KR20090122375A

KR20090122375A - 금속 개스킷

Info

Publication number: KR20090122375A
Application number: KR1020097021005A
Authority: KR
Inventors: 바와니 트리파씨; 토마스 오 주르프루
Original assignee: 페더럴-모걸 코오포레이숀
Priority date: 2007-03-09
Filing date: 2008-03-10
Publication date: 2009-11-27
Also published as: CN101680064A; US9618121B2; WO2008112620A1; EP2132349B1; EP2132349A4; JP2010520956A; US8470098B2; JP5924558B2; KR101466044B1; US20130283883A1; CN101680064B; US20080217866A1; EP2132349A1; JP2015083718A

Abstract

엠보싱을 포함하고 있는 금속 개스킷은 약 1000℉까지의 온도에서 본질적으로 완전한 기능 회복 및 최대 내부 보유 응력을 나타내고, 금속 개스킷은 냉각 압연된 판재로 만들어지며 엠보싱은 재료를 경화시키도록 작용하는 엠보싱 가공후 열처리를 하는 일없이 가공 경화된다. 또한 이 재료는 엠보싱 가공되기 전에 석출 경화 열처리될 수 있다. 개스킷 재료는 중량 기준으로 18%를 초과하는 Ni, 14%를 초과하는 Cr, 그리고 Mo, Ti, V, Al, Co, Nb, Ta, Cu로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나의 원소를 0.1 - 10% 포함하고 있고, 잔부로서 Fe 및 불가피한 불순물을 가지고 있는 합금을 포함하며, 개스킷 재료는 재료를 경화시키도록 작용하는 엠보싱 가공후 열처리를 하는 일없이 냉간 압연된다.

금속 개스킷, 철-니켈-크롬 합금, 판재, 엠보싱, 비드, 내열 코팅

Description

금속 개스킷{METAL GASKET}

본 발명은 금속 개스킷에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 고온 합금으로 만들어진 엠보싱 가공된 금속 개스킷에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 본 발명은 약 1000℉까지의 온도에서 사용될 수 있는 철-니켈-크롬 고온 합금으로 만들어진 엠보싱 가공된 금속 개스킷에 관한 것이다.

가솔린 연료 엔진 및 디젤 연료 엔진을 포함하는 내연 기관의 중간 온도 내지 고온용의 개스킷으로 엠보싱 가공된 금속을 사용하는 것이 알려져 있다. 예를 들면, 냉간 가공에 의해 완전 경화된 301 스테인리스강(301 FH SS)은 약 800℉까지 만족스럽게 작동하지만, 엠보싱이 열을 받아서 사용시에 작동가능한 밀봉 상태로 완전히 회복되지 못하는 약 1000℉ 이상의 온도에서 이 재료는 강도를 유지하지 못하므로, 접합부를 효과적으로 밀봉하는 능력을 상실한다. 그러나, 회복된 엠보싱 높이를 온도의 함수로서 나타내고 있는 도 1에 도시된 바와 같이, 심지어 1000℉ 미만의 작동 온도에서도, 301 FH SS 그리고 309 FH CR 및 316 Ti와 같은 다른 스테인리스강의 성능은 실온에서 약 1000℉에 이르기까지 온도 증가에 비례하여 감소하며, 특히 800℉ 이상에서는 대체로 증가된 증가로 감소한다. 이와 같은 응력의 완화는 중요한 문제인데, 왜냐하면 주어진 개스킷 설계에 대하여 심지어 약 230 - 550℉의 중간 온도에서 발생하는 상기 특성의 점차적인 감소에 의하여 개스킷 하중은 밀봉이 손상되는 정도까지 감소될 수 있기 때문이다. 종종, 이와 같은 특성의 감소는 필요한 개스킷 높이 및 밀봉 특성을 얻기 위하여 추가적인 개스킷 층을 개스킷 설계시에 편입시킴으로써 해결된다. 이러한 온도 영향 및 이에 구속되는 개스킷의 한계점은 예컨대 진동에 노출되는 접합부, 특히 심한 온도 변화를 또한 경험하는 접합부에서처럼, 밀봉할 접합부가 심한 열적 또는 동력학적 운동을 경험하는 밀봉 분야에서 악화된다. 종종, 이러한 문제는 플랜지 부재가 짝을 이루는 다른 접합 부재, 특히 다른 플랜지 접합 부재에 부착되는 다양한 접합부에서 발생된다. 내연 기관과 관련한 밀봉 분야에서, 이러한 예는 헤드 개스킷 구성, 배기 하향관 클램프, 흡기 매니폴드 및 터보차저 인터쿨러를 위한 접합부를 포함한다.

본 발명은 약 1000℉의 작동 온도까지 중간 온도 및 고온용의 엠보싱 가공된 금속 개스킷을 위한 상업적으로 적합한 재료를 제공하는 문제에 대한 비용면에서 효율적인 해결방안을 제시한다.

본 발명의 하나의 관점에 따라, 금속 개스킷이 제공된다. 금속 개스킷은 약 1000℉까지의 작동 온도에서 실질적으로 완전한 기능 회복 및 보유 응력을 나타내는 엠보싱을 포함하고 있으며, 냉간 압연된 금속 판재로 만들어지고, 엠보싱은 가공 경화되며 재료를 경화시키도록 작용할 수 있는 어떠한 "엠보싱 가공후 열처리(post-embossment heat treatment)"도 하지 않고서도 충분한 작동 강도를 가진다.

본 발명의 다른 관점에 따라, 개스킷은 석출 경화가능한 철-니켈-크롬 합금으로 만들어진다. 이 합금은 먼저 냉간 압연을 통하여 경화되고, 석출 경화 열처리에 의해서 석출 경화되고, 엠보싱을 형성하고 가공 경화시키기 위하여 엠보싱 가공되며, 그 이후에는 재료를 경화시키도록 작용할 수 있는 어떠한 엠보싱 가공후 열처리도 하지 않는다.

본 발명의 다른 관점에 따라, 재료를 더욱 경화시키도록 작용할 수 있는 엠보싱 가공후 열처리를 하지 않고서도, 냉간 압연/가공 경화 엠보싱 가공에 이용될 수 있는 임의의 철-니켈-크롬 합금이 이러한 타입의 개스킷을 제조하는데 사용되도록 의도되었다.

본 발명의 다른 관점에 따라, 냉간 압연 가공 경화 이후 코일 형태로 석출 경화되고, 그 다음에는 재료를 더욱 경화시키도록 작용할 수 있는 엠보싱 가공후 열처리를 하지 않고서도 엠보싱 가공에 사용될 수 있는 임의의 합금이 이러한 타입의 개스킷을 제조하는데 사용되도록 의도되었다.

본 발명의 다른 관점에 따라, 본 발명의 개스킷으로 사용되도록 의도된 개스킷 판재는 합금으로 만들어진 적어도 하나의 엠보싱 가공된 밀봉 비드를 가지고 있고, 상기 합금은 중량 기준으로 18%를 초과하는 Ni, 14%를 초과하는 Cr, 그리고 Mo, Ti, V, Al, Co, Nb, Ta, Cu로 이루어진 그룹에서 선택된 0.1 - 10%의 적어도 하나의 원소 및 잔부로서 Fe를 포함하고 있는 합금으로 만들어지며, 상기 개스킷 판재는 변형된 가공 경화 미세조직을 갖고 있다.

