本發明涉及熱交換方法、熱交換介質以及熱交換裝置。本發明還涉及鋼絲韌化方法及碳素鋼絲。

　　背景技術：

　　通過對析出均勻且微細的珠光體組織的碳素鋼絲進行拉絲加工，可以使拉絲加工后的碳素鋼絲具有高強度和韌性。在加熱爐中將碳素鋼絲加熱并將其在冷卻槽(冷卻爐)中冷卻從而析出(所謂的鋼絲韌化)均勻且微細的珠光體組織。作為一例，碳素鋼絲根據成分而不同，但在加熱爐中被加熱至約900～1000℃，然后在冷卻槽中被冷卻至約500～600℃。

　　作為用于冷卻碳素鋼絲的介質，采用鉛(熔融鉛)、流化床、水等(關于使用流化床的鋼絲韌化參照專利文獻1，關于使用水的鋼絲韌化參照專利文獻2)。但是流化床具有冷卻能力低、水產生過冷的缺點。與此相對，鉛的沸點為1749℃，熔點為327.5℃，在鋼絲韌化所需的溫度范圍(對加熱后的碳素鋼絲適當地進行冷卻而用于析出珠光體組織的溫度范圍)處于穩定的液相狀態，因此目前也被廣泛使用。

　　如上所述，鉛(pb)適合作為碳素鋼絲在鋼絲韌化中的冷卻介質，但由于具有毒性而其使用受到限制。例如，在eu加盟國發出的rohs(restrictionofhazardoussubstances)指令中，包含超過1,000ppm的鉛的電子電氣設備的eu加盟國的上市受到限制。

　　在先技術文獻

　　專利文獻

　　專利文獻1：日本特表2002-507662號公報

　　專利文獻2：日本特表2005-529235號公報

　　技術實現要素：

　　(發明要解決的課題)

　　本發明的目的在于提供一種代替鉛的新的熱交換介質、以及利用該熱交換介質的熱交換方法。

　　(用于解決課題的技術方案)

　　本發明的熱交換方法包括如下工序：使對象物與將以mg、al以及ca為主要成分元素的mg-al-ca合金熔融而成的液相mg-al-ca合金接觸或接近，且在上述對象物與上述液相mg-al-ca合金之間交換(轉移)熱能。

　　本發明的熱交換介質包含將以mg、al以及ca為主要成分元素的mg-al-ca合金熔融而成的液相mg-al-ca合金。所謂不可避免的雜質，即，存在于原料中、或在制造工序中不可避免地混入的物質，本來是不需要的雜質，但微量，不會對制品的特性造成影響，因此不言而喻，所允許的雜質有時包含于mg-al-ca合金乃至將其熔融而成的液相mg-al-ca中。

　　本發明還提供一種熱交換裝置。本發明的熱交換裝置具備貯存有將以mg、al及ca為主要成分元素的mg-al-ca合金熔融而成的液相mg-al-ca合金的浴槽。

　　本發明還提供一種對作為加熱后的碳鋼的一例的碳素鋼絲(碳素鋼線材)進行冷卻的鋼絲韌化方法。本發明的鋼絲韌化方法包括如下工序：使加熱后的碳鋼通過將以mg、al以及ca為主要成分元素的mg-al-ca合金熔融而成的液相mg-al-ca合金的浴槽，且在通過所述浴槽時對加熱后的碳鋼進行冷卻。

　　根據本發明，通過對在常溫下為固體的mg-al-ca合金進行加熱并使其熔融而制成液相的液相mg-al-ca合金被用作用于對對象物施加熱量(加熱)或從對象物奪取熱量(冷卻)的熱交換介質(加熱介質或冷卻介質)。通過使對象物與液相mg-al-ca合金直接接觸，可以對對象物進行加熱或冷卻，也可以使液相mg-al-ca合金不與對象物直接接觸而接近，對對象物進行非接觸地加熱或冷卻。例如使液相mg-al-ca合金在管中流動而對管周圍進行加熱或冷卻。在將液相mg-al-ca合金用作加熱介質的情況下，例如可考慮利用于鋼鐵發藍處理、脫脂處理、碳的球化處理。在將液相mg-al-ca合金用作冷卻介質的情況下，可以考慮用于鋼絲韌化(鋼材的退火)、燃料棒的冷卻、鋼材的階段冷卻。

　　mg-al-ca合金是以mg(鎂)、al(鋁)和ca(鈣)為主要成分元素的三元合金。這些元素中，與沸點(約1090℃)相比，鎂(純鎂)燃點(約470℃)低，但通過與ca、進而與al融合，當然常溫自不必說，即使在比較高的溫度環境下也不燃燒或難以燃燒。為了提高不燃性(將起燃溫度設為更高溫區域)，也可以添加稀土類元素(稀土族)、例如mn(錳)、zr(鋯)、ag(銀)、y(釔)、nd(釹)等。

　　另外，mg-al-ca合金的液相線溫度可以低于鎂的熔點(650℃)、鋁的熔點(660℃)、鈣的熔點(842℃)。還可知液相mg-al-ca合金能夠比熔融鉛更快地進行傳熱。液相mg-al-ca合金可以適合用作代替熔融鉛的加熱介質或冷卻介質。作為液相mg-al-ca合金的主要成分元素的mg、al以及ca都是無害的金屬元素，也沒有環境負荷。

　　在通過使對象物與液相mg-al-ca合金直接接觸而在對象物與液相mg-al-ca合金之間進行熱交換(傳熱)的情況下，可以在液相mg-al-ca合金中僅浸漬對象物，也可以使對象物一邊移動一邊在液相mg-al-ca合金中通過。

　　若將液相mg-al-ca合金貯存在浴槽中，則液相mg-al-ca合金的表面(液面表層)形成較薄的覆膜。通過貯存在浴槽中的液相mg-al-ca合金的表面上形成的覆膜，能夠使貯存在浴槽中的液相mg-al-ca合金不會直接與空氣(氧)接觸，或者難以接觸，由此能夠使貯存在浴槽中的液相mg-al-ca合金不易燃燒。但是，由于本發明中所用的mg-al-ca合金是液相狀態，因此與固相(含粉末狀)相比在難以燃燒的狀態下使用。

　　wo2015/060459公開了在鎂中添加了鈣和鋁的合金(mg、al)2ca中添加了其他元素(mn、zn、zr、ag、y、nd等)的鎂合金。作為本發明中用于熱交換介質的液相mg-al-ca合金，可以優選使用wo2015/060459中公開的將鎂合金熔融而成的物質。但是，在本發明中，由于mg-al-ca合金不是固相而是以液相來使用，因此不需要在固相中需要的機械強度和韌性，而且也不需要考慮耐腐蝕性。

　　當液相mg-al-ca合金用于碳素鋼絲的鋼絲韌化中的冷卻介質時，由于浸漬在液相mg-al-ca合金中的碳素鋼絲的溫度約為900～1000℃，因此本發明中所用的液相mg-al-ca合金優選在900℃以上，在安全性方面具有1000℃以上的起燃溫度。在上述wo2015/060459中公開了具有1000℃以上的起燃溫度的鎂合金。

　　如上所述，本發明中mg-al-ca合金不是固相而是以液相使用，能夠不直接接觸空氣。即，與固相(粉末狀)的mg-al-ca合金相比在確實難以燃燒的狀態下使用。因此，例如固相(粉末狀)的mg-al-ca合金的起燃溫度為1000℃以下，即使將加熱到1000℃的碳素鋼絲浸漬到將固相(粉末狀)的mg-al-ca合金熔融而成的液相mg-al-ca合金中，液相mg-al-ca合金也難以立即起燃。然而，考慮到安全性，本發明中所用的液相mg-al-ca合金在固相時也優選其起燃溫度為1000℃以上。

　　試制了各種改變了mg、al、ca的組成比的mg-al-ca合金，結果確認到，如果占mg-al-ca合金的ca過少，則起燃溫度接近1000℃。另外，若占mg-al-ca合金的al增加，則即使ca少，也難以起燃。考慮到安全性，在將mg設為x(at％)時，ca優選為x×0.015(at％)以上。

　　對于mg-al-ca合金，為了達到比上述鎂的熔點(650℃)，鋁的熔點(660℃)，鈣的熔點(842℃)低的液相線溫度，將mg設為x(at％)時將ca設為x×0.1+10(at％)以下即可。mg-al-ca合金的液相線溫度可以以640℃左右為上限。需要說明的是，通過調節占mg-al-ca合金的mg、al以及ca的組成比，能夠使mg-al-ca合金的液相線溫度降低至550℃以下(計算為460℃左右)，能夠適合用于取代熔融鉛進行鋼絲韌化?？傊?，在本發明中用作熱交換介質的液相mg-al-ca合金能夠在約1000℃至約460℃的溫度范圍內成為穩定的液相狀態。

　　代替熔融鉛而使用液相mg-al-ca合金作為冷卻介質進行鋼絲韌化，然后，實際制作經拉絲加工的碳素鋼絲，結果確認到，與將熔融鉛用于冷卻介質而進行鋼絲韌化而得到的碳素鋼絲相比，抗拉強度更高。另外，還確認到，在反復進行拉絲加工而減小直徑時，與將熔融鉛用于冷卻介質而制成的碳素鋼絲相比，將液相mg-al-ca合金用于冷卻介質而制成的碳素鋼絲能夠抑制分層(脆性破壞)的發生。用電子顯微鏡確認剛剛鋼絲韌化后的金屬組織，結果在將液相mg-al-ca合金用于冷卻介質的情況下，觀察到若干貝氏體，與此相對，在將熔融鉛用于冷卻介質的情況下，幾乎沒有確認到貝氏體。推測這是因為液相mg-al-ca合金與熔融鉛相比冷卻速度更快。

　　總之，將液相mg-al-ca合金用于冷卻介質而制成的碳素鋼絲，在進行細線加工時，與將熔融鉛用作冷卻介質而制成的碳素鋼絲相比，難以發生或不產生分層，即極限加工度變高。另外，如上所述，將液相mg-al-ca合金用于冷卻介質進行鋼絲韌化然后進行拉絲加工而得到的碳素鋼絲與將熔融鉛用于冷卻介質而制成的碳素鋼絲相比，抗拉強度變高。

　　將液相mg-al-ca合金用作鋼絲韌化處理中的冷卻介質而制成的碳素鋼絲不附著鉛。提供環境負荷少的碳素鋼絲。

　　附圖說明

　　圖1是表示碳素鋼絲的鋼絲韌化處理的框圖。

　　圖2是表示碳素鋼絲的拉絲工序的剖視圖。

　　圖3是使用以橫軸作為mg以及al的重量百分比、以縱軸作為ca的重量百分比的正交坐標系來表示將mg、al以及ca作為成分元素的mg-al-ca合金的液相面圖。

　　圖4是表示制成的樣品i～v中包含的mg、al以及ca各自的重量百分比及元素比、以及550℃的相狀態及1000℃的燃燒狀態。

　　圖5是在圖3所示的液相面圖中繪制了圖4所示的制作的樣品i～v的組成比的圖。

　　圖6是將制成的樣品i～v以及圖3所示的共晶點e1～e3、u4～u6所對應的共晶合金各自的組成比繪制于以橫軸作為mg以及al的元素比、且以縱軸作為ca的元素比的正交坐標系的圖。

　　圖7表示碳素鋼絲的拉伸試驗及扭轉試驗的結果。

　　圖8表示其他碳素鋼絲的拉伸試驗及扭轉試驗的結果。

　　具體實施方式

　　圖1是表示本發明的實施例的圖，是概略地表示碳素鋼絲的鋼絲韌化處理的框圖。圖2是概略地表示碳素鋼絲的拉絲工序的剖視圖。通過將得到了鋼絲韌化工序和拉絲工序的多根碳素鋼絲捆扎成束并進行捻合，從而制成鋼絲繩、鋼絲簾線等。

　　通過熱軋制造的截面為圓形的碳素鋼絲(起始線材)1a分別卷繞于多臺繞線盤10。從多臺繞線盤10分別抽出的碳素鋼絲1a進入加熱爐11，在此加熱到給定溫度，例如約950℃。

　　經加熱的碳素鋼絲1a隨后進入冷卻槽(冷卻爐)12。冷卻槽12包含貯存有液相mg-al-ca合金20的浴槽12a，浴槽12a被加熱。mg-al-ca合金在常溫下為固體，在浴槽12a中被加熱熔融，成為液相。當然，浴槽12a被加熱至使mg-al-ca合金成為液相所需的溫度(液相線溫度)以上。本發明中所用的mg-al-ca合金的液相線溫度，如后所述，為460℃～640℃左右。mg-al-ca合金的液相線溫度根據mg-al-ca合金中所含的mg、al、ca各自的重量百分比或元素比(組成比)而變動。

　　例如，浴池12a內的液相mg-al-ca合金20保持在約550℃的溫度。在通過浴槽12a時，在加熱爐11中加熱后的碳素鋼絲1a被冷卻至約950℃至約550℃。

　　在貯存于浴槽12a的液相mg-al-ca合金20的表面，通過與空氣接觸而形成較薄的覆膜(氧化膜等)21。因此，貯存在浴槽12a中的液相mg-al-ca合金20(由覆膜21覆蓋的浴槽12a內的液相部分)幾乎不會接觸空氣。

　　通過液相mg-al-ca合金20冷卻后的碳素鋼絲1a隨后在貯存有水的浴槽13中進一步冷卻后，進入貯存有鹽酸水的浴槽14，其中碳素鋼絲1a表面的氧化皮(鐵的氧化皮膜)被除去。去除了氧化皮的碳素鋼絲1a在貯存有水的浴槽15中水洗，最后進入貯存有磷酸鋅(zincphotoate)的浴槽16，其中為了防銹和潤滑而在表面覆膜磷酸鋅。被覆膜了磷酸鋅的碳素鋼絲1b卷繞于多臺卷線筒17。

　　由卷線筒17卷取后的碳素鋼絲1b隨后進入拉絲工序。參照圖2，通過安裝有硬質合金模具31的拉絲機使碳素鋼絲1b拉絲成給定的直徑(用附圖標記1c表示拉絲后的碳素鋼絲)。在制造細徑的碳素鋼絲1c的情況下，制造具有中間的直徑的碳素鋼絲，將其作為起始線材反復進行上述拉絲工序。

　　圖3是使用狀態圖計算軟件制作在上述的鋼絲韌化處理中作為冷卻介質使用的mg-al-ca合金(三元合金)的液相面圖。

　　圖3是以橫軸為mg及al的重量百分比、且縱軸為ca的重量百分比的正交坐標系來表示以mg(鎂)、al(鋁)及ca(鈣)為成分元素的三元合金的液相面圖的圖。在圖3中，橫軸表示占mg-al-ca合金的al的重量百分比濃度(wt％)，越向左側表示占mg-al-ca合金的mg的重量百分比越大，越向右側表示占mg-al-ca合金的al的重量百分比越大?？v軸為占mg-al-ca合金的ca的重量百分比濃度。在圖3中，al的重量百分比濃度(橫軸)和ca的重量百分比濃度(縱軸)的剩余部分表示mg的重量百分比濃度。

　　另外，在圖3所示的液相面圖中，由細線表示由3位的數字示出表示溫度(液相線溫度)的數值的以20℃為刻度值的多個等溫線。并且，在圖3所示的液相面圖中，示出了結晶的初晶名(c14、c36、c15、(mg)、al4ca、(al)、β以及γ)，并且，區分不同初晶的邊界線由粗線表示。

　　在圖3所示的液相面圖中，示出了6個共晶點e1、e2、e3、u4、u5以及u6。具有這6個共晶點的組成比的mg-al-ca合金的液相線溫度、以及mg、al以及ca的重量百分比(元素比)如下。

　　共晶點e1：液相線溫度515℃，76.1wt％mg，9.4wt％al，14.5wt％ca

　　(81.51at％mg，9.07at％al，9.42at％ca)

　　共晶點e2：液相線溫度446℃，32.5wt％mg，66.2wt％al，1.3wt％ca

　　(34.98at％mg，64.18at％al，0.85at％ca)

　　共晶點e3：液相線溫度445℃，37.7wt％mg，60.9wt％al，1.4wt％ca

　　(40.36at％mg，58.73at％al，0.91at％ca)

　　共晶點u4：液相線溫度468℃，49.6wt％mg，46.9wt％al，3.5wt％ca

　　(52.78at％mg，44.96at％al，2.26at％ca)

　　共晶點u5：液相線溫度477℃，48.7wt％mg，47.9wt％al，3.4wt％ca

　　(51.86at％mg，45.95at％al，2.20at％ca)

　　共晶點u6：液相線溫度458℃，66.5wt％mg，30.2wt％al，3.3wt％ca

　　(69.48at％mg，28.42at％al，2.09at％ca)

　　6個共晶點中的液相線溫度(熔點)最高的是共晶點e1，是515℃。如果是理想的mg-al-ca合金(具有共晶點所示的組成比的mg-al-ca合金)，則通過加熱mg-al-ca合金到515℃以上，使mg-al-ca合金熔融，在計算上確認成為液相。

　　發明人實際制作使mg、al以及ca的組成比分別不同的5個mg-al-ca合金的樣品，對于合金樣品的每一個，使用icp(inductivelycoupledplasma)(高頻電感耦合等離子體)分析裝置對每個成分元素的重量百分比(元素比)進行分析，并且在550℃確認是否為液相和在1000℃是否燃燒。另外，將5個合金樣品中的一個(后述的樣品i)熔融成為液相的樣品用于上述的鋼絲韌化處理(為了冷卻被加熱的碳素鋼絲1a而貯存在浴槽12a中的液相mg-al-ca合金20)，并進行拉絲加工來制造碳素鋼絲，對所制造的碳素鋼絲進行拉伸試驗及扭轉試驗。以下，對分析結果、確認結果及試驗結果進行說明。

　　圖4表示針對所制作的5個mg-al-ca合金的樣品i～v的每一個，使用icp分析裝置分析的各成分元素的組成比(wt％及at％這兩者)，并且表示加熱至550℃時的相狀態的確認結果及加熱至1000℃時的燃燒狀態的確認結果。圖5是在圖3所示的液相面圖上重疊，對于樣品i～v的每一個，繪制mg、al以及ca的組成比(用△標記表示)的圖。在繪圖的各個附近示出樣品特定符號(i)～(v)。

　　參照圖5可知，樣品i～樣品v都是具有偏離共晶點的組成比的mg-al-ca合金，參照圖4，樣品i～樣品v中的任一個都在550℃是完全液相且在1000℃是不燃的，因此不妨礙作為鋼絲韌化處理中的冷卻介質使用。例如樣品i根據圖5，認為在計算上，具有580℃附近的液相線溫度，在550℃確認到固相(液相和固相混合的狀態)，但是并不能夠確認固相。

　　關于樣品i～iv完全沒有確認到燃燒的情況，但對于樣品v，若破壞形成于上述表面的覆膜21則確認到燃燒。據推測，樣品v是用于對液相mg-al-ca合金20賦予1000℃的不燃性的ca的元素比或重量百分比接近界限值的樣品。

　　樣品v是mg的元素比比較大且ca的元素比比較小的mg-al-ca合金。mg-al-ca合金的燃燒容易度與占mg-al-ca合金的mg的元素比有關，mg的元素比越大，為了使合金難以燃燒而增加ca的元素比。相反地，如果增加占據mg-al-ca合金的al的元素比，則用于使合金難以燃燒的ca的元素比也可以小。

　　圖6是針對與制成的樣品i～v和圖3所示的共晶點e1～e3、u4～u6相當的共晶合金的每一個，將mg、al以及ca的組成比繪制在將橫軸作為mg和al的元素比、且將縱軸作為ca的元素比的正交坐標系中的圖(單位為at％)。圖6中，樣品i～v通過■記號表示，共晶點e1～e3、u4～u6用×標記表示，在繪圖各自的附近表示樣品特定符號(i)～(v)和共晶點特定符號(e1～e3、u4～u6)。如果樣品v處于為了將1000℃設為起燃溫度而應該添加的ca的界限值(下限值)附近、以及為了增加占據mg-al-ca合金的al的元素比而使mg-al-ca合金難以燃燒的ca的元素比小，則可以推測圖6所示的單點劃線成為用于使液相mg-al-ca合金20的起燃溫度為1000℃以上的ca的大致下限值。圖6所示的單點劃線以占據液相mg-al-ca合金20的mg(其元素比)(at％)為基準由“mg×0.015”表示。

　　另外，參照圖6，圖6所示的實線表示由“mg×0.1+10”表示的直線，表示用于使mg-al-ca合金的液相線溫度為620～640℃程度以下的ca的上限值。根據液相面圖計算出的，如果將占液相mg-al-ca合金20的ca的元素比(at％)設為“mg×0.1+10”以下，則認為液相mg-al-ca合金20的液相線溫度不會超過620～640℃，能使液相mg-al-ca合金20的液相線溫度成為鎂的熔點(650℃)、鋁的熔點(660℃)、鈣的熔點(842℃)以下。

　　圖7表示將樣品i的mg-al-ca合金熔融成為液相的結果用于上述的鋼絲韌化處理而制造的碳素鋼絲的拉伸強度試驗及扭轉試驗的結果、以及斷面觀察結果。為了比較，對將熔融鉛用于鋼絲韌化處理而制造出的碳素鋼絲也進行同樣的試驗。

　　將直徑5.500mm的線徑的碳素鋼絲(swrh72a)加熱至約950℃后浸泡于使樣品i的mg-al-ca合金熔融而成的液相mg-al-ca合金20(550℃)中1分鐘，然后用水冷卻。用鹽酸水除去氧化皮，水洗后，覆膜磷酸鋅。

　　通過多次拉絲工序使碳素鋼絲的線徑逐漸變細，對于1.748mm、1.553mm、1.408mm及1.248mm的線徑，分別進行拉伸試驗及扭轉試驗。

　　同樣地，也制作代替液相mg-al-ca合金20而在加熱至550℃的熔融鉛中浸漬1分鐘的碳素鋼絲，對于1.748mm、1.553mm、1.408mm及1.248mm的線徑的合金，分別進行拉伸試驗及扭轉試驗。

　　在拉伸試驗中，慢慢拉伸碳素鋼絲直至斷裂，計測斷裂時的應力。在圖7的抗拉強度(單位為mpa)欄中，示出了將液相mg-al-ca合金20和熔融鉛分別用于冷卻介質而得到的、線徑為1.748mm、1.553mm、1.408mm和1.248mm的碳素鋼絲有關的抗拉強度。

　　在扭轉試驗中，將碳素鋼絲設置于扭轉試驗機，將兩端隔開碳素鋼絲的線徑的100倍的抓取間隔進行抓取，使一方以給定的旋轉速度向一個方向旋轉。圖7示出了將液相mg-al-ca合金20用于冷卻介質而得到的線徑為1.748mm、1.553mm、1.408mm和1.248mm的碳素鋼絲有關的扭轉值(達到斷裂時的扭轉次數)以及斷面(斷裂面)的觀察結果、以及將熔融鉛用于冷卻介質而得到的線徑為1.748mm、1.553mm、1.408mm和1.248mm的碳素鋼絲有關的扭轉值和斷面的觀察結果。

　　參照圖7的抗拉強度，對于1.748mm～1.248mm的任一種線徑的碳素鋼絲也確認了如下結果：與將熔融鉛用于冷卻介質而制成的碳素鋼絲相比，將液相mg-al-ca合金20用于冷卻介質而制成的碳素鋼絲的抗拉強度更高。用電子顯微鏡確認拉絲前(剛鋼絲韌化后)的金屬組織的結果是，將液相mg-al-ca合金20用于冷卻介質而得到的碳素鋼絲中確認到了一些貝氏體，但在將熔融鉛用于冷卻介質而得到的碳素鋼絲中幾乎沒有確認到貝氏體。由此可知，若將液相mg-al-ca合金20用于冷卻介質，則與將熔融鉛用于冷卻介質相比冷卻速度更快，認為這對抗拉強度有影響。

　　參照圖7的“斷面”欄，對于最細的直徑1.248mm的碳素鋼絲，將液相mg-al-ca合金20用于冷卻介質而制成的碳素鋼絲的斷面為正常，與此相對，在將熔融鉛用于冷卻介質而制成的碳素鋼絲中確認到分層的發生。確認到：與將熔融鉛用于冷卻介質的情況相比，通過將液相mg-al-ca合金20用于冷卻介質，極限加工度得以提高。關于極限加工度的上升也同樣，推測是由于液相mg-al-ca合金與熔融鉛相比冷卻速度更快。

　　無論是使用液相mg-al-ca合金作為冷卻介質，還是使用熔融鉛作為冷卻介質，扭轉值是大致相等的。

　　圖8示出了變更試驗條件而得到的其他試驗結果。圖8示出了將與樣品i不同的mg-al-ca合金熔融而成的液相mg-al-ca合金用于鋼絲韌化處理而制造出的、直徑更細的碳素鋼絲的拉伸強度試驗及扭轉試驗的結果。為了比較，還示出了針對代替液相mg-al-ca合金而將熔融鉛用于鋼絲韌化處理而制造出的碳素鋼絲的試驗結果。

　　準備直徑為1.060mm的線徑的碳素鋼絲(swrh62a)，將其加熱至約950℃。然后在將具有mg＝76.1wt％(81.51at％)、al＝9.40wt％(9.07at％)、ca＝14.5wt％(9.42at％)的組成比的mg-al-ca合金熔融而成的液相mg-al-ca合金20(約600℃)中浸漬碳素鋼絲1分鐘。然后用水冷卻碳素鋼絲，用鹽酸水除去氧化皮，水洗后，覆膜磷酸鋅。通過多次拉絲工序使碳素鋼絲的線徑逐漸變細，對于線徑變細至約0.360mm的碳素鋼絲，進行拉伸試驗及扭轉試驗、以及斷面觀察。通過加熱至約600℃，具有上述組成比的mg-al-ca合金成為穩定的液相，沒有燃燒。

　　關于由線徑更細的起始線材制造出的線徑更細的碳素鋼絲也同樣，確認了如下結果：與將熔融鉛用于冷卻介質而制成的碳素鋼絲相比，將液相mg-al-ca合金20用于冷卻介質而制成的碳素鋼絲的抗拉強度更高。

　　盡管在上述的實施例中說明了使用液相mg-al-ca合金20作為用于對加熱后的碳素鋼絲1a進行冷卻的冷卻介質的例子，但不言而喻，液相mg-al-ca合金20也可以用作對對象物進行加熱的加熱介質。

　　另外，盡管在上述的實施例中使加熱后的碳素鋼絲1a與液相mg-al-ca合金20直接接觸(浸漬)，但例如也可以使液相mg-al-ca合金20不與對象物直接接觸而是相接近，非接觸地將對象物進行加熱或冷卻。例如通過使液相mg-al-ca合金20在管中流動，能夠對管周圍進行加熱或冷卻。

　　(標號說明)

　　1a、1b、1c碳素鋼絲

　　11加熱爐

　　12冷卻槽(冷卻爐)

　　12a浴槽

　　20液相mg-al-ca合金

　　21覆膜

　　31硬質合金模具。

　　技術特征：

　　1.一種熱交換方法，包括如下工序：

　　使對象物與將以mg、al以及ca為主要成分元素的mg-al-ca合金熔融而成的液相mg-al-ca合金接觸或接近，

　　且在上述對象物與上述液相mg-al-ca合金之間交換熱能。

　　2.根據權利要求1所述的熱交換方法，其中，

　　上述液相mg-al-ca合金是冷卻上述對象物的冷卻介質。

　　3.根據權利要求1所述的熱交換方法，其中，

　　上述液相mg-al-ca合金是加熱上述對象物的加熱介質。

　　4.根據權利要求1～3中任一項所述的熱交換方法，其中，

　　上述液相mg-al-ca合金具有1000℃以上的起燃溫度。

　　5.根據權利要求1～4中任一項所述的熱交換方法，其中，

　　上述液相mg-al-ca合金具有640℃以下的液相線溫度。

　　6.根據權利要求1～4中任一項所述的熱交換方法，其中，

　　上述液相mg-al-ca合金具有550℃以下的液相線溫度。

　　7.根據權利要求1～6中任一項所述的熱交換方法，其中，

　　在將上述液相mg-al-ca合金的mg的作為原子百分比的元素比設為x時，ca的作為原子百分比的元素比為x×0.015以上。

　　8.根據權利要求1～7中任一項所述的熱交換方法，其中，

　　在將上述液相mg-al-ca合金的mg的作為原子百分比的元素比設為x時，ca的作為原子百分比的元素比為x×0.1+10以下。

　　9.根據權利要求1～8中任一項所述的熱交換方法，其中，

　　上述對象物為碳鋼。

　　10.一種熱交換介質，包含將以mg、al以及ca為主要成分元素的mg-al-ca合金熔融而成的液相mg-al-ca合金。

　　11.一種熱交換裝置，具備浴槽，該浴槽貯存有將以mg、al及ca為主要成分元素的mg-al-ca合金熔融而成的液相mg-al-ca合金。

　　12.根據權利要求11所述的熱交換裝置，其中，

　　在貯存于上述浴槽的液相mg-al-ca合金的表面形成有覆膜。

　　13.一種鋼絲韌化方法，包括如下工序：

　　使加熱后的碳鋼通過貯存有將以mg、al以及ca為主要成分元素的mg-al-ca合金熔融而成的液相mg-al-ca合金的浴槽，

　　且在通過上述浴槽時對加熱后的碳鋼進行冷卻。

　　14.一種碳素鋼絲，是使用液相mg-al-ca合金來進行鋼絲韌化處理并進行拉絲加工而得到的。

　　15.根據權利要求14所述的碳素鋼絲，其中，

　　上述碳素鋼絲的抗拉強度比使用熔融鉛進行鋼絲韌化處理而得到的碳素鋼絲的抗拉強度高。

　　16.根據權利要求14或15所述的碳素鋼絲，其中，

　　上述碳素鋼絲的極限加工度比使用熔融鉛進行鋼絲韌化處理而得到的碳素鋼絲的極限加工度高。

　　17.根據權利要求14～16中任一項所述的碳素鋼絲，其中，

　　上述碳素鋼絲在表面未附著鉛。

　　技術總結

　　本發明提供代替鉛的新的熱交換介質。使在加熱爐(11)中加熱后的碳素鋼絲(1A)通過貯存有將以Mg(鎂)、Al(鋁)及Ca(鈣)為主要成分元素的Mg?Al?Ca合金熔融而成的液相Mg?Al?Ca合金(20)的浴槽(12A)。在通過浴槽(12A)時，將在加熱爐(11)中被加熱到例如約950℃的碳素鋼絲(1A)冷卻至約550℃。Mg?Al?Ca合金沒有毒性，也沒有環境負荷。

　　技術研發人員：石本和弘;河村能人

　　受保護的技術使用者：東京制綱株式會社;國立大學法人熊本大學

　　技術研發日：2020.01.28

　　技術公布日：2021.08.06