JP4614333B2 - クリップ - Google Patents
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Description
本発明は、被加熱部材を固定保持するクリップに関するものである。
例えば、プラズマディスプレイパネル（以下、ＰＤＰと記す）等の画像表示装置を製造する際、第１の硝子板と第２の硝子板とを重ね合わせて加熱・封止する工程がある。この時に、重ね合わせた前記第１の硝子板と第２の硝子板（被加熱部材）とを固定保持するために、重ね合わさる方向に押さえつけている挟み型のクリップが用いられている。
このクリップはインコネル(R)７１８合金、Ｘ−７５０合金及びＮｉ−Ｃｒ合金等のＮｉ基の耐熱合金が使用されている。（特許文献１及び２参照）
特開２００４−５５４８８号公報（〔００１４〕欄参照）
特開平１１−１９０３１１号公報（〔００１０〕欄参照）
このクリップはインコネル(R)７１８合金、Ｘ−７５０合金及びＮｉ−Ｃｒ合金等のＮｉ基の耐熱合金が使用されている。（特許文献１及び２参照）
上述したＮｉ基合金製のクリップは、耐熱性に優れ、弾性力も高く、クリップに求められる諸特性を十分に満足するものであるが、多量のＮｉを含有するため非常に高価なものである。更に最近ではＮｉ原料価格の高騰から今後更に高価なものとなることが予想される。また、Ｎｉ基合金を用いた場合には、クリップの形状とする、冷間での高精度な加工が容易ではない。
本発明の目的は、高価なＮｉ基合金製のクリップと同等以上の特性を有した安価なクリップを提供することである。
本発明の目的は、高価なＮｉ基合金製のクリップと同等以上の特性を有した安価なクリップを提供することである。
本発明は上述した問題に鑑みてなされたものである。
即ち本発明は、質量％でＣ：０．２０％以下、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：２．０％以下、Ｐ：０．０４％以下、Ｓ：０．０３％以下、Ｎｉ：２０．０〜６０．０％、Ｃｒ：１０．０〜２０．０％、ＭｏとＷの１種または２種が関係式（Ｍｏ＋Ｗ／２）：０．０５〜５．０％を満たし、Ｖ：１．０％以下（０％を含む）、Ａｌ：０．０５〜３．０％、Ｔｉ：１．５〜４．０％、Ｎｂ：２．０％以下（０％を含む）、Ｂ：０．０１５％以下（０％を含む）、残部はＦｅおよび不可避的不純物でなり、オーステナイト相でなる金属組織中に、添加元素によって分散析出した平均粒径１００ｎｍ以下のγ’相の金属間化合物粒子を有するＦｅ基合金でなるクリップである。
即ち本発明は、質量％でＣ：０．２０％以下、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：２．０％以下、Ｐ：０．０４％以下、Ｓ：０．０３％以下、Ｎｉ：２０．０〜６０．０％、Ｃｒ：１０．０〜２０．０％、ＭｏとＷの１種または２種が関係式（Ｍｏ＋Ｗ／２）：０．０５〜５．０％を満たし、Ｖ：１．０％以下（０％を含む）、Ａｌ：０．０５〜３．０％、Ｔｉ：１．５〜４．０％、Ｎｂ：２．０％以下（０％を含む）、Ｂ：０．０１５％以下（０％を含む）、残部はＦｅおよび不可避的不純物でなり、オーステナイト相でなる金属組織中に、添加元素によって分散析出した平均粒径１００ｎｍ以下のγ’相の金属間化合物粒子を有するＦｅ基合金でなるクリップである。
上記のＦｅ基合金の好ましい組成の一つは、質量％でＣ：０．０８％以下、Ｎｉ：２０．０〜３０．０％、Ｍｏ：１．０〜２．０％、Ｖ：０．１０〜１．０％、Ａｌ：０．０５〜０．３５％、Ｔｉ：１．５〜２．５％、Ｂ：０．００１〜０．０１０％を満たすクリップであり、また、質量％でＮｉ：２５．０〜３０．０％、Ｃｒ：１０．０〜１５．０％、ＭｏとＷの１種または２種が関係式（Ｍｏ＋Ｗ／２）：０．０５〜１．０％を満たし、Ａｌ：０．７〜２．０％、Ｔｉ：２．５〜４．０％、Ｎｂ：０．０５〜１．０％を満たすクリップである。
更に好ましくは、上述のＦｅ基合金製のクリップの表面に、厚さ０．００５〜０．５μｍの酸化膜を形成すれば良い。
更に好ましくは、上述のＦｅ基合金製のクリップの表面に、厚さ０．００５〜０．５μｍの酸化膜を形成すれば良い。
本発明のＦｅ基合金は安価でかつ耐熱へたり性が優れているため、高温で長時間使用しても強度の低下が少ないことから、これを用いてなる被加熱部材を固定保持するクリップは長期間に亘って硝子板を固定保持する機能を維持でき、ＰＤＰ等の硝子を固定保持して製造される画像表示装置の品質安定化に効果を奏するものである。
先ず、本発明のクリップの模式図を一例として図１に示す。
本発明のクリップ（１）は、一枚の金属板で形成される底辺部（２）と、該底辺部の両端から延びた第一の側面部（３）と第二の側面部（４）とを有するものである。そして、前記第一の側面部（３）と第二の側面部（４）とは弾性力によって互いが近接し、例えばＰＤＰを製造する場合、被加熱部材である硝子板を固定保持できる。
本発明のクリップに次のような加工を更に加えても良い。
近接した前記第一の側面部（３）と第二の側面部（４）の先端付近で硝子板を挟む。（この硝子板を挟む個所をクランプ部（５）として記す）この硝子板を挟むクランプ部（５）は、第一の側面部（３）と第二の側面部（４）の先端付近を硝子板との接触面積を増やすように更に曲げ加工を行って、平坦な個所を形成しても良い。
クランプ部で硝子板を挟む場合に、治具（図示しない）にてクランプ部を遠ざける（図１で示した矢印の方向）方向に開口させる方が生産性を向上できるため、曲げ加工部（６）を形成しても良い。また、治具で開口する際には底辺部（２）の中央付近に支点が存在する方が開口する場合に必要となる力が少なくて済むため、底辺部（２）は内側に湾曲させても良い。
その他、必要に応じて、クリップにスリットを設けても良いし、曲げ加工部の先端を更に曲げ加工して突起を設けても良い。
本発明のクリップ（１）は、一枚の金属板で形成される底辺部（２）と、該底辺部の両端から延びた第一の側面部（３）と第二の側面部（４）とを有するものである。そして、前記第一の側面部（３）と第二の側面部（４）とは弾性力によって互いが近接し、例えばＰＤＰを製造する場合、被加熱部材である硝子板を固定保持できる。
本発明のクリップに次のような加工を更に加えても良い。
近接した前記第一の側面部（３）と第二の側面部（４）の先端付近で硝子板を挟む。（この硝子板を挟む個所をクランプ部（５）として記す）この硝子板を挟むクランプ部（５）は、第一の側面部（３）と第二の側面部（４）の先端付近を硝子板との接触面積を増やすように更に曲げ加工を行って、平坦な個所を形成しても良い。
クランプ部で硝子板を挟む場合に、治具（図示しない）にてクランプ部を遠ざける（図１で示した矢印の方向）方向に開口させる方が生産性を向上できるため、曲げ加工部（６）を形成しても良い。また、治具で開口する際には底辺部（２）の中央付近に支点が存在する方が開口する場合に必要となる力が少なくて済むため、底辺部（２）は内側に湾曲させても良い。
その他、必要に応じて、クリップにスリットを設けても良いし、曲げ加工部の先端を更に曲げ加工して突起を設けても良い。
上述したように、本発明の重要な特徴は、MoとWの1種または2種を含み、金属組織中に分散した平均粒径１００ｎｍ以下の金属間化合物粒子を有するＦｅ基合金を採用したことにあり、MoとWの1種または2種を含み、金属組織中に分散した平均粒径１００ｎｍ以下の金属間化合物粒子を有する本発明のＦｅ基合金は、安価でかつ耐熱へたり性が優れている。
ここで本発明の特性向上に寄与する金属間化合物とは、例えばＮｉ、Ａｌ、Ｔｉを主要構成元素とするγ’（ガンマプライム）相を言う。γ’相はＮｂを含む合金の場合、Ｎｂも主要構成元素として含む。
γ’相に代表される金属間化合物粒子は、クリップ用合金を固溶化処理した後に時効処理することによって、オーステナイト相からなるマトリックス中に微細に分散析出する。本発明クリップの熱へたり性向上に効果を有するためには、金属間化合物粒子は微細である必要があり、金属間化合物粒子の平均粒径が１００ｎｍを超えると、クリップの耐熱へたり性の向上効果が得られなくなることから、金属組織中に分散した金属間化合物粒子の平均粒径は１００ｎｍ以下とした。
ここで本発明の特性向上に寄与する金属間化合物とは、例えばＮｉ、Ａｌ、Ｔｉを主要構成元素とするγ’（ガンマプライム）相を言う。γ’相はＮｂを含む合金の場合、Ｎｂも主要構成元素として含む。
γ’相に代表される金属間化合物粒子は、クリップ用合金を固溶化処理した後に時効処理することによって、オーステナイト相からなるマトリックス中に微細に分散析出する。本発明クリップの熱へたり性向上に効果を有するためには、金属間化合物粒子は微細である必要があり、金属間化合物粒子の平均粒径が１００ｎｍを超えると、クリップの耐熱へたり性の向上効果が得られなくなることから、金属組織中に分散した金属間化合物粒子の平均粒径は１００ｎｍ以下とした。
本発明のＦｅ基合金は各添加元素を適量添加し、残部をＦｅにて成分調整する合金をＦｅ基合金と言い、以下の範囲で各化学組成を規定した理由は以下の通りである。なお、特に記載のない限り質量％として記す。
Ｃ：０．２０％以下、
Ｃは、Ｔｉ、Ｎｂ、ＶとＭＣ型炭化物を形成し、結晶粒を微細化することで常温および高温での強度を向上させる効果を有するため、少量添加する必要がある。しかし、０．２０％を超えて添加すると粗大なＭＣ型炭化物を生じて延性を低下させたり、時効硬化に必要なＴｉ、Ｎｂ量を減少させることから、Ｃは０．２０％以下とした。Ｃの好ましい範囲は、０．１５％以下、更に好ましくは０．０８％以下がよい。
Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：２．０％以下
Ｓｉ、Ｍｎは、本発明クリップの合金においては脱酸元素として添加されるが、過度の添加は高温強度を低下させる恐れがあることから、Ｓｉは１．０％以下、Ｍｎは２．０％以下に制限する。より好ましくは、Ｓｉは０．５％以下、Ｍｎは１．５％以下がよい。
Ｐ：０．０４％以下、Ｓ：０．０３％以下
Ｐ、Ｓは、本発明クリップの合金においては不純物元素であり、少ない方が好ましく、添加はしないが、原料等から混入する場合がある。混入した場合、Ｐは０．０４％以下、Ｓは０．０３％以下であれば、本発明クリップの特性にほとんど有害な影響を与えないことから、Ｐ、Ｓ量は、Ｐ：０．０４％以下、Ｓ：０．０３％以下とした。
Ｃ：０．２０％以下、
Ｃは、Ｔｉ、Ｎｂ、ＶとＭＣ型炭化物を形成し、結晶粒を微細化することで常温および高温での強度を向上させる効果を有するため、少量添加する必要がある。しかし、０．２０％を超えて添加すると粗大なＭＣ型炭化物を生じて延性を低下させたり、時効硬化に必要なＴｉ、Ｎｂ量を減少させることから、Ｃは０．２０％以下とした。Ｃの好ましい範囲は、０．１５％以下、更に好ましくは０．０８％以下がよい。
Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：２．０％以下
Ｓｉ、Ｍｎは、本発明クリップの合金においては脱酸元素として添加されるが、過度の添加は高温強度を低下させる恐れがあることから、Ｓｉは１．０％以下、Ｍｎは２．０％以下に制限する。より好ましくは、Ｓｉは０．５％以下、Ｍｎは１．５％以下がよい。
Ｐ：０．０４％以下、Ｓ：０．０３％以下
Ｐ、Ｓは、本発明クリップの合金においては不純物元素であり、少ない方が好ましく、添加はしないが、原料等から混入する場合がある。混入した場合、Ｐは０．０４％以下、Ｓは０．０３％以下であれば、本発明クリップの特性にほとんど有害な影響を与えないことから、Ｐ、Ｓ量は、Ｐ：０．０４％以下、Ｓ：０．０３％以下とした。
Ｎｉ：２０．０〜６０．０％、
Ｎｉは、基地のオーステナイト相を安定化するのに必須の元素である。また、時効析出相であるγ’相の構成元素でもあるので、常温および高温強度を高める重要な元素である。
Ｎｉは２０．０％より少ないとオーステナイト相が不安定となるだけでなく、γ’相の析出が不十分となり、常温および高温強度が低下するため、Ｎｉの下限を２０％とした。一方、Ｎｉが６０．０％を超えると本発明クリップの特性のより一層の向上効果が得られにくいだけでなく、価格が大幅に高くなることから、Ｎｉの上限を６０．０％とした。
Ｎｉの好ましい範囲は、価格と特性のバランスから考慮すると、より高温での強度を得ようとするのであれば２０．０〜３０．０％の範囲が好ましく、２５．０〜３０．０％の範囲であっても良い。また、強度を向上させることができる範囲として、３０．０〜４９．０％の範囲で有っても良い。
Ｃｒ：１０．０〜２０．０％
Ｃｒは本発明クリップの耐酸化性を維持するのに必要な元素である。Ｃｒは、１０．０％より少ないと本発明クリップに必要な耐酸化性が得られず、一方、２０．０％を超えて添加すると基地のオーステナイト相が不安定となり、長時間使用中にα’相やσ相などの有害脆化相を生成してクリップの強度や延性を低下させることから、Ｃｒは、１０．０〜２０．０％とした。また、Ｍｏ、Ｗの１種以上を含む場合には、Ｃｒの上限は１７．０％以下が好ましく、さらに好ましくは、１５．０％以下がよい。
Ｎｉは、基地のオーステナイト相を安定化するのに必須の元素である。また、時効析出相であるγ’相の構成元素でもあるので、常温および高温強度を高める重要な元素である。
Ｎｉは２０．０％より少ないとオーステナイト相が不安定となるだけでなく、γ’相の析出が不十分となり、常温および高温強度が低下するため、Ｎｉの下限を２０％とした。一方、Ｎｉが６０．０％を超えると本発明クリップの特性のより一層の向上効果が得られにくいだけでなく、価格が大幅に高くなることから、Ｎｉの上限を６０．０％とした。
Ｎｉの好ましい範囲は、価格と特性のバランスから考慮すると、より高温での強度を得ようとするのであれば２０．０〜３０．０％の範囲が好ましく、２５．０〜３０．０％の範囲であっても良い。また、強度を向上させることができる範囲として、３０．０〜４９．０％の範囲で有っても良い。
Ｃｒ：１０．０〜２０．０％
Ｃｒは本発明クリップの耐酸化性を維持するのに必要な元素である。Ｃｒは、１０．０％より少ないと本発明クリップに必要な耐酸化性が得られず、一方、２０．０％を超えて添加すると基地のオーステナイト相が不安定となり、長時間使用中にα’相やσ相などの有害脆化相を生成してクリップの強度や延性を低下させることから、Ｃｒは、１０．０〜２０．０％とした。また、Ｍｏ、Ｗの１種以上を含む場合には、Ｃｒの上限は１７．０％以下が好ましく、さらに好ましくは、１５．０％以下がよい。
ＭｏとＷの１種または２種が（Ｍｏ＋Ｗ／２）：０．０５〜５．０％
ＭｏとＷは、同族の元素であり、本発明のクリップ用合金においては、ともにオーステナイト相に固溶強化して常温および高温強度を高めるのに有効な元素である。特に、本発明のクリップ用合金では、使用中に、転位との相互作用によって高温での変形を抑制する作用をもたらすため、必要かつ重要な元素である。Ｍｏ、Ｗは単独で添加しても複合添加してもよい。複合添加する場合には、両者の原子比に換算して、関係式（Ｍｏ＋Ｗ／２）で添加量を表すことができる（いずれかを０％とすれば単独添加の場合にも適用可能）。
Ｍｏ、Ｗは、（Ｍｏ＋Ｗ／２）が０．０５％より少ないと高温強度向上効果が少なく、一方、５．０％を超えて添加するとＬａｖｅｓ相等の脆化相が生成する恐れがあることから、ＭｏとＷは、１種または２種以上を関係式（Ｍｏ＋Ｗ／２）が０．０５〜５．０％を満たすようにした。なお、必要とされる強度に応じて、他の合金元素とのバランスで上記範囲内の好ましい添加量の範囲を選択できる。例えば、Ｔｉが少なく、Ｎｂが少ないか無添加の場合には、関係式（Ｍｏ＋Ｗ／２）は１．０〜２．０％が好ましい。また、Ｔｉが多く、Ｎｂも添加されている場合には、関係式（Ｍｏ＋Ｗ／２）は０．０５％〜１．０％が好ましい。
ＭｏとＷは、同族の元素であり、本発明のクリップ用合金においては、ともにオーステナイト相に固溶強化して常温および高温強度を高めるのに有効な元素である。特に、本発明のクリップ用合金では、使用中に、転位との相互作用によって高温での変形を抑制する作用をもたらすため、必要かつ重要な元素である。Ｍｏ、Ｗは単独で添加しても複合添加してもよい。複合添加する場合には、両者の原子比に換算して、関係式（Ｍｏ＋Ｗ／２）で添加量を表すことができる（いずれかを０％とすれば単独添加の場合にも適用可能）。
Ｍｏ、Ｗは、（Ｍｏ＋Ｗ／２）が０．０５％より少ないと高温強度向上効果が少なく、一方、５．０％を超えて添加するとＬａｖｅｓ相等の脆化相が生成する恐れがあることから、ＭｏとＷは、１種または２種以上を関係式（Ｍｏ＋Ｗ／２）が０．０５〜５．０％を満たすようにした。なお、必要とされる強度に応じて、他の合金元素とのバランスで上記範囲内の好ましい添加量の範囲を選択できる。例えば、Ｔｉが少なく、Ｎｂが少ないか無添加の場合には、関係式（Ｍｏ＋Ｗ／２）は１．０〜２．０％が好ましい。また、Ｔｉが多く、Ｎｂも添加されている場合には、関係式（Ｍｏ＋Ｗ／２）は０．０５％〜１．０％が好ましい。
Ａｌ：０．０５〜３．０％
Ａｌは時効析出する金属間化合物であるγ’相の主要な構成元素の一つであり、常温および高温強度を高めるのに必要な元素である。γ’相を析出させて強化に寄与するには、０．０５％以上の添加が必要であり、一方、３．０％を超えて添加すると熱間加工性が低下することから、Ａｌは０．０５〜３．０％とした。なお、Ａｌは他のγ’相を構成する主要元素であるＴｉ、Ｎｂ量との兼ね合いで、上記範囲内の好ましい範囲を適宜選択することができる。
Ｔｉ：１．５〜４．０％
Ｔｉは時効析出する金属間化合物であるγ’相の主要な構成元素の一つであり、常温および高温強度を高めるのに必要な元素である。γ’相を析出させて強化に寄与するには、１．５％以上の添加が必要であり、一方、４．０％を超えて添加すると高温加熱時に粗大な金属間化合物であるη（イータ）相が生成しやすくなり、高温での強度や延性が低下することから、Ｔｉは１．５〜４．０％とした。なお、Ｔｉは他のγ’相を構成する主要元素であるＡｌ、Ｎｂ量との兼ね合いで、上記範囲内の好ましい範囲を適宜選択することができる。
Ａｌは時効析出する金属間化合物であるγ’相の主要な構成元素の一つであり、常温および高温強度を高めるのに必要な元素である。γ’相を析出させて強化に寄与するには、０．０５％以上の添加が必要であり、一方、３．０％を超えて添加すると熱間加工性が低下することから、Ａｌは０．０５〜３．０％とした。なお、Ａｌは他のγ’相を構成する主要元素であるＴｉ、Ｎｂ量との兼ね合いで、上記範囲内の好ましい範囲を適宜選択することができる。
Ｔｉ：１．５〜４．０％
Ｔｉは時効析出する金属間化合物であるγ’相の主要な構成元素の一つであり、常温および高温強度を高めるのに必要な元素である。γ’相を析出させて強化に寄与するには、１．５％以上の添加が必要であり、一方、４．０％を超えて添加すると高温加熱時に粗大な金属間化合物であるη（イータ）相が生成しやすくなり、高温での強度や延性が低下することから、Ｔｉは１．５〜４．０％とした。なお、Ｔｉは他のγ’相を構成する主要元素であるＡｌ、Ｎｂ量との兼ね合いで、上記範囲内の好ましい範囲を適宜選択することができる。
Ｎｂ：２．０％以下（０％を含む）
Ｎｂは時効析出する金属間化合物であるγ’相の構成元素の一つであり、常温および高温強度を高めるのに有効な元素である。Ａｌ、Ｔｉ量とのバランスで必ずしも添加する必要はないが、添加する場合に２．０％を超えるとＦｅ２Ｎｂからなる粗大なＬａｖｅｓ相を生成して高温での強度や延性が低下することから、Ｎｂは２．０％以下（０％を含む）とした。なお、Ｎｂの好ましい範囲も、Ａｌ、Ｔｉとの兼ね合いで、上記範囲内の好ましい範囲を適宜選択することができる。また、Ｎｂと同族のＴａは、高価な元素であり、本発明クリップ用の合金には添加する必要はないが、強度面ではＮｂと同様な効果を有するため、ＴａはＮｂ＝Ｔａ／２の関係を満たすようにＮｂと置換することができる。
