KR20020016622A

KR20020016622A - 아이언-니켈 합금

Info

Publication number: KR20020016622A
Application number: KR1020017013986A
Authority: KR
Inventors: 게르만보도
Original assignee: 헤르다 빌프레트, 호이브너 울리히; 크루프 파우데엠 게엠베하
Priority date: 1999-05-03
Filing date: 2000-02-02
Publication date: 2002-03-04
Also published as: TW524861B; HK1045718A1; WO2000066802A1; CN1110576C; DE19920144C1; KR100636082B1; CN1348508A; EP1173628B1; EP1173628A1; DE50000570D1; JP2002543291A

Abstract

본 발명은 20-100℃에서 열팽창계수를 0.6x10^-6/K 미만으로 조절할 수 있도록 (질량%로) 0.0009%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.

Description

아이언-니켈 합금{IRON-NICKEL ALLOY}

본 발명은 저-확장 아이언-니켈 합금에 관한다.

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.

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 열팽창계수는 일반적으로 대략 0.6 - 0.9x10^-6/K 이다.

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.

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.

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.

제JP-A 6-336655호는 35-36 중량%의 NI 및 0-0.7 중량%의 CO를 함유하는 아이언-니켈 합금에 대하여 기술하였다.

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 이들합금은 코발트 함량이 높아 가격이 고가이므로 기술적인 응용 범위가 넓지 않다.

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.

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.

동시에 합금은 특히 이들로부터 컬러 텔레비젼 세트의 새도우 마스크를 제조할 때 고온 및 저온 변형성이 양호하여야 한다.

이 목적은 20-100℃에서 열팽창계수가 0.6x10^-6/K 미만이 되도록 (질량%로) 0.0009%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 합금으로 달성된다.

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 요구조건에 부합하도록 충분한 장기 안정성의 열적 특성들을 가진다.

본 발명 합금은 20-100℃ 온도 범위에서 0.6 x 10^-6/K의 매우 낮은 열팽창계수에 이른다.

본 발명 목적의 바람직한 구체예는 종속항들에서 기술하였다. 따라서 바람직하게는 바람직한 요구조건들에 부합하도록 35.0-36.0%의 니켈, 0.7-1.3%의 코발트, 최대 0.05%의 망간, 최대 0.05%의 실리콘 및 0.01-0.05%의 알루미늄을 함유하는 아이언-니켈 합금을 사용한다. 20-100℃ 범위의 온도에서 극히 낮은 열팽창계수는 약 0.4 x 10^-6/K에 이른다.

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.

이 목적은, 하기 용도로 사용하기 위하여 20-100℃에서 열팽창계수가 0.6x10^-6/K 미만이 되도록 (질량%로) 0.0009%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:

ㆍ텔레스크린의 프레임 부분 및 섀도우 마스크

ㆍ열적-바이메탈의 패시브 부품

ㆍ액화 가스의 제조, 저장 및 운반 부품

ㆍ레이저 기술용 부품.

다음 표는 최신 기술의 ST1, ST2, ST3 및 ST4 또는 앞에서 언급한 제DE-A 44 02 684호에 다른 아이언-니켈 합금과 비교한 본 발명 합금의 구체예 E를 나타낸다.

AK = AK(20-100℃) : 20-100℃의 온도 범위에서의 평균 열팽창계수.

20-200℃ 온도 범위에서 본 발명 합금의 평균 열팽창계수는 0.44 x 10^-6/K로서 최신 기술에 속하는 예시 합금 ST1, ST2, ST3 및 ST4의 계수보다 현저히 낮다.

나타낸 합금 원소들인 크롬, 티타늄, 구리, 황, 인, 망간, 아연 및 붕소는 제조-관련 불순물로 간주된다.

Claims

20-100℃에서 열팽창계수가 0.6x10^-6/K 미만이 되도록 (질량%로) 0.0009%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 합금.
제1항에 있어서, (질량%)로 Mn이 최대 0.05%, Si가 최대 0.05%, Al이 0.01-0.05%가 되도록 함량을 선택한 것을 특징으로 하는 아이언-니켈 합금.
제1항 또는 제2항에 있어서, Co 함량(질량%)이 0.7-1.3%에서 선택되는 것을 특징으로 하는 아이언-니켈 합금.
20-100℃에서 열팽창계수가 0.6x10^-6/K 미만이 되도록 (질량%로) 0.0009%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 텔레스크린의 프레임 부분 및 섀도우 마스크에 사용하는 용도.
20-100℃에서 열팽창계수가 0.6x10^-6/K 미만이 되도록 (질량%로) 0.0009%의C, 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 열적-바이메탈의 패시브 부품에 사용하는 용도.
20-100℃에서 열팽창계수가 0.6x10^-6/K 미만이 되도록 (질량%로) 0.0009%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 액화 가스의 제조, 저장 및 운반용 부품에 사용하는 용도.
20-100℃에서 열팽창계수가 0.6x10^-6/K 미만이 되도록 (질량%로) 0.0009%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 레이저 기술에서 부품에 사용하는 용도.