JP2023539918A - Ｎｉ基合金材料 - Google Patents

Ｎｉ基合金材料 Download PDF

Info

Publication number
JP2023539918A
JP2023539918A JP2023515245A JP2023515245A JP2023539918A JP 2023539918 A JP2023539918 A JP 2023539918A JP 2023515245 A JP2023515245 A JP 2023515245A JP 2023515245 A JP2023515245 A JP 2023515245A JP 2023539918 A JP2023539918 A JP 2023539918A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
nickel
based alloy
copper
alloy material
fibers
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2023515245A
Other languages
English (en)
Inventor
ドゥ バルデメーカー ジェレミー
グー オーレリー
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bekaert NV SA
Original Assignee
Bekaert NV SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bekaert NV SA filed Critical Bekaert NV SA
Publication of JP2023539918A publication Critical patent/JP2023539918A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C19/00—Alloys based on nickel or cobalt
    • C22C19/03—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel
    • C22C19/05—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium
    • C22C19/051—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium and Mo or W
    • C22C19/055—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium and Mo or W with the maximum Cr content being at least 20% but less than 30%
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/14—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
    • B01D39/20—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of inorganic material, e.g. asbestos paper, metallic filtering material of non-woven wires
    • B01D39/2027—Metallic material
    • B01D39/2031—Metallic material the material being particulate
    • B01D39/2034—Metallic material the material being particulate sintered or bonded by inorganic agents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/14—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
    • B01D39/20—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of inorganic material, e.g. asbestos paper, metallic filtering material of non-woven wires
    • B01D39/2027—Metallic material
    • B01D39/2041—Metallic material the material being filamentary or fibrous
    • B01D39/2044—Metallic material the material being filamentary or fibrous sintered or bonded by inorganic agents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C1/00—Manufacture of metal sheets, metal wire, metal rods, metal tubes by drawing
    • B21C1/003—Drawing materials of special alloys so far as the composition of the alloy requires or permits special drawing methods or sequences
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C37/00—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
    • B21C37/04—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of bars or wire
    • B21C37/047—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of bars or wire of fine wires
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C9/00—Cooling, heating or lubricating drawing material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/002—Manufacture of articles essentially made from metallic fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F5/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
    • B22F5/12—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product of wires
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/68—Temporary coatings or embedding materials applied before or during heat treatment
    • C21D1/70—Temporary coatings or embedding materials applied before or during heat treatment while heating or quenching
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/68—Temporary coatings or embedding materials applied before or during heat treatment
    • C21D1/72—Temporary coatings or embedding materials applied before or during heat treatment during chemical change of surfaces
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/0247—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the heat treatment
    • C21D8/0252—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the heat treatment with application of tension
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/0247—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the heat treatment
    • C21D8/0257—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the heat treatment with diffusion of elements, e.g. decarburising, nitriding
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/06—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of rods or wires
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/52—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/52—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length
    • C21D9/525—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length for wire, for rods
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/04—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C1/0433—Nickel- or cobalt-based alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/10—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of nickel or cobalt or alloys based thereon
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/12—Special parameters characterising the filtering material
    • B01D2239/1233—Fibre diameter
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
    • B22F2998/10—Processes characterised by the sequence of their steps
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2221/00—Treating localised areas of an article
    • C21D2221/10—Differential treatment of inner with respect to outer regions, e.g. core and periphery, respectively

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Inorganic Fibers (AREA)

Abstract

本発明は、ニッケル基合金材料に関する。このニッケル基合金材料は、重量パーセントの単位で：クロム：２０．００～２２．５０％、モリブデン：１１．５０～１４．５０％、鉄：２．００～６．００％、銅：２．１０～６．００％、タングステン：２．５０～３．００％、コバルト：２．５０ｍａｘ％、炭素：０．１０ｍａｘ％、ケイ素：１．００ｍａｘ％、マンガン：０．５０ｍａｘ％、リン：０．０２ｍａｘ％、バナジウム：０．３５ｍａｘ％、残部のニッケル、及び０．０２％未満の不純物からなる。本発明はさらに、上記組成を有する繊維、及びこのような繊維の製造方法に関する。

Description

本発明は、一般に、ニッケル基合金材料．に関する。本発明は、特に、硫酸及び塩酸に対する耐性が得られるニッケル－クロム－モリブデン－銅合金に関する。本発明はさらに、このような合金組成を有する繊維、及びこのようなニッケル基合金繊維の製造方法に関する。
半導体の製造及び加工中、かなりのステップが、硫酸及び塩酸との反応を伴う。これらの反応ステップ中、硫酸及び塩酸に対して耐性の材料が必要とされる。このような用途のために考慮される現在の合金としては、鉄基合金と比較して硫酸に対して非常に優れた耐食性を有するニッケル－クロム－モリブデンが挙げられる。ＨａｓｔｅｌｌｏｙＣ２２及びＨａｓｔｅｌｌｏｙＣ２７６（「Ｈａｓｔｅｌｌｏｙ」は商標である）、特許文献の特開平８－３６６６号広報、欧州特許出願公開第２４７９３０１Ａ号明細書などに開示される５６～５９パーセントのニッケルと、１６～２７パーセントのクロムと、１６～２５パーセントのモリブデンとを含むニッケル基合金が用いられている。
クロム、銅、及びモリブデンは、個別に、硫酸に対するニッケル基合金の耐食性に有益であることが知られている。これらの合金化添加物の使用は、しかしながら、熱安定性の問題によって制限される。言い換えると、これらの元素の溶解性がかなりの量で上回る場合、微細構造中の有害な金属間相の析出を回避することが困難となる。これらによって、展伸材の製造に影響が生じることがあり、溶接物の性質が低下することがある。
硫酸及び塩酸に対してさらに高い耐性を有する展伸可能な合金が探求されている。
本発明の目的の１つは、硫酸及び塩酸に対してより高い耐性を有する新規な展伸可能な合金を提供することである。
本開示の別の目的は、新規合金組成を有する耐食性繊維、及びその製造方法を提供することである。
本発明によると、重量パーセントの単位で：クロム：２０．００～２２．５０％、モリブデン：１１．５０～１４．５０％、好ましくはモリブデン１２．５～１４．５０％、鉄：２．００～６．００％、銅：２．１０～６．００％、タングステン：２．５０～３．００％、コバルト：２．５０ｍａｘ％、炭素：０．１０ｍａｘ％、例えば０．０３ｍａｘ％、又は０．０１ｍａｘ％、ケイ素：１．００ｍａｘ％、マンガン：０．５０ｍａｘ％、リン：０．０２ｍａｘ％、バナジウム：０．３５ｍａｘ％、並びに残部のニッケル、及び０．０２％未満の不純物からなるニッケル基合金材料が提供される。
本発明によるニッケル基合金材料は、あらゆる形態であってよい。例えば、合金材料は鋳造物の形態であってよい。合金材料は粉末冶金形態であってよい。合金材料は繊維の形態であってもよい。合金材料は、ワイヤ、箔、又はメッシュの形態であってもよい。
この材料は、類似の組成を有する材料に従来技術で利用可能なあらゆる周知の方法で製造することができる。本発明によると、特に、集束伸線プロセスによって金属ワイヤから本発明の合金組成を有する繊維が得られる。
金属繊維の集束伸線では、ある数の金属ワイヤが束ねられ、ともに伸線される。それぞれの金属ワイヤ上を、場合により線材の直径上でも、適切なマトリックス材料で覆うことによって、個別のワイヤが互いに分離される。マトリックス材料で覆われたすべての金属ワイヤは、エンベロープ材料で覆われる。このようなマトリックス材料中に埋め込まれて覆われた金属ワイヤの束を、以下では「複合ワイヤ」と呼ぶ。複合ワイヤが所望の直径まで伸線された後、エンベロープ材料及びマトリックス材料は、通常は浸出によって除去される。
本発明によると、マトリックス材料として銅又は銅合金を用いてニッケル基合金繊維が製造される。繊維を製造するためにエンベロープ材料として鉄又は銅などの金属が用いられる。マトリックス材料としての銅又は銅合金の使用は有利であるが、その理由は、銅又は銅合金は、ニッケル基合金繊維に伸線する必要があるニッケル基合金ワイヤと同様の変形特性を有するからである。伸線及び焼きなまし作業中に、銅マトリックスはニッケル基合金ワイヤと適合性である。銅マトリックスは、より低い耐薬品性を有し、浸出プロセスにおいて、ニッケル基合金繊維からマトリックス銅材料を非常に容易に除去することができる。
本発明によると、集束伸線によるニッケル基合金繊維の製造方法がさらに提供される。本発明による方法は：（ａ）重量パーセントの単位で：クロム２０．００～２２．５０％、モリブデン１１．５０～１４．５０％、好ましくはモリブデン１２．５０～１４．５０％、鉄２．００～６．００％、タングステン２．５０～３．００％、銅５．００ｍａｘ％、例えば銅３．００ｍａｘ％又は銅１．００ｍａｘ％、コバルト２．５０ｍａｘ％、炭素０．１０ｍａｘ％、例えば０．０３ｍａｘ％、又は０．０１ｍａｘ％、ケイ素０．０８ｍａｘ％、マンガン０．５０ｍａｘ％、リン０．０２ｍａｘ％、バナジウム：０．３５ｍａｘ％、並びに残部のニッケル及び０．０２％未満の不純物からなる組成を有するニッケル基合金金属ワイヤを提供するステップと；（ｂ）ニッケル基合金金属ワイヤをマトリックス材料中に埋め込むステップと；（ｃ）埋め込まれたニッケル基合金金属ワイヤを被覆材料で覆って複合ワイヤを形成するステップと；（ｄ）上記複合ワイヤの直径を縮小させ、上記縮小させた複合ワイヤに対しする熱処理を行い、最終の縮小を行うことを交互に行うステップと；（ｅ）マトリックス材料及び被覆材料を複合ワイヤから除去することによってニッケル基合金金属繊維を提供するステップとを含む。上記熱処理は、８００～１１００℃の範囲内の温度で０．０５～５分間行うことができる。
好ましい方法の１つでは、第１のステップにおけるそれぞれのニッケル基ワイヤの上にマトリックス材料の層を取り付けることによって、ニッケル基ワイヤがマトリックス材料中に埋め込まれる。マトリックス材料は銅又は銅合金を含む。この層の厚さは、例えば１μｍ～２ｍｍの間である。場合により、被覆されたワイヤの直径を、伸線ステップによって縮小させる。個別のワイヤ上にマトリックス材料の層を取り付けた後、及び場合により被覆されたワイヤの伸線を行った後、ワイヤをまとめて束を形成することができる。続いて、例えば鉄を含むエンベロープ材料を束の周りに取り付けて複合ワイヤが形成される。
場合により、上記方法は、複合ワイヤの直径を縮小させる前に、複合ワイヤの熱処理を行うステップを含む。
複合ワイヤの縮小は、当技術分野において周知のあらゆる技術によってワイヤを伸線することを含む。或いは、直径の縮小は、圧延作業によって行うことができる。
交互に、複合ワイヤの直径を縮小させ、熱処理を行う。縮小は、数回の引き続く縮小パス、例えばワイヤ伸線装置上の伸線作業を含むことができる。
マトリックス材料の除去は、好ましくは、硫酸又は硝酸を用いた複合ワイヤの浸出を含む。
それぞれの熱処理中、マトリックス材料は、ニッケル基ワイヤのある深さにわたって拡散し、これは、熱処理中に用いられる温度に大きく依存する。
