JPS62284035A

JPS62284035A - Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金焼結体の製造法

Info

Publication number: JPS62284035A
Application number: JP12765386A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Inui; 乾　勉
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1986-06-02
Filing date: 1986-06-02
Publication date: 1987-12-09
Anticipated expiration: 2009-07-20
Also published as: JPH0653908B2

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】発明の詳細な説明〔産業上の利用分野〕本発明は、家電製品および工業炉用発熱体や電気機器用
精密抵抗線に有用な高電気抵抗のＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合
金焼結体の製造法に関するものである。

［従来の技術〕Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系電熱体は、ＪＩＳ　Ｃ２５２０で２
種類が規定されており、固有抵抗値の大きいＦＣ旧で代
表的組成Ｃｒ　：　２３−２６（％）、Ａｌ　：　４−
６（％）、体積抵抗率１３５〜１４９μΩ・印が示され
ている。

通常、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系電熱線及び帯は大気、真空も
しくは特殊雰囲気中で溶解したのち、造塊→熱間および
冷間加工により製造されている。

しかし、本系統の合金は靭性が劣り、帯や線に加工し難
く、特にＡｌ量が増すとその傾向は顕著になる。

そのため、Ａ１含有量を高めると高い電気抵抗が得られ
ることが、理論的にはわかっていたが、固有抵抗１５０
μΩ・■以上の材料を工業製品として実用化しうる製造
法がなかった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のように高抵抗Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金の抵抗体を
溶製材から鍛造、圧延で製造することは、材料が脆いた
め非常に難しいという欠点があった。

そこで合金粉末を製作し、それを金属製容器に充填封入
（キャンニング）する方法で抵抗体を製造する方法を検
討した。

合金粉末を製造する方法としては、一般に水アトマイズ
法や窒素ガスアトマイズ法がよく知られているが、本合
金をこの製法で製造すると、キャンニング→熱間静水圧
プレス成形後の加工でほとんどワレを発生してしまう。

このワレは粒子間界面の窒化物、酸化物が原因であるこ
とを究明し、合金粉末をより低酸素、低窒素分圧中で製
造し、キャンニング→熱間静水圧プレス成形→熱間圧延
加工を試みたところ、合金のガス量をある水準に押える
と、圧延加工時ワレ発生なく行え、高抵抗のＦｅ−Ｃｒ
−Ａｌ系合金焼結体が得られることが判明した。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、重量％でＣｒ　２０−３５％、Ａｌ　５〜１
２％。

酸素０．０２％以下、窒素０．０３％以下を含有するＦ
ｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金粉末を真空溶解・ガスアトマイズ
法で作製し、得られたＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金粉末を軟
鋼やステンレス鋼等の金属製容器に充填封入し、その後
熱間静水圧プレス成形して固有抵抗が１５０μΩ・■以
上のＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金焼結体を製造する方法であ
る。また板、帯あるいは線材を得るため熱間静水圧プレ
ス成形後、圧延、鍛造、スウェージ加工等の熱間加工を
施し、その後被覆されている金属製容器を機械的あるい
は酸洗等の化学的な方法で除去するのが望ましい。また
、Ｆ　ｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金粉末が重量％でＣｒ　２０
−３５％、Ａｌ　５〜１２％、Ｓｉ２％以下、Ｍｎ１％
以下、Ｔｉ　０．１−１％以下、酸素０．０２％以下、
窒素０．０３％以下、残部実質的にＦｅが望ましい。

熱間静水圧の条件は、粉体相互の拡散・焼結と変形抵抗
により決定される。温度としては変形抵抗の点から１０
００℃以上、装置保守の点から１２５０℃以下でよく、
木材の場合１０５０〜１１５０℃が望ましい。

また圧力は高い方がよいが、９００気圧以上であれば問
題ない。

さらに熱間圧延は、粉体間の圧密炭向上、所定の製品形
状を得るために行なうものであり、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系
合金の熱間加工性から１０５０〜１２００℃で行なうこ
とが望ましい。

Ｃｒ、Ａｌは高抵抗で、かつ電熱線のように高温で使用
する際、材料の耐酸化性を高めるために必要な元素であ
る。そして、Ｃｒが１０％未満では耐酸化性の向上がな
く、３５％を越えるとシグマ相を形成し易く脆化するた
め、Ｃｒの含有量を２０〜３５％に、またＡｌが５％未
満では高抵抗が得られず、１２％を越えると最終製品で
ある焼結体が脆くなるためＡ１の含有量を５〜１２％に
限定した。

Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金粉末を熱間静水圧プレス成形し
たのち、鍛造や圧延したときのワレは合金粉末の界面で
発生する。その原因は明確ではないが、ワレ界面をＥＰ
ＭＡで分析するとＮとＯの富化が認められ、事実合金粉
末の０．Ｎ量とワレ発生の相関をとると、０．Ｎの低い
ものはワレが発生しなくなる。

０の含有量を０．０２％以下およびＮの含有量を０．０
３％以下と限定したのは、各種実験を行ったところ、こ
れ以下ならばワレが発生しない限界から求めたものであ
る。

Ｓｉ、Ｍｎをそれぞれ２％、１％以下としたのは、とも
に脱酸剤として効果があるほか、Ｓｉは電熱線を高温保
持したとき形成される酸化膜の成長速度を抑制する作用
があるからである。

また、Ｔｉを０．１〜１％としたのは、Ｔｉは酸化膜が
地金に密着する作用を高め、酸化膜が剥離して結果とし
て酸化増量が大きくなるのを防止する効果がある。その
作用が０．１％未満では効果がなく、１％を越えると、
材料の靭性が低下するため、Ｔｉ量を０．１〜１％とし
た。

〔実施例〕

真空中で溶解したのち、不活性ガス中でガスアトマイズ
できる装置を利用して、表１に組成を示す合金粉末を各
３ｋｇあて作製した。

その後、肉厚２ｍの軟鋼で作った３０ｍｎ厚×５０１ｍ
幅×２００ＩＩＩ１１長さの金属製容器に粉末を充填し
室温で脱気したのち、脱気部パイプを圧接して気密封止
した。次に、これら金属製容器を熱間静水圧プレス成形
（１１００℃、１０１０００ａｔ加工したのち、１１０
０℃で金属製容器ごと４ｍ厚に熱間圧延を行い、その後
被覆されている外皮金属製容器を機械的に除去した。

続いて、電気抵抗及び耐酸化テスト試験片を採取して特
性を調査すると同時に、熱間圧延材のワレ有無を調査し
た。

各種特性の調査結果を第１表に示すが、耐酸化テストは
ＩＩＩＷＩＩｔ×２０ｎ１１角に加工したのち、表面を
エメリー紙＃８００で研磨し、大気中１０００、１２０
０℃で２０１１保持したのち，酸化増量を測定した。第
１表には従来材として従来の溶製法で作製したＪＩＳ　
ＦＣＨＩの特性も同時に示す。

第１表に示すように、本発明の製造法によって得られた
０、Ｎをそれぞれ０．０２、０．０３％以下の合金粉末
焼結体はワレの発生がなく，固有抵抗値が約１７０μΩ
・ｌとなり１５０μΩ・０以上の特性が得られている。

また１２００℃のような高温になると従来法による溶製
材で得られるＪＩＳ　Ｆｅ旧より大幅に耐酸化性も向上
している。

なお、合金粉末を金属製容器に充填封入する際に、粉末
に吸着したガスや水分を除去し易くするために、５００
℃以下に加熱し、１０’　ｔｏｒｒ以下の減圧下で真空
封入してもよい。

〔発明の効果〕

本発明の製造法によれば、従来溶製法では加工性が悪い
ため、固有抵抗１５０μΩ・■未満しか得られていなか
ったＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系電気抵抗材に対して、電気抵抗
１５０μΩ・口以上でかつ高温での耐酸化性の優れた抵
抗体を提供することができる。

Claims

【特許請求の範囲】１　重量％でＣｒ２０〜３５％、Ａｌ５〜１２％、酸素
０．０２％以下、窒素０．０３％以下を含有するＦｅ−
Ｃｒ−Ａｌ系合金粉末を真空溶解・ガスアトマイズ法で
作製し、該Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金粉末を金属製容器に
充填封入し、その後熱間静水圧プレス成形して固有抵抗
が１５０μΩ・ｃｍ以上の合金焼結体を製造することを
特徴とするＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金焼結体の製造法。２　重量％でＣｒ２０〜３５％、Ａｌ５〜１２％、酸素
０．０２％以下、窒素０．０３％以下を含有するＦｅ−
Ｃｒ−Ａｌ系合金粉末を真空溶解・ガスアトマイズ法で
作製し、該Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金粉末を金属製容器に
充填封入し、熱間静水圧プレス成形後、熱間加工を施し
、その後被覆されている前記金属製容器を除去して固有
抵抗が１５０μΩ・ｃｍ以上の合金焼結体を製造するこ
とを特徴とするＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金焼結体の製造法
。３　Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金粉末が重量％でＣｒ２０〜
３５％、Ａｌ５〜１２％、Ｓｉ２％以下、Ｍｎ１％以下
、Ｔｉ０．１〜１％以下、酸素０．０２％以下、窒素０
．０３％以下、残部実質的にＦｅである特許請求の範囲
第１項または第２項記載のＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金焼結
体の製造方法。