JPH01503244A - 高強度を有する耐ガラス腐蝕性コバルト系合金 - Google Patents
高強度を有する耐ガラス腐蝕性コバルト系合金Info
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の名称〕
高強度を有する耐ガラス腐蝕性コバルト系合金〔発明の詳細な説明〕
茨五分艶
本発明は改良されたコバルト系合金に関し、さらに詳細には、本発明はガラス繊
維の製造におけるスピンナーとして使用するのに適するコバルト系合金に関する
０本発明はまたこれらの合金を鋳造することによって成型した物品にも関する。
簡単に述べれば、本発明によって意図される合金は、ハフニウムを含まず、適当
な改善量のイツトリウム、タンタル、はう素、およびジルコニウムを含むコバル
ト系合金であり；これらの合金は比較的クロムが高含有量でケイ素が低含有量で
あり、またタングステン、ニッケルおよび炭素も含有する。付随的な不純物も存
在し得る。
宜ＪすＬ避
ある種の工業的用途においては、昇温下で高破壊強度、高耐腐蝕性および高耐酸
化性を有する合金がめられている。そのような用途としては、溶融鉱物材料、例
えば、ガラスを高速で回転させるのに通したチャンバー（このチャンバーはスピ
ンナーとして知られている）の小孔壁を通すことによってフィラメントを製造す
るガラスまたは鉱物繊維工業がある。フィラメントは壁中の繊維化用オリフィス
から回転スピンナーの遠心作用によって発出される。そのようなスピンナーは、
典型的には、約１１２１．１℃（２０５０Ｔ）はどの温度および２０５０ＲＰ）
１はどの回転速度で操作される。生産コストの点からは、回転速度をできるだけ
速くしてフィラメントを繊維化用オリフィスから発出させる速度を増大させるの
が有利である。しかしながら、高スピンナー回転速度は、合金の限られた強度お
よび耐腐蝕性のために、スピンナー寿命の低下を来たす。
別のコスト節減はガラス絶縁用に用いる繊維（ウールガラス）を製造するのに通
常用いるもより高粘度ガラスのような低コストのバンチ調製物を繊維化すること
によって実現できるが、従来技術の合金はそのような高粘度ガラスを使用すると
きに必要な高温度で繊維するために必要な諸性質のバランス、特に必要な機械的
強度を有していない、即ち、従来技術合金の応力破壊特性は明らかに改良を必要
としている。
この分野においてなされた試みの例はベルギー特許公報第９０１６４７号および
日本公開特許出願第６０−５２５４５号（出願番号第５８−１６１５６０号）で
ある、これら特許は、共に、インドリウムを必要に応じて含み得るハフニウム含
有コバルト系合金を開示している。同様に、米国特許第４．６１８．４７４号も
参考として引用される０日本公開特許出願第６１−１２８４２号（出願番号第５
９−１３１６２１号）はハフニウムとイツトリウムを含有するコバルト系合金を
開示している。米国特許第３．５４９．３５６号はハフニウムとインドリウムを
含有するがジルコニウムを含まないコバルト系合金を開示している。米国特許第
４．３５３．７４２号は一般に多数の合金を開示しており、記載された構成成分
の代表的なものは鉄、コバルト、ニッケル、クロム、タングステン、ケイ素、ジ
ルコニウム、はう素およびインドリウムである。米国特許第３．８８１．９１８
号は高量のケイ素を含有するコバルト系超合金を開示しており；この合金はタン
タルとほう素を含まず、インドリウムを含んでいる。米国特許第３．９８０．４
７３号はほう素を含まず比較的高量のケイ素とジルコニウムを含むコバルト系合
金を開示しており、この合金をイツトリウムを含有している。米国特許第３，９
８４．２４０号はインドリウムを含有するコバルト系合金を開示しており；この
合金はほう素とジルコニウムを含まず、比較的高量のケイ素を含有している。米
国特許第３．９３３．４８４号および第４，４９７．７７１号はガラス製造で使
用するのに適するインドリウムを含まないコバルト系合金を開示している。米国
特許第３．３６６．４７８号は炭素、クロム、ニッケル、タンタルおよびジルコ
ニウムを含有し得るコバルト系合金を開示しており：記載された任意材料には、
例えば、タングステン、鉄、ニオブ、チタン、ハフニウム、ケイ素および希土類
金属がある。
上述の各文献を検討するに、良好な耐ガラス腐蝕性、良好な耐高温酸化性および
優れた応力破壊寿命を包含する諸性質の優れたバランスを有する本発明は上述の
特許または特許出願のいずれにも何ら示唆されてないものであることは理解され
るであろう。
又豆立血餐
即ち、本発明によれば、優れた強度並びに良好な耐熱ガラス腐蝕性および耐高温
酸化性を有する改良されたコバルト系合金が提供される。これらの合金は低クリ
ープ速度を育し、容易に機械加工できる。これらの合金は真空誘導溶融法および
真空インベストメント鋳造法により有利に加工して優れた性質のスピンナーを製
造できる。これらの合金はハフニウムを実質的に含まず、ジルコニウム、はう素
およびタンタル並びに比較的多量のクロムと少量のケイ素を含有している０本発
明の合金はすべてインドリウム並びにタングステン、ニッケルおよび炭素も含有
する。
即ち、本発明の１つの特徴によれば、ハフニウムを実質的に含まず、重量％基準
で次の各成分を含むコバルト系合金が提供されるニクロム約３０％〜約４０％；
ニッケル約５％〜約１５％；タングステン約４％〜約７％；タンタル約２％〜約
５％；ジルコニウム約０．１％〜約０．４％；ケイ素約０．０１％：炭素約０．
５％〜約１％；はう素約０．００５％〜約０．０４％；イツトリウム約０．５％
〜約１．５％および残りのコバルト。非常に望ましい組成はＣｒ約約３亢
Ｔａ約２．２〜約２．８％、ジルコニウム約０．１７％〜約０．２３％、Ｓｉ約
０．０１％〜約０．１３％、Ｃ約０．７０％〜約０．７８％、Ｂ約ｏ． ｏ ｏ
ｇ％〜約０．０１２％、Ｙ約０．６％〜約０．９％、および残りのＣｏである
。容易に理解されるように、合金は不純物を含み得る。
一般的に好ましいのは、次の不純物のいずれかが存在する場合、これらの不純物
は次の割合に限定されることであろう、即ち、これらの不純物は望ましくは次の
最大量に限定されるであろうニアルミニウム、０．２重量％まで；チタン０．２
重量％まで：マンガン０、０１重量％まで；鉄１．０重量％までニリン約０．
０ ０ ５重量％まで；モリブデン約０．１０重量％まで；イオウ約０．００５
重量％まで。次の不純物は望ましくは下記の最大量まで限定されるであろう：ビ
スマス約０． ５ ｐｐｍまで；船釣５ｐｐｍまで；セレン約５ ＰＰ＠まで；
および銀約５０ｐｐｍまで。窒素（Ｎ２）は一般に約１５０ｐｐｍの量までおよ
び酸素（０，）は約５０ｐｐｍの量まで限定されるべきである。
本発明による優れた合金組成物は特に断わらない限り重量％基準で示した下記の
量の元素から本質的になっている：ＣＣ約０子７Ｙ約０．７％：Ｔａ約２．５％
；Ｂ約０，０１％；Ｚｒ約０．２％．ＡｌＯ〜約０．２％； Ｔｉ Ｏ 〜約０
．２％； Ｍｎ Ｏ 〜約０．０１％：ＦｅＯ〜約１．０％：ＰＯ〜約０． ０
０ ５％：Ｍ００〜約０．１０％：ＳＯ〜約０． ０ ０ ５％；ＢｉＯ〜約
０．５ｐｐｍ ；ＰｂＯ 〜約５．０ｐｐｍ ；Ｓｅ， Ｏ 〜約５．０ｐｐＩ
Ｉｌ：Ａｇ０〜約５０ｐｐｓ ； Ｎｔ Ｏ〜約１５０ｐｐｓ ； Ｏ！ Ｏ〜
約５ｏｐｐ−および残りのＣｏ （ただし、他の付随的な不純物を除く）であり
、この組成物はハフニウムを実質的に含まない。
困皿二呈皇呈脱里
本発明の特徴および利点は添付図面に関連して行う以下の説明から明らかとなる
であろう：
第１図はスピンナーを用いる絶縁用ガラス繊１１（ウール）の製造用のロータリ
ー繊維形成装置の半回式的正面拡大図であり；第２図は第１図のタイプのスピン
ナーの拡大断面図である。
員皇Ω爽旅履盪
本発明の組成物は、当該技術において時には超合金（スーパーアロイ）として知
られているコバルト合金用の公知の手法に従う真空誘導溶融法および真空インベ
ストメント鋳造法によって製造できる０本合金を製造する好ましい方法において
は、るつぼ中で調製された原溶融物は主としてクロムとコバルトからなる。その
後、残りの必要な元素を、溶融物温度が約１４８２．２℃（２７００”Ｆ ）〜
約１５３７．７℃（２８００”Ｆ）の範囲にあるときに、原溶融物中に任意の順
序で導入できる。しかしながら、別法として、組成物のすべての成分をコバルト
とクロムを含むるつぼに導入することもできる。ジルコニウムとほう素がある割
合で組成物中に含まれる場合には、ジルコニウム、はう素およびタンタルとは、
これら材料の酸化およびるつぼからのこれら材料の減損を防止するために、注入
直前に溶融物に導入するのが好ましい、イツトリウムは最後に加えて酸化および
揮発を最小にする。これら後者の材料の添加後に、溶融物を約１５３７．７℃（
２８００”Ｆ）〜約１６６２．７’Ｃ（３０２５Ｔ）の範囲の温度に加熱して均
一な組成物を調製する。溶融物の温度を１４２６．６℃（２６００７）〜１５１
０℃（２７５０Ｔ）に低下させて加熱したインベストメントモールドに注ぎ込む
。モールド温度は８７１．１’Ｃ（１６００下）〜１０３７．７’Ｃ（１９００
Ｔ）にあり、９８２．２℃（１８００下）が最適である。（インベストメントモ
ールドは、鋳造物のワックスパターンを１運のセラミックスラリ−中で外装処理
し、このスラリーを硬貨させるロストワックス法によって製造する。ワックスは
スチームオートクレーブ中で除去して、最終モールドを適当な高温炉中で加熱す
る。）別法として、生原料を大真空炉中で上記方法の１つによって溶融させる。
得られる金属を直径７．６２〜１０．１６ｃｍ（３〜４インチ）のインゴット棒
に注型する。このインゴットを次いで切断し、小真空誘導炉中に導入し、溶融し
、インベストメントモールド中に注ぎ込む。好ましいのは、得られる鋳造合金を
１０９３．３℃（２０００Ｔ）で３時間加熱処理し、空冷させることである。こ
の加熱処理は鋳造物中の残留応力を減少させるであろう。また、その後の操作の
前に鋳造合金を溶液内で加熱処理すること、並びに約１２６０℃（２３００Ｔ）
に４時間加熱し、空冷し、９２６．６℃（１７００Ｔ）に１６時間加熱し、空冷
することによって経時加熱処理することもできる。
本発明の合金からの鋳造物は真空インベストメント鋳造法によって製造でき、こ
の方法は反応性元素イツ）ＩＪウムの導入、および従来技術の、例えば、米国特
許第３．９３３．４８４号の合金で使用し得るよりも高量の他の反応性元素、例
えば、ジルコニウムおよびタンタルの導入を可能にする。真空インベストメント
鋳造法３９１および４０３−４２５”に記載されている。従来技術合金の鋳造物
は溶融物の流動性を増大させるために合金中に高レベルのケイ素の存在を必要と
する空気溶融法によって製造されている。
流動性は真空インベストメント鋳造法では問題でなく、従って、本発明の合金中
のケイ素含有量は低レベルに保持する。さらにまた、真空インベストメント鋳造
法での高ケイ素含有量合金の使用は、この方法によって形成させた鋳造物は収縮
多孔性として知られる欠陥を受けやすいので回避すべきである１合金中の高量の
ケイ素の存在は合金の凝固範囲を増大させて鋳造物の一体化問題をもたらす、真
空インベストメント鋳造法を用いる利点の１つは正味形状に近い鋳造物を形成す
る能力である０本発明の合金は、高ケイ素分を含有する従来技術の合金と比較し
たとき、真空インベストメント鋳造法にとって理想的である。
従来技術、例えば、米国特許第３．８３３．４８４号の合金の良品質鋳造物を真
空インベストメント鋳造法によって製造したときでさえ、その鋳造物は本発明の
合金の機械的性能を有しないであろう０例えば、米国特許第３．９３３．４８４
号の合金の鋳造物はわずかに３１時間の破壊寿命しか有し得ないが、真空溶融お
よび真空インベストメント鋳造法によって製造したときの同じ合金は９３時間の
破壊寿命を有し得る。しかしながら、破壊寿命が真空溶融法により増大している
としても、クリープ速度は寸法安定性にとって高すぎる。クリープ速度は、１１
４８．８℃および２０．７ ＭＰａで１．１３９ Ｘ Ｉ Ｑ−’ｃｍ／ａｓ／
秒から１．０３ Ｘ １０−’Ｃｓ／３／秒へ（２１００”Ｆおよび３００ｐｓ
ｉで６．８Ｘ１０−’インチ／インチ／時から３．７ｘ１０−ｓインチ／インチ
／時へ）増大し得る。即ち、そのような従来技術合金の機械的性能は、真空溶融
およびインベストメント鋳造法に供した場合でさえも５、これもまた真空溶融お
よびインベストメント鋳造法に供したときの本発明の合金はど良好ではない。
前述したように、本発明の合金はスピンナーの製造に使用するのに著しく通して
いる。こさらのスピンナーは、それこそ、高耐クリープ性および高応力破壊寿命
を包含するその優れた品質故に、ガラス繊維を製造するのに、特に、ガラス繊維
絶縁物（ウール）の製造法全体に亘って使用できる。
第１図および第２図においては、各数字は相応の各部材を示しており、本発明の
合金からその全体が作製されたローター即ちスピンナー５０を含むロータリー即
ち遠心ガラス繊維形成装置が例示されている。第１図で示すように、ロータリー
即ち遠心繊維形成装置！４０はガラスのような溶融無機材料本体４４を中に有す
るチャンネル４２の流動手段を含む、溶融ガラスの細流４６はチャンネル４２か
らローター即ちスピンナー５０に当該技術において周知の方法で給送される。ス
ピンナー５０ （第２図においてより詳細に示している）は、高速で回転させる
のに適しており、クイル５２と全体に亘って複数のオリフィス即ち開口５５を有
する周辺細流形成用即ち作動壁５４とを含んでいる。これらのオリフィスは複数
のプレフィラメント即ち繊維化すべきガラスのような溶融無機材料の一次細流を
給送する。かこい板（シェラウド）５６と周辺ブロワ−即ち流体減衰手段５７は
溶融材料の細流の繊維即ちフィラメント６０への減衰を促進するのに適している
。バインダー材料即ちコーティングは繊維６０にバインダーアプリケーター５８
によって当該技術において周知のようにして通用できる。
かくして形成させた繊維はその後バンクまたはマットとして集め、普通ウール絶
縁物と称されるガラス繊維絶縁物を製造する。
本発明の合金の機械的性能は、これらの合金を加熱処理に供することによって向
上させることができ、この加熱処理は鋳造炭化物構造体を溶解し、次いでＭＣ炭
化物の高両分を沈降させ、Ｍ ｌ Ｓ Ｃ＆炭化物（この炭化物のお−よその組
成はＣｒ！ｌＷよＣｈである）の微細分散体を生成させるものである。このＭＣ
炭化物およびＭｘｓＣｈ炭化物の微細分散体は合金の破壊寿命を実質的に増大さ
せる。
例えば、米国特許第３，９３３，４８４号に例示されている合金のような、従来
技術合金のあるものは、その高ケイ素含有量（前述したように、凝固点範囲を増
大させる）の点から、溶解させエージング−□ることはできない、高ケイ素含有
量は初期溶融点を炭化物を溶解させるのに必要な温度が初期溶融点より高くなる
ように実際に低下させる。ケイ素は、ＭｔｓＣｈ炭化物に対して、その組成と形
態に作用するような形で分配される。高ケイ素含有量合金を溶解温度で熱処理す
る場合、ＭｚｓＣｂ炭化物が２．速に成熟（ｒｉｐｅｎ） Ｌ／て強度の低下を
来たす０例えば、米国特許第３．９３３．４８４号に例示されているような合金
を溶解加熱処理に供した場合、合金の破壊寿命は２０．７ＭＰａ 、 １１４８
．８℃（３０００ｐｓｉ 。
２１００Ｔ）で３１時間から８時間に低下する。
以下は本発明の優れた特性、特に、他の種々の組成物と比較したときの応力破壊
寿命の劇的な予想外の改良を示すものである。
下記の各合金において、Ｂと表示したものはすべて空気溶融および空気鋳造法を
用いて製造し、１０９３．３℃（２０００”Ｆ）で３時間熱処理したものであり
；この合金は一般に米国特許第３．９３３．４８４号を例示するもので、従来は
、広汎に商業的興味ある合金であったものである。他の合金（特に断わらない限
り）はすべて通常の方法を用いて真空誘導溶融し真空インベストメント鋳造し、
合金Ｂと同様に熱処理した。
各合金の強度は標準の応力破壊試験（アメリカ標準規格／ＡＳＴＭＥ−１３９−
７０−１９７８年再承認）によって測定した。各合金の相対腐蝕率はスピンナー
切取り片試験によって測定した。この試験においては、穴（複数の）を前述した
タイプのスピンナー面内側上部に開けた。サンプル即ち試験用の合金からなる切
取り片を上記の穴に押し合せ、その後、スピンナーのブランク部をドリル掛した
。即ち、サンプル即ち切取り片はスピンナーの一体化部分となり、同一の処理条
件に供し得るので直接の比較をそのような切取り片の形で種々の合金において行
うことができる。
第１表においては、一連のハフニウム含有合金が比較参照用に示されている。こ
れらの合金は高純度新鮮溶融原料を用いているので超高純度を有するものである
点に留意されたい、各サンプルの応力破壊強度は２７．６ＭＰａ （４０００ｐ
ｓｉ）、１１４８．８℃で評価しており、これらの値は３．１〜約３６．８の範
囲にあることに留意されたい、サンプルＡ−１では応力破壊強度は得られなかっ
た；この合金は、極めてもろくて鋳造物が冷却時にひび割れたために、応力破壊
棒に鋳造できなかった。第１表に挙げた各組成物は溶融中に生じ得る損失を経験
に基づいて計算し考慮したターゲット組成物である。
他の一連の試験およびその結果は第２表、第３表および第４表に要約されている
。Ｂと標示したサンプルとは、前述したように、米国特許第３．９３３．４８４
号の範囲に属する組成物を例示するものである。この合金は付随的な不純物も含
んでいたが、これらの不純物は合金の性質に実質的に作用する量では存在してな
かった。
ＡおよびＣと標示したサンプルは同様に不純物を含んでいたが、これらにおいて
も、これらの不純物は合金の性質に作用する程のものではなかった。不純物の可
能性ある存在に関しては、組成物ＡおよびＣは約０．０ Ｏ５重量％以下のイオ
ウ、０．００５重量％以下のリン、０．２０重量％以下のアルミニウム、約０．
２０重量％以下のチタン、約０．０５重量％以下のマンガン、約０．０１重量％
以下のモリブデン、および１．０重量％以下の鉄を含んでいた。さらに、そのよ
うなサンプルは最高量５０ｐｐｍまでの窒素および２０ｐｐｍまでの酸素を含み
得ていた。
Ｃｒ ３２．５ ３１．２ ３６．５
Ｎｉ ８．０ １１．７ ８．０
Ｗ ６．８ ７．４ ６．８
Ｔａ ３．５ １．８ ３．５
Ｚｒ ０．４ 、０２５ ０．４
Ｓｉ Ｏ，１０，６３０，Ｉ
Ｃ０，５５０，５９、５５
Ｂ ０．０１ −０３８ ．０１
Ｆｅ １．５（最大）
Ｃｏ 残量 残量 残量
−３二」Ｌ二り一
−１」ｕｌｌ−
温 度 応 力 平均寿命 平均クリープ速度金倉 （’ｌ：） （ＭＰａ）
（ｈｒ、） （ａｍ／ｃｏ＋ ３’）Ｃ１１４８，８２０，７１６７２，７Ｘ１
０−”Ａ １１４Ｂ、８ ２０．７ １６３ ３．ｌＸ１０−”８ １１４Ｂ、
８ ２０．７ ３１ １．９Ｘ１０−’Ｃ１１４８，８４１，４２，８
Ａ １１４８．８ ４１．４ ８．９
８ １１４Ｂ、８ ４１．４ ２．１
Ｃ１１２１，１２７，６２０１，６６，０ｘｌＯ−”Ａ １１２１．１ ２７．
６ ２５９．３ １．２Ｘ１０−”Ｂ １１２１．１ ２７．６ ３６．５ ３
．１ｘｌＯ−’Ｂ １１４８．８ ８．３ ２４６．３Ｃ１１２１，１３４，５
３７
Ｂ １１２１．１ ３４．５ １７．５ＣＩ２０４．４ １３．８ ９９．７
８．５Ｘ１０−”Ｂ １２０４．４ １３，８ １１．５ＣＩ２３２．２ ６．
９ １７４．１ ３．３Ｘ１０−”Ｂ １２３２．２ ６．９ ２１．７
Ａ １１２１．１ ３４．５ ７０．６−ｊＬ−ニー」Ｌ−
Ｂ １．８２
Ｂ １．２８
以下の比較例もハフニウムを含存しイツトリウムを含有しない合金およびその性
質を示すものである。第５表は組成を示し、第６表および第７表はこれら合金の
諸性質および合金Ｂのガラス腐蝕速度を示す、各組成物は不純物を排除している
ことを意味するものではない、実際には、固有の付随的な幾つかの不純物が存在
している。こさらの実施例において、ＤおよびＥの組成物は最高で約ｏ、ｏｏｓ
重量％のイオウ、最高で約０．００５重量％のリン、最高で約０．２０重量％の
アルミニウム、最高で約０．２０重量％のチタン、最高で約０．０５重量％のマ
ンガン、最高で約０．１０重量％のモリブデン、最高で１．０重量％の鉄に限定
された不純物量を有し、また窒素と酸素の最高量はそれぞれ５０ＰＰ−と２０ｐ
ｐｓ＋である。
Ｃｒ ３６．５ ３２．５
Ｎｉ ８．０ ８．Ｏ
Ｗ（タングステン） ６．８ ６．８
Ｔａ ３．５ ３．５
Ｚｒ Ｏ，４００，４０
Ｓｉ Ｏ，１００，１０
ＣＯ，５５０，５５
Ｂ Ｏ，０１０，０１
Ｈｆ Ｏ，７０，７
Ｃｏ 残量 残量
Ｄ ２８５．３ ４．４Ｘ１０−” ０．９０Ｂ 第３表参照 第３表参照 １
．８２Ｄ ０．９０
Ｂ １．２４
Ｅ １３０．４ ４．７Ｘ１０−” ０．９０Ｂ 第３表参照 第３表参照 １
．１８７−」Ｌ−
１１２１，１３４，５Ｅ ４５．９
１１２１．１ ２７．６ Ｂ １２０．３１１４８．８ ８．３ Ｅ １４２４
１１４８．８ ２７．６ Ｄ ８５
次は本発明を例示し優れた性質を示すハフニウム含有合金に対して比較したもの
である。各組成物は不純物を除外したものではない０合金Ｆおよび合金Ｇにおい
ては、存在し得る下記の不純物は下記の最高量を越えるべきでない： Ａ１最高
約０．２％；Ｔｉ最高０．２％；ｈｎｎ最高量００１％；Ｆｅ最高約１％；Ｐ最
高約ｏ、 ｏ ｏ ｓ％；ＭＯ最高約０．１０％；Ｎ、最高量１５０ｐｐ＋ｓ
； Ｏｔ最高約５０ｐｐｍ：Ｓ最高約０．００５％ＨＢｉ最高約０−５ ｐｐｓ
＋ ： Ｐｂ最高約５．０ｐｐｍ ：Ｓｅ最高約５．０ｐｐｍ；＾ｇ最最高ｓｏ
ｐｐｍ。
＝３２」Ｌ」Ｌ−
ｃ ０．７４０．７４ ０．６
Ｓｉ ０．０７ ０．０？ ０．３
Ｃｒ ３５．５ ３５．５ ３５．９
Ｎｉ １１．０ １１．０ ９．７
Ｗ ５．８ ５．８ ６．１
）ｆ ＯＯ，７０，４
Ｙ Ｏ，７００
Ｔａ ２．５ ２．５ ０
Ｂ Ｏ，０１０，０１０
Ｚｒ Ｏ，２０，２０，０２
Ｃｏ 残 量 残 量 残 量
合金Ｇは１１４８℃および２０．７ＭＰａ （２１００”Ｆおよび３０００ｐｓ
ｉ）で約２７４．４時間の応力破壊寿命を有し、また約５．５ Ｘ １０−”ａ
ｍ／ａｍ／秒（２，０Ｘ１０−’インチ／インチ／ｈｒ、）のクリープ速度を有
していた。１１４８．８℃および２７．６ ＭＰａ（２１００Ｔおよび４０００
ｐｓｉ）では、合金Ｇのそれぞれの値は７５時間と４．２ Ｘ １０−’ｃｓ／
ｃｍ／秒（１，５Ｘ １０−”インチ／インチ／ｈｒ）であった０合金Ａ−１４
は、１１４８．８℃および２０．７ＭＰａ（２１００Ｔおよび３０００ｐｓｉ）
では、１６２．８時間の寿命と平均クリープ速度８．６ ｘ １０−” （３，
１ｘ １０−’）を存していた。これに対し、本発明の合金（Ｆ）は２，０６５
．５時間という全く予想外の破壊寿命とわずかに５．８ Ｘ １０−” （１１
４８，８℃および２０．７ＭＰａ （２，ｌＸ１０’ （２１００”Ｆおよび３
