KR100636082B1

KR100636082B1 - Iron-nickel alloy

Info

Publication number: KR100636082B1
Application number: KR1020017013986A
Authority: KR
Inventors: 게르만보도
Original assignee: 티센크루프 파우데엠 게엠베하
Priority date: 1999-05-03
Filing date: 2000-02-02
Publication date: 2006-10-18
Also published as: CN1348508A; EP1173628B1; WO2000066802A1; JP2002543291A; CN1110576C; KR20020016622A; HK1045718A1; DE50000570D1; TW524861B; DE19920144C1; EP1173628A1

Abstract

본 발명은 20-100℃에서 열팽창계수를 0.6x10^-6/K 미만으로 조절할 수 있도록 (질량%로) 0.009%의 C, 0.1% 미만의 Mn, 0.1% 미만의 Si 및 0.1%의 Al, 0.5-2.0%의 Co 및 35-36%의 Ni를 함유하고 나머지는 아이언 및 제조-관련 불순물로 이루어진 저-팽창 아이언-니켈 합금에 관한다.The present invention allows the thermal expansion coefficient to be adjusted to less than 0.6x10 ^-6 / K at 20-100 ° C (by mass%) of 0.009% C, less than 0.1% Mn, less than 0.1% Si and 0.1% Al, 0.5 It contains -2.0% Co and 35-36% Ni and the rest relates to a low-expansion iron-nickel alloy consisting of iron and manufacturing-related impurities.

Description

Iron-nickel alloy {IRON-NICKEL ALLOY}

본 발명은 저-확장 아이언-니켈 합금에 관한다.The present invention relates to a low-expansion iron-nickel alloy.

36%의 니켈을 함유하는 아이언-베이스 합금은 20-100℃ 범위의 온도에서 저 확장계수를 가진다는 것은 공지된 사실이다. 이러한 이유에서 이들 합금은 예를들어 정밀 기계, 시계, 바이메탈과 같이 온도가 변화해도 일정한 길이일 것이 요구되는 제품에서 몇십년간 사용되어 왔다. 바람직하지 않은 조명 조건하에서도 대비가 선명한 트루 칼라의 고 해상도를 지향하는 컴퓨터 모니터 및 컬러 텔리비젼 세트의 개발 및 특히 보다 편평하고 큰 픽쳐 스크린의 개발의 관점에서 아이언-니켈 재료는 섀도우 마스크로서 점점 빈번히 사용된다. 종래 지배적이었던 텔레스크린 튜브와 같이 약 36%의 니켈을 함유하는 기술적인 아이언-니켈 합금의 열팽창계수는 어닐링된 상태에서 Steel-Iron Material Journal(SEW-385, 1991판)에 기술된 바와 같이 20-100℃의 온도에서 약 1.2 x 10^-6/K 이상이다.It is known that iron-base alloys containing 36% nickel have a low expansion coefficient at temperatures in the range of 20-100 ° C. For this reason, these alloys have been used for decades in products that require constant length even with temperature changes, such as precision instruments, watches, and bimetals. Iron-nickel materials are increasingly used as shadow masks in view of the development of computer monitors and color television sets that aim for true color high resolution with sharp contrast even under unfavorable lighting conditions, and especially in the development of flatter, larger picture screens. do. The thermal expansion coefficients of technical iron-nickel alloys containing about 36% nickel, such as the predominant telescreen tubes, are 20- annealed as described in the Steel-Iron Material Journal (SEW-385, 1991). At a temperature of 100 ° C. or greater than about 1.2 × 10 ⁻⁶ / K.

증가하는 수요에 부응하기 위하여, 망간 함량이 0.1% 이하로 유지되고 아이언-니켈 비 Fe/Ni가 1.75-1.83에서 선택되면서 34% 이상의 니켈을 함유하고 20-100℃의 온도 범위에서 1.0 x 10^_6/K의 저 열팽창계수를 가지는 제DE-A 4402684호의 아이언-베이스 합금을 개발하는 것이 가능하였다. 20-100℃ 온도 범위에서 열팽창 계수는 일반적으로 대략 0.6 - 0.9x10^-6/K 이다.To meet the growing demand, the manganese content is kept below 0.1% and the iron-nickel ratio Fe / Ni is selected from 1.75-1.83, containing more than 34% nickel and 1.0 x 10 ^_6 in the temperature range of 20-100 ° C. It was possible to develop the iron-base alloy of DE-A 4402684 having a low coefficient of thermal expansion of / K. The coefficient of thermal expansion in the temperature range of 20-100 ° C. is generally approximately 0.6-0.9 × 10 ⁻⁶ / K.

