KR100455645B1

KR100455645B1 - 전기저항가열부재로서유용한철알루미나이드

Info

Publication number: KR100455645B1
Application number: KR1019960012080A
Authority: KR
Inventors: 알. 하자리골 모하메드; 에스. 플레이스츠하우어 그리어; 씨. 디비 시타라마; 케이. 시카 비노드; 주니어 에이. 클리프톤 릴리
Original assignee: 크리살리스 테크놀로지스, 인코포레이티드
Priority date: 1995-04-20
Filing date: 1996-04-20
Publication date: 2004-12-30
Also published as: DE69628786D1; ATE243778T1; HK1013852A1; CN1256004C; EP0738782A2; CN1140203A; KR100447576B1; DE69628786T2; US6607576B1; KR960037852A; ES2202414T3; KR100447577B1; EP0738782A3; CN1316869A; JPH0931605A; US5620651A; JP4177465B2; MY120880A; CN1084393C; EP0738782B1

Abstract

본 발명은 전기 저항 가열 부재로 유용한 알루미늄을 함유하는 철-베이스 합금에 관한 것이다. 본 발명의 알루미늄을 함유하는 철-베이스 합금은 개선된 실온 연성, 반복 피로 내성, 전기 저항, 고온 산화 내성, 저온과 고온 강도 및/또는 고온 처짐 내성을 가진다. 상기 합금은 오스테나이트가 없는 완전한 페라이트 미세 구조를 가지며, 중량%로 Al 4% 이상, ≤ 1% Cr 및 가열 부재의 노출된 표면에 대해 수직하게 확장되는 ≥0.05% Zr이나 ZrO₂스트링거 또는 ≥ 0.1%의 산화물 분산질 입자를 포함한다. 상기 합금은 14 ∼ 32% Al, ≤2% Ti, ≤2% Mo, ≤1% Zr, ≤1% C, ≤0.1% B, ≤30% 산화물 분산질 및/또는 전기적으로 절연 또는 전기 전도성 공유 결합 세라믹 입자, ≤1% 희토류 금속, ≤1% 산소, ≤3% Cu, 균형 Fe를 함유할수 있다.

Ti 0.2 ∼ 2.0%, Mo 0.5 ∼ 2%, Zr 0.1 ∼ 0.8%, C 0.01 ∼ 0.5%, 평형 Fe를 함유한다.

Description

전기 저항 가열 부재로서 유용한 철 알루미나이드

본 출원은 1994년 12월 29일자로 미국 특허 출원 제 08/365,952호의 일부 계속 출원이다.

본 발명은 전기 저항 가열 부재로서 유용한 알루미늄을 함유하는 철-베이스 합금에 관한 것이다.

알루미늄을 함유하는 철-베이스(base) 합금은 질서 또는 무질서 체심 결정 구조를 가질 수 있다. 예를 들면, 금속간 합금 조성물을 포함하는 철 알루미나이드(Iron Aluminide) 합금은 Fe₃Al, FeAl, FeAl₂, FeAl₃, 및 Fe₂Al₅등의 다양한 원자 비율로 철과 알루미늄을 함유한다. 체심 입방 질서 결정 구조를 가지는 Fe₃Al 금속간 철 알루미나이드는 미국 특허 제 5,320,802호, 제 5,158,744호, 제 5,024,109호 및 제 4,961,903호에 기재되어 있다. 상기한 질서 결정 구조는 일반적으로 Al25 내지 40 원자%와, Zr. B, Mo, C, Cr, V, Nb, Si, Y 등의 합금 첨가물을 함유한다.

미국 특허 제 5,238,645호에는 무질서 체심 결정 구조를 가지는 철 알루미나이드 합금이 기재되어 있는데, 여기에서 합금은 중량%로 8 ∼ 9.5 Al, ≤7 Cr, ≤ 4 Mo, ≤0.05 C, ≤0.5 Zr 및 ≤0.1 Y, 바람직하게는 4.5 ∼ 5.5 Cr, 1.8 ∼ 2.2 Mo, 0.02 ∼ 0.032 C 및 0.15 ∼ 0.25 Zr을 포함한다. 알루미늄을 각각 8.46, 12.04 및 15.90 중량%를 함유하는 3개의 이원 합금을 제외하고, 상기한 미국 특허 제 5,238,645호에 기재된 특정한 합금 조성물 모두는 최소한 Cr 5중량%를 포함한다. 또한, 상기 미국 특허 제 5,238,645호에 따르면 이 합금 성분들은 강도, 실온 연성, 고온 산화 저항성, 수성 부식 저항성 및 점식에 대한 저항성이 개선되었다고 하였다. 상기 미국 특허는 전기 저항 가열 부재에 관한 것이 아니며, 열적 피로 저항성, 전기 저항 또는 고온 처짐 저항성 등의 특성은 언급하지 않았다.

미국 특허 제 3,026,197호와 캐나다 특허 제648,140호에는 Al 3 ∼ 18 중량%, Zr 0.05 ∼ 0.5 중량%, B 0.01 ∼ 0.1중량%와 임의의 Cr, Ti 및 Mo를 함유하는 철-베이스 합금이 기재되어 있다. Zr과 B는 입자 정제를 제공하기 위한 것이라고 하였고, 바람직한 Al 함량은 10 ∼ 18중량%이며 이 합금은 산화저항성과 가공성을 가진다고 기재되어 있다. 그러나, 미국 특허 제 5,238,645호와 마찬가지로 미국 특허 제 3,026,197호와 캐나다 특허 들은 전기 저항 가열 부재에 관한 것이 아니며, 열적 피로 저항성, 전기 저항 또는 고온 처짐 저항성 등의 특성은 언급하지 않았다.

미국 특허 제 3,676,109호에는 Al 3 ∼ 10중량%, Cr 4 ∼ 8중량%, Cu 약 0.5중량%, C 0.05중량% 미만, Ti 0.5 ∼ 2중량%와 임의의 Mn 및 B를 함유하는 철-베이스 합금이 기재되어 있다. 상기 미국 특허 제 5,024,109호에서는 구리가 녹반점에 대한 저항성을 개선하고, Cr이 메짐성을 방지하며 Ti는 침전 경화를 제공한다고 하였다. 상기 미국 특허 제 5,024,109호에서는 상기 합금이 화학적 처리장치에 유용하다고 하였다. 상기 미국 특허 제 5,024,109호에 기재된 특정한 예의 모두는 Cu 0.5 중량%와 Cr 1 중량% 이상을 함유하고, 바람직한 합금은 Al과 Cr의 총량이 9중량% 이상, 최소한의 Cr 또는 Al이 6중량% 이상이고 Al과 Cr 함량의 차이는 6중량% 미만이다. 그러나, 상기한 미국 특허 제5,238,645호와 마찬가지로, 상기 미국 특허 제 5,024,109호는 전기 저항 가열 부재에 관한 것이 아니며, 열적 피로 저항성, 전기 저항 또는 고온 처짐 저항성 등의 특성은 언급하지 않았다.

미국 특허 제 1,550,508호, 제 1,990,650호 및 제 2,768,915호와 캐나다 특허 제 648,141호에는 전기 저항 가열 부재로서 사용되는 철-베이스 알루미늄을 함유하는 합금이 기재되어 있다. 미국 특허 제 1,550,508호에 기재된 합금은 Al 20 중량%, Mn 10 중량%; Al 12 ∼ 15중량%, Mn6 ∼ 8중량%, 또는Al 12 ∼ 16중량%, Cr 2 ∼ 10중량%를 포함한다. 상기 미국 특허 제 1,550,508호에 기재된 특정에 모두는 Cr 6 중량% 이상과 Al 10중량% 이상을 포함한다. 상기 미국 특허 제 1,990,650호에 기재된 합금은 Al 16 ∼ 20중량%, Cr5 ∼ 10중량% ≤0.05중량% C, ≤0.25중량% Si, Ti 0.1 ∼ 0.5중량%, ≤1.5 중량% Mo 및 Mn 0.4∼1.5중량%를 포함하고, 특정한 예만이 Al 17.5 중량%, Cr 8.5중량%, Mn 0.44중량%, Ti 0.36 중량%, C 0.02 중량%, 및 Si 0.13 중량%를 포함한다. 미국 특허 제 2,768,915호에 기재된 합금은 Al 10 ∼ 18 중량%, Mo 1 ∼ 5중량%, Ti, Ta, V, Cb, Cr, Ni, B 및 W를 포함하고, 특정한예만이 Al 16 중량%와 Mo 3 중량%를 포함한다. 상기한 캐나다 특허에 기재된 합금은 Al 6 ∼ 11중량%, Cr 3 ∼ 10중량%, ≤ 4중량% Mn, ≤ 1중량%, Si, ≤ 0.4중량% Ti, ≤ 0.5중량% C, Zr 0.2∼0.5중량% 및 B 0.05∼ 0.1중량%를 포함하고, 특정한 예만이 Cr 5 중량% 이상을 포함한다.

다양한 재료의 저항 히터가 미국 특허 제 5,249,586호와 미국 특허 출원 제 07/943,504호, 제 08/118,665호, 제 08/105,346호 및 제 08/224,848호에 기재되어 있다.

미국 특허 제 4,334,923호에는 ≤ 0.05% C, 0.1 ∼ 2% Si, 2 ∼ 8% Al, 0.02∼1% Y, < 0.009% P, < 0.006% S 및 < 0.009% O를 함유하는 촉매 변환기에 유용한 냉각 압연할 수 있는 산화저항성 철-베이스 합금이 기재되어 있다.

미국 특허 제 4,684,505호에는 Al 10 ∼ 22%, Ti2 ∼ 12%, Mo2 ∼ 12%, Hf 0.1~1.2%, ≤ 1.5% Si, ≤ 0.3%, C, ≤ 0.2%, B, ≤ 1.0% Ta, ≤ 0.5% W, ≤ 0.5% V, ≤ 0.5% Mn, ≤ 0.3% Co, ≤ 0.3% Nb 및 ≤ 0.2% La를 함유하는 열 저항성 철-베이스 합금이 기재되어 있다. 이 특허에는 Al 16%, Hf 0.5%, Mo 4%, Si 3%, Ti 4% 및 C 0.2%를 함유하는 특정한 합금이 기재되어 있다.

일본 공개 특허 제 53-119,721호에는, Al 1.5∼17%, Cr 0.2 ∼ 15% 및, 임의의 첨가물[< 4% Si, < 8% Mo, < 8% W, < 8% Ti, < 8% Ge, < 8% Cu, < 8% V, < 8% Mn, < 8% Nb, < 8% Ta, < 8% Ni, < 8% Co, <3% Sn, < 3% Sb, < 3% Be, < 3% Hf, < 3% Zr, < 0.5% Pb 및 < 3% 희토류 금속] 0.01 ∼ 8%를 함유하고, 가공성이 우수한 내마모성, 고자기 투과성의 합금이 기재되어 있다. 16% Al, 평형 Fe 합금을 제외하고 상기 일본 공개 특허의 특정한 예들은 모두 Cr 1% 이상을 포함하고, 5% Al, 3% Cr, 평형 Fe 합금을 제외하고, 상기 일본 공개 특허의 나머지 예들은 ≥ 10% Al을 포함한다.

1990년에 발간된 분말 야금의 진보, Vol.2, pp.219-231에서 J.R.니블로에(Knibloe)의 "P/M Fe₃Al 합금물의 미세 구조와 물성" 에는 불활성 기체 분무기를 사용해서 2%와 5% Cr을 함유하는 Fe₃Al를 제조하기 위한 분말 야금법에 대해 소개되어 있다. 이 발간물에서는 Fe₃Al 합금물은 저온에서 DO₃구조를 가지며, 약 550℃ 이상에서는 B₂구조로 변형된다고 설명하고 있다. 시이트를 만들기 위해, 상기 분말을 연강으로 캔화해야하고, 이를 제거한후 1000℃에서 면적 감소비 9:1로 고열 압출하고 있다. 강철 캔에서 제거를 한 후, 1000℃에서 0.340 인치 두께로 고열하에 합금 압출물을 만들고, 800℃에서 압연하여 대략 0.10 인치 두께의 시이트를 형성한후 650℃에서 최종 압연하여 0.030 인치로 만든다. 상기 발간물에 따르면, 일반적으로 분무된 분말은 구형이며, 치밀한 압출물을 제공하며, B2 구조의 양을 최대로 함으로써 20%에 가까운 실온 연성이 달성된다고 하고 있다.

1991년에 발간된 Mat. Res. Soc. Symp. Proc., Vol.213, pp.901-906에서 V.K. 시카(Sikka)의 "Fe₃Al-베이스 철-알루미나이드 합금물의 분말가공" 에서는 2%와 5% Cr을 함유하는Fe₃Al-베이스 철-알루미나이드 분말로 시이트를 만드는 공정에 대해 소개하고 있다. 이 발간물에서는 질소 기체 분무와 아르곤 기체분무에 의해서분말을 제조한다고 말하고 있다. 질소 기체가 분무된 분말은 산소(130 ppm)와 질소(30 ppm)의 레벨이 낮다. 시이트를 만들기 위해, 상기 분말은 연장으로 캔화하고 1000℃에서 면적 감소 비율 9 : 1로 고열 압출하고 있다. 상기 압출된 질소 기체 분무된 분말은 입자크기가 30㎛이었다. 상기 강철을 제거하고, 1000℃에서 바아를 50% 제철하고, 850℃에서 50% 압연한 후 650℃에서 50% 최종 압연하여 0.76mm 시이트로 하고 있다.

1990년에 필라델피아의 피츠버어그에서 개최된 분말 야금 회의에서 소개된 V.K. 시카의 "분말 제조, 가공 및 Fe₃Al의 특성" 의 pp 1 - 11에는 보호성 분위기 하에서 금속을 용융하고, 상기 금속을 미터링 노즐에 통과시킨 후 상기 금속 스트림을 질소 분무 기체와 충돌시켜서 상기 용융물을 분해시켜서 Fe₃Al을 제조하는 방법을 소개하고 있다. 상기 분말은 낮은 산소(130ppm)과 낮은 질소(30ppm)을 갖고 있으며, 구형을 모양이다. 압출된 바아는 분말을 갖는 76 mm 연강 캔을 채우고, 상기 캔을 비운 후, 1000℃에서 11/2 시간 가열하고 25 mm의 다이를 통해서 9 : 1로 감소되게 상기 캔을 압출하여서 제조를 한다. 압출된 바아의 입자크기는 20㎛이었다. 0.76mm 두께의 시이트는 캔을 제거하고, 1000℃에서 50% 제철하고, 850℃에서 50% 압연한후 650℃에서 50% 최종 압연하여 제조를 하였다. 산화물 분산질 이 보강된 철-베이스 합금 분말에 대해 미국 특허 제 4,391,634호와 제 5,032,190호에 게재되어 있다. 미국 특허 제 4,391,634호에는 10 ∼ 40% Cr, 1 ∼ 10%의 AL 그리고 ≤10%의 산화물 분산질을 함유하는 Ti가 없는 합금에 대해 기재되어 있다. 미국 특허 제 5,032,190호에는 75% Fe, 20% Cr, 4.5% Al, 0.5% Ti 및 0.5% Y₂O₃를 가지는 합금 MA956으로 부터 시이트를 형성하는 방법이 기재되어 있다.

1991년 6월 17일 부터 20일까지 일본의 센다이에서 개최된 국제 심포지움의 회보로 제출된 금속간 화합물-구조 및 물성(JIMIS-6), pp.579-583에 소개된 A.레포트(LeFort)의 "FeAl₄₀금속간 합금물의 기계적인 작용" 에는 붕소, 지르코늄 및 세륨이 첨가된 FeAl 합금물(Al 25중량%)의 여러 가지 특성이 기재되어 있다. 상기 합금물은 진공 주조와 1100℃에서의 압출에 의해 제조하거나 1000℃와 1100℃에서 압축에 의해 형성하고 있다. 이 책자에서는 산화 및 황화 조건에서의 FeAl 화합물의 우수한 내성은 Al의 함량이 높고 질서 정연한 B₂구조의 안정성 때문이라고 설명하고 있다.

1994년 2월 27일 부터 3월 3일 사이에 캘리포니아주의 샌프란시스코에서 개최된 광물, 금속 및 재료 협회 회의(1994 TMS 회의)에서 "철 알루미나이드의 가공, 특성 및 응용" pp 19-30에 소개된 D.포씨(Pocci)의 "CSM FeAl 금속간 합금물의 제조 및 특성" 에는 주조 및 압출, 분말의 기체 분무와 압출 그리고 분말의 기계적인 합금과 압출 등과 같이 서로 다른 기술에 의해서 가공된 Fe₄₀Al 금속간 화합물의 여러 가지 특성에 대해 소개되어 있다. 여기서, 기계적인 합금은 미세한 산화물 분산질로 재료를 보강하는데 채용되어 왔다. 상기 책자에서는 질서 정연한 B2 결정 구조물, Al 함량이 23 ∼ 25중량%(약 40원자%), 합금 첨가물이 Zr, Cr, Ce, C, B 및Y₂O₃인 FeAl 합금물을 제조한다고 설명하고 있다. 상기 책자에서는 상기 재료가 고온의 부식성 환경에 구조적인 재료로서 지원되며, 열 엔진, 제트 엔진의 콤푸레샤 스테이지, 석탄가스화장치 및 석유 화학 산업에 사용될 수 있다라고 말하고 있다.

1994 TMS 회의에 제출된 J.H. 쉬네이벨(Schneibel)의 "철 알루미나이드의 선택된 특성" pp.329-341에는 철 알루미나이드의 특성이 소개되어 있다. 이 책자에는 FeAl 조성물의 용융 온도, 전기 저항, 열 전도성, 열 팽창 및 물성 등의 특성에 대해 보고하고 있다.

1994 TMS 회의에 제출된 J.베커(Baker)의 "FeAl의 플로우와 파쇄" pp.101-115에는 B2 화합물 FeAl의 플로우와 파쇄의 개요가 소개되어 있다. 이 책자에 의하면 종전의 열처리는 FeAl의 물성에 상당히 영향을 주며, 상승된 온도에서의 어닐링 후에 빠른 냉각 속도는 보다 높은 실온 항복 강도와 경도를 제공하지만 과도한 빈 공간때문에 연성이 낮다고 말하고 있다. 그러한 빈 공간에 대해, 상기 책자에서는 용질 원자의 존재가 보유하고 있는 빈 공간 효과를 경감하는 경향이 있고, 과도한 빈 공간을 제거하는데 긴 시간의 어닐링을 사용할 수 있다고 지적하고 있다.

1994 TMS 회의에 제출된 D.J. 알렉산더(Alexander)의 "FeAl 합금 FA-350의 충격 작용" 에는 철 알루미나이드 합금 FA-350의 충격 및 인장특성에 대해 소개되어 있다. 상기 FA-350 합금은 원자%로 Al 35.8%, Mo 0.2%, Zr 0.05%, C 0.13%를 함유하고 있다.

1994 TMS 회의에 제출된 C.H. 콩(Kong)의 "FeAl의 공간 경도와 결함 구조상에서의 3성분 첨가물의 영향" pp.231-239에는 FeAl 합금물에서의 3성분 합금 첨가물의 영향에 대해 소개하고 있다. 이 책자에서는 B2 구조로 된 화합물 FeAl은 낮은 실온 연성과 500℃ 이상에서 수용할수 없는 낮은 고온 강도를 보인다고 말하고 있다. 이 책자에서는 빈 공간이 고농도로 유지되어 있고 이어서 고온 열처리에 의해서 실온 취약성이 유발되는 것이라고 말하고 있다. 이 책자는 Cu, Ni, Co, Mn, Cr, V 및 Ti와 같은 각종 3성분 합금 첨가물은 물론 고온 어닐링의 영향과 이어서 공간을 돋구는 저온 열처리의 영향이라고 토로하고 있다.

이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 전기 저항 가열 부재로서 유용한 알루미늄을 함유하는 철-베이스 합금을 제공한다. 상기 합금은 개선된 실온 연성, 열적 산화에 대한 저항성, 반복 피로 저항성, 전기 저항, 저온 및 고온 강도 및/또는 고온 처짐 저항성을 갖는다. 또한, 상기 합금은 바람직하게는 낮은 열적 확산성을 갖는다.

본 발명에 따른 가열 부재는 중량%로 Al 4% 이상, ≥0.1%의 산화물 분산질 입자 또는 ≤1% Cr과 가열 부재의 노출된 표면에 대해 수직하게 배양된 > 0.05% Zr 또는 ZrO₂스트링거로 이루어질 수 있다. 상기 합금은 중량%로 14~32% Al, ≤2.0% Ti, ≤2.0% Si, ≤30% Ni, ≤0.5% Y, ≤1% Nb, ≤1% Ta, ≤10% Cr, ≤2.0% Mo, ≤ 1% Zr, ≤1% C, ≤0.1% B, ≤30% 산화물 분산질, ≤1% 희토류 금속, ≤1% 산소, ≤ 3% Cu, 나머지 Fe로 이루어질 수 있다.

본 발명의 여러 가지 바람직한 형태에 따르면, 상기 합금은 Cr, Mn, Si 및/또는 Ni이 없게 할 수 있다. 바람직한 합금으로는 Al₂O₃, Y₂O₃, SiC, SiN, AIN 등의 전기적으로 절연 및/또는 전기 전도성의 세라믹 입자를 임의로 함유할 수 있는 페라이트 오스테나이트가 거의 없는 미세 구조를 갖는 것이다. 바람직한 합금은 20.0 ∼ 31.0% Al, 0.05 ∼ 0.15% Zr, ≤ 0.1% B 및 0.01 ∼ 0.1% C; 14.0∼20.0% Al, 0.3~1.5% Mo, 0.05∼1.0% Zr 및 ≤0.1% C, ≤0.1% B 및 ≤2.0% Ti; 및 20.0 ∼ 31.0% Al, 0.3∼0.5% Mo, 0.05∼0.3% Zr, ≤0.1% C, ≤0.1% B 및 ≤0.5% Y를 포함한다.

상기 전기 저항 가열 부재는 히터, 토스터, 점화기, 전기 담배 흡연 시스템에서의 가열 부재 등과 같은 제품에 사용할 수 있다. 여기서 상기 합금은 실온 저항이 80 ∼ 400 μΩ·cm, 바람직하게는 90 ∼ 200 μΩ·cm이다. 바람직하게는, 상기합금은 10볼트와 6암페어까지의 전압이 통과할때 1초 내에 900℃까지 가열된다. 공기 중에서 3시간동안 1000℃로 가열될 때, 합금은 바람직하게는 4% 미만, 더 바람직하게는 2% 미만의 중량 증가를 보이게 된다. 이 합금은 대기와 900℃ 사이의 가열 사이클 전체에서 0.05 Ω미만의 접촉 저항과 0.5 ∼ 7, 바람직하게는 0.6∼4Ω 범위의 총 가열 저항을 가질 수 있다. 상기 합금은 바람직하게, 0.5 ∼ 5초 동안 실온 ∼ 1000℃까지 펄스 가열될 때 분쇄되지 않고 10,000 사이클 이상의 열적 피로 저항성을 나타낸다.

물성과 관련해서, 상기 합금은 중량 비율로 높은 강도(즉, 특이적 고강도)를 가지며 3% 이상의 실온 연성을 보여야만 한다. 예를 들면, 상기 합금은 실온 영역내 감소가 14% 이상과 실온 연신율 15% 이상을 보일 수 있다. 바람직하게, 상기 합금은 실온 항복 강도 50 ksi 이상과 실온 인장 강도 80 ksi 이상을 나타낸다. 고온 특성과 관련해서, 상기 합금은 바람직하게는 800℃에서의 고온 영역 내 감소가 30% 이상, 800℃에서의 고온 연신율이 30% 이상, 800℃에서의 고온 항복 강도가 7 ksi 이상 및 10 ksi 이상의 800℃에서의 고온 인장 강도가 10 ksi 이상을 나타낸다.

본 발명의 한 태양에 따르면, 철 알루미나이드 합금으로 부터 형성되는 전기 저항 가열 부재는 상기 가열 부재의 노출된 표면에 대해 수직하게 지르코늄 산화물 스트링거를 형성하고 주변 온도와 500℃ 이상의 온도 사이에서 온도 순환 시 상기 가열 부재에 표면 산화물을 고정시키는데 효과적인 양인 중량%로 Al과 Zr을 4% 이상 포함한다.

본 발명의 다른 태양에 따르면, 철 베이스 합금의 전기 저항 가열 부재는 중량%로 Al 4% 이상과 산화물 분산질 0.1% 이상을 포함하며, 상기 산화물은 30% 이하의 전체 양에서 0.01 ∼ 0.1 ㎛와 같은 크기를 가지는 분리성의 산화물 분산질 입자로서 존재하며, 상기 분산질 입자는 Al₂O₃와 Y₂O₃와 같은 산화물로 이루어져 있다.

본 발명은 또한, 전기 저항 가열 부재로서 적당한 합금을 제조하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 알루미늄을 함유하는 철-베이스 합금을 물 분무하여 산화물이 코팅된 분말을 형성하고 거기에 산화물이 코팅되어 있는 분말을 형성하고, 분말의 덩어리를 몸체로 형성한 후, 상기 몸체를 충분히 변형시켜 상기 산화물 코팅이 산화물 입자로 파쇄되도록 하고, 상기 산화물 입자를 가소적으로 변형된 몸체에서스트링거로서 분배시키는 것으로 이루어진다. 상기 방법의 여러 가지 태양에 따르면, 상기 몸체는 금속 캔에 상기 분말을 놓고, 상기 분말이 있는 상기 금속 캔을 밀봉시킬 수 있다. 다른 한편으로, 상기 몸체는 상기 분말을 결합제와 혼합하여 분말 혼합물을 형성할 수 있다. 상기 변형 단계는 금속 캔을 고열 압출하여 압출물을 형성하거나 상기 분말 혼합물을 고열 압출하여 압출물을 형성할 수 있다. 상기 압출물은 압연 및/또는 소결(sinter)할 수 있다. 상기 철-베이스 합금은 이원체 합금일 수 있으며, 상기 분말은 산소를 0.1 중량% 이상으로 함유할 수 있다. 예를 들어 산소 함량은 0.2 ∼ 5%, 바람직하게는 0.3 ∼ 0.8%로 할 수 있다. 6암페어 이하에서 10볼트 이하의 전압이 합금을 통과할 때, 1초 이내에 900℃로 가열되는 전기 저항 가열 부재를 제공하기 위해서, 가소적으로 변형된 몸체는 80 ∼ 400 μΩ·cm의 실온 저항율을 가지게 하는 것이 바람직하다. 분말의 물 분무 때문에 상기 분말은 부정형이며, 산화물 입자는 본질적으로 Al₂O₃로 이루어져 있다. 상기 분말은 5 ∼ 30 ㎛와 같은 어떤 적당한 입자 크기를 가질 수 있다.

전기 저항 가열 부재는 여러 가지 방법에 의해서 제조될 수 있다. 예를 들어, 재료를 압출과 같은 열기계적인 조작을 하기 전에 원료 성분을 소결 첨가제와 혼합할 수 있다. 상기 재료를 소결 단계에서 반응하는 원소들과 혼합하여 절연 및/또는 전기 전도성 금속 화합물을 형성할 수 있다. 예를 들어, 원료 성분은 Mo, C 및 Si와 같은 원소, 소결 단계에서 MoSi₂와 SiC를 형성하는 Mo, C 및 Si를 포함할 수 있다. 상기 재료는 주기율표 IVb, Vb 및 VIb족에서 선택되는 원소와 같은 순수금속 또는 Fe, Al, 합금 원소 및/또는 금속 원소의 탄화물, 질화물, 붕화물, 규화물 및/또는 산화물로 이루어지는 예비 합금 분말을 기계적인 합금 및/또는 혼합에 의해서 제조할 수 있다. 상기 탄화물로는 Zr, Ta, Ti, Si, B 등의 탄화물, 붕화물로는 Zr, Ta, Ti, Mo 등의 붕화물, 규화물로는 Mg, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Zr, Nb, Mo, Ta, W 등의 규화물, 질화물로는 Al, Si, Ti, Zr 등의 질화물, 산화물로는 Y, Al, Si, Ti, Zr 등의 산화물을 포함할 수 있다. 여기서, FeAl 합금이 산화물 분산 강화가 있는 경우, 상기 산화물은 분말 혼합물에 첨가되거나, 용융 금속조에 Y와 같은 순수 금속을 첨가하는 것에 의해서 제 위치에서 형성될 수 있다. 그래서, 용융 금속에 분말 형태로의 분무 시 및/또는 상기 분말의 연속 처리 시 Y는 용융조 내에서 산화될 수 있다.

