JPS6075565A - モリブデン板の製造方法 - 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】 〔発明の技術分野〕 この発明は高温強度に優れたドープモリブデン材の製造
方法に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

一般に炉用ヒータや蒸着用ボートなど高温下で使用され
るモリブデン部品には一次再結晶温度が高（、再結晶後
の強度が高いドープモリブデン材料が使用されている。

この材料は、モリブデンにＡｊ、８１．Ｋ　の一種又は
二種以上か添加された材料である。

このドープモリブデン材料からなるモリブデン材の製造
方法および製品としての二次成形加工は従来第１図に示
した方法、すなわち焼結インゴットに熱間加工を施こす
ことによってモリブデン板を得る。その後加工のままの
板あるいは一次再結晶温度以下１通常は８００℃〜１２
００℃での歪取り焼鈍を施こした板に二次成形加工を捲
こして炉用ヒータや蒸着用ボートとし、使用に供してい
る。

しかし、上記従来の方法で得られた炉用ヒータ（２） や蒸着用ボートは、その１史用温度が一次再結晶温度前
後からそれ以上の高温度で、かつ加熱、冷却を伴なって
使用される。このため、１史用中に再結晶の成長を起す
とともに、熱疲労やクリープ現象による大きな変形ある
いは割れを生じ、この変形あるいは割れが使用時間の経
過とともに太き（なり、炉用ヒータの異常接触を生じ短
絡して溶断し九り、加熱炉の０？Ａ度分布が異常となり
局部的に温度が上り過ぎたり、断線したりし、正常な加
熱炉としての用をなさμ（なってしまう。

〔発明の目的〕

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、高温下の
使用で４変形あるいは割れの少ない高温強度擾こ優れた
ドープモリブデン材の製造方法を提供することを目的き
する。

〔発明の概要〕

本発明に係るモリブデン板の製造方法はＡＪ。

Ｓｉ、にの一種又は二種以上を重量％で０．００５〜０
．７５％含有したドープモリブデン材料を室温からサブ
グレインが発生する二次再結晶温度未満までの温度範囲
にて加工をＩＪ１］え（以下冷間加工と記す〕加工率で
８５〜９６％の減面加工した後、再結晶粒の成長する二
次再結晶温度よりも１００℃誦い温度から２２００℃ま
での温興範囲にて加熱処理して、二次再結晶粒の形状を
長さ旧と−Ｗの比（Ｌ／Ｗ）で５〜３０と細長く太き（
成長させたことを特徴としている。

本発明に係るモリブデン板の製造方法を第２図に従って
説明する。

本発明に係るドープモリブデン材料からなるモリブデン
板の製造方法はＡＩ、８１．にの一種又は二種以上が重
量％で０．００５〜０．７５％、望ましくは合計者が０
．Ｏ１〜０．５％添加されたドープモリブデン焼結イン
ゴットを鍛造、圧延１「どの冷間加工ζこより加工率８
５〜９６％の加工を織こし、所定の板厚のモリブデン板
とする。その後、限定した温度範囲で加熱処理を行ない
、モリブデン板の二次再結晶粒の形状比（以ｉＬ／Ｗと
記す）を５〜３０細長（大きく成長させることによって
高温下の使用でも変形あるいは割れの少ないモリブデン
板が得られることを究明してなされたものである。

ここで、本発明に係るモリブデン板の構成材料であるド
ープモリブデン材料の組成範囲について説明すると、Ａ
Ｊ、８１．には加工後の加熱処理により整列して微小ド
ープ孔を生成させ、この微小ドープ孔の効果によって二
次再結晶粒を細長く大きく成長させるのに必要な組成範
囲である。その添加成分量が少なすぎると効果が小さく
、加工後の加熱処理によっても二次再結晶粒が亀甲状の
等軸結晶粒となり、一方、多すぎると上述の微小ドープ
孔を心安以上に大きく、かつ多量に生成させるため局部
的に二次再結晶粒が亀甲状の等軸結晶粒となることや、
ドープ孔の果合および異常成長の起ることによる欠陥穴
の生成することとなるため、高温下で使用する炉用ヒー
タや蒸着用ボートとして使用し九場合、粒界すべりに伴
なう異常変形や粒界割れおよび欠陥穴を起点とする粒内
割れを容易ζこさせる。したがって、この組成範囲が好
ましい。

次に１本発明に係るモリブデン板の限定した冷間加工率
について説明すると、８５〜９６ｑｂの加工率は加工後
の加熱処理によって二次再結晶粒を細長（大きく成長さ
せるに必要な冷間加工率範囲である。この冷間加工率が
少なすぎると充分に加工繊維組織の発達を行なわせるこ
とができず、加工後の限定した温度範囲での加熱処理に
よっても二次再結晶粒が亀甲状の等軸結晶粒（Ｌ／Ｗが
５未満）となるため、高温下で使用する炉用ヒータや蒸
着用ボートとして使用した場合１粒界ｔぺりに伴なう異
常変形や粒界割れを容易にさせる。

また、この冷間加工率が９６％を越えると加工後の限定
した温度範囲での加熱処理によって二次再結晶粒のＬ／
Ｗが３０を越えることとなり、二次再結晶粒の長手方向
に平行な強さと長手方向に直角な（幅方向２強さとの差
が太き（なり、極端な場合には幅方向強さが長手方向に
平行な強さの１／２以下になり、高温下で使用すると、
二次再結晶粒の幅方向での大きな変形や粒界−れを容易
にさせる。

したがって、冷間加工率は８５〜９６チとした。

さらに、加工後の加熱処理温度範囲について説明すると
、加工後の加熱処理は、８５〜９６チの加工率まで冷間
加工を施こし、充分に加工繊維組織を発達させたモリブ
デン板の二次再結晶粒ヲＬ／Ｗで５〜３０と細長（、大
きくジグザグに結合した状態にするための加熱処理温度
で、高温下で優れた熱疲労強度やクリープ強度を兼備さ
せるに必要な温度範囲である。加熱処理の温度が低すぎ
ると、二次再結晶粒の成長を充分に行なわせることがで
きないため、高温下で使用中に不安定な結晶粒成長が起
り、熱疲労強度やクリープ・強度のバラツキを生じさせ
、一方、温度が高すぎると、細長（、太き（ジグザグに
成長した二次再結晶粒が過大に成長し１等軸結晶粒と同
様になるとともζこ。

前述の微小ドープ孔の異常成長や集合が起り、大きな欠
陥穴となるため、高温下で使用する炉用ヒータや蒸着用
ボートとして使用した場合１粒界すペリに伴なう異常変
形や粒界割れを容易にさせたり、欠陥穴を起点とする粒
内割れを容易にさせたり、粗大な欠陥穴の生成による局
部的な電気抵抗の上昇による炉用ヒータの溶断を発生さ
せる。したがって、この温度範囲が好ましい。

ここで、冷間加工率で８５〜９６チの減面加工し、二次
再結晶ＩＭ　［より、１００℃高い温度から２２００℃
までの温度範囲にて加熱処理する工程（以下、第２の工
程と称す）の前に、加工率で４５％以上の減面加工し、
二次再結晶温度より２００℃〜８００℃高い温度で加熱
処理する工ａ（以下第１の工程と称す）を設けた理由に
ついて説明する。

第２の工程の目的は、長大結晶を形成させることである
。それに対して、第１の工程の目的は、二次再結晶粒を
均一に生成させることである。つまり、第２の工程の８
５〜９６チの減面加工ｉｊ。

部分ごとに、被加工材に異なる歪を与え、その馬具なる
大きさの長大結晶を形成させやすく、高温強度にバラツ
キの有るモリブデン材が製造される場合があった。そこ
で、第２の工程の前ｌこ第１の工程を設けることにより
、長大再結晶粒を比較的均一に生成させやすく、バラツ
キが少ないドープモリブデン材を提供する。第１の工程
の加熱温度について、温度が低すぎると、効果が少ｒ、
（＜、　一方、温度が高すぎると、再結晶粒か粗大にな
ってしまうので、二次再結晶温度より２００’Ｃ〜ｓ　
ｏ　ｏ　”ｃ高い温度範囲が好ましい。したがって、第
２の工程の前に、第１の工程を設けることにより、本発
明の目的を、より一層有効に達成できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、炉用ヒータや蒸着
用ボート等として使用されるモリブデン材ｌこ限定した
加工率での冷間加工を織こした後。

限定した熱処理温度範囲での加熱処理を施こすことによ
り、熱疲労強度およびクリープ強度を高めることが出来
る。

このため高温下で使用される炉用ヒータや蒸着用ボート
等の破壊寿命を大幅に伸ばし、かつ長時間安定状態で使
用でき、電気炉や蒸着装置などの運転効率と信頼性を大
幅に向上できる効果がある。

さらＥこ１本発明に係るモリブデン板を使用することに
よって、希少金属を有効に活用できることとなり、工業
上類る有用である。

〔発明の実施例〕

本発明のモリブデン板の製造方法は、市耽チでＡｊＯ，
０２％、ＳｉＯ，２チ、ＫＯ，０８係とｔ、ｆるように
Ａｌ。

Ｓｌ、Ｋを浴液ドープした平均粒径２〜５μのドープモ
リブデン粉末を２　ｔｏｎ　７ｃｍ”の圧力でプレス成
形した後、水素炉中で１８３０℃Ｘ９Ｈｒの条件で焼結
し、焼結インゴットとした。

この焼結インゴットを１１００℃〜１４００℃の温度範
囲で鍛造と、その後３００℃〜１１００℃の温度範囲で
圧延ｔこより、冷間加工率が６０％、８５％。

９５％、９８優になるように加工率を調整して板厚が２
ｍａｌの板を得た。

次に、上記加工率の板厚２ｍｍのモリブデン板から試験
素材を各々４枚切り出し、それぞれに対して本試験素材
の二次再結晶温度である１６５０℃より充分低いひずみ
取り焼鈍に相当する１０００℃二次再結晶温度より１５
０℃高い１８００℃、再結晶温度より３５０℃高い２０
００℃および２４００℃の４種の温度で２時間加熱処理
を施こした。

この加熱処理を行なった試験素材から巾ＩＱｏｙｎ長さ
１００ｍｍの試験片を切り出した。

なお、この試験片は、長さ１００ｍｍ方向が圧延方向（
Ｘ方向試験片）および圧延方向に直角方向（Ｙ方向試験
片）になるように切り出した。

これら試験片を第３図ζこ示す片持ばりの先端に５０１
１ｒの重り（１）を固定した方法で水平支持し、１８０
０℃のＨ、気流中に１０Ｈ【　投入と室温ＩＨｒ放置と
加熱冷却サイクルを２０回繰り返し、試験片（１）先端
のたわみ量（Ｌｌを測定した。

この結果を第１表に示す。

第１表より明らかなように本発明ζこ係るドープモリブ
デン材料からなるモリブデン板の製造方法によって得ら
れた本発明例１〜４のモリブデン板は比較例１〜１２に
示した従来の製造方法によるモリブデン板や加熱処理を
本発明の加熱処理温度範囲外で行なって得られたモリブ
デン板に比較して、たわみ量（Ｌ）が１７２からそれ以
下と大巾に少すく、優れた耐熱疲労性および耐クリープ
性を持つことが確認できた。

次ｌこ前記の実施例で示した焼結インゴットを、１１０
０℃〜１４００℃の温度範囲で加工率が７０％まで熱間
鍛造した後、２０００℃×　１時間の二次再結晶粒均一
化処理を行なった。（第１の工程）続いて、二次再結晶
粒均一化処理を施こしたモリブデン合金素材を１１００
’Ｃ〜１４００℃の温度範囲で鍛造き、その後３００℃
〜１１００”Ｃの温度範囲で圧延ｌこより、冷間加工率
が９５％の板厚２．０ｍｍのモリブデン合金板を得た。

上記モリブデン合金板ｆ）ｈら巾１０ｍｍ、長さ１００
ｍｍの試験片を切りだした。なお、この試験片は長さ１
００ｍｍ方向が圧延方向（Ｘ方向試験片）および圧延方
向に直角方向（Ｙ方向試験片）になるように切り出した
。

この試験片に２０００℃×２時間の加熱処理を施こしく
第２の工程）た後、第３図１こ示す片持ばりの先端−こ
５０ｇｒの重りを固定した方法で水平支持し、１８００
℃のＨ３気流中に１０Ｈｒ投入と室温ＩＨｒ　放置との
加熱冷却サイクルを２０回繰返し。

試験片（１）先端のたわみ量〔Ｌ〕で測定した。

この結果は、第１表に示した加工率が９５優で（１１） ２０００℃の加熱処理を施こした本発明例４の測定結果
に対比してみるとＬ／Ｗが２７．Ｘ方向試験片のたわみ
量が０に近＜、Ｙ方向試験片のたわみ瞳が１．１ｍｍ（
本発明例５）と、たわみ量をより小さくでき１本発明の
効果がモリブデン合金板の加工工程中に第１の工程を設
けることにより、本発明の目的を、より一層有効に達成
できることが確認できた。

これらの結果は１本発明ｌこよるモリブデン板の製造方
法において、冷間加工率で８５〜９６チの鍛造又は圧延
加工した後、二次再結晶温度よりも１００℃高い温度か
ら２２００″ＣＪまでの温度範囲にて加熱処理したこと
Ｉこより二次再結晶粒がＬ／Ｗで細長（大きくジグザグ
に結合した状態になったためであり、さらに、二次再結
晶温度よりも充分高い温度での加熱処理を行なうことに
より本発明のモリブデン板の高温下での使用中の金属組
織の安定度が増したためとである。

以下余白 （］２） 第　１　表

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のモリブデン板の製造方法を説明する加工
工程図、第２図は本発明のモリブデン板の製造方法を説
明する加工工程図、第３図は実施例の試験方法を示す概
略図である。 代理人弁理士　則　近　憲　佑（ほか１名）（１５） 第１図　第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１１１，８ｉ、　Ｋ　の一種又は二種以上を重量％で
   ０．００５〜０．７５％含有したドープモリブデン焼結
   体を、室温からサブグレインが発生する一次再結晶温度
   未満までの温度・範囲ζこて・加工率でＥＩＡ−９６１
   ０）減面加工した陵、再結晶粒の成長する二次再結晶温
   度より１００℃高い温度から２２００℃までの温度範囲
   にて加熱処理して、二次再結晶粒の形状を長さくＬ）と
   幅（Ｗ）の比（Ｌ／Ｗ）で５〜３０と細長（大きく成長
   させたことを特徴とする高温強度に優れたモリブデン板
   の製造方法。 （２、特許請求の範囲第１項に記載の減面加工工程の前
   に、加工率で４５係以上の減面加工を行ない。 二次再結晶温度より２００℃〜８００℃高い温度で加熱
   処理をし、再結晶粒を均一に生成させる工程を有する特
   許請求の範囲第１項ｌこ記載のモリブデン板の製造方法
   。 （１）　リｒ１