제DE-A 22 17 280호는 텔레스크린 튜브의 구경 다이어프램에 관하는데 이것의 재료가 20-80℃의 온도 범위에서 특이 열팽창계수가 0-2, 바람직하게는 (질량%로) 30-45%의 Ni, 0-25%의 Mn, 0-2%의 Si, 0-2%의 C, 0-11%의 Cr, 0-3%의 W로 이루어지고 나머지가 아이언으로 된 조성에서 0.6 - 1.2x10^-6/K인 니켈-아이언 합금이다. 바람직한 합금은 (중량%로) 30-31% Ni, 4-8%, 바람직하게는 5-7% Co, 나머지는 아이언의 조성을 가져야 한다.DE-A 22 17 280 relates to aperture diaphragms of telescreen tubes whose materials have a specific coefficient of thermal expansion of 0-2, preferably (in mass%) 30-45% in the temperature range of 20-80 ° C. In a composition consisting of Ni, 0-25% Mn, 0-2% Si, 0-2% C, 0-11% Cr, 0-3% W and the rest are irons. It is a nickel-iron alloy that is ^x10-6 / K. Preferred alloys (in weight percent) should have a composition of 30-31% Ni, 4-8%, preferably 5-7% Co and the rest irons.

International Nickel 1973의 18페이지에서 독일 회사는 특히 0.1%C, 0.3%Si,0.35Mn, 0.015%P, 0.05%Al, 0.02%Cu, 0.1%Co, 0.1% Cr0.03%Mg와 같은 소량의 잔여 원소를 함유하는 36% 니켈-아이연 합금을 기술하고 있다.On page 18 of International Nickel 1973, German companies are particularly concerned with small amounts of residuals such as 0.1% C, 0.3% Si, 0.35Mn, 0.015% P, 0.05% Al, 0.02% Cu, 0.1% Co, 0.1% Cr0.03% Mg. A 36% nickel-zinc alloy containing elements is described.

International Nickel 1973에서 또다른 회사는 12페이지에 아이언-니켈 합금에 대하여 기술하고 있다. 5-6 중량%의 Ni을 Co로 대체할 때, 통상 36 중량%의 Ni을 함유하는 아이언-니켈 합금의 실온에서의 열팽창계수는 이용할 수 있는 저 팽창 계수의 범위가 좁아지는데도 불구하고 상당히 감소한다.In International Nickel 1973 another company described iron-nickel alloys on page 12. When replacing 5-6 wt.% Ni with Co, the coefficient of thermal expansion at room temperature of iron-nickel alloys, which typically contain 36 wt.% Ni, is significantly reduced despite the narrow range of available low expansion coefficients. do.

제JP-A 6-336655호는 35-36 중량%의 Ni 및 0-0.7 중량%의 Co를 함유하는 아이언-니켈 합금에 대하여 기술하였다.JP-A 6-336655 describes iron-nickel alloys containing 35-36% by weight of Ni and 0-0.7% by weight of Co.

약 32%의 니켈 및 5%의 코발트를 함유하는 아이언-베이스 합금이 20-100℃의 온도 범위에서 훨씬 더 낮은 열팽창계수를 가지는 것 또한 공지되어 있다. 따라서 이들 합금은 열적 길이 안정성이 가장 요구되는 곳에 이용된다. 그러나 이들 합금은 코발트 함량이 높아 가격이 고가이므로 기술적인 응용 범위가 넓지 않다.It is also known that iron-base alloys containing about 32% nickel and 5% cobalt have a much lower coefficient of thermal expansion in the temperature range of 20-100 ° C. Therefore, these alloys are used where thermal length stability is most desired. However, these alloys are expensive because of their high cobalt content, so the technical applications are not wide.

대형의 매우 편평한 픽쳐 스크린의 섀도우 마스크로서 합금은 20-100℃의 온도 범위에서도 여전히 열팽창계수가 1.0 x 10^-6/K 이하일 것을 요한다. 그러나 합금의 가격은 약 32%의 니켈 및 5%의 코발트를 함유하는 아이언-베이스 합금에서보다 뚜렷이 낮아야 한다.
제JP-A-6336655호는 0.35% 이하의 Mn, 0.020% 이하의 Al, 0.09% 이하의 Si, 0.06% 이하의 Mo, 0.04% 이하의 W, 0.03% 이하의 Nb, 0.02% 이하의 V, 0.03% 이하의 Cu 및 0.10% 이하의 Ti+Cr+Al+Cu와 같이 이루어 질수 있는 새됴우 마스크용 아이언-니켈-(코발트) 합금의 기술을 포함한다. 니켈 함량은 28-38%이여야 하고 나머지는 Fe이다. 니켈 함량에 따라 1-7%의 코발트를 함금에 가할 수 있다. 전술한 바와 같이, 코발트는 가능한 대체되어야 할 고가의 합금 원소이다.
제EP-A 0567989호는 새도우 마스크 재료, 이의 제조 방법, 이 재료를 사용한 컬러 텔레스크린의 제조 방법에 대하여 기술하고 있다. (질량%로) 30-40%의 Ni을 함유하고 나머지가 Fe인 Fe-Ni 합금을 사용한다. 0.005% 이하의 C, 0.005% 이하의 S, 0.005% 이하의 P, 0.005% 이하의 O, 0.005% 이하의 N와 같은 함량은 허용가능한 불순물로 간주된다. 또한 Nb, Ti, Zr, Mo, V, W, Be, Si, Al, Ta와 같은 원소를 0.001-3% 합금에 개별적으로 또는 조합하여 가할 수 있다.As a shadow mask of a large, very flat picture screen, the alloy still requires a coefficient of thermal expansion of 1.0 x 10 ^-6 / K or less even in the temperature range of 20-100 ° C. However, the price of the alloy should be significantly lower than in iron-based alloys containing about 32% nickel and 5% cobalt.
JP-A-6336655 has 0.35% or less of Mn, 0.020% or less of Al, 0.09% or less of Si, 0.06% or less of Mo, 0.04% or less of W, 0.03% or less of Nb, 0.02% or less of V, Techniques of iron-nickel- (cobalt) alloys for shrimp masks, which can be made up to 0.03% Cu and 0.10% Ti + Cr + Al + Cu. The nickel content should be 28-38% and the rest is Fe. Depending on the nickel content, 1-7% cobalt can be added to the alloy. As mentioned above, cobalt is an expensive alloy element that should be replaced as much as possible.
EP-A 0567989 describes a shadow mask material, a method for producing the same, and a method for producing a color telescreen using the material. A Fe-Ni alloy containing 30-40% Ni (by mass) and the remainder Fe is used. Contents such as C up to 0.005%, S up to 0.005%, P up to 0.005%, O up to 0.005%, and N up to 0.005% are considered acceptable impurities. In addition, elements such as Nb, Ti, Zr, Mo, V, W, Be, Si, Al, Ta can be added individually or in combination to the 0.001-3% alloy.

본 발명의 목적은 20-100℃의 온도 범위에서 최적의 열팽창계수를 얻으면서 저가 합금 원소들을 사용하여 상이한 용도들에서 사용할 수 있는 아이언-니켈 합금을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide an iron-nickel alloy which can be used in different applications using low cost alloying elements while obtaining an optimum coefficient of thermal expansion in the temperature range of 20-100 ° C.

동시에 합금은 특히 이들로부터 컬러 텔레비젼 세트의 새도우 마스크를 제조할 때 고온 및 저온 변형성이 양호하여야 한다.At the same time, the alloy should have good high and low temperature deformability, especially when making shadow masks of color television sets from them.

이 목적은 20-100℃에서 열팽창계수가 0.6x10^-6/K 미만이 되도록 (질량%로) 최대 0.009%의 C, 최대 0.05%의 Mn, 최대 0.05%의 Si 및 0.01-0.05%의 Al, 0.7-1.3%의 Co 및 35-36%의 Ni를 함유하고 나머지는 아이언 및 제조-관련 불순물로 이루어진 저-팽창 아이언-니켈 합금으로 달성된다.This aim is to achieve a coefficient of thermal expansion of up to 0.009% C, at most 0.05% Mn, at most 0.05% Si and 0.01-0.05% Al, so that the thermal expansion coefficient is less than 0.6x10 ^-6 / K at 20-100 ° C. It contains 0.7-1.3% Co and 35-36% Ni and the rest is achieved with a low-expansion iron-nickel alloy consisting of iron and manufacturing-related impurities.

0.5% 미만의 코발트 함량은 의도하는 효과를 얻지 못한다. 본 발명 함금은 니켈 및 코발트 외에 최대 0.009%의 탄소, 최대 0.1%의 망간, 최대 0.1%의 실리콘 및 최대 0.1%의 알루미늄 및 통상적인 제조-관련 불순물을 매우 소량으로 함유하고 나머지는 아이언으로 이루어진다. 본 발명 합금은 우수한 가공성을 특징으로 하며 셰도우 마스크 제조시 추가 공정 단계를 요하지 않는다. 또한, 이는 요구조건 에 부합하도록 충분한 장기 안정성의 열적 특성들을 가진다.Cobalt content below 0.5% does not achieve the intended effect. The present alloy contains very small amounts of nickel and cobalt in addition to up to 0.009% carbon, up to 0.1% manganese, up to 0.1% silicon and up to 0.1% aluminum and conventional manufacturing-related impurities with the remainder being iron. The alloy of the invention is characterized by good processability and does not require additional processing steps in the manufacture of shadow masks. In addition, it has sufficient thermal properties of long-term stability to meet the requirements.

본 발명 합금은 20-100℃ 온도 범위에서 0.6 x 10^-6/K의 매우 낮은 열팽창계수에 이른다.The alloy of the present invention has a very low coefficient of thermal expansion of 0.6 x 10 ^-6 / K in the temperature range of 20-100 ° C.

본 발명 목적의 바람직한 구체예는 종속항들에서 기술하였다.Preferred embodiments of the object of the invention are described in the dependent claims.

일반적으로 망간 함량이 0.2% 이상인 것이 고온 변형성에 필수적이라고 사료되어진다. 그러나 놀랍게도 본 발명 합금은 망간 함량이 0.05% 미만으로 매우 낮으면서도 고온 또는 저온 변형성이 매우 양호한 것으로 나타났다.In general, it is considered that a manganese content of more than 0.2% is essential for high temperature deformation. Surprisingly, however, the alloy of the present invention was found to have very good high or low temperature deformability while having a very low manganese content of less than 0.05%.

이 목적은, 하기 용도로 사용하기 위하여 20-100℃에서 열팽창계수가 0.6x10^-6/K 미만이 되도록 (질량%로) 0.009%의 C, 0.1% 미만의 Mn, 0.1% 미만의 Si 및 0.1%의 Al, 0.5-2.0%의 Co 및 35-36%의 Ni를 함유하고 나머지는 아이언 및 제조-관련 불순물로 이루어진 저-팽창 아이언-니켈 합금을 사용하여 이루었다:This object is intended to be used in the following applications, with a coefficient of thermal expansion of less than 0.6x10 ^-6 / K at 20-100 ° C (in mass%) of 0.009% C, less than 0.1% Mn, less than 0.1% Si and 0.1 A low-expansion iron-nickel alloy containing% Al, 0.5-2.0% Co and 35-36% Ni and the remainder consisting of iron and manufacturing-related impurities:

ㆍ텔레스크린의 프레임 부분 및 섀도우 마스크ㆍ Frame portion and shadow mask of telescreen

ㆍ열적-바이메탈의 패시브 부품Thermal-Bimetal Passive Components

ㆍ액화 가스의 제조, 저장 및 운반 부품ㆍ Manufacture, storage and transport parts of liquefied gas

ㆍ레이저 기술용 부품. ㆍ Laser technology parts.

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Claims

0.009% or less of C, 0.05% or less of Mn, 0.05% or less of Si, and 0.01-0.05% of Al, 0.7-1.3 so that the coefficient of thermal expansion at 20-100 ° C. is less than 0.6x10 ⁻⁶ / K (in mass%) A low-expansion iron-nickel alloy containing% Co and 35-36% Ni, with the remainder consisting of Fe and manufacturing-related impurities.

The low-expansion iron-nickel alloy of claim 1, wherein the iron-nickel alloy is used in the shadow mask and frame portion of the telescreen.

The low-expansion iron-nickel alloy of claim 1, wherein the iron-nickel alloy is used as a passive component of a thermal bimetal.

2. The low-expansion iron-nickel alloy of claim 1, wherein the iron-nickel alloy is used as a component for producing, storing, and transporting liquefied gas.

The low-expansion iron-nickel alloy of claim 1, wherein the iron-nickel alloy is used as a component in laser technology.

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