본 발명의 다른 관점에 따라, 본 발명의 개스킷으로 사용되도록 의도된 개스킷 판재는 철-니켈-크롬 합금으로 만들어진 적어도 하나의 엠보싱 밀봉 비드를 가지고 있고, 상기 철-니켈-크롬 합금은 중량 기준으로 18 - 28%의 Ni, 18 - 23%의 Cr, 0 - 8%의 Mo, 0 - 1.5%의 Cu, 0 - 1%의 Si, 0 - 3%의 Mn, 0 - 0.6%의 Ti, 0 - 0.6%의 Al, 0 - 0.08%의 C, 0 - 0.015%의 S, 0 - 0.03%의 P, 0 - 0.4%의 N 및 잔부로서 Fe를 포함하고 있다.

본 발명의 다른 관점에 따라, 본 발명의 개스킷으로 사용되도록 의도된 개스킷 판재는 중량 기준으로 24 - 55%의 Ni, 13.5 - 21%의 Cr, 1 - 3.3%의 Mo, 0 - 0.15%의 Cu, 0 - 1%의 Si, 0 - 2%의 Mn, 0.65 - 2.3%의 Ti, 0 - 0.8%의 Al, 0 - 0.5%의 V, 0.001 - 0.01%의 B, 0 - 1%의 Co, 0 - 5.5%의 Nb 또는 Ta, 0 - 0.08%의 C, 0 - 0.015%의 S, 0 - 0.015%의 P 및 잔부로서 Fe를 포함하고 있는 철-니켈-크롬 합금으로 만들어진다.

본 발명의 다른 관점에 따라, 본 발명의 엠보싱 가공된 금속 개스킷을 제조하기 위한 방법은 철-니켈-크롬 합금의 어닐링 처리한 판재를 형성하는 단계; 변형된 미세조직을 갖는 변형된 판재를 형성하기 위하여 상기 어닐링 처리한 판재를 변형시키는 단계; 상기 변형된 판재로부터 적어도 하나의 엠보싱 가공된 밀봉 비드를 갖는 개스킷을 형성하는 단계를 포함하고 있으며, 상기 엠보싱 가공된 밀봉 비드는 약 1000℉까지의 온도에서, 클램프 체결되어 밀봉된 접합부에서 실질적으로 완전한 기능 회복 및 보유 응력으로 밀봉가능하게 작동할 수 있다.

본 발명의 다른 관점에 따라, 본 발명의 철-니켈-크롬 합금 개스킷 판재는 내열 코팅으로 피복될 수 있다. 내열 코팅은 화학적으로 박리된 질석, 고온 유기 수지, 보완적인 무기 수지 및 박편 필러를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 관점에 따라, 엠보싱은 부분적인 엠보싱(partial emboosements) 또는 완전한 엠보싱(full embossments)을 포함할 수 있으며, 적어도 하프 엠보싱(half embossments)을 포함하고 있다.

본 발명의 특징 및 장점은 첨부 도면과 관련하여 설명하는 이하의 상세한 설명을 통하여 더욱 쉽게 이해될 것이다.

도 1 은 클램프 테스트를 실행한 다수의 종래 기술의 금속 개스킷 합금에 대한 회복된 엠보싱 높이를 온도의 함수로서 나타낸 그래프;

도 2 는 본 발명의 하나의 실시예에 따라 구성된 개스킷의 평면도;

도 3 은 접합부에서 도 2의 개스킷의 일부에 대한 확대 단면도;

도 4 는 클램프 테스트를 실행한 본 발명의 다수의 합금에 대한 회복된 엠보싱 높이를 온도의 함수로 나타낸 그래프;

도 5 는 일정 하중 클램프 테스트를 실행한 본 발명의 다수의 합금에 대한 회복된 엠보싱 높이를 온도의 함수로 나타낸 그래프;

도 6 은 본 발명의 개스킷 판재의 단면 샘플의 미세조직을 200x의 배율로 확대하여 찍은 조직사진; 및

도 7 은 본 발명의 방법의 작업 공정도.

도 2 및 3는 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 구성된 단일층의 금속 개스 킷(10)을 도시하고 있다. 단일층 및 복수층의 엠보싱 가공된 금속 개스킷은 본 발명의 범주에 모두 포함되도록 의도되었다. 엠보싱은 전체 높이의 엠보싱 또는 일부 높이의 엠보싱을 포함할 수 있으며, 적어도 절반 높이의 엠보싱을 포함한다.

개스킷(10)은 적어도 하나의 금속층(12)을 포함하고 있다. 금속층(12)은 적어도 하나의 유체 유동 개구(14)를 포함하도록 스탬프 가공되거나 또는 성형 가공된 금속 판재로 제조된다. 그러나, 쉽게 이해할 수 있는 바와 같이 개스킷(10)은 임의 갯수의 유체 유동 개구를 포함할 수 있으며, 많은 실시예에서 이러한 개구를 복수개 포함하게 된다. 또한 금속층(12)은 파스너 또는 다른 체결 장치(도시 생략)를 수용하기 위한 추가적인 개구(16)를 포함할 수 있다. 체결 장치는, 밀봉된 접합부를 형성할 수 있도록 개스킷(10)에 의해 밀봉될 배기 매니폴드(도시 생략)와 엔진 블록(도시 생략)과 같은 제 1 접합 부재(20)와 제 2 접합 부재(22) 사이에 개스킷(10)을 체결하기 위하여 사용될 수 있다. 제 1 접합 부재(20)와 제 2 접합 부재(22) 및 개스킷(10)은 체결하기 바로 전의 각각의 위치에서 구성 요소와 체결되지 않은 상태로 도 3에 도시되어 있다.

적어도 하나의 금속층(12)은 소정의 석출 경화가능한 합금을 포함하면서, 적합한 철-니켈-크롬 합금으로 제조될 수 있다. 선택된 철-니켈-크롬 합금의 금속 판재는 실온에서 측정되었을 때 적어도 1000 MPa 수준의 인장 강도, 및 적어도 5% 이상이면서 가능한 한 높은 연신율, 구체적으로 5 - 25%, 더욱 구체적으로 5 - 10%, 가장 구체적으로 6 - 9% 수준의 연신율을 나타내도록 재료를 가공 경화시키기 위하여 냉간 압연된다. 금속 판재는 재료에 균열을 일으키지 않고 엠보싱 가공된 개스킷을 형성하기 위해 압연, 스탬핑, 프레스 및 다른 공지된 가공 방법의 다양한 조합에 의해서 명세서에 설명되는 바와 같이 원하는 개스킷 형태를 판재로부터 따낸 후에 필요한 개구 및 엠보싱을 형성하도록 가공되거나 또는 반대의 순서로 제작될 수 있도록 충분한 인성 및 연신율을 가지고 있어야 하며, 또한 고온의 작동 조건하에서 개스킷이 설치되는 접합부에 밀봉을 계속적으로 제공하도록 약 1000℉까지의 고온에서 적절한 강도를 유지하고 개스킷으로서 기능하는데 충분한 인장 강도를 부여하여야 한다. 금속 판재가 석출 경화가능한 철-니켈-크롬 합금을 포함하는 경우, 재료는 또한 적절한 석출 경화 열처리를 사용하여 개스킷(10)의 고온 특성을 더욱 향상시키기 위하여 냉간 압연후 석출 경화될 수 있다.

냉간 압연 및 임의의 석출 경화 열처리 후에, 상술한 다양한 개구를 형성하기 위하여 판재는 개스킷으로 블랭킹 가공 될 수 있다. 블랭킹 작업 중에 또는 블랭킹 작업 전후의 별개의 작업에서, 블랭크는 적어도 하나의 개구(14)를 둘러싸는 적어도 하나의 밀봉 엠보싱(18) 또는 비드를 만들기 위하여 엠보싱 가공될 수 있다. 엠보싱(18)은 대체적으로 원호 또는 다른 곡선부인 완전한 엠보싱, 또는 일반적으로 일련의 상보적인 반경부나 원호부 또는 다른 곡선부의 사용을 통하여 판재 표면의 일부가 다른 부분에 비해 상승한 하프 엠보싱이 될 수 있다. 엠보싱(18)은 유체 개구를 밀봉하기에 충분한 힘을 각각의 접합 부재(20, 22)의 표면에 대하여 가하는 개스킷 내에 통합된 스프링 부재를 포함한다. 비록 본 발명은 엠보싱 가공 단계에서 판재에, 구체적으로 엠보싱에 가까운 구역에, 추가적인 강도를 제공하기에 충분한 변형을 배제하는 것은 아니지만, 엠보싱 가공 단계 중에 부여된 냉간 가 공 및 변형은 엠보싱(18)을 포함하고 있는 판재의 부분에서 금속 판재에 부가적으로 현저하게 강도를 증가시키지 않는다. 냉간 압연된 철-니켈-크롬 합금 재료로 만들어진 개스킷(10)은 개스킷의 작동 수명 동안 약 1000℉까지의 작동 온도에서 작동 하중하에서 체결될 때 적절한 밀봉을 유지하도록 밀봉된 접합부의 표면에 대하여 적절한 밀봉 응력을 제공하기에 충분한 탄성을 유지하는 밀봉 비드(18)를 가지고 있다. 이러한 관점의 본 발명의 개스킷(10)은 엔진 품질 기준을 충족하기 위하여 필요한 조건 즉 약 1000℉까지의 온도하에서, 또는 엔진에 적용될 때 캐스킷(10)의 수명동안 개스킷이 경험하게 되는 환경을 나타내는 온도, 접합 하중, 분위기 및 기타 조건으로 개스킷의 수명을 초과하여 연장된 기간에 걸친 작동 조건하에서 개스킷을 체결함으로써 테스트될 수 있다. 특히, 개스킷은 약 1000℉ 미만의 작동 조건에 노출되었을 때, 회복된 개스킷 높이가 용인할 수 없을 정도로 감소되지는 않을 것이다. 많은 경우에 개스킷은 도 4 및 5에 예시된 여러 합금에 의해서 나타낸 바와 같이 회복된 개스킷 높이에 약간의 감소 또는 감지할 수 없는 정도의 감소를 나타내지만, 이러한 작동 조건하에서 특히 본 명세서에 설명된 것처럼 테스트하였을 때 회복된 개스킷 높이는 0.0025 인치보다 크게 나타난다. 이러한 회복된 개스킷 높이에서의 향상을 보면, 이러한 온도 영역에서 개선된 크리프 저항 특성으로 인하여 본 발명의 합금은 개스킷, 특히 엠보싱에서의 보유 응력, 실질적으로 최대 보유 응력의 양이 301 FH, 309 FH CR, 316 Ti 스테인리스강을 포함하는 종래 기술의 개스킷 재료에서 획득가능한 것보다 높다는 것을 알 수 있다.

회복된 개스킷 높이는, 개스킷의 수명 동안에 엔진에 적용될 때 개스킷이 경 험하게 되는 환경을 나타내는 열적 사이클을 포함하는 작동 조건하에서 개스킷의 수명을 초과하는 연장된 기간에 걸쳐 개스킷을 체결하거나, 또는 엔진 품질 기준을 충족시키기 위하여 필요한 조건 즉 약 1000℉까지의 온도하에서 개스킷을 체결하여 테스트될 수 있다. 이러한 조건하에서 하중이 가해지는 엠보싱 가공된 개스킷은 개스킷의 예상 수명에 걸쳐서 엠보싱에서의 밀봉 능력을 유지해야 한다. 고온 개스킷 설계, 개발, 제조 및 시험 분야의 당업자는, 개스킷이 열을 받음으로써 원래의 엠보싱 높이를 유지하지 못하거나 또는 원래의 엠보싱 높이를 회복하지 못하는 경우, 또는 클램프 체결되었을 때 소정의 유체 이동 통로를 밀봉하는 충분한 하중을 부여하지 못하도록 강도를 상실하는 경우 등의 문제없이 개스킷이 주어진 조건하에서 제기능을 할 수 있는지 여부를 테스트하고자 하는 공통적인 요망을 가지고, 비드 세트를 측정하는 다수의 방법 및 장치가 있다는 것을 이해할 것이다. 테스트 자체는 중요하지 않으며 오히려 개스킷이 경험하게 되는 약 1000℉까지 온도의 실제 작동 조건하에서 실행되는 개스킷의 성능이 중요하다. 적합한 하나의 테스트는 개구; 및 엠보싱 또는 밀봉 비드(18)를 나타내는 개구를 둘러싸는 완전한 엠보싱;을 갖고 있는 냉간 압연된 금속 판재의 테스트 와셔를 준비하는 것을 포함한다. 와셔는 2.75 인치의 외경(OD), 1.75 인치의 내경(ID), 약 0.010 인치의 두께(T)를 갖고 있다. 초기 비드 높이는 금속층의 보디의 상부 표면 위로부터 1.5T 또는 0.015 인치이다. 와셔는 1000 PLI(Pounds per Linear Inch)의 접합 하중하에서 그레이드 5 볼트로 두개의 1 인치 두께의 플래튼 사이에 체결되고 그 다음에 엔진 작동 온도를 나타내는 온도에서 17 시간 동안 가열되고, 분리하여 보디 위의 비드의 높이를 재측정한다. 보디의 상부 표면 위의 최소 회복 비드 높이가 0.0025 인치인 것은 측정한 테스트 온도에서 개스킷의 수명 동안 적절한 밀봉을 유지하는데 있어서 적합한 것이고, 또한 이러한 회복 비드 높이가 개스킷 특히 엠보싱에서의 실질적인 최대 보유 응력 및 비드의 실질적인 완전한 기능 회복 또는 작동 회복을 의미한다는 것은 인정된 산업 표준이다. 최소한 이들 합금은 모두 실온에서부터 약 1000℉까지 종래 기술의 개스킷 합금보다 높은 응력을 유지하였다. 도 4 및 5에 도시된 바와 같이, 이하의 표 1에 나타낸 4개의 석출 경화가능한 고온 합금으로 만들어진 상술한 타입의 테스트 와셔는 800℉, 1000℉, 1400℉, 1500℉, 1600℉의 온도에서 테스트 되었으며 비드 회복에 대하여 인정된 기준에 모두 들어가는 것으로 밝혀졌으며, 모든 샘플의 최종적인 비드 높이는 보디의 표면 위의 적어도 0.0025 인치이다. 특히, 도 1에 도시된 종래 기술의 합금과 대조적으로, 본 발명의 샘플은 1000℉ 미만의 작동 온도에서 회복 높이 및 실질적인 최대 보유 응력에 있어서 용인할 수 없는 어떠한 감소도 나타내지 않았다.

또한, 석출 경화될 수 있는 본 발명의 적합한 철-니켈-크롬 합금중의 일부는 냉간 가공과 석출 경화의 조합에 의해 이점을 얻을 수 있다. 이러한 이유로, 또한 본 발명은 바람직한 강도 및 연신율을 나타내도록 냉간 압연 단계 후에 판재가 코일 형태로 석출 경화 열처리 될 수 있는 것을 염두해두고 있다. 재료 선택 및 열처리 분야의 당업자는 과도한 실험이나 연구를 하지 않고도, 합금의 특별한 조성 및 달성하려는 소정의 최종적인 성질에 의존하여, 바람직한 최종적인 특성을 얻기 위하여 석출 경화 열처리 사이클이 실행될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들면, 본 발명에서 의도되고 이하에 보다 상세하게 설명되는 일부의 석출 경화가능한 합금은 냉간 압연후에 대체로 1000℉ 이상의 온도에서 약 8 내지 15 시간동안의 석출 경화 열처리 사이클에 의하여 이점을 얻을 수 있다. 적절한 석출 경화가능한 합금 조성물은 여기에서 더욱 상세하게 설명되는 바와 같이, 석출 경화를 촉진하는 첨가제를 갖고 있는 높은 함량의 니켈, 높은 함량의 크롬을 포함하는 합금이다.

제한하는 것으로 의도한 것은 아니지만, 바람직한 합금의 조성은 중량비 기준으로 18%를 초과하는 Ni, 14%를 초과하는 Cr, 그리고 Mo, Ti, V, Al, Co, Nb, Ta, Cu로 이루어진 그룹에서 선택되는 적어도 하나의 원소를 0.1 내지 10% 포함하고 잔부로서 Fe, 불가피한 불순물과 바람직한 특성을 손상시키지 않는 다른 첨가제로 이루어질 수 있다. 상기 조성 범위내에서 본 발명의 적합한 합금의 특정한 샘플은 표 1에 합금 A - D로 정리되어 있으며 이하에서 설명된다.

합금 A는 중량 기준으로 18 - 22%의 NI, 18 - 22%의 Cr, 0 - 0.75%의 Cu, 0 - 1%의 Si, 0 - 1%의 Mn, 0 - 0.6%의 Ti, 0 - 0.6%의 Al, 0 - 0.08%의 C, 0 - 0.015%의 S 및 잔부로서 Fe를 포함하는 것으로 설명될 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 최종적인 합금이 캐스킷의 제조 및 설치시와 동일한 기계적 성질을 가지고 있고, 그리고 약 1000℉까지의 온도에서 실질적인 최대 보유 응력 및 실질적인 개스킷 높이의 완전한 회복을 나타내는 한 합금 A는 다른 합금 첨가물을 또한 포함할 수 있다. 도 4에서 알 수 있는 바와 같이, 합금 A의 회복 높이는 약 1000℉까지의 온도에서는 개스킷의 표면 위에서 0.0025 인치의 약간 아래였지만, 도 1 및 4에서 알 수 있는 바와 같이 이러한 성능은 301 FH 또는 316 Ti 스테인리스 합금보다 양호하였으며 약 1100℉를 초과하는 온도를 포함하는 더 높은 온도에서 성능 향상은 더욱 컸다. 따라서, 합금 A의 성능의 안정성 및 301 FH 및 316 Ti 스테인리스 합금의 성능을 능가하는 향상을 나타내었다는 점에서, 합금 A는 약 1000℉까지의 온도에서 실질적으로 완전한 기능 회복 및 실질적인 최대 보유 응력을 나타낸다. 여기에서 설명되는 바와 같이 만약 석출 경화 열처리를 하면 비록 약간의 석출 경화가 일어날 수 있지만, 합금 A는 석출 경화가능한 합금이라고 생각되지 않는다. 그러므로, 반드시 그러해야 하는 것은 아니지만, 합금 A의 판재는 석출 경화 열처리를 하지 않고 소정의 냉간 가공을 부여하도록 냉간 압연에 의해 여기에서 설명되는 바와 같이 가공 처리되는 것이 바람직하다.

합금 B는 중량 기준으로 26 - 28%의 Ni, 20.5 - 23.0%의 Cr, 6.5 - 8%의 Mo, 0.5 - 1.5%의 Cu, 0 - 0.05%의 Si, 0 - 3%의 Mn, 0 - 0.020%의 C, 0 - 0.01%의 S, 0 - 0.03%의 P, 0.3 - 0.4%의 N 및 잔부로서 Fe를 포함하는 것으로 설명될 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 최종적인 합금이 캐스킷의 제조 및 설치 시와 동일한 기계적 성질을 갖고 있고, 약 1000℉까지의 온도에서 실질적인 최대 보유 응력 및 실질적인 개스킷 높이의 완전한 회복을 나타내는 한 합금 B는 또한 다른 합금 첨가물을 포함할 수 있다. 도 4에서 알 수 있는 바와 같이, 합금 B의 회복 높이는 약 1000℉까지의 온도에서 개스킷의 표면 위에서 0.0025 인치 이상이었다. 따라서, 합금 B는 약 1000℉까지의 온도에서 완전한 기능 회복 및 실질적인 최대 보유 응력을 나타낸다. 여기에서 설명되는 바와 같이 만약 석출 경화 열처리를 하면 비록 약간의 석출 경화가 일어날 수는 있겠지만, 합금 B가 석출 경화가능한 합금이라고는 생각되지 않는다. 그러므로, 반드시 그러해야 하는 것은 아니지만, 합금 B의 판재는 석출 경화 열처리를 하지 않고 소정의 냉간 가공을 부여하도록 냉간 압연에 의해 여기에서 설명되는 바와 같이 가공 처리되는 것이 바람직하다.

합금 A 및 B는 중량 기준으로 18%를 초과하는 Ni; 14%를 초과하는 Cr; 그리고 Mo, Ti, V, Al, Co, Nb, Ta, Cu로 이루어진 그룹에서 선택되는 적어도 하나의 원소를 0.1 내지 10% 포함하고; 잔부로서 Fe와 불가피한 불순물;을 포함하고 있는 다수의 다른 비석출 경화형 철-니켈-크롬 합금, 더욱 구체적으로는 이러한 합금 조성 범위에 속하면서 중량 기준으로 18 - 28%의 Ni, 18 - 23%의 Cr, 0 - 8%의 Mo, 0 - 1.5%의 Cu, 0 - 1%의 Si, 0 - 3%의 Mn, 0 - 0.6%의 Ti, 0 - 0.6%의 Al, 0 - 0.08% C, 0 - 0.015%의 S, 0 - 0.03%의 P, 0 - 0.4%의 N 및 잔부로서 Fe를 포함하고 있는 다수의 다른 비석출 경화형 철-니켈-크롬 합금을 대표하는 것으로 생각된다. 이들 합금은 약 1000℉까지의 온도에서 적어도 실질적으로 완전한 기능 회복 및 본질적으로 최대 보유 응력을 나타낸다. 여기에서 설명되는 바와 같이 만약 석출 경화 열처리를 하면 비록 약간의 석출 경화가 일어날 수는 있겠지만, 대체로 이들 합금이 석출 경화가능한 합금이라고는 생각되지 않는다. 그러므로, 반드시 그러해야 하는 것은 아니지만, 이들 합금의 판재는 석출 경화 열처리를 하지 않고 소정의 냉간 가공을 부여하도록 냉간 압연에 의해 여기에서 설명되는 바와 같이 가공 처리되는 것이 바람직하다.

합금 C는 중량 기준으로 24 - 27%의 Ni, 13.5 - 16%의 Cr, 1 - 1.5%의 Mo, 0 - 1%의 Si, 0 - 2%의 Mn, 0 - 0.08%의 C, 1.9 - 2.3%의 Ti, 0.1 - 0.5%의 V, 0 - 0.35%의 Al, 0.003 - 0.01%의 B 및 잔부로서 Fe를 포함하는 것으로 설명될 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 최종적인 합금이 캐스킷의 제조 및 설치 시와 동일한 기계적 성질을 가지고 있고, 약 1000℉까지의 온도에서 실질적인 최대 보유 응력 및 실질적인 개스킷 높이의 완전한 회복을 나타내는 한 합금 C는 또한 다른 합금 첨가물을 포함할 수 있다. 도 4에서 알 수 있는 바와 같이, 합금 C의 회복 높이는 1000℉ 이상의 온도에서 개스킷의 표면 위에서 대체로 0.0025 인치 이상이었다. 따라서, 합금 C는 또한 약 1000℉까지의 온도에서 완전한 기능 회복 및 실질적인 최대 보유 응력을 나타낸다. 합금 C는 석출 경화가능한 합금이다. 그러므로, 단지 냉간 압연만 하는 것이 배제되는 것은 아니지만, 합금 C의 판재는 소정의 냉간 가공을 부여하도록 냉간 압연하고, 그런 다음 엠보싱을 성형하기 전에 여기에서 설명되는 바와 같이 추가적인 석출 경화 열처리하여 처리하는 것이 바람직하다. 석출 경화 열처리가 후속하여 실행되는 냉간 가공된 미세조직을 통해 증명되는 바와 같이, 이러한 석출 경화 열처리는 이 합금에 더욱 높은 강도를 부여하며, 냉간 압연에 의해 부여되는 강도 증가 및 냉간 가공의 감소를 상쇄시킨다.

합금 D는 이 재료의 상이한 열처리를 대표하는 합금 D-1 및 합금 D-2로 도 4에 도시되어 있다. 합금 D는 중량 기준으로 50 - 55%의 Ni, 17 - 21%의 Cr, 2.8 - 3.3%의 Mo, 0 - 0.15%의 Cu, 0 - 0.35%의 Si, 0 - 0.35%의 Mn, 0.65 -1.15%의 Ti, 0.35 - 0.8%의 Al, 0.001 - 0.006%의 B, 0 - 1%의 Co, 4.75 - 5.5%의 Nb 또는 Ta, 0 - 0.08%의 C, 0 - 0.015%의 S, 0 - 0.015%의 P 및 잔부로서 Fe를 포함하는 것으로 설명될 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 최종적인 합금이 캐스킷의 제조 및 설치 시와 동일한 기계적 성질을 가지고 있고, 약 1000℉까지의 온도에서 실질적으로 완전한 기능 회복 및 실질적인 최대 보유 응력을 갖고 있는한 합금 D는 또한 다른 합금 첨가물을 포함할 수 있다. 도 4에서 알 수 있는 바와 같이, 합금 D의 회복 높이는 약 1000℉까지의 온도에서 개스킷의 표면 위에서 대체로 0.0025 인치 이상이었다. 따라서, 합금 D는 또한 약 1000℉까지의 온도에서 완전한 기능 회복 및 실질적인 최대 보유 응력을 나타낸다. 합금 D는 석출 경화가능한 합금이다. 그러므로, 단지 냉간 압연만 하는 것이 배제되는 것은 아니지만, 합금 D의 판재는 소정의 냉간 가공을 부여하도록 냉간 압연하고, 그런 다음 엠보싱을 성형하기 전에 여기에서 설명되는 바와 같이 추가적인 석출 경화 열처리하여 처리하는 것이 바람직하다.

합금 C 및 D는 대체로 중량 기준으로 18%를 초과하는 Ni, 14%를 초과하는 Cr, 그리고 Mo, Ti, V, Al, Co, Nb, Ta, Cu로 이루어진 그룹에서 선택되는 적어도 하나의 원소를 0.1 내지 10% 포함하고, 잔부로서 Fe와 불가피한 불순물을 포함하고 있는 다수의 다른 석출 경화형 철-니켈-크롬 합금, 더욱 구체적으로는 이러한 합금의 조성 범위에 속하면서 중량 기준으로 24 - 55%의 Ni, 13.5 - 21%의 Cr, 1 - 3.3%의 Mo, 0 - 0.15%의 Cu, 0 - 1%의 Si, 0 - 2%의 Mn, 0.65 - 2.3%의 Ti, 0 - 0.8%의 Al, 0 - 0.5%의 V, 0.001 - 0.01%의 B, 0 - 1% Co, 0 - 5.5%의 Nb 또는 Ta, 0 - 0.08%의 C, 0 - 0.015%의 S, 0 - 0.015%의 P 및 잔부로서 Fe를 포함하고 있는 다수의 다른 석출 경화형 철-니켈-크롬 합금을 대표하는 것으로 생각된다. 이들 합금은 약 1000℉까지의 온도에서 완전한 기능 회복 및 본질적으로 최대 보유 응력을 나타낸다. 비록 석출 경화의 효과가 앞서 설명한 합금 조성의 범위에 따라 변할 수 있지만, 대체로 이들 합금은 석출 경화가능한 합금이라고 생각된다. 그러므로, 단지 냉간 압연만 하는 것이 배제되는 것은 아니지만, 합금 D의 판재는 소정의 냉간 가공을 부여하도록 냉간 압연하고, 그런 다음 엠보싱을 성형하기 전에 여기에서 설명되는 바와 같이 추가적인 석출 경화 열처리하여 처리하는 것이 바람직하다.

도 5는 본 발명의 철-니켈-크롬 합금 개스킷에 의해 나타나는 완전한 기능 회복의 추가적인 증거를 제공한다. 앞서 설명한 합금 A - D의 시험편은 고온의 일정 하중 테스트를 받으며, 이 테스트에서 시험편은 초기 하중과 유사한 일정한 하중을 유지하기 적합하게 되어 있는 테스트 장치에서 소정 온도로 유지되었다. 일정한 하중 때문에, 이것은 도 5에 나타내고 앞서 설명한 것보다 본 발명의 합금의 회복 특성에 대한 더욱 가혹한 테스트이다. 도시된 바와 같이, 합금들은 또한 더욱 가혹한 테스트 조건하에서 약 1000℉까지의 온도에서 완전한 기능 회복 및 실질적인 최대 보유 응력을 나타내었다.

도 6에 전체적으로 도시된 바와 같이, 냉간 압연 및 엠보싱 가공의 결과로서 밀봉 비드 또는 엠보싱(18)은 가공 경화되어 있는데, 이것은 재료를 냉간 압연하고 엠보싱 가공하기 전의 것과 비교하여 금속 판재 비드의 방향성 결정립 구조에 의해서 입증된다. 본 발명의 합금의 미세조직은 냉간 가공한 다음에 석출 경화처리한 이들 합금이 석출 경화처리 하지 않은 것보다 방향성 결정립 구조가 적게 나타나는 것처럼 미세조직에서 확인되는 냉간 가공의 정도에 따라 변화될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 본 발명의 합금은 잔류 냉간 가공 및 엠보싱 가공후 열처리하지 않은 미세조직의 증거를 나타낸다.

일단 비드(18)가 형성되면, 적어도 하나의 금속층(12)은 임의의 추가적인 석출 경화 열처리를 실행하는 것 등에 의해서 비드를 더욱 경화시키도록 하는 방식으로 열처리되거나 또는 추가적으로 처리되지 않는 것이 바람직하다. 이와는 상관없이, 명세서에 설명된 인장 강도, 인성 및 고온 회복 성능을 유지하는 조건하에서, 냉간 가공이나 석출 경화 또는 이들 양자의 적어도 일부를 유지하도록 개스킷(10)에 대한 엠보싱 가공후의 열처리 또는 다른 처리가 실행된다. 바꾸어 말하면, 비드가 형성되는 시점에서 비드(18)는 그 자신의 최종적인 강도 및 경도를 얻게 되며, 일단 비드가 형성된 후에는 추가적으로 강화시키거나 또는 변경하기 위하여 엠보싱 가공후의 열처리 등의 어떠한 처리도 실행되지 않는다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 엠보싱 가공된 개스킷은 철-니켈-크롬 합금의 어닐링 처리한 판재를 형성하는 단계; 변형된 미세조직을 갖는 변형된 판재를 형성하기 위하여 상기 어닐링 처리한 판재를 변형시키는 단계; 상기 변형된 판재로부터 적어도 하나의 엠보싱 가공된 밀봉 비드를 갖는 개스킷을 형성하는 단계를 포함하고 있는 방법에 의해 만들어지며, 상기 엠보싱 가공된 밀봉 비드는 약 1000℉까지의 온도에서, 완전히 체결되어 밀봉된 접합부에서 실질적으로 완전한 기능 회복 및 실질적인 최대 보유 응력을 갖춘 상태로 밀봉가능하게 작동할 수 있다. 당연히 본 발명의 방법은 적합한 철-니켈-크롬 개스킷 재료의 용융물(100)을 형성하는 단계를 포함할 것이다. 합금의 용융물은 그 다음에 응고에 의한 중간 단계에서 연속 주조에 의해서 슬래브 또는 주조 빌렛으로 형성될 것이다. 다음에, 슬래브 또는 빌렛은 열간 압연(200) 단계에 의해서 하나 이상의 연속적인 재료 롤로 형성된다. 열간 압연된 재료는 약 0.18 - 0.25 인치 범위의 두께를 갖는다. 그 다음에 열간 압연된 재료는 열간 압연에 의해 초래되는 산화물 및 다른 표면 불순물을 제거하기 위하여 디스케일링(300) 단계를 거치게 된다. 그 다음에 디스케일링한 재료는 재료를 지나치게 경화시켜 후속되는 개스킷 성형 공정에서 너무 취약하게 되는 것을 회피하기 위하여 중간 두께로 냉간 압연(400) 단계를 거치게 된다. 이 단계 이후에는 냉간 압연(400)에 의해 부여된 냉간 가공의 상당한 부분을 제거하기 위하여 중간 어닐링(500)을 포함하는 단계가 뒤따르게 된다. 일반적으로 냉간 압연(400) 및 중간 어닐링(500)은 개스킷 판재의 출발 두께 또는 소정의 치수를 얻기 위하여 적어도 한번 반복된다. 일단 원하는 치수가 얻어지면, 본 발명의 판재는 소정의 개스킷 두께(T)로 냉간 압연(600) 된다. 두께(T)로 냉간 압연(600) 하는 정도는 어닐링 처리한 출발 재료의 원래 두께의 약 10 - 70% 감소가 바람직하며, 원래 두께의 약 30 - 40% 감소시키는 냉간 압연 압하량이 더욱 바람직하다. 따라서, 변형시키는 단계는 명세서에 설명된 최소치 및 범위의 냉간 압하율의 함수로서 변화되는 변형 정도를 갖는 냉간 압연된 미세조직을 만들기 위하여 어닐링 처리한 판재를 냉간 압연(600) 하는 것을 포함할 수 있다.

본 발명의 방법은 냉간 압연(600)에 의해 변형된 미세조직이 또한 석출 경화되도록 석출 경화 열처리(700) 단계를 선택적으로 포함할 수 있다. 주어진 합금에 대하여 변형되고 석출 경화된 미세조직은 상기 변형된 미세조직을 갖는 합금의 경도보다 더 높은 경도를 가지고 있다. 석출 경화 열처리는 약 1200 - 1350℉ 사이의 온도에서 실행될 수 있다.

냉간 압연된 철-니켈-크롬 합금 재료, 또는 냉간 압연되고 석출 경화된 합금 재료는 그 다음에 적어도 하나의 엠보싱을 형성하기 위하여 여기에서 설명되는 바와 같은 엠보싱 가공(800) 단계를 거친다.

또한 본 발명의 방법은 코팅 처리한 개스킷을 만들기 위하여 내열성 개스킷 코팅으로 개스킷을 코팅(900) 하는 단계를 선택적으로 포함할 수 있다. 미국특허 제7,135,519에 설명된 바와 같이, 개스킷 코팅(도시 생략)은 적어도 90 중량%의 질석이 30 마이크론 이하의 두께를 가지고 있고, 어떠한 입자의 크기도 1 밀리미터를 초과하지 않는 화학적으로 박리된 상기 질석, 적어도 섭씨 300도에 내열성이 있는 고온 유기 수지, 보완적인 무기 수지 및 박편 필러를 포함할 수 있다. 놀랍게도, 이 개스킷 코팅 재료는 또한 본 발명의 개스킷(10)의 높은 작동 온도범위 이상에서도 사용하기 적합하다.

본 발명은 개스킷 또는 개스킷의 일부를 위한 밀봉 향상 코팅을 제공한다. 이 코팅은 화학적으로 박리된 질석의 박편 입자를 포함하고 있고, 상기 입자의 적어도 90 중량%는 30 마이크론 이하의 두께를 가지고 있고 어떠한 입자의 크기도 1 mm를 초과하지 않으며, 이 입자는 코팅의 10 내지 90 wt%를 형성하고, 이 코팅은 또한 적어도 300℃에 내열성이 있는 50 내지 10 wt%의 유기 폴리머 바인더를 포함한다.

이러한 목적을 위해, 만약 유기 폴리머 바인더가 두께 1 mm 이하의 필름으로 형성되고 24 시간 동안 대기중에서 특정 온도로 가열되었을 때 분해되지 않거나 또는 필름의 무게 기준으로 적어도 20%를 남기고 분해되면, 이 유기 폴리머 바인더는 그 특정 온도에 대한 내열성이 있는 것으로 간주된다.

이러한 타입의 코팅은 내연 기관용 배기 개스킷 등으로 사용시 약 1000℉까지의 고온을 경험하는 엠보싱 가공된 개스킷의 밀봉 능력을 향상시킨다. 바람직하게 본 발명에 따른 코팅은 100 마이크론 미만, 더 바람직하게는 80 마이크론 미만, 가장 바람직하게는 50 내지 75 마이크론의 두께를 갖는다.

엠보싱 가공하기 전의 판재는 결정립 방위가 냉간 압연 방향과 평행하게 연신되어 있는 특유의 가공 경화된 냉간 압연 미세조직을 나타낸다. 추가적인 엠보싱 가공 단계의 결과로서, 밀봉 비드(18)는 더욱 가공 경화되며 또한 밀봉 비드(18)를 엠보싱 가공하는 단계로부터 야기되는 변형과 관련된 추가적인 결정립 방위를 나타낼 수 있다. 압연 방향에 대한 엠보싱의 방위에 따라, 밀봉 비드의 미세조직은 압연 방향으로 추가적인 결정립 방위를 나타내거나 또는 압연 방향과 다른 방향으로 엠보싱 가공과 관련된 방위를 나타낼 수 있다. 어느 경우든지, 야금학적 관련 분야에 알려져 있는 바와 같이 재료의 냉간 압연 및 엠보싱 가공하기 전의 상태와 비교할 때, 밀봉 비드(18)는 방향성을 갖는 결정립 방위를 나타내거나 또는 재료의 변형이 증가된 다른 증거를 나타낸다. 냉간 압연 후에 석출 경화 열처리를 실행한 재료는 방향성이 적은 결정립 조직을 나타내지만, 그럼에도 불구하고 개스킷(10)의 다른 부분의 미세조직과 비교했을 때 엠보싱 가공된 밀봉 비드(18)와 관련한 변형된 미세조직의 증거로 인하여 엠보싱 가공후의 열처리를 실행하지 않은 것을 입증한다.

일단 밀봉 비드(18)가 형성되면, 적어도 하나의 금속층(12)은 밀봉 비드(18)를 더욱 경화시키는 방식으로 추가적인 처리 또는 열처리 되지 않는다. 바꾸어 말하면, 비드가 형성된 시점에서 밀봉 비드(18)는 비드의 최종적인 강도 및 경도를 얻게 되며, 일단 비드가 형성된 후 더욱 강화시키기 위하여 엠보싱 가공후 열처리를 포함하는 어떠한 처리도 실행되지 않는다.

본 발명의 하나는 장점은, 회복된 개스킷 높이에 있어서의 향상에 의하여 본 발명의 개스킷은 동일한 밀봉 효과를 제공하기 위하여 종래 기술의 금속 개스킷 재료로 만들어진 금속 개스킷보다 더 적은 수의 금속층을 사용할 수 있다는 것이다.

상세한 설명에 기재된 본 발명에 대하여 많은 개량 및 변경이 있을 수 있다. 그러므로, 청구범위의 범주내에서 본 발명은 설명된 것과 다르게 실시될 수 있다.

Claims

금속 개스킷에 있어서,

합금으로 만들어진 적어도 하나의 엠보싱 가공된 밀봉 비드를 가지고 있는 개스킷 판재를 포함하고 있고,

상기 합금은 중량 기준으로 18%를 초과하는 Ni; 14%를 초과하는 Cr; Mo, Ti, V, Al, Co, Nb, Ta, Cu로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나의 원소가 0.1 - 10%; 그리고 잔부로서 Fe;를 포함하고 있으며,

상기 개스킷 판재는 변형된 미세조직을 가지고 있으며,

상기 엠보싱 가공된 밀봉 비드는 약 1000℉까지의 작동 온도에서 완전히 체결되어 밀봉된 접합부에서 임계 수준의 보유 응력보다 높은 보유 응력으로 밀봉가능하게 작동할 수 있는 것을 특징으로 하는 금속 개스킷.
제 1 항에 있어서, 상기 엠보싱 가공된 밀봉 비드는 완전히 체결되어 밀봉된 접합부에서 실질적으로 최대 보유 응력으로 약 1000℉까지의 작동 온도에서 밀봉가능하게 작동할 수 있는 것을 특징으로 하는 금속 개스킷.
제 1 항에 있어서, 상기 변형된 미세조직은 냉간 압하율의 함수로서 변화하는 변형 정도를 갖는 냉간 압연된 미세조직인 것을 특징으로 하는 금속 개스킷.
제 3 항에 있어서, 상기 냉간 압하율은 10 - 70%의 범위인 것을 특징으로 하는 금속 개스킷.
제 4 항에 있어서, 상기 냉간 압하율은 30 - 40%의 범위인 것을 특징으로 하는 금속 개스킷.
제 2 항에 있어서, 상기 변형된 미세조직은 변형되고 석출 경화된 미세조직을 더 포함하고 있고, 상기 변형되고 석출 경화된 미세조직은 상기 변형된 미세조직의 경도보다 높은 경도를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 금속 개스킷.
제 1 항에 있어서, 상기 합금은 중량 기준으로 18 - 28%의 Ni; 18 - 23%의 Cr; 0 - 8%의 Mo; 0 - 1.5%의 Cu; 0 - 1%의 Si; 0 - 3%의 Mn; 0 - 0.6%의 Ti; 0 - 0.6%의 Al; 0 - 0.08%의 C; 0 - 0.015%의 S; 0 - 0.03%의 P; 0 - 0.4%의 N; 및 잔부로서 Fe를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 금속 개스킷.
제 7 항에 있어서, 상기 합금은 중량 기준으로 18 - 22%의 Ni; 18 - 22%의 Cr; 0 - 0.75%의 Cu; 0 - 1.00%의 Si; 0 - 1.00%의 Mn; 0 - 0.60%의 Ti; 0 - 0.60%의 Al; 0 - 0.08%의 C; 0 - 0.015%의 S; 및 잔부로서 Fe를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 금속 개스킷.
제 7 항에 있어서, 상기 합금은 중량 기준으로 26.0 - 28.0%의 Ni; 20.5 - 23.0%의 Cr; 6.50 - 8.00%의 Mo; 0.50 - 1.50%의 Cu; 0 - 0.50%의 Si; 0 - 3.00%의 Mn; 0 - 0.20%의 C; 0 - 0.1%의 S; 0 - 0.03%의 P; 0.30 - 0.40%의 N; 및 잔부로서 Fe를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 금속 개스킷.
제 1 항에 있어서, 상기 합금은 중량 기준으로 24 - 55%의 Ni; 13.5 - 21%의 Cr; 1 - 3.3%의 Mo; 0 - 0.15%의 Cu; 0 - 1%의 Si; 0 - 2%의 Mn; 0.65 - 2.3%의 Ti; 0 - 0.8%의 Al; 0 - 0.5%의 V; 0.001 - 0.01%의 B; 0 - 1.0%의 Co; 4.75 - 5.5%의 Nb 또는 Ta; 0 - 0.08%의 C; 0 - 0.015%의 S; 0 - 0.015%의 P; 및 잔부로서 Fe를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 금속 개스킷.
제 10 항에 있어서, 상기 합금은 중량 기준으로 24.00 - 27.00%의 Ni; 13.5 - 16.00%의 Cr; 1.00 - 1.50%의 Mo; 0 - 1.00%의 Si; 0 - 2.00%의 Mn; 1.90 - 2.30%의 Ti; 0 - 0.35%의 Al; 0.10 - 0.50%의 V; 0.003 - 0.010%의 B; 0 - 0.08%의 C; 및 잔부로서 Fe를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 금속 개스킷.
제 10 항에 있어서, 상기 합금은 중량 기준으로 50.00 - 55.00%의 Ni; 17.00 - 21.00%의 Cr; 2.80 - 3.30%의 Mo; 0 - 0.15%의 Cu; 0 - 0.35%의 Si; 0 - 0.35%의 Mn; 0.65 -1.15%의 Ti; 0.35 - 0.80%의 Al; 0.001 - 0.006%의 B; 0 - 1.00%의 Co; 4.75 - 5.5%의 Nb 또는 Ta; 0 - 0.08%의 C, 0 - 0.015%의 S; 0 - 0.015%의 P; 및 잔부로서 Fe를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 금속 개스킷.
금속 개스킷에 있어서,

철-니켈-크롬 합금으로 만들어진 적어도 하나의 엠보싱 가공된 밀봉 비드를 갖고 있는 개스킷 판재를 포함하고 있고,

상기 엠보싱 가공된 밀봉 비드는 약 1000℉까지의 작동 온도에서 완전히 체결되어 밀봉된 접합부에서 임계 수준의 보유 응력보다 높은 보유 응력으로 밀봉가능하게 작동할 수 있는 것을 특징으로 하는 금속 개스킷.
제 13 항에 있어서, 상기 엠보싱 가공된 밀봉 비드는 완전히 체결되어 밀봉된 접합부에서 실질적으로 최대 보유 응력으로 약 1000℉까지의 작동 온도에서 밀봉가능하게 작동할 수 있는 것을 특징으로 하는 금속 개스킷.
제 13 항에 있어서, 상기 철-니켈-크롬 합금은 중량 기준으로 18%를 초과하는 Ni; 13.5%를 초과하는 Cr; Mo, Ti, V, Al, Co, Nb, Ta, Cu로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나의 원소가 0.1 - 10%; 그리고 잔부로서 Fe;를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 금속 개스킷.
제 15 항에 있어서, 상기 철-니켈-크롬 합금은 중량 기준으로 18 - 28%의 Ni; 18 - 23%의 Cr; 0 - 8%의 Mo; 0 - 1.5%의 Cu; 0 - 1%의 Si; 0 - 3%의 Mn; 0 - 0.6%의 Ti; 0 - 0.6%의 Al; 0 - 0.08%의 C; 0 - 0.015%의 S; 0 - 0.03%의 P; 0 - 0.4%의 N; 및 잔부로서 Fe를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 금속 개스킷.
제 15 항에 있어서, 상기 철-니켈-크롬 합금은 중량 기준으로 24 - 55%의 Ni; 13.5 - 21%의 Cr; 1 - 3.3%의 Mo; 0 - 0.15%의 Cu; 0 - 1%의 Si; 0 - 2%의 Mn; 0.65 - 2.3%의 Ti; 0 - 0.8%의 Al; 0 - 0.5%의 V; 0.001 - 0.01%의 B; 0 - 1.0%의 Co; 4.75 - 5.5%의 Nb 또는 Ta; 0 - 0.08%의 C; 0 - 0.015%의 S; 0 - 0.015%의 P; 및 잔부로서 Fe를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 금속 개스킷.
제 15 항에 있어서, 상기 철-니켈-크롬 합금은 중량 기준으로 50.00 - 55.00%의 Ni; 17.00 - 21.00%의 Cr; 2.80 - 3.30%의 Mo; 0 - 0.15%의 Cu; 0 - 0.35%의 Si; 0 - 0.35%의 Mn; 0.65 -1.15%의 Ti; 0.35 - 0.80%의 Al; 0.001 - 0.006%의 B; 0 - 1.00%의 Co; 4.75 - 5.5%의 Nb 또는 Ta; 0 - 0.08%의 C; 0 - 0.015%의 S; 0 - 0.015%의 P; 및 잔부로서 Fe를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 금속 개스킷.
엠보싱 가공된 금속 개스킷의 제조 방법으로서,

철-니켈-크롬 합금의 어닐링 처리한 판재를 형성하는 단계;

변형된 미세조직을 갖는 변형된 판재를 형성하기 위하여 상기 어닐링 처리한 판재를 변형시키는 단계;

상기 변형된 판재로부터 적어도 하나의 엠보싱 가공된 밀봉 비드를 갖는 개스킷을 형성하는 단계;를 포함하고 있으며,

상기 엠보싱 가공된 밀봉 비드는 약 1000℉까지의 작동 온도에서 완전히 체결되어 밀봉된 접합부에서 임계 수준의 보유 응력보다 높은 보유 응력으로 밀봉가능하게 작동할 수 있는 것을 특징으로 하는 금속 개스킷 제조 방법.
제 19 항에 있어서, 상기 엠보싱 가공된 밀봉 비드는 완전히 체결되어 밀봉된 접합부에서 실질적으로 최대 보유 응력으로 약 1000℉까지의 작동 온도에서 밀봉가능하게 작동할 수 있는 것을 특징으로 하는 금속 개스킷 제조 방법.
제 19 항에 있어서, 상기 변형시키는 단계는 냉간 압하율의 함수로서 변화하는 변형 정도를 갖는 냉간 압연된 미세조직을 만들기 위하여 상기 어닐링 처리한 판재를 냉간 압연하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 개스킷 제조 방법.
제 21 항에 있어서, 상기 냉간 압하율은 10 - 70%의 범위인 것을 특징으로 하는 금속 개스킷 제조 방법.
제 21 항에 있어서, 상기 냉간 압하율은 30 - 40%의 범위인 것을 특징으로 하는 금속 개스킷 제조 방법.
제 21 항에 있어서, 상기 변형시키는 단계는 압연 방향으로 약 6 - 25%의 인장 연신을 상기 변형된 판재에 제공하기에 충분한 변형 정도를 생성하는 것을 특징으로 하는 금속 개스킷 제조 방법.
제 24 항에 있어서, 상기 변형시키는 단계는 압연 방향으로 약 7 - 10%의 인장 연신을 상기 변형된 판재에 제공하기에 충분한 변형 정도를 생성하는 것을 특징으로 하는 금속 개스킷 제조 방법.
제 20 항에 있어서, 상기 철-니켈-크롬 합금은 중량 기준으로 18%를 초과하는 Ni; 14%를 초과하는 Cr; Mo, Ti, V, Al, Co, Nb, Ta, Cu로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나의 원소가 0.1 - 10%; 그리고 잔부로서 Fe;를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 금속 개스킷 제조 방법.
제 26 항에 있어서, 상기 철-니켈-크롬 합금은 중량 기준으로 24 - 55%의 Ni; 13.5 - 21%의 Cr; 1 - 3.3%의 Mo; 0 - 0.15%의 Cu; 0 - 1%의 Si; 0 - 2%의 Mn; 0.65 - 2.3%의 Ti; 0 - 0.8%의 Al; 0 - 0.5%의 V; 0.001 - 0.01%의 B; 0 - 1.0%의 Co; 4.75 - 5.5%의 Nb 또는 Ta; 0 - 0.08%의 C; 0 - 0.015%의 S; 0 - 0.015%의 P; 및 잔부로서 Fe를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 금속 개스킷 제조 방법.
제 26 항에 있어서, 상기 철-니켈-크롬 합금은 중량 기준으로 50.00 - 55.00%의 Ni; 17.00 - 21.00%의 Cr; 2.80 - 3.30%의 Mo; 0 - 0.15%의 Cu; 0 - 0.35%의 Si; 0 - 0.35%의 Mn; 0.65 -1.15%의 Ti; 0.35 - 0.80%의 Al; 0.001 - 0.006%의 B; 0 - 1.00%의 Co; 4.75 - 5.5%의 Nb 또는 Ta; 0 - 0.08%의 C; 0 - 0.015%의 S; 0 - 0.015%의 P; 및 잔부로서 Fe를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 금속 개스킷 제조 방법.
제 19 항에 있어서, 석출 경화 열처리를 제공하는 단계를 더 포함하고 있고, 상기 변형된 미세조직은 변형되고 석출 경화된 미세조직을 더 포함하고 있으며, 상기 변형되고 석출 경화된 미세조직은 상기 변형된 미세조직의 경도보다 높은 경도를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 금속 개스킷 제조 방법.
제 19 항에 있어서, 상기 개스킷을 내열 코팅으로 코팅하는 단계를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 금속 개스킷 제조 방법.
제 30 항에 있어서, 상기 내열 코팅은:

질석의 적어도 90 중량%는 30 마이크론 이하의 두께를 가지고 있으며 어떠한 상기 질석의 크기도 1 밀리미터를 초과하지 않는 화학적으로 박리된 상기 질석,

적어도 섭씨 300도에 내열성이 있는 고온 유기 수지,

보완적인 무기 수지, 및

박편 필러를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 금속 개스킷 제조 방법.