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公開番号2025031188
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-07
出願番号2023137237
出願日2023-08-25
発明の名称表面性状に優れたNi基合金
出願人日本冶金工業株式会社
代理人個人
主分類C22C 19/05 20060101AFI20250228BHJP(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】非金属介在物の組成、組織形態の制御を総合的に考察し、表面に欠陥のない健全な表面性状を持ち備えるNi基合金及び製造方法を提供する。
【解決手段】以下質量%にて、C:0.001～0.1%、Si:0.01～0.4%、Mn:0.1～1%、P:0.03%以下、S:0.002%以下、Cr:13～35%、Mo:18%以下、W:5%以下、Cu:1%以下、Al:0.001～0.35%、Ti:0.001～0.2%、Ca:0.0001～0.02%、Mg:0.0001～0.02%、N:0.001～0.03%、Fe:2～11%、O:0.005%以下、Co、Nb、Bのうち1種又は2種以上を4%以下含有し、残部Ni及び不可避的不純物を含み、非金属介在物の平均組成がMgO:30～70%、Al₂O₃:15～40%、SiO₂:30%以下、CaO:10～40%、MnO:1%以下であるNi基合金。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
以下、質量％にて、Ｃ：０．００１～０．１％、Ｓｉ：０．０１～０．４％、Ｍｎ：０．１～１％、Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：０．００２％以下、Ｃｒ：１３～３５％、Ｍｏ：１８％以下、Ｗ：５％以下、Ｃｕ：１％以下、Ａｌ：０．００１～０．３５％、Ｔｉ：０．００１～０．２％、Ｃａ：０．０００１～０．０２％、Ｍｇ：０．０００１～０．０２％、Ｎ：０．００１～０．０３％、Ｆｅ：２～１１％、Ｏ：０．００５％以下、Ｃｏ、Ｎｂ、Ｂのうち１種または２種以上を４％以下含有し、残部Ｎｉおよび不可避的不純物を含み、非金属介在物の平均組成がＭｇＯ：３０～７０％、Ａｌ
２
Ｏ
３
：１５～４０％、ＳｉＯ
２
：３０％以下、ＣａＯ：１０～４０％、ＭｎＯ：１％以下であることを特徴とする表面性状に優れたＮｉ基合金。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記非金属介在物の組織形態は、全非金属介在物に対して個数比率で７０％以上の非金属介在物が以下のａ～ｅの５種類のいずれか１または２以上であることを特徴とする請求項１に記載の表面性状に優れたＮｉ基合金。
ａ：ＣａＯ－Ａｌ
２
Ｏ
３
－ＭｇＯ系酸化物が略球面内にＭｇＯ・Ａｌ
２
Ｏ
３
を完全に包含する形態
ｂ：ＣａＯ－Ａｌ
２
Ｏ
３
－ＭｇＯ系酸化物
ｃ：ＣａＯ－Ａｌ
２
Ｏ
３
－ＭｇＯ系酸化物が略球面内にＭｇＯを完全に包含する形態
ｄ：ＭｇＯ単体
ｅ：ＭｇＯ・Ａｌ
２
Ｏ
３
単体
【請求項３】
前記ＣａＯ－Ａｌ
２
Ｏ
３
－ＭｇＯ系酸化物は、ＣａＯ：２０～６０％、Ａｌ
２
Ｏ
３
：３０～６０％、ＭｇＯ：１～３０％、ＳｉＯ
２
：２０％以下、ＴｉＯ２：０．５％以下であることを特徴とする請求項２に記載の表面性状に優れたＮｉ基合金。
【請求項４】
前記ＭｇＯ・Ａｌ
２
Ｏ
３
はＭｎＯを０．５％以下含むことを特徴とする請求項２に記載の表面性状に優れたＮｉ基合金。
【請求項５】
前記ＭｇＯ単体はＡｌ
２
Ｏ
３
：３％以下、ＳｉＯ
２
：１％以下、ＣａＯ：１０％以下、ＭｎＯ：１％以下を含有することを特徴とする請求項２に記載の表面性状に優れたＮｉ基合金。
【請求項６】
