JP5581153B2 - 耐酸化性耐熱合金 - Google Patents
耐酸化性耐熱合金 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5581153B2 JP5581153B2 JP2010197244A JP2010197244A JP5581153B2 JP 5581153 B2 JP5581153 B2 JP 5581153B2 JP 2010197244 A JP2010197244 A JP 2010197244A JP 2010197244 A JP2010197244 A JP 2010197244A JP 5581153 B2 JP5581153 B2 JP 5581153B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mass
- alloy
- heat
- resistant
- oxidation resistance
- 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.)
- Active
Links
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title claims description 23
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims description 23
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 title claims description 21
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 title claims description 21
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 7
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 5
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 5
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 5
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910001080 W alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 description 4
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 4
- WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N Trioxochromium Chemical compound O=[Cr](=O)=O WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910000423 chromium oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000009694 cold isostatic pressing Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000003779 heat-resistant material Substances 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 1
- 238000004663 powder metallurgy Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 1
- 238000004513 sizing Methods 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
Description
本発明は、主に高温で用いられる耐熱合金に関するものである。
タングステンは、融点が非常に高い元素であり、かつ、高強度であることから高温領域で使用され、例えば、線材、板材、パイプなどの高温構造材や高温用器具・工具類のほか、電気接点やフィラメント、放電電極に産業分野で使用されている。しかしながら、タングステンは酸素との親和力が大きく、高温大気下で耐酸化性は悪い。そこで、タングステンとその他の元素を組合せて、タングステン合金とすることで、耐熱性を維持しつつ、耐酸化性の向上が図られてきた。次に例示する公知文献において、タングステン合金の耐酸化性を向上させた合金が提案されている。
例えば特許文献１には、タングステンとクロム固溶相の相分離を抑制する5質量％以上30質量％以下のモリブデンと、10質量％以上30質量％以下のクロム及び残部が実質的にタングステンからなることを特徴とする耐酸化性を有するタングステン合金が提案されている。しかしながら、耐酸化性が十分とはいえない。
耐熱材料には、高融点、高強度、高耐酸化性で、長期間安定して使用できることが、常に産業分野から要求される。そこで、本発明は、耐酸化性に優れた耐熱合金を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記課題を達成するために鋭意研究を重ねた結果、Mo：0.5〜40mass%、Cr：5〜45mass%、Pd：2〜15mass%（ただし2%を除く）、残部がWからなる耐酸化性の耐熱合金を発明するに至った。
Moは、40mass%を上限として含むことで、合金の耐酸化性が優れているが、40mass%を超えると合金の溶融温度が下がるため、耐熱合金には不適である。より好ましくは、5〜40mass%とするとよい。
Crが5mass%より少ないと酸化クロムの被膜形成が不十分となり、耐酸化性が劣る。また、45％を超えると合金の溶融温度が下がるため、耐熱合金には不適である。より好ましくは、15〜40mass%とするとよい。
