JPH0715134B2 - Ni基耐熱合金 - Google Patents

Ni基耐熱合金

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JPH0715134B2
JPH0715134B2 JP24338786A JP24338786A JPH0715134B2 JP H0715134 B2 JPH0715134 B2 JP H0715134B2 JP 24338786 A JP24338786 A JP 24338786A JP 24338786 A JP24338786 A JP 24338786A JP H0715134 B2 JPH0715134 B2 JP H0715134B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、セラミックコンデンサ、セラミック圧電素
子、セラミック半導体、およびサーミスタなどのセラミ
ック製電子部品の製造に際して、その仮焼および焼成工
程で用いられるロータリーキルンなどの内張り材や、こ
れを載置する網状トレイ、さらにこれを収納する容器な
どの前記セラミック製電子部品と接触する各種部材とし
て用いるのに適したNi基耐熱合金に関するものである。
〔従来の技術〕
一般に、セラミック製電子部品、例えばセラミック圧電
素子が、原料粉末として、平均粒径:1μmのBaCO3粉末
と同0.1μmのTiO2粉末を用い、湿式混合した後、脱水
乾燥し、この混合粉末を、ロータリーキルンなどを用
い、1100℃前後の温度で仮焼してBaTiO3を成形し、これ
を平均粒径で1μm以下に粉砕した後、造粒し、ついで
所定の形状に成形し、1300〜1400℃の温度で本焼結し、
引続いて焼結体の表面にAg系ペーストやAg-Pd合金系ペ
ーストなどを用いて電極を印刷したり、あるいは塗布し
たりした後、800〜900℃の温度で焼成し、オーバーコー
トすることによって製造されることは良く知られるとこ
ろである。
また、上記の仮焼工程や焼成工程で用いられるロータリ
ーキルンなどの内張り材や、網状トレイおよび容器など
の各種部材が、SUS304およびSUS310などのステンレス鋼
やNi基合金などで製造されていることも知られている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし、上記のステンレス鋼やNi合金などで製造されて
いる各種部材は、酸化され易く、表面に形成した酸化ス
ケールがセラミック粉末に混入したり、あるいは酸化ス
ケールがセラミック製電子部品本体、あるいはその表面
に印刷された電極と反応したりすると、電気特性の劣化
原因になることから、これらの問題の発生を防止する目
的で比較的短時間で交換しているのが現状である。
〔問題点を解決するための手段〕
そこで、本発明者等は、上述のような観点から、セラミ
ック製電子部品の製造における仮焼工程および焼成工程
で、これと接触する各種部材の製造に用いるのに適した
材料を開発すべく研究を行なった結果、重量%で(以下
%は重量%を示す)、 Cr:5〜25%、 Al:2〜10%、 C :0.01〜0.5% Si:0.1〜2%、 Mn:0.1〜2%、 Y:0.0001〜0.5%、 を含有し、 La:0.03%超〜0.3%、 Ce:0.03%超〜0.3%、 のうちの1種または2種、 を含有し、さらに必要に応じて、 Co:0.5〜20%、 Fe:0.5〜30%、 Ti:0.1〜5%、 Mo:0.1〜10%、 W :0.1〜10%、 Ta:0.1〜10%、 Nb:0.1〜10%、 Hf:0.1〜10%、 のうちの1種または2種以上(ただし、Ti,Mo,W,Ta,N
b、およびHfのうちの2種以上を含有する場合は合量で1
5%以下)、 を含有し、残りがNiと不可避不純物からなる組成を有す
るNi基合金は、耐熱性および化学的安定性にすぐれてい
るので、セラミック製電子部品の製造における仮焼工程
および焼成工程で、これと接触する各種部材として用い
た場合、酸化がきわめて少なく、かつ電子部品を構成す
るBaTiO3や、さらにSrTiO3,Pb(Ti,Zr)3などのセラミッ
ク材料、さらに電極に用いられるAg系ペーストやAg-Pd
合金系ペーストなどとも化学的に著しく安定であること
から、きわめて長期に亘っての安定的使用を可能にする
という知見を得たのである。
この発明は、上記知見にもとづいてなされたものであっ
て、以下にNi基合金の成分組成を上記の通りに限定した
理由を説明する。
(a)Cr Cr成分には、耐熱性を向上させる作用があるが、その含
有量が5%未満では所望の耐熱性を確保することができ
ず、一方その含有量が25%を越えると、合金が脆化する
ようになると共に、表面のCr酸化物被膜の形成が多くな
って、セラミック製電子部品と反応するようになること
から、その含有量を5〜25%と定めた。
(b)Al Al成分には、合金表面にAl2O3を形成し、セラミック製
電子部品に対する化学的安定性を向上させる作用がある
が、その含有量が2%未満では、前記作用に所望の効果
が得られず、一方その含有量が10%を越えると、熱間加
工性が低下するようになることから、その含有量を2〜
10%と定めた。
(c)Y,La、およびCe これらの成分には、合金表面に形成された化学的安定な
Al2O3保護被膜の密着性を向上させる作用があるが、そ
の含有量が、Y:0.0001%未満、La:0.03%以下、およびC
e:0.03%以下では前記作用に所望のすぐれた効果が得ら
れず、一方その含有量が、それぞれY:0.5%、La:0.3
%、およびCe:0.3%を越えると、熱間加工性および溶接
性が低下するようになることから、その含有量を、Y:0.
0001〜0.5%、La:0.03%超〜0.3%、およびCe:0.03%超
〜0.3%と定めた。なお、Y:0.005〜0.1%、La:0.04〜0.
12%、およびCe:0.04〜0.12%の含有が望ましい。
(d)C C成分には、炭化物を形成して強度を向上させる作用が
あるが、その含有量が0.01%未満では所望の強度向上効
果が得られず、一方その含有量が0.5%を越えると合金
が脆化するようになることから、その含有量を0.01〜0.
5%と定めた。
(e)Si Si成分は脱酸作用をもつので、脱酸剤として用いられる
が、その含有量が0.1%未満では十分な脱酸を行なうこ
とができず、一方その含有量が2%を越えると、使用中
に脆化相が析出するようになるほか、溶接性も劣化する
ようになることから、その含有量を0.1〜2%と定め
た。
(f)Mn Mn成分にも脱酸作用があるが、その含有量が0.1%未満
では十分な脱酸をはかることができず、一方その含有量
が2%を越えると、耐酸化性が低下するようになること
から、その含有量を0.1〜2%と定めた。
(g)CoおよびFe これらの成分には、素地に固溶して強度を向上させる作
用があるので、高強度が要求される場合に必要に応じて
含有されるが、その含有量が、それぞれCo:0.5%未満お
よびFe:0.5%未満では所望の強度向上効果が得られず、
一方Coにあっては20%を越えた含有は経済的に不利であ
り、またFeにあっては、その含有量が30%を越えると耐
酸化性が劣化するようになることから、その含有量を、
それぞれCo:0.5〜20%、Fe:0.5〜30%と定めた。
(h)Ti,Mo,W,Ta,Nb、およびHf これらの成分には、高温強度を向上させる作用があるの
で、必要に応じて含有されるが、その含有量が、いずれ
の成分も0.1%未満では所望の高温強度向上効果が得ら
れず、一方その含有量がTiにあっては5%、Mo,W,Ta,N
b、およびHfにあってはそれぞれ10%を越えると、耐酸
化性が劣化するようになることから、その含有量をそれ
ぞれTi:0.1〜5%、Mo:0.1〜10%、W:0.1〜10%、Ta:0.
1〜10%、Nb:0.1〜10%、およびHf:0.1〜10%と定め
た。なお、これらの成分のうちの2種以上を含有する場
合には、その合計含有量が15%を越えると、耐酸化性の
劣化は避けられないことから、15%を越えて含有させて
はならない。
また、この発明の合金においては、合金成分としてBお
よびZrのうちの1種または2種を0.001〜0.1%の範囲で
含有させると、高温のクリープ強度が向上するようにな
り、さらにCaおよびMgのうちの1種または2種を0.001
〜0.1%の範囲で含有させると、脱酸および脱硫効果に
よる熱間加工性の改善がはかられるようになるものであ
る。
〔実施例〕
つぎに、この発明のNi基耐熱合金を実施例により具体的
に説明する。
通常の真空誘導溶解炉を用い、それぞれ第1〜3表に示
される成分組成をもった溶湯を調製し、直径:60mm×長
さ:200mmのインゴットに鋳造し、このインゴットに温
度:1150℃に5時間保持した状態で、数回の熱間鍛造を
施して厚さ:20mmのスラブとし、ついでこのスラブに、
表面研磨した後、温度:1150℃に再加熱した状態で数回
の熱間圧延を施して、厚さ:2mmの熱延板とし、引続いて
この熱 延板に、温度:1100℃に10分間保持後、水冷の条件で熱
処理を施すことによって本発明Ni基耐熱合金板材(以
下、本発明合金板材という)1〜35および従来Ni基耐熱
合金板材(以下、従来合金板材という)1〜4をそれぞ
れ製造した。
ついで、この結果得られた本発明合金板材1〜35および
従来合金板材1〜4について、セラミック製電子部品に
対する化学的安定性を評価する目的で、仮焼試験、焼成
試験、および耐酸化性試験を以下の条件で行なった。
すなわち、仮焼試験は、縦:50mm×横:100mm×厚さ:2mm
の寸法を有する試験片を用い、この試験片の上面に、粒
径:約1μmのBaCO3粉末と粒径:約0.1μmのTiO2粉末
との混合粉末を乗せた状態で、大気中、温度:1100℃に
2時間保持後、室温まで空冷を1サイクルとし、これを
前記混合粉末をその都度新らたなものに取りかえながら
20サイクル繰り返す条件にて行ない、また焼成試験は、
同じ寸法の試験片を用い、この試験片の上面に、Ag-Pd
ペーストで印刷されたBaTiO3チップおよびPb(Ti,Zr)O3
チップを乗せ、大気中、温度:850℃に2時間保持後、室
温まで空冷を1サイクルとし、これを前記チップをその
都度新らたなものに取りかえながら20サイクル繰り返す
条件にて行ない、さらに耐酸化性試験は、縦:30mm×横:
20mm×厚さ:2mmの寸法をもった試験片を用い、温度1100
℃に240時間保持の条件で行ない、前記の仮焼および焼
成試験では試験片における上記混合粉末およびチップと
の接触面の変色の有無をそれぞれ観察し、また耐酸化性
試験では酸化ロスを測定した。これらの結果を第1表に
示した。
〔発明の効果〕
第4,5表に示される結果から、本発明合金板材1〜35
は、従来合金板材1〜4に比して、電子部品を構成する
セラミックに対して化学的にきわめて安定で、かつすぐ
れた耐酸化性をもつことが明らかである。
上述のように、この発明のNi基耐熱合金は、圧電素子や
ハイブリッドICなどの電子部品本体を構成するセラミッ
クや、これの表面の電極、さらに導体および抵抗体など
の印刷に用いられる各種ペーストなどに対して、きわめ
て化学的に安定で、これと反応することがなく、かつ耐
酸化性にもすぐれているので、これらの電子部品の仮焼
工程や焼成工程で用いられるロータリーキルンの内張り
材や容器、さらにトレイなどとして用いた場合に著しく
長い使用寿命を示すものである。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Cr:5〜25%、 Al:2〜10%、 C :0.01〜0.5% Si:0.1〜2%、 Mn:0.1〜2%、 Y :0.0001〜0.5%、 を含有し、 La:0.03%超〜0.3%、 Ce:0.03%超〜0.3%、 のうちの1種または2種、 を含有し、残りがNiと不可避不純物からなる組成(以上
    重量%)を有することを特徴とするセラミック製電子部
    品の仮焼および焼成工程でこれと接触する各種部材とし
    て用いるのに適したNi基耐熱合金。
  2. 【請求項2】 Cr:5〜25%、 Al:2〜10%、 C :0.01〜0.5% Si:0.1〜2%、 Mn:0.1〜2%、 Y :0.0001〜0.5%、 を含有し、 La:0.03%超〜0.3%、 Ce:0.03%超〜0.3%、 のうちの1種または2種、 を含有し、さらに、 Co:0.5〜20%、 Fe:0.5〜30%、 のうちの1種または2種、 を含有し、残りがNiと不可避不純物からなる組成(以上
    重量%)を有することを特徴とするセラミック製電子部
    品の仮焼および焼成工程でこれと接触する各種部材とし
    て用いるのに適したNi基耐熱合金。
  3. 【請求項3】 Cr:5〜25%、 Al:2〜10%、 C :0.01〜0.5% Si:0.1〜2%、 Mn:0.1〜2%、 Y :0.0001〜0.5%、 を含有し、 La:0.03%超〜0.3%、 Ce:0.03%超〜0.3%、 のうちの1種または2種、 を含有し、さらに、 Ti:0.1〜5%、 Mo:0.1〜10%、 W :0.1〜10%、 Ta:0.1〜10%、 Nb:0.1〜10%、 Hf:0.1〜10%、 のうちの1種または2種以上(ただし2種以上の場合は
    合量で15%以下)、 を含有し、残りがNiと不可避不純物からなる組成(以上
    重量%)を有することを特徴とするセラミック製電子部
    品の仮焼および焼成工程でこれと接触する各種部材とし
    て用いるのに適したNi基耐熱合金。
  4. 【請求項4】 Cr:5〜25%、 Al:2〜10%、 C :0.01〜0.5% Si:0.1〜2%、 Mn:0.1〜2%、 Y :0.0001〜0.5%、 を含有し、 La:0.03%超〜0.3%、 Ce:0.03%超〜0.3%、 のうちの1種または2種、 を含有し、さらに、 Co:0.5〜20%、 Fe:0.5〜30%、 のうちの1種または2種と、 Ti:0.1〜5%、 Mo:0.1〜10%、 W :0.1〜10%、 Ta:0.1〜10%、 Nb:0.1〜10%、 Hf:0.1〜10%、 のうちの1種または2種以上(ただし2種以上の場合は
    合量で15%以下)、 を含有し、残りがNiと不可避不純物からなる組成(以上
    重量%)を有することを特徴とするセラミック製電子部
    品の仮焼および焼成工程でこれと接触する各種部材とし
    て用いるのに適したNi基耐熱合金。
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RU2521925C2 (ru) 2010-03-23 2014-07-10 Сименс Акциенгезелльшафт Металлическое связующее покрытие с высокой гамма/гамма' температурой перехода и компонент
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