JP3522821B2 - バイメタル - Google Patents
バイメタルInfo
- Publication number
- JP3522821B2 JP3522821B2 JP05674594A JP5674594A JP3522821B2 JP 3522821 B2 JP3522821 B2 JP 3522821B2 JP 05674594 A JP05674594 A JP 05674594A JP 5674594 A JP5674594 A JP 5674594A JP 3522821 B2 JP3522821 B2 JP 3522821B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- alloy
- thermal expansion
- bimetal
- temperature range
- less
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Details Of Measuring And Other Instruments (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、熱制御機器等に多用
されるバイメタルの改良に係り、特に低熱膨張合金とし
て特定組成範囲からなるＮｉ−Ｃｏ−Ｆｅ系低熱膨張合
金を使用することにより高わん曲特性を有し、かつ比例
温度範囲の拡大を可能としたバイメタルに関する。
されるバイメタルの改良に係り、特に低熱膨張合金とし
て特定組成範囲からなるＮｉ−Ｃｏ−Ｆｅ系低熱膨張合
金を使用することにより高わん曲特性を有し、かつ比例
温度範囲の拡大を可能としたバイメタルに関する。
【０００２】
【従来の技術】一般にバイメタルは熱膨張係数の異なる
少なくとも２種以上の金属あるいは合金を適当な方法で
接着貼合わせて、板または条に圧延し、それらの熱膨張
係数の差に応じて温度変化によりわん曲する性質を有す
るもので、熱制御機器をはじめカラーテレビの色調調整
等、幅広い分野に使用されている。
少なくとも２種以上の金属あるいは合金を適当な方法で
接着貼合わせて、板または条に圧延し、それらの熱膨張
係数の差に応じて温度変化によりわん曲する性質を有す
るもので、熱制御機器をはじめカラーテレビの色調調整
等、幅広い分野に使用されている。
【０００３】バイメタルを構成する金属あるいは合金と
しては、低熱膨張係数を有する材料としてＮｉ−Ｆｅ合
金が使用され、また高熱膨張係数を有する材料として使
用温度範囲等に応じＮｉ、Ｚｎ−Ｃｕ合金、Ｎｉ−Ｃｒ
−Ｆｅ合金、Ｎｉ−Ｍｎ−Ｆｅ合金、Ｎｉ−Ｍｏ−Ｆｅ
合金、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｍｎ合金等が使用されている。
しては、低熱膨張係数を有する材料としてＮｉ−Ｆｅ合
金が使用され、また高熱膨張係数を有する材料として使
用温度範囲等に応じＮｉ、Ｚｎ−Ｃｕ合金、Ｎｉ−Ｃｒ
−Ｆｅ合金、Ｎｉ−Ｍｎ−Ｆｅ合金、Ｎｉ−Ｍｏ−Ｆｅ
合金、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｍｎ合金等が使用されている。
【０００４】また、バイメタルの用途に応じてバイメタ
ルの電気抵抗（体積抵抗率）を調整するために、前記低
熱膨張合金と高熱膨張金属又は合金との間にＣｕ、Ｃｕ
合金、Ｎｉ、Ｎｉ合金等の中間層金属又は合金を介在さ
せて接着貼合わせた構成が知られている。さらに、必要
に応じてバイメタルの表面にステンレス系合金等の耐食
性被覆を形成した構成、Ａｌ、Ｚｎ等のゲッター材被覆
を形成した構成等が知られている。
ルの電気抵抗（体積抵抗率）を調整するために、前記低
熱膨張合金と高熱膨張金属又は合金との間にＣｕ、Ｃｕ
合金、Ｎｉ、Ｎｉ合金等の中間層金属又は合金を介在さ
せて接着貼合わせた構成が知られている。さらに、必要
に応じてバイメタルの表面にステンレス系合金等の耐食
性被覆を形成した構成、Ａｌ、Ｚｎ等のゲッター材被覆
を形成した構成等が知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】以上に説明するよう
に、従来から知られているバイメタルの構成は、低熱膨
張合金と高熱膨張金属又は合金を、中間層金属又は合金
を介在させ、あるいは介在させないで接合された構成か
らなるが、いずれの構成においても、低熱膨張合金とし
てはＮｉ−Ｆｅ合金が使用されている。バイメタルに使
用されるＮｉ−Ｆｅ合金として最も一般的なものとして
は３６ｗｔ％Ｎｉ−Ｆｅ合金が知られている（ＪＩＳ
Ｃ ２５３０）。しかし、３６ｗｔ％Ｎｉ−Ｆｅ合金の
熱膨張の変移点は約２００℃であり、該変移点以上の温
度においては熱膨張が極めて大きくなるため、バイメタ
ルとしての比例温度範囲も１５０℃程度以下の範囲に限
られるという欠点を有している。
に、従来から知られているバイメタルの構成は、低熱膨
張合金と高熱膨張金属又は合金を、中間層金属又は合金
を介在させ、あるいは介在させないで接合された構成か
らなるが、いずれの構成においても、低熱膨張合金とし
てはＮｉ−Ｆｅ合金が使用されている。バイメタルに使
用されるＮｉ−Ｆｅ合金として最も一般的なものとして
は３６ｗｔ％Ｎｉ−Ｆｅ合金が知られている（ＪＩＳ
Ｃ ２５３０）。しかし、３６ｗｔ％Ｎｉ−Ｆｅ合金の
熱膨張の変移点は約２００℃であり、該変移点以上の温
度においては熱膨張が極めて大きくなるため、バイメタ
ルとしての比例温度範囲も１５０℃程度以下の範囲に限
られるという欠点を有している。
【０００６】熱膨張の変移点が３６ｗｔ％Ｎｉ−Ｆｅ合
金よりも高いＮｉ−Ｆｅ合金としては４２ｗｔ％Ｎｉ−
Ｆｅ合金が知られている。４２ｗｔ％Ｎｉ−Ｆｅ合金の
熱膨張の変移点は約３５０℃であり、バイメタルとして
の比例温度範囲も３５０℃程度まで拡大することができ
る。しかし、本質的に４２ｗｔ％Ｎｉ−Ｆｅ合金の熱膨
張は３６ｗｔ％Ｎｉ−Ｆｅ合金の熱膨張に比べ、相当大
きいため（例えば、３０〜１００℃の温度範囲における
平均熱膨張係数で比較すると４２ｗｔ％Ｎｉ−Ｆｅ合金
は約４×１０-6・Ｋ-1であり、３６ｗｔ％Ｎｉ−Ｆｅ合
金は約１．７×１０-6・Ｋ-1である）、バイメタルとし
てのわん曲係数が小さいという欠点を有している。
金よりも高いＮｉ−Ｆｅ合金としては４２ｗｔ％Ｎｉ−
Ｆｅ合金が知られている。４２ｗｔ％Ｎｉ−Ｆｅ合金の
熱膨張の変移点は約３５０℃であり、バイメタルとして
の比例温度範囲も３５０℃程度まで拡大することができ
る。しかし、本質的に４２ｗｔ％Ｎｉ−Ｆｅ合金の熱膨
張は３６ｗｔ％Ｎｉ−Ｆｅ合金の熱膨張に比べ、相当大
きいため（例えば、３０〜１００℃の温度範囲における
平均熱膨張係数で比較すると４２ｗｔ％Ｎｉ−Ｆｅ合金
は約４×１０-6・Ｋ-1であり、３６ｗｔ％Ｎｉ−Ｆｅ合
金は約１．７×１０-6・Ｋ-1である）、バイメタルとし
てのわん曲係数が小さいという欠点を有している。
【０００７】先に説明したようにバイメタルの用途は非
常に広範囲であり、近年では使用温度範囲も拡大する傾
向にあり、例えば熱制御機器等においても高温度域での
高精度の制御が要求されることから、バイメタルに対し
ても高温度域でのリニアなわん曲特性が要求される。す
なわち、比例温度範囲の拡大が不可欠となる。また、熱
制御機器等においては小型軽量化とともに、高寿命化が
強く要求されることから、バイメタルに対してもわん曲
係数を一層向上することが望まれている。しかし、現在
提案されている低熱膨張合金として３６ｗｔ％Ｎｉ−Ｆ
ｅ合金や４２ｗｔ％Ｎｉ−Ｆｅ合金を用いたバイメタル
では、先に説明したような欠点を有することから、近年
の要求を満足することができない。
常に広範囲であり、近年では使用温度範囲も拡大する傾
向にあり、例えば熱制御機器等においても高温度域での
高精度の制御が要求されることから、バイメタルに対し
ても高温度域でのリニアなわん曲特性が要求される。す
なわち、比例温度範囲の拡大が不可欠となる。また、熱
制御機器等においては小型軽量化とともに、高寿命化が
強く要求されることから、バイメタルに対してもわん曲
係数を一層向上することが望まれている。しかし、現在
提案されている低熱膨張合金として３６ｗｔ％Ｎｉ−Ｆ
ｅ合金や４２ｗｔ％Ｎｉ−Ｆｅ合金を用いたバイメタル
では、先に説明したような欠点を有することから、近年
の要求を満足することができない。
【０００８】この発明は、上記の欠点を解決し、低熱膨
張合金として４２ｗｔ％Ｎｉ−Ｆｅ合金を用いたバイメ
タルと同等以上の比例温度範囲を有し、かつ３６ｗｔ％
Ｎｉ−Ｆｅ合金を用いたバイメタルよりもわん曲係数が
大きな高わん曲特性を有するバイメタルの提供を目的と
している。
張合金として４２ｗｔ％Ｎｉ−Ｆｅ合金を用いたバイメ
タルと同等以上の比例温度範囲を有し、かつ３６ｗｔ％
Ｎｉ−Ｆｅ合金を用いたバイメタルよりもわん曲係数が
大きな高わん曲特性を有するバイメタルの提供を目的と
している。
【０００９】
【課題を解決するための手段】先に、この発明の発明者
の一人が、高温度域でも熱膨張係数が変化せず、極めて
小さな熱膨張係数を有するＮｉ−Ｃｏ−Ｆｅ系低熱膨張
合金としてＮｉ ３１．５〜３４ｗｔ％、Ｃｏ ６〜
８．５ｗｔ％、かつ３８．５≦Ｎｉ＋Ｃｏ≦４０．５ｗ
ｔ％を満足し、残部Ｆｅ及び不可避的不純物元素からな
る低熱膨張合金を提案した（特願平４−２７８２０６
号）。このＮｉ−Ｃｏ−Ｆｅ系低熱膨張合金は、それぞ
れ極狭い含有範囲に規制されたＮｉとＣｏの総量を特定
範囲内とすることにより、３０℃〜１００℃の熱膨張係
数を従来の所謂スーパーインバー合金と呼ばれる公称組
成３１ｗｔ％Ｎｉ−５ｗｔ％Ｃｏ−Ｆｅ合金の熱膨張係
数と同等にすることができ、さらに３０〜３００℃にわ
たって熱膨張が２×１０-6／℃以下と極めて小さく、さ
らに、変移点が２５０℃以上、変態温度が−５０℃以下
となり、低温度から高温度域の高範囲の使用環境温度に
よっても熱膨張係数が極めて小さく変化しない優れた特
性を発揮することを特徴としている。
の一人が、高温度域でも熱膨張係数が変化せず、極めて
小さな熱膨張係数を有するＮｉ−Ｃｏ−Ｆｅ系低熱膨張
合金としてＮｉ ３１．５〜３４ｗｔ％、Ｃｏ ６〜
８．５ｗｔ％、かつ３８．５≦Ｎｉ＋Ｃｏ≦４０．５ｗ
ｔ％を満足し、残部Ｆｅ及び不可避的不純物元素からな
る低熱膨張合金を提案した（特願平４−２７８２０６
号）。このＮｉ−Ｃｏ−Ｆｅ系低熱膨張合金は、それぞ
れ極狭い含有範囲に規制されたＮｉとＣｏの総量を特定
範囲内とすることにより、３０℃〜１００℃の熱膨張係
数を従来の所謂スーパーインバー合金と呼ばれる公称組
成３１ｗｔ％Ｎｉ−５ｗｔ％Ｃｏ−Ｆｅ合金の熱膨張係
数と同等にすることができ、さらに３０〜３００℃にわ
たって熱膨張が２×１０-6／℃以下と極めて小さく、さ
らに、変移点が２５０℃以上、変態温度が−５０℃以下
となり、低温度から高温度域の高範囲の使用環境温度に
よっても熱膨張係数が極めて小さく変化しない優れた特
性を発揮することを特徴としている。
【００１０】発明者等は、この特定組成範囲からなるＮ
ｉ−Ｃｏ−Ｆｅ系低熱膨張合金をバイメタルを構成する
低熱膨張合金として使用した場合の諸特性について種々
の実験を繰り返した結果、従来にない高温度域における
わん曲特性と比例温度範囲の拡大が可能であることを知
見し、発明を完成したのである。
ｉ−Ｃｏ−Ｆｅ系低熱膨張合金をバイメタルを構成する
低熱膨張合金として使用した場合の諸特性について種々
の実験を繰り返した結果、従来にない高温度域における
わん曲特性と比例温度範囲の拡大が可能であることを知
見し、発明を完成したのである。
【００１１】すなわち、この発明は、Ｎｉ ３１．５ｗ
ｔ％以上３４ｗｔ％以下、Ｃｏ ６ｗｔ％以上８．５ｗ
ｔ％以下、かつ３８．５ｗｔ％≦Ｎｉ＋Ｃｏ≦４０．５
ｗｔ％を満足し、残部Ｆｅ及び不可避的不純物元素から
なり、３０℃以上３００℃以下の熱膨張係数が２×１０
-6／℃以下で熱膨張の変移点が２５０℃以上であり、か
つγ→α変態温度が−５０℃以下である低熱膨張合金
と、高熱膨張金属又は合金を、直接あるいは中間層金属
又は合金を介在させて接合してなり、比例温度範囲が広
く高わん曲特性を有することを特徴とするバイメタルで
ある。また、上記バイメタルにおいて一層の比例温度範
囲の拡大を可能とする構成として低熱膨張合金がＮｉ≧
３１．５ｗｔ％、７ｗｔ％＜Ｃｏ＜８ｗｔ％、かつＮｉ
＋Ｃｏ≦４０．５ｗｔ％を満足し、残部Ｆｅ及び不可避
的不純物元素からなることを特徴とするバイメタルを併
せて提案する。
ｔ％以上３４ｗｔ％以下、Ｃｏ ６ｗｔ％以上８．５ｗ
ｔ％以下、かつ３８．５ｗｔ％≦Ｎｉ＋Ｃｏ≦４０．５
ｗｔ％を満足し、残部Ｆｅ及び不可避的不純物元素から
なり、３０℃以上３００℃以下の熱膨張係数が２×１０
-6／℃以下で熱膨張の変移点が２５０℃以上であり、か
つγ→α変態温度が−５０℃以下である低熱膨張合金
と、高熱膨張金属又は合金を、直接あるいは中間層金属
又は合金を介在させて接合してなり、比例温度範囲が広
く高わん曲特性を有することを特徴とするバイメタルで
ある。また、上記バイメタルにおいて一層の比例温度範
囲の拡大を可能とする構成として低熱膨張合金がＮｉ≧
３１．５ｗｔ％、７ｗｔ％＜Ｃｏ＜８ｗｔ％、かつＮｉ
＋Ｃｏ≦４０．５ｗｔ％を満足し、残部Ｆｅ及び不可避
的不純物元素からなることを特徴とするバイメタルを併
せて提案する。
【００１２】また、この発明は、バイメタルの少なくと
も一方の表面に、Ｎｉ、Ｎｉ−Ｃｕ合金、Ｆｅ−Ｃｒ合
金、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ合金、Ｔｉのいずれかの箔をクラ
ッドして耐食性の向上を図ったバイメタル、バイメタル
の少なくとも一方の表面にＡｌ、Ｚｎのいずれかの箔を
クラッドしたバイメタルを併せて提案する。
も一方の表面に、Ｎｉ、Ｎｉ−Ｃｕ合金、Ｆｅ−Ｃｒ合
金、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ合金、Ｔｉのいずれかの箔をクラ
ッドして耐食性の向上を図ったバイメタル、バイメタル
の少なくとも一方の表面にＡｌ、Ｚｎのいずれかの箔を
クラッドしたバイメタルを併せて提案する。
【００１３】この発明のバイメタルの主たる特徴である
低熱膨張合金の組成の限定理由を以下に説明する。Ｎｉ
は、本系組成基本成分であり、３１．５ｗｔ％未満では
γ→α′変態温度が−５０℃以上となり、使用中や輸送
中にγ→α′変態してしまう可能性もあり、一旦γ→
α′変態を起こすと熱膨張が急激に増大し好ましくな
く、また３４ｗｔ％を超えると熱膨張が大きくなるた
め、３１．５〜３４ｗｔ％の範囲とする。Ｃｏは、本系
組成基本成分であり、６ｗｔ％未満では熱膨張の変移点
が２５０℃未満となると同時に変移点を超える温度での
熱膨張が大きくなり、この発明の主たる目的の一つであ
るバイメタルの比例温度範囲の拡大が実現できなくな
る。また、８．５ｗｔ％を超えると熱膨張が大きくなる
ため、６〜８．５ｗｔ％の範囲とする。ＮｉとＣｏの総
量規制は、Ｎｉ＋Ｃｏが３８．５ｗｔ％未満では熱膨張
の変移点が２５０℃未満となるとともに変移点を超える
温度での熱膨張が大きくなり、この発明の主たる目的の
一つであるバイメタルの比例温度範囲の拡大が実現でき
なくなる。さらに４０．５ｗｔ％を超えると熱膨張が大
きくなるため、Ｎｉ＋Ｃｏは３８．５〜４０．５ｗｔ％
の範囲とする。さらに、Ｆｅは、本系組成基本成分であ
り、ＮｉやＣｏ等の含有残余を占める。
低熱膨張合金の組成の限定理由を以下に説明する。Ｎｉ
は、本系組成基本成分であり、３１．５ｗｔ％未満では
γ→α′変態温度が−５０℃以上となり、使用中や輸送
中にγ→α′変態してしまう可能性もあり、一旦γ→
α′変態を起こすと熱膨張が急激に増大し好ましくな
く、また３４ｗｔ％を超えると熱膨張が大きくなるた
め、３１．５〜３４ｗｔ％の範囲とする。Ｃｏは、本系
組成基本成分であり、６ｗｔ％未満では熱膨張の変移点
が２５０℃未満となると同時に変移点を超える温度での
熱膨張が大きくなり、この発明の主たる目的の一つであ
るバイメタルの比例温度範囲の拡大が実現できなくな
る。また、８．５ｗｔ％を超えると熱膨張が大きくなる
ため、６〜８．５ｗｔ％の範囲とする。ＮｉとＣｏの総
量規制は、Ｎｉ＋Ｃｏが３８．５ｗｔ％未満では熱膨張
の変移点が２５０℃未満となるとともに変移点を超える
温度での熱膨張が大きくなり、この発明の主たる目的の
一つであるバイメタルの比例温度範囲の拡大が実現でき
なくなる。さらに４０．５ｗｔ％を超えると熱膨張が大
きくなるため、Ｎｉ＋Ｃｏは３８．５〜４０．５ｗｔ％
の範囲とする。さらに、Ｆｅは、本系組成基本成分であ
り、ＮｉやＣｏ等の含有残余を占める。
【００１４】上記の組成範囲において、熱膨張の変移点
を高くしバイメタルにおける比例温度範囲の一層の拡大
を可能とするためには基本成分であるＮｉ、Ｃｏの組成
範囲をＮｉ≧３１．５ｗｔ％、７＜Ｃｏ＜８ｗｔ％、か
つＮｉ＋Ｃｏ≦４０．５ｗｔ％とすることが望ましい。
この組成範囲からなるＮｉ−Ｃｏ−Ｆｅ系低熱膨張合金
においては熱膨張の変移点が約２９０℃程度になる。添
加元素は特に限定しないが、材料の機械的特性等を考慮
すると、例えば、Ｃは０．０２ｗｔ％以下、Ｓｉは０．
２５ｗｔ％以下、Ｍｎは０．５ｗｔ％以下が望ましい。
を高くしバイメタルにおける比例温度範囲の一層の拡大
を可能とするためには基本成分であるＮｉ、Ｃｏの組成
範囲をＮｉ≧３１．５ｗｔ％、７＜Ｃｏ＜８ｗｔ％、か
つＮｉ＋Ｃｏ≦４０．５ｗｔ％とすることが望ましい。
この組成範囲からなるＮｉ−Ｃｏ−Ｆｅ系低熱膨張合金
においては熱膨張の変移点が約２９０℃程度になる。添
加元素は特に限定しないが、材料の機械的特性等を考慮
すると、例えば、Ｃは０．０２ｗｔ％以下、Ｓｉは０．
２５ｗｔ％以下、Ｍｎは０．５ｗｔ％以下が望ましい。
【００１５】この発明のバイメタルを構成する高熱膨張
金属又は合金としては、公知の種々の材料が適用でき
る。例えば、高熱膨張金属又は合金としてＮｉまたはＣ
ｕ、Ｚｎ２０〜４０ｗｔ％と残部ＣｕからなるＺｎ−Ｃ
ｕ合金を使用する構成では、比較的低温用（〜１５０℃
程度）のバイメタルとして有効であり、特に、電気抵抗
が低く、熱伝導率が高く、動作感度がよいという特徴を
有するバイメタルが得られる。また、高熱膨張金属合金
としてＮｉ１７〜２６ｗｔ％にＣｒ２．５〜１２ｗｔ
％、Ｍｎ５〜７ｗｔ％、Ｍｏ３〜７ｗｔ％の一種と残部
ＦｅからなるＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ合金、Ｎｉ−Ｍｎ−Ｆｅ
合金、Ｎｉ−Ｍｏ−Ｆｅ合金を使用する構成では、約３
００℃までの広い温度範囲を有し、かつ３５０℃まで高
いわん曲特性を持つ特徴を有するバイメタルが得られ
る。さらに、高熱膨張金属合金としてＭｎ７０〜８０ｗ
ｔ％、Ｎｉ５〜１５ｗｔ％、残部ＣｕからなるＣｕ−Ｎ
ｉ−Ｍｎ合金を使用する構成では、高抵抗バイメタル
（２０℃における体積抵抗率：〜１４０μΩ・ｃｍ程
度）として有効であり、特に、約２２０℃までの中温度
域で最高の湾曲を示す高いわん曲係数を有し、かつ電気
抵抗も高いことから通電発熱時に大きな湾曲量が確保で
きる特徴を有するバイメタルが得られる。
金属又は合金としては、公知の種々の材料が適用でき
る。例えば、高熱膨張金属又は合金としてＮｉまたはＣ
ｕ、Ｚｎ２０〜４０ｗｔ％と残部ＣｕからなるＺｎ−Ｃ
ｕ合金を使用する構成では、比較的低温用（〜１５０℃
程度）のバイメタルとして有効であり、特に、電気抵抗
が低く、熱伝導率が高く、動作感度がよいという特徴を
有するバイメタルが得られる。また、高熱膨張金属合金
としてＮｉ１７〜２６ｗｔ％にＣｒ２．５〜１２ｗｔ
％、Ｍｎ５〜７ｗｔ％、Ｍｏ３〜７ｗｔ％の一種と残部
ＦｅからなるＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ合金、Ｎｉ−Ｍｎ−Ｆｅ
合金、Ｎｉ−Ｍｏ−Ｆｅ合金を使用する構成では、約３
００℃までの広い温度範囲を有し、かつ３５０℃まで高
いわん曲特性を持つ特徴を有するバイメタルが得られ
る。さらに、高熱膨張金属合金としてＭｎ７０〜８０ｗ
ｔ％、Ｎｉ５〜１５ｗｔ％、残部ＣｕからなるＣｕ−Ｎ
ｉ−Ｍｎ合金を使用する構成では、高抵抗バイメタル
（２０℃における体積抵抗率：〜１４０μΩ・ｃｍ程
度）として有効であり、特に、約２２０℃までの中温度
域で最高の湾曲を示す高いわん曲係数を有し、かつ電気
抵抗も高いことから通電発熱時に大きな湾曲量が確保で
きる特徴を有するバイメタルが得られる。
【００１６】この発明は、図１のＡに示す如く、以上に
説明したＮｉ−Ｃｏ−Ｆｅ系低熱膨張合金板１と種々の
組成範囲からなる高熱膨張金属又は合金からなる高熱膨
張材料板２を直接接合一体化した構成の他、例えば、図
１のＢに示す如く、前記低熱膨張合金板１と高熱膨張材
料板２との間に、Ｃｕ、Ｃｕ合金、Ｎｉ、Ｎｉ合金等の
金属又は合金からなる中間層材料板３を介在させて接合
一体化し、バイメタルの電気抵抗（体積抵抗率）を調整
した構成においても、この発明の本質的な特徴を有効に
実現することができる。
説明したＮｉ−Ｃｏ−Ｆｅ系低熱膨張合金板１と種々の
組成範囲からなる高熱膨張金属又は合金からなる高熱膨
張材料板２を直接接合一体化した構成の他、例えば、図
１のＢに示す如く、前記低熱膨張合金板１と高熱膨張材
料板２との間に、Ｃｕ、Ｃｕ合金、Ｎｉ、Ｎｉ合金等の
金属又は合金からなる中間層材料板３を介在させて接合
一体化し、バイメタルの電気抵抗（体積抵抗率）を調整
した構成においても、この発明の本質的な特徴を有効に
実現することができる。
【００１７】また、図１のＡに示す前記低熱膨張合金板
１と高熱膨張材料板２を直接接合一体化した構成の他
に、図１のＣに示す如く、低熱膨張合金板１と高熱膨張
材料板２を直接接合一体化したものの両面にＮｉ、Ｎｉ
−Ｃｕ合金、Ｆｅ−Ｃｒ合金、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ合金、
Ｔｉ等の耐食性に優れた被覆層４，４を形成することに
よってスチームトラップ用等の上記にさらされる雰囲気
内での使用を可能とすることができる。もちろん、被覆
層４を低熱膨張合金板１あるいは高熱膨張材料板２のい
ずれか一方面にのみ設けることもできる。上記の耐食性
被覆層４は使用雰囲気やバイメタル本体の材料に応じて
バイメタルの一方主面又は両主面に形成するが、この発
明の本質的な特徴を有効に実現するために、材質や厚さ
等を適宜選定することが望ましい。さらに、図１のＣに
示す構成と同様に前記低熱膨張合金板１と高熱膨張材料
板２とを直接接合一体化するとともに、少なくとも一方
主両面にＡｌ、Ｚｎ等のゲッター材被覆による被覆層
４，４を形成し、蛍光ランプ用グロースタータ等に使用
することも可能である。また、図１のＢに示す中間層材
料板３を介在させて低熱膨張合金板１と高熱膨張材料板
２とを接合一体化した構成に上記の被覆層４をいずれか
一方面、あるいは両面に設けることができる。
１と高熱膨張材料板２を直接接合一体化した構成の他
に、図１のＣに示す如く、低熱膨張合金板１と高熱膨張
材料板２を直接接合一体化したものの両面にＮｉ、Ｎｉ
−Ｃｕ合金、Ｆｅ−Ｃｒ合金、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ合金、
Ｔｉ等の耐食性に優れた被覆層４，４を形成することに
よってスチームトラップ用等の上記にさらされる雰囲気
内での使用を可能とすることができる。もちろん、被覆
層４を低熱膨張合金板１あるいは高熱膨張材料板２のい
ずれか一方面にのみ設けることもできる。上記の耐食性
被覆層４は使用雰囲気やバイメタル本体の材料に応じて
バイメタルの一方主面又は両主面に形成するが、この発
明の本質的な特徴を有効に実現するために、材質や厚さ
等を適宜選定することが望ましい。さらに、図１のＣに
示す構成と同様に前記低熱膨張合金板１と高熱膨張材料
板２とを直接接合一体化するとともに、少なくとも一方
主両面にＡｌ、Ｚｎ等のゲッター材被覆による被覆層
４，４を形成し、蛍光ランプ用グロースタータ等に使用
することも可能である。また、図１のＢに示す中間層材
料板３を介在させて低熱膨張合金板１と高熱膨張材料板
２とを接合一体化した構成に上記の被覆層４をいずれか
一方面、あるいは両面に設けることができる。
【００１８】すなわち、この発明においてはバイメタル
を構成する低熱膨張合金が特許請求の範囲に記載される
特定組成からなることを主たる特徴とし、さらに高熱膨
張金属又は合金、中間層金属又は合金、被覆金属又は合
金等を適宜選定することにより、各種用途に応じた優れ
た特性を有するバイメタルの提供を可能とする。
を構成する低熱膨張合金が特許請求の範囲に記載される
特定組成からなることを主たる特徴とし、さらに高熱膨
張金属又は合金、中間層金属又は合金、被覆金属又は合
金等を適宜選定することにより、各種用途に応じた優れ
た特性を有するバイメタルの提供を可能とする。
【００１９】
【作用】この発明のバイメタルは、特に低熱膨張合金と
して３０〜３００℃にわたって熱膨張が２×１０-6／℃
以下と極めて小さく、さらに、変移点が２５０℃以上、
変態温度が−５０℃以下である極狭い含有範囲に規制さ
れたＮｉとＣｏの総量を特定範囲内としたＦｅ−Ｎｉ−
Ｃｏ系合金を効果的に配置することにより、わん曲係数
の向上とともに比例温度範囲の拡大を可能とし、特に、
高温度域でのリニアなわん曲特性が得られる。すなわ
ち、わん曲係数の向上に伴いバイメタルの部品寸法が小
さくでき、該バイメタルを配置する機器の小型軽量化が
可能となる。電気抵抗は従来材と同程度となり、現状の
抵抗材としての特徴は損なわれていない。また、比例温
度範囲の拡大は単にバイメタルの用途を拡大するだけで
なく、高温度域での作動が安定し、熱制御機器等におけ
る高精度の制御が実現できる。
して３０〜３００℃にわたって熱膨張が２×１０-6／℃
以下と極めて小さく、さらに、変移点が２５０℃以上、
変態温度が−５０℃以下である極狭い含有範囲に規制さ
れたＮｉとＣｏの総量を特定範囲内としたＦｅ−Ｎｉ−
Ｃｏ系合金を効果的に配置することにより、わん曲係数
の向上とともに比例温度範囲の拡大を可能とし、特に、
高温度域でのリニアなわん曲特性が得られる。すなわ
ち、わん曲係数の向上に伴いバイメタルの部品寸法が小
さくでき、該バイメタルを配置する機器の小型軽量化が
可能となる。電気抵抗は従来材と同程度となり、現状の
抵抗材としての特徴は損なわれていない。また、比例温
度範囲の拡大は単にバイメタルの用途を拡大するだけで
なく、高温度域での作動が安定し、熱制御機器等におけ
る高精度の制御が実現できる。
【００２０】
【実施例】この発明のバイメタルの特徴を以下に示す一
実施例によって説明する。この発明のバイメタルと比較
例のバイメタルともに公知の製造方法、すなわち、バイ
メタルを構成する所定組成範囲の低熱膨張合金板、高熱
膨張合金板、さらに必要に応じて中間層金属又は合金
板、被覆金属又は合金箔を所定の圧延率にて冷間圧接
し、拡散焼鈍、仕上げ圧延、幅切断等の工程を経て厚さ
０．５ｍｍのバイメタルとした。なお、いずれのバイメ
タルも低熱膨張合金板と高熱膨張合金板との厚さ比を
１：１とした。各々のバイメタル構成を表１に示す。ま
た、得られたバイメタルの比例温度範囲、わん曲係数
（ＪＩＳ Ｃ ２５３０に基づく）、体積抵抗率を測定
し、その結果を表２に示す。なお、従来から変位量（わ
ん曲量）が大きなバイメタル構成として知られる比較例
の試料Ｎｏ．１３とこの発明の試料Ｎｏ．１（高熱膨張
合金は試料Ｎｏ．１３と同一材料）との温度変化と変位
量（わん曲量）との関係を図２に示す。また、従来から
比例温度範囲が広いバイメタル構成として知られる比較
例の試料Ｎｏ．１６とこの発明の試料Ｎｏ．６（高熱膨
張合金は試料Ｎｏ．１６と同一材料）との温度変化と変
位量（わん曲量）との関係を図３に示す。
実施例によって説明する。この発明のバイメタルと比較
例のバイメタルともに公知の製造方法、すなわち、バイ
メタルを構成する所定組成範囲の低熱膨張合金板、高熱
膨張合金板、さらに必要に応じて中間層金属又は合金
板、被覆金属又は合金箔を所定の圧延率にて冷間圧接
し、拡散焼鈍、仕上げ圧延、幅切断等の工程を経て厚さ
０．５ｍｍのバイメタルとした。なお、いずれのバイメ
タルも低熱膨張合金板と高熱膨張合金板との厚さ比を
１：１とした。各々のバイメタル構成を表１に示す。ま
た、得られたバイメタルの比例温度範囲、わん曲係数
（ＪＩＳ Ｃ ２５３０に基づく）、体積抵抗率を測定
し、その結果を表２に示す。なお、従来から変位量（わ
ん曲量）が大きなバイメタル構成として知られる比較例
の試料Ｎｏ．１３とこの発明の試料Ｎｏ．１（高熱膨張
合金は試料Ｎｏ．１３と同一材料）との温度変化と変位
量（わん曲量）との関係を図２に示す。また、従来から
比例温度範囲が広いバイメタル構成として知られる比較
例の試料Ｎｏ．１６とこの発明の試料Ｎｏ．６（高熱膨
張合金は試料Ｎｏ．１６と同一材料）との温度変化と変
位量（わん曲量）との関係を図３に示す。
【００２１】
【表１】
【００２２】
【表２】
【００２３】表１および表２よりこの発明のバイメタル
の比例温度範囲が従来のバイメタルの比例温度範囲に比
べて、大幅に広くなっていることがわかる。また、わん
曲係数においてもこの発明のバイメタルのほうが大きい
ことが分かる。（試料Ｎｏ．１と１３、４と１４、５と
１５、６と１６、７と１７、８と１８、９と１９、１０
と２０、１１と２１、１２と２２はいずれも高熱膨張合
金が同一でありこの発明のバイメタルの効果を比較でき
る）。特に図２より、この発明のバイメタルは従来のバ
イメタルでは得ることのできない大きな変位量を得るこ
とができ、また、高温度域においてもその直線性が失わ
れないことから、非常に広温度範囲にて安定した精度の
高い熱制御が可能であることが分かる。また、図３よ
り、従来の４２Ｎｉ−Ｆｅ合金を低熱膨張合金として配
置したバイメタルと同等以上の広い比例温度範囲を有
し、しかも変位量も大きいという優れた特徴を有してい
ることが分かる。
の比例温度範囲が従来のバイメタルの比例温度範囲に比
べて、大幅に広くなっていることがわかる。また、わん
曲係数においてもこの発明のバイメタルのほうが大きい
ことが分かる。（試料Ｎｏ．１と１３、４と１４、５と
１５、６と１６、７と１７、８と１８、９と１９、１０
と２０、１１と２１、１２と２２はいずれも高熱膨張合
金が同一でありこの発明のバイメタルの効果を比較でき
る）。特に図２より、この発明のバイメタルは従来のバ
イメタルでは得ることのできない大きな変位量を得るこ
とができ、また、高温度域においてもその直線性が失わ
れないことから、非常に広温度範囲にて安定した精度の
高い熱制御が可能であることが分かる。また、図３よ
り、従来の４２Ｎｉ−Ｆｅ合金を低熱膨張合金として配
置したバイメタルと同等以上の広い比例温度範囲を有
し、しかも変位量も大きいという優れた特徴を有してい
ることが分かる。
【００２４】
【発明の効果】以上の実施例からも明らかなように、こ
の発明のバイメタルは、低熱膨張合金として４２ｗｔ％
Ｎｉ−Ｆｅ合金を用いたバイメタルと同等以上の比例温
度範囲を有し、かつ３６ｗｔ％Ｎｉ−Ｆｅ合金を用いた
バイメタルよりもわん曲係数が大きな高わん曲特性を有
するバイメタルの提供を可能とするもので、特に、熱制
御機器等においては安定した精度の高い熱制御が実現で
きるとともに小型軽量化、高寿命化等が達成でき、バイ
メタルの用途を一層拡大することが可能となる。
の発明のバイメタルは、低熱膨張合金として４２ｗｔ％
Ｎｉ−Ｆｅ合金を用いたバイメタルと同等以上の比例温
度範囲を有し、かつ３６ｗｔ％Ｎｉ−Ｆｅ合金を用いた
バイメタルよりもわん曲係数が大きな高わん曲特性を有
するバイメタルの提供を可能とするもので、特に、熱制
御機器等においては安定した精度の高い熱制御が実現で
きるとともに小型軽量化、高寿命化等が達成でき、バイ
メタルの用途を一層拡大することが可能となる。
【図１】Ａ，Ｂ，Ｃはこの発明によるバイメタルの積層
構成を示す縦断説明図である。
構成を示す縦断説明図である。
【図２】バイメタルの温度変化と変位量（わん曲量）と
の関係を示すグラフである。
の関係を示すグラフである。
【図３】バイメタルの温度変化と変位量（わん曲量）と
の関係を示すグラフである。
の関係を示すグラフである。
１ 低熱膨張合金板
２ 高熱膨張材料板
３ 中間層材料板
４ 被覆層
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平４−228546（ＪＰ，Ａ)
特開 昭58−150888（ＪＰ，Ａ)
特公 平６−21322（ＪＰ，Ｂ２)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G12B 1/02
C22C 38/00
G01K 5/66
Claims (2)
- 【請求項１】 Ｎｉ ３１．５ｗｔ％以上３４ｗｔ％以
下、Ｃｏ ６ｗｔ％以上８．５ｗｔ％以下、かつ３８．
５ｗｔ％≦Ｎｉ＋Ｃｏ≦４０．５ｗｔ％を満足し、残部
Ｆｅ及び不可避的不純物元素からなり、３０℃以上３０
０℃以下の熱膨張係数が２×１０-6／℃以下で熱膨張の
変移点が２５０℃以上であり、かつγ→α変態温度が−
５０℃以下である低熱膨張合金と、高熱膨張金属又は合
金を、直接あるいは中間層金属又は合金を介在させて接
合してなり、比例温度範囲が広く高わん曲特性を有する
ことを特徴とするバイメタル。 - 【請求項２】 低熱膨張合金がＮｉ≧３１．５ｗｔ％、
７ｗｔ％＜Ｃｏ＜８ｗｔ％、かつＮｉ＋Ｃｏ≦４０．５
ｗｔ％を満足し、残部Ｆｅ及び不可避的不純物元素から
なることを特徴とする請求項１のバイメタル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05674594A JP3522821B2 (ja) | 1993-12-27 | 1994-03-01 | バイメタル |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5-350291 | 1993-12-27 | ||
| JP35029193 | 1993-12-27 | ||
| JP05674594A JP3522821B2 (ja) | 1993-12-27 | 1994-03-01 | バイメタル |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07234292A JPH07234292A (ja) | 1995-09-05 |
| JP3522821B2 true JP3522821B2 (ja) | 2004-04-26 |
Family
ID=26397726
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05674594A Expired - Fee Related JP3522821B2 (ja) | 1993-12-27 | 1994-03-01 | バイメタル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3522821B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102201478B1 (ko) * | 2020-08-06 | 2021-01-12 | 주식회사 동성이에스 | 최적화된 다중 노즐형 인바 스팀트랩 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6069437A (en) * | 1996-06-20 | 2000-05-30 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Thermal deformation member for electron tube and color picture tube using thereof, and thermal deformation member for electric current control and circuit breaker and using thereof |
| JP2008170438A (ja) * | 2007-01-05 | 2008-07-24 | Uri Fine Plating Co Ltd | メッキ型バイメタル及びその製造方法 |
| KR101354703B1 (ko) * | 2007-04-11 | 2014-01-27 | 주식회사 한국클래드텍 | 인탈산동을 이용한 바이메탈과 그 제조방법 |
| JP5555697B2 (ja) | 2009-06-11 | 2014-07-23 | 株式会社Ｎｅｏｍａｘマテリアル | 高温用バイメタル |
| JP6267479B2 (ja) * | 2013-10-15 | 2018-01-24 | ボーンズ株式会社 | ブレーカー及びそれを備えた安全回路並びに２次電池回路 |
| US9831054B2 (en) | 2014-03-27 | 2017-11-28 | Littelfuse, Inc. | Insulated thermal cut-off device |
-
1994
- 1994-03-01 JP JP05674594A patent/JP3522821B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102201478B1 (ko) * | 2020-08-06 | 2021-01-12 | 주식회사 동성이에스 | 최적화된 다중 노즐형 인바 스팀트랩 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07234292A (ja) | 1995-09-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0659548B1 (en) | Bimetal | |
| US6475261B1 (en) | NiMnGa alloy with a controlled finish point of the reverse transformation and shape memory effect | |
| JP3522821B2 (ja) | バイメタル | |
| EP1873266A1 (en) | Copper alloy | |
| US5236789A (en) | Palladium alloys having utility in electrical applications | |
| US5139891A (en) | Palladium alloys having utility in electrical applications | |
| JP2001279357A (ja) | マグネティックシェープメモリー合金 | |
| CA1041065A (en) | Thermometric bimetal of high strength at high temperature | |
| JP3407965B2 (ja) | アルミニウム合金フィン材 | |
| JP2883245B2 (ja) | リードフレーム用部材 | |
| JP3213139B2 (ja) | クラッド材 | |
| JP3419786B2 (ja) | 電子管用熱変形部材 | |
| Burkov et al. | Electronic transport properties of LaxY1− xAl2 alloys | |
| JPH01255639A (ja) | アルミニウム制熱交換器用フィン材 | |
| JP2968290B2 (ja) | Ａ▲ｌ▼熱交換用高強度Ａ▲ｌ▼合金製フィン材 | |
| JPH09285888A (ja) | ステンレス鋼用ろう材 | |
| JPH0629436A (ja) | リードフレーム用部材 | |
| US6538554B1 (en) | Resistors formed of aluminum-titanium alloys | |
| JP3850090B2 (ja) | 電子部品用複合材料 | |
| JP4562296B2 (ja) | 熱伝導性に優れたヒートシンク用アルミニウム合金材 | |
| JP3261739B2 (ja) | リードフレーム材料 | |
| JP2002228782A (ja) | 多層バイメタル | |
| JPS608291B2 (ja) | バイメタル | |
| JP2000208685A (ja) | 電子装置用冷却部品 | |
| JPS60258440A (ja) | 析出強化銅合金 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20040114 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20040205 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080220 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090220 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100220 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100220 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110220 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120220 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120220 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130220 Year of fee payment: 9 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |