KR960037852A - 전기 저항 가열 부재로서 유용한 철 알루미나이드 - Google Patents

전기 저항 가열 부재로서 유용한 철 알루미나이드 Download PDF

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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 고운 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 함유할 수 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 내용은 요부공개 건이므로 전문내용을 수록하지 않았음
제1도는 알루미늄을 함유하는 철-베이스 합금의 실온 특성에 대한 Al 함량 변화의 효과를 나타낸 것이다. 제2도는 알루미늄을 함유하는 철-베이스 합금의 실온 및 고온 특성에 대한 Al 함량 변화의 효과를 나타낸 것이다. 제3도는 알루미늄을 함유하는 철-베이스 합금의 연신율에 대한 고온 응력에서 Al 함량 변화의 효과를 나타낸 것이다.

Claims (82)

  1. 중량％로 14∼32％의 Al, ≤1％ C, ≥0.05％ Zr로 이루어진 철-베이스 합금.
  2. 제1항에 있어서, 균형은 실질적으로 Fe로 하여서 되는 철-베이스 합금.
  3. 제1항에 있어서, 상기 합금은 Cr, Mn, Si 및 / 또는 Ni가 없는 철-베이스 합금.
  4. 제1항에 있어서, 상기 합금은 오스테나이트가 없는 페라이트 미세 구조를 가지는 철-베이스 합금.
  5. 제1항에 있어서, 상기 합금은 전기적으로 절연 및 / 또는 전기 전도성 공유 결합 세라믹 입자 또는 섬유를 30％ 함유하는 철-베이스 합금.
  6. 제1항에 있어서, 상기 합금은 세라믹 입자가 없는 철-베이스 합금.
  7. 제1항에 있어서, 상기 합금은 2％ Mo, 2％ Ti, 1％ Zr, 2％ Si, 30％ Ni, 0.5％ Y, 0.1％ B, 0.1％ Nb, 1％ Ta, 3％ Cu 및 30％ 산화물 분산질 입자를 함유하는 철-베이스 합금.
  8. 제1항에 있어서, 상기 합금은 본질적으로 20.0∼31.0％ Al, 1％ Mo, 0.05∼0.15％ Zr, 0.01∼0.1％ C, Fe로 균형을 이루어서 된 철-베이스 합금.
  9. 제1항에 있어서, 상기 합금은 본질적으로 14.0∼20.0％ Al, 0.3∼1.5％ Mo, 0.05∼1.0％ Zr, 0.1％ B, 0.1％ C, 2.0％ Ti, Fe로 균형을 이루어서 된 철-베이스 합금.
  10. 제1항에 있어서, 상기 합금은 본질적으로 20.0∼31.0％ Al, 0.3∼0.5％ Mo, 0.05∼0.3％ Zr, 0.1％ C, 0.1％ B, 2.0％ Ti, Fe로 균형을 이루어서 된 철-베이스 합금.
  11. 제1항에 있어서, 상기 합금은 영역내에서 실온 감소가 14％이상이고, 실온 연실율이 3％ 이상이며, 실온 항복 강도가 350Mpa(50ksi) 이상이고, 실온 인장 강도가 550MPa(80ksi) 이상인 철-베이스 합금.
  12. 제1항에 있어서, 상기 합금은 800℃에서 영역 내에서 고온 감소가 30％ 이상이고, 800℃에서의 고온 연신율이 30％ 이상이며, 800℃에서 고온 항복 강도가 50MPa(7ksi) 이상이고, 800℃에서의 고온 인장 강도가 70MPa(10ksi) 이상인 철-베이스 합금.
  13. 제1항에 따른 합금의 전기 저항 가열 부재.
  14. 제13항에 있어서, 상기 전기 저항 가열 부재는 실온 저항성이 80∼400μΩ·㎝인 전기 정항 가열 부재.
  15. 제13항에 있어서, 상기 전기 저항 가열 부재는 10볼트와 6암페어까지의 전압이 합금을 통과할 때 1초이내에 900℃로 가열되는 전기 저항 가열 부재.
  16. 제13항에 있어서, 상기 전기 저항 가열부재는 3시간 동안 공기 중에서 1000℃로 가열될 때 4％ 미만의 중량을 나타내는 전기 저항 가열 부재.
  17. 제13항에 있어서, 상기 전기 저항 가열 부재는 주위 온도와 900℃ 사이의 가열 사이클 전체에서 0.5∼7Ω의 저항을 가지는 전기 저항 가열 부재.
  18. 제13항에 있어서, 상기 전기 저항 가열 부재는 주위 온도와 900℃ 사이의 가열 사이클 전체에서 80∼200Ω·㎝의 저항을 가지는 전기 저항 가열 부재.
