JPH11279709A - 高ヤング率低熱膨張鋳造合金およびその製造方法 - Google Patents

高ヤング率低熱膨張鋳造合金およびその製造方法

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JPH11279709A
JPH11279709A JP10185398A JP10185398A JPH11279709A JP H11279709 A JPH11279709 A JP H11279709A JP 10185398 A JP10185398 A JP 10185398A JP 10185398 A JP10185398 A JP 10185398A JP H11279709 A JPH11279709 A JP H11279709A
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thermal expansion
less
low thermal
alloy
high young
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Takuo Handa
卓雄 半田
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Nippon Chuzo Co Ltd
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Nippon Chuzo Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 剛性を確保するために重量増となることがな
い、高ヤング率低熱膨張鋳造合金およびその製造方法を
提供すること。 【解決手段】 重量%にて、C:0.2%以下、Si:
1%以下、Mn:1%以下、Ni:26〜43.5%、
Co:20%以下、W:1.5〜7%の範囲で含有し、
かつ、34.5%≦Ni+0.8Co≦43.5%を満
たし、残部実質的にFeからなる組成の高ヤング率低熱
膨張鋳造合金を得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、精密機械部品等の
用途に適した高ヤング率低熱膨張鋳造合金およびその製
造方法に関する。本発明の高ヤング率低熱膨張鋳造合金
は、(1)半導体関連機器、(2)計測機器、(3)工
作機械、(4)光学機器、(5)金型等に好適であり、
(1)としては、例えばポリッシングマシンやステッパ
ー等の定盤やアーム、スライシングマシンのロールフレ
ーム、ドライ真空ポンプのローター、実装装置の認識部
アーム、ボンディングマシンのラック、描画装置のブロ
ックやフレーム、シリコンウエハの研削盤のベースやコ
ラム、検査装置のトレイ、その他露光装置のベースやフ
レーム等が挙げられ、(2)としては、例えば直角度測
定機のゲージ、非接触板厚測定器のCフレーム、薄膜厚
さ測定器のスピンドル、橋梁測定器の測定梁、超精密非
球面測定器のフレーム、光ジャイロのボビン、成分分析
装置のミラー台や光源台等が挙げられ、(3)として
は、例えば精密研削機のベース・コラム、センターレス
研磨機のスピンドルや検測機、切断機の刃物台、マシニ
ングセンターのスピンドルヘッド、円筒研削盤のマグネ
ットチャック、非球面加工機のテーブル、プリント基板
穴明け機のモーターケース、ワイヤー放電加工機の下ア
ーム、精密プレス機のコンロッド、ジグボーラーのコラ
ム等、(4)としては、例えば、測量望遠鏡の鏡筒、レ
ーザー発振機のベース、レーザー加工機のベースやフレ
ーム、天体望遠鏡のレンズ支持台、認識装置のハウジン
グ等が挙げられ、(5)としては、例えば、CFRP成
形型やGFRP成形型の金型、プレス成形型の位置決め
治具、プラスチック射出成形型のホットランナー等が挙
げられる。
【0002】
【従来の技術】従来より、実用的な低熱膨張合金として
インバー(36%Ni−Fe合金)、スーパーインバー
(32%Ni−5%Co−Fe合金)等が知られてお
り、その中でもスーパーインバー合金は室温から100