Ａｌ、Ｔｉ、Ｎｂの好ましい組合せは、適宜選択することができ、その一つは、Ａｌ：０．０５〜０．３５％、Ｔｉ：１．５〜２．５％、Ｎｂ：無添加であり、また、Ａｌ：０．７〜２．０％、Ｔｉ：２．５〜４．０％、Ｎｂ：０．０５〜１．０％である。
Ｎｂは時効析出する金属間化合物であるγ’相の構成元素の一つであり、常温および高温強度を高めるのに有効な元素である。Ａｌ、Ｔｉ量とのバランスで必ずしも添加する必要はないが、添加する場合に２．０％を超えるとＦｅ２Ｎｂからなる粗大なＬａｖｅｓ相を生成して高温での強度や延性が低下することから、Ｎｂは２．０％以下（０％を含む）とした。なお、Ｎｂの好ましい範囲も、Ａｌ、Ｔｉとの兼ね合いで、上記範囲内の好ましい範囲を適宜選択することができる。また、Ｎｂと同族のＴａは、高価な元素であり、本発明クリップ用の合金には添加する必要はないが、強度面ではＮｂと同様な効果を有するため、ＴａはＮｂ＝Ｔａ／２の関係を満たすようにＮｂと置換することができる。
Ａｌ、Ｔｉ、Ｎｂの好ましい組合せは、適宜選択することができ、その一つは、Ａｌ：０．０５〜０．３５％、Ｔｉ：１．５〜２．５％、Ｎｂ：無添加であり、また、Ａｌ：０．７〜２．０％、Ｔｉ：２．５〜４．０％、Ｎｂ：０．０５〜１．０％である。
Ｖ：１．０％以下（０％を含む）
Ｖは、ＭＣ型炭化物を生成することでオーステナイト結晶粒を微細化し、常温および高温での強度を向上させる効果を有するため、必要に応じて添加する。添加する場合には、１．０％を超えると粗大な炭化物を形成して延性を低下させたり、高温で不安定な酸化被膜を形成して耐酸化性を害する可能性があることから、Ｖは１．０％以下（０％を含む）とした。添加する場合の好ましい範囲は０．１０〜１．０％である。好ましいＶの上限は、０．５％以下である。
Ｂ：０．０１５％以下（０％を含む）
Ｂは、必ずしも添加する必要はないが、少量添加すると粒界強化作用により高温での強度と延性を高めるのに有効な元素である。しかし、０．０１５％を超えて添加すると加熱時の初期溶融温度が低下して熱間加工性が低下することから、Ｂは０．０１５％以下（０％を含む）とした。添加する場合の好ましい範囲は０．００１〜０．０１０％である。
Ｆｅは、本発明のクリップ用の安価な合金を得るために、基地を構成するオーステナイト相の安価な主要元素として必要であり、残部は実質的にＦｅとする。残部には、不可避的不純物の他、以下に示す元素は以下に示す範囲であれば、実質的な影響は少ないため、含まれてもよい。
Ｏ：≦０．０１５％、Ｎ：≦０．０１５％、Ｚｒ：≦０．４％、ＲＥＭ：≦０．１％、Ｃａ：≦０．０２％、Ｍｇ：≦０．０２％
Ｖは、ＭＣ型炭化物を生成することでオーステナイト結晶粒を微細化し、常温および高温での強度を向上させる効果を有するため、必要に応じて添加する。添加する場合には、１．０％を超えると粗大な炭化物を形成して延性を低下させたり、高温で不安定な酸化被膜を形成して耐酸化性を害する可能性があることから、Ｖは１．０％以下（０％を含む）とした。添加する場合の好ましい範囲は０．１０〜１．０％である。好ましいＶの上限は、０．５％以下である。
Ｂ：０．０１５％以下（０％を含む）
Ｂは、必ずしも添加する必要はないが、少量添加すると粒界強化作用により高温での強度と延性を高めるのに有効な元素である。しかし、０．０１５％を超えて添加すると加熱時の初期溶融温度が低下して熱間加工性が低下することから、Ｂは０．０１５％以下（０％を含む）とした。添加する場合の好ましい範囲は０．００１〜０．０１０％である。
Ｆｅは、本発明のクリップ用の安価な合金を得るために、基地を構成するオーステナイト相の安価な主要元素として必要であり、残部は実質的にＦｅとする。残部には、不可避的不純物の他、以下に示す元素は以下に示す範囲であれば、実質的な影響は少ないため、含まれてもよい。
Ｏ：≦０．０１５％、Ｎ：≦０．０１５％、Ｚｒ：≦０．４％、ＲＥＭ：≦０．１％、Ｃａ：≦０．０２％、Ｍｇ：≦０．０２％
また、上記の各元素の範囲内で、安価、優れた熱へたり性に加えて、高温での強度を得ようとする場合、好ましい元素の範囲の組合せは、Ｃ：０．０８％以下、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：２．０％以下、Ｐ：０．０４％以下、Ｓ：０．０３％以下、Ｎｉ：２０．０〜３０．０％、Ｃｒ：１０．０〜２０．０％、Ｍｏ：１．０〜２．０％、Ｖ：０．１０〜１．０％、Ａｌ：０．０５〜０．３５％、Ｔｉ：１．５〜２．５％、Ｂ：０．００１〜０．０１０％、残部をＦｅにて成分調整した合金である。
また、もう一つの好ましい組合せは、Ｃ：０．２０％以下、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：２．０％以下、Ｐ：０．０４％以下、Ｓ：０．０３％以下、Ｎｉ：２５．０〜３０．０％、Ｃｒ：１０．０〜１５．０％、ＭｏとＷの１種または２種がＭｏ＋Ｗ／２：０．０５〜１．０％、Ａｌ：０．７〜２．０％、Ｔｉ：２．５〜４．０％、Ｎｂ：０．０５〜１．０％、Ｂ：０．０１５％以下（０％を含む）、残部をＦｅにて成分調整した合金である。
