热锻性、耐高温氧化性和耐高温卤素气体腐蚀性优良的Ni基合金及由其制成的构件制造技术

提供一种Ni基合金，其热锻性、耐高温氧化性和耐高温卤素气体腐蚀性优良，并且适合用作例如片式电容器的焙烧盘、锂电池正极材料的焙烧盘、CVD设备构件、PVD设备构件、LCD设备构件、和半导体制造设备构件的构成材料。该Ni基合金包含以重量％计的2.0‑5.0％的Al、0.1‑2.5％的Si、0.1‑1.5％的Mn、0.001‑0.01％的B、和0.001‑0.1％的Zr，以及余量为Ni和不可避免杂质，并且热锻性、耐高温氧化性和耐高温卤素气体腐蚀性优良。该Ni基合金可进一步包含0.8‑4.0％的Cr。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】热锻性、耐高温氧化性和耐高温卤素气体腐蚀性优良的Ni基合金及由其制成的构件
本专利技术涉及热锻性(hotforgeability)、耐高温氧化性、和耐高温卤素气体腐蚀性优良的Ni基合金，并涉及由该Ni基合金制成的构件，特别是片式电容器的焙烧盘(bakingtray)、锂电池正极材料的焙烧盘、CVD设备构件、PVD设备构件、LCD设备构件、和半导体制造设备构件。本申请要求2013年8月27日提交的日本专利申请No.2013-175389和日本专利申请No.2013-1175390的优先权，其全部内容通过参考引入本文。
技术介绍
通常，诸如用于氧化炉或焙烧炉内的托盘等构件由耐高温氧化性优异的Ni基合金制成，以便防止由构件生成的氧化皮(oxidationscale)混入产品中。作为耐高温氧化性优异的此类Ni基合金，例如，专利文献1公开了耐高温氧化性优良的Ni基合金，其包含3.6-4.4质量％(下文中，“％”表示质量％)的Al、选自0.1-2.5％的Si、0.8-4.0％的Cr和0.1-1.5％的Mn的任选一种以上的元素，以及余量的Ni和不可避免杂质，并用作高温热交换器的鳍片(fin)和管。另外，专利文献2公开了一种Ni基合金，其包含0.05-2.5％的Al、0.3-2.5％的Si、0.5-3.0％的Cr、和0.5-1.8％的Mn、以及Si/Cr比指定为小于或等于1.1，以及余量的Ni和不可避免杂质，并且耐热性和耐腐蚀性二者优良。此外，专利文献3公开了一种火花塞电极材料用Ni基合金，其包含3.1-4.3％的Al、0.05-1.5％的Si、1-2％的Cr、0.45-0.65％的Mn、0.005-0.05％的Mg和Ca的一种以上的元素、以及余量的Ni和不可避免杂质，并且高温强度和耐火花消耗性二者优异。此外，对于CVD设备构件、PVD设备构件、LCD设备构件、和半导体制造设备构件，使用在对卤素系气体的耐等离子体反应性和在如成膜和清洁等过程中的耐腐蚀性均优异的Ni-Al层的表面上形成的纯Ni或Ni基合金构件。作为耐高温卤素气体腐蚀性优异的此类构件，例如，如专利文献4所示，提出了一种膜形成处理设备用构件，其基材的材质为形成在Ni-Al合金层表面上的纯Ni或Ni-Cr-Fe合金。现有技术文献专利文献[专利文献1]JP3814822B[专利文献2]JPH2-163336A[专利文献3]JP3206119B[专利文献4]JP2012-219369A
技术实现思路
专利技术要解决的问题近年来，在半导体产品的制造用夹具等用途中，需要耐高温氧化性优异且大型的夹具构件。然而，由于并不能说上述专利文献1至3中公开的Ni基合金的热锻性或耐高温氧化性是充分的，它们并没有作为用于需要热锻性和耐高温氧化性的用途的Ni基合金的令人满意的特性。此外，在半导体制造设备构件等用途中，需要高尺寸精度的部位或可动部变得进一步需要对卤素气体的耐腐蚀性。然而，由于上述专利文献4公开的膜形成处理设备用构件在其基材上施加机械加工和随后的膜形成处理，难以实现高尺寸精度，并且在可动部膜以微观方式破裂，这成为生成颗粒的来源；所以，该构件不是在这些部位具有令人满意的特性的构件。用于解决问题的方案鉴于这一点，本专利技术人认真地进行研究以开发解决此类问题、具有比常规Ni基合金更优异的热锻性、同时具有优异的耐高温氧化性和耐高温卤素气体腐蚀性的Ni基合金，因此，本专利技术人获得了如下研究结果：通过将0.001-0.01％的B和0.001-0.1％的Zr引入至组成如上述专利文献1所公开的、即包含以重量计为2.0-5.0％的Al、0.1-2.5％的Si、和0.1-1.5％的Mn的Ni基合金中，该Ni基合金不仅显示出与上述专利文献1公开的Ni基合金等同的耐高温氧化性，而且具有进一步优良的热锻性并且同时显示出优良的甚至是对高温卤素气体的耐腐蚀性。此外，本专利技术人已获得了如下研究结果：通过将0.001-0.01％的B和0.001-0.1％的Zr引入至成分组成如上述专利文献1所公开的、即包含以重量计为2.0-5.0％的Al、0.1-2.5％的Si、0.8-4.0％的Cr、和0.1-1.5％的Mn、以及余量的Ni和不可避免杂质的Ni基合金来获得研究结果，该Ni基合金不仅显示出与上述专利文献1公开的Ni基合金等同的耐高温氧化性，而且具有进一步优良的热锻性并且同时显示出优良的耐高温卤素气体腐蚀性。本专利技术通过上述发现来实现并具有下述方面。(1)一种热锻性、耐高温氧化性和耐高温卤素气体腐蚀性优良的Ni基合金，该Ni基合金的组成由下述构成，以重量计：2.0-5.0％的Al，0.1-2.5％的Si，0.1-1.5％的Mn，0.001-0.01％的B，0.001-0.1％的Zr，和余量的Ni和不可避免杂质。(2)根据上述(1)所述的热锻性、耐高温氧化性和耐高温卤素气体腐蚀性优良的Ni基合金，该Ni基合金的组成由下述构成，以重量计：3.6-4.2％的Al，1.1-1.7％的Si，0.2-0.7％的Mn，0.001-0.007％的B，0.001-0.06％的Zr，和余量的Ni和不可避免杂质。(3)由根据上述(1)或(2)所述的Ni基合金制成的片式电容器或锂电池正极材料的焙烧盘、CVD设备构件、PVD设备构件、LCD设备构件、和半导体制造设备构件。(4)一种热锻性、耐高温氧化性和耐高温卤素气体腐蚀性优良的Ni基合金，该Ni基合金的组成由下述构成，以重量计：2.0-5.0％的Al，0.1-2.5％的Si，0.8-4.0％的Cr，0.1-1.5％的Mn，0.001-0.01％的B，0.001-0.1％的Zr，和余量的Ni和不可避免杂质。(5)根据上述(4)所述的热锻性、耐高温氧化性和耐高温卤素气体腐蚀性优良的Ni基合金，该Ni基合金的组成由下述构成，以重量计：3.6-4.2％的Al，1.1-1.7％的Si，1.6-2.3％的Cr，0.2-0.7％的Mn，0.001-0.007％的B，0.001-0.06％的Zr，和余量的Ni和不可避免杂质。(6)由根据上述(4)或(5)所述的Ni基合金制成的片式电容器或锂电池正极材料的焙烧盘、CVD设备构件、PVD设备构件、LCD设备构件、和半导体制造设备构件。接下来，关于本专利技术的Ni基合金，将详细描述合金组成中各成分元素的含量范围的原因。Al：添加Al的原因是它具有通过在Ni基合金的表面上形成铝膜来改进耐高温氧化性和减少氧化皮的发生的作用，还具有特别是在高温氟系气体环境下通过形成高保持性的氟化铝和减少腐蚀性产物的生成来减少颗粒的生成的作用。然而，当其含量小于2.0％时，无法获得期望的效果，这是因为既没形成充分的氧化铝膜也没形成氟化铝膜，然而当含量大于5.0％时，其基材中沉淀的γ'相(Ni3Al金属间化合物)使热加工性减少，并且变得难以加工；因此此类含量是不期望的。结果，将Al的含量设定为2.0-5.0％。Al的更优选的含量为3.6-4.2％。Si：添加Si的原因是其具有改进耐高温氧化性的作用。然而，当含量小于0.1％时，无法在该作用中获得期望的改进效果，然而当含量大于2.5％时，热加工时合金容易出现裂纹；因此，将含量设定为0.1-2.5％。Si的更优选的含量为1.1-1.7％。Cr：必要本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热锻性、耐高温氧化性和耐高温卤素气体腐蚀性优良的Ni基合金，所述Ni基合金的组成含有以重量计的：2.0‑5.0％的Al，0.1‑2.5％的Si，0.1‑1.5％的Mn，0.001‑0.01％的B，0.001‑0.1％的Zr，和余量为Ni和不可避免杂质。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.08.27 JP 2013-175389;2013.08.27 JP 2013-175391.一种热锻性、耐高温氧化性和耐高温卤素气体腐蚀性优良的Ni基合金，所述Ni基合金的组成由以重量计的下列物质组成：2.0-5.0％的Al，0.1-2.5％的Si，0.1-1.5％的Mn，0.001-0.01％的B，0.001-0.1％的Zr，和任选地0.8-4.0％的Cr，和余量为Ni和不可避免杂质。2.根据权利要求1所述的热锻性、耐高温氧化性和耐高温卤素气体腐蚀性优良的Ni基合金，所述Ni基合金的组成由以重量计的下列物质组成：3.6-4.2％的Al，1.1-1.7％的Si，0.2-0.7％...

【专利技术属性】
技术研发人员：坂井广和，菅原克生，
申请(专利权)人：日立金属摩材超级合金株式会社，日立金属株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP