JP2003515673A - Product manufactured from Cr, Al, Si, Ti and an alloy containing one or more of so-called ODEs, and a method for manufacturing the product - Google Patents

Product manufactured from Cr, Al, Si, Ti and an alloy containing one or more of so-called ODEs, and a method for manufacturing the product

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JP2003515673A
JP2003515673A JP2001542593A JP2001542593A JP2003515673A JP 2003515673 A JP2003515673 A JP 2003515673A JP 2001542593 A JP2001542593 A JP 2001542593A JP 2001542593 A JP2001542593 A JP 2001542593A JP 2003515673 A JP2003515673 A JP 2003515673A
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Abstract

(57)【要約】 この発明は、金属のクロム、アルミニウム、ケイ素および/またはチタン中の1種類または複数種類の金属が酸化雰囲気中で、金属表面上に耐腐食酸化物層を形成するような多量の前記金属を含む金属製品と、その製品を製造する方法とに関する。この発明の特徴は、前記金属製品が、少なくとも金属表面の隣接する層に、0.5重量ppm以上の水素と、元素の形および/または酸化物として、製品の酸化物層とその周囲の気相との境界で効率的に酸素を解離する能力を有する、0.01重量%以上の、1種類または数種類の元素とを、同時に含むことであり、本明細書では酸素を解離する元素は、ODEとされ、次に挙げる金属群、すなわち本明細書でREMとする希土類金属、すなわち、イットリウム、原子番号57〜71番の元素およびスカンジウム、ハフニウム、ジルコニウム、ニオブ、タンタル、チタン、パラジウム、白金ならびにロジウムに属する。 (57) Abstract: The present invention provides a method for forming a corrosion-resistant oxide layer on a metal surface in an oxidizing atmosphere, wherein one or more metals in the metals chromium, aluminum, silicon and / or titanium are formed. The present invention relates to a metal product containing a large amount of the metal and a method of manufacturing the product. A feature of the present invention is that the metal product has at least 0.5 ppm by weight of hydrogen and at least an adjacent layer on the metal surface, as an elemental form and / or oxide, an oxide layer of the product and a gas surrounding the layer. 0.01% by weight or more of one or several elements having the ability to efficiently dissociate oxygen at the interface with the phase. The group of metals listed below as ODEs, namely the rare earth metals referred to herein as REMs, namely yttrium, the elements with atomic numbers 57-71 and scandium, hafnium, zirconium, niobium, tantalum, titanium, palladium, platinum and Belongs to rhodium.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】 (技術分野) 本発明は、金属のクロム、アルミニウム、ケイ素および/またはチタンの中の
1種類または数種類の金属が、酸化雰囲気中で、金属製品の表面上に耐腐食酸化
物層を形成する量の該金属を含む金属製品に関する。また、本発明は、該製品の
製造方法とその製品の各種用途への使用にも関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method in which one or several of the metals chromium, aluminum, silicon and / or titanium forms a corrosion resistant oxide layer on the surface of a metal product in an oxidizing atmosphere. It relates to a metal product containing an amount of the metal which forms. The present invention also relates to a method for producing the product and use of the product in various applications.

【0002】 本発明は、具体的には耐熱性材料に応用することができる。該当する材料の例
として、通常、高い比率のクロムおよびニッケルを含む耐熱性フェライト系ステ
ンレス鋼、オーステナイト系ステンレス鋼やその他の合金などを挙げることがで
きる。さらに、ケイ素もこのようなタイプのステンレス合金にかなりの量で存在
することが可能である。本発明による金属製品は、超高温に耐えることが可能で
、一般的にはクロムを20〜25%、アルミニウムを約5%含む加熱エレメント
または加熱エレメント用材料で作ることもできる。アルミニウム合金材料の例と
しては、フェライト系ステンレス鋼、たとえば、自動車の接触燃焼用の鋼を挙げ
ることができる。可能な別の用途は、超合金、主成分にクロムを含む合金、主成
分にアルミニウムを含む合金および、チタン基合金またはかなりの量のチタンを
含む合金で作られる金属製品である。しかし本発明の応用分野は、前記材料タイ
プに限定されるべきものではなく、可能な多くの用途の中のほんの数例に過ぎな
いことは理解されるべきである。
The present invention is specifically applicable to heat resistant materials. Examples of such materials include heat-resistant ferritic stainless steels, austenitic stainless steels and other alloys, which usually contain high proportions of chromium and nickel. In addition, silicon can also be present in significant amounts in these types of stainless alloys. The metal products according to the invention can withstand very high temperatures and can also be made of heating elements or heating element materials, which generally contain 20 to 25% chromium and about 5% aluminum. Examples of aluminum alloy materials include ferritic stainless steels, such as steels for catalytic combustion of automobiles. Another possible application is metal products made of superalloys, alloys containing chromium as the main component, alloys containing aluminum as the main component, and titanium-based alloys or alloys containing significant amounts of titanium. However, it should be understood that the field of application of the present invention should not be limited to the above material types but only a few of the many possible applications.

【0003】 (背景技術) 前記耐食性のある合金は、その材料が、クロム、ケイ素、アルミニウムおよび
/またはチタンの酸化物の薄い耐食性酸化物層を金属表面上に形成しうるか否か
にかかっていることはよく知られている。しかし他方で、酸化物層は一般的に、
顕微鏡レベルの微細な孔や亀裂が存在するため、これを完全に保護することはで
きないことも知られている。特に、合金から製造される金属製品が酸化的環境で
高温に曝されると、酸化物層の欠陥が金属の著しい酸化を引き起こす可能性があ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION Corrosion resistant alloys rely on their materials to form thin corrosion resistant oxide layers of chromium, silicon, aluminum and / or titanium oxides on metal surfaces. It is well known. But on the other hand, the oxide layer is generally
It is also known that microscopic level microscopic holes and cracks cannot be completely protected. In particular, when metal products made from alloys are exposed to high temperatures in an oxidizing environment, defects in the oxide layer can cause significant oxidation of the metal.

【0004】 また、酸化物保護膜の成長と固着は、合金から金属イオンが運び出されること
に関係していることも知られている。SE第462 359号によれば、オース
テナイト系シリコン合金耐熱材料に0.01〜0.15%の希土類金属を添加す
ると、高温での酸化物の剥離が抑えられる。
It is also known that the growth and sticking of the oxide overcoat is associated with the removal of metal ions from the alloy. According to SE 462 359, when 0.01 to 0.15% of a rare earth metal is added to an austenitic silicon alloy heat resistant material, exfoliation of oxide at high temperature is suppressed.

【0005】 ケイ素にセリウムおよび前記量のその他の希土類金属を組み合わせると、金属
表面上のSiO保護層の成長に好ましい効果をもたらし、SiO層は、酸化
環境で高温に曝されたとき、合金から金属イオン、特にクロムイオンが運び出さ
れることに抵抗して酸化物が剥離するのを抑える。
[0005] Combining other rare earth metals of silicon cerium and the amount, the growth of the SiO 2 protective layer on the metal surface results in a favorable effect, the SiO 2 layer, when exposed to a high temperature in an oxidizing environment, the alloy It resists the removal of metal ions, especially chromium ions, from the oxide and prevents the oxide from peeling.

【0006】 さらに、SE第421 325号およびSE第446 636号によると、耐
酸化性に優れた高温材料を目的として、イットリウムをクロムアルミニウム鉄合
金およびクロムアルミニウムケイ素鉄合金に添加することが知られている。しか
しこれらの文書には、イットリウムを添加することによる耐酸化性の改善に関し
ては全く報告されていない。しかし、SE第421 325号には、GB第1
045 993号を引用し、20重量%未満のクロムと少量のイットリウムを有
する合金は、耐酸化性を失うことを報告している。SE第446 363号には
米国特許第3,027,252号が引用されており、それによれば鉄、クロム、
アルミニウムおよびイットリウムの合金は、高温抵抗性と良好な耐酸化性を示す
Furthermore, according to SE 421 325 and SE 446 636 it is known to add yttrium to chromium aluminum iron alloys and chromium aluminum silicon iron alloys for the purpose of high temperature materials with excellent oxidation resistance. ing. However, none of these documents reports on improvement of oxidation resistance by adding yttrium. However, in SE 421 325, GB No. 1
Quoting 045 993, it is reported that alloys with less than 20% by weight of chromium and a small amount of yttrium lose oxidation resistance. US Pat. No. 3,027,252 is cited in SE 446 363, which describes iron, chromium,
Aluminum and yttrium alloys exhibit high temperature resistance and good oxidation resistance.

【0007】 合金一般において、通常水素は不純物と見なされている。ある種の鋼では、溶
融鋼中に溶解する水素が、熱間加工後の冷却過程で亀裂、いわゆる白点発生の原
因になる可能性がある。このリスクを避けるため、この種の鋼は数日間焼きなま
しを行って水素を除去するのが普通である。たとえば非酸化性酸中で鋼を酸洗い
する過程で水素が吸収されると、通常より小さい応力でも材料が破壊する可能性
がある。これは水素脆性と呼ばれ、材料を加熱して水素を除去することにより回
避できる。さらに水素は、前記タイプの合金の耐酸化性を低下させることも知ら
れている。いくつかの理由により、水素は通常有害であり、よい影響を与えない
と考えられている。
In alloys in general, hydrogen is usually regarded as an impurity. In some steels, hydrogen dissolved in molten steel may cause cracks, so-called white spots, in the cooling process after hot working. To avoid this risk, steels of this type are usually annealed for several days to remove hydrogen. For example, if hydrogen is absorbed during pickling of steel in a non-oxidizing acid, the material may break under less than normal stress. This is called hydrogen embrittlement and can be avoided by heating the material to remove hydrogen. Furthermore, hydrogen is known to reduce the oxidation resistance of alloys of the type mentioned above. For several reasons, hydrogen is usually considered harmful and does not have a positive effect.

【0008】 前述のように、導入部で指摘した種類の材料の耐食性は、金属表面上に耐食性
の酸化層が存在するか否かにより、また、金属基質に対して酸化層の固着性の良
否および顕微鏡レベルでの孔および/または亀裂といった形の欠陥が酸化層に存
在するか否かによって左右される。金属と酸化物の界面に酸化物が成長すること
が酸化物の固着性を高めるものと考えられる。「Oxidation of M
etals(金属の酸化)、第51巻、第3/4号、1999、クロム中の水素
:O中における高温酸化速度、酸化物の成長の機構およびスケールの固着性に
対する影響」の中で、B.トウヴェテンらは、酸化物/ガス界面における好まし
くない酸化物の成長は、catイオンが酸化物層を通して輸送されるかどうかに
によって左右されるのに対して、金属/酸化物界面における有益な酸化物の成長
は、酸素が拡散または別の過程によって輸送されるか否かによって左右されるこ
とを報告している。引用された記事によれば、金属中の水素は酸化物層中の金属
の輸送を増大させる一方で、酸化物層中の酸素の輸送を抑制するため、酸化環境
における材料の耐腐食抵抗性を悪化させることも報告されている。
As mentioned above, the corrosion resistance of the type of material pointed out in the introduction depends on the presence or absence of a corrosion resistant oxide layer on the metal surface and also on the adherence of the oxide layer to the metal matrix. And whether defects in the form of holes and / or cracks at the microscopic level are present in the oxide layer. It is considered that the growth of the oxide at the interface between the metal and the oxide enhances the adherence of the oxide. "Oxidation of M
Etals (oxidation of the metal), Vol. 51, No. 3/4, 1999, hydrogen in Chromium: high-temperature oxidation rate in the O 2, in effect "for mechanism and scale of sessile oxide growth, B. Toweten et al. Reported that unwanted oxide growth at the oxide / gas interface depends on whether cat ions are transported through the oxide layer, whereas beneficial oxides at the metal / oxide interface. Have been reported to depend on whether oxygen is transported by diffusion or another process. According to the cited article, hydrogen in the metal enhances the transport of metal in the oxide layer, while suppressing the transport of oxygen in the oxide layer, thus increasing the corrosion resistance of the material in the oxidizing environment. It is also reported to make it worse.

【0009】 (発明の開示) 本発明は、前記タイプの合金中の水素が、元素および/または酸化物の形で、
製品の酸化物層と周辺の気相との界面で酸素を効率的に解離する能力を有する1
種類または複数種類の元素(本明細書では酸素を解離する元素、ODEとされ、
次に挙げる金属の群、すなわち本明細書では、REMとされる希土類金属、すな
わち、イットリウムと、原子番号57〜71番の元素、スカンジウム、ハフニウ
ム、ジルコニウム、ニオブ、タンタル、チタン、パラジウム、白金およびロジウ
ムに属する)と組合わせて、酸化物保護層の完成、すなわち酸化物層をより緻密
にし、孔ならびにその他の欠陥の除去および/または酸化物の固着性の改善に貢
献することにより、酸化環境における材料の耐食性を改善するという発見に基づ
いている。さらに、液体塩化物の環境で陽極溶解が低いということは、塩化物イ
オンを含む液体媒質中で耐食性が改善されることを示唆している。顕著な改善を
実現しようとすれば金属製品は、少なくとも金属表面に隣接する少なくとも1m
mの厚さの層において、0.5重量ppmを超える水素と、総量で0.01重量
%を超えるODEとを同時に含むべきである。該表面層中の水素含量は、少なく
とも1重量ppmであることが望ましく、さらに少なくとも2重量ppmであれ
ばより望ましく、それと同時に、少なくとも0.03重量%、好ましくは少なく
とも0.05重量%のODEと組み合わされる。最良の効果を得るためには、金
属製品の金属表面に隣接する前記層が、5重量ppm以上の水素と、総量で0.
1重量%以上のODEとを含むべきである。請求項に記載するように、さらに高
濃度の水素およびODEが望ましい。好ましい実施形態では、該ODEとして、
REM、および金属スカンジウム、ハフニウム、パラジウム、白金およびロジウ
ムの、いずれかまたはいくつかが可能、または基本的にはREMのみが可能であ
る。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention provides that the hydrogen in an alloy of the type described above is in the form of elements and / or oxides,
Has the ability to efficiently dissociate oxygen at the interface between the oxide layer of the product and the surrounding gas phase 1
A kind or a plurality of kinds of elements (herein referred to as an element that dissociates oxygen, ODE,
The following group of metals, namely the rare earth metals referred to herein as REM, yttrium, and elements with atomic numbers 57-71, scandium, hafnium, zirconium, niobium, tantalum, titanium, palladium, platinum and (Which belongs to rhodium), thereby completing the oxide protective layer, that is, making the oxide layer more compact, contributing to the removal of pores and other defects and / or the improvement of oxide stickiness, thereby improving the oxidizing environment. Based on the finding that it improves the corrosion resistance of materials. Furthermore, the low anodic dissolution in the liquid chloride environment suggests improved corrosion resistance in liquid media containing chloride ions. In order to achieve a significant improvement, the metal product should be at least 1 m adjacent to the metal surface.
In layers of thickness m, more than 0.5 ppm by weight of hydrogen and ODE totaling more than 0.01% by weight should be present at the same time. The hydrogen content in the surface layer is preferably at least 1 ppm by weight, more preferably at least 2 ppm by weight and at the same time at least 0.03% by weight, preferably at least 0.05% by weight ODE. Combined with. For best results, the layer adjacent to the metal surface of the metal product should have at least 5 ppm by weight hydrogen and a total amount of 0.
It should contain more than 1% by weight ODE. Higher concentrations of hydrogen and ODE are desirable, as claimed. In a preferred embodiment, the ODE is
Any or some of REM and the metals scandium, hafnium, palladium, platinum and rhodium are possible, or basically only REM.

【0010】 実験により次の点が明らかにされた: 本明細書の導入部に挙げた種類の非ODE合金中の水素は、高温における材料の
耐酸化性を低下させる; 前記タイプの水素を含まない合金にODEを添加すると、やはり高温における材
料の耐酸化性を低下させる; 前記タイプの合金にODEと水素の両方を添加すると、高温において、また、あ
る種の浸食性の液体媒体、たとえば塩化物を含む液体の中で、材料の耐酸化性を
改善することができる; 高温で前記タイプのODE合金材料に最良の耐酸化性を与える最適水素レベルを
見つけることができるが、その最適な水素レベルは合金の含量に依存し、部分的
にはODE含量と、酸化物層を形成する金属のクロム、アルミニウム、ケイ素お
よび/またはチタンにも依存する; 前記タイプのODE合金材料に最良の耐酸化性を与える最適水素レベルは、酸化
環境中の水素含量が異なる試料に、高温で吸収される酸素がある一定レベルに達
するまでの時間を測定することによって決定することができる; 合金の最適水素含量より低い水素含量および高い含量の両方、すなわち合金の最
適水素含量を包含するある水素含量範囲内で、耐酸化性を大幅に改善することが
できる。
Experiments have revealed that hydrogen in non-ODE alloys of the type mentioned in the introductory part of the invention reduces the oxidation resistance of the material at high temperatures; The addition of ODE to alloys that do not have the effect of reducing the oxidation resistance of the material at high temperatures also; the addition of both ODE and hydrogen to alloys of the above type at high temperatures and also to some erodible liquid media such as chlorides. In a liquid containing matter, it is possible to improve the oxidation resistance of the material; it is possible to find the optimum hydrogen level which gives the best oxidation resistance to the ODE alloy material of the above type at high temperature, but its optimum hydrogen The level depends on the content of the alloy, and in part on the ODE content and also on the oxide forming metals chromium, aluminum, silicon and / or titanium; The optimum hydrogen level that gives the ODE alloy material the best oxidation resistance should be determined by measuring the time required for oxygen absorbed at high temperature to reach a certain level in samples having different hydrogen contents in the oxidizing environment. The oxidation resistance can be significantly improved both at lower and higher hydrogen content than the optimum hydrogen content of the alloy, ie within a certain hydrogen content range including the optimum hydrogen content of the alloy.

【0011】 前述の観察から、本発明による合金の水素含量は、一般的に次式: Hmin=0.1×Hopt≦Hopt≦10×Hopt=Hmax を満たすようにすべきであり、さらに好ましくは Hmin=0.3×Hopt≦Hopt≦3×Hopt=Hmax を満たすべきであると結論することができる。式中のHoptは、請求項に述べ
られている金属元素に関する組成の枠内において、高温、たとえば800ないし
1100℃の範囲の中のある温度で酸化環境に曝されるとき、ある酸素吸収レベ
ルで最長の時間をもたらす水素含量を表す。前記表面において最も好適な水素レ
ベルは、最低10重量ppm、好ましくは最低15ppm、さらに好ましくは最
低20ppmにすべきである。非常に高い効果を得るためには合金中のODE含
量は、0.5%以上、少なくとも0.8%にすべきである。
From the above observations, the hydrogen content of the alloy according to the invention should generally satisfy the following formula: H min = 0.1 × H opt ≦ H opt ≦ 10 × H opt = H max. It can be concluded that H min = 0.3 × H opt ≦ H opt ≦ 3 × H opt = H max . In the formula, H opt is within the framework of the composition of the claimed metallic element, when it is exposed to an oxidizing environment at an elevated temperature, for example at a temperature in the range of 800 to 1100 ° C. Represents the hydrogen content that gives the longest time. The most suitable hydrogen level at the surface should be at least 10 ppm by weight, preferably at least 15 ppm, more preferably at least 20 ppm. To obtain a very high effect, the ODE content in the alloy should be above 0.5% and at least 0.8%.

【0012】 ODEの最大レベルは、金属製品全体としてODEを含むか、ODEが表面層
にだけ存在するかによって多少異なる。前者の場合のODEレベルは3%にすべ
きであり、後者の場合は、最大で10%とすべきである。前者の場合のODEは
、金属、たとえばイットリウムの形か、あるいは基本的にセリウムとランタンと
を含むいわゆるミッシュメタルの形、および/または酸化物、たとえばイットリ
ア、Yの形で、最大でODE含量が3重量%に相当する量が添加される。
後者の場合は、表面層にかなり高い量、すなわち最大70重量%までのODEを
含むようにするため、直接ODEを金属表面に添加することができる。この応用
は、例えばODEと、無関係な担体とを刷毛で表面上に加えるか、ODEを含む
液体媒質中に製品を浸漬したのちに火で加熱し、そして/または乾燥することに
より実施できる。
The maximum level of ODE varies somewhat depending on whether the metal product as a whole contains ODE or if ODE is only present in the surface layer. In the former case, the ODE level should be 3%, in the latter case it should be at most 10%. In the former case, the ODE is in the form of a metal, for example yttrium, or in the form of the so-called misch metal, which basically comprises cerium and lanthanum, and / or an oxide, for example yttria, Y 2 O 3 , at most. An amount corresponding to an ODE content of 3% by weight is added.
In the latter case, the ODE can be added directly to the metal surface in order to have a fairly high amount of ODE in the surface layer, ie up to 70% by weight. This application can be carried out, for example, by brushing ODE and an irrelevant carrier onto the surface, or by immersing the product in a liquid medium containing ODE followed by heating with fire and / or drying.

【0013】 Rmin 実施した試験から、最良の耐食性を得るためには、製品表面の水素レベルとOD
Eレベルの間に重量ppm H/重量%のODEで表される最適な関係Rmin が存在すること、そして水素レベルとODEレベルの間の関係が、次式: Rmin≦Ropt≦Rmax に従うRminおよび最大値Rmaxによって関係づけられるように(式中、R min は3、好ましくは10、そしてRmaxは200、好ましくは50)、水
素レベルとODEレベルを互いに調節すべきであることが示された。
[0013]   Rmin From the tests carried out, in order to obtain the best corrosion resistance, the hydrogen level and OD on the product surface
Optimal relationship R expressed in ppm O H / wt% ODE between E levels Rmin Is present, and the relationship between hydrogen level and ODE level is Rmin≤ Ropt≤ Rmax According to RminAnd maximum value RmaxAs related by (where R min Is 3, preferably 10, and RmaxIs 200, preferably 50), water
It was shown that the elementary and ODE levels should be adjusted relative to each other.

【0014】 水素は、溶融物の冶金処理に連結させ、たとえば溶融状態の合金に水蒸気を注
入することによって添加することができる。別の方法、またはより好ましい方法
として、固体金属相を成す金属製品に水素を拡散させる形で添加することもでき
る。金属製品が帯またはワイヤーの場合、製品への水素の拡散は、昇温温度、た
とえば900ないし1200℃、好ましくは1050ないし1200℃で、水素
ガスを満たした炉、たとえば光輝焼きなましに使用される炉に、帯、ワイヤーま
たは相当物を連続的に通すことによって行うことができる。
Hydrogen can be added by metallurgical processing of the melt, for example by injecting steam into the molten alloy. Alternatively, or as a more preferable method, hydrogen may be added in the form of diffusing hydrogen into the metal product forming the solid metal phase. If the metal product is a strip or wire, the diffusion of hydrogen into the product is carried out at elevated temperatures, for example 900 to 1200 ° C., preferably 1050 to 1200 ° C., in a hydrogen gas filled furnace, for example a furnace used for bright annealing. It can be done by continuously passing a strip, wire or equivalent.

【0015】 さらに合金の製造は、普通の溶融法、鋳造法、熱間圧延法といった通常の方法
によって行うこともできる。また、粉末冶金法、スプレー鋳型法あるいはその他
の公知の方法によって製造することもできる。また、新しい公知の方法を使用す
ることもできる。
Further, the alloy can be produced by a usual method such as an ordinary melting method, a casting method and a hot rolling method. It can also be manufactured by a powder metallurgy method, a spray casting method or any other known method. Also, a new known method can be used.

【0016】 また図面を参照して実施した試験を説明する。 特記しない限り、本文および図中の該当する単位はすべて重量%および重量p
pmである。
The test conducted will be described with reference to the drawings. Unless otherwise noted, all applicable units in the text and figures are weight percent and weight p.
pm.

【0017】[0017]

【実施例】【Example】

実施例1 この実施例に使用した基本材料は、Avesta 353MA(登録商標)の
商標名を持つ耐熱性のオーステナイト系Fe、Cr、Ni合金で、その公称組成
は、重量%で0.05C、0.15N、25Cr、35Ni、1.3Si、0.
05Ceで、残りは鉄と不純物である。この合金から厚さ0.1mmの試料箔を
作成し、2400メッシュのSiC紙で機械的に研磨したのち、99.5%エタ
ノールで洗浄した。それから、試験片を水素吸収処理にかけた。具体的には、拡
散によって試験片に水素を吸収させ、曝露時間を変えることによって水素吸収量
の異なる試験片を作成した。試験片を水からなる電解液に浸漬し、試験片を陰極
として室温で大気圧下において電気分解を行い、試験片に水素を吸収させた。各
試験片の水素吸収時間は、それぞれ2、8、33、115、350分とした。水
素吸収処理を行わない水素レベルが<1ppmの試験片を基準試料とした。水素
吸収処理を行った試験片は、しばらく放置して試験片中の水素レベルを均質化さ
せた。
Example 1 The basic material used in this example is a heat-resistant austenitic Fe, Cr, Ni alloy with the trade name Avesta 353MA®, the nominal composition of which is 0.05 C, 0% by weight. .15N, 25Cr, 35Ni, 1.3Si, 0.
At 05 Ce, the rest is iron and impurities. A sample foil having a thickness of 0.1 mm was prepared from this alloy, mechanically polished with 2400 mesh SiC paper, and then washed with 99.5% ethanol. The test piece was then subjected to a hydrogen absorption treatment. Specifically, hydrogen was absorbed in the test piece by diffusion, and the exposure time was changed to prepare test pieces having different hydrogen absorption amounts. The test piece was immersed in an electrolytic solution containing water, and the test piece was used as a cathode to perform electrolysis at room temperature under atmospheric pressure to allow the test piece to absorb hydrogen. The hydrogen absorption time of each test piece was set to 2, 8, 33, 115, and 350 minutes, respectively. A test piece having a hydrogen level of <1 ppm without hydrogen absorption treatment was used as a reference sample. The test piece subjected to the hydrogen absorption treatment was left for a while to homogenize the hydrogen level in the test piece.

【0018】 つづいて試験片を、約20mbar O+2mbar HOを含む900
℃の酸化雰囲気に曝露した。酸化雰囲気に曝す時間を変えながら、試験片に吸収
された酸素量をμmol O/cm単位で記録した。図1は、試験片を酸化雰
囲気に曝露した時間の平方根に対して吸収された酸素量をμmol O/cm 単位で表示したグラフである。
Subsequently, the test piece is 900 containing about 20 mbar O 2 +2 mbar H 2 O.
It was exposed to an oxidizing atmosphere at 0 ° C. The amount of oxygen absorbed by the test piece was recorded in μmol O / cm 2 while changing the time of exposure to the oxidizing atmosphere. FIG. 1 is a graph showing the amount of oxygen absorbed in μmol O / cm 2 with respect to the square root of the time of exposing a test piece to an oxidizing atmosphere.

【0019】 図2は、図1において枠で囲まれた部分Aを拡大表示したものである。このグ
ラフから、各試験片が、酸素を11.5μmol O/cm吸収するまでに要
した時間を求めた。図3はこの時間を各試験片の水素吸収時間に対して表示した
グラフである。ある一定量の酸素、この場合では11.5μmol O/cm 、を吸収するまでの時間は、酸化環境下での試験片の耐食性を表す目安となる。
特定のレベルまで酸素を吸収するのに要する時間が長いほど耐食性は高いという
ことになる。耐食性に関する最良の値は、115分間水素吸収処理に曝露した試
験片で得られた。水素吸収時間をこれより長くすると耐食性は低下した。11.
5μmol O/cmの吸収に要する時間で表示した耐酸化性が最も低かった
のは、水素吸収処理を行わなかった試験片、すなわち水素吸収時間が0分の試験
片の69分であった。115分間水素吸収に曝露した最良試験片の対応する時間
は89分であった。これは酸素吸収時間が約30%伸びたことに相当する。この
実施例で得られた結果は、鋼中に存在するある一定量の水素によって、ある程度
耐酸化性を改善することができること、また最も優れた耐食性を得るために必要
な水素含量には最適値が存在すること、そして、Ceを0.05%含むこの材料
の耐食性の改善は、材料の実験した全水素レベルで比較的小さいことを明らかに
している。
FIG. 2 is an enlarged view of a portion A surrounded by a frame in FIG. From this graph, the time required for each test piece to absorb oxygen of 11.5 μmol O / cm 2 was obtained. FIG. 3 is a graph showing this time against the hydrogen absorption time of each test piece. The time taken to absorb a certain amount of oxygen, in this case 11.5 μmol O / cm 2 , is a measure of the corrosion resistance of the test piece in an oxidizing environment.
The longer it takes to absorb oxygen to a certain level, the higher the corrosion resistance. The best values for corrosion resistance were obtained with the test pieces exposed to a hydrogen absorption treatment for 115 minutes. When the hydrogen absorption time was longer than this, the corrosion resistance decreased. 11.
The lowest oxidation resistance indicated by the time required for absorption of 5 μmol O / cm 2 was 69 minutes of the test piece which was not subjected to hydrogen absorption treatment, that is, the test piece whose hydrogen absorption time was 0 minutes. The corresponding time for the best specimen exposed to hydrogen absorption for 115 minutes was 89 minutes. This corresponds to an increase in oxygen absorption time of about 30%. The results obtained in this example show that the oxidation resistance can be improved to some extent by the certain amount of hydrogen present in the steel, and the optimum value for the hydrogen content required to obtain the best corrosion resistance. And the improvement in corrosion resistance of this material with 0.05% Ce is relatively small at the total hydrogen level tested of the material.

【0020】 実施例2 この実施例では、KANTHAL(登録商標)の商標で知られるFe、Cr、
Al合金を使用した。その公称基本組成は、重量%で最大0.08C、最大0.
7Si、最大0.4Mn、22Cr、約5Alとなっており、残りは鉄と不可避
な不純物、および含量を様々に変えたイットリウムと水素とから成る。実験材料
はそれぞれ厚さ1mmの板および0.1mmの箔とした。試験片は実施例1と同
様にして作成した。
Example 2 In this example, Fe, Cr, known under the KANTHAL® trademark,
An Al alloy was used. Its nominal basic composition is a maximum of 0.08 C and a maximum of 0.
7Si, maximum 0.4Mn, 22Cr, about 5Al, the rest consisting of iron and inevitable impurities, and yttrium and hydrogen with various contents. The experimental materials were a plate having a thickness of 1 mm and a foil having a thickness of 0.1 mm, respectively. The test piece was prepared in the same manner as in Example 1.

【0021】 最初に、イットリウムを含まない水素含量の低い基本合金から成る厚さ1mm
の試料を基準試料として、イットリウムを0.3%および1.26%含む試料の
耐酸化性を調べた。試験片を200〜400℃に真空加熱し、つづいて、真空下
に1000℃で3〜4分間加熱したのち、1000℃、約20mbar O
の酸化に曝露した。酸化室での時間に対して酸素吸収量を記録した。得られた結
果をグラフ化して図4に示す。このグラフからわかるように酸化が劇的に促進さ
れている。すなわち、イットリウム含量が高くなるにつれて耐酸化性は低下して
いる。イットリウムを含まなかった試料が最も高い耐食性を示した。
First, a thickness of 1 mm made of a basic hydrogen-free alloy with a low hydrogen content.
Using the above sample as a reference sample, the oxidation resistance of samples containing 0.3% and 1.26% yttrium was examined. The test pieces were vacuum heated to 200-400 ° C., followed by heating under vacuum at 1000 ° C. for 3-4 minutes and then exposed to oxidation at 1000 ° C. at about 20 mbar O 2 . The oxygen uptake was recorded against the time in the oxidation chamber. The obtained results are graphed and shown in FIG. As can be seen from this graph, the oxidation is dramatically promoted. That is, the oxidation resistance decreases as the yttrium content increases. The sample containing no yttrium showed the highest corrosion resistance.

【0022】 次に、イットリウムを含まない同じ基本合金の厚さ0.1mmの試験片で、水
素を含まない試料と40ppmの水素を含む試料について試験した。酸化は前記
の実験と同じ条件で行った。この場合も水素を含まない基準材料が最良の耐食性
を示した。図5から明らかなように、約40ppmの水素を含む材料の酸素吸収
量はかなりの値を示した。
Next, a 0.1 mm-thick test piece of the same basic alloy containing no yttrium was tested on a sample containing no hydrogen and a sample containing 40 ppm of hydrogen. Oxidation was performed under the same conditions as the above experiment. Again, the hydrogen-free reference material showed the best corrosion resistance. As is clear from FIG. 5, the oxygen absorption amount of the material containing about 40 ppm of hydrogen showed a considerable value.

【0023】 次の試験では、イットリウムを1%含む厚さ0.1mmの同じ基本材料の試験
片を、それぞれ時間を変えて水素吸収処理に曝露したのち、実験した。試料の酸
化曝露は、実施例1の試料と同様の方法によって行った。酸化雰囲気中での処理
時間を変えて、酸素吸収量を記録した。その結果は図6にグラフとして示す。次
に、それぞれ時間を変えて水素吸収に長時間曝露した試験片について、実施例1
と同様にして、ある一定量の酸素(ここでは6.5μmol O/cm)を吸
収するまでに要した時間を算出した。その結果をグラフとして図7に示す。
In the next test, test pieces of the same basic material having a thickness of 0.1 mm and containing 1% of yttrium were exposed to a hydrogen absorption treatment at different times, and then tested. The oxidative exposure of the sample was performed by the same method as the sample of Example 1. The oxygen absorption amount was recorded by changing the treatment time in the oxidizing atmosphere. The result is shown as a graph in FIG. Next, with respect to the test pieces that were exposed to hydrogen absorption for a long time at different times, Example 1
Similarly, the time required to absorb a certain amount of oxygen (here, 6.5 μmol O / cm 2 ) was calculated. The result is shown as a graph in FIG.

【0024】 図7のグラフから、イットリウムを合金した材料は、9分という短時間での水
素吸収処理によって耐酸化性が著しく改善されることがわかる。水素吸収処理時
間をさらに延長すると耐酸化性は低下し、水素吸収処理時間を非常に長くすると
、耐酸化性は、水素吸収処理を行わなかった材料よりもさらに悪くなった。重要
なことは、この実験により最適レベルがあることが判ったということである。合
金がイットリウムを1%含む場合、前記基本組成の合金で最良の結果が得られる
ことを示している。Fe、Cr、Al合金が水素を吸収して最良の耐食性を示す
最適水素レベルに達する速度が、Fe、Cr、Ni合金(実施例1)より早い理
由は、前者の方が水素の拡散速度が遅いことにあるものと思われる。改善は、6
.5μmol O/cmの酸素の吸収に要する時間として表されたが、イット
リウムの合金で、水素吸収処理を行わなかった材料と比べて約650%であった
From the graph of FIG. 7, it can be seen that the yttrium-alloyed material is significantly improved in oxidation resistance by the hydrogen absorption treatment in a short time of 9 minutes. When the hydrogen absorption treatment time was further extended, the oxidation resistance was lowered, and when the hydrogen absorption treatment time was made extremely long, the oxidation resistance was further deteriorated as compared with the material which was not subjected to the hydrogen absorption treatment. Importantly, this experiment found that there was an optimal level. It has been shown that when the alloy contains 1% yttrium, the alloy of the basic composition gives the best results. The reason why the Fe, Cr, and Al alloys absorb hydrogen to reach the optimum hydrogen level showing the best corrosion resistance is faster than that of the Fe, Cr, and Ni alloys (Example 1) is that the former has a higher diffusion rate of hydrogen. Seems to be late. Improvement is 6
. Expressed as the time required to absorb 5 μmol O / cm 2 of oxygen, it was about 650% compared to the yttrium alloy that was not hydrogen-absorbed.

【0025】 図8Aの写真は、水素吸収処理を行わないで脱ガスを行い、水素レベルを1p
pm未満にした材料表面を拡大したものである。酸化を受けた材料の表面層には
多数の欠陥が孔の形で観察され、この材料の耐酸化性に限界があることを示して
いる。図8Cは、水素吸収処理に120分の最長時間を曝露した材料の表面をさ
らに拡大したものである。この材料の表面には、それぞれ孤立した島状の厚い酸
化物が点在し、それより薄い酸化物がその間を埋める形で存在している。この結
果は、水素含量が最も高い材料の酸化物中では金属が速い速度で輸送されること
を示している。そしてこの材料の耐食性が、水素で合金されなかった材料および
最良の耐食性を有する材料と比較して劣る理由を説明している。9分間水素吸収
処理に曝露した後者を図8Bに示す。この材料は基本的に途切れのない酸化被膜
から成り、明白な孔およびその他の欠陥は存在しない。
In the photograph of FIG. 8A, degassing was performed without hydrogen absorption treatment, and the hydrogen level was 1 p
It is an enlargement of the material surface that is less than pm. Numerous defects in the form of pores were observed in the surface layer of the oxidized material, indicating that this material has a limited resistance to oxidation. FIG. 8C is a further enlargement of the surface of the material exposed to a hydrogen absorption treatment for a maximum time of 120 minutes. On the surface of this material, isolated island-shaped thick oxides are scattered, and thinner oxides are present so as to fill the gaps between them. This result indicates that the metal is transported at a high rate in the oxide of the material with the highest hydrogen content. It then explains why the corrosion resistance of this material is inferior compared to non-hydrogen alloyed materials and materials with the best corrosion resistance. The latter exposed to a hydrogen absorption treatment for 9 minutes is shown in Figure 8B. This material consists essentially of an unbroken oxide film, with no apparent pores or other defects.

【0026】 実施例3 この実施例に粉末冶金法で製造したクロム、具体的にはイットリウムを含まな
いいわゆるPlanseeクロムおよび1%Yの形でイットリウムを含む
Planseeクロムを使用し、水素レベルを変えて試験した。試験片は実施例
1と同様に作成し、処理した。水素吸収処理への曝露は実施例1および2と同様
に行った。
Example 3 This example uses powder metallurgically produced chromium, specifically so-called Plansee chromium without yttrium and Plansee chromium with yttrium in the form of 1% Y 2 O 3 , and hydrogen levels. Was changed and tested. The test piece was prepared and processed in the same manner as in Example 1. Exposure to hydrogen absorption treatment was performed as in Examples 1 and 2.

【0027】 厚さ1mmの試験片を約20mbar O+2mbar HO中、900
℃で酸化した。時間を変えて記録した酸化雰囲気中での酸素吸収量を図9に示す
A test piece with a thickness of 1 mm was subjected to 900 in about 20 mbar O 2 +2 mbar H 2 O.
Oxidized at ° C. FIG. 9 shows the oxygen absorption amount in the oxidizing atmosphere recorded at different times.

【0028】 図9のグラフから、イットリアの形でイットリウムを含まないで、空気中に長
時間曝露して「自然量の」水素を吸収するか、水素吸収処理に4時間曝露して著
量の水素を保持した試験片の耐酸化性が最も低いことがわかる。イットリア無添
加の水素を含まない合金材料は、イットリアを添加したものと酸素の吸収に対し
て同じ傾向を示した。イットリアを添加し、8時間という最長時間を水素吸収処
理に曝露した合金材料の耐酸化性は、大きくはないがいくらか改善された。酸素
吸収量が最小であったのは、水素吸収処理に4時間曝露した、イットリアを添加
した合金材料であった。
From the graph of FIG. 9, yttrium-free yttrium-exposed for a long time in air to absorb a “natural amount” of hydrogen, or exposed to a hydrogen absorption treatment for 4 hours, shows a significant amount of hydrogen. It can be seen that the test piece that holds hydrogen has the lowest oxidation resistance. The hydrogen-free alloy material without yttria showed the same tendency for oxygen absorption as that with yttria. The oxidation resistance of the alloy material, which was added yttria and exposed to a hydrogen absorption treatment for a maximum time of 8 hours, was slightly improved, although not significantly. The oxygen absorption was minimal for the yttria-added alloy material that was exposed to the hydrogen absorption treatment for 4 hours.

【0029】 図9に示すこの実施例の結果から、ある一定のイットリウム量と最適水素レベ
ルの組み合わせが、耐食性に関して良い効果をもたらす可能性があることがわか
る。
From the results of this example shown in FIG. 9, it can be seen that the combination of a certain amount of yttrium and the optimum hydrogen level can have a good effect on the corrosion resistance.

【0030】 水素吸収処理に4時間曝露した材料の水素含量は、測定の結果約25ppmで
あった。比較対照の重量測定から、水素吸収処理に曝露しなかった基準材料の重
量増加は、イットリウムを1%イットリアの形で含み、かつ水素を約25ppm
含む本発明による材料より40%大きいことがわかった。
The hydrogen content of the material exposed to the hydrogen absorption treatment for 4 hours was measured to be about 25 ppm. From the weight measurements of the comparative controls, the weight increase of the reference material not exposed to the hydrogen absorption treatment contained yttrium in the form of 1% yttria and about 25 ppm hydrogen.
It was found to be 40% larger than the material according to the invention containing it.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 図1は、水素吸収処理時間を変えた、Ceを0.05%含む市販
のFe、Cr、Ni、Si合金試料について、試料を900℃でO−HO雰
囲気に曝露したときの、曝露時間に対する酸素吸収量の変化を示す図である。
FIG. 1 shows commercially available Fe, Cr, Ni, and Si alloy samples containing 0.05% Ce at different hydrogen absorption treatment times, which were exposed to an O 2 —H 2 O atmosphere at 900 ° C. It is a figure which shows the change of the oxygen absorption amount with respect to exposure time at the time of doing.

【図2】 図2は、図1において枠で囲まれた部分Aを拡大した図である。FIG. 2 is an enlarged view of a portion A surrounded by a frame in FIG.

【図3】 図3は、前記と同じ試料について、水素吸収時間に対して、ある
一定量の酸素を吸収するために要する時間を示す、図2から導かれた図である。
FIG. 3 is a diagram derived from FIG. 2 showing the time required to absorb a certain amount of oxygen with respect to the hydrogen absorption time for the same sample as described above.

【図4】 図4は、基本的に水素を含まない、イットリウム含量の異なるF
e、Cr、Al合金の20mbar O中、1000℃における酸化速度を示
す図である。
FIG. 4 is a graph showing that F containing essentially no hydrogen and having different yttrium contents.
e, Cr, in 20 mbar O 2 of Al alloy, is a diagram showing an oxidation rate at 1000 ° C..

【図5】 図5は、水素レベルが異なる市販のFe、Cr、Al合金試験片
の、20mbar O中、1000℃における酸化速度を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing the oxidation rates of commercially available Fe, Cr, Al alloy specimens with different hydrogen levels at 1000 ° C. in 20 mbar O 2 .

【図6】 図6は、水素吸収処理時間を変えた、この図ではイットリウムを
1%含む、Fe、Cr、Al合金試験片の20mbar O+HO中におけ
る酸化を図1と同じように示す図である。
FIG. 6 is the same as FIG. 1 showing the oxidation of a Fe, Cr, Al alloy test piece containing 1% of yttrium in this figure at different hydrogen absorption treatment times in 20 mbar O 2 + H 2 O. FIG.

【図7】 図7は、水素吸収時間に対して、図3と同様にしてある一定量の
酸素を吸収するために要する時間を示す、図6から導かれた図である。
7 is a diagram derived from FIG. 6, showing the time required to absorb a certain amount of oxygen in the same manner as in FIG. 3 with respect to the hydrogen absorption time.

【図8】 図8A、B、Cは、それぞれ0分、9分および120分間水素吸
収処理に曝露し図6および図7によって評価した試験片の表面を表す。
8A, B, C represent surfaces of test pieces exposed to a hydrogen absorption treatment for 0, 9, and 120 minutes, respectively, and evaluated according to FIGS. 6 and 7. FIG.

