JP2012201893A - Corrosion-resistant material - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、金属間化合物ＦｅＡｌからなる耐食性材料に関する。 The present invention relates to a corrosion-resistant material made of an intermetallic compound FeAl.
鋼の表面を金属、合金、金属間化合物またはセラミックスなどで複合化する技術としては、例えば、アルミナイジングやカロライジングと呼ばれる手法が用いられる。
アルミナイジングやカロライジングは、鋼の表面に純ＡｌおよびＡｌ−Ｓｉ合金を付着させた後、拡散などの処理により、それらの全体または一部分を金属間化合物ＦｅＡｌとする技術である。
特に、本発明者等は、鋼の表面に純ＡｌおよびＡｌ−Ｓｉ合金を付着させた後、８５０〜１１００℃の高温拡散により、ＦｅＡｌを中心とした、鉄リッチな金属間化合物層からなる被膜が得られる、高温アルミナイジング処理方法を見出している（例えば、非特許文献１参照）。
As a technique for combining the steel surface with a metal, an alloy, an intermetallic compound, ceramics, or the like, for example, a technique called aluminizing or calorizing is used.
Aluminizing or calorizing is a technique in which pure Al and an Al—Si alloy are deposited on the surface of steel and then the whole or a part thereof is converted to an intermetallic compound FeAl by a treatment such as diffusion.
In particular, the present inventors have made a film comprising an iron-rich intermetallic compound layer centered on FeAl by high-temperature diffusion at 850 to 1100 ° C. after pure Al and an Al—Si alloy are adhered to the surface of steel. Has been found (see, for example, Non-Patent Document 1).
しかしながら、従来のアルミナイジング処理によって形成された被膜は、塩酸、硝酸、硫酸などに対しては極めて耐食性に劣る。そのため、その被膜が形成された鋼は、塩酸、硝酸、硫酸などによる腐食が生じる環境では使用できなかった。 However, the film formed by the conventional aluminizing treatment is extremely inferior in corrosion resistance to hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid and the like. Therefore, the steel on which the coating is formed cannot be used in an environment where corrosion due to hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, or the like occurs.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、金属間化合物ＦｅＡｌからなり、機械的特性のみならず、塩酸、硝酸、硫酸などに対する耐食性にも優れた耐食性材料を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a corrosion-resistant material that is made of an intermetallic compound FeAl and that is excellent not only in mechanical properties but also in corrosion resistance against hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, and the like. And
本発明の耐食性材料は、クロムを含有する金属間化合物ＦｅＡｌからなることを特徴とする。 The corrosion resistant material of the present invention is characterized by comprising an intermetallic compound FeAl containing chromium.
前記クロムの含有量は、８〜１８ａｔ％であることが好ましい。 The chromium content is preferably 8 to 18 at%.
鋼または鋳鉄の表面に、アルミニウム、クロムおよび鉄からなる合金膜を成膜し、当該合金膜を高温拡散処理して、クロムを含有する金属間化合物ＦｅＡｌを形成させることが好ましい。 It is preferable that an alloy film made of aluminum, chromium and iron is formed on the surface of steel or cast iron, and the alloy film is subjected to high-temperature diffusion treatment to form an intermetallic compound FeAl containing chromium.
本発明の耐食性材料によれば、オーステナイト系ステンレス鋼と同等またはそれ以上に、塩酸、硝酸、硫酸などに対する耐食性に優れたものとなる。したがって、本発明の耐食性材料によれば、ニッケルを使用することなく、ステンレス鋼と同等またはそれ以上に耐食性に優れた部品が安価に得られる。 According to the corrosion-resistant material of the present invention, the corrosion resistance to hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, etc. is superior to or higher than that of austenitic stainless steel. Therefore, according to the corrosion resistant material of the present invention, a part having excellent corrosion resistance equivalent to or higher than stainless steel can be obtained at low cost without using nickel.
本発明の耐食性材料の実施の形態について説明する。
なお、この実施の形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
An embodiment of the corrosion resistant material of the present invention will be described.
This embodiment is specifically described for better understanding of the gist of the invention, and does not limit the present invention unless otherwise specified.
