JPH0452255A - コーティング用高クロムニッケル線材の製造方法 - Google Patents

コーティング用高クロムニッケル線材の製造方法

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JPH0452255A
JPH0452255A JP15856990A JP15856990A JPH0452255A JP H0452255 A JPH0452255 A JP H0452255A JP 15856990 A JP15856990 A JP 15856990A JP 15856990 A JP15856990 A JP 15856990A JP H0452255 A JPH0452255 A JP H0452255A
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JP
Japan
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chromium
wire
nickel
powder
ingot
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JP15856990A
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English (en)
Inventor
Toshiki Shimizu
要樹 清水
Takashi Sakaki
孝 榊
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Tosoh Corp
Original Assignee
Tosoh Corp
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Publication date
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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】 [産業上の利用分野コ 本発明は加工性、耐食性、耐摩耗性に優れたコーティン
グ用高クロムニッケル線材の製造方法に関するものであ
る。更に詳しくはクロム、ニッケル以外の成分が0.5
重量%以下であり、かつクロムが50〜90重量%であ
るコーティング用高クロムニッケル線材の製造方法に関
するものである。
[従来技術およびその問題点] 高クロムニッケル線材はフレーム、アーク、プラズマ溶
射用のコーティング材料の分野で広く用いられており、
その他に各種ターゲツト材、耐摩耗用保護材、各種電極
材としても使用されている。
従来、高クロムニッケル線材の製造方法は、大別して、
溶解・鋳造法と粉末冶金法が採用されている。この内、
溶解・鋳造法としては高周波誘導加熱やアーク溶解法等
がある。たとえばアーク溶解法は、一般に水冷モールド
を用いて不活性ガス中でアーク溶解してインゴットを製
造する方法であるが、得られるインゴット組織は、デン
ドライト組織が発達したもので、結晶粒も大きく、溶解
中に不純成分等が混入することにより、加工性を低下さ
せる不純物から成る析出相が存在し溝ロール圧延、スウ
ェージング、フォージング等によって作製された線材は
クラックや欠陥を伴い製品の性質を劣化させていた。ま
た、近年苛酷な環境下での耐熱、耐食性材料に対する要
求が増しており、クロム含有量が50重量%未満ではこ
れらの要求が満足できない場合が多くなった。
一方、粉末冶金法においては、クロム含有量が50重量
%を越えた組成でも線材の製造は可能であるが、クロム
自体は脆く活性であること、蒸気圧が高い事から通常の
線引法である熱間プレス法、熱間静水圧プレスしたイン
ゴットを熱間スウエージング、フォージング、ロール圧
延等の加工中に、クロム粉末とニッケル粉末間の結合が
固相拡散過剰となり粒成長を起こして均質微細組織を形
成できず軟質相内のクロム量が多くなり、脆化しやすく
、線材化加工が困難になる。また、クロム粉末とニッケ
ル粉末を直接カプセルに入れ線引加工することも有るが
、カプセル材と内部のクロムニッケル部分の強度差、熱
膨張差、加工率の差等により極く限られた条件でのみ組
織が微細で均一分散し、クラック等の欠陥の無い線材は
得られず、この傾向はクロムの含有量が増加するほど強
くなる。
このように、従来の製造方法によって製造された、特に
高クロムニッケル線材は、組織的に結晶が粗大化してお
り、線材の変形能を低下させる相が存在し、さらに内部
