(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
次のもの（質量％で）：
Ａｌ  ４．９〜５．８％
Ｃｒ  １６〜２４％
Ｗ    １．４〜２．５％
Ｓｉ  ０．０５〜０．７％
Ｍｎ  ０．００１〜０．５％
Ｙ    ０．０２〜０．１％
Ｚｒ  ０．０２〜０．１％
Ｈｆ  ０．０２〜０．１％
Ｃ    ０．００３〜０．０３０％
Ｎ    ０．００２〜０．０３％
Ｓ    最大０．０１％
Ｃｕ  最大０．５％、
選択的にＭｇ０．０００１〜０．０５％、Ｃａ０．０００１〜０．０３％、Ｐ０．０００２〜０．０３％、Ｎｂ最大０．１％、Ｖ最大０．１％、Ｔａ最大０．１％、Ｏ最大０．０１％、Ｎｉ最大０．５％、Ｂ最大０．００３％、
残分鉄および通常の製鋼に必然的な不純物を有する、長い寿命および熱抵抗値の僅かな変化を有する鉄−クロム−アルミニウム合金。
【請求項２】
Ａｌ４．９〜５．５％を有する、請求項１記載の合金。
【請求項３】
Ｃｒ１８〜２３％を有する、請求項１または２に記載の合金。
【請求項４】
Ｃｒ１９〜２２％を有する、請求項１または２に記載の合金。
【請求項５】
Ｓｉ０．０５〜０．５％を有する、請求項１から４までのいずれか１項に記載の合金。
【請求項６】
Ｍｎ０．００５〜０．５％を有する、請求項１から５までのいずれか１項に記載の合金。
【請求項７】
Ｙ０．０３〜０．０９％を有する、請求項１から６までのいずれか１項に記載の合金。
【請求項８】
Ｚｒ０．０２〜０．０８％を有する、請求項１から７までのいずれか１項に記載の合金。
【請求項９】
Ｈｆ０．０２〜０．０８％を有する、請求項１から８までのいずれか１項に記載の合金。
【請求項１０】
Ｃ０．００３〜０．０２０％を有する、請求項１から９までのいずれか１項に記載の合金。
【請求項１１】
Ｍｇ０．０００１〜０．０３％を有する、請求項１から１０までのいずれか１項に記載の合金。
【請求項１２】
Ｍｇ０．０００１〜０．０２％を有する、請求項１から１０までのいずれか１項に記載の合金。
【請求項１３】
Ｍｇ０．０００２〜０．０１％を有する、請求項１から１０までのいずれか１項に記載の合金。
【請求項１４】
Ｃａ０．０００１〜０．０２％を有する、請求項１から１３までのいずれか１項に記載の合金。
【請求項１５】
Ｃａ０．０００２〜０．０１％を有する、請求項１から１３までのいずれか１項に記載の合金。
【請求項１６】
Ｐ０．００３〜０．０２５％を有する、請求項１から１５までのいずれか１項に記載の合金。
【請求項１７】
Ｐ０．００３〜０．０２２％を有する、請求項１から１５までのいずれか１項に記載の合金。
【請求項１８】
Ｙが完全に元素Ｓｃおよび／またはＬａおよび／またはＣｅの少なくとも１つによって代替されている、請求項１から１７までのいずれか１項に記載の合金。
【請求項１９】
Ｙが部分的に元素Ｓｃおよび／またはＬａおよび／またはＣｅの少なくとも１つ０．０２〜０．１０％によって代替されている、請求項１から１８までのいずれか１項に記載の合金。
【請求項２０】
Ｙ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｃが式
Ｉ＝−０．０１５＋０．０６５＊Ｙ＋０．０３０＊Ｈｆ＋０．０９５＊Ｚｒ＋０．０９０＊Ｔｉ−０．０６５＊Ｃ＜０
〔式中、
Ｉは、内部酸化であり、および
Ｙ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｃは、質量％での合金元素の濃度である〕を満たす、請求項１から１９までのいずれか１項に記載の合金。
【請求項２１】
Ｈｆおよび／またはＺｒが部分的に元素Ｓｃおよび／またはＬａおよび／またはＣｅの少なくとも１つ０．０１〜０．１％によって代替されている、請求項１から２０までのいずれか１項に記載の合金。
【請求項２２】
Ｈｆおよび／またはＺｒが部分的に元素Ｔｉ０．０１〜０．１％によって代替されている、請求項１から２１までのいずれか１項に記載の合金。
【請求項２３】
Ｎ最大０．０２％およびＳ最大０．００５％を有する、請求項１から２２までのいずれか１項に記載の合金。
【請求項２４】
Ｎ最大０．０１％およびＳ最大０．００３％を有する、請求項１から２２までのいずれか１項に記載の合金。
【請求項２５】
Ｂ最大０．００２％を含む、請求項１から２４までのいずれか１項に記載の合金。
【請求項２６】
発熱素子のためのフィルムとしての請求項１から２５までのいずれか１項に記載の合金の使用。
【請求項２７】
電気的に加熱可能な発熱素子におけるフィルムとしての使用のための請求項１から２５までのいずれか１項に記載の合金の使用。
【請求項２８】
厚さ０．０２０〜０．３０ｍｍの寸法範囲内の、発熱素子、殊に電気的に加熱可能な発熱素子のためのフィルムとしての請求項１から２５までのいずれか１項に記載の合金の使用。
【請求項２９】
２０〜２００μｍの厚さを有する、発熱素子、殊に電気的に加熱可能な発熱素子におけるフィルムとしての使用のための請求項１から２５までのいずれか１項に記載の合金の使用。
【請求項３０】
２０〜１００μｍの厚さを有する、発熱素子、殊に電気的に加熱可能な発熱素子におけるフィルムとしての使用のための請求項１から２５までのいずれか１項に記載の合金の使用。
【請求項３１】
調理分野、殊にガラスセラミック調理分野における使用のための熱伝導体フィルムとしての請求項１から２５までのいずれか１項に記載の合金の使用。
【請求項３２】
加熱可能な金属排ガス触媒における担体フィルムとしての請求項１から２５までのいずれか１項に記載の合金の使用。
【請求項３３】
燃料電池におけるフィルムとしての請求項１から２５までのいずれか１項に記載の合金の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融冶金により製造された、長い寿命および熱抵抗値の僅かな変化を有する鉄−クロム−アルミニウム合金に関する。
【０００２】
単数または複数の鉄−クロム−アルミニウム−タングステン合金は、電気的発熱素子および触媒担体の製造に使用される。この材料は、緻密に固着する酸化アルミニウム層を形成し、この酸化アルミニウム層は、前記材料を高い温度（例えば、１４００℃まで）で保護する。この保護層は、いわゆる反応性元素、例えばＣａ、Ｃｅ、Ｌａ、Ｙ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔｉ、Ｎｂを０．０１〜０．３％の範囲内で添加することによって改善され、この反応性元素は、なかんずく酸化物層の付着能を改善しおよび／または層の成長を減少させ、例えばこの反応性元素は、例えば"Ｒａｌｆ  Ｂｕｅｒｇｅｌ，Ｈａｎｄｂｕｃｈ  ｄｅｒ  Ｈｏｃｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒ−Ｗｅｒｋｓｔｏｆｆｔｅｃｈｎｉｋ，Ｖｉｅｗｅｇ  Ｖｅｒｌａｇ，Ｂｒａｕｎｓｃｈｗｅｉｇ  １９９８"、第２７４頁以降に記載されている。
【０００３】
酸化アルミニウム層は、金属材料を急速な酸化から保護する。この場合、この酸化アルミニウム層それ自体は、極めて緩徐であっても、成長する。この成長は、前記材料のアルミニウム含量を使用しながら行なわれる。アルミニウムは、もはや存在しないので、別の酸化物（酸化クロムおよび酸化鉄）が成長し、この材料の金属含量は、極めて急速に消耗され、この材料は、破壊性の腐蝕によって使用不能になる。使用不能までの時間は、寿命として定義される。アルミニウム含量を高めると、寿命は延長される。
【０００４】
明細書中ならびに特許請求の範囲の全ての濃度の記載の場合、％は、質量％での記載を意味する。
【０００５】
ＷＯ  ０２／２０１９７Ａ１の記載によって、フェライト系の不銹鋼合金は、殊に熱伝導素子としての使用に公知である。前記合金は、粉末冶金法により製造されたＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金によって形成され、Ｃ０．０２％未満、Ｓｉ０．５％未満、Ｍｎ０．２％未満、Ｃｒ１０．０〜４０．０％、Ｎｉ０．６％未満、Ｃｕ０．０１％未満、Ａｌ２．０〜１０．０％、０．１〜１．０％の含量の反応性元素、例えばＳｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａの群からの１つ以上の元素、残分鉄ならびに回避不可能な不純物を含む。
【０００６】
ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９９２８８４２号明細書Ａ１には、Ｃｒ１６〜２２％、Ａｌ６〜１０％、Ｓｉ０．０２〜１．０％、Ｍｎ最大０．５％、Ｈｆ０．０２〜０．１％、Ｙ０．０２〜０．１％、Ｍｇ０．００１〜０．０１％、Ｔｉ最大０．０２％、Ｚｒ最大０．０３％、ＳＥ最大０．０２％、Ｓｒ最大０．１％、Ｃａ最大０．１％、Ｃｕ最大０．５％、Ｖ最大０．１％、Ｔａ最大０．１％、Ｎｂ最大０．１％、Ｃ最大０．０３％、Ｎ最大０．０１％、Ｂ最大０．０１％、残分鉄ならびに排ガス触媒のための担体フィルムとして、熱導体として、ならびに工業用炉建設における構造部材としておよびガスバーナー中の構造部材としての使用のために溶解に必然的な不純物を有する合金が記載されている。
【０００７】
欧州特許第０３８７６７０号明細書Ｂ１には、Ｃｒ２０〜２５％（質量％で）、Ａｌ５〜８％、イットリウム０．０３〜０．０８％、窒素０．００４〜０．００８％、炭素０．０２０〜０．０４０％、ならびにほぼ同部でＴｉ０．０３５〜０．０７％およびジルコニウム０．０３５〜０．０７％、および燐最大０．０１％、マグネシウム最大０．０１％、マンガン最大０．５％、硫黄最大０．００５％、残分鉄を有する合金が記載されており、この場合ＴｉおよびＺｒの含量の総和は、ＣおよびＮの含量の百分率での総和ならびに溶解に必然的な不純物の１．７５〜３．５％倍の大きさである。ＴｉおよびＺｒは、全部または部分的にハフニウムおよび／またはタンタルまたはバナジウムによって代替されていてよい。
【０００８】
欧州特許第０２９０７１９号明細書Ｂ１には、（質量％で）Ｃｒ１２〜３０％、Ａｌ３．５〜８％、炭素０．００８〜０．１０％、珪素最大０．８％、マンガン０．１０〜０．４％、燐最大０．０３５％、硫黄最大０．０２０％、モリブデン０．１〜１．０％、ニッケル最大１％および添加物ジルコニウム０．０１０〜１．０％、チタン０．００３〜０．３％および０．００３〜０．３％窒素、カルシウムおよびマグネシウム０．００５〜０．０５％、ならびに０．００３〜０．８０％の希土類金属、０．５％のニオブ、残分鉄および通常の随伴元素を有する合金が記載されており、この合金は、例えば電気的加熱される炉のための発熱素子用線材として、および熱負荷される部材のための構成材料として、ならびに触媒担体を製造するためのフィルムとして使用される。
【０００９】
米国特許第４２７７３７４号明細書には、（質量％で）クロム２６％まで、アルミニウム１〜８％、ハフニウム０．０２〜２％、イットリウム０．３％まで、炭素０．１％まで、珪素２％まで、残分鉄を有し、クロム１２〜２２％およびアルミニウム３〜６％の好ましい範囲を有する合金が記載されており、この合金は、触媒担体を製造するためのフィルムとして使用される。
【００１０】
米国特許第４４１４０２３号明細書の記載によれば、（質量％で）不可避の不純物を含めてＣｒ８．０〜２５．０％、Ａｌ３．０〜８．０％、希土類金属０．００２〜０．０６％、Ｓｉ最大４．０％、Ｍｎ０．０６〜１．０％、Ｔｉ０．０３５〜０．０７％、Ｚｒ０．０３５〜０．０７％を有する鋼が公知である。
【００１１】
ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０  ２００５  ０１６７２２号明細書Ａ１には、長い寿命を有し、（質量％で）Ａｌ４〜８％およびＣｒ１６〜２４％ならびにＳｉ０．０５〜１％、Ｍｎ０．００１〜０．５％、Ｙ０．０２〜０．２％、Ｚｒ０．１〜０．３％および／またはＨｆ０．０２〜０．２％の添加物、Ｃ０．００３〜０．０５％、Ｍｇ０．０００２〜０．０５％、Ｃａ０．０００２〜０．０５％、Ｎ最大０．０４％、Ｐ最大０．０４％、Ｓ最大０．０１％、Ｃｕ最大０．５％および溶解に必然的な通常の不純物、残分鉄を有する鉄−クロム−アルミニウム合金が開示されている。
【００１２】
鉄−クロム−アルミニウム合金の寿命の詳細なモデルは、Ｉ．  Ｇｕｒｒａｐｐａ，Ｓ．Ｗｅｉｎｂｒｕｃｈ，Ｄ．Ｎａｕｍｅｎｋｏ，Ｗ．Ｊ．Ｑｕａｄａｋｋｅｒｓ，Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ａｎｄ  Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎｓ  ５１（２０００），第２２４〜２３５頁の刊行物に記載されている。この刊行物中には、鉄−クロム−アルミニウム合金の寿命がアルミニウム含量および試験片形に依存する１つのモデルが説明されているが、この場合１つの式で予想される剥離は、未だ考慮されていない（アルミニウム貧有モデル）。
【００１３】
【数１】
0005490094.tif 000002
ｔB＝酸化アルミニウム以外の酸化物が発生するまでの時間として定義される寿命、
ＣO＝酸化の開始時のアルミニウム濃度、
ＣB＝酸化アルミニウム以外の酸化物の発生時のアルミニウム濃度、
ρ＝金属合金の比重、
κ＝酸化速度定数、
ｎ＝酸化速度指数。
【００１４】
前記剥離を考慮すると、厚さｄ（ｆ＊ｄ）を有する、幅および長さが無限の平らな試験片に対して次の式が判明する：
【数２】
0005490094.tif 000003
【００１５】
この場合、Δｍ＊は、剥離が開始した際の臨界的な質量の変化である。
【００１６】
双方の式は、アルミニウム含量が減少し、体積に対する表面積の割合が大きくなると（或いは試験片の厚さが薄くなると）寿命が短くなることを表している。
【００１７】
これは、約２０μｍ〜約３００μｍの寸法範囲内の薄手のフィルムが特定の用途に使用されなければならない場合には、重要なことである。
【００１８】
薄手のフィルム（例えば、１ミリメートルまたは数ミリメートルの範囲での幅で約２０〜３００μｍの厚さ）からなる熱伝導体は、体積に対する表面積の割合が大きいことを示す。これは、急速な加熱時間および冷却時間が達成される場合に好ましく、加熱を急速に目視可能にさせ、およびガスコンロと同様に急速な加熱を達成させるために、例えば前記時間は、ガラスセラミック分野において使用される熱伝導体の場合に要求される。しかし、同時に体積に対する表面積の割合が大きいことは、熱伝導体の寿命に対して不利である。
【００１９】
合金を熱伝導体として使用する場合には、なお熱抵抗値の挙動に注意すべきである。熱伝導体には、一般に一定の応力が印加されている。発熱素子の寿命の経過中に抵抗が一定のままである場合には、前記発熱素子の電流および出力も変化しない。
【００２０】
しかし、これは、絶えずアルミニウムが消耗される上記プロセスに基づく場合のものではない。アルミニウムの消耗によって、前記材料の比電気抵抗は、減少する。しかし、これは、原子が金属マトリックスから除去されることにより、行なわれ、即ち断面積は減少し、このことは、抵抗の増加を結果として生じる（Harald Pfeifer, Hans Thomas, Zunderfeste Legierungen, Springer Verlag, Berlin/Goettingen/Heidelberg/ 1963 第111頁も参照のこと）。酸化物層が成長した際の応力および熱伝導体を加熱および冷却した際の金属および酸化物の異なる膨脹係数による応力によって、フィルムの変形、ひいては寸法の変化を結果として生じうる、さらなる応力が発生する（H. Echsler, H. Hattendorf, L. Singheiser, WJ. Quadakkers, Oxidation behaviour of Fe-Cr-Al alloys during resistance and furnace heating, Materials and Corrosion 57 (2006) 115-121をも参照のこと）。寸法の変化と比電気抵抗の変化とが相互作用することに応じて、利用時間の経過中に熱伝導体の熱抵抗値の増加または減少を生じうる。この寸法の変化は、熱伝導体の加熱および冷却がよりいっそう頻繁になるとそれだけ一層重要であり、即ちサイクルが急速になるにつれて、サイクルは、ますます短くなる。この場合、フィルムは、時計ガラス状に変形される。これは、フィルムを付加的に損ない、したがってフィルムの場合には、極めて短く急速なサイクルでの前記の寸法の変化は、サイクルおよび温度、場合によってはむしろ一定の故障機構に応じてさらにいっそう重要である。
【００２１】
鉄−クロム−アルミニウム合金からなる線材の場合、一般に時間の経過と共に熱抵抗値が増加することが観察され（Harald Pfeifer, Hans Thomas, Zunderfeste Legierungen, Springer Verlag, Berlin/Goettingen/Heidelberg/ 1963 第112頁）（図１）、鉄−クロム−アルミニウム合金からなるフィルムの形の熱伝導体の場合には、一般に時間の経過と共に熱抵抗値の減少が観察される（図２）。
【００２２】
時間の経過中に熱抵抗値Ｒwが上昇すると、完成された発熱素子の電圧が一定に維持された際に出力Ｐは、減少し、この出力は、Ｐ＝Ｕ＊Ｉ＝Ｕ2／Ｒwにより算出される。発熱素子の出力が減少すると、発熱素子の温度も低下する。熱伝導体の寿命は、延長され、ひいては発熱素子の寿命も延長される。しかし、発熱素子に対してしばしば出力の下限が存在し、したがって前記効果は、任意の寿命の延長に利用することができない。これとは異なり、熱抵抗値Ｒwが時間の経過中に減少すると、発熱素子の出力が一定に維持された際に出力Ｐは、上昇する。しかし、出力の上昇と共に、温度も上昇し、それによって熱伝導体または発熱素子の寿命は、短縮される。従って、時間に依存する熱抵抗値のずれは、狭く制限された範囲内でほぼ零に維持される。
【００２３】
熱抵抗値の寿命および挙動は、例えば加速寿命試験で測定されてよい。このような試験は、例えばＨａｒａｌｄ  Ｐｆｅｉｆｅｒ，Ｈａｎｓ  Ｔｈｏｍａｓ，Ｚｕｎｄｅｒｆｅｓｔｅ  Ｌｅｇｉｅｒｕｎｇｅｎ，Ｓｐｒｉｎｇｅｒ  Ｖｅｒｌａｇ，Ｂｅｒｌｉｎ／Ｇｏｅｔｔｉｎｇｅｎ／Ｈｅｉｄｅｌｂｅｒｇ／１９６３第１１３頁に記載されている。前記試験は、１２０秒のスイッチサイクルを用いて一定の温度で０．４ｍｍの直径を有する、コイルに変形された線材で実施される。試験温度として、１２００℃または１０５０℃の温度が提案される。しかし、この場合には、特に薄手のフィルムの挙動が問題であるので、試験は、次のように変更された：
厚さ５０μｍおよび幅６ｍｍのフィルムストリップは、２本のリード線（Stromdurchfuehrungen）の間に張圧され、電圧の印加によって１０５０℃にまで加熱された。１０５０℃への加熱は、それぞれ１５秒間行なわれ、次に電流供給は、５秒間で中断された。フィルムは、寿命の終結時に残りの横断面が完全に溶融することによって使用不能となった。温度は、寿命試験中に高温計を用いて自動的に測定され、プログラム制御によって場合により目標温度に修正される。
【００２４】
燃焼期間は、寿命の基準とみなされる。燃焼期間または燃焼時間は、試験片が加熱された時間の合計である。この場合、燃焼期間は、試験片が使用不能になるまでの時間であり、燃焼時間は、試験中の運転時間である。以下の全ての図および表には、燃焼期間または燃焼時間が参照試験片の燃焼期間に対する％での相対値として記載されており、相対燃焼期間または相対燃焼時間と呼称される。
【００２５】
上記の公知技術水準から、Ｙ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｃｅ、Ｌａ、Ｎｂ、Ｖ等の取るに足りない記載がＦｅＣｒＡｌ合金の寿命に大きな影響を及ぼすことは、公知である。
【００２６】
当該市場から、前記合金のよりいっそう長い寿命およびよりいっそう高い使用温度を必要とする、製品に対する高められた要件が課されている。
【００２７】
本発明には、これまで使用された鉄−クロム−アルミニウム合金より長い寿命を有し、同時に所定の使用温度で時間の経過中に熱抵抗値の僅かな変化を有する、具体的な用途範囲に対して鉄−クロム−アルミニウム合金を準備するという課題が課された。更に、短く急速なサイクルが規定され、同時に特に長い寿命が要求される具体的な使用の場合のための合金が設けられるはずである。
【００２８】
この課題は、
Ａｌ  ４．５〜６．５％
Ｃｒ  １６〜２４％
Ｗ  １．０〜４．０％
Ｓｉ  ０．０５〜０．７％
Ｍｎ  ０．００１〜０．５％
Ｙ  ０．０２〜０．１％
Ｚｒ  ０．０２〜０．１％
Ｈｆ  ０．０２〜０．１％
Ｃ  ０．００３〜０．０３０％
Ｎ  ０．００２〜０．０３０％
Ｓ  最大０．０１％
Ｃｕ  最大０．５％
残分鉄および溶解に必然的な通常の不純物を有する長い寿命および熱抵抗値の僅かな変化を有する鉄−クロム−アルミニウム合金によって解決される。
【００２９】
本発明の対象の好ましいさらなる実施態様は、従属請求項から確認することができる。
【００３０】
前記合金は、有利にＭｇ０．０００１〜０．０５％、Ｃａ０．０００１〜０．０３％およびＰ０．０１０〜０．０３０％と一緒に溶解されていてよく、最適な材料特性をフィルム中で調節することができる。
【００３１】
更に、前記合金が次の関係式（式１）を満たす場合には、有利である：
Ｉ＝−０．０１５＋０．０６５＊Ｙ＋０．０３０＊Ｈｆ＋０．０９５＊Ｚｒ＋０．０９０＊Ｔｉ−０．０６５＊Ｃ＜０
上記式中、Ｉは、材料の内部酸化を反映し、この場合Ｙ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｃは、質量％での合金元素の濃度である。
【００３２】
元素Ｙは、必要に応じて元素Ｓｃおよび／またはＬａおよび／またはＣｅｒの少なくとも１つによって全部または部分的に代替されていてよく、この場合、部分的な置換の場合には、０．０２〜０．１％の範囲を考えることができる。
【００３３】
元素Ｈｆは、必要に応じて元素Ｓｃおよび／またはＴｉおよび／またはＣｅｒの少なくとも１つによって全部または部分的に代替されていてよく、この場合、部分的な置換の場合には、０．０１〜０．１％の範囲を考えることができる。
【００３４】
好ましくは、Ｓ最大０．００５％を有する合金が溶解されていてよい。
【００３５】
好ましくは、溶解後の合金は、Ｏ最大０．０１０％を含有することができる。
【００３６】
好ましいＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金は、次の組成を示す：
Ａｌ  ４．８〜６．２％            ４．９〜５．８％
Ｃｒ  １８〜２３％                １９〜２２％
Ｗ    １．０〜３％                １．５〜２．５％
Ｓｉ  ０．０５〜０．５％          ０．０５〜０．５％
Ｍｎ  ０．００５〜０．５％        ０．００５〜０．５％
Ｙ    ０．０３〜０．１％            ０．０３〜０．０９％
Ｚｒ  ０．０２〜０．０８％        ０．０２〜０．０８％
Ｈｆ  ０．０２〜０．０８％        ０．０２〜０．０８％
Ｃ    ０．００３〜０．０２０％      ０．００３〜０．０２０％
Ｍｇ  ０．０００１〜０．０５％    ０．０００１〜０．０５％
Ｃａ  ０．０００１〜０．０３％    ０．０００１〜０．０３％
Ｐ    ０．００２〜０．０３０％      ０．００２〜０．０３０
Ｓ    最大０．０１％                最大０．０１％
Ｎ    最大０．０３％                最大０．０３％
Ｏ    最大０．０１％                最大０．０１％
Ｃｕ  最大０．５％                  最大０．５％
Ｎｉ  最大０．５％                  最大０．５％
Ｍｏ  最大０．１％                  最大０．１％
Ｆｅ  残分                          残分。
【００３７】
本発明による合金は、有利に発熱素子、殊に電気的に加熱可能な発熱素子のためのフィルムとしての使用に使用可能である。
【００３８】
本発明による合金がフィルムのために０．０２〜０．０３ｍｍ、殊に２０〜２００μｍまたは２０〜１００μｍの厚さ範囲で使用されることは、特に有利である。
【００３９】
また、調理分野、殊にガラスセラミック調理分野における使用のためのフィルム熱伝導体としての合金の使用は、有利である。
【００４０】
更に、加熱可能な金属排ガス触媒における担体フィルムとしての使用のための合金の使用も同様に考えられ、ならびに燃料電池におけるフィルムとしての合金の使用も考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】図１は、公知技術水準に相応して線材の熱伝導体試験に記載の熱抵抗値の経過を例示的に示す略図である。
【図２】図２は、例示的に装入量Ｔ６に関して、Ｃｒ  ２０．７％，Ａｌ  ５．２％，Ｓｉ  ０．１５％，Ｍｎ  ０．２２％，Ｙ    ０．０４％，Ｚｒ  ０．０４％，Ｔｉ  ０．０４％，Ｃ    ０．０４３％，Ｎ    ０．００６％，Ｓ    ０．００１％，Ｃｕ  ０．０３％の組成を有する鉄−クロム−アルミニウム合金（Aluchrom Y）についての熱伝導体試験に記載の熱抵抗値の経過を示す略図である。
【図３】図３は、相対的燃焼時間２５％後の第１表に記載のＡ４の内部酸化（Ｉ）を示す略図である。
【００４２】
本発明の詳細および利点は、次の実施例において詳説される。
【実施例】
【００４３】
第１表には、固有の大工業的に溶解された鉄−クロム−アルミニウム合金Ｔ１〜Ｔ６、固有の実験室用溶融液Ｌ１〜Ｌ７、Ａ１〜Ａ５、Ｖ１〜Ｖ１７および本発明による合金Ｅ１が表わされている。
【００４４】
実験室用に溶解された合金の場合、ブロックで鋳造された材料から熱間変形および冷間変形ならびに適当な中間灼熱により厚さ５０μｍのフィルムが製造された。このフィルムは、幅約６ｍｍのストリップに裁断された。
【００４５】
大工業的に溶解された合金の場合、大工業的な完成品からブロック鋳造またはストランド鋳造ならびに熱間成形および冷間成形、および必要に応じて必要とされる中間灼熱により、テープの厚さ５０μｍのサンプルが取り出され、約６ｍｍの幅に切断された。
【００４６】
このフィルムストリップにつき、フィルムのための前記の熱伝導体試験が実施された。
【００４７】
抵抗値は、この抵抗値の初期値に対して測定の開始時に示されている。この抵抗値は、熱抵抗値の減少を示す。試験片が完全に燃焼する直前のさらに経過する終了頃に、熱抵抗値は、著しく上昇する（図１において、約１００％の相対燃焼時間から）。以下、試験の開始時の出発値１．０（または移行抵抗の形成後の開始直後）から急激な上昇が開始されるまでの熱抵抗値の比の最大のずれは、Ａwと呼称される。
【００４８】
この材料（Aluchrom Y）は、典型的には約１００％の相対的燃焼期間および約−１〜−３％のＡwを有し、例えば第２表中の実施例Ｔ４〜Ｔ６に示されている。
【００４９】
寿命試験の結果は、第２表から確認することができる。第２表中にそれぞれ記載された相対的燃焼期間は、少なくとも３つの試験片の平均値によって形成される。更に、全ての装入量に対して一定のＡwがプロットされている。Ｔ４〜Ｔ６は、クロム約２０％、アルミニウム約５．２％、炭素約０．０３％、およびそれぞれ約０．０５％のＹ、ＺｒおよびＴｉの添加物の組成を有する鉄−クロム−アルミニウム合金Ａｌｕｃｈｒｏｍ  Ｙの３つの装入量である。前記装入量は、９１％（Ｔ４）〜１２４％（Ｔ６）の相対燃焼期間および−１〜−３％のＡwの優れた値を達成する。
【００５０】
更に、第２表には、Ｃｒ１９〜２２％、アルミニウム５．５〜６．５％、Ｍｎ最大０．５％、Ｓｉ最大０，５％、炭素最大０．０５％、およびＹ最大０．０１％、Ｚｒ最大０．０７％およびＨｆ最大０．１％の添加物を有する材料Ａｌｕｃｈｒｏｍ  ＹＨｆの装入量Ｔ１〜Ｔ３が記入されている。前記材料は、例えば触媒担体のためのフィルムとして使用されることができるが、しかし、熱伝導体としても使用されることができる。装入量Ｔ１〜Ｔ３がフィルムのための前記熱伝導体試験を受ける場合には、１８８％を有するＴ１および１５２％を有するＴ２および１８９％を有するＴ３の明らかに高められた寿命（燃焼期間）を確認することができる。Ｔ１は、Ｔ２より高い寿命を有し、このことは、５．６％から５．９％へ上昇されたアルミニウム含量で説明することができる。Ｔ１は、−５％のＡwおよび−８％のＴ２を示す。殊に、−８％のＡwは、高すぎ、経験によれば、構造部材の明らかな温度上昇をまねき、この温度上昇は、前記材料のよりいっそう長い寿命を補償し、即ち全体的に全く利点をもたらさない。第１表および第２表は、Ｔ１およびＴ２のように、Ｃｒ２０．１％、アルミニウム６．０％、Ｍｎ０．１２％、Ｓｉ０．３３％、炭素０．００８％、およびＹ０．０５％、Ｚｒ０．０４％およびＨｆ０．０３％の添加物を有する鉄−クロム−アルミニウム合金を有する装入量Ｔ３を示す。しかし、前記装入量Ｔ３は、Ｌ１およびＬ２とは異なり、０．００８％だけの極めて低い炭素含量を含有する。
【００５１】
更に、この目的は、寿命がＴ３で達成された、１８９％の水準を超えて上昇し、その際、約１％〜−３％のＡwが達成されることにあった。
【００５２】
そのために、実験室用装入量Ｌ１〜Ｌ７、Ａ１〜Ａ５、Ｖ１〜Ｖ１７および本発明の対象Ｅ１は、前記の記載と同様に溶解され、試験された。
【００５３】
２６２％を有する実験室用装入量Ａ１、２１２％を有するＡ３、２６８％を有するＡ４および２３７％を有するＡ５、２２４％を有するＶ９、２７１％を有するＶ１０および３２３％の最大で達成される値を有する本発明の対象Ｅ１は、Ｔ３より長い寿命を有していた。
【００５４】
同様に良好な合金Ａ１、Ａ３、Ａ４、Ａ５およびＶ９は、既にドイツ連邦共和国特許出願公開第１０  ２００５  ０１６７２２号明細書Ａ１に記載されていた。しかし、前記合金は、２を上廻るＡwを示し、このことは、時間の経過中に発熱素子への使用の際に出力の許容できない高い減少をまねく。
【００５５】
更に、強化された内部酸化（Ｉ）の傾向を有する合金は、望ましくない（図３）。同様に、寿命の経過中に熱伝導体の強化された脆さをまねき、このことは、発熱素子において、望ましいことではない。
【００５６】
これは、前記合金が次の関係式（式１）を満たす場合には、回避されうる：
Ｉ＝−０．０１５＋０．０６５＊Ｙ＋０．０３０＊Ｈｆ＋０．０９５＊Ｚｒ＋０．０９０＊Ｔｉ−０．０６５＊Ｃ＜０
上記式中、Ｉは、内部酸化のための値である。
【００５７】
第２表に指摘されている：
合金Ｔ１〜Ｔ６、Ｖ８、Ｖ１１〜Ｖ１３および本発明の対象Ｅ１は全てが、零より小さいＩを有し、内部酸化を全く示さない。合金Ａ１〜Ａ５、Ｖ９、Ｖ１０は、零より大きいＩを有し、強化された内部酸化を示す。
【００５８】
Ｅ１は、本発明によれば、厚さ２０μｍ〜０．３００ｍｍの使用範囲内でフィルムに使用可能であるような合金を示す。
【００５９】
本発明による合金Ｅ１は、３２３％の要求された明らかに高い寿命と共に、−１．３％の平均Ａwを有する熱抵抗値の極めて有利な挙動を示し、０未満のＩの条件を満たす。
【００６０】
意外なことに、前記合金Ｅ１は、Ｗ４％未満、特に３％未満の添加によって前記の長い寿命を示す。タングステンは、実際に強化された酸化を導くが、しかし、この場合添加された量は、寿命に対して不利に作用しない。従って、タングステンの最大含量は、４％に制限される。
【００６１】
タングステンは、合金を固化する。これは、周期的な変形の際に形状安定性に貢献し、ひいてはＡwが−３〜１％の範囲内にあることに貢献する。従って、タングステンは、１％の下限を下廻るべきではない。
【００６２】
タングステンに当てはまることは、ＭｏおよびＣｏにも当てはまる。
【００６３】
Ｙの酸化安定性を上昇させる作用を得るためには、Ｙ０．０２％の最少含量が必要とされる。上限は、経済的な理由から０．１％である。
【００６４】
良好な寿命および僅かなＡwを得るためには、Ｚｒ０．０２％の最少含量が必要とされる。上限は、費用の理由からＺｒ０．１％である。
【００６５】
Ｈｆの酸化安定性を上昇させる作用を得るためには、Ｈｆ０．０２％の最少含量が必要とされる。上限は、経済的な理由からＨｆ０．１％である。
【００６６】
Ａwの僅かな値を得るためには、炭素含量は、０．０３０％未満であるべきである。このＡwは、良好な加工可能性を保証するために０．００３％を上廻るべきである。
【００６７】
窒素含量は、加工可能性に不利な影響を及ぼす窒化物の形成を回避させるために最大０．０３％であるべきである。この窒素含量は、合金の良好な加工可能性を保証するために０．００３％を上廻るべきである。
【００６８】
燐の含量は、０．０３０％未満であるべきである。それというのも、この界面活性の元素は、酸化安定性を損なうからである。Ｐ含量は、有利に０．００２％以上である。
【００６９】
硫黄の含量は、できるだけ少ないように維持されるべきである。それというのも、この界面活性元素は、酸化安定性を損なうからである。従って、この硫黄の含量は、最大０．０１％に確定される。
【００７０】
酸素の含量は、できるだけ少ないように維持されるべきである。それというのも、酸素アフィン元素、例えばＹ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔｉ等が主に酸化物の形で結合するからである。酸化安定性に対する酸素アフィン元素のプラスの作用は、なかんずく、酸化物の形で結合された酸素アフィン元素が極めて不均一に材料中に分布し、材料中の至る所で必要な範囲で自由の使用され得ないことによって損なわれる。従って、Ｏの含量は、最大０．０１％に確定される。
【００７１】
１６〜２４質量％のクロム含量は、例えばＪ．Ｋｌｏｅｗｅｒ，Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ａｎｄ  Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ５１（２０００），第３７３〜３８５頁に記載されているように、寿命に対して決定的な影響を及ぼさない。しかし、或る程度のクロム含量は、必要である。それというのも、クロムは、特に安定なα−Ａｌ2Ｏ3保護層の形成を促進するからである。
【００７２】
従って、この下限は、１６％である。２４％を上廻るクロム含量は、合金の加工可能性を困難にする。
【００７３】
４．５％のアルミニウム含量は、十分な寿命を有する合金を得るために、少なくとも必要とされる。６．５％を上廻るＡｌ含量は、フィルム熱伝導体の場合に寿命をもはや延ばさない。
【００７４】
Ｊ．Ｋｌｏｅｗｅｒ，Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ａｎｄ  Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ５１（２０００），第３７３〜３８５頁の記載によれば、珪素の添加は、被覆層の付着力の改善によって寿命を延ばす。従って、珪素少なくとも０．０５質量％の含量が必要とされる。高すぎるＳｉ含量は、前記合金の加工可能性を困難にする。従って、この上限は、０．７％である。
【００７５】
加工可能性の改善のために、Ｍｎ０．００１％の最少含量が必要とされる。マンガンは、０．５％に制限される。それというのも、この元素は、酸化安定性を減少させるからである。
【００７６】
銅は、最大０．５％に制限される。それというのも、この元素は、酸化安定性を減少させるからである。同様のことは、ニッケルについても言えることである。
【００７７】
マグネシウムおよびカルシウムの含量は、０．０００１〜０．０５質量％の範囲内、それぞれ０．０００１〜０．０３質量％の範囲内で調節される。
【００７８】
Ｂは、最大０．００３％に制限される。それというのも、この元素は、酸化安定性を減少させるからである。
【００７９】
【表１】
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【００８０】
【表２】
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【００８１】
【表３】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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