本発明によると、出発ニッケル基合金ワイヤは、最終ニッケル基合金繊維よりも銅の含有量が少ない。これはニッケル基合金ワイヤの集束伸線に適している。２つの伸線ステップの間に行われる中間熱処理及び／又は最後の熱処理によって、銅マトリックス材料がニッケル基合金ワイヤ中に拡散する。この結果として、ニッケル基合金ワイヤの組成は、熱処理後にある程度変化する。
銅及びモリブデンは、硫酸に対して良好な耐性を有するが、それらの組み合わせによってニッケル基合金中に析出又はシグマ相が生じることが、従来技術で知られている。シグマ相は、溶接性及び加工性には適していない。本発明によると、出発ニッケル基合金ワイヤが含む銅は、最終伸線繊維よりも少ない。したがって、出発ニッケル基合金材料は、加工性に関する問題を有しない。相当量の銅及びモリブデンによって生じるシグマ相は、加工性に対して有害なことが従来技術において確認されている。複合ワイヤの熱処理中、ニッケル基合金ワイヤ上を被覆する銅は、ニッケル基合金ワイヤ中に拡散する。ニッケル基合金繊維のマトリックス材料として銅を用いることの重要な利点は、加工中の材料は十分な加工性を有し、ワイヤの縮小後の熱処理中の銅の拡散によって、最終ニッケル基合金繊維の耐食性がさらに改善されることである。
本発明によると、４．５以上の少なくとも１回の変形を用いて、複合ワイヤの直径を縮小させる。変形εは、複合ワイヤの初期断面Ｓ１の最終断面Ｓ２に対する比の対数関数の値として定義される：
ε＝ｌｎ（Ｓ１／Ｓ２）
初期断面Ｓ１は、熱処理後及び複合ワイヤがさらに伸線される前に測定した複合ワイヤの断面を意味する。最終断面Ｓ２は、中間熱処理なしの変形（伸線）後の複合ワイヤの断面を意味する。
ニッケル基材料組成物は２つの焼きなまし処理の間で大きな変形が可能なので、焼きなまし処理の回数を減らすことができる。好ましくは、このような大きな縮小は最終の縮小中に用いられて、複合ワイヤの最終直径が得られる。こうして得られたニッケル基繊維は、本発明の主題としての銅の拡散及び析出がその表面にわたって制御されることの大部分の利益が得られる。複合ワイヤの最終伸線後の熱処理によって、ニッケル基繊維中の銅含有量が増加するが、析出はもはや複合ワイヤの加工性に影響しない。本発明によるニッケル基合金材料はシグマ相を含む。ニッケル基合金繊維は、４～８体積％の範囲内のシグマ相を有することができる。複合ワイヤ中のσ相の変形性及び析出は、複合ワイヤの変形性に悪影響を与えうることが従来技術において知られている。従来技術では、加工性が低下するために、シグマ相の析出は回避される。最も驚くべきことに、本発明により製造された繊維はシグマ相の析出を有するが、複合ワイヤは、小さな直径まで伸線するために十分な加工性を有することが分かった。
最終直径縮小の後及び焼きなまし処理の前に、銅の分布は、上記金属繊維の表面から上記金属繊維の大部分まで徐々に減少する。銅の含有量は、上記繊維の表面の下の１００ｎｍの深さにおいて２．１重量％を超え１０重量％未満の範囲内となることができる。場合により、最終の縮小の後に熱処理が行われる。この最終熱処理の後、ニッケル基合金繊維の束は、繊維の長さにわたって実質的に同じ性質を有し、実質的に均一な組成を有することが分かった。銅の拡散は、複合ワイヤのその最終直径への伸線中の焼きなまし処理によって制御することができる。
繊維の表面組成の小さな変化でさえも、ニッケル基合金繊維の性質に影響を与えることがあるので、本発明によるニッケル基合金繊維の均一性は重要な利点である。例えば、ニッケル基合金繊維の耐酸化性及び耐食性は、ニッケル基繊維表面の組成の均一性によって決定される。