この範囲の合金においても、安価、優れた熱へたり性に加えて、強度向上を図ることができる。
また、Ｎｉ量をやや多くしてより強度を向上させることも可能であり、これに好適な組合せは、Ｃ：０．１５％以下、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：２．０％以下、Ｐ：０．０４％以下、Ｓ：０．０３％以下、Ｎｉ：３０．０〜４９．０％、Ｃｒ：１０〜１８．０％、ＭｏとＷの１種または２種がＭｏ＋Ｗ／２：３．０％以下、Ａｌ：１．６〜３．０％、Ｔｉ：２．０〜４．０％、Ｎｂ：０．４〜２．０％、Ｂ：０．０１５％以下（０％を含む）、残部をＦｅにて成分調整した合金である。
上記に示す３つの好ましい範囲の組合わせの合金を選択する場合、価格、特性を考慮して適宜選択すると良い。
また、もう一つの好ましい組合せは、Ｃ：０．２０％以下、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：２．０％以下、Ｐ：０．０４％以下、Ｓ：０．０３％以下、Ｎｉ：２５．０〜３０．０％、Ｃｒ：１０．０〜１５．０％、ＭｏとＷの１種または２種がＭｏ＋Ｗ／２：０．０５〜１．０％、Ａｌ：０．７〜２．０％、Ｔｉ：２．５〜４．０％、Ｎｂ：０．０５〜１．０％、Ｂ：０．０１５％以下（０％を含む）、残部をＦｅにて成分調整した合金である。
この範囲の合金においても、安価、優れた熱へたり性に加えて、強度向上を図ることができる。
また、Ｎｉ量をやや多くしてより強度を向上させることも可能であり、これに好適な組合せは、Ｃ：０．１５％以下、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：２．０％以下、Ｐ：０．０４％以下、Ｓ：０．０３％以下、Ｎｉ：３０．０〜４９．０％、Ｃｒ：１０〜１８．０％、ＭｏとＷの１種または２種がＭｏ＋Ｗ／２：３．０％以下、Ａｌ：１．６〜３．０％、Ｔｉ：２．０〜４．０％、Ｎｂ：０．４〜２．０％、Ｂ：０．０１５％以下（０％を含む）、残部をＦｅにて成分調整した合金である。
上記に示す３つの好ましい範囲の組合わせの合金を選択する場合、価格、特性を考慮して適宜選択すると良い。
本発明クリップ用の合金は、熱処理によって平均粒径１００ｎｍ以下の金属間化合物粒子を金属組織中に分散させることができる。ここで用いる熱処理は、例えば、約９００〜１１００℃で固溶化処理の後、７００〜８００℃で時効処理を行うか、あるいは７００〜８００℃で１段目の時効処理後、６００〜７００℃で２段目の時効処理を行うものである。時効処理はクリップ形状に加工後に行うが、固溶化処理はクリップ形状への加工前後のいずれで行ってもよい。また、熱処理雰囲気は厚い酸化膜が形成されない程度の低酸素雰囲気が好ましい。クリップ形状への加工は塑性加工によるが、加工手段は冷間加工、温間加工等、必要に応じて適宜選択できる。
また、本発明のクリップには、熱処理によって表面に薄くて緻密な酸化膜を生成させることが可能である。薄くて緻密な酸化膜は、例えば、画像表示装置用の硝子板とクリップの合金との反応を抑制して、使用中に密着性の悪い酸化膜が生成して剥離するのを防ぐ効果がある。
ここで表面に薄くて緻密な酸化膜を形成させる熱処理は、時効処理を兼ねてもかまわないし、時効処理の後に時効処理よりも低温で1回以上再度加熱保持してもかまわない。このような効果をもたらすために表面に生成させる酸化膜の厚さは０．００５〜０．５μｍが好ましい。さらに好ましくは、０．００５〜０．３μmがよい。
これは、０．００５μｍ未満では、クリップと被加熱部材の硝子とが接着しやすくなり、また、０．５μｍを超えると、酸化膜が剥離しやすくなるためである。
ここで表面に薄くて緻密な酸化膜を形成させる熱処理は、時効処理を兼ねてもかまわないし、時効処理の後に時効処理よりも低温で1回以上再度加熱保持してもかまわない。このような効果をもたらすために表面に生成させる酸化膜の厚さは０．００５〜０．５μｍが好ましい。さらに好ましくは、０．００５〜０．３μmがよい。
これは、０．００５μｍ未満では、クリップと被加熱部材の硝子とが接着しやすくなり、また、０．５μｍを超えると、酸化膜が剥離しやすくなるためである。
以下の実施例で本発明を更に詳しく説明する。
Ｆｅ基合金およびＮｉ基合金の金属板を用いて、画像表示装置用の硝子板を固定保持するクリップを作製した。金属板の化学組成を表１に示す。ここで、合金Ｎｏ．１、２、３は本発明で示した好ましい範囲のＦｅ基合金、合金Ｎｏ．１１は従来材のＮｉ基合金（Ｘ−７５０合金）である。
Ｆｅ基合金およびＮｉ基合金の金属板を用いて、画像表示装置用の硝子板を固定保持するクリップを作製した。金属板の化学組成を表１に示す。ここで、合金Ｎｏ．１、２、３は本発明で示した好ましい範囲のＦｅ基合金、合金Ｎｏ．１１は従来材のＮｉ基合金（Ｘ−７５０合金）である。