℃の間の熱膨張係数が0〜1×10-6/℃と著しく低い
ため、精密機械部品等の寸法精度が要求される用途に適
用されている。また、より高温での使用を考慮した42
%Ni−Fe合金やコバール(29%Ni−17Co−
Fe合金)があり、例えばコバールでは室温から450
℃の間の熱膨張係数がインバーやスーパーインバーより
小さい特徴があり、高温での熱変形が小さいことを要求
される用途に適用されている。これら精密機械部品等に
は、製品形状に近い鋳型内で鋳造して形成される鋳造合
金が用いられている。
【0003】しかしながら、これらの合金のヤング率
は、1.3×104kgf/mm2以下で一般鋼の約2/
3と低く、精密測定機器の定盤などのように剛性が要求
される用途に適用しようとすると、剛性を保持するため
重量増にならざるを得ないという設計上の問題がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる事情に
鑑みてなされたものであって、剛性を確保するために重
量増となることがない、高ヤング率低熱膨張鋳造合金お
よびその製造方法を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決すべく鋭意検討を重ねた結果、上述したインバー、
スーパーインバー、42%Ni−Fe合金およびコバー
ル等の従来用いられている各種低熱膨張合金の組成を基
本組成とし、それに特定量のWを添加することにより、
ヤング率の高い低熱膨張鋳造合金が得られることを見出
した。また、このような合金を700〜900℃から水
冷することにより熱膨張係数がさらに低下することを見
出した。
【0006】本発明は、このような知見に基づいてなさ
れたものであり、重量%にて、C:0.2%以下、S
i:1%以下、Mn:1%以下、Ni:26〜43.5
%、Co:20%以下、W:1.5〜7%の範囲で含有
し、かつ、34.5%≦Ni+0.8Co≦43.5%
を満たし、残部実質的にFeからなることを特徴とす
る、高ヤング率でかつ快削性を有する低熱膨張合金を提
供するものである。
【0007】また、本発明は、重量%にて、C:0.2
%以下、Si:1%以下、Mn:1%以下、Ni:26
〜42%、Co:2〜20%、W:1.5〜7%の範囲
で含有し、かつ、34.5%≦Ni+0.8Co≦4
3.5%を満たし、残部実質的にFeからなることを特
徴とする、高ヤング率低熱膨張鋳造合金。
【0008】さらにまた、本発明は、上記いずれかの組
成を有する素材を、700℃以上900℃以下の温度か
ら急冷することを特徴とする、高ヤング率でかつ快削性
を有する低熱膨張鋳造合金の製造方法を提供するもので
ある。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明について具体的に説
明する。本発明の合金の基本組成は、重量%にて、C:
0.2%以下、Si:1%以下、Mn:1%以下、N
i:26〜43.5%、Co:20%以下、W:1.5
〜7%、34.5%≦Ni+0.8Co≦43.5%を
満たし、残部実質的にFeである。
【0010】C:0.2%以下 Cは低熱膨張性に悪影響を与える元素であるため少ない
方が好ましい。したがって、C含有量を0.2%以下と
する。ただし、鋳造性を改善するため0.1%以上含有
していることが好ましい。
【0011】Si:1%以下 Siは脱酸剤として添加される元素であるが、1%を超
えると熱膨張係数の増加の影響が大きい。したがって、
Si量を1%以下とする。ただし、溶湯の流動性を改善
するため、0.5%以上含有していることが好ましい。
【0012】Mn:1%以下 脱酸のためおよびSを固定して加工性を向上させるため
に有効な元素であるが、1%を超えると熱膨張係数が増
大する。したがって、Mn量を1%以下とする。
【0013】Ni:26〜43.5% Niは、以下のCoとともに熱膨張の低下に必要な元素
である。Ni量が26%未満ではCo量を調節しても所
望の低熱膨張性が得られず、43.5%を超える場合に
も低熱膨張性が得られないので、Ni量を26〜43.
