JPH032356A - 電気比抵抗値の温度係数の小さいＦｅ―Ｃｒ―Ａｌ系合金よりなる電熱体用材料 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） 本発明は、加熱炉の発熱体やその他の一般電気発熱体と
して使用されるＦｅ−Ｃｒ−Ａ　Ｑ系合金よりなる電熱
体用材料に関し、特に温度係数の小さい電、気化抵抗値
を有するＦｅ−Ｃｒ−Ａ　Ｑ系合金よりなる電熱体用材
料に関する。

（従来の技術） Ｆｅ−Ｃｒ−Ａ　Ｑ系電熱合金は、電気比抵抗値が大き
く、且つ大気中で高温酸化された場合、合金表面に化学
的に安定で絶縁性の高いアルミナ酸化膜が形成され、耐
酸化性が優れているため、加熱炉のヒーターエレメント
や炉内部品、或いは家庭製品の電熱線として広く使用さ
れている。

従来、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａ　Ｑ系電熱合金として使用されて
いるものは、一般にＣｒ：ｌＯ〜３０ｗｔ％、Ａｎ：２
，５〜８ｗｔ２、残部Ｆｅであり、種々の微量添加元素
を含んでいる。そして、この範囲の合金が使用する高温
で酸化しにくいこと、機械的性質が良く、塑性加工が容
易であること、電気比抵抗値が高いこと等の電熱合金と
しての要件は具備している。

しかし、電熱合金に要求される特性の一つとして電気比
抵抗値の温度係数が小さいことである。

すなわち、電気比抵抗値の温度係数が大きいとｔ１気炉
等で温度の自動制御を行なう場合、電圧電流関係が一義
的に決まらず、温度制御方法が難しくなり、また電気炉
等の設計上、それらを考慮しなければならないという問
題点が生じるのである。

電気比抵抗値の温度係数がＯに近い材料（例えば］　Ｘ
　１０’−”　（１／’Ｃ）以下）としては、Ｃｕ−Ｍ
ｎ合金、Ａｇ−Ｍｎ−５ｎ合金の中にみられるが、これ
らの合金は、電気比抵抗値が小さく電熱体材料とはなり
得ない。

一般に、電気線として使用されている電熱体材料として
、Ｎｉ−Ｃｒ軽合金やＦｅ（：ｒ−Ａ　Ｑ系合金がある
が、これらの電気比抵抗値の温度係数はＡｉ１者につい
てはｕ　Ｘ　１０−’　／’Ｃ程度、後者については６
×ＩＯ−“（１７℃）程度であって、何れも電気抵抗値
の温度係数が小さく満足すべき電熱体材料とは言い難い
。

（発明が解決しようとする課題） 本発明者等は、従来電熱体材料として使用されているＦ
ｅ−Ｃｒ−Ａ　Ｑ系合金について、その組成と電気比抵
抗値の温度係数との種係について種々検討した結果、Ｃ
ｒとＡｌの含有量と電気比抵抗値の温度係数との間にあ
る関係があることを見出し、本発明を完成するに至った
もので、本発明の目的は、電気比抵抗値の温度係数が０
に近いＦｅ−Ｃｒ−Ａ　Ｑ系合金よりなる電熱体用材料
を提供するにある。

（課題を解決するための手段） 本発明は、Ｃｒ：１６〜２３ｗｔ％、Ａ　Ｑ　：２〜１
０ｗｔ％、残部Ｆｅ及び不可避的不純物であるＦｅ−Ｃ
ｒ−Ａ　（ｌ系合金よりなる電熱体用材料において、Ｃ
ｒとＡｌ量の含有量が次式 ％式％） で表わされる成分範囲にあることを特徴とする電熱体用
材料であり、Ｃｒ：ｌＯ〜２５ｗｔ％、　Ａ　ｎ　：　
１，５〜１５ｗし％、残部Ｆｅ及び不可避的不純物より
なり、鋼中にＡ１１，０．を均等に分散させたＦｅ−Ｃ
ｒ−Ａ　Ｑ系合金よりなる電熱体用材料において、Ｃｒ
とｌの含有量が次式 ％式％） で表わされる成分範囲にあることを特徴とする電熱体用
材料である。

すなわち１本発明において、Ｃｒ：１６〜２３ｗｔ％、
Ａｇ：２〜ｌｏｗＬ％、残部Ｆｅ及び不可避的不純物で
あるＦｅ−Ｃｒ−Ａ　Ｑ系合金およびＣｒ：ＩＯ〜２５
ｗｔＬ　Ａ　Ｑ　：１．５〜１５ｗｔ％、残部Ｆｅ及び
不可避的不純物よりなり、鋼中にＡ　Ｑ　、０．を均等
に分散させたＦｅ−Ｃｒ−Ａ　Ｉ）、系合金において、
上記の関係式を満足することによって電気比抵抗値の温
度係数が１０００℃までｔｘｔｏ−“（１７℃）以下に
コントロールすることができるのである。

ところで、本発明において、上記成分範囲を有するＦｅ
−Ｃｒ−Ａ　Ｑ合金とした理由は、この成分範囲が加工
性を損なうことなく、電気比抵抗値が高く、又耐食性、
耐高温酸化性をもたせることができるからである。

殊に、Ａｌ、Ｏ，を鋼中に分散させることにより、高い
電気比抵抗値を高温まで維持させることができる。ｉ、
０お量としては０．１〜１０容量％が適当であり、１，
０．の粒径は１０μｍ以下が適当である。