００ｐｓｉ））のクリープ速度を有していた。この破壊寿命値は上記他の合金組
成物の値に対しても劇的に優れている。例えば、合金Ｂの１１４８．８℃および
２０．７ＭＰａ （２１００Ｔおよび３０００ｐｓｉ）での値に特に注目された
い；この合金はしばらくの間商業的に選択される合金であると考えていたもので
ある。１１４８．８℃および２７．６ＭＰａ（２１００Ｔおよび４０００ｐｓｉ
）では、本発明の合金（合金Ｆ）は約２．５ Ｘ Ｉ Ｑ −”ｃｒｎ／ ｃｍ
／秒（０，９５Ｘ１０−’インチ／インチ／ｈｒ、）のクリープ速度を有し、そ
の応力破壊寿命は４５０．３時間以上である（棒はまだ破壊していない）。
ガラス腐蝕試験を合金Ｆについて合金Ｂに対して行った；この試験の結果は合金
Ｆで０．９１ （μｍ／ｈｒ）（７，１４（ミル７２００時間））であり、合金
Ｂでは１．６７ （、ｃｚｍ／ｈｒ） （１３，１４（ミル７２００時間））で
あった。次に、第２の試験を合金Ｂ、ＧおよびＦについて行った。それぞれの測
定腐蝕速度は１．１６．０．９４および０．９４ （μｍ／ｈｒ、） （９，１
，７，４８および７．４２（ミル７１６２００時間））であった。かくして、腐
蝕速度は合金Ｆ、即ち、本発明の合金において全く満足できることが理解される
であろう。
産業上の応用性
上記から、ガラススピンナーを本発明の合金から作製し、これらのスピンナーを
上述した方法で用いてガラス繊維を製造すること、さらに詳細には、スピンナー
を繊維を製造する方法に用い、繊維を次いでバットに成形して繊維状ガラス絶縁
体を製造することは理解されるであろう。当該技術においては、これらの合金を
用いてスピンナーを作製し、その後、このスピンナーを用いて“ウール”ガラス
を製造し得る。
本発明の詳細な説明から、特許法に基づいた本発明の精神および範囲を逸脱しな
い変形が可能であることは、勿論、明らかであろう。
国際調査報告
国際調査報告
Claims (23)
- １．重量％で示した次のおよその範囲で次の各元素を含み、実質的にＨｆを含ま ない組成物としての耐ガラス腐蝕性で高強度の合金： 元素 範囲 Ｃｒ ３０〜４０％ Ｎｉ ０．０１〜１５％ Ｗ ４〜７％ Ｔａ ２〜５％ Ｚｒ ０．１〜０．４％ Ｓｉ ０．０１〜０．１５％ Ｃ ０．５〜１．０％ Ｂ ０．００５〜０．０４％ Ｙ ０．５〜０．５％ Ｃｏ 残量
- ２．合金が、場合によっては、次の量（特に断わらない限り重量％による）の不 純物の１種またはそれ以上を含有する請求項１記載の組成物： 不純物 Ａｌ ２０〜０．２％ Ｔｉ ０〜０．２％ Ｍｎ ０〜０．０１％ Ｆｅ ０〜１．０％ Ｐ ０〜０．００５％ Ｍｏ ０〜０．１０％ Ｓ ０〜０．００５％ Ｂｉ ０〜０．５ｐｐｍ Ｐｂ ０〜５．０ＰＰｍ Ｓｅ ０〜５．０ＰＰｍ Ａｇ ０〜５０ＰＰｍ Ｎ ２０〜１５０ＰＰｍ Ｏ ２０〜５０ｐｐｍ
- ３．次のおよその重量％の次の各成分から本質的になり、Ｈｆを実質的に含まな い組成物としての耐ガラス腐蝕性で高強度の合金： 範囲 Ｃｒ ３０〜４０ Ｎｉ ５〜１５ Ｗ ４〜７ Ｔａ ２〜５ Ｚｒ ０．１〜０．４ Ｓｉ ０．０１〜０．１５ Ｃ ０．５〜１．０ Ｂ ０．００５〜０．０４ Ｙ ０．５〜１．５ Ｃｏ 残量
- ４．組成物が、場合によっては、重量％で次の不純物の１種またはそれ以上を含 む請求項３記載の組成物：不純物 Ａｌ ４０〜０．２ Ｔｉ ０〜０．２ １９Ｍｎ ０〜０．０１ Ｆｅ ０〜１．０ Ｐ ０〜０．００５ Ｍｏ ０〜０．１０ Ｓ ０〜０．００５
- ５．組成物が、場合によっては、次の量の不純物を含む請求項４記載の組成物： Ｂｉ ０〜０．５ｐｐｍ Ｐｂ ０〜５．０Ｐｐｍ Ｓｅ ０〜５．０ＰＰｍ Ａｇ ０〜５０ｐｐｍ
- ６．組成物が、場合によっては、次の１種以上を含む請求項５記載の組成物： Ｎ ２０〜１５０ＰＰｍ Ｏ ２０〜５０ＰＰｍ
