JPS6247457A - 低熱膨張合金 - Google Patents

低熱膨張合金

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JPS6247457A
JPS6247457A JP18408085A JP18408085A JPS6247457A JP S6247457 A JPS6247457 A JP S6247457A JP 18408085 A JP18408085 A JP 18408085A JP 18408085 A JP18408085 A JP 18408085A JP S6247457 A JPS6247457 A JP S6247457A
Authority
JP
Japan
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thermal expansion
weight
alloy
low thermal
rem
Prior art date
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Pending
Application number
JP18408085A
Other languages
English (en)
Inventor
Kiyoaki Nishikiori
錦織 清明
Atsuyoshi Kimura
木村 篤良
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daido Steel Co Ltd
Original Assignee
Daido Steel Co Ltd
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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】 [発明の目的] (産業上の利用分野) この発明は、熱膨張係数が低く、例えば、各種電気部品
(例えば照明機器関連)、電子部品(例えば集積回路関
連)、Yj3波器などにおいて、ガラスまたはセラミッ
クスと金属との間で気密封着を行うための封着用材料と
して使用されるFe−Ni−Co系の低熱膨張合金に関
するものである。
(従来の技術) 例えば、ガラスまたはセラミックスと金属との間で気密
封着を行うための封着用材料としては、■線、帯、板、
管等への加工が容易であること、■熱膨張特性が一定の
温度範囲でガラスまたはセラミックスの熱膨張特性と近
似ないしは一致すること、■溶接またはろう接が容易で
あること、■ガラスまたはセラミックスと金属との密着
性が良好であること、などが要求される。
従来、このようなガラスまたはセラミックスと金属との
封着用材料としては、Fe−Ni系。
Fe−Ni−Co系の合金が多用されている。そして、
特に後者のFe−Ni−Co系の合金はいわゆるコバー
ル(KovaM;商品名)と称され、約20〜35重量
%Ni−約lO〜30重量%Co−残部Feの成分範囲
のものが多く使用されている。このような成分範囲にお
いて、代表的な組成としては、29重量%l’Ji−1
8重量%Co−53重量%Fe合金や、30重量%Ni
−17重量%Co−53重量%Feなどがあり、これら
の合金は硬質ガラス(例えば、ホウケイ酸ガラス)の熱
膨張特性に近似した8膨張特性(線膨張係数;44〜5
2X10−’/℃)を有しているため封着用の材料とし
て適している。また、27重量%Ni−25重量%Co
−48重量%Fe合金は、セラミックスと金属との密着
用材料として好適なものである。
そして、このような封着用合金は、溶製後に熱間加工や
切削加工などの加工によって線、帯。
板、管等の所望の形状にされ、その後封着用に供されて
いる。
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、このようなFe−Ni−Co系の低熱膨
張合金は、比較的やわらかくかつ粘さかあると共に靭性
に富んでいるため、とくに切削加工によって所望の形状
に成形する際の被削性が良くないという問題点があった
この発明は、上述した従来の問題点に着目してなされた
もので、切削加工に際しての被削性がかなり良好である
Fe−Ni−Co系の低熱膨張合金を提供することを目
的としている。
[発明の構成] (問題点を解決するための手段) この発明の第一発明は、Fe−N1−Co系の低熱膨張
合金において、Inを0.001〜0.50重量%含有
させたことを特徴としており、この発明の第二発明は、
同じ<Fe−Ni−Co系の低熱膨張合金において、I
nを0.001〜0,50重量%含有させると共に、P
b、Bi、Teのうちの1種または2種以上を0.01
〜0.50重量%でかつ前記Inとの総量で0.70重
量%以下の範囲で含有させたことを特徴としており、こ
の発明の第三発明は、同じくFe−Ni−Co系の低熱
膨張合金において、Inを0.001〜0.50重量%
含有させると共に、REM、Zr、Hのうちの1種また
は2種以上をREMについては合金中のS含有量に応じ
て(3,0〜5.0)×S(重量%)の範囲でかつZr
、Hについては0 、0005〜0 、01重量%の範
囲で含有ぎせたことを特徴としており、この発明の第四
発明は、同じくFe−N1−C。
系の低熱膨張合金において、Inをo、ooi〜0.5
0重量%含有させると共に、Pb、Bi。
Teのうちの1種または2種以上を0.01〜0.50
重量%でかつ前記Inとの総量で0.70重量%以下の
範囲で含有させ、さらにREM、Zr、Bのうちの1種
または2種以上をREMについては合金中のS含有量に
応じて(3,0〜5.0)×S(重量%)の範囲でがっ
Zr、Hについては0 、0005〜0 、01重量%
の範囲で含有させたことを特徴としている。
この発明が適用されるFe−Ni−Co系の低熱膨張合
金は、例えばガラスまたはセラミックスと金属との封着
用材料への採用を考えた場合、ガラスまたはセラミック
スの熱膨張特性に近似ないしは一致する低い熱膨張特性
を有しているのが好ましいことから、約20〜35重量
%Ni−約10〜30重量%Co−残部Feの組成にな
るものがとくに好ましいといえる。
この発明によるFe−Ni−Co系の低熱膨張合金は、
上記のように、Inを単独で0.001〜0.50重量
%添加することによって当該合金の被削性を高めるよう
にしたものである。この場合、Inの添加量が0.00
1重量%よりも少ないときには、Inの添加による被削
性向丘の効果が小さく、反対にInの添加量が0.50
重量%よりも多いときには熱間加工性が低下するので好
ましくない。
また、Inを添加したFe−Ni−Co系の低熱膨張合
金に対して、さらにPb、Bi、Teのうちの1種また
は2種以上を複合添加することによって、被削性をさら
に向上させることが可能であり、このような被削性向上
の効果を得るためにはこれらの合計量で0.01重量%
以上添加する。そして、これらPb、Bi、Teのうち
から選ばれる元素をInと複合添加することによって、
低熱膨張合金の熱間加工性を大きく害することなく被削
性を向上させることが可能となる。し ゛かし、Pb、
Bi、Teの1種または2種以上の合計量が0.50重
量%を超え、かつまたInとPb、Bi、Teの1種ま
たは2種以上との合計量が0.70重量%を超えると、
当該合金の熱間加工性が低下するおそれがあるので、複
合添加する場合は、Inを0.001〜0.50重量%
Pb、Bi、Teのうちの1種または2種以上を0.0
1〜0.50重量%でかつ前記Inとの総量で0.70
重量%以下の範囲とする必要がある。
さ・らに、Inを添加したFe−Ni−Co系の低熱膨
張合金に対して、REM (Yを含む希土類元素のうち
から選ばれる1種または2種以上の元素)、Zr、Hの
うちの1種または2種以上を複合添加することによって
、熱間加工性をより一層改善することが可能である。こ
れらのうち、REMは合金中のSを固定し、M n S
の析出防止をはかることによって、硫化物の析出による
熱間加工性の低下を阻止するはたらきがある。したがっ
て、このようなREMの添加効果を得るためには3.0
×S(重量%)以上添加することが必要である。この場
合、含有SのすべてをREMによって固定する必要はな
く、熱間加工において有害でない量のSを残存させてい
てもさしつかえないものである。しかし、REMを多量
に添加してもSと結合していないREMが増加するだけ
であり、不経済でもあるためその上限を5 、0×S(
重量%)とした。なお、このREMはミツシュメタルな
どとして添加することも可能である。他方、Zr、Bは
粒界を強化することによって上記REMと同様に熱間加
工性を改善するのに有効な元素であり、このような効果
を得るためにZr。
Bの1種または2種を0.0005重量%以上添加する
。しかし、多量に添加しても熱間加工性改善の効果はよ
り多く期待できないので、その上限を0901重量%と
した。
そして、Inを添加したFe−Ni−Co系の低熱膨張
合金に対して、Pb、Bi、Teのうちの1種または2
種以上と、REM、Zr、Hのうちの1種または2種以
上とを複合添加することによって、上記低熱膨張合金の
被削性と熱間加工性とを著しく良好なものとすることが
可能となる。
(実施例) 容量が50kgの真空誘導溶解炉を使用して第1表に示
す化学成分のFe−Ni−Co系低8膨張合金を溶製し
、次いで造塊して各々インゴットとした。
続いて、各インゴットから試験片を作成し、グリ−プル
試験を行って各合金の熱間加工性を調べると共に、ドリ
ルによる切削試験を行って各合金の被削性を調べ、さら
に、各合金の熱膨張係数の測定をも行った。
なお、これらの各試験において、グリ−プル試験では、
1200℃でのクリープ試験における絞り(%)を測定
することによって、熱間加工性を評価し、切削試験では
直径1.5mmのドリルに2.0kgfの荷重をかけつ
つ1分間孔あけ加工を行ったあとの延べ深さを測定し、
比較合金No、  1の試験結果をlOOとしたときの
比により各合金の被削性を評価した。また、熱膨張係数
は、0〜400 ′Oの間で測定した熱膨張曲線から求
め、比較合金No、  1の測定結果を100としたと
きの比により評価した。これらの結果を同じく第1表に
示すように、比較合金N011のいわゆるコパールに対
して、Pb、Bi、Teの1種または2種を添加した比
較合金NO12〜5は熱間加工性が極めて悪く、被削性
および熱膨張係数の測定はできなかった。
これに対して、比較合金N011のいわゆるコバールに
対して、Inを添加した本発明合金は、それらの熱間加
工性が若干低下することはあるものの、被削性がかなり
向トしていることが明らかであり、InのほかにPb、
Bi、Teの1種または2種以上を複合添加した本発明
合金は被削性がさらに向上しており、InのほかにRE
M。
Zr、Hの1種または2種以上を複合添加した本発明合
金は被削性改善による熱間加工性の低下を少なくできる
ことが明らかであり、InのほかにPb、Bi、Tec
r)1種または2種以上と、REM、Zr、Bの1種ま
たは2種以上とを複合添加することによって、被削性と
熱間加工性に優れたものとすることができることが明ら
かであ[発明の効果] 以上説明してきたように、この発明では、Fe−Ni−
Co系の低熱膨張合金において、Inを0.001〜0
.50重量%含有させるようにし、必要に応じてさらに
Pb、Bi、Teのうちの1種または2種以上を0.0
1〜0.50重量%でかつ前記Inとの総量で0.70
重量%以下の範囲で含有させるようにし、同じく必要に
応じてREM、Zr、Hのうちの1種または2種以上を
REMについては合金中のS含有量に応じて(3,0〜
5.0)×S(重量%)の範囲でかツZ r 、 Bに
ついては0 、0005〜0 、01重量%の範囲で含
有させるようにしたから、切削加工に際しての被削性が
かなり良好であるFe−Ni−Co系の低熱膨張合金を
提供することが可能であり、例えば封着用材料として適
用する際に線、帯、板、管等の所望形状への加工に切削
加工を用いる場合において加工能率や加工精度をより一
層高めることができるようになるという非常に優れた効
果がもたらされる。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)Fe−Ni−Co系の低熱膨張合金において、I
    nを0.001〜0.50重量%含有させたことを特徴
    とする低熱膨張合金。
  2. (2)Fe−Ni−Co系の低熱膨張合金において、I
    nを0.001〜0.50重量%含有させると共に、P
    b、Bi、Teのうちの1種または2種以上を0.01
    〜0.50重量%でかつ前記Inとの総量で0.70重
    量%以下の範囲で含有させたことを特徴とする低熱膨張
    合金。
  3. (3)Fe−Ni−Co系の低熱膨張合金において、I
    nを0.001〜0.50重量%含有させると共に、R
    EM、Zr、Bのうちの1種または2種以上をREMに
    ついては合金中のS含有量に応じて(3.0〜5.0)
    ×S(重量%)の範囲でかつZr、Bについては0.0
    005〜0.01重量%の範囲で含有させたことを特徴
    とする低熱膨張合金。
  4. (4)Fe−Ni−Co系の低熱膨張合金において、I
    nを0.001〜0.50重量%含有させると共に、P
    b、Bi、Teのうちの1種または2種以上を0.01
    〜0.50重量%でかつ前記Inとの総量で0.70重
    量%以下の範囲で含有させ、さらにREM、Zr、Bの
    うちの1種または2種以上をREMについては合金中の
    S含有量に応じて(3.0〜5.0)×S(重量%)の
    範囲でかつZr、Bについては0.0005〜0.01
    重量%の範囲で含有させたことを特徴とする低熱膨張合
    金。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003010352A1 (en) * 2001-07-26 2003-02-06 Crs Holdings, Inc. FREE-MACHINING Fe-Ni-Co ALLOY

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003010352A1 (en) * 2001-07-26 2003-02-06 Crs Holdings, Inc. FREE-MACHINING Fe-Ni-Co ALLOY

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