なお、この人Ｑ、０．量は、合金成分のＡｌ量とは別に
測定される。

本発明におけるＦｅ−Ｃｒ−Ａ２合金よりなるｔ１熱材
料の製造方法は特に限定されるものではなく、溶解方法
、粉末冶金法等何れの方法でも良い。ただ鋼にｉ、Ｏ，
を分散させたＦｅ−Ｃｒ−Ａ　Ｑ系合金の製造方法とし
てはＡＡ、Ｏ，ｉのコントロールが容易な粉末冶金が適
している。

（作用） 一般に、金属の電気比抵抗値は温度と共に増加する。そ
の理由は、温度の上昇と共に、原子の熱じよう乱が大き
くなり、原子間隔の規則性が減少し、したがって電子の
易動度が減少し、電気比抵抗値が増加する。

しかし、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａ　Ｑ合金の場合、Ｃｒとｉとの
含有量の関係で上述の一般則とは異なった挙動を示し、
温度の上昇と共に電気比抵抗値が減少する現象が現われ
る。

Ｆｅ−Ｃｒ−Ａ　Ｑ合金において、Ｃｒ：　２０ｗｔ％
と一定としてＡＣ含有量を変化させた場合の電気比抵抗
値の温度変化を測定したところ、第１図のような関係に
あることを見出した。

そこで、第１図の温度と比抵抗値の関係をＡｌ量の含有
量についてさらに詳細に検討し、ｌｆｉの含有量に対す
るΔＲ／Ｒ，・Δｔ−１／Ｔの変化率を求めたところ、
鋼中にＡｌ、Ｏ，の分散した場合及びＡＭ、Ｏ，のない
場合において、第２図に示す直線が得られた。同様にし
て、Ｃｒ量の含有量に対しても同じような直線が得られ
た。これらの図面について詳細に検討゛した結果、結局
、比抵抗値の温度係数とＡｌ量、Ｃｒ量との関係は次の
ように整理される。

鋼中にＡｌ、０．を含まない場合、 温度係数＝０．９５Ｘ１０−”−０，３９Ｘ１０−’Ａ
ＩＬ（ｗｔＸ）温度係数＝０，９５Ｘ１０−”−０，３
６Ｘ１０−’Ｃｒ　（ｗｔＸ）鋼中にＡｌ、Ｏ，を含む
場合、 温度係数・０．９７ＸＩＯ””−０，４４Ｘ１０−’Ａ
ｌ（ｗｔＸ）温度係数＝０．９７ｘｌＯ−”−０，３５
ｘｌＯ−’Ｃｒ　（ｗｔＸ）この２式を基に温度係数が
＋ｘ＋ｏ−”／’Ｃ以下のＣｒ量、Ａｌ量の関係を求め
ることにより、特許請求の範囲が得られる。

実施例 第１表に示す組成について、溶製法と粉末冶金法により
それぞれ製造した。溶製法とは、大気誘導炉で溶解し、
８ｍｍに鍛造し、熱間圧延、冷間圧延を経て最終０．２
ｍｍの板を製造し、１０００℃×５分の真空熱処理をし
た方法を云う。粉末冶金法とは、Ｆｅ粉、Ｃｒ粉及び一
部ｉ、Ｏ，を含むＡＭ粉をＶ型ミキサーにて混合し、そ
の後、双ロール間に挿入して０、５ｍｍに粉末圧延し、
焼結、冷間圧延を経て最終０．２ｍｍの板を製造し、更
に１０００℃×５分の熱処理をした方法を云う。

これらの材料をＪＩＳ　Ｃ２５２６に基づいて、室温〜
１０００℃までの電気比抵抗値を測定し、それらの温度
係数を求めた。この表より明らかなように、本発明鋼の
電気比抵抗値の温度係数はＩ　Ｘ　１０−＠（１／℃）
以下と実用上電気比抵抗値の温度変化はないＦｅ−（：
ｒ−Ａ　Ｑ系合金である。

以下余白 （発明の効果） 本発明は、特定範囲のＦｅ−Ｃｒ−Ａ　Ｑ系合金におい
て、室温から１０００℃の範囲で電気比抵抗値の温度係
数がｔｘｔｏ−＠（１／℃）以下と実用上電気比抵抗値
の温度変化がない電熱体用材料を提供することができる
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は種々のＦｅ−２０Ｃｒ−Ａ　Ｑ系合金の電気比
抵抗値の温度変化、第２図はＦｅ−２０Ｃｒ−Ａ　Ｑ系
合金のＡｌ含有量と電気比抵抗値の温度係数の関係を示
す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．Ｃｒ：１６〜２３ｗｔ％、Ａｌ：２〜１０ｗｔ％、
   残部Ｆｅ及び不可避的不純物であるＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系
   合金よりなる電熱体用材料において、ＣｒとＡｌの含有
   量が次式９．４＜０．３９Ａｌ（ｗｔ％）＋０．３６Ｃ
   ｒ（ｗｔ％）＜９．６で表わされる成分範囲にあること
   を特徴とする電熱体用材料。 ２．Ｃｒ：１０〜２５ｗｔ％、Ａｌ：１．５〜１５ｗｔ
   ％、残部Ｆｅ及び不可避的不純物よりなり、鋼中にＡｌ
   ＿２Ｏ＿３を均等に分散させたＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金
   よりなる電熱体用材料において、ＣｒとＡｌの含有量が
   次式 ９．６＜０．４４Ａｌ（ｗｔ％）＋０．３５Ｃｒ（ｗｔ
   ％）＜９．８で表わされる成分範囲にあることを特徴と
   する電熱体用材料。