본 발명은 또한 알루미늄을 함유하는 철 베이스 합금을 분무하고, 상기 분말 덩어리를 몸체로 형성한 후 상기 몸체를 전기 저항 가열 부재로 변형시키는 것에 의해 전기 저항 가열 부재를 만드는 분말 야금 방법을 제공한다. 상기 몸체는 금속 캔에 상기 분말을 놓고, 상기 분말을 갖는 상기 금속 캔을 밀봉 한 후, 상기 캔을 열간 등가압으로 처리할 수 있다. 상기 몸체는 또한 상기 분말을 결합제와 혼합하여 분말 혼합물로 형성하는 슬립 캐스팅으로 형성할 수 있다. 상기 변형 단계는 상기 몸체를 압출 또는 냉각 등가압과 같은 여러 가지 방식으로 실시할 수 있다. 상기 방법은 추가로 상기 몸체를 압연하고 불활성 기체 분위기, 바람직하게는 수소 분위기 중에서 상기 분말을 소결하는 것을 추가로 포함할 수 있다. 상기 분말을 프레스 한다면 상기 분말을 다공도가 20부피% 이상이 되지 않도록 80% 이상의 밀도로프레스하는 것이 바람직하다. 더 바람직하게는 밀도는 95% 이상, 다공도는 5% 이하로 하는 것이 좋다. 상기 분말은 부정형 및/또는 구형과 같이 여러 가지 형태를 가질 수 있다.

이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 알루미늄 4 중량% 이상을 함유하는 개선된 알루미늄 함유 철-베이스 합금에 대한 것이며, DO₃구조를 가지는 Fe₃Al 상 또는 B2 구조를 가지는 FeAl 상 임을 특징으로 한다. 본 발명의 합금물은 바람직하기로 오스테나이트가 없는 미세 구조의 페라이트이고, 입도 및/또는 침전 강화를 조절할 목적으로 고체 용액 매트릭스 내에서 카바이드 상(相)을 형성하기 위해 탄소와 결합하는데 이용할 수 있는 몰리브덴, 티탄, 탄소 및 이트륨 또는 세륨 등의 희토류 금속, 보론, 크롬, Al₂O₃나 Y₂O₃등의 산화물 및 카바이드 생성체(지르코늄, 니오브 및/또는 탄탈)로 부터 선택된 1 이상의 합금 원소를 포함한다.

본 발명에 따르면, Fe-Al 합금물 내에서의 알루미늄의 농도는 14 ~ 32중량%(명목상)의 범위로 할 수 있고, 가공 또는 분말 야금법으로 처리할 때 Fe-Al 합금물은 약 700℃ 이상(예를 들면, 700 ∼ 1100℃)으로 선택한 온도에서 적당한 기압으로 상기 합금을 어닐링한 후, 로 냉각, 공기 냉각 또는 오일 급냉하여 수득량, 최종 인장 강도, 산화에 대한 저항성, 수성 부식 특성을 유지하면서 원하는 수준으로 선택된 실온 연성을 제공하도록 만들 수 있다.

본 발명의 Fe-Al 합금물을 생성하는데 사용되는 합금 구성물의 농도는 명목상의 중량%로 표시한다. 그러나, 이 합금물 중의 알루미늄의 명목 중량은 본질적으로 합금물 중 알루미늄의 실제 중량의 약 97% 이상에 해당한다. 예를 들면, 이하에서 설명하는 바와 같이 바람직한 조성의 Fe-Al 합금물에 있어서, 명목상 18.46 중량%는 실제 알루미늄 18.27 중량%로, 약99%의 명목 농도이다.

본 발명의 Fe-Al 합금물은 강도, 실온 연성, 산화 저항성, 수성 부식 저항성, 점식 저항성, 열적 피로 저항성, 전기 저항, 고온 처짐 또는 크리이프 저항성 및 중량에 대한 저항성 등의 특성을 개선시키기 위해 하나 이상 선택한 합금 성분과 함께 가공되거나 합금될 수 있다. 각종 합금 첨가제와 가공의 효과는 도면, 표 1 ∼ 6 및 다음의 설명에서 알 수 있다.

본 발명에 따르면, 알루미늄을 함유하는 철-베이스 합금물은 전기 저항 가열부재로서 유용한 것으로 제공될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 합금은 "전기적 흡연 시스템(참조 번호 PM 1768)" 의 명칭으로 본 건과 동시에 출원된 본 출원인의 미국 특허 출원에 기재된 가열 부재를 만드는데 사용할 수 있다. 그러나, 여기에서 기재하는 합금 조성은 합금물을 산화 저항성 및 부식 저항성을 가지는 코팅제로서 사용하는 열적 분무 응용 등과 같은 다른 목적에도 사용할 수 있다. 또한, 상기 합금물은 화학산업, 석탄 슬러리나 석탄 타르를 이송하기 위한 배관, 촉매 전환기용 기재 재료, 자동차 엔진용 배기 파이프, 다공성 필터 등에 사용되는 산화 저항성과 부식 저항성 전극, 로 성분, 화학반응기, 황화 저항성 재료, 부식 저항성 재료로서 사용될 수 있다.

본 발명의 한 태양에 따르면, 합금의 입체 구조는 식 R= ρ(L/W×T)[여기서,R은 히터 저항, ρ는 히터 재료의 저항률, L은 히터의 길이, W는 히터의 폭, T는 히터의 두께]에 따라 히터 저항성을 최적으로 변하게 할 수 있다. 히터 재료의 저항률은 합금 중의 알루미늄 함량, 합금의 가공 또는 합금에 합금 첨가제의 배합 등을 조정하여 변화시킬 수 있다. 예를들어, 히터 재료에 알루미나 입자를 배합하면 저항률을 상당히 증가시킬 수 있다. 합금은 필요에 따라 다른 세라믹 입자를 포함시켜서 크리이프 저항 및/또는 열적 도전성을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 히터 재료는 1200℃ 까지의 우수한 고온 크리이프 저항성과 우수한 산화 저항성을 제공할 목적으로 전이 금속(Zr, Ti, Hf)의 질화물, 전이 금속의 탄화물, 전이 금속의 붕화물 및 MoSi₂등의 전기적 도전성 재료의 입자나 섬유를 포함시킬 수 있다. 또한, 고온에서의 크리이프 저항성을 갖고 열적 도전성을 향상시키고 또는 히터 재료의 열 팽창 계수를 감소시킬 목적으로 상기 히터 재료에 Al₂O₃, Y₂O₃, Si₃N₄, ZrO₂등의 전기적으로 절연 재료의 입자를 배합할 수 있다. 전기적 절연/도전성 입자/섬유 등을 Fe, Al 또는 철 알루미나이드의 분말 혼합물에 첨가하거나 히터 재료의 제조시 발열 반응하는 원소 분말의 합성 반응에 의해 이러한 입자/섬유 등을 형성할 수 있다.

히터 재료는 여러 가지 방법으로 만들 수 있다. 예를 들어, 미리 합금된 분말이나 합금 구성 성분을 기계적으로 합금하여서 히터 재료를 만들 수 있다. 상기 재료의 크리이프 저항성은 여러 방법으로 개선시킬 수 있다. 예를 들어, 미리 합금된 분말을 Y₂O₃와 혼합하고 기계적으로 합금시켜 미리 합금된 분말에서 샌드위치 형태로 되게 할 수 있다. 기계적으로 합금된 분말을 캐닝(canning)과 압출, 슬립 캐스팅(Slip Casting), 원심 캐스팅, 고열 프레싱 및 고열 평형 프레싱 등과 같은 통상적인 분말 야금 기술로 가공할 수 있다. 또 다른 기술로는 순수한 원소 성분인 Fe, Al와 필요에 따라 Y₂O₃와 산화 세륨과 같은 세라믹 입자와 기계적인 합금 성분을 포함하거나 포함하지 않은 합금 성분을 사용하는 것이다. 덧 붙혀서, 상기에 언급한 전기적 절연 입자 또는 전기적 도전성 입자들을 분말 혼합물에 배합하여 히터 재료의 물리적인 특성과 고온 크리이프 저항성을 나타내도록 할 수 있다.

히터 재료는 통상적인 캐스팅이나 분말 야금 기술에 의해서 만들 수 있다. 예를 들어, 히터 재료는 다른 분율을 가지는 분말 혼합물로 부터 제조할 수 있다. 여기서, 바람직한 분말 혼합물로는 마이너스 100메쉬 보다 작은 크기를 가지는 입자로 이루어진 것이다. 본 발명의 한 태양에 따르면, 상기 분말이 구형 구조를 가질 경우에 기체 분무에 의해서 상기 분말을 제조할 수 있다. 본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 상기 분말이 불규칙한 구조를 가질 경우에는 물 분무에 의해서 상기 분말을 만들 수 있다. 추가해서, 물 분무에 의해서 제조된 분말은 분말 입자 위에 알루미늄 산화물 코팅을 포함할 수 있으며, 이러한 알루미늄 산화물은 상기 분말을 열기계적 가공하여 시이트, 바아등과 같은 형태로 형성할때 분쇄될 수 있으며, 히터 재료에 배합될 수 있다. 알루미나 입자는 철 알루미늄 합금의 저항성을 증가시키는데 효과적이지만, 반면에 상기 알루미나는 강도와 크리이프 저항성을 증가시키는데 효과적인 대신 합금의 연성은 감소시키게 된다.

몰리브덴을 합금 구성물의 하나로 사용하는 경우, 몰리브덴은 합금의 고체 용액 강화와 고온에 노출되었을 때 합금의 크리이프에 대한 저항성을 촉진시키도록 충분한 유효량으로 수반되는 불순물 이상으로부터 약 5.0% 이하의 유효 범위 내로 첨가할 수 있다. 몰리브덴의 농도 범위는 0.25 ∼ 4.25%, 바람직하게는 0.75 ∼ 1.50%로 할 수 있다. 약 2.0% 이상으로 몰리브덴을 첨가하면 이러한 농도에서 몰리브덴 존재에 의해 유발되는 비교적 큰 범위의 고체 용액 강화로 인해 실온 연성이 저하된다.

합금의 크리이프 강도를 개선하는데 유효한 양으로 티탄을 첨가할 수 있으며, 그 양을 3% 까지 존재하게 할 수 있다. 티탄을 존재하게 할 때, 그 농도는 ≤ 2.0%의 범위로 하는 것이 바람직하다.

합금에 탄소와 탄화물 형성체를 사용하는 경우, 탄소는 일시적인 불순물보다 많은 약 0.75%까지의 유효량으로 존재하게 되며, 탄화물 형성체는 일시적인 불순물 이상에서 약 1.0% 이하 또는 그 이상의 유효량으로 존재하게 된다. 탄소 농도는 약 0.03 % 내지 약 0.3 %의 범위에 있는 것이 바람직하다. 유효량의 탄소와 카바이드 형성체는 노출에 의해 온도를 증가시킬 때 합금 내에서 입자 성장을 조절하기 위해 충분한 탄화물의 형성을 함께 제공하는데 충분하다. 또한, 탄화물은 합금 내에서 약간의 침전 강도를 제공한다. 합금 내에서 탄소와 탄화물의 형성체의 농도는 본질적으로 과량의 탄소가 최종 합금에 남지 않도록 탄화물 형성체에 대한 탄소의 비율이 화학양론적 또는 거의 화학양론적 비율이 되게 탄화물을 첨가할 수 있다.

고온 산화 저항성을 개선시키기 위해서 합금 중에 지르코늄을 도입할 수 있다. 합금 중에 탄소가 존재한다면, 합금 중에 있는 지르코늄과 같은 과량의 탄화물 형성체는 공기 중에서의 고온 열 순환 시 원자핵 파쇄 내성 산화물의 형성을 도울 수 있을 정도로 유리하다. Zr이 표면 산화물을 고정하는 합금의 노출된 표면에 대해 수직하게 산화물 스트링거를 형성하는 반면에 Hf는 상기 표면과 나란하게 산화물 스티링거를 형성하므로 Hf 보다 지르코늄이 더 효과적이다.

탄화물 형성체는 지르코늄, 니오브, 탄탈 및 하프늄 및 이들의 조합물 등과 같은 탄화물 형성 원소를 포함한다. 탄화물 형성체는 합금 내에 약 0.02 ∼ 0.6%의 탄소를 함유하는 탄화물을 형성하는데 충분한 농도의 지르코늄이 있다. 탄화물 형성체로서 사용될 경우 니오브, 탄탈 및 하프늄의 농도는 본질적으로 지르코늄의 농도에 해당한다.

상기에 언급한 합금 성분에 추가해서, 상기 합금 조성물에 0.05∼0.25%의 세륨 또는 이트륨과 같이 유효량의 희토류 원소의 사용을 이러한 원소가 합금의 산화 저항성을 개선시키는 것이 발견되었으므로 유용하다.

특성의 개선은 Y₂O₃, Al₂O₃등과 같은 산화물 분산질 입자를 30 중량% 까지 첨가함으로써 얻어질 수 있다. 산화물 분산질 입자들은 Fe, Al 및 다른 합금 원소와의 용융 또는 분말 혼합물 상태로 첨가될 수 있다. 다른 한편으로, 알루미늄을 함유하는 철-베이스 합금의 용융물을 분무하는 물에 의해서 상기 산화물이 제자리에서 만들어질 수 있으며, 그래서, 철-알루미늄 분말 위에 알루미나 또는 이트리아의 코팅물이 얻어지게 된다. 상기 분말의 가공 시, 산화물은 부서지고, 최종 생성물에서 스트링거로서 배열된다. 철-알루미늄 합금에 산화물 입자의 도입은 합금의 저항성을 증가시키는데 효과적이다. 예를 들어 합금에 산소를 약 0.5 ∼ 0.6중량% 도입하는 것에 의해, 약 100 μΩ·cm ∼ 160 μΩ·cm로 저항성이 상승할 수 있다.

합금의 열적 도전성 및/또는 저항성을 개선시키기 위해, 전기 전도성 및/또는 전기적으로 절연성의 금속 화합물 입자를 합금에 도입시킬 수 있다. 이러한 금속 화합물에는 주기율표에서 IVb, Vb 및 VIb족에서 선택되는 원소의 산화물, 질화물, 규화물, 붕화물 및 탄화물을 포함된다. 상기 탄화물로는 Zr, Ta, Ti, Si, B 등의 탄화물, 붕화물로는 Zr, Ta, Ti, Mo 등의 붕화물, 규화물로는 Mg, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Zr, Nb, Mo, Ta, W 등의 규화물, 질화물로는 Al, Si, Ti, Zr 등의 질화물, 산화물로는 Y, Al, Si, Ti, Zr 등의 산화물을 포함할 수 있다. 여기서, FeAl 합금이 산화물 분산질 강도가 있는 경우, 상기 산화물은 분말 혼합물에 첨가되거나, 용융 금속조에 Y와 같은 순수 금속을 첨가하는 것에 의해서 제 위치에서 형성될 수 있다. 그래서, 용융 금속에 분말 형태로의 분무 시 및/또는 상기 분말의 연속 처리시 Y는 용융조 내에서 산화될 수 있다. 예를 들어, 상기 히터재료에는 1200 ℃ 까지 양호한 고온 그리이프 저항과 우수한 산화 저항성을 제공할 목적으로 전이금속(Zr, Ti, Hf)의 질화물, 전이 금속의 탄화물, 전이 금속의 붕화물 및 MoSi₂과 같이 전기 전도성 재료 입자를 포함한다. 히터 재료에는 고온에서의 히터 재료 그리이프 저항을 만들고, 히터 재료의 열 도전성을 향상시키고 또는 히터 재료의열 팽창 계수를 감소시킬 목적으로 Al₂O₃, Y₂O₃, SiN₄, ZrO₂와 같이 전기적으로 절연 물질 입자를 도입할 수 있다.

본 발명에 따라 상기 합금에 첨가될 수 있는 추가 성분으로는 Si, Ni 및 B가 있다. 예를 들면, 2.0% 이하의 소량의 Si는 저온과 고온 강도를 개선시킬 수 있지만 합금의 실온 및 고온 연성은 0.25 중량% 이상의 Si를 첨가하면 역효과를 낼 수 있다. 30중량% 이하의 Ni 첨가는 두번째 보강을 통해서 합금의 강도를 개선할 수 있지만 Ni가 합금의 원가를 추가하고 실온과 고온 연성을 감소시킬수 있어서 특히 고온에서 제조상의 곤란을 유발한다. 소량의 B는 합금의 연성을 개선할 수 있고 B는 Ti 및/또는 Zr과 결합해서 사용될 수 있으므로 입자 정제를 위한 티탄 및/또는 지르코늄 붕화 침전물을 제공하게 된다. Al, Si 및 Ti에 대한 효과는 제 1도 ∼ 제 7도에 나타낸 바와 같다.

제 1도는 알루미늄을 함유하는 철-베이스 합금의 실온 특성에 대한 Al함량 변화의 효과를 나타낸 것이다. 특히, 제 1도에는 알루미늄을 20중량% 이하로 함유하는 철-베이스 합금에 대한 인장강도, 항복 강도, 영역 내 감소, 연신율 및 록웰(Rockwell) A 경도를 나타내었다.

제 2도는 알루미늄을 함유하는 철-베이스 합금의 고온 특성에 대한 Al함량 변화의 효과를 나타낸 것이다. 특히, 제 2도에는 알루미늄을 18중량% 이하로 함유하는 철-베이스 합금에 대한 인장강도와 실온, 800 ℉, 1000 ℉, 1200 ℉, 및 1350 ℉에서의 비례 한계값을 나타내었다.

제 3도는 알루미늄을 함유하는 철-베이스 합금의 연신율에 대한 고온 응력에서 Al함량변화의 효과를 나타낸 것이다. 특히, 제 3도에는 알루미늄을 15 ∼ 16 중량% 함유하는 철-베이스 합금의 1 시간동안의 1/2% 연신율에 대한 응력과 2% 연신율에 대한 응력을 나타내었다.

제 4도는 알루미늄을 함유하는 철-베이스 합금의 크리이프 특성에 대한 Al 함량변화의 효과를 나타낸 것이다. 특히, 제 4도에는 알루미늄을 15 ∼ 18 중량% 함유하는 철-베이스 합금에 대한 100 시간과 1000 시간 동안의 파열에 대한 응력을 나타내었다.

제 5도는 Al과 Si를 함유하는 철-베이스 합금의 실온 인장 특성에 대한 Si 함량변화의 효과를 나타낸 것이다. 특히, 제 5도에는 5.7 또는 9중량%의 Al과 2.5중량% 이하의 Si를 함유하는 철-베이스 합금에 대한 항복 강도, 인장 강도 및 연신율을 나타내었다.

제 6도는 Al과 Ti를 함유하는 철-베이스 합금의 실온 특성에 대한 Ti 함량변화의 효과를 나타낸 것이다. 특히, 제 6도에는 12중량% 이하의 Al과 3중량% 이하의 Ti를 함유하는 철-베이스 합금에 대한 인장강도와 연신율을 나타내었다.

제 7도는 Ti를 함유하는 철-베이스 합금의 크리이프 파열 특성에 대한 Ti함량변화의 효과를 나타낸 것이다. 특히, 제 7도에는 3중량% 이하의 Ti를 함유하는 철-베이스 합금의 700 ∼ 1350 ℉에서의 파열에 대한 응력을 나타내었다.

제 8a도와 제 8b도는 각각 200배율과 1000배율에서의 기체가 분무된 Fe₃Al분말의 구조를 보여 주고 있다. 이 도면에서 보는 바와 같이, 기체가 분무된 분말은 구형 형태를 하고 있다. 기체가 분무된 분말은 아르곤 또는 질소와 같은 불활성 분위기 하에서 용융 금속의 스트림을 분무시켜서 얻을 수 있다.

제 9a도와 제 9b도는 각각 50배율과 100배율에서의 물이 분무된 Fe₃Al의 구조를 보여 주고 있다. 이 도면에서 볼 수 있는 바와 같이, 물이 분무된 분말은 상당히 불규칙한 형태를 가지고 있다. 더욱이, 분말이 물 분무될 때 상기 분말 입자 상에 알루미늄 산화물 코팅이 제공되게 된다. 이러한 분말의 종래의 열 기계적 가공 없이 소결하는 것은 0.1 ∼ 20㎛의 크기의 산화물 입자를 가지는 생성물을 제공할 수 있다. 그러나, 이러한 분말의 열 기계적 가공에 의해, 산화물을 파쇄할 수 있고, 최종 생성물에서 0.01 ∼ 0.1 ㎛의 크기를 가지는 아주 미세한 산화물 분산질을 제공할 수 있다. 제 10도 ∼ 제 16도는 Al 16중량%와 나머지가 Fe인 철-알루미나이드의 물이 분무된 분말의 상세도를 나타낸 것이다. 상기 분말은 분말을 물 분무한 결과로서 형성된 철 산화물이 없이 0.5중량%와 유사한 양의 알루미늄 산화물을 포함한다.

제 10a도와 제 10b도는 각각 100배율과 1000배율에서 에칭되지 않고 세로 방향의 단면에서 Al 16중량%, 나머지 Fe을 함유하는 철-알루미나이드의 물이 분무된 분말의 동시 압출된 바아에서의 산화물 스트링거의 존재를 보여 주고 있다. 제 11a도와 제 11b도는 각각 100배율과 1000배율에서 에칭된 거의 가장 자리의 종 방향 단면에서 제 10도의 동시 압출된 바아의 미세 구조를 보여 주고 있다. 제 12a도와제 12b도는 각각 100배율과 1000배율에서 에칭되고 거의 중앙부위의 종 방향 단면에서 제 10도의 동시 압출된 바아를 보여 주고 있다. 제 13a도와 제 13b도는 각각 100배율과 1000배율에서, 에칭되지 않은 횡 방향 단면에서 제 10도의 동시 압출된 바아를 보여 주고 있다. 제 14a도와 제 14b도는 각각 100배율과 1000배율에서 에칭되고 횡 방향 단면에서 제 10도의 동시 압출된 바아를 보여 주고 있다. 제 15a도와 제 15b도는 각각 100배율과 1000배율에서 에칭되고 거의 중심 부위의 횡 방향 단면에서 제 10도의 동시 압출된 바아를 보여 주고 있다. 제 16a도 내지 제 16d도는 제 10도의 동시 압출된 바아의 현미경 사진으로서, 여기서 제 16a도는 산화물 형태의 배면으로 비산된 전자모습을 보여 주고 있으며, 제 16b도는 철에서 어두운 지역이 적은 철 지도이고, 제 16c도는 철이 적고 알루미늄이 많은 지역을 보여 주는 알루미늄 지도이며, 제 16d도는 알루미늄이 많고 철이 적은 산소 농도를 보여 주는 산소 지도이다.

제 17도 내지 제 25도는 표 1a와 표 1b의 합금 특성 그래프이다. 제 17a도 내지 제 17c도는 합금 번호 23,35,46 및 48에 대한 항복 강도, 최종 인장 강도 및 총 신도를 나타낸 것이다. 제 18a도 내지 제 18c도는 상업적인 합금 하이네스(Haynes) 214와 합금 번호46, 48에 대한 항복 강도, 최종 인장 강도, 총 신도를 비교하기 위한 것이다. 제 19a도 내지 제 19d도는 각각 3×10^-4/s와 3×10^-2/s의 인장 응력 변형 속도에서의 최종 인장 강도를 나타낸 것이며, 제 19c도와 제 19d도는 합금 57, 58, 60, 61에 대해 각각 3×10^-4/s와 3×10^-2/s의 응력 변형 속도에서 파열에 대한 가요성 신도를 나타낸 것이다. 제 20a도와 제 20b도는 합금 46, 48, 56에 대해 850℃에서 각각 항복 강도와 최종 인장 강도를 어닐링 온도의 함수로 나타낸 것이다. 제 21a도 내지 제 21e도는 합금 35, 46, 48, 56에 대한 크리이프 데이타를 나타낸 것이다. 제 21a도는 진공 하에서 1시간동안 1050℃에서 어닐링한 후의 합금 35에 대한 크리이프 데이타를 나타낸 것이다. 제 21b도는 1시간 동안 700℃에서 어닐링한 후 공기 냉각시킨 합금 46에 대한 크리이프 데이타를 나타낸 것이다. 제 21c도는 진공하에서 1시간 동안 1100℃에서 어닐링을 한 후의 합금 48에 대한 크리이프 데이타를 나타낸 것으로서, 이 실험은 800℃, 1 ksi에서 수행하였다. 제 21d도는 제 21c도의 시료를 3 ksi, 800℃에서 실험한 것을 나타낸 것이다. 제 21e도는 합금 56을 진공하에서 1시간동안 1100℃에서 어닐링을 한 후 3 ksi와 800 ℃에서 실험한 것을 나타낸 것이다.

제 22a도 내지 제 22c도는 합금 48, 49, 5152, 53, 54, 56에 대한 경도(록웰 C)값의 그래프이다. 즉, 제 22a도는 합금 48에 대해 750 ∼ 1300℃의 온도에서 1시간 동안의 어닐링 온도에 대한 경도를 나타낸 것이다. 제 22b도는 합금 49, 51, 56에 대해 0 ∼ 140 시간 동안 400℃의 온도에서의 어닐링 온도에 대한 경도를 나타낸 것이다. 제 22c도는 합금 52, 53, 54에 대해 0 ∼ 80 시간 동안 400℃의 온도에서의 어닐링 온도에 대한 경도를 나타낸 것이다. 제 23a도 내지 제 23e도는 합금 48, 51, 56에 대해 시간에 대한 크리이프 변형 응력 데이타 그래프이다. 즉, 제 23a도는 합금 48, 56에 대해 800℃에서의 크리이프 변형 응력을 비교하기 위한 것이다. 제 23b도는 합금48에 대해 800℃에서의 크리이프 변형 응력을 나타낸 것이다. 제 23c도는 합금 48에 대해 1시간 동안 1100℃에서 어닐링을 한 후 800℃, 825℃, 850℃에서의 크리이프 변형 응력을 나타낸 것이다. 제 23d도는 합금 48에 대해 1시간동안 750℃에서 어닐링을 한 후 800℃, 825℃, 850℃에서의 크리이프 변형 응력을 나타낸 것이다. 제 23e도는 합금 51에 대해 139시간 동안 400℃에서 어닐링을 한 후 850℃에서의 크리이프 변형 응력을 나타낸 것이다. 제 24a도와 제 24b도는 합금 62의 시간에 대한 크리이프 변형 응력 데이타 그래프이다. 즉, 제 24a도는 합금 62로 시이트를 형성할 때 850℃와 875℃에서의 크리이프 변형 응력을 비교하기 위한 것이다. 제 24b도는 합금 62로 바아를 형성할 때 800℃, 850℃와 875℃에서의 크리이프 변형 응력을 나타낸 것이다. 제 25a도와 제 25b도는 합금 46과 43에 대해 온도에 대한 전기 저항 그래프이다. 즉, 제 25a도는 합금 46, 43의 전기 저항을 나타낸 것이고, 제 24b도는 합금 43의 전기 저항에서 가열 사이클의 효과를 나타낸 것이다.

본 발명의 Fe-Al 합금은 ZrO₂등으로 형성된 적당한 도가니에서 약 1600℃의 온도에서 선택된 합금 구성물의 분말 및/또는 고체 조각들을 분말 야금 기술이나 아크 용융, 공기 도입 용융 또는 진공 도입 용융시켜서 제조하는 것이 바람직하다. 용융된 합금은 원하는 제품의 구조나 합금은 가공하여 합금 제품을 형성하는데 사용되는 합금의 열처리물을 형성하기 위해 흑연 등의 몰드에서 주조하는 것이 바람직하다.

가공하고자 하는 합금의 용융물은, 필요하다면 적절한 크기로 절단하고, 약900 ∼ 1000℃에서의 단조, 약 750 ∼ 850℃에서의 고열 압연, 약 600 ∼ 700℃에서의 가열 압연 및/또는 실온에서의 냉각 압연에 의해 두께를 감소시키게 된다. 냉각 롤을 통과한 각각은 두께가 20 ∼ 30% 감소된 후, 약 700 ∼ 1050℃, 바람직하게는 800℃에서 1시간 동안 공기, 불활성 기체 또는 진공에서 합금을 열처리할 수 있다.

다음 표에 열거한 가공된 합금 시편은 여러 가지 합금의 열처리물이 제조될 수 있도록 합금 구성물을 아크 용융으로 제조한 것이다. 이 열처리물을 0.5인치 두께의 조각들로 잘라서 합금 시편의 두께를 0.25인치(50% 감소)로 감소시키기 위해 1000℃에서 단조하고, 합금 시편의 두께를 다시 0.1 인치(60% 감소)로 감소시키기 위해 800℃에서 고열 압연한 후, 650℃에서 가열 압연하여 본 발명에서 기재한 합금 시편의 최종 두께를 0.030 인치(70% 감소)로 하였다. 인장 시험을 위하여 시편들을 시이트의 압연 방향으로 정렬한 시편의 게이지 길이가 1/2 인치인 0.030 인치의 시이트로부터 펀치하였다.

또한, 분말 야금법에 의해서 제조한 시편들을 다음 표에 나열한다. 일반적으로, 기체 분무나 물 분무법에 의해서 분말을 얻었다. 사용된 기술에 따라 구형(기체가 분무된 분말) 또는 부정형(물이 분무된 분말)의 분말 구조를 얻을 수 있다. 물이 분무된 분말은 알루미늄 산화물 코팅을 포함하는데 이것은 분말이 시이트, 스트립, 바아 등과 같은 유용한 형태로 열기계적 가공이 될 때 산화물 입자의 스트링거로 파쇄된다. 산화물 입자들은 도전성 Fe-Al 매트릭스 내에서 분리성 절연체로서 작용함으로써 합금의 전기 저항을 변형시킨다.

본 발명에 따라 제조한 합금들의 조성을 다른 Fe-Al 합금과 비교하기 위하여 본 발명에 따른 합금 조성물과 비교를 위한 합금 조성물을 표 1에 기재하였다. 표 2에는 표 1a와 표 1b의 선택된 합금 조성물에 대한 저온과 고온에서의 강도와 연성을 기재하였다.

각종 합금에 대한 처짐 내성 데이타를 표 3에 기재하였다. 처짐 시험은 한쪽 말단 또는 양쪽 말단이 지지된 각종 합금의 스트립을 이용하여 실시하였다. 처짐량은 정해진 시간 동안 900℃, 대기압하에서 스트립을 가열한 후 측정하였다.

각종 합금에 대한 크리이프 테이타를 표 4에 기재하였다. 크리이프 시험은 샘플이 시험 온도에서 10, 100 및 1000 시간 동안 파열될 때의 응력을 측정하기 위해 인장 시험을 이용하여 실시하였다.

선택한 합금물에 대한 실온에서의 전기 저항과 결정 구조를 표 5에 나열하였다. 표 5에서 보는 바와 같이, 전기 저항은 합금의 조성과 가공에 따라 영향을 받게 된다.

표 6에는 본 발명에 따른 산화물 분산 강화된 합금물의 경도 데이타가 나열되어 있다. 특히, 표 6은 합금 62, 63, 64의 경도(록웰 C)를 나타낸 것이다. 표 6에서 볼 수 있는 바와 같이, 20% Al2O3(합금 64) 까지도 재료의 경도를 Rc45 이하로 유지할 수 있다. 가공성을 제공하기 위해서는 재료의 경도를 약 Rc35 이하로 유지하는 것이 바람직하다. 따라서, 내성 히터 재료로서 산화물 분산 보강된 재료를 이용하는 것을 원할 경우 재료의 가공성은 재료의 경도가 낮아지도록 적당한 열처리를 수행하여 개선시킬 수 있다.

표 7은 반응 합성물에 의해 형성할 수 있는 선택한 금속간의 형성 가열물을 보여 주고 있다. 표 7에서는 단지 알루미나이드와 규화물을 볼 수 있지만, 탄화물, 질화물, 산화물 및 붕화물을 형성하는데 반응 합성물을 사용할 수 있다. 예를 들어, 철 알루미나이드 및/또는 입자나 섬유 형태로 전기적으로 절연 및/또는 전기 전도성 공유 결합 세라믹은 원소 분말을 혼합시켜서 형성할 수 있으며 이러한 분말의 가열 시 발열적으로 반응을 한다. 따라서, 이러한 합성 반응은 본 발명에 따른 히터 재료를 형성하도록 분말을 압출 또는 소성과 동시에 수행할 수 있다. 하기 표 및 명세서 전반에 걸쳐 사용된 "균형(balance)"이란 "잔량", 또는 "나머지 함량"과 동일한 의미이다.

표 1a

표 1b

표 2

표 3

표 4

표 5

표 6

표 7

이상은 본 발명의 원리와 바람직한 구현예및 작동방법을 설명한 것이다. 그러나, 본 발명이 언급된 특정한 구현예에 한정되지는 않는다. 그러므로, 상기 한 구현예는 제한적이라기 보다는 예시로써 고려되어야하며, 이 분야에 숙련된 사람이라면 이하의 특허청구의 범위에 의해 정의되는 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 상기한 구현예로부터 다양한 변형은 제조할 수 있을 것이다.

제 1도는 알루미늄을 함유하는 철-베이스 합금의 실온 특성에 대한 Al 함량 변화의 효과를 나타낸 것이다.

제 2도는 알루미늄을 함유하는 철-베이스 합금의 실온 및 고온 특성에 대한 Al 함량 변화의 효과를 나타낸 것이다.

제 3도는 알루미늄을 함유하는 철-베이스 합금의 연신율에 대한 고온 응력에서 Al 함량 변화의 효과를 나타낸 것이다.

제 4도는 알루미늄을 함유하는 철-베이스 합금의 파열(크리이프) 특성에 대한 응력에서 Al 함량 변화의 효과를 나타낸 것이다.

제 5도는 Al과 Si를 함유하는 철-베이스 합금의 실온 인장특성에 대한 Si 함량 변화의 효과를 나타낸 것이다.

제 6도는 Al과 Ti를 함유하는 철-베이스 합금의 실온 특성에 대한 Ti 함량 변화의 효과를 나타낸 것이다.

제 7도는 Ti를 함유하는 철-베이스 합금의 크리이프 파열 특성에 대한 Ti 함량 변화의 효과를 나타낸 것이다.

제 8a도와 제 8b도는 각각 200배율과 1000배율에서의 기체가 분무된 Fe₃Al분말의 구조를 나타낸 것이다.

제 9a도와 제 9b도는 각각 50배율과 100배율에서의 물이 분무된 Fe₃Al의 구조를 나타낸 것이다.

제 10a도와 제 10b도는 각각 100배율과 1000배율에서 에칭되지 않고 세로 방향의 단면에서 Al 16중량%, 균형 Fe을 함유하는 철-알루미나이드의 물이 분무된 분말의 동시 압출된 바아에서의 산화물 스트링거의 존재를 나타낸 것이다.

제 11a도와 제 11b도는 각각 100배율과 1000배율에서 에칭된 거의 가장자리의 종 방향 단면에서 제 10도의 동시 압출된 바아의 미세 구조를 나타낸 것이다.

제 12a도와 제 12b도는 각각 100배율과 1000배율에서 에칭되고 거의 중앙 부위의 종 방향단면에서 제 10도의 동시 압출된 바아를 나타낸 것이다.

제 13a도와 제 13b도는 각각 100배율과 1000배율에서, 에칭되지 않은 횡 방향 단면에서 제 10도의 동시 압출된 바아를 나타낸 것이다.

제 14a도와 제 14b도는 각각 100배율과 1000배율에서 에칭되고 횡 방향 단면에서 제 10도의 동시 압출된 바아를 나타낸 것이다.

제 15a도와 제 15b도는 각각 100배율과 1000배율에서 에칭되고 거의 중심 부위의 횡 방향 단면에서 제 10도의 동시 압출된 바아를 나타낸 것이다.

제 16a도 내지 제 16d도는 제 10도의 동시 압출된 바아의 현미경 사진으로서, 여기서 제 16a도는 산화물 형태의 배면으로 비산된 전자 모습을 나타낸 것이며, 제 16b도는 철에서 어두운 지역이 적은 철 지도이고, 제 16c도는 철이 적고 알루미늄이 많은 지역을 보여 주는 알루미늄 지도이며, 제 16d도는 알루미늄이 많고 철이 적은 산소 농도를 보여 주는 산소 지도이다.

제 17a도 내지 제 17c도는 합금 번호 23, 35, 46 및 48에 대한 항복 강도, 최종 인장 강도 및 총 신도를 나타낸 것이다.

제 18a도 내지 제 18c도는 상업적인 합금 하이네스(Haynes) 214와 합금 번호 46, 48에 대한 항복 강도, 최종 인장 강도, 총 신도를 나타낸 것이다.

제 19a도 내지 제 19d도는 각각 3×10^-4/s와 3×10^-2/s의 인장 응력 변형 속도에서의 최종 인장강도를 나타낸 것이며, 제 19c도와 제 19d도는 합금 57, 58, 60, 61에 대해 각각 3×10^-4/s와 3×10^-2/s의 응력 변형 속도에서 파열에 대한 가요성 신도를 나타낸 것이다.

제 20a도와 제 20b도는 합금 46, 48, 56에 대해 850℃에서 각각 항복 강도와 최종 인장 강도를 어닐링 온도의 함수로 나타낸 것이다.

제 21a도 내지 제 21e도는 합금 35, 46, 48, 56에 대한 크리이프 데이타를 나타낸 것으로, 제 21a도는 진공 하에서 1시간 동안 1050℃에서 어닐링 한 후의 합금 35에 대한 크리이프 데이타를 나타낸 것이다. 제 21b도는 1시간동안 700℃에서 어닐링한후 공기 냉각시킨 합금 46에 대한 크리이프 데이타를 나타낸 것이다. 제 21c도는 진공하에서 1시간동안 1100℃에서 어닐링을 한 후의 합금 48에 대한 크리이프 데이타를 나타낸 것으로서, 이 실험은 800℃, 1 ksi에서 수행하였다. 제 21d도는 제 21c도의 시료를 3 ksi, 800℃에서 실험한 것을 나타낸 것이다. 제 21e도는합금 56을 진공하에서 1시간 동안 1100℃에서 어닐링을 한후 3 ksi와 800℃에서 실험한 것을 나타낸 것이다.

제 22a도 내지 제 22c도는 합금 48, 49, 5152, 53, 54, 56에 대한 경도(록웰 C)값의 그래프로서, 제 22a도는 합금 48에 대해 750 ∼ 1300℃의 온도에서 1시간 동안의 어닐링 온도에 대한 경도를 나타낸 것이다. 제 22b도는 합금 49, 51, 56에 대해 0 ∼ 140 시간 동안 400℃의 온도에서의 어닐링 온도에 대한 경도를 나타낸 것이다. 제 22c도는 합금 52, 53, 54에 대해 0 ∼ 80 시간 동안 400℃의 온도에서의 어닐링 온도에 대한 경도를 나타낸 것이다.

제 23a도 내지 제 23e도는 합금 48, 51, 56에 대해 시간에 대한 크리이프 변형 응력 데이타 그래프로서, 제 23a도는 합금 48, 56에 대해 800℃에서의 크리이프 변형 응력을 비교하기 위한 것이다. 제 23b도는 합금 48에 대해 800℃에서의 크리이프 변형 응력을 나타낸 것이다. 제 23c도는 합금 48에 대해 1시간 동안 1100℃에서 어닐링을 한후 800℃, 825℃, 850℃에서의 크리이프 변형 응력을 나타낸 것이다. 제 23d도는 합금 48에 대해 1시간 동안 750℃에서 어닐링을 한 후 800℃, 825℃, 850℃에서의 크리이프 변형 응력을 나타낸 것이다. 제 23e도는 합금 51에 대해 139시간 동안 400℃에서 어닐링을 한 후 850℃에서의 크리이프 변형 응력을 나타낸 것이다.

제 24a도와 제 24b도는 합금 62의 시간에 대한 크리이프 변형 응력 데이타 그래프로서, 제 24a도는 합금 62로 시이트를 형성할 때 850℃와 875℃에서의 크리이프 변형 응력을 비교하기 위한 것이다. 제 24b도는 합금 62로 바아를 형성할 때800℃, 850℃와 875℃에서의 크리이프 변형 응력을 나타낸 것이다.

제 25a도와 제 25b도는 합금 46과 43에 대해 온도에 대한 전기 저항 그래프로서, 제 25a도는 합금 46, 43의 전기 저항을 나타낸 것이고, 제 24b도는 합금 43의 전기 저항에서 가열 사이클의 효과를 나타낸 것이다.

Claims

14 내지 32 중량%의 Al, ≤1 중량% (1 중량% 이하) Cr, 0.02 내지 1 중량%의 Zr, 0.0015 내지 0.2 중량%의 B, 5 중량% 이하의 Mo, 및 0.75 중량% 이하의 C, 잔량의 Fe로 이루어지는 전기저항 가열부재로 유용한 내산화성, 내부식성 또는 내황화성 철-알루미나이드 합금.

제 1항에 있어서, 상기 합금은 오스테나이트가 없는 페라이트 미세 구조를 가지는 철-알루미나이드 합금.

14 내지 32 중량%의 Al, ≤1 중량% (1 중량% 이하) Cr, 0.02 내지 1 중량%의 Zr, 0.0015 내지 0.2 중량%의 B, 5 중량% 이하의 Mo, 0.75 중량% 이하의 C, 및 30 중량% 이하의 전기 절연성 또는 전기 전도성 공유 결합 세라믹 입자 또는 섬유, 잔량의 Fe로 이루어지는 전기저항 가열부재로 유용한 내산화성, 내부식성 또는 내황화성 철-알루미나이드 합금.

14 내지 32 중량%의 Al, 0.02 내지 1 중량%의 Zr, 0.0015 내지 0.1 중량%의 B, ≤2 중량% (2 중량% 이하) Mo, ≤2 중량% Ti, ≤2 중량% Si, ≤30 중량% Ni, ≤0.5 중량% Y, ≤0.1 중량% B, ≤1 중량% Nb, ≤1 중량% Ta, ≤3 중량% Cu 및 ≤30 중량% 산화물 분산질 입자, 잔량의 철로 이루어지는 전기저항 가열부재로 유용한 내산화성, 내부식성 또는 내황화성 철-알루미나이드 합금.

제 1항 또는 제 3항에 있어서, 상기 합금은 영역 내 실온감소가 14% 이상이고, 실온 연신율이 3% 이상이며, 실온 항복 강도가 350 MPa(50 ksi) 이상이고, 실온 인장 강도가 550 MPa(80 ksi) 이상인 철-알루미나이드 합금.

제 1항 또는 제 3항에 있어서, 상기 합금은 800℃에서 영역내 고온 감소가 30% 이상이고, 800℃에서의 고온 연신율이 30% 이상이며, 800℃에서 고온 항복 강도가 50 MPa(7 ksi) 이상이고, 800℃에서의 고온 인장 강도가 70 MPa(10 ksi) 이상인 철-알루미나이드 합금.

제 1항에 따른 합금으로 제조된 전기 저항 가열 부재.

제 7항에 있어서, 상기 전기 저항 가열 부재는 실온 저항율이 80 ~ 400 μΩ·cm인 전기 저항 가열 부재.

제 7항에 있어서, 상기 전기 저항 가열 부재는 6암페어 이하에서 10볼트 이하의 전압이 합금을 통과할 때 1초 이내에 900℃로 가열되는 전기 저항 가열 부재.

제 7항에 있어서, 상기 전기 저항 가열 부재는 3시간 동안 공기 중에서 1000℃로 가열될 때 4% 미만의 중량 증가를 나타내는 전기 저항 가열 부재.

제 7항에 있어서, 상기 전기 저항 가열 부재는 주위 온도와 900℃ 사이의 가열 사이클 전체에서 0.5 ~ 7Ω의 저항을 가지는 전기 저항 가열 부재.

제 7항에 있어서, 상기 전기 저항 가열 부재는 주위 온도와 900℃ 사이의 가열 사이클 전체에서 80 ~ 200 Ω·cm의 접촉 저항율을 가지는 전기 저항 가열 부재.

제 7항에 있어서, 상기 전기 저항 가열 부재는 각 사이클에서 0.5 ~ 5초 동안 실온에서 1000℃까지 가열하였을 때 균열없이 10,000 사이클 이상의 열적 피로 내성을 나타내는 전기 저항 가열 부재.

제 7항에 있어서, 상기 전기 저항 가열 부재는 영역 내에서 실온 감소가 14% 이상이고, 실온 연신율이 3% 이상이며, 실온 항복 강도가 350 MPa(50 ksi) 이상이고, 실온 인장 강도가 550 MPa(80 ksi) 이상인 전기 저항 가열 부재.

제 7항에 있어서, 상기 전기 저항 가열 부재는 800℃에서의 고온 영역내 감소가 30% 이상이고, 800℃에서의 고온 연신율이 30% 이상이며, 800℃에서의 고온 항복 강도가 50 MPa(7 ksi) 이상이고, 800℃에서의 고온 인장 강도가 70 MPa(10ksi) 이상인 전기 저항 가열 부재.

알루미늄을 함유하는 철-베이스 합금을 물 분무하여 산화물이 코팅된 분말을 형성하고, 그 위에 산화물 코팅을 갖는 분말을 형성하는 단계;

상기 분말의 덩어리를 몸체로 형성하는 단계; 및

산화물 코팅이 충분히 파쇄되도록 상기 몸체를 산화물 입자로 변형시키고 가소적으로 변형된 몸체 내에 상기 산화물 입자를 스트링거로서 분배시키는 단계로 이루어지는 전기 저항 가열 부재로 적합한 철-알루미나이드 합금의 제조 방법.

제 16항에 있어서, 상기 몸체는 금속 캔에 상기 분말을 놓고, 상기 분말이 있는 상기 금속 캔을 밀봉시켜서 형성되는 합금의 제조 방법.

제 16항에 있어서, 상기 몸체는 상기 분말을 결합제와 혼합하여 분말 혼합물을 형성하여서 제조되는 합금의 제조 방법.

제 17항에 있어서, 상기 변형 단계는 금속 캔을 고열 압출하여 압출물을 형성하여서 실시되는 합금의 제조 방법.

제 18항에 있어서, 상기 변형 단계는 상기 분말 혼합물을 고열 압출햐여 압출물을 형성하여서 실시되는 합금의 제조 방법.

제 19항에 있어서, 상기 압출물을 압연하는 단계를 추가로 포함하는 합금의 제조 방법.

제 19항에 있어서, 상기 압출물을 소결하는 단계를 추가로 포함하는 합금의 제조 방법.

제 16항에 있어서, 상기 철-베이스 합금은 이원체 합금인 합금의 제조 방법.

제 16항에 있어서, 상기 분말은 산소를 0.2 ~ 5중량% 포함하는 합금의 제조 방법.

제 16항에 있어서, 상기 가소적으로 변형된 몸체는 전기 저항율이 100 ~ 400 μΩ·cm를 가지는 합금의 제조 방법.

제 16항에 있어서, 상기 분말은 부정형인 합금의 제조 방법.

제 16항에 있어서, 상기 산화물 입자는 Al₂O₃를 필수로 포함하는 합금의 제조 방법.

제 16항에 있어서, 상기 산화물 입자는 입자 크기가 0.01 ~ 0.1㎛인 합금의 제조 방법.