- ７．合金がおよそ次の重量％の成分から本質的になる請求項３記載の合金： Ｃｒ 約３５％〜約３６％ Ｎｉ 約１０．７％〜約１１．３％ Ｗ 約５．５％〜約６．１％ Ｔａ 約２．２％〜約２．８％ Ｚｒ 約０．：７％〜約０．２３％ Ｓｉ 約０．０１％〜約０．１３％ Ｃ 約０．７０％〜約０．７８％ Ｂ 約０．００８％〜約０．０１２％Ｙ 約０．６％〜約０．９％ Ｃｏ 残量
- ８．請求項１記載の組成物を鋳造することによって製造した製造物。
- ９．請求項２記載の組成物を鋳造することによって製造した製造品。
- １０．請求項３記載の組成物を鋳造することによって製造した製造品。
- １１．請求項７記載の組成物を鋳造することによって製造した製造品。
- １２．製造品が複数の開口を有する側壁を有する請求項９記載の製造品。
- １３．製造品が複数の開口を有する側壁を有する請求項９記載の製造品。
- １４．製造品が溶融ガラスからガラス繊維を製造するためのスピンナーである請 求項１０記載の製造品。
- １５．製造品が溶融ガラスからガラス繊維を製造するためのスピンナーである請 求項１１記載の製造品。
- １６．溶融材料を金属合金スピンナーの小孔壁を通して繊維を製造することを含 む鉱物またはガラス繊維の製造方法において、上記スピンナーが高強度の合金を 含み、この合金が請求項１記載の組成を有することを特徴とする改良された上記 製造方法。
- １７．溶融材料を金属合金スピンナーの小孔壁を通して繊維を製造することを含 む鉱物またはガラス繊維の製造方法において、上記スピンナーが高強度合金を含 み、この合金が請求項３記載の組成を有することを特徴とする改良された上記製 造方法。
- １８．溶融材料を金属合金スピンナーの小孔壁を通して繊維を製造することを含 む鉱物またはガラス繊維の製造方法において、上記スピンナーが高強度合金を含 み、この合金が請求項７記載の組成を有することを特徴とする改良された上記製 造方法。
- １９．溶融材料を金属合金スピンナーの小孔壁を通して繊維を製造することを含 む鉱物またはガラス繊維の製造方法において、上記スピンナーが高強度の合金を 含み、この合金が請求項２２記載の組成を有することを特徴とする改良された上 記製造方法。
- ２０．溶融材料を金属合金スピンナーの小孔壁を通して繊維を製造することを含 む鉱物またはガラス繊維の製造方法において、上記スピンナーが高強度の合金を 含み、この合金が請求項２３記載の組成を有することを特徴とする改良された上 記製造方法。
- ２１．溶融材料を金属合金スピンナーの小孔壁を通して繊維を製造することを含 む鉱物またはガラス繊維の製造方法において、上記スピンナーが高強度合金を含 み、この合金が請求項６記載の組成を有することを特徴とする改良された上記製 造方法。
- ２２．溶融ガラス腐蝕に耐性があり、本質的に請求項２の合金からなる高強度合 金。
- ２３．重量％（特に断わらない限り）で示した下記の量の下記の各元素から本質 的になり： Ｃ 約０．７４％ Ｓｉ 約０．０７％ Ｃｒ 約３５．５％ Ｎｉ 約１１．０％ Ｗ 約５．８％ Ｙ 約０．７％ Ｔａ 約２．５９％ Ｂ 約０．０１％ Ｚｒ 約０．２％ Ａｌ 約０〜０．２％ Ｔｉ 約０〜０．２％ Ｍｎ 約０〜０．０１％ Ｆｅ 約０〜１．０％ Ｐ 約０〜０．００５％ Ｍｏ 約０〜０．１０％ Ｓ 約０〜０．００５％ Ｂｉ 約０〜０．５ＰＰｍ Ｐｂ 約０〜５．０ＰＰｍ Ｓｅ 約０〜５．０ＰＰｍ Ａｌ 約０〜５０ＰＰｍ Ｎ２ 約０〜１５０ＰＰｍ Ｏ２ 約０〜５０ＰＰｍ Ｃｏ 残量 実質的にＨｆを含まない組成物としての耐ガラス腐蝕性で高強度の合金。
Applications Claiming Priority (2)
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