  19. 제13항에 있어서, 상기 전기 저항 가열부재는 각 사이클에서 0.5∼5초 동안 실온에서 1000℃까지 가열하였을 때 분쇄되지 않고 10,000 사이클 이상의 열적 피로 내성을 나타내는 정기 저항 가열 부재.
  20. 중량％로 4％ 이상의 Al, 0.1％ 산화물 분산질 입자로 이루어진 철-베이스 합금.
  21. 제20항에 있어서, 상기 균형은 Fe로 하여서 되는 철-베이스 합금.
  22. 제20항에 있어서, 상기 합금은 Cr, Mn, Si 및/ 또는 Ni가 없는 철-베이스 합금.
  23. 제20항에 있어서, 상기 합금은 30％의 산화물 분산질 입자를 함유하는 철-베이스 합금.
  24. 제20항에 있어서, 상기 합금은 0.001∼0.1％ B와 0.3∼0.8％ 산소를 포함하는 철-베이스 합금.
  25. 제20항에 있어서, 상기 합금은 전기적으로 절연 및 / 또는 전기 전도성 공유 결합 세라믹 입자 또는 섬유를 30％ 함유하는 철-베이스 합금.
  26. 제20항에 있어서, 상기 합금은 2％ Mo, 2％ Ti, 1％ Zr, 2％ Si, 30％ Ni, 10％Cr, 0.1％ C, 0.5％ Y, 0.1％ B, 1％ Nb 와 1％ Ta를 함유하는 철-베이스 합금.
  27. 제20항에 있어서, 상기 합금은 본질적으로 20.0∼31.0％ Al, 0.3∼0.5％ Mo, 0.05∼0.15％ Zr, 0.01∼0.05％ C, 25％ Al2O3입자, 1％ Y2O3입자, Fe로 균형을 이루어서 된 철-베이스 합금.
  28. 제20항에 있어서, 상기 합금은 본질적으로 14.0∼20.0％ Al, 5.0％ Cr, 0.01∼0.10％ B, 1％ Al2O3 입자, Fe로 균형을 이루어서 된 철-베이스 합금.
  29. 제20항에 있어서, 상기 합금은 본질적으로 20.0∼31.0％ Al, 0.3∼0.5％ Mo, 0.05∼0.3％ Zr, 0.01∼0.0％ C, 1％ Y2O3입자, Fe로 균형을 이루어서 된 철-베이스 합금.
  30. 제20항에 따른 합금의 전기 저항 가열 부재.
  31. 제30항에 있어서, 상기 저항 가열 부재는 실온 저항성이 80∼400μΩ·㎝인 전기 저항 가열 부재.
  32. 제30항에 있어서, 상기 전기 저항 가열부재는 10볼트나 6암페어까지의 전압이 합금을 통과할 때 1초이내에 900℃로 가열되는 전기 저항 가열 부재.
  33. 제30항에 있어서, 상기 전기 저항 가열 부재는 3시간 동안 공기 중에서 1000℃로 가열될 때 4％ 미만의 중량을 나타내는 전기 저항 가열 부재.
  34. 제30항에 있어서, 상기 전기 저항 가열 부재는 주위 온도와 900℃ 사이의 가열 사이클 전체에서 0.5∼7Ω의 저항을 가지는 전기 저항 가열 부재.
  35. 제30항에 있어서, 상기 전기 저항 가열 부재는 주위 온도와 900℃ 사이의 가열 사이클 전체에서 80∼200Ω·㎝의 저항을 가지는 전기 저항 가열 부재.
  36. 제30항에 있어서, 상기 전기 저항 가열 부재는 영역 내에서 실온 감소가 14％ 이상이고, 실온 연신율이 3％ 이상이며, 실온 항복 강도가 350MPa(50ksi) 이상이고, 실온 인장 강도가 550Mpa(80ksi) 이상인 전기 저항가열 부재.
  37. 제30항에 있어서, 상기 전기 저항 가열 부재는 800℃에서의 고온 영역내 감소가 30％ 이상이고, 800℃에서의 고온 연신율이 30％ 이상이며, 800℃에서의 고온 항복 강도가 50MPa(7ksi) 이상이고, 800℃에서의 고온 인장 강도가 70MPa(10ksi) 이상인 전기 저항 가열 부재.
  38. 제30항에 있어서, 상기 전기 저항 가열 부재는 각 사이클에서 0.5∼5초 동안 실온에서 1000℃까지 가열하였을 때 분쇄되지 않고 10,000 사이클 이상의 열적 피로 내성을 나타내는 전기 저항 가열 부재.
  39. 가열 부재의 노출된 표면에 대해 수직하게 확장되는 지르코늄 산화물 스트링거를 형성하고 주변 온도와 500℃ 이상의 온도 사이에서 순화시 상기 가열 부재에 표면 산화물을 고정시키는데 효과적인 양인 중량％로 Al 4％ 이상, 1％ Cr과 Zr로 이루어진 철 알루미나이드로부터 형성되는 전기 저항 가열 부재.
  40. 제39항에 있어서, 상기 합금은 Cr, Mn, Si 및 / 또는 Ni이 없는 전기 저항 가열 부재.
  41. 제39항에 있어서, 상기 합금은 오스테나이트가 없는 페라이트 미세 구조를 갖는 전기 저항 가열 부재.
  42. 제39항에 있어서, 상기 합금은 전기적으로 절연 및 / 또는 전기 전도성공유 결합 세라믹 입자 또는 섬유를 ≤30％ 함유하는 전기 저항 가열 부재.
  43. 제39항에 있어서, 상기 합금은 세라믹이 없는 입자인 전기 저항 가열 부재.
  44. 제39항에 있어서, 상기 합금은 ≤2％ Mo, ≤2％ Ti, ≤1％ Zr, ≤2％ Si, ≤30％ Ni, ≤0.5％ Y, ≤0.1％ B, ≤1％ Nb 및 ≤1％ Ta를 함유하는 전기 저항 가열 부재.
  45. 제39항에 있어서, 상기 합금은 본질적으로 20.0∼31.0％ Al, 0.05∼0.15％ Zr, ≤0.1％ B, 0.01∼0.1％ C, Fe로 균형을 이루어서 된 전기 저항 가열 부재.
  46. 제39항에 있어서, 상기 합금은 본질적으로 14.0∼20.0％ Al, 0.3∼1.5％ Mo, 0.05∼1.0％ Zr, ≤0.1％ C, ≤0.1％ B, ≤2％ Ti, Fe로 균형을 이루어서 된 전기 저항 가열 부재.
  47. 제39항에 있어서, 상기 합금은 본질적으로 20.0∼31.0％ Al, 0.3∼0.5％ Mo, 0.05∼0.3％ Zr, ≤0.1％ B, ≤0.1％ C, ≤0.5％ Y, Fe로 균형을 이루어서 된 전기 저항 가열 부재.
  48. 제39항에 있어서, 상기 전기 저항 가열 부재는 실온 저항성이 80∼400μΩ·㎝인 전기 저항 가열 부재.
  49. 제39항에 있어서, 상기 전기 저항 가열 부재는 10볼트와 6암페어까지의 전압이 합금을 통과할 때 1초 이내에 900℃로 가열 되는 전기 저항 가열 부재.
  50. 제39항에 있어서, 상기 전기 저항 가열 부재는 3시간 동안 공기 중에서 1000℃로 가열될 때 4％ 미만의 중량을 나타내는 전기 저항 가열 부재.
  51. 제39항에 있어서, 상기 전기 저항 가열 부재는 주위 온도와 900℃ 사이의 가열 사이클 전체에서 0.5∼7Ω의 저항을 가지는 전기 저항 가열 부재.
  52. 제39항에 있어서, 상기 전기 저항 가열 부재는 주위 온도와 900℃ 사이의 가열 사이클 전체에서 80∼200Ω·㎝의 저항을 가지는 전기 저항 가열 부재.
  53. 제39항에 있어서, 상기 합금은 영역 내에서 실온 감소가 14％ 이상이고, 실온 연신율이 3％ 이상이며, 실온 항복 강도가 350MPa(50ksi) 이상이고, 실온 인장 강도가 550MPa(80ksi) 이상인 전기 저항가열 부재.
  54. 제39항에 있어서, 상기 합금은 800℃에서의 고온 영역내 감소가 30％ 이상이고, 800℃에서의 고온 연신율이 30％ 이상이며, 800℃에서의 고온 항복 온도가 50MPa(7ksi) 이상이고, 800℃에서의 고온 인장 강도가 70MPa(10ksi) 이상인 전기 저항 가열 부재.
  55. 제39항에 있어서, 상기 전기 저항 가열 부재는 각 사이클에서 0.5∼5초 동안 실온에서 1000℃까지 가열하였을 때 분쇄되지 않고 10,000 사이클 이상의 열적 피로 내성을 나타내는 전기 저항 가열 부재.
  56. 제39항에 있어서, 상기 합금은 0.2∼2.0％ Mo, 0.001∼0.1％ B를 포함하는 전기 저항 가열 부재.
  57. 알루미늄을 함유하는 철-베이스 합금을 물 분무하여 산화물이 코팅된 분말을 형성하고 거기에 산화물이 코팅되어 있는 분말을 형성하는 단계; 분말의 덩어리를 몸체로 형성하는 단계; 및 산화물 코팅이 충분히 파쇄되도록 상기 몸체를 산화물 입자로 변형시키고 가소적으로 변형된 몸체에서 상기 산화물 입자를 스트링거로 분배시키는 단계로 이루어지는 전기 저항 가열 부재로서 적당한 합금의 제조 방법.
  58. 제57항에 있어서, 상기 몸체는 금속 캔에 상기 분말을 놓고, 상기 분말이 있는 상기 금속 캔을 밀봉시켜서 형성하는 합금의 제조 방법.
  59. 제57항에 있어서, 상기 몸체는 상기 분말을 결합제와 혼합하여 분말 혼합물을 형성하여서 되는 합금이 제조 방법.
  60. 제58항에 있어서, 상기 변형 단계는 금속 캔을 고열 압출하여 압출물을 형성하여서 되는 합금의 제조 방법.
  61. 제59항에 있어서, 상기 변형 단계는 상기 분말 혼합물을 고열 압출하여 압출물을 형성하여서 되는 합금의 제조 방법.
  62. 제60항에 있어서, 상기 압출물을 추가로 압연하여서 되는 합금의 제조 방법.
  63. 제60항에 있어서, 상기 압출물을 추가로 소성하여서 되는 합금의 제조 방법.
  64. 제57항에 있어서, 상기 철-베이스 합금은 이원체 합금의 제조 방법.
  65. 제57항에 있어서, 상기 분말은 산소를 0.2∼5중량％ 포함하는 합금의 제조 방법.
  66. 제57항에 있어서, 상기 가소적으로 변형된 몸체는 전기저항이 100∼400μΩ㎝를 가지는 합금의 제조 방법.
  67. 제57항에 있어서, 상기 분말은 부정형인 합금의 제조 방법.
  68. 제57항에 있어서, 상기 산화물 입자는 본질적으로 Al2O3로 이루어지 합금의 제조 방법.
  69. 제57항에 있어서, 상기 산화물 입자는 입자 크기가 0.01∼0.1㎛인 합금의 제조 방법.
  70. 알루미늄과 철을 함유하는 분말 덩어리를 철 알루미나이드의 몸체로 형성하는 단계; 및 상기 몸체를 전기 저항 가열 부재로 변형시키는 단계로 이루어지는 전기 저항 가열 부재를 만드는 분말 야금 방법.
  71. 제70항에 있어서, 상기 몸체를 금속 캔에 상기 분말을 놓고, 상기 분말을 갖는 상기 금속 캔을 밀봉한 후, 상기 캔을 열간 등가압으로 처리하는 분말 야금 방법.
  72. 제70항에 있어서, 상기 몸체는 상기 분말을 결합제와 혼합하여 분말 혼합물로 형성하는 슬립 캐스팅으로 형성하는 분말 야금 방법.
  73. 제70항에 있어서, 상기 몸체는 원심력에 의한 캐스팅에 의해서 형성하는 분말 야금 방법.
  74. 제70항에 있어서, 상기 변형 단계는 상기 몸체를 압출 또는 냉간 동가압에 의해서 실시하는 분말 야금 방법.
  75. 제70항에 있어서, 상기 몸체는 Fe와 Al의 원소 분말을 금속 캔에 놓고 상기 분말을 갖는 금속 캔을 밀봉한 후, 상기 밀봉된 금속 캔을 압출하여 상기 분말이 합성 반응을 겪게 하고, 압출시 철 알루미나이드가 형성되게 하여서 되는 분말 야금 방법.
  76. 제70항에 있어서, 불활성 기체 분위기 하에서 상기 분말을 추가로 소성하는 분말 야금 방법.
  77. 제76항에 있어서, 상기 불활성 기체 분위기는 수소로 하여서 되는 분말 야금 방법.
  78. 제70항에 있어서, 상기 분말을 95％ 이상의 밀도와 5부피％이 다공도가 되게 추가로 프레싱하여서 되는 분말 야금 방법.
  79. 제70항에 있어서, 상기 전기 저항 가열 부재는 전기 저항이 100∼400μΩ㎝인 분말 야금 방법.
  80. 제70항에 있어서, 상기 분말은 부정형 및 / 또는 구형인 분말 야금 방법.
  81. 제70항에 있어서, 상기 몸체는 저장 용기에서 전기적으로 절연 및 / 또는 전기 전도성의 공유 결합 세라믹입자 또는 섬유와 반응하여 이들을 형성하는 원소 분말을 놓고 상기 저장 용기를 가열하여 상기 분말이 합성반응을 겪게 하고, 가열시 전기 전도성 공유 결합 세라믹 입자나 섬유를 형성하는 분말 야금 방법.
  82. 제70항에 있어서, 상기 몸체는 저장 용기에 Fe와 Al의 원소 분말을 놓고 상기 저장 용기를 가열하여 상기 분말이 합성 반응을 겪도록 하고 가열시 철 알루미나이드를 형성하는 야금 방법.
    ※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개되는 것임.
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