5%の範囲とする。
【0014】Co:20%以下 Coは、上述のNiとの組合せにより熱膨張係数の低下
を実現するために添加する元素であるが、20%超では
熱膨張係数が高くなるため、20%以下とする。なお、
Coがこの範囲では基本組成がインバー組成およびスー
パーインバー組成のいずれをも含むが、この中でも特
に、Co:2〜20%のスーパーインバー組成を基本組
成とすることが好ましい。ただし、この場合には、以下
のNi当量を考慮すると、Ni:26〜42%となる。
【0015】34.5%≦Ni+0.8Co≦43.5
% Ni+0.8CoはNi当量であり、NiおよびCoが
上記範囲を満足しても、Ni当量が34.5%未満およ
び43.5%超の場合には低い熱膨張係数が得られな
い。したがって、Ni当量を34.5〜43.5%の範
囲とする。
【0016】なお、これらNi、Co、Ni当量は、低
熱膨張が要求される温度範囲に応じて好ましい範囲が異
なる。すなわち、20〜150℃の範囲での熱膨張係数
を4×10-6/℃以下とするためには、Ni:30〜3
7.5%、Co:8%以下、Ni当量:34.5〜3
7.5%が好ましい。また、20〜300℃の範囲での
熱膨張係数を6×10-6/℃以下とするためには、N
i:28〜40.5%、Co:14%以下、Ni当量:
37.5〜40.5%が好ましい。さらに、20〜45
0℃の範囲での熱膨張係数を8×10-6/℃以下とする
ためには、Ni:26〜43.5%、Co:20%以
下、Ni当量:40.5〜43.5%が好ましい。
【0017】W:1.5〜7% Wは、本発明にとって最も重要な元素であり、ヤング率
を上昇させる効果を有する。しかし、その量が1.5%
未満ではヤング率上昇効果が十分に発揮されず、7%を
超えると熱膨張係数が高くなってしまう。したがって、
W量を1.5〜7%の範囲とする。なお、Wの好ましい
範囲は2〜5%である。
【0018】本発明は、鋳型に鋳込んで製造する鋳造合
金を対象とするが、その製造条件に関しては、特に限定
されるものではない。
【0019】ただし、本発明においては、所定の形状に
製造した素材を、700〜900℃の範囲の温度から急
冷することが好ましい。これにより、NiやCoのミク
ロ偏析が緩和され、熱膨張係数を一層低下させることが
できる。なお、急冷の方法は水冷が好ましいが、空冷ま
たは油冷であってもよい。
【0020】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。高
周波誘導溶解炉により、表1に示す化学組成の合金を溶
解、鋳造し、φ35mm×L220mmの丸棒を得た。
なお、表1中、No.1〜42は本発明材で、No.1
〜14が低温用、No.15〜28が中温用、No.2
9〜42が高温用である。また、表2中、No.43〜
47は低温用合金の比較材、No.50〜54は中温用
合金の比較材、No.57〜61は高温用合金の比較
材、No.64〜67はNi、Co、Ni当量のいずれ
かが外れる比較材である。さらに表2のNo.48,4
9は低温用合金の従来材、No.55,56は中温用合
金の従来材、No.62,63は高温用合金の従来材で
ある。
【0021】
【表1】
【0022】
【表2】
【0023】上記φ35mm×L220mmの丸棒を用
いて熱膨張係数およびヤング率を測定した。熱膨張係数
は、低温用合金では20〜150℃、中温用合金では2
0〜300℃、高温用合金では20〜450℃の範囲で
測定した。これらの結果を表3、表4に示す。
【0024】
【表3】
【0025】
【表4】
【0026】表3に示すように、本発明例では所望の低
熱膨張性を維持しつつ、従来材よりも高いヤング率が得
られることが確認された。
【0027】これに対して、Ni、Co量またはNi当
量が本発明の範囲から外れる比較例のNo.64〜67
は、熱膨張係数が大きく低熱膨張材としては不適当であ
った。また、W量が少ないNo.43,50,57はヤ
ング率が低かった。W量が多いNo.44,51,58
は熱膨張係数が大きい値を示した。さらに、C、Si、
Mn量が本発明の範囲からはずれるNo.45〜47,
52〜54,59〜61は熱膨張係数が大きい値を示し
た。
【0028】次に、上記No.1,2,15,16,2
9,30の組成のφ35mm×L220mm丸棒サンプ
ルを用いて、鋳造まま、および850℃から水冷した状
態の熱膨張係数を測定した。低温用のNo.1,2は2
0〜150℃、中温用のNo.15,16は20〜30
0℃、高温用のNo.29,30は20〜450℃で測
定した。その結果を表5に示す。
【0029】
【表5】
【0030】表5に示すように、水冷することにより、
鋳造ままよりも熱膨張係数がさらに低下することが確認
された。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ヤング率が高い低熱膨張鋳造合金を得ることができる。
したがって、剛性を確保するために重量増となることが
ない。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%にて、C:0.2%以下、Si:
    1%以下、Mn:1%以下、Ni:26〜43.5%、
    Co:20%以下、W:1.5〜7%の範囲で含有し、
    かつ、34.5%≦Ni+0.8Co≦43.5%を満
    たし、残部実質的にFeからなることを特徴とする、高
    ヤング率低熱膨張鋳造合金。
  2. 【請求項2】 重量%にて、C:0.2%以下、Si:
    1%以下、Mn:1%以下、Ni:26〜42%、C
    o:2〜20%、W:1.5〜7%の範囲で含有し、か
    つ、34.5%≦Ni+0.8Co≦43.5%を満た
    し、残部実質的にFeからなることを特徴とする、高ヤ
    ング率低熱膨張鋳造合金。
  3. 【請求項3】 重量%でWが2〜5%であることを特徴
    とする、請求項1または請求項2に記載の高ヤング率低
    熱膨張合金。
  4. 【請求項4】 請求項1ないし請求項3のいずれか1項
    に記載の組成を有する素材を、700℃以上900℃以
    下の温度から急冷することを特徴とする、高ヤング率低
    熱膨張鋳造合金の製造方法。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016188400A (ja) * 2015-03-30 2016-11-04 日立金属株式会社 固溶強化型オーステナイト鋼薄板
CN108807229A (zh) * 2018-06-08 2018-11-13 武汉新芯集成电路制造有限公司 一种键合机台的监测方法
JP2020122188A (ja) * 2019-01-30 2020-08-13 新報国製鉄株式会社 低熱膨張鋳物及びその製造方法
WO2021192060A1 (ja) * 2020-03-24 2021-09-30 新報国製鉄株式会社 低熱膨張鋳物及びその製造方法
WO2021220352A1 (ja) * 2020-04-27 2021-11-04 新報国マテリアル株式会社 低熱膨張鋳物及びその製造方法
JPWO2022014544A1 (ja) * 2020-07-17 2022-01-20
CN115216637A (zh) * 2022-07-25 2022-10-21 西安钢研功能材料股份有限公司 精密可伐合金箔材用合金锭的制备方法

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016188400A (ja) * 2015-03-30 2016-11-04 日立金属株式会社 固溶強化型オーステナイト鋼薄板
CN108807229A (zh) * 2018-06-08 2018-11-13 武汉新芯集成电路制造有限公司 一种键合机台的监测方法
CN108807229B (zh) * 2018-06-08 2020-11-03 武汉新芯集成电路制造有限公司 一种键合机台的监测方法
JP2020122188A (ja) * 2019-01-30 2020-08-13 新報国製鉄株式会社 低熱膨張鋳物及びその製造方法
WO2021192060A1 (ja) * 2020-03-24 2021-09-30 新報国製鉄株式会社 低熱膨張鋳物及びその製造方法
EP4130299A4 (en) * 2020-03-24 2023-12-20 Shinhokoku Material Corp. LOW THERMAL EXPANSION MOLDED PART AND METHOD FOR MANUFACTURING SAME
WO2021220352A1 (ja) * 2020-04-27 2021-11-04 新報国マテリアル株式会社 低熱膨張鋳物及びその製造方法
JPWO2022014544A1 (ja) * 2020-07-17 2022-01-20
WO2022014544A1 (ja) * 2020-07-17 2022-01-20 新報国マテリアル株式会社 低熱膨張鋳物及びその製造方法
CN115216637A (zh) * 2022-07-25 2022-10-21 西安钢研功能材料股份有限公司 精密可伐合金箔材用合金锭的制备方法
CN115216637B (zh) * 2022-07-25 2024-05-03 西安钢研功能材料股份有限公司 精密可伐合金箔材用合金锭的制备方法

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