欠陥の存在により非常に脆く、耐食性・耐摩耗性も低下
したものであった。
[問題を解決するための手段] 本発明者等は、上述のような諸問題を解決するため鋭意
検討した結果、ある製造条件にて得た高クロムニッケル
線材は、内部欠陥がなく緻密な組織を有し加工性、耐食
性、耐摩耗性に優れることを見出し本発明を完成した。
次に本発明の製造方法について更に詳述する。
本発明で用いる原料は、金属クロム、カルボニルニッケ
ルの混合粉末又は、クロム・ニッケル合金粉末である。
ここで用いる金属クロム粉末は99%以上の純度のもの
が好ましく、クロム原料とじて99%未満の純度のクロ
ムを用いると、得られた線材中にクロム、ニッケル以外
の成分が0.5重量2を越えることとなり硬質相および
軟質相の2相の他に不純物を主とする析出相が形成する
。また、ニッケル原料として後述のクロム・ニッケル合
金を除くカルボニルニッケル以外の、例えば金属ニッケ
ル粉末を用いると、用いる粉末の微細化に限度があるこ
とから、焼結反応が不十分となり欠陥線材化又は2相間
の結合強度低下が起こる。また、原料として高クロムニ
ッケル合金粉末を用いる方法は、該クロムニッケル合金
粉末の組織が軟質相と微細に分散しているラメラ−状硬
質相の2相より成っていることが望ましい。これらの合
金粉末を使用すると割れは発生せず、線材変形能はさら
に向上する。この様な組織を有する合金粉末を得るには
、イナートガスアトマイズ法が最適な方法である。
又、これらの原料粉末の粒径は50μ■以下のものを用
いることが望ましい。この粒径が50μコを越える粉末
を用いると、充分な塑性変形能を持つ線材が得られず、
線材の熱間加工の際にクラック発生等の支障をきたす。
次に、前記した原料粉末を必要に応じてアルコール、エ
チルエーテル、エチレングリコール等のバインダーを用
い、充分混合撹拌後、冷間等方静水圧プレス等により密
度7.0 g7cm3以上のインゴットに成型し、該イ
ンゴットを真空または不活性ガス中で加熱温度1300
℃以下にて焼結処理する。該インゴットの密度が7.0
 g/cm3未満であると、後工程の熱間線引加工中、
カプセルとインゴット間に隙間を生じ、カプセルとイン
ゴットの圧下率が異なり表面から亀裂が起きる場合があ
る。又、加熱処理を省略するとインゴット内部に内部欠
陥や2相間の拡散が不十分な部分が存在することになり
、熱間加工時、例えば熱間スウエージング工程中に破断
することがあり、加熱温度が1300℃より高くなると
クロムニッケル材の一部が溶解する恐れがある。
次に、このインゴットを金属カプセルに充填するが、こ
のカプセルの材質は金属であれば制限はなく、該インゴ
ツト材の熱膨張率に近(、その後の熱間加工に耐え得る
材質を選定することが好ましい。例えば、カプセル材質
としてステンレス鋼や軟鋼等が一般的である。また、該
カプセルと該インゴット間に隙間が存在するとカプセル
外側よりスウエージングやフォージング等により圧力を
加える場合に、カプセルと該インゴットの加工伸びや変
形能が同一にならず、カプセルの破損や該インゴット変
形に必要な硬質相および軟質相聞の結合力が低下し、最
終的に割れや内部欠陥を生ずる可能性がある。さらに、
カプセル充填後に、真空中または不活性ガス中で封止す
ることがCr−N iインゴット材の表面酸化を防止で
き加工性が向上する。その後、第一線引工程で熱間線引
加工処理を行なうが、この処理には一般に熱間スウエー
ジングまたは熱間フォージング法が用いられ、加工温度
範囲として300〜800℃、望ましくは600℃附近
で加熱し、所定の寸法まで加工することが望ましい。前
記加工温度が300℃未満ではインゴットが破断しやす
く、また800℃を越えるとカプセルの成分かインゴッ
トに熱拡散され、本発明成分以外の不純物か増加し、ま
た、硬質相と軟質相聞に熱膨張係数の差による割れが生
ずる。前記加工温度範囲は300〜800℃が最も加工
性に優れていることは第1図より明らかである。第1図
中のN。
、1〜No、5は各クロム含有量50.60.70.8
0.90重景気1クロム、ニッケル以外の成分が0.5
重量%以下、残部が実施的にニッケルよりなる高クロム
ニッケル線材の引張り試験時の最大引張り破壊歪、最大
引張り伸びの温度依存性を示している。同図から300
〜800℃の温度範囲に最大歪、最大伸びを示し塑性変
形能の大きいことが分る。この熱間線引加工において、
所定の線径にするまで1回以上、通常は数回(バス)加
工を行なうが、本発明で重要な事は、いかなる場合にお
いても、その1回毎の熱間線引加工率は10%以下で行
