アトマイズ法が好ましく、水アトマイズ法または高速回転水流アトマイズ法がより好ましいとされている。 Patent Document 4 discloses a precipitation hardening stainless steel powder for powder metallurgy that can suppress deterioration of properties due to oxidation when subjected to degreasing by an acid degreasing method. It is disclosed that the maximum particle size of the powder is preferably 200 μm or less, and methods for producing the precipitation hardening stainless steel powder for powder metallurgy include a water atomization method, a gas atomization method, and a high-speed rotating water stream atomization method. Although various powdering methods such as the atomization method, the reduction method, the carbonyl method, and the pulverization method are described, the production method is preferably the atomization method, and more preferably the water atomization method or the high-speed rotating water jet atomization method. there is

特許文献5では、機械的強度が高い焼結体を製造可能な析出硬化系ステンレス粉末とその製造方法が開示されているが、前記析出硬化系ステンレス粉末の製造方法としては、水アトマイズ法、ガスアトマイズ法、高速回転水流アトマイズ法のようなアトマイズ法、還元法、カルボニル法、粉砕法等の各種粉末化法によると記載されているが、製造方法は、アトマイズ法が好ましく、水アトマイズ法または高速回転水流アトマイズ法がより好ましいとされている。 Patent Document 5 discloses a precipitation hardening stainless steel powder capable of producing a sintered body having high mechanical strength and a method for producing the same. Atomization methods such as a high-speed rotary water jet atomization method, a reduction method, a carbonyl method, a pulverization method, and the like, but the production method is preferably an atomization method, and a water atomization method or a high-speed rotation method. Water atomization is said to be more preferred.

非特許文献1では、高圧水噴霧法による噴霧条件と粉末平均粒径の関係、並びに焼結体への影響が紹介されている。 Non-Patent Document 1 introduces the relationship between the spraying conditions of the high-pressure water spraying method and the average particle size of the powder, and the effect on the sintered body.

非特許文献2では、高圧水アトマイズにおける噴霧ノズルの形状が金属粉末に与える影響が紹介されている。 Non-Patent Document 2 introduces the influence of the shape of a spray nozzle in high-pressure water atomization on metal powder.

非特許文献3では、代表的なステンレス鋼種の水アトマイズ粉末を用いた,熱間型鍛造による高密度化の条件、並びに鍛造後の材料の機械的性質が紹介されている。 Non-Patent Document 3 introduces the conditions for densification by hot die forging using water-atomized powder of typical stainless steel grades and the mechanical properties of the material after forging.

特願2018-67379Patent application 2018-67379 特願2018-162021Patent application 2018-162021 特願2020-176818Patent application 2020-176818 特願2019-36328Patent application 2019-36328 特願2020-100714Patent application 2020-100714

高圧水噴霧法によるステンレス鋼微粉末の製造と焼結体への応用、(大同特殊鋼株式会社・粉末事業部)林 清英、鈴木喜代志、久田建男:電気製鋼 第58巻 第4号、243頁(1987)Production of fine stainless steel powder by high-pressure water spray method and its application to sintered compacts, (Daido Special Steel Co., Ltd. Powder Division) Kiyohide Hayashi, Kiyoshi Suzuki, Takeo Hisada: Electric Steelmaking Vol.58 No.4, 243 pages (1987) 高圧水アトマイズジェットの形状が金属粉末の特性におよぼす影響、(大同特殊鋼株式会社・技術開発研究所)関本光一郎、奥村鉄平、中川知可夫:電気製鋼 第58巻 第4号、11頁(2017)Effect of shape of high-pressure water atomizing jet on properties of metal powder, (Daido Special Steel Co., Ltd., Technology Development Laboratory) Koichiro Sekimoto, Teppei Okumura, Chikao Nakagawa: Electric Steelmaking Vol.58 No.4, p.11( 2017) ステンレス鋼の粉末鍛造、(株式会社三菱金属・中央研究所)小原邦夫、佐藤録朗:電気製鋼 第48巻 第2号、128頁(1977)Powder Forging of Stainless Steel, (Mitsubishi Metals Central Research Institute, Ltd.) Kunio Obara, Rokuro Sato: Electric Steelmaking, Vol.48, No.2, p.128 (1977)

ステンレス系合金粉末を用いた金属粉圧縮成形(プレス成形)、金属粉末射出成形(MIM)、および金属3Dプリンターといった粉末冶金製品は、複雑形状、高精度部品をニアネットシェイプあるいはネットシェイプでの成形が可能であることから、各種自動車向け部品他、様々な産業分野に広く適用されているが、ステンレス系合金粉末の製造方法は、粉末としての製品歩留りが悪い溶湯噴霧法に限られており、ステンレス系合金粉末の価格高騰を招来し、ステンレス系合金粉末を用いた粉末冶金製品の普及における障害となっている。そこで、種々の成形方法に任意に対応出来る平均粒径3μm~200μmのステンレス系合金粉末が得られると共に、製品歩留りに優れたステンレス系合金粉末の製造方法が粉末冶金業界から強く求められている。 Powder metallurgy products such as metal powder compression molding (press molding) using stainless steel alloy powder, metal powder injection molding (MIM), and metal 3D printers can be used to form complex shapes and high-precision parts in near net shape or net shape. Therefore, it is widely applied to various industrial fields such as parts for various automobiles. This causes a steep rise in the price of stainless steel alloy powder, and is an obstacle to the spread of powder metallurgy products using stainless steel alloy powder. Therefore, there is a strong demand from the powder metallurgy industry for a method for producing stainless steel alloy powder with an average particle size of 3 μm to 200 μm that can be arbitrarily applied to various molding methods and with excellent product yield.

様々な成形方法に対応可能な平均粒径3μm~200μmの金属粉末を歩留り良く生産する方法としては、例えば、ハンマーミル、フェザーミル、ピンディスクミル、およびジェットミルといった機械的粉砕方法が挙げられるが、ステンレス系合金は、靭性が高く、前記の機械的粉砕法では、せいぜい平均粒径100μm程度が限界であり、
MIMや金属3Dプリンターというネットシェイプが可能な今後さらなる用途普及が期待される成形方法に対応出来る平均粒径3μm~70μmのステンレス系合金粉末を製造することは出来ない。
Mechanical pulverization methods such as hammer mills, feather mills, pin disk mills, and jet mills are examples of methods for producing metal powder with a high yield of average particle diameters of 3 μm to 200 μm that can be used in various molding methods. , Stainless steel alloys have high toughness, and the mechanical pulverization method described above has a limit of an average particle size of about 100 μm at most.
It is not possible to produce stainless steel alloy powder with an average particle size of 3 μm to 70 μm, which can be used for molding methods that are expected to become more widespread in the future, such as MIM and metal 3D printers.

そこで本発明は、ハンマーミル、フェザーミル、ピンディスクミル、およびジェットミルといった機械的粉砕方法を用いて、80%以上の製品歩留りを確保しながら、平均粒径3μm~200μmである任意の粉末粒度が容易に得られる粉砕性に優れたステンレス系合金、並びに前記ステンレス系合金の製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention uses mechanical grinding methods such as hammer mills, feather mills, pin disc mills, and jet mills to achieve a product yield of 80% or more, while ensuring a product yield of 80% or more. It is an object of the present invention to provide a stainless steel alloy having excellent pulverizability and a method for producing the stainless steel alloy.

本発明に係る粉砕性に優れたステンレス系合金は、
組成式(Fe1-x-yCrxNiy)100-l-m-n-q-zMnlSimBnMoqCuz原子%で表現され、組成比率x、y、およびl、m、n、q、zがそれぞれ、
0.15≦x≦0.30
0.002≦y≦0.25
0.00≦l≦2.00原子%
0.00≦m≦3.00原子%
7.00≦n≦20.00原子%
0.00≦q≦3.50原子%
0.00≦z≦4.00原子%
を満足し、本組成式を満足する急冷合金への混入が不可避の不純物である炭素C、窒素N、酸素O、硫黄S、リンPの含有量がそれぞれ、
C≦2000ppm
N≦3000ppm
O≦3000ppm
S≦2000ppm
P≦500ppm
であることを特徴とし、厚みが15μm以上120μm以下であるステンレス系合金である。
The stainless steel alloy with excellent grindability according to the present invention is
The compositional formula (Fe 1-xy Cr x Ni y ) 100-lmnqz Mn l Si m B n Mo q Cu z is represented by atomic %, and the composition ratios x, y, l, m, n, q, and z are, respectively,
0.15≤x≤0.30
0.002≤y≤0.25
0.00≦l≦2.00 atomic %
0.00≤m≤3.00 atomic %
7.00≤n≤20.00 atomic %
0.00≤q≤3.50 atomic %
0.00≤z≤4.00 atomic %
and the contents of carbon C, nitrogen N, oxygen O, sulfur S, and phosphorus P, which are inevitable impurities mixed into the quenched alloy that satisfies this composition formula, are
C≤2000ppm
N≤3000ppm
O≤3000ppm
S≤2000ppm
P≤500ppm
and having a thickness of 15 μm or more and 120 μm or less.

