JPS6367540B2 - - Google Patents

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JPS6367540B2
JPS6367540B2 JP18015383A JP18015383A JPS6367540B2 JP S6367540 B2 JPS6367540 B2 JP S6367540B2 JP 18015383 A JP18015383 A JP 18015383A JP 18015383 A JP18015383 A JP 18015383A JP S6367540 B2 JPS6367540 B2 JP S6367540B2
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JP
Japan
Prior art keywords
molybdenum
temperature strength
excellent high
molybdenum material
aluminum
Prior art date
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Expired
Application number
JP18015383A
Other languages
English (en)
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JPS6075546A (ja
Inventor
Hideo Ishihara
Hideo Koizumi
Tsutae Takahashi
Keisuke Hayashi
Noriaki Yagi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Priority to JP18015383A priority Critical patent/JPS6075546A/ja
Publication of JPS6075546A publication Critical patent/JPS6075546A/ja
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Description

【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕 この発明は高温強度に優れたモリブデン材に関
する。 〔発明の技術的背景とその問題点〕 一般に炉用ヒータや蒸着用ボートなどの高温下
で使用される部品には再結晶温度が高く、再結晶
後の強度が高いモリブデン材料が使用されてい
る。 ところが、そのモリブデン材のうち例えば従来
のモリブデンヒータでは、モリブデンが高融点を
有している為に、高温(〜1800℃)の真空炉、還
元性雰囲気炉などに重用されるところとなつてい
るのであるが、実用上かかる高温において不可避
の酸素分圧によつて酸化し、ヒータの表面が劣化
し、更には断線して、寿命が低減されるという不
都合があつた。 又、アンカーサポート材及びマグネトロンセン
ターサポート材にも同様な問題が生じる場合があ
つた。 アンカーサポート材とは、電球のフイラメント
を変形しないようにフイラメントの中間部を支え
る支持部材であり、マグネトロンセンターサポー
ト材とは、マグネトロンのらせん状熱輻射体を貫
通するように設けられ、その熱輻射体を固定支持
する材料である。これらの材料は、前記のヒータ
材と同様にモリブデン材が使用されているが、材
料の表面酸化及び変形等に対して改善の余地があ
つた。 又、例えば蒸発源ボートとしてモリブデンボー
トが使用され、半導体素子等にアルミニウムが蒸
着される場合、モリブデンボートは溶融したアル
ミニウムと接触して物理的変化を起こし、変形や
割れを生じやすいという欠点があつた。 〔発明の目的〕 本発明の第1の目的は、高温における耐酸化
性、に優れ従つて長寿命であるモリブデン材を提
供することにあり、第2の目的は、溶融物と反応
しにくいモリブデン材を提供することにある。 〔発明の概要〕 本発明は、上記目的を達成する為に少なくとも
表面部が長大結晶を有するモリブデン材を提供す
る。 本願発明者らは、モリブデンヒータ及び蒸着ボ
ートの表面劣化を研究した結果、表面の酸化及び
溶融アルミニウムによる脆化は主に結晶粒界に沿
つて起ることをつきとめた。 本発明は、少なくともモリブデンヒータ表面部
に長大結晶を形成することにより、酸化径路又は
溶融アルミニウムの侵入径路を長くし、表面劣化
にかかる時間を長くするという知見に基づいて完
成されたものである。 本発明でいう表面部とは、表面部から0.1mmの
深さをいい、この深さが深いほど本発明は有効で
ある。具体的には1mm以上が好ましく、5mm以上
あると更に好ましい。 又、本発明のモリブデン材は、表面酸化及び溶