うことである。一般に加工性を有する鉄基合金等は熱間
線引加工率は5〜20%/1回であり、難加工材や高融
点加工材では〜5%/1回であると言われている。しか
し、難加工材である本発明材料は、本発明の条件を満足
すれば加工性を有する鉄基合金等のように効率良く熱間
線引加工が行える。所定の線径にするまでの加工に於い
て、加工率が10%/1回を越えると線材にクラックや
亀裂を生じ易くなる。
本発明は、さらに、第二線引工程として経済性に優れた
タンデム溝ロール圧延装置により細線化加工処理するこ
とにより高クロムニッケル線材とすることが特徴である
。この第二線引工程は加工性の面から500℃以下、通
常200〜500℃で、前記したと同様の理由で10%
以下ノ1回の熱間線引加工率、また温度維持のため、送
り速度10+n/分以上の条件で細線化加工処理を行な
いコーティング用高クロムニッケル線材とする。
このように本発明は、第二線引工程を第−線弓工程の後
に設けることにより、第一線引工程にて例え発生した軽
微な材料表面ミクロクラック、欠陥をも改質することが
できることが特徴である。
このようにして得られる線材は1〜10ffllWの通
常の太さを持つ線材である。
次に、このようにして作製された高クロムニッケル線材
の組成に関して次に説明する。
クロムは各種環境下における耐食性ならびに耐摩耗性に
優れた元素であるが、単体では加工性に乏しい。一方、
ニッケルは加工特性を向上させる有効元素である。
これらの2成分からなるクロムニッケル線材はクロムを
主成分とする硬質相とニッケルを主成分とする軟質相の
2相組織を形成する。このクロムニッケル線材中の全ク
ロム含有量が50重量%未満であると耐食性、耐摩耗性
の低下がおこり、本発明の目的を達成しない。また、全
クロム含有量が90重量%を越えると線材の塑性変形能
が低下し、線材加工が困難となり、内部欠陥や表面割れ
が発生することから、全クロム含有量の範囲としては5
0〜90重量%であることが必要である。又、クロム、
ニッケル以外の成分としてC1Mn−PS N等の総量
が0.5重量%を越えると硬質相と軟質相の他に不純物
を主成分とする析出相が生じて線材の変形能を低下させ
、さらに局部的に耐食性が劣る部分が生ずる。そのため
にクロム、ニッケル以外の成分の総量は0.5重量%以
下に抑制し、硬質相と軟質相の2相組織とする必要があ
る。このためには線材の製造の際に高純度の原料を用い
るなどして調節する。
[発明の効果コ 本発明で得る線材は、加工性、耐食性、耐摩耗性に優れ
、かつ、本発明は比較的簡便な方法である。
[実施例] 以下に実施例を示し、本発明を更に具体的に説明するが
、本発明はこれにより制限を受けるものではない。
実施例1〜6 第−表に実施例1〜6で用いた各線材の原料粉末組成を
示す。原料粉末を第−表に示す組成に調整し、同表備考
に示した状態の粉末(混合粉末:金属クロム粉末とカル
ボニルニッケル粉末の混合粉末、合金粉末:高クロムニ
ッケル合金粉末)を、全体の2重量%のエチルアルコー
ルと混合し、密度7.5g/cm3になるように冷間等
方静水圧プレスにて直径84mの円筒状インゴットを作
製した。このインゴットを真空加熱炉で1100℃、2
時間加熱処理を行い、次に、長さ125mm s直径9
0mm、厚み5mmのステンレス鋼チューブ内に充填し
た。その後、アルゴンガス中で約15分間保持し、つい
で、常温中で10−’mmHgまで真空排気し、排気孔
を溶接してカプセルとした。次に第一線引工程としてカ
プセルを外部より750℃に加熱し、減面率30%にな
るまで熱間スウエージング(11バス:1〜6バスまで
は加工率5%71回、7〜11パスまでは加工率10%
/1回)加工し、徐冷し線材を得た。この線材の表面の
ステンレス鋼を旋盤により2Illffl削除し、次に
第二線引工程としてその線材を140℃、30分保持し
た後、8角形に加工した溝ロールダイスを200℃に加
熱しなから4スタンド溝ロールにて減面率85% (加
工率8.5%/1回、送り速度1h 7分)まで加工し
、外径φ3.lamの細線を得た。得られた線材の組織
、耐摩耗性及び耐食性の結果を第−表に示す。評価測定
法は以下の方法で求めた。
耐摩耗性測定; 硬度計により硬質相および軟質相の硬度を測定し、硬度
が硬い程耐摩耗性に優れていると判断した。
耐食性測定; 腐食速度の測定は、各線材を研磨し、試験前の重量を測
定する。その後、10%硝フッ酸:50℃および30%
0%苛性ソーダニ15溶液中に浸漬し、重量変化より腐
食速度を求めた。なお、苛性ソーダ溶液についてはオー
トクレーブ中で浸漬試験を行った。
第−表から明らかなように本発明線材は外観上、割れや
欠陥は認められず、また、硬度測定の結果、耐摩耗性に
優れ、強酸溶液および強アルカリ溶液に対しても優れた
耐食性を有することが分る。
比較例1〜7 第三衣に示す原料を用いた以外は全て実施例と同様の方
法で各線材を製造した。同表備考に本発明との差異を示
した。これらの線材の変形能、耐食性および耐摩耗性の
結果を第三衣に示す。第三衣から明らかなように比較例
1〜7の内、比較例1〜3.5〜7はクロム含有量が5
0〜90重量%、クロム、ニッケル以外の成分が総量0
.5重jlX以下で残部が実質的にニッケルからなる化
学組成より外れているため表面にはミクロクラックが認
められ、熱間線引加工中に亀裂が生じた。さらに、耐摩
耗性においても硬度にバラツキがあり、局部的に摩耗が
起きやすいことを示唆している。また、耐食性において
も組織が不均一であると、腐食性溶液中では2相あるい
は3相間に電位差が生じ耐食性に劣ることが分る。
比較例8〜15 第三衣に示した、実施例で用いた原料粉末組成を用いて
、充填密度、真空熱処理、線引条件を変えて線材化を実
施した。長さ125mIa、直径40nm、厚み211
111のステンレス鋼チューブ内に外径φ35m1+の
インゴットを充填し、アルゴンガス中で約15分間保持
し、ついで、常温中で10−’amHgまで真空排気し
、排気孔を溶接し、カプセルとした。次に第一線引工程
として熱間スウエージング加工(5パス)により251
1Ilφ線材を得、センタレス研磨により23IIII
aφとし、第二線引工程として6タンデム溝ロール圧延
により2.0mmφの線材を作製した。比較例8はイン
ゴットの充填密度は7−5g/am ’であるか、その
後の熱処理を行わなかったものを線引加工した線材であ
る。比較例9は該インゴットの充填密度が8.5g/c
n+ ’であり、その後の800℃で1時間の熱処理を
行なったものを線引加工した線材である。比較例10は
インゴットの充填密度を7.4g/cm3とし、スウェ
ージング装置により800℃にて加工率15%/1回で
線材化し、第二線引工程にてさらに線引加工したもので
ある。比較例11は熱間スウエージング線引温度を25
0℃にて加工率8%/1回で線引加工した。比較例12
は熱間線引温度を1000℃にて加工率8%/1回で線
引した。比較例13〜15は第二線引工程のタンデム溝
ロール圧延条件として温度700℃、線引加工率15%
/1回、送り速度51/分としたときの線材である。
第三表に線材の特性として表面状態、変形能の結果をま
とめて示す。測定は実施例と同様の方法で行った。比較
例8.9は加工中にカプセルとクロムニッケル部材に空
隙ができ、カプセルに亀裂が発生し、クロムニッケル部
材も割れ又はクラックがあった。比較例1(lは加工率
が15$ /1回と大きいため3バス目で割れを生じた
。比較例11.12.14.15で得た線材も最終線径
時には、ミクロクラックが観察された。比較例13は表
面観察により表面に形成された酸化被膜の割れが著しい
ことが分る。
【図面の簡単な説明】
第1図は、クロム含有量が50.60.70.80.9
0重量%クロム、ニッケル以外の成分の総量が0.5重
量%以下、残部が実質的にニッケルよりなる線材の各温
度に於ける引張り試験時の最大引張り破壊歪、最大引張
り伸びを示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)純度99%以上のクロム粉末とカルボニルニッケル
    粉末を充填密度が7.0g/cm^3以上のインゴット
    とし、該インゴットを真空又は不活性ガス中で1300
    ℃以下の温度で加熱後円筒金属カプセルに充填し、30
    0〜800℃の温度範囲で10%以下/1回の熱間線引
    加工率にて線引加工を行い、脱カプセル処理の後、さら
    に、タンデム溝ロール圧延装置により細線化加工し、ク
    ロム、ニッケル以外の成分が0.5重量%以下でかつク
    ロムが50〜90重量%であり残部が実質的にニッケル
    からなる組成を有するコーティング用高クロムニッケル
    線材の製造方法。 2)高クロムニッケル合金粉末を原料粉末として用いる
    特許請求の範囲第1)項記載の製造方法。
JP15856990A 1990-04-12 1990-06-19 コーティング用高クロムニッケル線材の製造方法 Pending JPH0452255A (ja)

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