ピンディスクミルを用いた粉砕工程において、平均粒径50μm以上200μm以下のステンレス系合金粉砕粉末が粉砕工程歩留り80%以上にて得ることが出来る前記ステンレス系合金であることを特徴とする。 It is characterized in that the stainless alloy can be obtained in a pulverization process using a pin disc mill to obtain a stainless alloy pulverized powder having an average particle size of 50 μm or more and 200 μm or less with a pulverization process yield of 80% or more.

ジェットミルミルを用いた粉砕工程において、平均粒径3μm以上50μm以下のステンレス系合金粉砕粉末が粉砕工程歩留り80%以上にて得ることが出来る前記ステンレス系合金であることを特徴とする。 In the pulverization process using a jet mill, the stainless alloy pulverized powder having an average particle size of 3 μm or more and 50 μm or less can be obtained with a pulverization process yield of 80% or more.

また、本発明の粉砕性に優れたステンレス系合金の製造方法は、
組成式(Fe1-x-yCrxNiy)100-l-m-n-q-zMnlSimBnMoqCuz原子%で表現され、組成比率x、yおよびl、m、n、q、zがそれぞれ、
0.15≦x≦0.30
0.002≦y≦0.25
0.00≦l≦2.00原子%
0.00≦m≦3.00原子%
7.00≦n≦20.00原子%
0.00≦q≦3.50原子%
0.00≦z≦4.00原子%
を満足する組成のステンレス系合金溶湯を用意する工程と、純銅、銅合金、モリブデン、およびタングステンのいずれかを主原料とする冷却ロール上で前記合金溶湯を急冷凝固する急冷凝固工程を備え、前記急冷凝固工程は、前記冷却ロールをロール表面速度10m/秒以上40m/秒以下で回転させながら、前記冷却ロールの表面に前記合金溶湯を窒化硼素(BN)、石英(SiO2)、炭化珪素(SiC)、およびアルミナ(Al2O3)のいずれかを主成分とする噴射ノズルから噴射する工程を備えており、前記噴射ノズルは、ノズル先端に単孔、あるいは、前記冷却ロールの回転方向と直角の一方向に間隔をあけて配置された二孔以上の複数の開口孔を有し、前記開口孔の直径が0.5mm以上2.0mm以下であり、前記開口部を構成する各開口孔同士の間隔が2.0mm以上30.0mm以下であることを特徴とする。
In addition, the method for producing a stainless steel alloy with excellent grindability of the present invention includes:
The compositional formula (Fe 1-xy Cr x Ni y ) 100-lmnqz Mn l Si m B n Mo q Cu z is represented by atomic %, and the composition ratios x, y and l, m, n, q, z are respectively
0.15≤x≤0.30
0.002≤y≤0.25
0.00≦l≦2.00 atomic %
0.00≤m≤3.00 atomic %
7.00≤n≤20.00 atomic %
0.00≤q≤3.50 atomic %
0.00≤z≤4.00 atomic %
a step of preparing a molten stainless steel alloy having a composition satisfying the above; In the rapid solidification step, the molten alloy is applied to the surface of the cooling roll while rotating the cooling roll at a roll surface speed of 10 m / sec or more and 40 m / sec or less, boron nitride (BN), quartz (SiO2), silicon carbide (SiC ), and alumina (Al2O3), and the injection nozzle has a single hole at the tip of the nozzle, or one direction perpendicular to the rotation direction of the cooling roll. having a plurality of apertures of two or more that are spaced apart, the diameter of the apertures being 0.5 mm or more and 2.0 mm or less, and the spacing between the apertures constituting the apertures being 2.0 mm It is characterized by being more than or equal to 30.0 mm or less.

前記ステンレス系合金の製造方法は、前記急冷凝固工程における雰囲気が、常圧(101.3kPa )の大気下、もしくは1kPa以上100kPa 以下の不活性ガス下において、前記噴射ノズルから噴出される前記合金溶湯の噴射圧力が2kPa以上60kPa以下であることを特徴とする。 In the method for producing a stainless steel alloy, the atmosphere in the rapid solidification step is atmospheric pressure (101.3 kPa) or an inert gas of 1 kPa or more and 100 kPa or less, and the molten alloy is injected from the injection nozzle. The injection pressure is 2 kPa or more and 60 kPa or less.

前記ステンレス系合金の製造方法は、前記急冷凝固工程において、前記冷却ロール表面と前記噴射ノズル先端の距離(ノズル/ロール間ギャップ)が、0.3mm以上20mm以下であることを特徴とする。 The method for producing a stainless steel alloy is characterized in that, in the rapid solidification step, the distance between the chill roll surface and the tip of the injection nozzle (nozzle/roll gap) is 0.3 mm or more and 20 mm or less.

前記ステンレス系合金の製造方法において、前記冷却ロールは、外径200mm以上1500mm以下であり、加えて前記冷却ロール表面の算術平均粗さRaが10nm以上20μm以下であることを特徴とする。 In the method for producing a stainless steel alloy, the chill roll has an outer diameter of 200 mm or more and 1500 mm or less, and the arithmetic mean roughness Ra of the chill roll surface is 10 nm or more and 20 μm or less.

本発明によれば、高い靭性を有するオーステナイト相を形成するγ-Feが主体のステンレス系合金とは異なり、α-Feを主体とする平均結晶粒径5μm以下の微細金属組織を有するステンレス系合金となることから、ハンマーミル、フェザーミル、ピンディスクミルおよびジェットミル等の機械的粉砕において、粉砕工程歩留り80%以上を確保しながら、粉末冶金に用いられる様々な成形方法に対応可能で、かつ、高い成形密度が得られる平均粒径3μm~200μmのステンレス系合金粉末の製造に最適なステンレス系合金が得られる。 According to the present invention, unlike a stainless steel alloy mainly composed of γ-Fe that forms an austenite phase having high toughness, a stainless steel alloy having a fine metal structure with an average grain size of 5 μm or less mainly composed of α-Fe Therefore, in mechanical pulverization such as hammer mills, feather mills, pin disk mills and jet mills, it is possible to support various molding methods used in powder metallurgy while ensuring a pulverization process yield of 80% or more. A stainless steel alloy suitable for producing stainless steel alloy powder with an average particle size of 3 μm to 200 μm, which provides a high compacting density, can be obtained.

さらに、本発明の粉砕性に優れたステンレス系合金の製造方法として用いる単ロール急冷法では、鉄(Fe)、クロム(Cr)、ニッケル(Ni)、硼素(B)といった溶解素原料からの前記ステンレス系合金を得るまでの原料歩留りは、95%以上99%以下であることから、前記の機械的粉砕工程と組み合わせた、前記ステンレス系合金粉砕粉末までの総工程における素原料の直行率は、76%以上となり、加えて、前記ステンレス系合金粉砕粉末が得られるまで、全て乾式工程で構成出来ることから、溶湯噴霧法に対して大幅な歩留り向上、およびそれに因る製造コストダウンが達成出来る Furthermore, in the single roll quenching method used as a method for producing a stainless steel alloy with excellent grindability according to the present invention, the above-mentioned Since the raw material yield until obtaining the stainless steel alloy is 95% or more and 99% or less, the direct rate of the raw material in the total process to the stainless steel alloy pulverized powder combined with the mechanical pulverization process is 76% or more, and in addition, since all steps up to the production of the pulverized powder of the stainless steel alloy can be performed by a dry process, it is possible to achieve a significant improvement in yield compared to the molten metal spray method, and a reduction in manufacturing costs due to this.

(a)は、本発明による前記ステンレス系合金を製造する際に使用する単ロール溶湯急冷装置の全体構成例を示す断面図であり、(b)は、合金溶湯の急冷凝固が行われる部分の拡大図である。(c)は噴射ノズル底面の拡大図であり、(c-1)は単孔の開口部を有する単孔型噴射ノズルを、(c-2)は複数孔の開口部を有する複数孔型噴射ノズルの例をそれぞれ示している。(a) is a cross-sectional view showing an example of the overall configuration of a single-roll molten metal rapid cooling apparatus used when producing the stainless steel alloy according to the present invention, and (b) is a portion where the molten alloy is rapidly solidified. It is an enlarged view. (c) is an enlarged view of the bottom surface of the injection nozzle, (c-1) is a single-hole injection nozzle having a single-hole opening, and (c-2) is a multiple-hole injection nozzle having multiple openings. Examples of nozzles are shown respectively. 本発明による前記ステンレス系合金を粉砕する際に用いるピンディスクミルの構成図を示す。なお、ピンディスクミルでは、固定ディスクと高速回転するディスクに配置されたピンが粉砕原料(本発明によるステンレス系合金)へ衝突し、その衝撃により粉砕原料を前記の高速回転するディスクの回転数、および前記ピンの本数を適宜調整することによって所望の粉末粒度になるよう粉砕する。FIG. 2 shows a block diagram of a pin disk mill used for pulverizing the stainless steel alloy according to the present invention. In the pin disk mill, the pins arranged on the fixed disk and the disk rotating at high speed collide with the crushed raw material (stainless alloy according to the present invention), and the impact causes the crushed raw material to rotate at the speed of the disk rotating at high speed. Then, by appropriately adjusting the number of pins, the powder is pulverized to a desired powder particle size. 実施例1で得られた前記ステンレス系合金の自由面側(冷却ロールの接触面と反対側)のX線回折プロファイルである。2 is an X-ray diffraction profile of the stainless steel alloy obtained in Example 1 on the free surface side (opposite side to the contact surface of the chill roll). 実施例3および実施例4で得られた前記ステンレス系合金の自由面側(冷却ロールの接触面と反対側)のX線回折プロファイルである。2 shows X-ray diffraction profiles of the stainless steel alloys obtained in Examples 3 and 4 on the free surface side (the side opposite to the contact surface of the chill roll). 比較例11で得られたステンレス系合金の自由面(冷却ロールの接触面と反対側)のX線回折プロファイルである。3 is an X-ray diffraction profile of the free surface of the stainless steel alloy obtained in Comparative Example 11 (the side opposite to the contact surface of the cooling roll). 比較例13で得られたステンレス系合金の自由面(冷却ロールの接触面と反対側)のX線回折プロファイルである。13 is an X-ray diffraction profile of the free surface of the stainless steel alloy obtained in Comparative Example 13 (the side opposite to the contact surface of the chill roll).

[合金組成]
ステンレス系合金においてCrは、耐食性確保のためには必須の主要元素であり、Feに対する置換率が15%以下の場合、良好な耐食性を維持できない。また、Feに対するCrの置換率を30%以上にするとステンレス系合金の硬度が著しく増し、粉砕性が悪化するため、本発明によるステンレス系合金におけるFeに対するCrの置換率は、15%以上30%以下が良い。なお、Feに対するCrの好ましい置換率は、17%以上29%以下であり、さらに好ましくは18%以上28%以下である。
[Alloy composition]
In stainless steel alloys, Cr is an essential main element for ensuring corrosion resistance, and if the substitution rate for Fe is 15% or less, good corrosion resistance cannot be maintained. In addition, if the substitution ratio of Cr to Fe is 30% or more, the hardness of the stainless steel alloy is significantly increased and the grindability is deteriorated. The following are good. The substitution ratio of Cr to Fe is preferably 17% or more and 29% or less, more preferably 18% or more and 28% or less.

前記のCr同様にステンレス系合金において必須元素であるNiは、本発明によるステンレス系合金の粉砕粉を用いて粉末冶金法により作製した焼結品において、ステンレス鋼のオーステナイト組織を安定化させる役割を担い、このオーステナイト組織がステンレス系合金の粉砕粉を用いた粉末冶金法による焼結体における機械強度の向上に寄与するため、Feに対するNiの置換率を0.2%以下にすると前記焼結体における機械強度が低下する。また、Feに対するNiの置換量を25%以上にすると耐食性の低下、並びにコストアップを招来するため、本発明によるステンレス系合金におけるFeに対するNiの置換率は、0.2%以上25%以下が良い。なお、Feに対するNiの好ましい置換率は、2%以上23%以下であり、さらに好ましくは5%以上21%以下である。 Like Cr, Ni, which is an essential element in stainless steel alloys, plays a role in stabilizing the austenitic structure of the stainless steel in the sintered product produced by the powder metallurgy method using the pulverized powder of the stainless steel alloy according to the present invention. This austenitic structure contributes to the improvement of the mechanical strength of the sintered body by the powder metallurgy method using the pulverized powder of the stainless alloy. Strength decreases. In addition, if the substitution amount of Ni with respect to Fe is 25% or more, the corrosion resistance is lowered and the cost is increased. The substitution ratio of Ni to Fe is preferably 2% or more and 23% or less, more preferably 5% or more and 21% or less.

Mn添加は、Ni同様、本発明によるステンレス系合金の粉砕粉を用いた粉末冶金による前記焼結品の機械強度を高める働きをするが、添加量が2.0原子%以下の場合、前記焼結品の機械強度、および耐食性が劣化することから、本発明によるステンレス系合金におけるMnの添加量は、0.0%以上2.0原子%以下が良い。好ましくは0.5原子%以上2.0原子%以下が良く、さらに好ましくは0.5原子%以上1.8原子%以下が良い。 Like Ni, the addition of Mn works to increase the mechanical strength of the sintered product obtained by powder metallurgy using the pulverized powder of the stainless steel alloy according to the present invention. Therefore, the amount of Mn added to the stainless steel alloy according to the present invention is preferably 0.0% or more and 2.0 atomic % or less. It is preferably 0.5 atomic % or more and 2.0 atomic % or less, more preferably 0.5 atomic % or more and 1.8 atomic % or less.

Si添加は、本発明における単ロール溶湯急冷工程にて溶解時のスケール防止の働きと共にステンレス系合金組織を微細化するが、添加量が3.0原子%を超えると前記ステンレス系合金の粉砕性の低下を損なうことから、本発明によるステンレス系合金におけるSiの添加量は、0.0%以上3.0原子%以下が良い。好ましくは0.4原子%以上3.0原子%以下が良く、さらに好ましくは0.4原子%以上2.8原子%以下が良い。 The addition of Si serves to prevent scale during melting in the single roll molten metal quenching process in the present invention and refines the structure of the stainless steel alloy. Therefore, the amount of Si added to the stainless steel alloy according to the present invention is preferably 0.0% or more and 3.0 atomic % or less. It is preferably 0.4 atomic % or more and 3.0 atomic % or less, more preferably 0.4 atomic % or more and 2.8 atomic % or less.

B添加は、単ロール溶湯急冷装置で作製される本発明のステンレス系合金の金属組織をγ-Fe主体からα-Feに換えるためには必須の元素であり、加えて、前記単ロール溶湯急冷工程における合金溶湯の粘性を低下させ、冷却ロールと合金溶湯の密着性を向上することで、溶湯冷却速度の向上させると共に、合金のガラス形成能を高め、本発明によるステンレス系合金の金属組織の微細化に貢献するが、添加量が7.0原子%以下ではα-Fe 相の生成が不十分であり、20.0原子%を超えると、ステンレス系合金の粉砕粉を用いた粉末冶金による前記焼結品の機械強度が低下するため、本発明によるステンレス系合金におけるBの添加量は、7.0%以上20.0原子%以下が良い。好ましくは8.0原子%以上15.0原子%以下が良く、さらに好ましくは8.0原子%以上13.0原子%以下が良い。 Addition of B is an essential element for changing the metal structure of the stainless steel alloy of the present invention produced by a single roll molten metal quenching apparatus from γ-Fe mainly to α-Fe, and in addition, the single roll molten metal quenching By reducing the viscosity of the molten alloy in the process and improving the adhesion between the chill roll and the molten alloy, the cooling rate of the molten metal is improved, the glass-forming ability of the alloy is increased, and the metal structure of the stainless-based alloy according to the present invention is improved. Although it contributes to refinement, if the amount added is 7.0 atomic % or less, the formation of the α-Fe phase is insufficient. The amount of B added to the stainless steel alloy according to the present invention is preferably 7.0% or more and 20.0 atomic % or less. It is preferably 8.0 atomic % or more and 15.0 atomic % or less, more preferably 8.0 atomic % or more and 13.0 atomic % or less.

Mo添加は、前記Crと同様、本発明によるステンレス系合金の耐食性に貢献するが、3.5原子%以上添加すると前記ステンレス系合金の硬度が増し、粉砕性が悪化することから、本発明によるステンレス系合金におけるMoの添加量は、0.0%以上3.5原子%以下が良い。好ましくは0.0原子%以上3.0原子%以下が良く、さらに好ましくは0.0原子%以上2.0原子%以下が良い。 The addition of Mo contributes to the corrosion resistance of the stainless steel alloy according to the present invention, as with Cr, but if added by 3.5 atomic % or more, the hardness of the stainless steel alloy increases and the grindability deteriorates. The amount of Mo added to the alloy is preferably 0.0% or more and 3.5 atomic % or less. It is preferably 0.0 atomic % or more and 3.0 atomic % or less, more preferably 0.0 atomic % or more and 2.0 atomic % or less.

Cu添加は、Si添加と同様、本発明における単ロール溶湯急冷工程にて得られるステンレス系合金組織の微細化に寄与するが、添加量が4.0原子%を超えると、前記ステンレス系合金の粉砕粉を用いた粉末冶金による焼結品の機械強度が低下することから、本発明によるステンレス系合金におけるCuの添加量は、0.0%以上4.0原子%以下が良い。好ましくは0.0原子%以上3.0原子%以下が良く、さらに好ましくは0.0原子%以上2.0原子%以下が良い。 Addition of Cu, like addition of Si, contributes to refinement of the structure of the stainless steel alloy obtained in the single roll molten metal quenching process in the present invention. The amount of Cu added to the stainless steel alloy according to the present invention is preferably 0.0% or more and 4.0 atomic % or less. It is preferably 0.0 atomic % or more and 3.0 atomic % or less, more preferably 0.0 atomic % or more and 2.0 atomic % or less.

本発明によるステンレス系合金において、不可避の不純物である炭素C、窒素N、酸素O、硫黄S、およびリンPは、前記ステンレス系合金の耐食性を維持するため、それぞれC≦2000ppm、N≦3000ppm、O≦3000ppm、S≦2000ppm、P≦500ppmにする必要があるが、CはNiと結びつき粉末冶金法にて得られるステンレス系焼結体において、オーステナイト相の生成に寄与するため、C≦1700ppmまでなら積極的に添加しても良い。同じくNも前記焼結体におけるオーステナイト相の生成に寄与するため、N≦1700ppmまでなら積極的に添加しても良い。さらに、SおよびPは前記焼結体における切削性の向上に寄与するため、S≦1500ppm、P≦450ppmを上限として積極的に添加しても良い。 In the stainless steel alloy according to the present invention, carbon C, nitrogen N, oxygen O, sulfur S, and phosphorus P, which are unavoidable impurities, are C ≤ 2000 ppm, N ≤ 3000 ppm, respectively, in order to maintain the corrosion resistance of the stainless steel alloy. O ≤ 3000 ppm, S ≤ 2000 ppm, and P ≤ 500 ppm. If so, you can actively add it. Similarly, N also contributes to the formation of the austenite phase in the sintered body, so it may be positively added up to N≦1700 ppm. Furthermore, since S and P contribute to the improvement of the machinability of the sintered body, they may be positively added with the upper limits of S≦1500 ppm and P≦450 ppm.

[金属組織]
一般的なステンレス鋼は、靭性に優れたオーステナイト相を構成するγ-Fe を主体とするが、本発明により得られるステンレス系合金は、α-Feを主体とした金属組織となる。但し、α-Feの体積比率が50%以下になると前記ステンレス系合金の靭性が増し、機械的粉砕を採用した際の粉砕性が低下するため、平均粉末粒径3μm~200μmを維持しながら、粉砕工程歩留り80%以上を確保出来ないため、前記ステンレス系合金に含まれるα-Feは、50体積%以上が良い。好ましくは、60体積%以上が良く、さらに好ましくは、80体積%以上が良い。
[Metal structure]
General stainless steel is mainly composed of γ-Fe which constitutes an austenitic phase with excellent toughness, but the stainless steel alloy obtained by the present invention has a metal structure mainly composed of α-Fe. However, when the volume ratio of α-Fe is 50% or less, the toughness of the stainless steel alloy increases and the grindability when mechanical pulverization is employed decreases. Since a pulverization process yield of 80% or more cannot be ensured, the α-Fe contained in the stainless steel alloy is preferably 50% by volume or more. It is preferably 60% by volume or more, more preferably 80% by volume or more.

単ロール溶湯急冷法を用いた合金溶湯の急冷凝固により作製される本発明によるステンレス系合金は、平均結晶粒径0.1μm~10μmのα-Feからなる微細金属組織が得られるが、平均結晶粒径が0,1μm以下の場合、平均結晶粒径が10μm以上の場合、共に前記ステンレス系合金の粉砕性が低下するため、 本発明によるステンレス系合金の平均結晶粒径は、0.1μm以上10μm以下とする。好ましくは、0.3μm以上5μm以下が良く、さらに好ましくは、0.5μm以上3μm以下が良い。 The stainless steel alloy according to the present invention, which is produced by rapid solidification of a molten alloy using a single roll molten metal rapid cooling method, has a fine metal structure composed of α-Fe with an average crystal grain size of 0.1 μm to 10 μm. When the grain size is 0.1 µm or less and when the average crystal grain size is 10 µm or more, the grindability of the stainless steel alloy is lowered. Below. It is preferably 0.3 μm or more and 5 μm or less, more preferably 0.5 μm or more and 3 μm or less.

[合金厚み]
α-Feを50体積%以上有し、平均結晶粒径0.1μm~10μmの微細組織からなる本発明にて得られるステンレス系合金は、合金厚みを15μm以上120μm以下にすることで、機械的粉砕における粉砕歩留り80%以上を確保することが可能となるが、合金厚みが15μm以下では、単ロール溶湯急冷時におけるステンレス系合金の生産効率が低下するため、製造コスト上昇の原因となる。一方、120μm以上では平均結晶粒径が10μm以上となり、粉砕性が劣化するため、本発明によるステンレス系合金の厚みは、15μm以上120μm以下が良い。好ましくは、18μm以上100μm以下が良く、より好ましくは、20μm以上80μm以下が良い。
[Alloy thickness]
The stainless steel alloy obtained by the present invention, which has 50% by volume or more of α-Fe and has a fine structure with an average crystal grain size of 0.1 μm to 10 μm, has an alloy thickness of 15 μm or more and 120 μm or less. It is possible to secure a pulverization yield of 80% or more in pulverization, but if the alloy thickness is 15 μm or less, the production efficiency of the stainless alloy decreases during rapid cooling of the molten metal on a single roll, which causes an increase in manufacturing costs. On the other hand, if the thickness is 120 μm or more, the average crystal grain size is 10 μm or more, and the grindability deteriorates. It is preferably 18 μm or more and 100 μm or less, more preferably 20 μm or more and 80 μm or less.

[酸化被膜]
本発明にて得られるステンレス系合金は、単ロール溶湯急冷時に急冷合金表面に20nm以下の酸化被膜が形成されるが、前記ステンレス系合金の絶縁性、および耐食性の向上効果を考慮すると前記酸化被膜の下限は1nm以上必要であり、好ましい前記酸化被膜の厚みは、2nm以上20nm以下、さらに好ましくは5nm以上20nm以下が良い。
[Oxide film]
In the stainless steel alloy obtained in the present invention, an oxide film of 20 nm or less is formed on the surface of the quenched alloy during rapid cooling of molten metal on a single roll. is required to be 1 nm or more, and the thickness of the oxide film is preferably 2 nm or more and 20 nm or less, more preferably 5 nm or more and 20 nm or less.

[粉砕粒度]
本発明にて得られるステンレス系合金は、ピンディスクミルを用いた粉砕工程において粉砕工程歩留り80%以上が得られるが、その際の平均粉砕粒径が50μm以下の場合、粉砕工程歩留り80%以上を確保出来ない。一方、平均粉砕粒径が200μm以上では、金属圧縮成形、および金属射出成形(MIM)における成形密度の低下を招来するため、ピンディスクミルを用いた前記ステンレス系合金の平均粉砕粒径は、50μm以上200μm以下が良い。好ましくは、60μm以上160μm以下が良い。より好ましくは、60μm以上130μm以下が良い。
[Pulverization particle size]
The stainless steel alloy obtained by the present invention has a pulverization process yield of 80% or more in the pulverization process using a pin disc mill. cannot be guaranteed. On the other hand, if the average pulverized particle size is 200 μm or more, the molding density in metal compression molding and metal injection molding (MIM) will decrease, so the average pulverized particle size of the stainless alloy using a pin disc mill is 50 μm. More than 200μm or less is good. Preferably, it is 60 μm or more and 160 μm or less. More preferably, the thickness is 60 μm or more and 130 μm or less.

本発明にて得られるステンレス系合金は、ジェットミルを用いた粉砕工程において粉砕工程歩留り80%以上が得られるが、その際の平均粉砕粒径が3μm以下の場合、粉砕工程歩留り80%以上を確保出来ない。一方、平均粉砕粒径が50μm以上では、金属3Dプリンターにて成形品を製造する際、プリンターノズルが閉塞する原因となるため、ジェットミルを用いた前記ステンレス系合金の平均粉砕粒径は、3μm以上50μm以下が良い。好ましくは、3μm以上40μm以下が良い。より好ましくは、4μm以上30μm以下が良い。 The stainless steel alloy obtained by the present invention can obtain a pulverization process yield of 80% or more in the pulverization process using a jet mill. cannot be guaranteed. On the other hand, if the average pulverized particle size is 50 μm or more, the printer nozzle will be clogged when manufacturing a molded product with a metal 3D printer. More than 50μm or less is good. Preferably, the thickness is 3 μm or more and 40 μm or less. More preferably, the thickness is 4 μm or more and 30 μm or less.

[溶湯急冷]
本発明の単ロール溶湯急冷工程において合金溶湯を噴射するノズルは、ノズル底部に単孔の開口孔を配した噴射ノズル、あるいは、前記冷却ロールの回転方向に対して直角となる一方向に間隔をあけて配置された二孔以上の複数の開口孔を有する図面(c-2)に記載の複数孔型噴射ノズルを用いても良いが、開口孔の直径が0.5mm以下では合金溶湯をノズルから噴出する際の単位時間当たり溶湯出湯量が少なくなりの開口部が冷却固化した合金溶湯により閉塞する。一方、前記開口孔の直径が2.0mm以上では単位時間当たり溶湯出湯量が多くなり過ぎるため、前記冷却ロールによる合金溶湯の抜熱が間に合わず、冷却ロール表面が局所的に溶融し、作製される急冷合金(ステンレス系合金)が前記冷却ロールに張り付き、溶湯急冷を継続出来ないことから、前記開口孔の直径は、0.5mm以上2.0mm以下が良い。好ましくは、0.5mm以上1.5mm以下が良く、さらに好ましくは、0.7mm以上1.2mm以下が良い。
[Molten metal rapid cooling]
The nozzle for injecting the molten alloy in the single roll molten metal quenching process of the present invention is an injection nozzle having a single opening at the bottom of the nozzle, or an injection nozzle spaced in one direction perpendicular to the rotation direction of the cooling roll. A multi-hole injection nozzle having two or more openings arranged at intervals may be used as shown in the drawing (c-2), but if the diameter of the opening is 0.5 mm or less, the molten alloy will not flow through the nozzle. When the molten metal is ejected, the amount of molten metal discharged per unit time decreases, and the opening is blocked by the cooled and solidified molten alloy. On the other hand, if the diameter of the opening hole is 2.0 mm or more, the amount of molten metal discharged per unit time is too large, so that the cooling roll is not able to remove the heat from the molten alloy in time, and the cooling roll surface is locally melted. The diameter of the opening hole is preferably 0.5 mm or more and 2.0 mm or less because the quenched alloy (stainless alloy) sticks to the cooling roll and the quenching of the molten metal cannot be continued. It is preferably 0.5 mm or more and 1.5 mm or less, more preferably 0.7 mm or more and 1.2 mm or less.

なお、複数孔型噴射ノズルにおける各開口孔同士の間隔は、噴射ノズルからの合金溶湯噴出時、開口孔同士間の脱落を防止するため、各スリットの間隔を2.0mm以上離すことが良い。また、急冷合金(ステンレス系合金)の生成効率を上げることを考慮すると、複数の開口孔同士の間隔は、30.0mm以下であることが良い。 The distance between the slits in the multi-hole injection nozzle should be 2.0 mm or more in order to prevent the openings from falling off when the molten alloy is injected from the injection nozzle. Also, in consideration of increasing the production efficiency of the quenched alloy (stainless alloy), the distance between the plurality of open holes is preferably 30.0 mm or less.

前記の単孔型噴射ノズル、および複数孔型噴射ノズルを用い、銅、銅合金、Mo、およびWのいずれかを主原料とする冷却ロールの表面上に本発明の合金組成になるよう配合し溶解した合金溶湯を噴射することで、厚み15μm以上120μm以下のステンレス系合金を得ることが出来るが、ロール表面速度10m/秒以下の場合は、急冷合金の厚みが120μm以上となるため、ステンレス系合金の金属組織が粗大化し、粉砕性が損なわれる。一方、ロール表面速度が40m/秒以上では噴射ノズルから冷却ロール表面上へ供給された合金溶湯が冷却ロール表面と密着出来ず、急冷合金(ステンレス系合金)の生成が不安定になるため、ロール表面速度は、10m/秒以上40m/秒以下が良い。なお、ステンレス系合金組織の微細化、およびステンレス系合金の生成を安定化するには、ロール表面速度15m/秒以上40m/秒以下が好ましく、より好ましくは、18m/秒以上38m/秒以下が良い。 Using the above-mentioned single-hole type injection nozzle and multi-hole type injection nozzle, the alloy composition of the present invention was blended on the surface of the chill roll mainly made of copper, copper alloy, Mo, or W. By spraying the molten alloy, it is possible to obtain a stainless steel alloy with a thickness of 15 μm or more and 120 μm or less. The metallographic structure of the alloy is coarsened, impairing the grindability. On the other hand, when the roll surface speed is 40 m/sec or more, the molten alloy supplied from the injection nozzle onto the chill roll surface cannot adhere to the chill roll surface, and the formation of the quenched alloy (stainless alloy) becomes unstable. The surface speed should be between 10m/sec and 40m/sec. In order to refine the stainless steel alloy structure and stabilize the formation of the stainless steel alloy, the roll surface speed is preferably 15 m/sec or more and 40 m/sec or less, more preferably 18 m/sec or more and 38 m/sec or less. good.

前記合金溶湯を急冷ロール表面上へ供給する噴射ノズルの材質は、石英(SiO2)、窒化硼素(BN)、炭化珪素素(SiC)、およびアルミナ(Al2O3)のいずれかを主成分とすることが好ましい。 The material of the injection nozzle that supplies the molten alloy onto the surface of the quench roll may be composed mainly of quartz (SiO2), boron nitride (BN), silicon carbide (SiC), or alumina (Al2O3). preferable.

前記ステンレス系合金を作製する際は、合金溶湯と冷却ロールの密着性が重要であり、本合金溶湯の密着性は冷却ロールの素材にも影響されることから冷却ロールの素材は熱伝導と融点も考慮し、銅または銅を主成分とする合金、MoまたはMoを主成分とする合金、あるいは、WまたはWを主成分とする合金のいずれかが良いが、ステンレス系合金の製造に係る設備およびランニングコストを鑑み、銅または銅を主成分とする合金が好ましい。加えて、冷却ロール表面の表面粗度も合金溶湯と冷却ロールの密着性に影響することから、冷却ロール表面の算術平均粗さRaを10nm以上20μm以下とすることが良く、生産効率と品質を考慮してRaは50nm以上10μm以下が好ましく、100nm以上10μm以下がより好ましい。 Adhesion between the molten alloy and the cooling roll is important when producing the stainless steel alloy. The adhesion of the molten alloy is also affected by the material of the cooling roll. Considering the above, either copper or an alloy with copper as the main component, Mo or an alloy with Mo as the main component, or W or an alloy with W as the main component is preferable, but equipment related to the production of stainless steel alloys And in view of running costs, copper or an alloy containing copper as a main component is preferable. In addition, since the surface roughness of the chill roll surface also affects the adhesion between the molten alloy and the chill roll, it is preferable that the arithmetic mean roughness Ra of the chill roll surface is 10 nm or more and 20 μm or less, which improves production efficiency and quality. Taking this into account, Ra is preferably 50 nm or more and 10 μm or less, more preferably 100 nm or more and 10 μm or less.

本発明における合金溶湯と冷却ロールの密着性は、前記の冷却ロールの表面粗度に加えて、噴射ノズルから冷却ロール表面へ供給される合金溶湯の噴射圧力にも影響する。前記噴射圧力が2kPa以下では合金溶湯の冷却ロール表面への押し付けが弱く、合金溶湯が冷却ロール表面に密着出来ないことから、合金溶湯の急冷凝固が実施出来ない。一方、前記噴射圧力が60kPa以上では、冷却ロール表面への合金溶湯の押し付け圧が強過ぎるため、合金溶湯が冷却ロール上で跳ね飛ばされ溶湯急冷が実施出来ないことから噴射圧力は、2kPa以上60kPa以下が良い。好ましくは5kPa以上40kPa以下良く、より好ましくは、10kPa以上30kPa以下が良い。 The adhesion between the molten alloy and the chill roll in the present invention affects not only the surface roughness of the chill roll but also the injection pressure of the molten alloy supplied from the injection nozzle to the chill roll surface. If the injection pressure is 2 kPa or less, the molten alloy cannot be pressed against the chill roll surface so weakly that the molten alloy cannot be brought into close contact with the chill roll surface, so that the molten alloy cannot be rapidly solidified. On the other hand, when the injection pressure is 60 kPa or more, the pressure of the molten alloy pressed against the chill roll surface is too strong, so the molten alloy is splashed on the chill roll and the molten metal cannot be quenched. The following are good. It is preferably 5 kPa or more and 40 kPa or less, more preferably 10 kPa or more and 30 kPa or less.

さらに本発明において重要な合金溶湯と冷却ロールの密着性は、前記冷却ロールの内部を流れるロール冷却水量および冷却水温にも影響する。ロール冷却水が0.1立米/min以下の場合、ノズルから冷却ロール表面上に噴射された合金溶湯の熱量を冷却ロールで抜熱出来ず、冷却ロールの表面温度が徐々に上がり冷却ロール表面が局所的に溶融するため溶湯急冷が実施出来ない。一方、20立米/min以上のロール冷却水量では、ロール冷却水IN側の温度とロール冷却水OUT側の温度差ΔTが1℃以下となり、溶湯冷却中の冷却ロールの表面温度が上がらず、冷却ロール表面と合金溶湯の密着性が不安定な状態になることから、0.1立米/min以上20立米/min以下のロール冷却水量が良い。好ましくは、0.2立米/min以上15立米/min以下が良く、より好ましくは、0.3立米/min以上15立米/min以下が良い。 Further, the adhesion between the molten alloy and the chill roll, which is important in the present invention, also affects the amount and temperature of the roll cooling water flowing inside the chill roll. When the roll cooling water is 0.1m3/min or less, the heat quantity of the molten alloy sprayed onto the chill roll surface from the nozzle cannot be removed by the chill roll, and the surface temperature of the chill roll rises gradually, causing localized damage to the chill roll surface. Rapid cooling of molten metal cannot be implemented because it melts to On the other hand, when the roll cooling water flow rate is 20 cubic meters/min or more, the temperature difference ΔT between the roll cooling water IN side and the roll cooling water OUT side becomes 1°C or less, and the surface temperature of the cooling roll during molten metal cooling does not rise. Since the adhesion between the roll surface and the molten alloy becomes unstable, a roll cooling water flow rate of 0.1 m3/min or more and 20 m3/min or less is preferable. It is preferably 0.2 cubic meters/min or more and 15 cubic meters/min or less, more preferably 0.3 cubic meters/min or more and 15 cubic meters/min or less.

なお、前記ロール冷却水の水温は、5℃以上60℃以下であることが良い。5℃以下では前記合金溶湯と冷却ロールの密着性を確保出来ず、60℃以上ではステンレス系合金の冷却ロールからの剥離が不安定になる。好ましくは、10℃以上60℃以下が良く、より好ましくは、15℃以上55℃以下が良い。 The temperature of the roll cooling water is preferably 5°C or higher and 60°C or lower. If the temperature is 5°C or less, the adhesion between the molten alloy and the chill roll cannot be ensured, and if the temperature is 60°C or more, separation of the stainless steel alloy from the chill roll becomes unstable. The temperature is preferably 10°C or higher and 60°C or lower, and more preferably 15°C or higher and 55°C or lower.

前記ステンレス系合金の製造方法において、前記冷却ロールは、外径200mm以上1500mm以下が良い。外径200mm以下では冷却ロール表面上にてステンレス系合金が生成された後、冷却ロールからステンレス系合金が剥離するまでの時間が短く、十分に溶湯急冷が実施されず、微細な金属組織が得られない。一方、外径1500mm以上の冷却ロールは鍛造方法で作製することが困難である。好ましくは、外径230mm以上1300mm以下が良く、より好ましくは、外径280mm以上1200mm以下が良い。 In the method for producing a stainless steel alloy, the cooling roll preferably has an outer diameter of 200 mm or more and 1500 mm or less. When the outer diameter is 200 mm or less, the time required for the stainless steel alloy to separate from the chill roll after the stainless steel alloy is formed on the chill roll surface is short, and the molten metal is not sufficiently quenched, resulting in a fine metal structure. can't On the other hand, it is difficult to produce a chill roll with an outer diameter of 1500 mm or more by forging. The outer diameter is preferably 230 mm or more and 1300 mm or less, more preferably 280 mm or more and 1200 mm or less.

本発明におけるステンレス系合金の製造方法において、前記冷却ロールの全長は、前記複数孔型ノズルの開口孔全長(開口孔の一方の最外から、もう一方の開口孔の最外までの距離をノズル開口孔の全長とする)に20mm以上400mm未満の長さを加えたロール全長が良く、加えて前記冷却ロールの厚みは5mm以上100mm以下が良い。前記開口孔全長に20mm以下の長さを加えた冷却ロール全長、並びに前記冷却ロールの厚みが5mm以下の場合は、前記冷却ロールのヒートシンクとしての熱容量を考慮した場合、噴射ノズルから冷却ロールに供給される合金溶湯が持つ熱量を前記ロール冷却水にて抜熱される前に冷却ロールの温度が上がり過ぎることから、安定した溶湯急冷が実施出来ない。一方、前記開口孔全長に400mm以上の長さ加えたロール全長、並びに前記冷却ロールの厚みが100mm以上の場合は、前記冷却ロールの加工コストが大幅に上がることに加えて、前記ロール冷却水への熱伝導が遅く、冷却ロールの表面温度が上がり過ぎるため安定した溶湯急冷が実施出来ない。好ましい冷却ロールの長さは、前記開口孔全長に30mm以上300mm以下の長さを加えた長さが良く、加えて、前記冷却ロールの厚みは5mm以上70mm以下が良い。さらに好ましくは、前記開口孔全長に40mm以上300mm以下の長さを加えた長さが良く、加えて前記冷却ロールの厚みは7mm以上50mm以下が良い。 In the method for producing a stainless steel alloy according to the present invention, the total length of the cooling roll is the total length of the openings of the multiple-hole type nozzle (the distance from the outermost of one of the openings to the outermost of the other opening of the nozzle The total length of the roll is preferably 20 mm or more and less than 400 mm in addition to the total length of the opening holes), and the thickness of the cooling roll is preferably 5 mm or more and 100 mm or less. When considering the total length of the cooling roll obtained by adding the length of 20 mm or less to the total length of the opening hole, and the heat capacity of the cooling roll as a heat sink when the thickness of the cooling roll is 5 mm or less, the heat is supplied from the injection nozzle to the cooling roll. Since the temperature of the cooling roll rises too much before the heat of the molten alloy is removed by the roll cooling water, stable rapid cooling of the molten alloy cannot be performed. On the other hand, if the total length of the roll obtained by adding 400 mm or more to the total length of the opening holes and the thickness of the cooling roll are 100 mm or more, the processing cost of the cooling roll increases significantly, and the roll cooling water The heat conduction is slow, and the surface temperature of the cooling roll rises too much, making it impossible to stably quench the molten metal. A preferable length of the cooling roll is a length obtained by adding a length of 30 mm or more and 300 mm or less to the total length of the opening hole, and a thickness of the cooling roll is preferably 5 mm or more and 70 mm or less. More preferably, the length is the total length of the opening hole plus 40 mm or more and 300 mm or less, and the thickness of the cooling roll is preferably 7 mm or more and 50 mm or less.

なお、本発明における単ロール溶湯急冷装置の冷却ロールと噴射ノズルの位置関係において、噴射ノズルを冷却ロールの長さ方向に水平往復移動(トラバース)させながら合金溶湯を噴射ノズルから冷却ロールへ供給することで、冷却ロール表面の局所的溶融による荒れを低減出来ることから、噴出ノズルをトラバースさせない場合に比べて急冷凝固時間を延ばせるが、噴出ノズルのトラバース範囲は、冷却ロール全長以内に収めることが良く、好ましくは冷却ロールの長さの90%以内、より好ましくは80%以内が良い。 In the positional relationship between the cooling roll and the injection nozzle of the single roll molten metal quenching apparatus of the present invention, the molten alloy is supplied from the injection nozzle to the cooling roll while reciprocating horizontally (traversing) the injection nozzle in the longitudinal direction of the cooling roll. As a result, it is possible to reduce the roughness of the chill roll surface due to local melting, so that the rapid solidification time can be extended compared to the case where the jet nozzle does not traverse. , preferably within 90% of the length of the chill roll, more preferably within 80%.

また、本発明における単ロール溶湯急冷装置を用いた合金溶湯の急冷凝固過程において、冷却ロール表面の局所的溶融による荒れを低減する方法として、溶湯急冷中、冷却ロール表面を研磨、もしくは研削加工を施し、荒れを取り除くことでも急冷凝固時間を延ばすことが可能となる。 In addition, in the rapid solidification process of the molten alloy using the single roll molten metal quenching apparatus of the present invention, as a method of reducing roughness due to local melting on the chill roll surface, the chill roll surface is polished or ground during the molten metal quenching. It is also possible to extend the rapid solidification time by applying and removing roughness.

以下、本発明の実施例を説明する。 Examples of the present invention will be described below.

(実施例)
表1に示す各合金組成となるよう、純度99.5%以上のFe、Cr、Ni、Mn、Si、B、Mo、Cuの各元素を配合した素原料100kgをアルミナ製坩堝へ挿入した後、高周波誘導加熱により溶解し、合金溶湯を用意した後、表1に記載のBN製の噴射ノズル(孔径、孔間隔、孔数を表1に記載)を底部に配した内径200mm×高さ400mmのアルミナ製貯湯容器へ前記合金溶湯50kgを注いだ。なお、噴射ノズル直下には表1に記載のノズル/ロール間ギャップにてクロムジルコン銅製の冷却ロール(外径600mm×幅200mm)が配置されている。
(Example)
After inserting 100 kg of raw materials containing each element of Fe, Cr, Ni, Mn, Si, B, Mo, and Cu with a purity of 99.5% or more into an alumina crucible so as to obtain each alloy composition shown in Table 1, high-frequency After melting by induction heating and preparing a molten alloy, alumina with an inner diameter of 200 mm and a height of 400 mm with a BN injection nozzle (hole diameter, hole spacing, and number of holes shown in Table 1) at the bottom. 50 kg of the molten alloy was poured into the hot water storage container. A cooling roll made of chromium zircon copper (outer diameter 600 mm×width 200 mm) is arranged at the nozzle/roll gap shown in Table 1 immediately below the injection nozzle.

その後、貯湯容器の周囲に設置された高周波加熱用コイルへ通電することで、前記合金溶湯50kgをさらに加熱し、溶湯温度が表1に記載の配合組成合金の融点より約100℃以上の溶湯温度に到達した後、噴射ノズル上部に配したアルミナ製溶湯ストッパーを引き抜き、貯湯容器の底部に配した噴射ノズルから合金溶湯を表2に記載の噴射圧にて、同じく表2に記載のロール表面速度にて回転している冷却ロールの表面上へ噴出した。なお、冷却ロールの表面粗度は急冷凝固工程前に予め表2に記載の算術平均粗さ(Ra)になるよう調節した。 After that, by energizing the high-frequency heating coil installed around the hot water storage container, 50 kg of the molten alloy is further heated, and the molten metal temperature is about 100 ° C or higher than the melting point of the alloy composition shown in Table 1. After reaching , pull out the alumina molten metal stopper arranged at the top of the injection nozzle, and the molten alloy is injected from the injection nozzle arranged at the bottom of the hot water storage container at the injection pressure shown in Table 2, and the roll surface speed shown in Table 2. spouted onto the surface of the cooling roll rotating at . The surface roughness of the cooling roll was adjusted in advance so as to have the arithmetic mean roughness (Ra) shown in Table 2 before the rapid solidification step.

前記冷却ロールの表面へ噴出されロール上に押し付けられた前記合金溶湯は冷却ロール表面上にて湯だまり(パドル)を形成、パドルと冷却ロールの界面にて急冷凝固され、表3に示す平均厚み、および平均幅を持つ薄帯状の急冷凝固合金(本発明によるステンレス系合金)を得た。得られた前記ステンレス系合金は、直後にフェザーミルにより、長手方向が5mm~50mmのステンレス系合金薄片になるよう粗粉砕した。なお、実施例1~実施例10の全てにおいて、フェザーミルを用いた粗粉砕にて、ステンレス系合金の長手方向が50mm以下となる前記ステンレス系合金薄片の収率は、99%以上であった。 The molten alloy jetted to the surface of the chill roll and pressed onto the roll forms a pool (paddle) on the chill roll surface, is rapidly solidified at the interface between the paddle and the chill roll, and has an average thickness shown in Table 3. , and a ribbon-shaped rapidly solidified alloy (stainless alloy according to the present invention) having an average width. The stainless steel alloy thus obtained was immediately coarsely pulverized by a feather mill to obtain stainless steel alloy flakes having a longitudinal direction of 5 mm to 50 mm. In all of Examples 1 to 10, the yield of the stainless alloy flakes having a length of 50 mm or less in the longitudinal direction of the stainless alloy was 99% or more by coarse pulverization using a feather mill. .

前記ステンレス系合金薄片をピンディスクミル、もしくはジェットミルを用いて粉砕した。表4に粉砕歩留り(粉砕粉の収率)と粉砕粉の平均粉末粒径を示す。また、実施例にて作製した各ステンレス系合金のX線回折(XRD)評価によりα-Fe相の体積比率について評価した。加えて、各ステンレス系合金を構成する結晶粒の平均結晶粒径を透過型電子顕微鏡(TEM)にて観察した明視野像の画像に対して二値化処理を行い、JIS規格(JIS G 0551:2005)に基づく画像解析により評価した。前記評価にて得たα-Feの体積%、および平均結晶粒径を表4に示す。代表例として図3に実施例1、図4に実施例3、および実施例4におけるX線回折プロファイルを示す。 The stainless steel alloy flakes were pulverized using a pin disk mill or a jet mill. Table 4 shows the pulverization yield (yield of pulverized powder) and the average particle size of the pulverized powder. In addition, the volume ratio of the α-Fe phase was evaluated by X-ray diffraction (XRD) evaluation of each stainless steel alloy produced in Examples. In addition, the average crystal grain size of the crystal grains constituting each stainless steel alloy was observed with a transmission electron microscope (TEM), and binarization was performed on the image of the bright field image, and the JIS standard (JIS G 0551 : 2005). Table 4 shows the volume % of α-Fe and the average crystal grain size obtained in the above evaluation. As representative examples, FIG. 3 shows the X-ray diffraction profiles of Example 1, and FIG. 4 shows the X-ray diffraction profiles of Examples 3 and 4.

なお、実施例1~10のステンレス系合金の断面を透過型電子顕微鏡により酸素含有濃度を分析したところ前記ステンレス系合金の表面から20nm以下の厚みに酸素が濃化しており、ステンレス系合金の表面に酸化膜相が形成されていることを確認した。 In addition, when the cross-sections of the stainless steel alloys of Examples 1 to 10 were analyzed for oxygen concentration by a transmission electron microscope, oxygen was concentrated in a thickness of 20 nm or less from the surface of the stainless steel alloy, and the surface of the stainless steel alloy It was confirmed that an oxide film phase was formed in the

(比較例)
表1に示す各合金組成となるよう、純度99.5%以上のFe、Cr、Ni、Mn、Si、Bの各元素を配合した素原料100kgをアルミナ製坩堝へ挿入した後、高周波誘導加熱により溶解し合金溶湯を用意した後、表1に記載のBN製の噴射ノズル(孔径、孔間隔、孔数を表1に記載)を底部に配した内径200mm×高さ400mmのアルミナ製貯湯容器へ前記合金溶湯50kgを注いだ。なお、噴射ノズル直下には表1に記載のノズル/ロール間ギャップにてクロムジルコン銅製の冷却ロール(外径600mm×幅200mm)が配置されている。
(Comparative example)
After inserting 100 kg of raw materials containing each element of Fe, Cr, Ni, Mn, Si, and B with a purity of 99.5% or more into an alumina crucible so as to obtain each alloy composition shown in Table 1, it is melted by high-frequency induction heating. After preparing the molten alloy, the BN injection nozzle (hole diameter, hole spacing, and number of holes are shown in Table 1) described in Table 1 is placed in the bottom of the alumina hot water storage container with an inner diameter of 200 mm and a height of 400 mm. 50 kg of molten alloy was poured. A cooling roll made of chromium zircon copper (outer diameter 600 mm×width 200 mm) is arranged at the nozzle/roll gap shown in Table 1 immediately below the injection nozzle.

その後、貯湯容器の周囲に設置された高周波加熱用コイルへ通電することで、前記合金溶湯50kgをさらに加熱し、溶湯温度が配合組成合金の融点より約100℃以上の溶湯温度に到達した後、出湯ノズル上部に配したアルミナ製溶湯ストッパーを引き抜き、貯湯容器の底部に配した前記噴射ノズルから合金溶湯を表2に記載の噴射圧にて、同じく表2に記載のロール表面速度にて回転している冷却ロールの表面上へ噴出した。なお、冷却ロールの表面粗度は急冷凝固工程前に予め表2に記載の算術平均粗さ(Ra)になるよう調節した。 After that, by energizing the high-frequency heating coil installed around the hot water storage container, 50 kg of the molten alloy is further heated, and after the molten metal temperature reaches a temperature of about 100 ° C. or higher than the melting point of the alloy composition, Pull out the alumina molten metal stopper placed on the top of the hot water nozzle, and rotate the molten alloy from the injection nozzle placed on the bottom of the hot water storage container at the injection pressure shown in Table 2 and at the roll surface speed shown in Table 2. It spurted onto the surface of the cooling roll that was being held. The surface roughness of the cooling roll was adjusted in advance so as to have the arithmetic mean roughness (Ra) shown in Table 2 before the rapid solidification step.

前記冷却ロールの表面へ噴出されロール上に押し付けられた前記合金溶湯は冷却ロール表面上にて湯だまり(パドル)を形成、パドルと冷却ロールの界面にて急冷凝固され、表3に示す平均厚みおよび平均幅を持つ薄帯状の急冷凝固合金(本発明によるステンレス系合金)を得た。得られた前記ステンレス系合金は、直後、フェザーミルにより長手方向が5mm~50mmのステンレス系合金薄片になるよう粗粉砕した。なお、比較例11、比較例12および比較例13については、フェザーミルを用いた粗粉砕にてステンレス系合金の長手方向が50mm以下となる前記ステンレス系合金薄片の収率は、70%以下であった。 The molten alloy jetted to the surface of the chill roll and pressed onto the roll forms a pool (paddle) on the chill roll surface, is rapidly solidified at the interface between the paddle and the chill roll, and has an average thickness shown in Table 3. and a ribbon-shaped rapidly solidified alloy (stainless alloy according to the present invention) having an average width. Immediately after, the obtained stainless steel alloy was coarsely pulverized by a feather mill to obtain stainless steel alloy flakes having a longitudinal direction of 5 mm to 50 mm. In Comparative Examples 11, 12, and 13, the yield of the stainless steel alloy flakes having a longitudinal direction of 50 mm or less by coarse pulverization using a feather mill was 70% or less. there were.

前記ステンレス系合金薄片をピンディスクミル、もしくはジェットミルを用いて粉砕した。表4に粉砕歩留り(粉砕粉の収率)と粉砕粉の平均粉末粒径を示す。また、実施例にて作製した各ステンレス系合金のX線回折(XRD)評価によりα-Fe相の有無、および体積比率について評価した。加えて、各ステンレス系合金を構成する結晶粒の平均結晶粒径を透過型電子顕微鏡(TEM)にて観察した明視野像の画像に対して二値化処理を行い、JIS規格(JIS G 0551:2005)に基づく画像解析により評価した。前記評価にて得たα-Feの体積%、および平均結晶粒径を表4に示す。代表例として図5に比較例11、図6に比較例13におけるX線回折プロファイルを示す。 The stainless steel alloy flakes were pulverized using a pin disk mill or a jet mill. Table 4 shows the pulverization yield (yield of pulverized powder) and the average particle size of the pulverized powder. Further, the presence or absence of the α-Fe phase and the volume ratio were evaluated by X-ray diffraction (XRD) evaluation of each stainless steel alloy produced in Examples. In addition, the average crystal grain size of the crystal grains constituting each stainless steel alloy was observed with a transmission electron microscope (TEM), and binarization was performed on the image of the bright field image, and the JIS standard (JIS G 0551 : 2005). Table 4 shows the volume % of α-Fe and the average crystal grain size obtained in the above evaluation. As representative examples, FIG. 5 shows the X-ray diffraction profile of Comparative Example 11, and FIG. 6 shows the X-ray diffraction profile of Comparative Example 13.

Figure 2022185963000002
Figure 2022185963000002

Figure 2022185963000003
Figure 2022185963000003

Figure 2022185963000004
Figure 2022185963000004

Figure 2022185963000005
Figure 2022185963000005

1 溶解坩堝
2 溶解用誘導加熱コイル(ワークコイル)
3 溶解坩堝傾動軸
4 貯湯容器(タンデッシュ)
5 貯湯容器誘導加熱コイル(ワークコイル)
6 噴射ノズル
7 ストッパー
8 合金溶湯
9 冷却ロール
10 急冷凝固合金(ステンレス系合金)
12 単孔型噴射ノズル
13 複数孔型噴射ノズル
14 冷却ロール回転方向
15 ディスク駆動モータ
16 回転側ピンディスク
17 固定側ピンディスク
18 粉砕ピン
19 粉砕前原料
20 粉砕品
21 シールエアー
1 melting crucible 2 induction heating coil for melting (work coil)
3 melting crucible tilting shaft 4 hot water storage container (tundish)
5 Hot water storage container induction heating coil (work coil)
6 injection nozzle 7 stopper 8 molten alloy 9 chill roll 10 rapidly solidified alloy (stainless alloy)
12 single hole injection nozzle 13 multiple hole injection nozzle 14 cooling roll rotation direction 15 disk drive motor
16 Rotation side pin disk 17 Fixed side pin disk 18 Crushing pin 19 Raw material before crushing 20 Crushed product 21 Seal air

Claims (7)

組成式(Fe1-x-yCrxNiy)100-l-m-n-q-zMnlSimBnMoqCuz原子%で表現され、組成比率x、y、およびl、m、n、q、zがそれぞれ、
0.15≦x≦0.30
0.002≦y≦0.25
0.00≦l≦2.00原子%
0.00≦m≦3.00原子%
7.00≦n≦20.00原子%
0.00≦q≦3.50原子%
0.00≦z≦4.00原子%
を満足し、本組成式を満足する急冷合金への混入が不可避の不純物である炭素C、窒素N、酸素O、硫黄S、リンPの含有量がそれぞれ、
C≦2000ppm
N≦3000ppm
O≦3000ppm
S≦2000ppm
P≦500ppm
である厚みが15μm以上120μm以下であるステンレス系合金。
The compositional formula (Fe 1-xy Cr x Ni y ) 100-lmnqz Mn l Si m B n Mo q Cu z is represented by atomic %, and the composition ratios x, y, l, m, n, q, and z are, respectively,
0.15≤x≤0.30
0.002≤y≤0.25
0.00≦l≦2.00 atomic %
0.00≤m≤3.00 atomic %
7.00≤n≤20.00 atomic %
0.00≤q≤3.50 atomic %
0.00≤z≤4.00 atomic %
and the contents of carbon C, nitrogen N, oxygen O, sulfur S, and phosphorus P, which are inevitable impurities mixed into the quenched alloy that satisfies this composition formula, are
C≤2000ppm
N≤3000ppm
O≤3000ppm
S≤2000ppm
P≤500ppm
A stainless steel alloy having a thickness of 15 μm or more and 120 μm or less.
請求項1のステンレス系合金において、ピンディスクミルを用いた粉砕工程により、平均粒径50μm以上200μm以下のステンレス系合金粉砕粉末が粉砕工程歩留り80%以上にて得ることが出来るステンレス系合金。 2. The stainless alloy according to claim 1, wherein the stainless alloy pulverized powder having an average particle size of 50 μm or more and 200 μm or less can be obtained at a pulverization process yield of 80% or more by a pulverization process using a pin disc mill. 請求項1のステンレス系合金において、ジェットミルミルを用いた粉砕工程により、平均粒径3μm以上50μm以下のステンレス系合金粉砕粉末が粉砕工程歩留り80%以上にて得ることが出来るステンレス系合金。 2. The stainless alloy according to claim 1, wherein the stainless alloy pulverized powder having an average particle size of 3 μm or more and 50 μm or less can be obtained by a pulverization process using a jet mill with a pulverization process yield of 80% or more. 組成式(Fe1-x-yCrxNiy)100-l-m-n-q-zMnlSimBnMoqCuz原子%で表現され、組成比率x、yおよびl、m、n、q、zがそれぞれ、
0.15≦x≦0.30
0.002≦y≦0.25
0.00≦l≦2.00原子%
0.00≦m≦3.00原子%
7.00≦n≦20.00原子%
0.00≦q≦3.50原子%
0.00≦z≦4.00原子%
を満足する組成のステンレス系合金溶湯を用意する工程と、純銅、銅合金、モリブデン、およびタングステンのいずれかを主原料とする冷却ロール上にて合金溶湯を急冷凝固する急冷凝固工程を備え、急冷凝固工程において、冷却ロールをロール表面速度10m/秒以上40m/秒以下で回転させながら、冷却ロールの表面に合金溶湯を窒化硼素(BN)、石英(SiO2)、炭化珪素(SiC)、およびアルミナ(Al2O3)のいずれかを主成分とする噴射ノズルから噴射する工程を備え、噴射ノズルは、ノズル先端に単孔の開口孔、あるいは、冷却ロールの回転方向と直角の一方向に間隔をあけて配置された二孔以上の複数の開口孔を有し、前記開口孔の直径が0.5mm以上2.0mm以下であり、複数の開口孔では、開口部を構成する各開口孔同士の間隔が2.0mm以上30.0mm以下である、請求項1、請求項2、および請求項3に係るステンレス系合金の製造方法。
The compositional formula (Fe 1-xy Cr x Ni y ) 100-lmnqz Mn l Si m B n Mo q Cu z is represented by atomic %, and the composition ratios x, y and l, m, n, q, z are respectively
0.15≤x≤0.30
0.002≤y≤0.25
0.00≦l≦2.00 atomic %
0.00≤m≤3.00 atomic %
7.00≤n≤20.00 atomic %
0.00≤q≤3.50 atomic %
0.00≤z≤4.00 atomic %
A step of preparing a molten stainless steel alloy having a composition satisfying In the solidification process, while rotating the chill roll at a roll surface speed of 10 m/sec or more and 40 m/sec or less, boron nitride (BN), quartz (SiO2), silicon carbide (SiC), and alumina are applied to the surface of the chill roll. (Al2O3) is provided as a main component, and the injection nozzle has a single opening hole at the tip of the nozzle, or is spaced in one direction perpendicular to the rotation direction of the cooling roll. It has a plurality of apertures of two or more arranged, the diameter of said apertures is 0.5 mm or more and 2.0 mm or less, and in the plurality of apertures, the distance between each aperture constituting the aperture is 2.0 mm. The method for producing a stainless steel alloy according to claims 1, 2, and 3, wherein the thickness is 30.0 mm or more.
請求項4において、急冷凝固工程における雰囲気が、常圧(101.3kPa )の大気下、もしくは1kPa以上100kPa 以下の不活性ガス下において、噴射ノズルから噴出される合金溶湯の噴射圧力が2kPa以上60kPa以下である請求項1、請求項2、および請求項3に係るステンレス系合金の製造方法。 In claim 4, the atmosphere in the rapid solidification step is normal pressure (101.3 kPa) or inert gas of 1 kPa or more and 100 kPa or less, and the injection pressure of the molten alloy injected from the injection nozzle is 2 kPa or more and 60 kPa or less. The method for producing a stainless steel alloy according to claim 1, claim 2, and claim 3. 請求項4において、急冷凝固工程における冷却ロール表面と噴射ノズル先端の距離(ノズル/ロール間ギャップ)が、0.3mm以上20mm以下である請求項1、請求項2、および請求項3に係るステンレス系合金の製造方法。 In claim 4, the distance between the cooling roll surface and the tip of the injection nozzle (nozzle/roll gap) in the rapid solidification process is 0.3 mm or more and 20 mm or less. A method of manufacturing an alloy. 請求項4において、冷却ロールの外径が200mm以上1500mm以下であり、加えて冷却ロール表面の算術平均粗さRaが10nm以上20μm以下である請求項1、請求項2、および請求項3に係るステンレス系合金の製造方法。 In claim 4, the outer diameter of the chill roll is 200 mm or more and 1500 mm or less, and the arithmetic mean roughness Ra of the chill roll surface is 10 nm or more and 20 μm or less. A method for producing a stainless steel alloy.
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