JP2005068505A

JP2005068505A - High strength and high corrosion resistance Ni-base alloy wire for interdental brush

Info

Publication number: JP2005068505A
Application number: JP2003301027A
Authority: JP
Inventors: Shigenori Ueda; 茂紀植田; Toshiharu Noda; 俊治野田
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 2003-08-26
Filing date: 2003-08-26
Publication date: 2005-03-17

Abstract

【課題】高価な元素であるＣｏの含有量が少なく、しかも強度及び耐食性、更に加工性に優れた歯間ブラシ用合金線材を提供する。
【解決手段】歯間ブラシ用合金線材を、重量％でＣ：≦０．１０％，Ｓｉ：≦１．０％，Ｍｎ：≦１．０％，Ｃｏ：１５〜３０％未満，Ｃｒ：１５〜２１％，Ｍｏ：１０〜１８％，Ｔｉ：０．１〜２．０％，Ｎｂ：０．１〜５．０％，Ｆｅ：０．１〜５．０％，残部Ｎｉ及び不可避的不純物からなる高強度高耐食Ｎｉ基合金の線材とする。
【選択図】なしTo provide an alloy wire for an interdental brush having a low content of Co, which is an expensive element, and having excellent strength, corrosion resistance, and workability.
SOLUTION: An alloy wire for interdental brush is C: ≦ 0.10%, Si: ≦ 1.0%, Mn: ≦ 1.0%, Co: 15 to less than 30%, Cr: 15 by weight% -21%, Mo: 10-18%, Ti: 0.1-2.0%, Nb: 0.1-5.0%, Fe: 0.1-5.0%, balance Ni and inevitable impurities A high-strength, high-corrosion-resistant Ni-based alloy wire.
[Selection figure] None

Description

この発明は強度及び耐食性に優れ且つ加工性にも優れた歯間ブラシ用の線材に関する。 The present invention relates to a wire for an interdental brush that is excellent in strength and corrosion resistance and excellent in workability.

従来、通常の歯ブラシでは歯垢の除去が困難な歯間部分を清掃するためのものとして歯間ブラシが用いられている。
この歯間ブラシは、一般に樹脂等の繊維の束を金属線材（金属ワイヤ）で挟み込み且つこれを捩ることによって捩り止めしている。 Conventionally, an interdental brush is used for cleaning an interdental portion where it is difficult to remove plaque with a normal toothbrush.
This interdental brush is generally twisted by pinching a bundle of fibers such as resin with a metal wire (metal wire) and twisting it.

この歯間ブラシは歯と歯の間に挿入されるものであることから、かかる歯間ブラシ用の金属線材としては１ｍｍ以下の極細線である必要があり、更に使用中に曲ったり折れたりしないように強度，延性に優れていることが必要である。
また口の中に入れられるため耐食性も必要である。 Since this interdental brush is inserted between teeth, the metal wire for the interdental brush needs to be an extra fine wire of 1 mm or less, and does not bend or break during use. Thus, it is necessary to have excellent strength and ductility.
Moreover, since it can be put in the mouth, corrosion resistance is also necessary.

従来、この歯間ブラシ用の金属線材として、鋼線材としては延性があり耐食性，強度も高いFe-18Cr-8Niの組成を有するステンレス鋼線材が用いられていた。
またステンレス鋼線材の中でも強度，耐食性を高めるために窒素（N）を多量に添加したものも適用されていた。 Conventionally, as a metal wire for the interdental brush, a stainless steel wire having a composition of Fe-18Cr-8Ni that has ductility, corrosion resistance, and high strength has been used as a steel wire.
Among stainless steel wires, those with a large amount of nitrogen (N) added to increase strength and corrosion resistance were also applied.

しかしながらこのステンレス鋼線材は、歯間ブラシ用の合金線材として耐食性及び強度の点で尚不十分であり、そこで下記特許文献１にはこれに代わる材料としてCoを30〜60重量％含有するCo基の合金線材が開示されている。 However, this stainless steel wire is still inadequate in terms of corrosion resistance and strength as an alloy wire for interdental brushes. Therefore, in Patent Document 1 described below, a Co base containing 30 to 60% by weight of Co as an alternative material. An alloy wire is disclosed.

しかしながらこの特許文献１に開示の歯間ブラシ用合金線材は、高価なCoを多量に含有させるものであるため高コストであり、また耐食性の点でも必ずしも十分でないといった問題があった。 However, the interdental brush alloy wire disclosed in Patent Document 1 has a problem that it is expensive because it contains a large amount of expensive Co and is not necessarily sufficient in terms of corrosion resistance.

特許第２５３８５３３号公報Japanese Patent No. 2538533

本発明はこのような事情を背景とし、高価な元素であるCoの含有量が少なく、しかも強度及び耐食性、更に加工性に優れた歯間ブラシ用合金線材を提供することを目的としてなされたものである。 In view of such circumstances, the present invention was made for the purpose of providing an alloy wire for an interdental brush that has a low content of Co, which is an expensive element, and is excellent in strength, corrosion resistance, and workability. It is.

而して請求項１のものは、歯間ブラシ用合金線材を、重量％でC：≦0.10％，Si：≦1.0％，Mn：≦1.0％，Co：15〜30％未満，Cr：15〜21％，Mo：10〜18％，Ti：0.1〜2.0％，Nb：0.1〜5.0％，Fe：0.1〜5.0％残部Ni及び不可避的不純物からなる組成を有するNi基合金線材となしたことを特徴する。 Thus, in the first aspect of the present invention, the alloy wire for the interdental brush is C: ≦ 0.10%, Si: ≦ 1.0%, Mn: ≦ 1.0%, Co: 15 to less than 30%, Cr: 15 -21%, Mo: 10-18%, Ti: 0.1-2.0%, Nb: 0.1-5.0%, Fe: 0.1-5.0% Fe Ni-alloy wire having a composition consisting of Ni and inevitable impurities Features.

請求項２のものは、請求項１に規定する合金成分に加え、更に重量％で、W：≦5.0％，Al：≦3.0％，Ta：≦3.0％の何れか１種若しくは２種以上を含有する組成を有するNi基合金線材となしたことを特徴する。 In the second aspect, in addition to the alloy component defined in the first aspect, further, by weight, W: ≦ 5.0%, Al: ≦ 3.0%, Ta: ≦ 3.0%, one or more of them. It is characterized by becoming a Ni-based alloy wire having the composition contained.

請求項３のものは、請求項１，２の何れかに規定する合金成分に加え、更に重量％で、B：0.001〜0.010％，Mg：0.001〜0.010％，Zr：0.001〜0.20％の何れか１種若しくは２種以上を含有する組成を有するNi基合金線材となしたことを特徴する。 In addition to the alloy components defined in any one of claims 1 and 2, the third one further comprises, by weight, B: 0.001 to 0.010%, Mg: 0.001 to 0.010%, Zr: 0.001 to 0.20% Or a Ni-based alloy wire having a composition containing one or more.

Effects and effects of the invention

以上のような本発明は、高価な合金元素であるCoの一部をNiと置換することによってCoの含有量を30％未満に低減し、併せてCr，Mo，Ti，Nb，Feを固溶強化元素として添加することで、Co基合金と同等レベルの強度を有し、またMoの含有量を高めることで耐食性についてはこれよりも優れた歯間ブラシ用の高強度，高耐食合金線材を得ることができたものである。
かかる本発明によれば、従来高価であった歯間ブラシ用合金線材を低コストで提供することが可能となる。 The present invention as described above reduces the Co content to less than 30% by replacing part of Co, which is an expensive alloy element, with Ni, and at the same time, Cr, Mo, Ti, Nb, and Fe are solidified. By adding it as a solution strengthening element, it has the same level of strength as a Co-based alloy, and by increasing the Mo content, the corrosion resistance is superior to this. High strength, high corrosion resistance alloy wire for interdental brushes Is what I was able to get.
According to the present invention, it is possible to provide an interdental brush alloy wire, which has been conventionally expensive, at a low cost.

次に本発明における各化学成分の限定理由を以下に詳述する。
C：≦0.10％
CはNbやTiと結合して炭化物を形成し、固溶化熱処理時の結晶粒粗大化防止及び粒界の強化に寄与する元素であるが、0.10％を超えると靭性や耐食性が低下するため0.10％以下とする。 Next, the reasons for limiting each chemical component in the present invention will be described in detail below.
C: ≤0.10%
C combines with Nb and Ti to form carbides, and is an element that contributes to preventing grain coarsening and strengthening of grain boundaries during solution heat treatment. % Or less.

Si：≦1.0％
Siは脱酸元素として有用であるが、1.0％を超えて添加すると靭性が低下するため1.0％以下とする。
望ましい範囲は0.5％以下である。 Si: ≤1.0%
Si is useful as a deoxidizing element, but if added over 1.0%, the toughness decreases, so the content is made 1.0% or less.
A desirable range is 0.5% or less.

Mn：≦1.0％
Mnは脱酸元素として有用であり、また積層欠陥エネルギーを低下させるため、加工硬化し易く強度を高めるが、多過ぎると耐食性が低下するため1.0％以下とする。 Mn: ≤1.0%
Mn is useful as a deoxidizing element and reduces the stacking fault energy. Therefore, it is easy to work and harden and increases the strength. However, if it is too much, the corrosion resistance decreases, so the content is made 1.0% or less.

Co：15〜30％未満
CoはNiに固溶し、積層欠陥エネルギーを低下させるため、歯間ブラシ成形時に加工硬化し、強度を高める働きがある。
また生体（人体）との適合性が良く、耐食性にも優れる。
しかしながらCoは高価であるため、多量に含有させるとコストアップの原因となる。
そこで本発明ではコスト低減のためにその含有量を30％未満とした。
但し15％より少ないと効果が小さくなるため、その含有量は15％以上とする。 Co: 15 to less than 30%
Co dissolves in Ni and lowers stacking fault energy, so it works and hardens during interdental brush molding to increase strength.
Moreover, the compatibility with the living body (human body) is good and the corrosion resistance is also excellent.
However, since Co is expensive, if it is contained in a large amount, it causes an increase in cost.
Therefore, in the present invention, the content is made less than 30% in order to reduce the cost.
However, if the content is less than 15%, the effect becomes small, so the content is made 15% or more.

Cr：15〜21％
Crは耐食性を向上させるのに有用な元素であり、そのためには15％以上必要である。
但し21％を超えるとσ相が析出し易くなり、加工性や靭性が低下するため上限を21％とする。 Cr: 15-21%
Cr is an element useful for improving corrosion resistance, and for that purpose, 15% or more is necessary.
However, if it exceeds 21%, the σ phase tends to precipitate, and the workability and toughness are lowered, so the upper limit is made 21%.

Mo：10〜18％
Moはマトリックスに固溶してこれを強化し、加工硬化能を向上させる。更に耐食性を向上させるのに有用な元素である。
但し含有量が多過ぎるとσ相が析出するので、その上限を18％とする。
一方10％より少ないと効果が少ないので下限を10％とする。 Mo: 10-18%
Mo dissolves in the matrix and strengthens it, improving work hardening ability. Furthermore, it is an element useful for improving corrosion resistance.
However, if the content is too large, the σ phase precipitates, so the upper limit is made 18%.
On the other hand, if it is less than 10%, the effect is small, so the lower limit is made 10%.

Ti：0.1〜2.0％
Tiは強度を高める働きがあるが、過剰に添加するとη相を析出し、加工性や靭性を低下させるため2.0％以下とする。
但し0.1％より少ないと効果が小さいので0.1％以上含有させる。 Ti: 0.1-2.0%
Ti works to increase the strength, but if added in excess, it precipitates the η phase and lowers workability and toughness, so the content is made 2.0% or less.
However, if less than 0.1%, the effect is small, so 0.1% or more is contained.

Nb：0.1〜5.0％
Nbはマトリックスに固溶してこれを強化させ、加工硬化能を向上させる働きがある。
但しそのためには0.1％以上含有させる必要がある。
一方多過ぎるとδ相が析出し加工性や靭性を低下させるためその上限を5.0％とする。 Nb: 0.1-5.0%
Nb has a function of improving the work hardening ability by solid solution in the matrix and strengthening it.
However, for that purpose, it is necessary to contain 0.1% or more.
On the other hand, if the amount is too large, the δ phase precipitates and lowers the workability and toughness, so the upper limit is made 5.0%.

Fe：0.1〜5.0％
Feはマトリックスに固溶してこれを強化させる働きがある。
そのためには0.1％以上含有させる必要がある。
但し5.0％を超えて過剰に添加すると耐食性を低下させるため上限を5.0％とする。 Fe: 0.1-5.0%
Fe has the function of strengthening the solid solution in the matrix.
For that purpose, it is necessary to contain 0.1% or more.
However, if it is added excessively exceeding 5.0%, the upper limit is made 5.0% in order to reduce the corrosion resistance.

Ni：Bal
Niはマトリックスの主要成分でオーステナイト形成元素であり、耐食性を向上させる。
また加工により材料を高強度化する働きがある。 Ni: Bal
Ni is the main component of the matrix and is an austenite-forming element and improves corrosion resistance.
It also works to increase the strength of the material by processing.

W：≦5.0％
WはMoと同様の効果があり、必要に応じて5.0％以下の量で含有させることができる。 W: ≤ 5.0%
W has the same effect as Mo and can be contained in an amount of 5.0% or less as required.

Al：≦3.0％
Alはマトリックスに固溶してこれを強化させる働きがある。
更に時効熱処理を行うとNiとともにγ´（Ni_３Al）を析出させ、更に強度を高める。
しかし過剰に添加すると靭性を低下させるため、必要に応じて3.0％以下の量で含有させることができる。 Al: ≤3.0%
Al has a function of strengthening the solid solution in the matrix.
Further, aging heat treatment causes γ ′ (Ni ₃ Al) to precipitate together with Ni, further increasing the strength.
However, if added excessively, the toughness is lowered, so that it can be contained in an amount of 3.0% or less as required.

Ta：≦3.0％
Taはマトリックスに固溶してこれを強化させ、加工硬化能を向上させる働きがある。
しかし過剰に添加すると靭性を低下させるため、必要に応じて3.0％以下の量で含有させることができる。 Ta: ≤3.0%
Ta acts as a solid solution in the matrix, strengthening it and improving work hardening ability.
However, if added excessively, the toughness is lowered, so that it can be contained in an amount of 3.0% or less as required.

B ：0.001〜0.010％
Mg：0.001〜0.010％
Zr：0.001〜0.20％
B，Mg，Zrは熱間加工性を改善し、粒界を強化する働きがある。
但し過剰の添加は逆に熱間加工性を低下させるため、それぞれの上限を上記の値とする。
また添加の効果を発揮させる上で、それぞれ上記の下限値以上に添加する。
尚本発明の合金は固溶化熱処理を施すことで軟化し加工性が非常に良好となる。 B: 0.001 to 0.010%
Mg: 0.001 to 0.010%
Zr: 0.001 to 0.20%
B, Mg and Zr work to improve hot workability and strengthen grain boundaries.
However, excessive addition conversely decreases hot workability, so each upper limit is set to the above value.
Moreover, when exhibiting the effect of addition, it each adds more than said lower limit.
The alloy of the present invention is softened by a solution heat treatment, and the workability becomes very good.

次に本発明の実施形態を以下に詳述する。
表１に示す成分の各種合金を真空高周波誘導炉で溶解し、50ｋｇのインゴットを得た。
固溶化熱処理後、鍛造及び圧延によりφ5.8ｍｍの線材にした。 Next, embodiments of the present invention will be described in detail below.
Various alloys having the components shown in Table 1 were melted in a vacuum high-frequency induction furnace to obtain a 50 kg ingot.
After the solution heat treatment, a wire rod of φ5.8 mm was formed by forging and rolling.

更に伸線及び固溶化熱処理を繰返し、最終減面率８％程度でφ1.8ｍｍの線材にして室温引張試験に供した。
また耐食性の評価として、30ｍｍ長さに切り出したサンプルを、沸騰した１％塩酸中に６時間浸漬し、試験前後での重量変化を腐食量として測定した。
更に0.2μｍまでの伸線加工が可能かを確認した。
結果が表２に示してある。 Further, wire drawing and solution heat treatment were repeated, and a wire rod having a final area reduction rate of about 8% and a diameter of 1.8 mm was subjected to a room temperature tensile test.
For evaluation of corrosion resistance, a sample cut to a length of 30 mm was immersed in boiling 1% hydrochloric acid for 6 hours, and the weight change before and after the test was measured as the amount of corrosion.
Furthermore, it was confirmed whether a wire drawing process up to 0.2 μm was possible.
The results are shown in Table 2.

表２の結果に見られるように、Moの含有量が本発明の下限値である10％よりも低い6.3％の比較例合金１の場合、腐食量が多く、耐食性の点で未だ不十分である。 As can be seen from the results in Table 2, the comparative alloy 1 having a Mo content of 6.3%, which is lower than the lower limit of 10% of the present invention, has a large amount of corrosion and is still insufficient in terms of corrosion resistance. is there.

また比較例合金２の場合も、Mo含有量が5.8％で本発明の下限値である10％よりも低く、このため腐食量が多く、やはり耐食性の点で劣っている。 Also in the case of Comparative Example Alloy 2, the Mo content is 5.8%, which is lower than the lower limit of 10% of the present invention, so that the amount of corrosion is large and the corrosion resistance is also inferior.

更に比較例合金３の場合、Cr含有量が26.5％と本発明の上限値の21％よりも多く、このため耐食性の点については良好であるものの、σ相の析出によって延性が低く、極細線への加工が困難なものとなっている。 Furthermore, in the case of Comparative Example Alloy 3, the Cr content is 26.5%, which is more than 21% of the upper limit of the present invention. Therefore, although the corrosion resistance is good, the ductility is low due to the precipitation of the σ phase, and the ultrafine wire It has become difficult to process.

更に比較例合金４の場合、Mo含有量が25.6％と本発明の上限値である18％よりも過剰であり、このため強度については高い値が得られているものの、加工性の悪いものとなっている。 Furthermore, in the case of the comparative example alloy 4, the Mo content is 25.6%, which is more than the upper limit of 18% of the present invention. Therefore, although a high value is obtained for the strength, the workability is poor. It has become.

これに対して発明例合金１〜１０の場合、強度，耐食性において何れも良好であり、また延性も高く極細線への加工を容易に行えるものである。 On the other hand, in the case of invention alloys 1 to 10, both strength and corrosion resistance are good, and ductility is high and processing into ultrafine wires can be easily performed.

以上本発明の実施形態を詳述したがこれらはあくまで一例示であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲において種々変更を加えた態様で実施可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, these are merely examples, and the present invention can be implemented in variously modified forms without departing from the spirit of the present invention.

Claims

% By weight
C: ≦ 0.10%
Si: ≤1.0%
Mn: ≤1.0%
Co: 15 to less than 30%
Cr: 15-21%
Mo: 10-18%
Ti: 0.1-2.0%
Nb: 0.1-5.0%
Fe: 0.1-5.0%
A high-strength, high-corrosion-resistant Ni-based alloy wire for interdental brushes consisting of the balance Ni and inevitable impurities.

In addition to the alloy components defined in claim 1,
W: ≤ 5.0%
Al: ≤3.0%
Ta: ≤3.0%
A high-strength, high-corrosion-resistant Ni-based alloy wire for interdental brushes containing any one or more of the above.

In addition to the alloy components defined in any one of claims 1 and 2,
B: 0.001 to 0.010%
Mg: 0.001 to 0.010%
Zr: 0.001 to 0.20%
A high-strength, high-corrosion-resistant Ni-based alloy wire for interdental brushes containing any one or more of the above.