本発明によるニッケル基合金繊維の性質は、本発明としてのニッケル基合金繊維のある長さにわたってより均一となることが分かった。このような組成の均一性によって、信頼性があり予測可能な関連の繊維の性質が得られ、このような繊維及びこれらのニッケル基合金繊維を含む製品の信頼性があり経済的な予防交換が可能となる。
出発ニッケル基合金ワイヤは１００μｍ～２０ｍｍの間の直径を有することができる。ニッケル基合金繊維は、０．１μｍを超え１００μｍ未満、好ましくは０．５～５０μｍの間の相当直径を有することができる。相当直径は、ニッケル基合金繊維の断面の表面積と同じ表面積の想像上の円の直径として定義される。
繊維の加工中のケイ素に汚染はないので、ニッケル基合金繊維中のケイ素含有量は０．０８ｍａｘ％に制限することができる。
本発明によるニッケル基合金繊維は、多くの用途に用いることができる。これらは例えば、濾過材、導電性の布、金属又はポリマー基材上のフロック加工に用いることができる。
現在のところ、ニッケル基合金繊維が濾過材中に用いられる場合、特に硫酸及び塩酸を伴う環境、例えば半導体加工中のガスの濾過の場合、高い耐食性を有するニッケル基合金繊維が必要とされている。本発明の主題としての繊維は、硫酸及び塩酸に対する改善された耐食性を有することが分かった。本発明の材料の塩酸に対する耐食率は約０．４～０．６ミリインチ／年（ＭＰＹ）である。これによって、銅及びモリブデンの相乗効果、及びこのような組成の実現に有益な繊維製造プロセスを得ることができる。
本発明の別の一態様によると、濾過材が提供される。本発明の濾過材は、焼結されている粉末又は繊維のウェブである少なくとも１つの層を含む。これらの粉末又は繊維は、本発明の材料の組成を有するニッケル基合金材料からできている。本発明による濾過材を有するフィルターエレメントを含む濾過システムも提供される。
添付の図面を参照しながら、これより本発明をより詳細に説明する。
類似の組成を有するが異なる銅含有量及び／又はモリブデン含有量を有する現在知られているニッケル基合金材料と比較した、本発明の主題としてのニッケル基合金繊維の耐食率（ＭＰＹ）を示している。
発明の好ましい実施形態の説明
表１は、本発明によるニッケル基合金繊維試料Ａ及び試料Ｂ、並びにニッケル基合金試料材料Ｘの組成を示している。
本発明の主題としてのニッケル基合金繊維は、以下の好ましい方法を用いて提供することができる。０．５～１．５ｍｍの間、例えば１．４ｍｍの直径であり、表１中のニッケル基合金材料Ｘの例Ｘによる組成を有するニッケル基ワイヤが提供される。これらのニッケル基合金ワイヤは、例えば電解コーティングによって銅又は銅合金の層で被覆される。好ましくは、この層は、３～１００μｍの範囲、例えば５μｍの厚さである。通常、５０～２０００本のニッケル基合金ワイヤが束ねられて複合ワイヤが得られる。複合ワイヤの直径を縮小させ、被覆材料及びマトリックス材料を除去した後、本発明の主題として得られたニッケル基合金繊維の束は、５０～２０００本のニッケル基合金繊維を含む。最も好ましくは９０～１０００本のニッケル基合金ワイヤが束ねられる。場合により、被覆されたニッケル基ワイヤは、０．１～１ｍｍの範囲、例えば０．３５ｍｍの直径まで縮小される。場合により直径が縮小された幾つかの被覆されたワイヤ、例えば１０００本は、例えば鉄エンベロープで覆われ、これによって５～１５ｍｍの範囲内の直径を有する複合ワイヤが得られる。
Figure 2023539918000002
この複合ワイヤは、交互に、０．５を超える、例えば１．５の幾つかの縮小率ε（例えばε１、ε２）で縮小され、８００～１１００℃の範囲内、例えば１０３０℃の温度で焼きなましが行われる。この熱処理は、０．０５～５分間、例えば２分間行われる。最終の縮小によって、４．５を超えるεで複合材料の直径が縮小される。この最終の縮小によって、複合ワイヤの最終直径が得られる。最後に、マトリックス材料及び被覆材料は、酸、例えば硝酸を用いたピッキングによって除去される。例えば０．５～５μｍの範囲内の直径を有するニッケル基合金繊維が得られ、これらはニッケル基合金繊維にわたって銅が拡散している。
シグマ相は、複合ワイヤ中に均一に分布することが分かった。これらのシグマ相の組成は、ニッケル基合金繊維のマトリックスとは異なる。一般に、シグマ相は、ニッケル基合金繊維のマトリックス中よりも多くのモリブデン及びタングステンを有する。シグマ相は、２０重量％を超え、例えば２５～４０重量％のモリブデン、及び５重量％を超え、例えば６～８重量％のタングステンを含むことができる。シグマ相の組成の例を以下の表２中に列挙する。本発明の材料中のシグマ相は、特に、例えば１～３重量％又は１～２重量％の銅含有量を有し、ニッケル基合金繊維の残りの大部分（ここで、残りの大部分は、シグマ相を除いた大部分の領域を意味する）中、銅含有量は、３～７重量％、例えば３～５重量％の範囲内である。シグマ相中の銅含有量は、ニッケル基合金材料の残りの大部分よりも少ない。シグマ相は、ニッケル基合金繊維中に均一に分布している。これによって、本発明の材料は、既存のニッケル基合金試料材料Ｘ（表１）及び材料Ｘと類似の組成を有する別の基準のニッケル基合金箔とは区別される。表２中に示されるように、基準材料はそれらのシグマ相中に銅を含有しない。
Figure 2023539918000003
一実施形態では、本発明の組成を有する繊維は、８μｍの最終直径まで伸線され、その中のシグマ相は約７体積％であることが分かる。別の一例では、本発明のニッケル基合金繊維は、１．５μｍまで伸線され、５．５体積％のシグマ相を含む。
本発明の主題としてのニッケル基合金繊維は、現在知られている同様のニッケル基合金材料と比較すると、塩酸に対して改善された耐食性を有する。図１中、本発明の主題としてのニッケル基合金繊維（試料Ａ及びＢ）、及び欧州特許第２４７９３０１号明細書から得ることができる同様の組成の現在知られているニッケル基合金材料に対して測定した塩酸に対する耐食率の例を示している。
図１中に示される基準材料は、銅及び／又はモリブデンの含有量が異なることを除けば、本発明の材料と類似の組成を有する。図１中、材料の銅含有量は横軸で示され、モリブデン含有量は縦軸で示される。図１中の円は、個別の材料の塩酸に対する耐食率を示している。
本発明によるニッケル基合金繊維試料Ａは、塩酸に対する耐食率が０．４ＭＰＹであり、一方、本発明の試料Ｂは塩酸に対する耐食率が０．６ＭＰＹである。基準材料の試料Ｘは、表１中に示されるように塩酸に対する耐食率は１．３ＭＰＹである。図１中に示されるように、類似の組成を有するが低銅含有量又は低モリブデン含有量のいずれかである別の基準材料は、すべて本発明ニッケル基合金繊維よりも高い耐食率を有する。

Claims (14)

  1. 重量パーセントの単位で：
    クロム：２０．００～２２．５０％
    モリブデン：１１．５０～１４．５０％
    鉄：２．００～６．００％
    銅：２．１０～６．００％
    タングステン：２．５０～３．００％
    コバルト：２．５０ｍａｘ％
    炭素：０．１０ｍａｘ％
    ケイ素：１．００ｍａｘ％
    マンガン：０．５０ｍａｘ％
    リン：０．０２ｍａｘ％
    バナジウム：０．３５ｍａｘ％
    並びに残部のニッケル及び０．０２％未満の不純物
    からなる、ニッケル基合金材料。
  2. 前記ニッケル基合金材料がシグマ相を含む、請求項１に記載のニッケル基合金材料。
  3. 前記シグマ相が４～８体積％の範囲内である、請求項１に記載のニッケル基合金材料。
  4. 前記合金材料が鋳造物の形態である、請求項１～３のいずれか一項に記載のニッケル基合金材料。
  5. 前記合金材料が粉末冶金の形態である、請求項１～３のいずれか一項に記載のニッケル基合金材料。
  6. 前記合金材料が繊維の形態である、請求項１～３のいずれか一項に記載のニッケル基合金材料。
  7. 前記ニッケル基合金繊維が０．１μｍを超え１００μｍ未満の相当直径を有する、請求項６に記載のニッケル基合金材料。
  8. 前記ニッケル基合金繊維が０．０８ｍａｘ％のケイ素含有量を有する、請求項７に記載のニッケル基合金材料。
  9. 銅の分布が、前記ニッケル基合金繊維の表面から前記ニッケル基合金繊維の大部分まで徐々に減少し、それによって前記銅の含有量が、前記繊維の前記表面の下の１００ｎｍにおいて２．１重量％を超え１０重量％未満の範囲内である、請求項７又は８に記載のニッケル基合金材料。
  10. 前記シグマ相中の銅含有量が、前記ニッケル基合金材料の残りの大部分よりも少ない、請求項２又は３に記載のニッケル基合金材料。
  11. 濾過材であって、前記濾過材が少なくとも１つの層を含み、前記層が焼結されている粉末又は繊維のウェブであり、前記粉末又は繊維が、請求項５～１０のいずれか一項に記載のニッケル基合金材料でできている、濾過材。
  12. いずれかの請求項１１に記載の濾過材を有するフィルターエレメントを含む、濾過システム。
  13. 集束伸線によるニッケル基合金繊維の製造方法であって：
    ａ．重量パーセントの単位で：
    クロム：２０．００～２２．５０％
    モリブデン：１１．５０～１４．５０％
    鉄：２．００～６．００％
    タングステン：２．５０～３．００％
    銅：５．００ｍａｘ％
    コバルト：２．５０ｍａｘ％
    炭素：０．１０ｍａｘ％
    ケイ素：０．０８ｍａｘ％
    マンガン：０．５０ｍａｘ％
    リン：０．０２ｍａｘ％
    バナジウム：０．３５ｍａｘ％
    並びに残部の０．０２％未満のニッケル及び不純物
    からなる組成を有するニッケル基合金金属ワイヤを提供するステップと；
    ｂ．前記ニッケル基合金金属ワイヤをマトリックス材料としての銅又は銅合金の中に埋め込むステップと；
    ｃ．前記埋め込まれたニッケル基合金金属ワイヤを被覆材料で覆って複合ワイヤを形成するステップと；
    ｄ．前記複合ワイヤの直径を縮小させ、前記縮小させた複合ワイヤに対して８００～１１００℃の範囲内の温度で０．０５～５分の熱処理を行い、及び最終の縮小を行うことを交互に行うステップ；
    ｅ．前記マトリックス材料及び被覆材料を前記複合ワイヤから除去することによってニッケル基合金繊維を提供するステップと、
    を含む、方法。
  14. 前記最終の縮小後に熱処理を含む、請求項１３に記載の方法。
JP2023515245A 2020-09-09 2021-08-31 Ｎｉ基合金材料 Pending JP2023539918A (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP20195191.0 2020-09-09
EP20195191 2020-09-09
PCT/EP2021/074008 WO2022053353A1 (en) 2020-09-09 2021-08-31 Ni-based alloy material

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2023539918A true JP2023539918A (ja) 2023-09-20

Family

ID=72432797

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2023515245A Pending JP2023539918A (ja) 2020-09-09 2021-08-31 Ｎｉ基合金材料

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20230340644A1 (ja)
EP (1) EP4211281A1 (ja)
JP (1) JP2023539918A (ja)
KR (1) KR20230065979A (ja)
CN (1) CN116134167A (ja)
WO (1) WO2022053353A1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116787875B (zh) * 2023-08-18 2023-11-07 佛山通宝精密合金股份有限公司 多层梯度镶嵌的复合材料及其制备方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IL82587A0 (en) * 1986-05-27 1987-11-30 Carpenter Technology Corp Nickel-base alloy and method for preparation thereof
DE69404937T2 (de) * 1993-09-20 1998-01-15 Mitsubishi Materials Corp Nickellegierung
JP2910565B2 (ja) 1994-06-17 1999-06-23 三菱マテリアル株式会社 加工性および耐食性に優れたＮｉ基合金
JP4656251B1 (ja) 2009-09-18 2011-03-23 住友金属工業株式会社 Ｎｉ基合金材
JP6499546B2 (ja) * 2015-08-12 2019-04-10 山陽特殊製鋼株式会社 積層造形用Ｎｉ基超合金粉末

Also Published As

Publication number Publication date
EP4211281A1 (en) 2023-07-19
US20230340644A1 (en) 2023-10-26
CN116134167A (zh) 2023-05-16
WO2022053353A1 (en) 2022-03-17
KR20230065979A (ko) 2023-05-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113862543B (zh) 合金部件的制造方法
JP3813311B2 (ja) 元素状粉末の熱化学処理による鉄アルミナイドの製造方法
CN104204268B (zh) 具有氧化铝阻挡层的铸造产品及其制造方法
JP5596697B2 (ja) 酸化アルミニウム形成性ニッケルベース合金
CN101225494A (zh) 镁合金材及其制造方法
TW201631602A (zh) 耐腐蝕及耐濕性之接合線
US20170175244A1 (en) Coated articles and method for making
EP4048463A1 (en) Printable powder material of fecral for additive manufacturing and an additive manufactured object and the uses thereof
JP2023539918A (ja) Ｎｉ基合金材料
JP4068556B2 (ja) 集束伸線によるステンレス鋼繊維
EP0132371B1 (en) Process for making alloys having a coarse elongated grain structure
JP2019516015A (ja) フェライト合金
US20210402524A1 (en) Nickel-chromium alloy and method of making the same
EP3904548A1 (en) Co-BASED ALLOY STRUCTURE AND PRODUCTION METHOD THEREFOR
JP2022130467A (ja) ＴｉＡｌ合金材及びその製造方法、並びにＴｉＡｌ合金材の鍛造方法
JPS5855502A (ja) 金属クロム板の製造法
JP6394475B2 (ja) チタン部材およびその製造方法
JP5275509B2 (ja) 基板用クロムフリーコーティング
DE10354434B4 (de) Werkzeug zum Herstellen von Werkstücken
CN114574746B (zh) 海洋环境用高熵合金组合物及其粉末、丝材的制备应用
EP2352856A1 (de) Hochtemperaturkorrosionsschutzschicht und verfahren zur herstellung
JP2001181811A (ja) クロム・ジルコニウム系銅合金線の製造方法
WO2023176650A1 (ja) 積層造形体からなるＮｉ－Ｃｒ合金部材、Ｎｉ－Ｃｒ合金部材の製造方法、およびＮｉ－Ｃｒ合金部材を用いた製造物
JPS62297448A (ja) ＮｉＴｉ系機能合金用複合材
JPH03294099A (ja) 溶接材料の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20240806