[发明专利]双相不锈钢及其制造方法和隔膜以及压力传感器和隔膜阀

说明书

本发明涉及一种双相不锈钢及其制造方法和隔膜以及压力传感器和隔膜阀。具体而言，本发明的目的在于提供能够实现高强度化，耐蚀性优秀，且能够获得平滑表面状态的金属隔膜和具备该隔膜的压力传感器。本发明的隔膜的特征在于由如下双相不锈钢形成，该双相不锈钢具有Cr：24～26质量%、Mo：2.5～3.5质量%、Ni：5.5～7.5质量%、C≤0.03质量%、N：0.08～0.3质量%、剩余部分Fe以及不可避免杂质的组分，且0.2%屈服强度表现为1300MPa以上。

技术领域

本发明涉及双相不锈钢及其制造方法和使用了双相不锈钢的隔膜以及压力传感器和隔膜阀。

背景技术

金属隔膜为压力传感器的接触液体部分，以耐蚀性、耐压性优秀的合金材料为素材而构成。该金属隔膜的实用环境遍及多方面，因而需要考虑工艺流体的液性、压力、温度等使用环境来研究素材。

一直以来，将Co基合金、Ni基合金或者沉淀硬化型不锈钢等适用于此种金属隔膜的素材。

例如，已知由如下金属材料构成的隔膜，该金属材料通过对包括混合了Ti、Al、Nb等沉淀强化元素的Fe-Ni类合金或者Fe-Ni-Co类合金的金属材料的固溶体实施热处理并进行经时(時効)效果处理，从而提高了强度(参照专利文献1)。

作为压力传感器的金属制隔膜的构造，已知由如下合金构成的隔膜，该合金将20～40%的Cr＋Mo、20～50%的Ni、25～45%的Co作为主成分，在实施20%以上的冷加工之后在400～600℃下进行了热处理(参照专利文献2)。

作为薄膜传感器的制造方法，公开了在使用金属隔膜的薄膜压力传感器中将金属隔膜的沉淀强化处理与薄膜压力传感器的形成工序同时进行的方法(参照专利文献3)。

作为压力探测器的构造，已知如下压力探测器，其中将玻璃板隔着低熔点玻璃层接合在由科瓦铁镍钴合金(Kovar)材料形成的受压用金属隔膜的隔膜面，将应变计半导体芯片载置于该玻璃板并将玻璃板与半导体芯片阳极接合(参照专利文献4)。

作为半导体压力传感器，已知如下半导体压力传感器，其利用含有36～40重量%的Ni且具有剩余部分Fe的组分的Fe-Ni合金构成固定头，将外部压力导入管设于该固定头的中央部，安装杆本体，且具有安装在固定头上的半导体压力传感器元件(参照专利文献5)。

在构成这些各种现有技术的金属隔膜的合金中添加有Cr，在合金表面形成由致密的氧化铬层形成的钝态膜并表现出优秀的耐蚀性。另外，有时在金属隔膜的素材中也使用Ti合金，而在Ti合金的情况下，由于与氧的亲和力高的Ti在表面形成氧化钛层，故表现出优秀的耐蚀性。

对金属隔膜要求的机械特性为屈服强度(耐力)的高低。适用金属隔膜的压力传感器的原理是，在受到工艺流体的力时，经由添设于金属隔膜的应变计而电气地检测金属隔膜的变形量。因而，压力测定的再现性得到保证的是金属隔膜弹性变形的情况，若从工艺流体受到屈服强度以上的应力，则金属隔膜塑性变形，在塑性变形之后不能够表示恰当的压力值。因而，为了维持高精度的压力检测性能，金属隔膜的屈服强度需要比从工艺流体受到的应力高。

为了对金属隔膜附加应变探测功能，一般而言采用如下所述的两个模式的构造。第一个构造是在金属隔膜的液体接触面的相反面粘合而设置应变计的构造，第二个构造是将金属隔膜自身用作应变元件的构造。在任一构造中，为了使应变检测精度良好，都需要使金属隔膜的表面平滑。因此隔膜的表面经过各种研磨工序而被精加工为平滑面。

因而，在研究压力传感器用的素材时，考虑使用环境来选择能够发挥耐蚀性和耐压性的材料、考虑组装压力传感器时的制造上的方便来选择有利的材料是重要的。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2000-275128号公报；

专利文献2：日本特开平5-013782号公报；