本发明涉及一种金属硅化物及其制造方法、合金材料及其制造方法、发热体、电阻体。本申请基于2022年4月8日在日本申请的日本特愿2022-064491号主张优先权,并将其内容援引于此。
背景技术:
1、作为高温下的耐热性优异的材料,已知有钼基合金(mo基合金)。但是,mo基合金的缺点是在高温下容易氧化。因此,在高温环境下使用mo基合金的情况下,必须在表面形成用于防止氧化的保护膜。
2、就作为这样的保护膜有效的材料而言,已知有mosi2合金(金属间化合物)(例如专利文献1)。mosi2合金由于在表面生成sio2膜,因此可以防止向mo基合金内部进行氧化。mosi2合金例如作为即使在超过1500℃那样的超高温氧化性气氛中也能使用的、即具有耐高温氧化性的材料非常有用。
3、作为在mo基合金的表面形成mosi2膜的方法,通常已知有包埋渗法。
4、现有技术文献
5、专利文献
6、专利文献1:日本特开平10-17977号公报
7、非专利文献
8、非专利文献1:jia sun et al.,“effect of filler on the oxidationprotective ability of mosi2 coating for mo substrate by halide activated packcementation”materials&design volume 92,15february 2016,pages 602-609.非专利文献2:s.majumdar“formation of mosi2 and al doped mosi2 coatings on molybdenumbase tzm(mo-0.5ti-0.1zr-0.02c)alloy”surface and coatings technology volume206,issue 15,25march 2012,pages 3393-3398.
技术实现思路
1、发明要解决的问题
2、然而,通常使用的包埋渗法虽然能稳定地形成mosi2膜,但另一方面在处理条件苛刻这一方面存在问题。具体而言,在包埋渗法的情况下,所需要的处理时间非常长,例如为10~18小时左右,而且,必须在1100~1300℃左右的非常高的温度区域进行处理(参照非专利文献1、2)。因此,对所使用的设备的负荷也成为问题。
3、此外,包埋渗法是将作为硅化的对象的金属材料(基材)埋入填充有包埋渗用粉末的坩埚内,在规定的温度下加热,由此使基材表面硅化的处理。因此,在基材的表面内产生温度不均的情况较多,有时所得到的硅化膜的膜厚不均匀。
4、从这样的背景考虑,在包括向mo基合金的表面形成mosi2膜的方法的mosi2合金的制法中,要求能得到具有优异的耐高温氧化性的mosi2合金,并且能缩短高温处理时间、降低处理温度等提高制法效率的方法。
5、鉴于以上情况,本发明的技术问题在于,提供一种具有优异的耐氧化性的金属硅化物及其制造方法、合金材料及其制造方法、发热体、电阻体。
6、技术方案
7、本发明人等首先着眼于浸渍mo基合金的si浴的组成,从兼顾所得到的mosi2合金的高温氧化性的提高和制法效率的提高的观点考虑,对浴组成的设计进行了研究。其结果发现,通过使用在sn浴中含有si而成的熔融sn-si合金浴,能得到具有优异的高温氧化性的mosi2合金,并且能实现处理时间(浸渍时间)的缩短化以及处理温度(浴温)的降低。此外,使用钨基合金(w基合金)作为其他耐热材料进行了同样的调查,结果发现,在使用w基合金的情况下,也能得到具有优异的高温氧化性的mosi2合金,并且能实现制造效率的提高。
8、进而,对si浴的组成进行了调查,结果可知,作为向浴中的添加元素,除了sn以外,ag、au、bi、pb以及cu也具有与上述同样的作用效果。
9、本发明是基于上述见解而完成的,其主旨如下所述。
10、[1]本发明的第一实施方式的金属硅化物含有元素m,以质量%计含有元素x:0.001%~10%,所述元素x为由sn、ag、au、bi、pb以及cu构成的组中的一种以上,所述元素m为mo或w。
11、[2]在上述[1]所述的金属硅化物中,所述元素x可以为sn。
12、[3]本发明的第二实施方式的金属硅化物的制造方法是上述[1]所述的金属硅化物的制造方法,其中,包括:浸渍工序,使mo基合金材料或w基合金材料浸渍于包含si和所述元素x的处理浴中,所述处理浴的浴温为200~1500℃,所述处理浴的组成含有si:0.001质量%~99.99质量%,剩余部分为所述元素x。
13、[4]在上述[3]所述的金属硅化物的制造方法中,所述元素x可以为sn。
14、[5]在上述[3]或[4]所述的金属硅化物的制造方法中,可以在所述浸渍工序之前,还包括:事先成型工序,对所述mo基合金材料或所述w基合金材料进行成型。
15、[6]本发明的第三实施方式的合金材料具备母材以及形成于所述母材的表面的、由含有元素m的金属硅化物构成的膜,所述金属硅化物以质量%计含有元素x:0.001%~10%,所述元素x为由sn、ag、au、bi、pb以及cu构成的组中的一种以上,所述元素m为mo或w,所述母材为mo基合金材料或w基合金材料。
16、[7]在上述[6]所述的合金材料中,所述元素x可以为sn。
17、[8]本发明的第四实施方式的合金材料的制造方法是上述[6]所述的合金材料的制造方法,其中,包括:浸渍工序,使所述母材浸渍于包含si和所述元素x的处理浴中,所述处理浴的浴温为200~1500℃,所述处理浴的组成含有si:0.001质量%~99.99质量%,剩余部分为所述元素x。
18、[9]在上述[8]所述的合金材料的制造方法中,所述元素x可以为sn。
19、[10]在上述[8]或[9]所述的合金材料的制造方法中,可以在所述浸渍工序之前,还包括:事先成型工序,对所述母材进行成型。
20、[11]本发明的第五实施方式的发热体包含上述[1]或[2]所述的金属硅化物。
21、[12]本发明的第六实施方式的电阻体包含上述[1]或[2]所述的金属硅化物。
22、有益效果
23、根据本发明,能提供一种具有优异的耐氧化性的金属硅化物及其制造方法、合金材料及其制造方法、发热体、电阻体。此外,根据本发明的金属硅化物的制造方法、合金材料的制造方法,能缩短处理时间,并且能降低处理温度,因此能显著提高制法效率。
1.一种金属硅化物,其特征在于,
2.根据权利要求1所述的金属硅化物,其特征在于,
3.一种金属硅化物的制造方法,其特征在于,
4.根据权利要求3所述的金属硅化物的制造方法,其特征在于,
5.根据权利要求3或4所述的金属硅化物的制造方法,其中,
6.一种合金材料,其特征在于,所述合金材料具备:
7.根据权利要求6所述的合金材料,其特征在于,
8.一种合金材料的制造方法,其特征在于,
9.根据权利要求8所述的合金材料的制造方法,其特征在于,
10.根据权利要求8或9所述的合金材料的制造方法,其中,
11.一种发热体,所述发热体包含如权利要求1或2所述的金属硅化物。
12.一种电阻体,所述电阻体包含如权利要求1或2所述的金属硅化物。