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公開番号2024043238
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-03-29
出願番号2022148308
出願日2022-09-16
発明の名称低熱膨張合金
出願人新報国マテリアル株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類C22C 19/07 20060101AFI20240322BHJP(冶金;鉄または非鉄合金;合金の処理または非鉄金属の処理)
要約【課題】室温～800℃近傍において低熱膨張特性を有する合金を得る。
【解決手段】本発明の熱膨張制御合金は、質量%で、Fe:20～60%、Ni:20～35%、及びCr:0～30%を含有し、残部がCo及び不純物である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
質量％で、
Ｆｅ：２０～６０％、
Ｎｉ：２０～３５％、及び
Ｃｒ：０～３０％
を含有し、残部がＣｏ及び不純物である
ことを特徴とする低熱膨張合金。
続きを表示（約 220 文字）【請求項２】
組織が、オーステナイト相を、面積率で９０％以上含有することを特徴とする請求項１に記載の低熱膨張合金。
【請求項３】
Ｃｏを２０質量％以上含有することを特徴とする請求項１又は２に記載の低熱膨張合金。
【請求項４】
Ｎｉを２５質量％超含有することを特徴とする請求項１又は２に記載の低熱膨張合金。
【請求項５】
Ｎｉを２５質量％超含有することを特徴とする請求項３に記載の低熱膨張合金。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は低熱膨張合金に関し、特に４００～６００℃近傍又は室温～８００℃近傍において低熱膨張特性を有し、たとえば、固体酸化物電解質型燃料電池のインターコネクタ、ガス・蒸気タービンの部品、内燃機関の部品、ガラス成形用金型材料、高温環境で用いるヒートシンク用材料に好適な合金に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
固体酸化物電解質型燃料電池は、電解質として安定化ジルコニア等のセラミックスを用いており、近年では７００～８００℃と言う中高温で運転する用途も開発されている。固体酸化物電解質型燃料電池のインターコネクタは、セルスタックとなすために電気的に直列接続する導電板であるとともに、燃料ガスと酸化ガスを分離するインターコネクタ板であり、電解質、燃料極、空気極の三層を支持し、ガス流路を形成するとともに電流を流す役目を持つ。
【０００３】
したがって、インターコネクタには中高温での優れた電気導電性、耐酸化性、電解質との熱膨張差が小さいこと、また低コスト、加工容易性等の特性が求められる。インターコネクタとして好適な合金は、種々開発されている。
【０００４】
特許文献１は、特殊な設備・資材を必要とせずに精密装置に用いられる複雑形状部品や大型部品を製造することが可能であり、６００℃までの温度で高い強度と低熱膨張性を有する、質量％で、Ｃ：０．０２～０．０６％、Ｓｉ：０．２～０．６％、Ｍｎ：０．３～１．５％、Ｎｉ：２４．０～２９．５％、Ｃｏ：１７．５～２５．５％を含有し、Ｎｉ当量が４０．５～４４．５％の範囲であり、かつ、Ａ＝３０［Ｃ］－１．５×［Ｓｉ］＋０．５×（［Ｍｎ］－５５×［Ｓ］／３２）＋［Ｎｉ］＋０．０５×［Ｃｏ］＋０．１で表されるＡの値が２７．５～２９．５の範囲であり、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、ミクロ組織中のマルテンサイト相の面積率が３０～９０％である高温用高強度低熱膨張鋳造合金を開示している。
【０００５】
特許文献２は、高強度及び低熱膨張係数を有する、ガスタービンエンジン用に設計された合金として、７～９重量％のクロム、２１～２４重量％のモリブデン、５重量％超のタングステン、最大３重量％の鉄を含み、残部がニッケル及び不純物であり、Ｒ＝２．６６Ａｌ＋０．１９Ｃｏ＋０．８４Ｃｒ－０．１６Ｃｕ＋０．３９Ｆｅ＋０．６０Ｍｎ＋Ｍｏ＋０．６９Ｎｂ＋２．１６Ｓｉ＋０．４７Ｔａ＋１．３６Ｔｉ＋１．０７Ｖ＋０．４０Ｗによって定義されるＲ値が、３１．９５＜Ｒ＜３３．４５を満たす合金を開示している。
【０００６】
特許文献３は、フェライト系１２Ｃｒ鋼と同等程度の熱膨張係数を有し、また優れた高温強度と耐食，耐酸化性に加えて良好な熱間加工性を有し、かつ溶接性に優れたγ´析出硬化型の低熱膨張Ｎｉ基超合金として、Ｃ：≦０．１５％，Ｓｉ：≦１％，Ｍｎ：≦１％，Ｃｒ：５～２０％未満，Ｍｏ＋１／２（Ｗ＋Ｒｅ）：５～１７％未満，Ｗ：≦１０％，Ａｌ：０．１～２．５％，Ｔｉ：０．１０～０．９５％，Ｎｂ＋１／２Ｔａ：≦１．５％，Ｂ：０．００１～０．０２％，Ｚｒ：０．００１～０．２％，Ｆｅ：≦４．０％，Ａｌ＋Ｔｉ＋Ｎｂ＋Ｔａ：２．０～６．５％（原子％）残部不可避的不純物及びＮｉから成る合金を開示している。
【０００７】
特許文献４は、７００～９５０℃程度において良好な電気伝導性を有する酸化被膜を形成するとともに、長時間の使用においても良好な耐酸化性、特に耐剥離性を有し、かつ常温での衝撃特性に優れ、電解質との熱膨張差が小さい安価な固体酸化物型燃料電池セパレータ用鋼として、質量％にて、Ｃ：０．２％以下、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：１．０％以下、Ｎｉ：２％以下、Ｃｒ：１５～３０％、Ａｌ：１％以下、（Ｙ：０．５％以下、希土類元素：０．２％以下、Ｚｒ：１％以下）のグループから選ばれる一種又は二種以上を含み残部は実質的にＦｅでなり、不可避的不純物としてＳ：０．０１５％以下、Ｏ：０．０１０％以下、Ｎ：０．０５０％以下、Ｂ：０．００３０％以下、かつ（１）式を満足する鋼からなり、硬さが２８０ＨＶ以下、平均フェライト結晶粒度がＡＳＴＭ２以上の細粒である固体酸化物型燃料電池セパレータ用鋼を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
国際公開第２０１７／００６６５９号
特表２０１４－５０１８４５号公報
特開２０１１－２３１４１０号公報
特開２００３－１７３７９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来の高温環境用低熱膨張合金では、４００～６００℃で１１．０～１４．０×１０
-6
／℃程度及び室温～８００℃で１２．０～１４．０×１０
-6
／℃程度の低熱膨張特性を得ることができるが、高温環境で熱膨張係数がより小さい合金は得られていなかった。
【００１０】
そこで、本発明では、６００～８００℃近傍において低熱膨張特性（熱膨張係数の絶対値が小さい）を有する合金を得ることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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