Pdは、酸化クロムの被膜形成を促進する効果があり、0.5mass%より少ないとその効果が発揮されず、耐酸化性が劣る。また、15mass%を超えると合金の溶融温度が下がるため、耐熱合金には不適である。
本発明の耐熱合金によれば、高温大気中で長時間使用しても、表面に緻密な酸化クロム被膜を形成するため、酸素の内方拡散を遮断し、W及びMoの酸化消耗を抑えることができ、耐熱合金の質量変化率も小さくなる。さらに、本発明の耐熱合金の相対密度が低く、又は、耐熱合金中にCrの偏析があったとしても、その効果が損なわれない。
本発明の耐熱合金は、従来のタングステン合金が用いられる分野に適用でき、線材、板材、パイプなどの高温構造材や高温用器具・工具類のほか、ヒータ線、電気接点やフィラメント、放電電極に適用すれば、耐久性は向上し、信頼性、寿命の向上をもたらす。
本発明は、Mo：0.5〜40mass%、Cr：5〜45mass%、Pd：2〜15mass%（ただし2%を除く）、残部がWからなる耐酸化性の耐熱合金である。
本発明の耐熱合金は、粉末冶金法により作製される。原料となるW、Mo、Cr及びPdの粉末は、平均粒径5μｍ以下を使用し、ボールミル混合することで混合粉末を得た。
得られた混合粉末を成形圧力500MPaで成形して圧粉体を得た。なお、圧粉体の作製には、一般的な一軸加圧成形機の他、冷間等方圧成形で行ってもよい。次いで、得られた圧粉体を1300〜1500℃で焼結した。なお、焼結雰囲気は、非酸化性雰囲気下（水素などの還元性雰囲気下、アルゴン及び窒素などの不活性雰囲気下、又は真空下）で行うことが好ましい。本焼結によって80％以上の相対密度が得られるが、高密度化、寸法調整、表面形態付与などの必要に応じて熱間等方圧縮、再圧縮、サイジングを行うこともできる。
得られた混合粉末を成形圧力500MPaで成形して圧粉体を得た。なお、圧粉体の作製には、一般的な一軸加圧成形機の他、冷間等方圧成形で行ってもよい。次いで、得られた圧粉体を1300〜1500℃で焼結した。なお、焼結雰囲気は、非酸化性雰囲気下（水素などの還元性雰囲気下、アルゴン及び窒素などの不活性雰囲気下、又は真空下）で行うことが好ましい。本焼結によって80％以上の相対密度が得られるが、高密度化、寸法調整、表面形態付与などの必要に応じて熱間等方圧縮、再圧縮、サイジングを行うこともできる。
本発明の実施例について説明する。
参考例、実施例及び比較例の合金の組成及び試験結果を表１及び表２に示す。
参考例、実施例及び比較例の合金の組成及び試験結果を表１及び表２に示す。
（試験片の作製）
表１及び表２の組成となるよう原料粉末を秤量し、乾式ボールミルで2時間混合して、混合粉末を得た。混合粉末0.2gを秤量し、一軸加圧成形機を用いて500MPaで金型中に成形し、直径5mmの円盤状の圧粉体を得た。次いで、参考例１〜参考例７、実施例１〜実施例１２及び比較例８及び比較例９の圧粉体は1400℃で1時間焼結した。比較例１〜比較例７の圧粉体は、1700℃で1時間焼結した。焼結雰囲気は、全てアルゴン気流下とした。こうして得た焼結体を試験片とした。
表１及び表２の組成となるよう原料粉末を秤量し、乾式ボールミルで2時間混合して、混合粉末を得た。混合粉末0.2gを秤量し、一軸加圧成形機を用いて500MPaで金型中に成形し、直径5mmの円盤状の圧粉体を得た。次いで、参考例１〜参考例７、実施例１〜実施例１２及び比較例８及び比較例９の圧粉体は1400℃で1時間焼結した。比較例１〜比較例７の圧粉体は、1700℃で1時間焼結した。焼結雰囲気は、全てアルゴン気流下とした。こうして得た焼結体を試験片とした。
（試験）
試験片の相対密度は、式１によって算出した。
式1：相対密度（％）＝（焼結後の合金密度）／（理論密度）×100
試験片の相対密度は、式１によって算出した。
式1：相対密度（％）＝（焼結後の合金密度）／（理論密度）×100
耐酸化試験の条件は、大気中1200℃、20時間とした。
試験前後の質量変化率は式２よって算出した。
質量変化率が負の場合は質量減少を表し、正の場合は酸化増量を表す。
式２：質量変化率（％）＝（試験後の質量−試験前の質量）／試験前の質量×100
試験前後の質量変化率は式２よって算出した。
質量変化率が負の場合は質量減少を表し、正の場合は酸化増量を表す。
式２：質量変化率（％）＝（試験後の質量−試験前の質量）／試験前の質量×100
質量変化率の評価は、-0.5％以上、5％以下は耐酸化性が優れるものと判定した。また、-0.5％より小さいものは耐酸化性が劣るものと判定した。
（試験結果）
参考例および実施例の相対密度は、82〜93％であった。参考例および実施例は、耐酸化試験後にも質量変化率が-0.5％以上であり、優れた耐酸化性を示した。
比較例は、質量変化率が-0.5％よりも小さく耐酸化性が劣っていた。
参考例および実施例の相対密度は、82〜93％であった。参考例および実施例は、耐酸化試験後にも質量変化率が-0.5％以上であり、優れた耐酸化性を示した。
比較例は、質量変化率が-0.5％よりも小さく耐酸化性が劣っていた。
１ 酸化被膜
Claims (1)
- Mo：0.5〜40mass%、Cr：5〜45mass%、Pd：2〜15mass%（ただし2%を除く）、残部がWからなる耐酸化性の耐熱合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010197244A JP5581153B2 (ja) | 2009-09-17 | 2010-09-03 | 耐酸化性耐熱合金 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009216234 | 2009-09-17 | ||
| JP2009216234 | 2009-09-17 | ||
| JP2010197244A JP5581153B2 (ja) | 2009-09-17 | 2010-09-03 | 耐酸化性耐熱合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2011084808A JP2011084808A (ja) | 2011-04-28 |
| JP5581153B2 true JP5581153B2 (ja) | 2014-08-27 |
Family
ID=44077966
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2010197244A Active JP5581153B2 (ja) | 2009-09-17 | 2010-09-03 | 耐酸化性耐熱合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5581153B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10234410B2 (en) | 2012-03-12 | 2019-03-19 | Massachusetts Institute Of Technology | Stable binary nanocrystalline alloys and methods of identifying same |
| JP6039983B2 (ja) * | 2012-09-28 | 2016-12-07 | 株式会社デンソー | 内燃機関用のスパークプラグ及びその製造方法 |
| CN115210018A (zh) * | 2020-01-31 | 2022-10-18 | 麻省理工学院 | 含钼合金以及相关的系统和方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011008801A2 (en) * | 2009-07-15 | 2011-01-20 | Federal-Mogul Ignition Company | Spark plug including high temperature performance electrode |
-
2010
- 2010-09-03 JP JP2010197244A patent/JP5581153B2/ja active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2011084808A (ja) | 2011-04-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2660455B2 (ja) | 耐熱硬質焼結合金 | |
| JP5861807B1 (ja) | 電極材料の製造方法 | |
| JP4410066B2 (ja) | 電気接点材料の製造方法 | |
| JP5581153B2 (ja) | 耐酸化性耐熱合金 | |
| JP5265867B2 (ja) | 高密度の半製品又は構成要素を製造する方法 | |
| JP2007270339A (ja) | ダイキャスト用金型およびその周辺部材 | |
| CN106086493B (zh) | 一种快速低温烧结制备CuCr合金材料的方法 | |
| JP5271054B2 (ja) | 熱電変換材料の製造方法 | |
| JP5581152B2 (ja) | 耐酸化性耐熱合金 | |
| JP3721510B2 (ja) | 光学ガラスの熱間成形用金型およびその周辺部材に適した焼結合金 | |
| JP2012087042A (ja) | 二硼化チタン系焼結体及びその製造方法 | |
| KR101159086B1 (ko) | 고강도 및 고경도를 갖는 텅스텐계 소결 재료 및 그것으로 이루어지는 광학 유리 렌즈의 열간 프레스 성형 금형 | |
| JP6516652B2 (ja) | Ｗ−Ｃｕ−Ａｇ合金及びその製造方法 | |
| JP4265853B2 (ja) | 溶融金属に対する耐食性および耐熱衝撃性に優れた硬質焼結合金、およびその合金を用いた溶融金属用部材 | |
| JP6090388B2 (ja) | 電極材料及び電極材料の製造方法 | |
| WO2012039207A1 (ja) | 電気接点材 | |
| JPS63199843A (ja) | モリブデンまたはその合金とジルコニアの複合成形体およびその製造法 | |
| JP4971564B2 (ja) | 高温性質に優れる焼結合金およびそれを用いた熱間成形用金型 | |
| JP2011132057A (ja) | 焼結体 | |
| JP4511300B2 (ja) | 耐酸化性を有するタングステン合金とその製造方法 | |
| JP4366595B2 (ja) | 光学ガラスレンズの熱間プレス成形金型として用いるのに適した高強度および高硬度を有するタングステン系焼結材料 | |
| TW201712129A (zh) | 鉑合金靶 | |
| JP5777591B2 (ja) | 電気加熱鍛縮機用電極 | |
| JP2022035017A (ja) | 易酸化性元素を含有する粉末冶金用Ｃｕ系混合粉末 | |
| JP2004169148A (ja) | 耐酸化性を有するタングステン合金材料およびその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20130605 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20140327 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140410 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140606 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20140610 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20140701 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140714 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5581153 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |