KR100227354B1 - 낮은 팽창계수를 갖는 철-니켈 합금 - Google Patents
낮은 팽창계수를 갖는 철-니켈 합금 Download PDFInfo
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Abstract
중량의 35.5 37의 니켈, 0.1이하의 망간, 0.03 0.15의 규소, 0.0001 0.002의 칼슘, 0.0001 0.002의 마그네슘, 0.005이하의 알루미늄, 0.001이하의 황, 0.01이하의 산소, 0.005이하의 질소, 0.003
Description
본 발명은 낮은 팽창계수를 갖는 철-니켈 합금에 관한 것이다.
낮은 팽창계수를 갖는 철-니켈 합금에는 중량의 35 40의 니켈이 포함되어 있음은 공지되어 있다.
이들 합금에는 항상 니켈과 철에 부가적인 제련으로 인한 유황, 인, 산소, 질소, 탄소와 같은 불순물이 포함되어 있다. 특히 기계적인 성질을 조절하기 위해 코발트, 크롬, 구리, 몰리브덴, 바나듐, 니오브, 규소와 같은 조성물들을 포함하고 있다.
그러나 불순물이 있어서 압연(壓延) 롤링이나 단조(鍛造)를 통해 고온에서 변형하는 것이 어렵다.
고온 변형을 개선하기 위해 망간이 0.2이상 첨가된다. 그러나 이 성분에는 팽창계수를 약간 증가시키는 결함이 있다.
미국 특허 US2,050,387에 팽창계수가 낮고 고온 단조(鍛造)성이 좋은 철-니켈 합금의 제조과정이 나타나 있는데, 그 합금은 20시간 동안 1150℃ 이상의 수소하의 고순도 원료를 어닐링(Annealing)하고, 그것을 주조해서 수소 공기하에서 그것을 응고시킴으로써 제련된다. 이 과정은 설치가 복잡하고, 비용이 매우 많이 소비되는 결점이 있다.
본 발명의 목적은 고온 연성(延性)이 좋고, 종래의 과정으로 제련될 수 있는 망간 함유량이 낮은 철-니켈 합금을 제공하는데 있다.
이러한 목적의 본 발명은 그 화학적 조성의 중량이 다음과 같이 구성되어 있는 철-니켈 합금이다.
35.5≤니켈≤37
망간≤0.1
0.03≤규소≤0.15
0.0001≤칼슘≤0.002
0.0001≤마그네슘≤0.002
알루미늄≤0.005
황≤0.001
산소≤0.01
질소≤0.005
인≤0.003
위 화학적 조성은 다음 관계를 만족시킨다.
황≤0.02×망간+0.8×칼슘+0.6×마그네슘
특히 화학적 조성은 다음과 같다.
산소≤0.005
질소≤0.003
황≤0.0005
열처리 후에 디프 드로잉(Deep drawing) 가공성과 표면을 좋게 하기 위해서 다음과 같은 조성이 바람직하다.
탄소≤0.005
붕소≤0.0004
특히 니켈 함유량은 35.8 36.3가 되어야 하는데, 35.9 36.2가 훨씬 좋고, 크롬≤0.1, 구리≤0.1, 몰리브덴≤0.1, 바나듐≤0.1, 니오브≤0.1가 되어야 한다.
팽창계수를 매우 낮게 하기 위해 크롬+구리+몰리브덴+바나듐+니오브+규소≤0.15가 되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명은 열간 압연(壓延)과 냉간 압연(壓延)을 통해 최소 400mm 이상의 너비이고, 20℃100℃에서 0.9×10-6/K 이하의 선(線)팽창계수를 갖는 스트립(Strip)에 관한 것이다.
이러한 본 발명의 합금은 35.537의 니켈을 포함하고 그 사용 여하에 따라 기계적 성질을 조정하기 위해 임의로 코발트, 크롬, 구리, 몰리브덴, 바나듐, 또는 니오브 같은 보충 합금 조성물들을 3이하 포함한 철과 니켈을 기초로 한 합금이다.
본 발명의 합금은 0.1이하 특히 0.05이하의 망간을 포함해야 하는데, 이는 그 성분이 열팽창계수를 증가시키기 때문이다.
적은 망간 함유량은 합금의 고온 변형(고온 연성(延性))에 나쁜 영향을 끼치므로 고온 연성을 좋게 하기 위해서 합금에는 다음과 같은 조성이 필요하다.
-0.003이하 특히 0.0005이하의 황
-0.0001 0.002의 칼슘
-0.0001 0.002의 마그네슘
-0.03 0.015의 규소
망간, 칼슘, 마그네슘, 황의 함유량은 다음과 같아야 한다.
황≤0.02×망간+0.8×칼슘+0.6×마그네슘
화학적인 절삭을 할 때 점식(點蝕)을 일으키기 쉬운 다량의 개재물(介在物)의 형성을 막기 위해 칼슘과 마그네슘 함유량은 0.002에 제한된다. 이는 특히 음극선 튜브용 섀도 마스크(Shadow mask) 제조를 위한 박판을 형성할 때 합금이 이용되는 경우이다.
고온 연성(延性)을 좋게 하기 위해 합금에 0.005이하의 알루미늄과 0.003이하의 질소가 포함될 필요가 있다. 또한 0.01이하 특히 0.005이하의 산소를 포함해야 한다.