請求項１～５のいずれかに記載のＮｉ基合金の製造方法であって、その製造方法は、原料を電気炉で溶解し、その後ＡＯＤにて脱炭精錬、生石灰、マグネシア含有廃煉瓦、蛍石およびフェロシリコン合金、Ｓｉ、Ａｌの１種または２種以上を投入してＣｒ還元を実施し、さらにＡｌを投入して、ＣａＯ－Ａｌ
２
Ｏ
３
－ＭｇＯ－ＳｉＯ
２
－Ｆ系スラグを形成して、脱酸、脱硫を施した後、連続鋳造機にてスラブを製造し、表面を研削後、熱間圧延工程を経て、冷間圧延を実施することを特徴とする表面性状に優れたＮｉ基合金の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面性状に優れたＮｉ－Ｃｒ－Ｍｏ－Ｗ－Ｆｅ系のＮｉ基合金およびその製造方法に関わる。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
耐食性および耐酸性に優れるＮｉ基合金は、主要成分であるＮｉとともにＣｒ、Ｍｏ、Ｗを含有しており、それらの金属は鉄と比べてきわめて高価な金属であることから、歩留まりを向上させ、製造コストを抑えることが非常に重要である。ここで、Ｎｉ基合金の表面に線状疵などの表面欠陥が発生すると、要求される耐食性を発揮しない他、溶接性も阻害する等課題が多い。さらに、欠陥部は歩留まりが大きく低下するため、表面性状に優れたＮｉ基合金が求められていた。
【０００３】
特許文献１では、Ｎｉ基合金の非金属介在物の組成を鋭意制御して表面性状を改善する技術が開示されている。しかしながら、その非金属介在物の組織形態によっては、必ずしも欠陥が無くなるわけではなく、技術課題を抱えていた。
【０００４】
特許文献２では、Ｎｉ基合金の精錬方法が開示されている。しかし、非金属介在物の組織形態は行われていない。
【０００５】
特許文献３では、Ｎｉ基合金の表面処理に関する技術が示されている。不動態被膜を適切にすると耐食性が向上することを説明している。しかしながら、表面欠陥に関する技術開発はなされていなかった。
【０００６】
実際に、Ｎｉ基合金は、船舶や火力発電所で用いられる排煙脱硫装置は、厳しい硫酸環境で使用されるため、ＮｉやＣｒ、Ｍｏ、Ｗ等を多量に含有し、耐食性および耐酸性を向上させたＮｉ基合金が広く用いられている。近年、船舶の排出ガスに関する環境規制が厳しくなるに伴いＮｉ基合金の需要が拡大している。さらに、カーボンニュートラルの観点から、原子力発電の重要性が挙げられており、今後使途は増々拡大することが見込まれる。
【０００７】
特許文献４では、ステンレス鋼を原子力用途に改良した技術が開示されている。近年、過酷となる使用環境では、部位によるが、原子力の圧力容器内部にはＮｉ基合金が必要である。
【０００８】
特許文献５、６では、高温水環境で長期にわたり使用される原子炉構造部材としての用途を前提とするＮｉ基合金製品に関する技術が提示されている。しかしながら、表面欠陥については解決されていなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
特許第６９９０３３７号公報
特開２００９－１１４５４４号公報
特開2０１５－１８３２９０号公報
特公昭３５－１６６６１号公報
特許第４３４０８９９号公報
特許第４４３３２３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記の如く、本発明の主眼は、非金属介在物の組成のみではなく、その組織形態を制御することによって、粗大な表面欠陥となる非金属介在物のクラスター化を防止することにある。それと同時に、ＣａＯ介在物、Ａｌ
２
Ｏ
３
介在物はクラスター化する傾向にあるために、その生成を防止せねばならない。さらに、ＭｎＯ－Ｃｒ
２
Ｏ
３
系の介在物となると、酸素濃度が高い環境下で形成するために総個数も多く、なおかつクラスター化も起こり易いため防止せねばならない。
（【００１１】以降は省略されています）

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