【図9】 図9は、基本的に純粋なクロムの、イットリウムを1%含む試験
片と、イットリウムを含まない試験片を様々な水素レベルをもって、酸化雰囲気
中、900℃における酸化を表した図である。
FIG. 9 shows oxidation of 900% pure yttrium test pieces containing 1% yttrium and yttrium-free test pieces at various hydrogen levels in an oxidizing atmosphere at 900 ° C. Is.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE,TR),OA(BF ,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW, ML,MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,G M,KE,LS,MW,MZ,SD,SL,SZ,TZ ,UG,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ, MD,RU,TJ,TM),AE,AG,AL,AM, AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BY,B Z,CA,CH,CN,CR,CU,CZ,DE,DK ,DM,DZ,EE,ES,FI,GB,GD,GE, GH,GM,HR,HU,ID,IL,IN,IS,J P,KE,KG,KP,KR,KZ,LC,LK,LR ,LS,LT,LU,LV,MA,MD,MG,MK, MN,MW,MX,MZ,NO,NZ,PL,PT,R O,RU,SD,SE,SG,SI,SK,SL,TJ ,TM,TR,TT,TZ,UA,UG,US,UZ, VN,YU,ZA,ZW─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (81) Designated countries EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, I T, LU, MC, NL, PT, SE, TR), OA (BF , BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, G M, KE, LS, MW, MZ, SD, SL, SZ, TZ , UG, ZW), EA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AE, AG, AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, B Z, CA, CH, CN, CR, CU, CZ, DE, DK , DM, DZ, EE, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IN, IS, J P, KE, KG, KP, KR, KZ, LC, LK, LR , LS, LT, LU, LV, MA, MD, MG, MK, MN, MW, MX, MZ, NO, NZ, PL, PT, R O, RU, SD, SE, SG, SI, SK, SL, TJ , TM, TR, TT, TZ, UA, UG, US, UZ, VN, YU, ZA, ZW

Claims (30)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 金属のクロム、アルミニウム、ケイ素および/またはチタン
中の1種類または複数種類の金属が酸化雰囲気中で、金属表面上に耐食性酸化物
層を形成するレベルまで該金属を少なくとも金属表面の隣接する層に、0.5重
量ppm以上の水素と、元素の形および/または酸化物として、製品の酸化物層
とその周囲の気相との境界部で酸素を効率的に解離する能力を有する0.01重
量%以上の、1種類または複数種類の元素(本明細書で酸素を解離する元素は、
ODEとされ、次に挙げる金属の群、すなわち本明細書でREMとする希土類金
属、すなわちイットリウム、原子番号57〜71番の元素およびスカンジウム、
ハフニウム、ジルコニウム、ニオブ、パラジウム、白金ならびにロジウムに属す
る)とを同時に含むことを特徴とする合金の金属製品。
1. At least a metal of one or more of the metals chromium, aluminium, silicon and / or titanium in an oxidizing atmosphere to a level that forms a corrosion resistant oxide layer on the metal surface. The ability to efficiently dissociate oxygen at the interface between the oxide layer of the product and the surrounding gas phase, in the form of elemental and / or oxide, with 0.5 wt. 0.01% by weight or more of one or more elements (wherein the element that dissociates oxygen is
ODE, the group of metals listed below, namely the rare earth metals referred to herein as REM: yttrium, elements with atomic numbers 57-71 and scandium,
Hafnium, zirconium, niobium, palladium, platinum, and rhodium) at the same time.
【請求項2】 前記表面層におけるODEのレベルが、少なくとも0.03
重量%、好ましくは少なくとも0.05重量%であることを特徴とする請求項1
に記載の金属製品。
2. The level of ODE in the surface layer is at least 0.03.
%, Preferably at least 0.05% by weight.
Metal products described in.
【請求項3】 前記表面層における水素レベルが、少なくとも1重量ppm
、好ましくは少なくとも2重量ppmであることを特徴とする請求項1または2
に記載の金属製品。
3. The hydrogen level in the surface layer is at least 1 ppm by weight.
And preferably at least 2 ppm by weight.
Metal products described in.
【請求項4】 ODEのレベルが、少なくとも0.1重量%であることを特
徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の金属製品。
4. The metal product according to claim 1, wherein the level of ODE is at least 0.1% by weight.
【請求項5】 前記表面層における水素のレベルが、少なくとも5ppm、
好ましくは少なくとも10重量ppmであることを特徴とする請求項3に記載の
金属製品。
5. The hydrogen level in the surface layer is at least 5 ppm,
Metal product according to claim 3, characterized in that it is preferably at least 10 ppm by weight.
【請求項6】 少なくとも、前記金属表面の隣接する層における水素含量が
、少なくとも15重量ppm、好ましくは20重量ppmであることを特徴とす
る請求項5に記載の金属製品。
6. Metal product according to claim 5, characterized in that at least the hydrogen content in adjacent layers of the metal surface is at least 15 ppm by weight, preferably 20 ppm by weight.
【請求項7】 合金が少なくとも0.2重量%のODEを含むことを特徴と
する請求項1ないし6のいずれかに記載の金属製品。
7. Metal product according to claim 1, characterized in that the alloy contains at least 0.2% by weight of ODE.
【請求項8】 合金が少なくとも0.5重量%のODE、好ましくは、0.
8重量%のODEを含むことを特徴とする請求項7に記載の金属製品。
8. The alloy comprises at least 0.5% by weight ODE, preferably 0.
Metal product according to claim 7, characterized in that it comprises 8% by weight of ODE.
【請求項9】 前記ODEが、基本的には金属製品の表面層にのみ存在し、
その表面層におけるODEレベルが最大5〜80重量%であることを特徴とする
請求項8に記載の金属製品。
9. The ODE is basically present only in the surface layer of the metal product,
Metal product according to claim 8, characterized in that the ODE level in its surface layer is at most 5-80% by weight.
【請求項10】 前記ODEが、製品中に一様に分布し、3重量%のレベル
で存在することを特徴とする請求項1ないし8のいずれかに記載の金属製品。
10. Metal product according to claim 1, characterized in that the ODE is evenly distributed in the product and is present at a level of 3% by weight.
【請求項11】 合金の水素含量が、Hmin=0.1×Hopt≦Hop ≦10×Hopt=Hmaxの関係を満たし、好ましくは、Hmin=0.3
×Hopt≦Hopt≦3×Hopt=Hmaxの関係(ここでHoptは合金
中の水素含量であって、合金が高温度で酸化環境に曝されたときに、請求項1に
記載の金属元素の組成の範囲内の各合金において、ある一定の酸素を吸収する期
間が最も長くなるような水素含量を表す)を満たすことを特徴とする請求項1な
いし10のいずれかに記載の金属製品。
Hydrogen content of 11. alloy satisfy the relationship of H min = 0.1 × H opt ≦ H op t ≦ 10 × H opt = H max, preferably, H min = 0.3
X H opt ≤ H opt ≤ 3 x H opt = H max relationship, wherein H opt is the hydrogen content in the alloy, when the alloy is exposed to an oxidizing environment at high temperature. In each alloy within the range of the composition of the metal element, the hydrogen content is represented such that a certain period of absorbing oxygen becomes the longest) is satisfied. Metal products.
【請求項12】 前記表面層における水素含量とODE含量との比が、R in ≦水素の重量ppm/ODEの重量%≦Rmaxの関係(Rminが3、好
ましくは10、そしてRmaxが200、好ましくは50である)を満たすこと
を特徴とする、請求項1ないし11に記載の金属製品。
12. The ratio of hydrogen content and ODE content in the surface layer, R m in ≦ wt ppm / ODE weight% ≦ R max of the relationship between hydrogen (R min is 3, preferably 10 and R max, Satisfying the requirement of 200, preferably 50).
【請求項13】 前記ODEが、基本的にはREMおよび/または金属のス
カンジウム、ハフニウム、パラジウム、白金およびロジウムのいずれかで成るこ
とを特徴とする請求項1ないし12のいずれかに記載の金属製品。
13. The metal according to claim 1, wherein the ODE is basically composed of REM and / or one of the metals scandium, hafnium, palladium, platinum and rhodium. Product.
【請求項14】 前記ODEが、REMから成ることを特徴とする請求項1
3に記載の金属製品。
14. The ODE comprises REM.
The metal product according to item 3.
【請求項15】 金属のクロム、アルミニウム、ケイ素および/またはチタ
ンの中の1種類または数種類の金属が、酸化環境において、金属表面上に耐腐食
酸化物層を形成するような多量の該金属を1種類または複数種類含む合金の金属
製品を製造する方法であって、金属製品が、少なくとも金属表面の隣の層に、0
.5重量ppm以上の水素と、元素の形および/または酸化物として、製品の酸
化物層とその周囲の気相との境界部で酸素を効率的に解離する能力を有し、総量
で0.01重量%以上の、1種類または数種類の元素(本明細書では、酸素を解
離する元素はODEとされ、次に挙げる金属の群、すなわち本明細書でREMと
する希土類金属、イットリウム、原子番号57〜71番の元素およびスカンジウ
ム、ハフニウム、ジルコニウム、ニオブ、タンタル、チタン、パラジウム、白金
ならびにロジウムに属する)とを、同時に含むようにすることを特徴とする方法
15. One or more of the metals chromium, aluminium, silicon and / or titanium, which are present in an oxidizing environment in such a large amount that they form a corrosion-resistant oxide layer on the surface of the metal. What is claimed is: 1. A method for producing a metal product of an alloy containing one kind or a plurality of kinds, wherein the metal product has at least a layer adjacent to the metal surface,
. It has the ability to efficiently dissociate oxygen at the boundary between the oxide layer of the product and the surrounding gas phase as hydrogen in an amount of 5 ppm by weight or more, and in the form of element and / or oxide, and the total amount is 0. 01% by weight or more, one or several elements (in this specification, the element that dissociates oxygen is ODE, and the group of metals listed below, that is, the rare earth metal, yttrium, atomic number referred to herein as REM) Nos. 57 to 71 and scandium, hafnium, zirconium, niobium, tantalum, titanium, palladium, platinum and rhodium) are contained at the same time.
【請求項16】 金属製品が、少なくとも1ppmの水素、好ましくは少な
くとも2ppmの水素を含むようにすることを特徴とする請求項15に記載の方
法。
16. Process according to claim 15, characterized in that the metal product contains at least 1 ppm hydrogen, preferably at least 2 ppm hydrogen.
【請求項17】 金属製品が、少なくとも0.1%のODEを前記表面層に
含むようにすることを特徴とする請求項15および16に記載の方法。
17. A method according to claims 15 and 16, characterized in that the metal product comprises at least 0.1% ODE in the surface layer.
【請求項18】 金属製品が、少なくとも5ppmの水素、好ましくは少な
くとも10ppmの水素を含むようにすることを特徴とする請求項12に記載の
方法。
18. The method according to claim 12, characterized in that the metal product comprises at least 5 ppm hydrogen, preferably at least 10 ppm hydrogen.
【請求項19】 金属製品が、少なくとも15ppmの水素、好ましくは少
なくとも20ppmの水素を含むようにすることを特徴とする請求項18に記載
の方法。
19. The method according to claim 18, characterized in that the metal product comprises at least 15 ppm hydrogen, preferably at least 20 ppm hydrogen.
【請求項20】 金属製品が、少なくとも0.2%のODEを含むようにす
ることを特徴とする請求項17に記載の方法。
20. The method of claim 17, wherein the metal product comprises at least 0.2% ODE.
【請求項21】 金属製品が、少なくとも0.5%のODE、好ましくは少
なくとも0.8%のODEを前記表面層に含むようにすることを特徴とする請求
項17ないし20のいずれかに記載の方法。
21. A metal product according to claim 17, wherein the surface layer comprises at least 0.5% ODE, preferably at least 0.8% ODE. the method of.
【請求項22】 前記ODEが、基本的には溶融状態の合金に添加されるこ
とを特徴とする請求項15ないし21のいずれかに記載の方法。
22. The method according to claim 15, wherein the ODE is added to the alloy in the essentially molten state.
【請求項23】 前記ODEが、基本的には製品の表面上に、この場合その
表面に5〜80重量%のレベルまで適用されることによって製品の表面層に添加
されることを特徴とする請求項15ないし21のいずれかに記載の方法。
23. The ODE is added to the surface layer of the product essentially by being applied to the surface of the product, in this case up to a level of 5-80% by weight. 22. A method according to any of claims 15-21.
【請求項24】 前記表面層の水素が、少なくとも本質を成す部分まで高温
度で、好ましくは900〜1200℃の範囲の温度において、材料に拡散するこ
とによって添加されることを特徴とする請求項15ないし22のいずれかに記載
の方法。
24. The hydrogen of the surface layer is added by diffusion into the material at an elevated temperature, at least to the essential part, preferably at a temperature in the range of 900 to 1200 ° C. 23. The method according to any one of 15 to 22.
【請求項25】 前記表面層の水素が、少なくとも本質を成す部分まで電気
化学的手段によって、好ましくは水溶液中の電気分極/電気分解によって添加さ
れることを特徴とする請求項15ないし22のいずれかに記載の方法。
25. The method according to claim 15, wherein hydrogen of the surface layer is added to at least the essential part by electrochemical means, preferably by electric polarization / electrolysis in an aqueous solution. The method described in crab.
【請求項26】 添加されるODEが、基本的にはREM、および/または
金属スカンジウム、ハフニウム、パラジウム、白金およびロジウムであり、好ま
しくは基本的にはREMのみであることを特徴とする請求項15ないし25のい
ずれかに記載の方法。
26. The ODE added is essentially REM and / or the metal scandium, hafnium, palladium, platinum and rhodium, preferably essentially REM only. The method according to any one of 15 to 25.
【請求項27】 電気抵抗材料である材料として、請求項1ないし14のい
ずれかに記載の金属製品を使用すること。
27. Use of the metal product according to any one of claims 1 to 14 as a material which is an electric resistance material.
【請求項28】 触媒の担体である材料として、請求項1ないし14のいず
れかに記載の金属製品を使用すること。
28. Use of the metal product according to any one of claims 1 to 14 as a material which is a carrier of a catalyst.
【請求項29】 400℃を超える温度の酸化環境において使用することが
目的である構造要素の一部の材料として、請求項1ないし14のいずれかに記載
の金属製品を使用すること。
29. Use of a metal product according to any of claims 1 to 14 as a material for some of the structural elements intended for use in oxidizing environments at temperatures above 400 ° C.
【請求項30】 塩化物またはハロゲンイオンを含む液体媒体のために設計
された構造要素、容器または配管の一部である材料として、請求項1ないし14
のいずれかに記載の金属製品を使用すること。
30. A material which is part of a structural element, vessel or pipe designed for a liquid medium containing chloride or halogen ions.
Use the metal product described in any of.
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