팽창계수를 가장 낮추기 위해 니켈 함유량이 35.9 36.2최적량이 36.05가 되어야 한다.
크롬, 구리, 몰리브덴, 바나듐, 니오브 규소 같은 합금 조성물은 팽창계수에 좋지 않은 영향을 줄 수 있다. 게다가 팽창계수를 가장 낮추기 위해 각 조성물의 함유량은 0.1이하 특히 0.05이하가 되어야 한다. 더 좋은 결과를 위해 다음과 같은 조성이 바람직하다.
크롬+구리+몰리브덴+바나듐+니오브+규소≤0.15
코발트는 10수준까지 니켈을 부분적으로 대체할 수 있는 성분이다. 그러나 그것은 합금이 화학작용을 받아야 할 때 예를 들어 화학적 에칭(Etching)을 해야할 때, 그 함유량은 0.5로 제한되는데, 특히 합금이 음극선 튜브용 섀도 마스크를 제조할 때 이용될 경우이다.
합금이 디프 드로잉(Deep drawing) 가공을 할 박판을 제조하기 위해 이용될 때 그것은 0.02이하 특히 0.010이하, 더 바람직하게는 0.005이하의 탄소를 포함해서 가장 낮은 항복응력(降伏應力)을 갖도록 해야 되는데, 그것은 디프 드로잉 가공성을 좋게 한다.
수소 함유량은 0.001이하 특히 0.0005이하가 되어 블리스터(Blister)가 형성되지 않도록 해야 한다. 붕소 함유량은 0.01이하 특히 0.005, 더 바람직하게는 0.0004이하가 되어 열처리 중에 생산물의 표면에 질화 붕소가 형성되지 않도록 해야 한다. 이들 질소화물은 섀도 마스크에 형성된 검은 층의 점착을 좋지 않게 하는 가루 층을 성형시킨다.
합금의 화학적 조성물의 나머지는 철이다.
이 합금은 열간 압연과 냉간 압연으로 잉곳(Ingot)과 슬래브(Slab), 0.3mm 이하의 두께와 400mm 이상의 너비인 얇은 스트립을 제조할 수 있는데, 이는 특히 음극선 스크린(Screen)용 섀도 마스크 제조에 사용된다.
예를 들어, 600mm 너비와 0.15mm 두께의 스트립이 열간 압연과 철-니켈 합금 잉곳의 냉간 압연으로 제조되는데, 중량의 화학적 조성은 다음과 같다.
니켈 : 35.97
코발트 : 0.019
크롬 : 0.025
구리 : < 0.01
몰리브덴 : 0.0058
바나듐 : < 0.005
니오브 : < 0.005
망간 : 0.041
규소 : 0.048
황 : < 0.0005
칼슘 : 0.0002
마그네슘 : 0.0003
알루미늄 : < 0.005
산소 : 0.0045
탄소 : 0.0033
질소 : < 0.0032
인 : < 0.003
수소 : < 0.001
붕소 : < 0.0004
함유량이 "이하"로 지시되어 있을 때 이것은 사용된 분석적 방법의 감도(感度)의 한계 이하라는 것을 의미한다.
열간 압연은 크레이즈(Craze)가 형성되지 않고 이루어진다. 팽창계수는 0.81×10-6/K이다. 800℃에서 30분간의 열처리 후에 항복응력(降伏應力) E0.2는 270MPa이고, 항(抗) 전계(電界)는 0.450e이다. 스트립은 매우 좋은 화학적 에칭 성질을 나타낸다. 이 모든 성질들은 음극선 튜브용 섀도 마스크의 제조에 특히 적당하다.
본 발명의 합금은 또한 특히 도량형이나 바이메탈 스크립의 제조에 이용될 수 있다.
Claims (3)
- 35.5≤니켈≤37망간≤0.10.03≤규소≤0.150.0001≤칼슘≤0.0020.0001≤마그네슘≤0.002알루미늄≤0.005황≤0.001산소≤0.01질소≤0.005인≤0.003탄소≤0.005붕소≤0.0004수소≤0.001크롬≤0.1구리≤0.1몰리브덴≤0.1바나듐≤0.1니오브≤0.1코발트≤0.5나머지는 철인 화학적 조성의 중량비를 갖도록 하되, 이 화학적 조성은 황≤0.020×망간+0.8×칼슘+0.6×마그네슘에 만족하고, 크롬+구리+몰리브덴+바나듐+니오브+규소≤0.15에 속하여 열간 압연 및 냉간 압연을 통해 400m 이상의 너비이고, 20℃100℃에서 0.9×10-6K 이하의 선팽창계수를 갖는 스트립이 제조되도록 하는 것을 특징으로 하는 낮은 팽창계수를 갖는 철-니켈 합금.
- 제1항에 있어서,산소≤0.005질소≤0.003황≤0.0005와 같은 화학적 조성으로 구성된 것을 특징으로 하는 낮은 팽창계수를 갖는 철-니켈 합금.
- 제1항에 있어서,35.9≤니켈≤36.2와 같은 화학적 조성으로 구성되는 것을 특징으로 하는 낮은 팽창계수를 갖는 철-니켈 합금.
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