融アルミニウムによる劣化の防止に対して有効で
あるが、更に耐クリープ変形の防止にも極めて有
効である。したがつて、これら効果の複合作用に
より本発明のモリブデン材は長寿命である。この
点からするとモリブデン材は、全体に渡つて長大
結晶が形成されているのが望ましい。 次に長大結晶について述べる。 結晶は長大であればあるほど、モリブデン材の
劣化及び脆化を小さくできるが、L/Wとして
は、実用上10以上が好ましく、20以上であれば更
に好ましい。ここでLとは結晶の最大径であり、
Wとはその結晶の最小幅である。 前記長大結晶を形成できるモリブデン合金とし
ては、例えばアルミニウム、ケイ素およびカリウ
ムの化合物から選ばれた1種又は2種以上をアル
ミニウム、ケイ素、カリウムの量に換算して合計
量で0.005〜0.75重量%が望ましい。上記アルミ
ニウム、ケイ素、カリウムの化合物としては例え
ば酸化物、塩化物、シリコータングステン酸塩等
があげられる。 又、前記カリウム、ケイ素、アルミニウムのほ
かに、ランタン、セリウム、デスプロシウム、イ
ツトリウム、トリウム、チタン、ジルコニウム、
ニオブ、タンタル、バナジウムクロム、マグネシ
ウムの酸化物、炭化物、あるいは窒化物の一種又
は二種以が合計量で0.3〜3重量%含有されるこ
とにより、更に高温強度が向上し、有効なモリブ
デン材を提供できる。 本発明のモリブデン材の好ましい製造方法は、
モリブデン合金を焼結し、熱間加工し、更に再結
晶加熱処理する方法である。 熱間加工は、85%以上の加工率で実施されるの
が好ましく、更には90%以上が好ましい。又、再
結晶加熱処理は、再結晶温度より100℃高い温度
から2200℃迄の温度範囲が好ましく、更には再結
晶温度より200℃高い温度から2100℃迄の範囲が
好ましい。以上の処理により再結晶粒を長く大き
く成長させることができる。 〔発明の実施例〕 実施例 1 モリブデン粉末にアルミニウム、ケイ素、カリ
ウムの3種をモリブデン粉末と均一に混合できる
よう溶液の形で添加し、これを乾燥した際のモリ
ブデン粉末中の添加元素の含有量は酸化アルミニ
ウム、酸化ケイ素、塩化カリウムの形でそれぞれ
0.015重量%で3種同時に含有している。モリブ
デン粉末を2ton/cm2の圧力でプレス成形しその後
水素炉で1830℃×5Hrの条件で焼結した。 この焼結体を1100℃〜1400℃の温度範囲で転打
加工し、その後300℃〜1100℃の温度範囲で線引
をし、6mmφの線体を得た。この線体の加工率は
95%であつた。次にこの線体の再結晶温度より
350℃高い2000℃の温度でこの線体に2時間の加
熱処理を施し電気炉用ヒータを作成した。このヒ
ータは全体にL/Wが30の長大結晶により形成さ
れていた。又、このヒータのアルミニウム、ケイ
素、カリウムの形に換算した際の含有量はそれぞ
れ0.005重量%0.003重量%、0.007重量%であつ
た。 比較例として、L/Wが1.3のモリブデンヒー
タを作成した。 かくして得られた本発明の電気炉用ヒータ及び
比較例のヒータを各々還元性雰囲気炉(雰囲気
N2+H2)の炉壁に取付けて、1300℃で使用し
た。この結果、本発明の電気炉用ヒータは6年経
過後においてもヒータ断線がなく、且つ表面が消
耗劣化することがなかつた。一方比較例のヒータ
は1年経過後に断線し使用不能となつた。 以上の結果からも明らかな様に、本発明の電気
炉用ヒータは従来のモリブデンヒータと比べ高温
における耐酸化性に優れ、且つ長寿命なものであ
る。 実施例 2 実施例1と同様に焼結体を得た。この焼結体を
1100℃〜1400℃の温度範囲で熱間鍛造し、その後
300℃〜1100℃の温度範囲で熱間圧延をし、ボー
ト材を得た。このボート材の加工率は95%であつ
た。次に、このボート材の再結晶温度より350℃
高い2000℃の温度でこのボート材に2時間の加熱
処理を施し、蒸着用ボートを作成した。このボー
トは全体にL/Wが30の長大結晶により形成され
ており、又、アルミニウム、ケイ素、カリウムの
形に換算した際の含有量はそれぞれ0.005重量%、
0.003重量%、0.007重量%であつた。 比較例としてL/Wが1.3のモリブデン蒸着ボ
ートを作成した。 かくして、得られた本発明の蒸着用ボート及び
比較例のボートを用いて、アルミニウムを蒸着
し、寿命を調べた。この結果、本発明の蒸着用ボ
ートは100回使用後においてもボートの変形及び
割れがなく、且つ溶融アルミニウムによる物理変
化もなかつた。一方、比較例のボートは7回使用
後に溶融アルミニウムによる物理変化がおこり、
表面に割れが発生し、以後使用不能となつた。 以上の結果からも明らかな様に本発明の蒸着用
ボートは従来のモリブデンボートに比べ溶融アル
ミニウムに対して変化しにくく、且つ長寿命なも
のである。 実施例 3〜14 モリブデン粉末にアルミニウム、ケイ素、カリ
ウムの3種をモリブデン粉末と均一に混合できる
ように溶液の形で添加し、これを乾燥した際のモ
リブデン粉末中の添加元素の含有量は酸化アルミ
ニウム、酸化ケイ素、塩化カリウムの形でそれぞ
れ0.005重量%、0.005重量%、0.01重量%添加し、
還元して平均粒径2〜5μmのモリブデン粉末を
製造した。 このモリブデン粉末を第1表に示した組成のの
各種粉末と前記モリブデン粉末を振動ミルで20時
間混合した。
【表】
【表】 得られた混合粉末を実施例1と同様の方法で焼
結体を得た。この焼結体を実施例2と同様の熱間
鍛造および熱間圧延をし、ボート材を得た。この
ボート材の加工率は95%であつた。次に、このボ
ート材の再結晶温度より高い2000℃の温度でこの
ボート材に2時間の加熱処理を施し、蒸着用ボー
トを作成した。このボートのアルミニウム、ケイ
素、カリウムに換算した際の含有量およびL/W
は第2表の通りであつた。 比較例としてL/Wが1.3のモリブデン蒸着ボ
ートを作成した。 かくして、得られた本発明の蒸着用ボート及び
比較例のボートを用いて、アルミニウムを蒸着
し、寿命を調べた。この結果を同じく第2表に示
した。
【表】
【表】 以上の結果から明らかな様に本発明の蒸着用ボ
ートは従来のモリブデンに比べ溶融アルミニウム
に対して変化しにくく、且つ長寿命なものであ
る。 〔発明の効果〕 以上、本発明を用いたモリブデン材は、耐酸化
性に優れ、かつ長寿命なモリブデン材を提供し、
又、溶融アルミニウムに対して劣化しにくいモリ
ブデン材を提供できる。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 アルミニウム、ケイ素、カリウムの化合物か
    ら選ばれた1種又は2種以上を、アルミニウム、
    ケイ素、カリウムの量に換算して合計量で、
    0.005〜0.75重量%、残部実質的にモリブデンよ
    りなり、少なくとも表面部が長大結晶を有する高
    温強度に優れたモリブデン材。 2 化合物は酸化物、塩化物、シリコータングス
    テン酸塩のいずれか1種又は2種以上である特許
    請求の範囲第1項に記載の高温強度に優れたモリ
    ブデン材。 3 炉用ヒータに用いる特許請求の範囲第1項に
    記載の高温強度に優れたモリブデン材。 4 蒸発用ボートに用いる特許請求の範囲第1項
    に記載の高温強度に優れたモリブデン材。 5 マグネトロンセンターサポート材に用いる特
    許請求の範囲第1項に記載の高温強度に優れたモ
    リブデン材。 6 アンカーサポート材に用いる特許請求の範囲
    第1項に記載高温強度に優れたモリブデン材。 7 長大結晶の最大径(L)と、最小径(W)と
    の比(L/W)が10以上である特許請求の範囲第
    1項に記載の高温強度に優れたモリブデン材。 8 アルミニウム、ケイ素、カリウムの化合物か
    ら選ばれた1種又は2種以上を、アルミニウム、
    ケイ素、カリウムの量に換算して合計量で0.005
    〜0.75重量%、ランタン、セリウム、デスプロシ
    ウム、イツトリウム、トリウム、チタン、ジルコ
    ニウム、ニオブ、タンタル、バナジウム、クロ
    ム、マグネシウムの酸化物、炭化物あるいは窒化
    物を一種又は二種以上、合計量で0.3〜3重量%、
    残部実質的にモリブデンによりなり、少なくとも
    表面部が長大結晶を有する高温強度に優れたモリ
    ブデン材。 9 化合物は酸化物、塩化物、シリコータングス
    テン酸塩のいずれか1種又は2種以上である特許
    請求の範囲第8項に記載の高温強度に優れたモリ
    ブデン材。 10 炉用ヒーターに用いる特許請求の範囲第8
    項に記載の高温強度に優れたモリブデン材。 11 蒸着用ボートに用いる特許請求の範囲第8
    項に記載の高温強度に優れたモリブデン材。 12 マグネトロンセンターサポート材に用いる
    特許請求の範囲第8項に記載の高温強度に優れた
    モリブデン材。 13 アンカーサポート材に用いる特許請求の範
    囲第8項に記載の高温強度に優れたモリブデン
    材。 14 長大結晶の最大径(L)と最小径(W)と
    の比(L/)が10以上である特許請求の範囲第8
    項に記載の高温強度に優れたモリブデン材。
JP18015383A 1983-09-30 1983-09-30 高温強度に優れたモリブデン材 Granted JPS6075546A (ja)

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JPS6075546A JPS6075546A (ja) 1985-04-27
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