これらの金属板を１０００℃にて固溶化処理したのち、本発明合金Ｎｏ．１および従来合金Ｎｏ．１１については、７３０℃で８ｈ保持後、６２０℃まで炉冷し、６２０℃で８ｈ保持後、空冷する時効処理を行い、本発明合金Ｎｏ．２、Ｎｏ．３については、７２０℃×１６ｈ保持後、空冷する時効処理を行った。
金属板の熱へたり試験は、０．８ｍｍ×５ｍｍ×１００ｍｍの試験片を固定治具にセットしてスパン８０ｍｍ、長さ中央を曲げ変位５ｍｍで曲げた状態で、４５０℃および５５０℃に加熱し、一定時間保持後、取り出して治具から取り外して、長さ中央の塑性変形量（熱へたり量）を測定することで評価した。熱へたり量を表２に示す。
金属板の熱へたり試験は、０．８ｍｍ×５ｍｍ×１００ｍｍの試験片を固定治具にセットしてスパン８０ｍｍ、長さ中央を曲げ変位５ｍｍで曲げた状態で、４５０℃および５５０℃に加熱し、一定時間保持後、取り出して治具から取り外して、長さ中央の塑性変形量（熱へたり量）を測定することで評価した。熱へたり量を表２に示す。
表２より、本発明合金製の金属板は、いずれも熱へたり量が従来合金の金属板よりも小さく、耐熱へたり性が良好である。
特に熱へたり試験の加熱温度が高い場合、従来合金の金属板は、熱へたり量が多く上昇しているが、本発明合金製の金属板は熱へたり量があまり上昇していない。
熱処理後および熱へたり試験後に組織観察を行ったが、いずれの合金もオーステナイト相からなるマトリックス中に平均粒径約３０ｎｍの金属間化合物であるγ’粒子が分散した組織となっていた。本発明合金は、いずれもＭｏ＋Ｗ／２が規定範囲内で添加されているが、従来合金は添加されていないことから、Ｍｏ、Ｗ等の元素の固溶強化、特に転位との相互作用と、γ’相の微細析出分散が兼備されたことが本クリップに要求される耐熱へたり性を維持するのに有効と考えられる。
このように、本発明合金製の金属板は、より高温の厳しい条件において、従来合金の金属板に比べて優れた耐熱へたり性を示すことから、クリップとして用いた場合により長時間にわたって良好なばね特性を維持できるものと考えられる。
特に熱へたり試験の加熱温度が高い場合、従来合金の金属板は、熱へたり量が多く上昇しているが、本発明合金製の金属板は熱へたり量があまり上昇していない。
熱処理後および熱へたり試験後に組織観察を行ったが、いずれの合金もオーステナイト相からなるマトリックス中に平均粒径約３０ｎｍの金属間化合物であるγ’粒子が分散した組織となっていた。本発明合金は、いずれもＭｏ＋Ｗ／２が規定範囲内で添加されているが、従来合金は添加されていないことから、Ｍｏ、Ｗ等の元素の固溶強化、特に転位との相互作用と、γ’相の微細析出分散が兼備されたことが本クリップに要求される耐熱へたり性を維持するのに有効と考えられる。
このように、本発明合金製の金属板は、より高温の厳しい条件において、従来合金の金属板に比べて優れた耐熱へたり性を示すことから、クリップとして用いた場合により長時間にわたって良好なばね特性を維持できるものと考えられる。
次に、本発明合金製の金属板Ｎｏ．１および従来合金Ｎｏ．１１を用いて、図１に示す形状のクリップを製造した。
クリップの製造は、１０００℃にて固溶化処理したのち、７３０℃で８ｈ保持後、６２０℃まで炉冷し、６２０℃で８ｈ保持後、空冷する時効処理を行い、ばね特性をクリップ力として調査した。
クリップ力は、クランプ部（５）に厚さ５ｍｍの硝子（図示せず）を挟み、常温から１時間で４５０℃まで昇温し、４５０℃で１１時間保持後に空冷を１サイクルとして、１サイクル終了後のクリップ力を都度測定した。測定は１０サイクル終了まで行った。
なお、クリップ力の測定方法は、図１及び図２を用いて説明する。
先ず、クリップ（１）の全幅（図中の（Ａ））を超える長さの棒鋼（７）を２本用意した。図１で示す矢印方向にクランプ部（５）を開口させてクリップ力を測定するため、クリップの２つの曲げ加工部（６）の曲げ部内側接するように棒鋼（７）を１本ずつ配した。
棒鋼（７）の両端を治具（８）に固定し、上側治具（８）をクランプ部が開口する如く垂直方向に移動させ、クランプ部を５ｍｍ開口した時の荷重を荷重計（９）にて読み取り、クリップ力とした。結果は表３に示す。
クリップの製造は、１０００℃にて固溶化処理したのち、７３０℃で８ｈ保持後、６２０℃まで炉冷し、６２０℃で８ｈ保持後、空冷する時効処理を行い、ばね特性をクリップ力として調査した。
クリップ力は、クランプ部（５）に厚さ５ｍｍの硝子（図示せず）を挟み、常温から１時間で４５０℃まで昇温し、４５０℃で１１時間保持後に空冷を１サイクルとして、１サイクル終了後のクリップ力を都度測定した。測定は１０サイクル終了まで行った。
なお、クリップ力の測定方法は、図１及び図２を用いて説明する。
先ず、クリップ（１）の全幅（図中の（Ａ））を超える長さの棒鋼（７）を２本用意した。図１で示す矢印方向にクランプ部（５）を開口させてクリップ力を測定するため、クリップの２つの曲げ加工部（６）の曲げ部内側接するように棒鋼（７）を１本ずつ配した。
棒鋼（７）の両端を治具（８）に固定し、上側治具（８）をクランプ部が開口する如く垂直方向に移動させ、クランプ部を５ｍｍ開口した時の荷重を荷重計（９）にて読み取り、クリップ力とした。結果は表３に示す。
本発明合金製の金属板Ｎｏ．１を用いて形成したクリップは、１０サイクル後のクリップ力が、試験前３３．０Ｎから３２．８Ｎへと０．２Ｎが劣化したのに対し、Ｎｏ．１１製のクリップによるクリップ力は、試験前の３０．６Ｎから３０．２Ｎへと０．４Ｎが劣化した。
この結果から、本発明のクリップは優れたばね性を有し、また、常温−高温の繰り返し後のクリップ力は従来合金の劣化の半分であり、高い強度を維持できていると言える。従って、優れた耐熱性も兼備していることが分かる。
また、本発明合金製の金属板Ｎｏ．１を用いて形成したクリップの組織観察を行ったが、前記観察結果と同様のオーステナイト相からなるマトリックス中に平均粒径約３０ｎｍの金属間化合物であるγ’粒子が分散した組織となっていた。
また、本発明合金製の金属板Ｎｏ．１を用いて形成したクリップの酸化膜の厚みは０．１μｍであり、挟んだ被加熱部材である硝子板に、クリップの接着もなく、また、酸化物の剥離も見られなかった。
この結果から、本発明のクリップは優れたばね性を有し、また、常温−高温の繰り返し後のクリップ力は従来合金の劣化の半分であり、高い強度を維持できていると言える。従って、優れた耐熱性も兼備していることが分かる。
また、本発明合金製の金属板Ｎｏ．１を用いて形成したクリップの組織観察を行ったが、前記観察結果と同様のオーステナイト相からなるマトリックス中に平均粒径約３０ｎｍの金属間化合物であるγ’粒子が分散した組織となっていた。
また、本発明合金製の金属板Ｎｏ．１を用いて形成したクリップの酸化膜の厚みは０．１μｍであり、挟んだ被加熱部材である硝子板に、クリップの接着もなく、また、酸化物の剥離も見られなかった。
本発明のＦｅ基合金は安価でかつ耐熱へたり性が優れているため、高温で長時間使用しても強度の低下が少ないことから、被加熱部材を固定保持するクリップは長期間に亘って硝子板を固定保持する機能を維持することができる。
特に、本発明のクリップを画像表示装置用の硝子板を固定保持するクリップとして用いた場合、長期間に亘って硝子板を固定保持する機能を維持でき、ＰＤＰ等の画像表示装置の品質安定化に不可欠な高強度のクリップとして適用できる。
特に、本発明のクリップを画像表示装置用の硝子板を固定保持するクリップとして用いた場合、長期間に亘って硝子板を固定保持する機能を維持でき、ＰＤＰ等の画像表示装置の品質安定化に不可欠な高強度のクリップとして適用できる。
１ クリップ
２ 底辺部
３ 第一の側面部
４ 第二の側面部
５ クランプ部
６ 曲げ加工部
７ 棒鋼
８ 治具
９ 荷重計
２ 底辺部
３ 第一の側面部
４ 第二の側面部
５ クランプ部
６ 曲げ加工部
７ 棒鋼
８ 治具
９ 荷重計
Claims (4)
- 被加熱部材を固定保持するクリップにおいて、該クリップは、一枚の金属板で形成される底辺部と、該底辺部の両端から延びて弾性力によって近接する第一の側面部と第二の側面部とを少なくとも有し、前記金属板は、質量％でＣ：０．２０％以下、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：２．０％以下、Ｐ：０．０４％以下、Ｓ：０．０３％以下、Ｎｉ：２０．０〜６０．０％、Ｃｒ：１０．０〜２０．０％、ＭｏとＷの１種または２種が関係式（Ｍｏ＋Ｗ／２）：０．０５〜５．０％を満たし、Ｖ：１．０％以下（０％を含む）、Ａｌ：０．０５〜３．０％、Ｔｉ：１．５〜４．０％、Ｎｂ：２．０％以下（０％を含む）、Ｂ：０．０１５％以下（０％を含む）、残部はＦｅおよび不可避的不純物でなり、オーステナイト相でなる金属組織中に、添加元素によって分散析出した平均粒径１００ｎｍ以下のγ’相の金属間化合物粒子を有するＦｅ基合金でなることを特徴とするクリップ。
- 請求項１に記載のＦｅ基合金は、質量％でＣ：０．０８％以下、Ｎｉ：２０．０〜３０．０％、Ｍｏ：１．０〜２．０％、Ｖ：０．１０〜１．０％、Ａｌ：０．０５〜０．３５％、Ｔｉ：１．５〜２．５％、Ｂ：０．００１〜０．０１０％を満たすことを特徴とするクリップを特徴とするクリップ。
- 請求項１に記載のＦｅ基合金は、質量％でＮｉ：２５．０〜３０．０％、Ｃｒ：１０．０〜１５．０％、ＭｏとＷの１種または２種が関係式（Ｍｏ＋Ｗ／２）：０．０５〜１．０％を満たし、Ａｌ：０．７〜２．０％、Ｔｉ：２．５〜４．０％、Ｎｂ：０．０５〜１．０％を満たすことを特徴とするクリップ。
- 請求項１乃至３の何れかに記載のクリップは、表面に厚さ０．００５〜０．５μｍの酸化膜を有することを特徴とするクリップ。
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