本発明の耐食性材料は、クロム（Ｃｒ）を含有する金属間化合物ＦｅＡｌからなるものである。
金属間化合物ＦｅＡｌは、図１に示すＦｅ−Ａｌ系平衡状態図（Ｕ．Ｒ．Ｋａｔｔｎｅｒ ａｎｄ Ｔ．Ｂ．Ｍａｓｓａｌｓｋｉ，Ｐ．Ｒ．Ｓｕｂｒａｍａｎｉａｎ ａｎｄ Ｌ．Ｋａｃｐｚａｋ：Ｂｉｎａｒｙ Ａｌｌｏｙ Ｐｈａｓｅ Ｄｉａｇｒａｍｓ，ＡＳＭ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｐａｒｋ，ＯＨ，ｐ．１４８（１９９０）参照）上に示されるＦｅ−Ａｌ系合金、αＦｅ、Ｆｅ３Ａｌ、ＦｅＡｌ、ＦｅＡｌ２およびＦｅ２Ａｌ５の群から選択される１つであり、これらの中で比較的靱性があり、実用の可能性があるのは、鉄リッチなαＦｅ、Ｆｅ３ＡｌおよびＦｅＡｌとされている。
The corrosion resistant material of the present invention is made of an intermetallic compound FeAl containing chromium (Cr).
The intermetallic compound FeAl has an Fe-Al system equilibrium diagram shown in FIG. , OH, p. 148 (1990)), which is one selected from the group consisting of Fe-Al alloys, αFe, Fe 3 Al, FeAl, FeAl 2 and Fe 2 Al 5 shown above. It is considered that iron-rich αFe, Fe 3 Al, and FeAl are relatively tough and have practical possibilities.
金属間化合物ＦｅＡｌにおけるクロムの含有量は、８〜１８ａｔ％であることが好ましく、クロムが多くなると靱性が低下することから、より好ましくは１２〜１４ａｔ％である。
金属間化合物ＦｅＡｌにおけるクロムの含有量がこの範囲内であれば、本発明の耐食性材料は、塩酸や硝酸に対する耐食性に優れたものとなり、塩酸や硝酸によって、鉄（Ｆｅ）が溶出することを防止できる。
金属間化合物ＦｅＡｌにおけるクロムの含有量が８ａｔ％未満では、塩酸や硝酸に対する耐食性の向上が少ない。一方、金属間化合物ＦｅＡｌにおけるクロムの含有量が１８ａｔ％を超えると、それ以上の耐食性の向上が望めない。
The content of chromium in the intermetallic compound FeAl is preferably 8 to 18 at%, and more preferably 12 to 14 at% because toughness decreases when the amount of chromium increases.
If the chromium content in the intermetallic compound FeAl is within this range, the corrosion-resistant material of the present invention has excellent corrosion resistance against hydrochloric acid and nitric acid, and iron (Fe) is prevented from being eluted by hydrochloric acid and nitric acid. it can.
When the chromium content in the intermetallic compound FeAl is less than 8 at%, there is little improvement in corrosion resistance against hydrochloric acid or nitric acid. On the other hand, if the chromium content in the intermetallic compound FeAl exceeds 18 at%, further improvement in corrosion resistance cannot be expected.
次に、クロムを含有する金属間化合物ＦｅＡｌの製造方法を説明する。
クロムを含有する金属間化合物ＦｅＡｌは、例えば、鋼または鋳鉄の表面に、アルミニウム（Ａｌ）、クロムおよび鉄からなる合金膜を成膜し、その後、そのアルミニウム合金膜が成膜された鋼または鋳鉄を高温加熱することにより、そのアルミニウム合金膜を高温拡散処理して、クロムを含有する金属間化合物ＦｅＡｌを形成する。
これにより、アルミニウム合金膜を構成するアルミニウムとクロムが、鉄または鋳鉄内に拡散し、鋼または鋳鉄の表面に、クロムを含有する金属間化合物ＦｅＡｌが形成される。すなわち、クロムを含有する金属間化合物ＦｅＡｌは、上記のようにして鋼または鋳鉄の表面に形成された金属間化合物ＦｅＡｌの被膜である。
Next, a method for producing the intermetallic compound FeAl containing chromium will be described.
The intermetallic compound FeAl containing chromium is, for example, steel or cast iron in which an alloy film made of aluminum (Al), chromium and iron is formed on the surface of steel or cast iron, and then the aluminum alloy film is formed. Is heated at a high temperature, the aluminum alloy film is subjected to a high-temperature diffusion treatment to form an intermetallic compound FeAl containing chromium.
Thereby, aluminum and chromium constituting the aluminum alloy film are diffused into iron or cast iron, and an intermetallic compound FeAl containing chromium is formed on the surface of the steel or cast iron. That is, the intermetallic compound FeAl containing chromium is a coating of the intermetallic compound FeAl formed on the surface of steel or cast iron as described above.
鋼または鋳鉄の表面へのアルミニウム、クロムおよび鉄からなるアルミニウム合金膜の成膜方法としては、例えば、（１）溶融したＡｌ−Ｃｒ合金浴中に鋼または鋳鉄を浸漬し、鋼または鋳鉄の表面にＡｌ−Ｃｒ合金を溶融めっきする方法、（２）鋼または鋳鉄の表面にＡｌ−Ｃｒ合金を溶射する方法、（３）鋼または鋳鉄の表面にＡｌとＣｒを真空蒸着する方法、（４）鋼または鋳鉄の表面にＣｒをめっきした後、溶融したＡｌ浴中に、Ｃｒをめっきした鋼または鋳鉄を浸漬し、Ｃｒをめっきした鋼または鋳鉄の表面にＡｌを溶融めっきする方法などが挙げられる。 Examples of a method for forming an aluminum alloy film made of aluminum, chromium and iron on the surface of steel or cast iron include, for example, (1) immersing steel or cast iron in a molten Al-Cr alloy bath and (2) A method of spraying Al-Cr alloy on the surface of steel or cast iron, (3) A method of vacuum-depositing Al and Cr on the surface of steel or cast iron, (4) Examples include a method in which Cr is plated on the surface of steel or cast iron, then the steel or cast iron plated with Cr is immersed in a molten Al bath, and the surface of the steel or cast iron plated with Cr is molten and Al is plated. .
また、金属間化合物ＦｅＡｌにおけるクロムの含有量を上記の範囲内とするには、上記のそれぞれのアルミニウム合金膜の成膜方法において、次のような操作を行う。
（１）の方法では、クロムの含有量が１４〜２７ａｔ％のアルミニウム合金をルツボで溶解し、その中に鋼または鋳鉄を浸漬して、溶融めっきを行う。
（２）の方法では、クロムの含有量が１４〜２７ａｔ％のアルミニウム合金を、鋼または鋳鉄の表面に溶射して、鋼または鋳鉄の表面にアルミニウム合金被膜を形成する。
（３）の方法では、クロムの膜厚を１にして、アルミニウムの膜厚が３〜６の範囲で、鋼または鋳鉄の表面に真空蒸着を行う。
（４）の方法では、鋼または鋳鉄の表面に、クロムめっきを行った後、アルミニウム溶融めっきを行う。これらのめっきの順番は逆でもよい。このときのクロムめっきの厚さと、アルミニウムめっきの厚さとの比を１／３〜１／６の範囲とする。
In order to keep the chromium content in the intermetallic compound FeAl within the above range, the following operations are performed in each of the methods for forming an aluminum alloy film.
In the method (1), an aluminum alloy having a chromium content of 14 to 27 at% is melted with a crucible, and steel or cast iron is immersed therein to perform hot dipping.
In the method (2), an aluminum alloy having a chromium content of 14 to 27 at% is thermally sprayed on the surface of steel or cast iron to form an aluminum alloy coating on the surface of steel or cast iron.
In the method (3), vacuum deposition is performed on the surface of steel or cast iron with a chromium film thickness of 1 and an aluminum film thickness of 3-6.
In the method (4), the surface of steel or cast iron is subjected to chromium plating and then aluminum hot-dip plating. The order of these platings may be reversed. At this time, the ratio of the thickness of the chromium plating and the thickness of the aluminum plating is set to a range of 1/3 to 1/6.
アルミニウム合金膜の高温拡散処理を行う温度、すなわち、アルミニウム合金膜が成膜された鋼または鋳鉄を加熱する温度は、８００〜１２００℃であることが好ましく、より好ましくは８５０〜１０５０℃である。
アルミニウム合金膜の高温拡散処理の温度が８００℃未満では、鋼または鋳鉄内にアルミニウム合金膜を構成するアルミニウムとクロムが十分に拡散しないため、拡散時間が短い場合にはクロムを含有する金属間化合物ＦｅＡｌを形成することができない。一方、アルミニウム合金膜の高温拡散処理の温度が１２００℃を超えると、酸化が激しくなるのみならず、鋼の結晶粒の粗大化が起こり、材料が弱くなる。
The temperature at which the aluminum alloy film is subjected to high-temperature diffusion treatment, that is, the temperature at which the steel or cast iron on which the aluminum alloy film is formed is preferably 800 to 1200 ° C, more preferably 850 to 1050 ° C.
When the temperature of the high temperature diffusion treatment of the aluminum alloy film is less than 800 ° C., the aluminum and chromium constituting the aluminum alloy film do not sufficiently diffuse in the steel or cast iron. Therefore, if the diffusion time is short, an intermetallic compound containing chromium FeAl cannot be formed. On the other hand, when the temperature of the high temperature diffusion treatment of the aluminum alloy film exceeds 1200 ° C., not only the oxidation becomes intense, but also the crystal grains of the steel become coarse and the material becomes weak.
また、アルミニウム合金膜の高温拡散処理を行う時間、すなわち、アルミニウム合金膜が成膜された鋼または鋳鉄を加熱する時間は、０．５時間〜５０時間であることが好ましく、より好ましくは１時間〜２４時間である。
アルミニウム合金膜の高温拡散処理を行う時間が０．５時間未満では、鋼または鋳鉄内にアルミニウム合金膜を構成するアルミニウムとクロムが十分に拡散しないため、拡散温度が低い場合には、クロムを含有する金属間化合物ＦｅＡｌを形成することができない。一方、アルミニウム合金膜の高温拡散処理を行う時間が２４時間を超えると、生産効率が低下し、かつ拡散温度が高い場合には、酸化や結晶粒の粗大化を招く。
The time for performing the high temperature diffusion treatment of the aluminum alloy film, that is, the time for heating the steel or cast iron on which the aluminum alloy film is formed is preferably 0.5 hours to 50 hours, more preferably 1 hour. ~ 24 hours.
If the time for high-temperature diffusion treatment of the aluminum alloy film is less than 0.5 hours, the aluminum and chromium constituting the aluminum alloy film do not diffuse sufficiently in steel or cast iron, so if the diffusion temperature is low, chromium is contained. The intermetallic compound FeAl cannot be formed. On the other hand, if the time for performing the high temperature diffusion treatment of the aluminum alloy film exceeds 24 hours, the production efficiency is lowered, and if the diffusion temperature is high, oxidation and coarsening of crystal grains are caused.
また、アルミニウム合金膜の高温拡散処理は、真空、あるいは、窒素ガス、アルゴンガスなどの不活性ガス中で行われることが好ましいが、大気中で行ってもよい。 The high temperature diffusion treatment of the aluminum alloy film is preferably performed in vacuum or in an inert gas such as nitrogen gas or argon gas, but may be performed in the atmosphere.
このアルミニウム合金膜の高温拡散処理により、最表面にはクロムを含有する金属間化合物ＦｅＡｌからなる被膜が形成され、その内側、すなわち、金属間化合物ＦｅＡｌからなる被膜と、鋼または鋳鉄との間に、αＦｅ（Ａｌ，Ｃｒを含有する）からなる被膜が形成される。拡散を行うと、最表面から内部に向い、（１）アルミニウム、Ｆｅ２Ａｌ５、ＦｅＡｌ、αＦｅの順、（２）Ｆｅ２Ａｌ５、ＦｅＡｌ、αＦｅの順、（３）ＦｅＡｌ、αＦｅの順、および（４）αＦｅの順のいずれかが形成される。Ｆｅ３Ａｌは存在するはずであるが、ほとんど認められない。 By this high-temperature diffusion treatment of the aluminum alloy film, a film made of chromium-containing intermetallic compound FeAl is formed on the outermost surface, that is, between the film made of the intermetallic compound FeAl and steel or cast iron. A film made of αFe (containing Al and Cr) is formed. When diffusion is carried out, it is directed from the outermost surface to the inside, (1) in the order of aluminum, Fe 2 Al 5 , FeAl, αFe, (2) in the order of Fe 2 Al 5 , FeAl, αFe, (3) in the order of FeAl, αFe , And (4) any one of αFe is formed. Fe 3 Al should be present, but is hardly recognized.
このようにして形成された耐食性材料は、ステンレス鋼と同等またはそれ以上に、塩酸、硝酸、硫酸などに対する耐食性に優れている。したがって、本発明の耐食性材料によれば、ニッケルを使用することなく、ステンレス鋼と同等またはそれ以上に耐食性に優れた部品が安価に得られる。 The corrosion-resistant material thus formed is excellent in corrosion resistance against hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, etc., equivalent to or higher than stainless steel. Therefore, according to the corrosion resistant material of the present invention, a part having excellent corrosion resistance equivalent to or higher than stainless steel can be obtained at low cost without using nickel.
以下、実験例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実験例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically with experimental examples, but the present invention is not limited to the following experimental examples.
「実験例１」
鋼の表面にアルミニウムを溶融めっきした後、厚さ５０μｍのアルミニウム膜が成膜された鋼を、１０００℃で１０時間、加熱して、鋼の表面に、Ｆｅ−１２ａｔ％Ａｌ（αＦｅ）からなる被膜を形成した。なお、この被膜は、クロムを含有していなかった。
次いで、上記の被膜が形成された鋼（以下、「試料１」と言う。）の質量を測定した。
次いで、０．１Ｍの硝酸（ＨＮＯ３）水溶液中に、試料１を４２時間、浸漬した。
次いで、硝酸水溶液から取り出した試料１を乾燥して、試料１の質量を測定した。
硝酸水溶液に浸漬する前と、浸漬した後との質量の差異から、試料１における鉄の溶出量（Δｍ、ｇ・ｍ−２）を算出した。その結果、鉄の溶出量は４８０ｇ・ｍ−２であった。
"Experiment 1"
After hot-plating aluminum on the steel surface, the steel on which an aluminum film with a thickness of 50 μm is formed is heated at 1000 ° C. for 10 hours, and the steel surface is made of Fe-12 at% Al (αFe). A film was formed. In addition, this film did not contain chromium.
Next, the mass of the steel (hereinafter referred to as “Sample 1”) on which the above-described film was formed was measured.
Next, Sample 1 was immersed in a 0.1 M nitric acid (HNO 3 ) aqueous solution for 42 hours.
Next, the sample 1 taken out from the aqueous nitric acid solution was dried, and the mass of the sample 1 was measured.
The amount of iron elution (Δm, g · m −2 ) in Sample 1 was calculated from the difference in mass before and after being immersed in the aqueous nitric acid solution. As a result, the elution amount of iron was 480 g · m −2 .
「実験例２」
鋼の表面にＡｌ−Ｃｒ合金を溶融めっきした後、厚さ５０μｍのＡｌ−Ｃｒ膜が成膜された鋼を、１０５０℃で２４時間、加熱して、鋼の表面に、Ｆｅ−１２ａｔ％Ａｌ（αＦｅ）からなる被膜を形成した。なお、この被膜は、クロムの含有量が１３ａｔ％であった。
次いで、上記の被膜が形成された鋼（以下、「試料２」と言う。）の質量を測定した。
次いで、０．１Ｍの硝酸（ＨＮＯ３）水溶液中に、試料２を４２時間、浸漬した。
次いで、硝酸水溶液から取り出した試料２を乾燥して、試料２の質量を測定した。
硝酸水溶液に浸漬する前と、浸漬した後との質量の差異から、試料２における鉄の溶出量（Δｍ、ｇ・ｍ−２）を算出した。その結果、鉄の溶出量は０ｇ・ｍ−２であった。
"Experimental example 2"
After hot-plating an Al—Cr alloy on the surface of the steel, the steel on which an Al—Cr film having a thickness of 50 μm was formed was heated at 1050 ° C. for 24 hours to form Fe-12 at% Al on the surface of the steel. A film made of (αFe) was formed. This film had a chromium content of 13 at%.
Next, the mass of the steel (hereinafter referred to as “
Next, the
Next, the
The amount of iron elution (Δm, g · m −2 ) in
「実験例３」
鋼の表面にアルミニウムを溶融めっきした後、厚さ５０μｍのアルミニウム膜が成膜された鋼を、１０００℃で５．５時間、加熱して、鋼の表面に、Ｆｅ−４５ａｔ％Ａｌ（ＦｅＡｌ）からなる被膜を形成した。なお、この被膜は、クロムを含有していなかった。
次いで、上記の被膜が形成された鋼（以下、「試料３」と言う。）の質量を測定した。
次いで、０．１Ｍの硝酸（ＨＮＯ３）水溶液中に、試料３を４２時間、浸漬した。
次いで、硝酸水溶液から取り出した試料３を乾燥して、試料３の質量を測定した。
硝酸水溶液に浸漬する前と、浸漬した後との質量の差異から、試料３における鉄の溶出量（Δｍ、ｇ・ｍ−２）を算出した。その結果、鉄の溶出量は８ｇ・ｍ−２であった。
"
After hot-plating aluminum on the surface of the steel, the steel on which an aluminum film having a thickness of 50 μm was formed was heated at 1000 ° C. for 5.5 hours to form Fe-45 at% Al (FeAl) on the surface of the steel. A coating consisting of In addition, this film did not contain chromium.
Next, the mass of the steel (hereinafter referred to as “
Next, the
Next, the
The amount of iron elution (Δm, g · m −2 ) in
「実験例４」
鋼の表面にＡｌ−Ｃｒ合金を溶融めっきした後、厚さ５０μｍのＡｌ−Ｃｒ膜が成膜された鋼を、１０５０℃で１０時間、加熱して、鋼の表面に、Ｆｅ−４５ａｔ％Ａｌ（ＦｅＡｌ）からなる被膜を形成した。なお、この被膜は、クロムの含有量が１３ａｔ％であった。
次いで、上記の被膜が形成された鋼（以下、「試料４」と言う。）の質量を測定した。
次いで、０．１Ｍの硝酸（ＨＮＯ３）水溶液中に、試料４を４２時間、浸漬した。
次いで、硝酸水溶液から取り出した試料４を乾燥して、試料４の質量を測定した。
硝酸水溶液に浸漬する前と、浸漬した後との質量の差異から、試料４における鉄の溶出量（Δｍ、ｇ・ｍ−２）を算出した。その結果、鉄の溶出量は０ｇ・ｍ−２であった。
"Experimental example 4"
After hot-plating an Al—Cr alloy on the surface of the steel, the steel on which an Al—Cr film having a thickness of 50 μm was formed was heated at 1050 ° C. for 10 hours to form Fe-45 at% Al on the surface of the steel. A film made of (FeAl) was formed. This film had a chromium content of 13 at%.
Subsequently, the mass of the steel (hereinafter referred to as “Sample 4”) on which the above-described coating film was formed was measured.
Next, the sample 4 was immersed in a 0.1 M nitric acid (HNO 3 ) aqueous solution for 42 hours.
Next, the sample 4 taken out from the aqueous nitric acid solution was dried, and the mass of the sample 4 was measured.
The amount of iron elution (Δm, g · m −2 ) in Sample 4 was calculated from the difference in mass before and after being immersed in the aqueous nitric acid solution. As a result, the elution amount of iron was 0 g · m −2 .
「実験例５」
鋼の表面にアルミニウムを溶融めっきした後、厚さ５０μｍのアルミニウム膜が成膜された鋼を、１０００℃で１０時間、加熱して、鋼の表面に、Ｆｅ−１２ａｔ％Ａｌ（αＦｅ）からなる被膜を形成した。なお、この被膜は、クロムを含有していなかった。
次いで、上記の被膜が形成された鋼（以下、「試料５」と言う。）の質量を測定した。
次いで、０．１Ｍの塩酸（ＨＣｌ）水溶液中に、試料５を４２時間、浸漬した。
次いで、塩酸水溶液から取り出した試料５を乾燥して、試料５の質量を測定した。
塩酸水溶液に浸漬する前と、浸漬した後との質量の差異から、試料５における鉄の溶出量（Δｍ、ｇ・ｍ−２）を算出した。その結果、鉄の溶出量は２００ｇ・ｍ−２であった。
“Experimental Example 5”
After hot-plating aluminum on the steel surface, the steel on which an aluminum film with a thickness of 50 μm is formed is heated at 1000 ° C. for 10 hours, and the steel surface is made of Fe-12 at% Al (αFe). A film was formed. In addition, this film did not contain chromium.
Next, the mass of the steel (hereinafter referred to as “
Subsequently, the
Next, the
The amount of iron elution (Δm, g · m −2 ) in
「実験例６」
鋼の表面にＡｌ−Ｃｒ合金を溶融めっきした後、厚さ５０μｍのＡｌ−Ｃｒ膜が成膜された鋼を、１０５０℃で２４時間、加熱して、鋼の表面に、Ｆｅ−１２ａｔ％Ａｌ（αＦｅ）からなる被膜を形成した。なお、この被膜は、クロムの含有量が１３ａｔ％であった。
次いで、上記の被膜が形成された鋼（以下、「試料６」と言う。）の質量を測定した。
次いで、０．１Ｍの塩酸（ＨＣｌ）水溶液中に、試料６を４２時間、浸漬した。
次いで、塩酸水溶液から取り出した試料６を乾燥して、試料６の質量を測定した。
塩酸水溶液に浸漬する前と、浸漬した後との質量の差異から、試料６における鉄の溶出量（Δｍ、ｇ・ｍ−２）を算出した。その結果、鉄の溶出量は３８０ｇ・ｍ−２であった。
"Experimental example 6"
After hot-plating an Al—Cr alloy on the surface of the steel, the steel on which an Al—Cr film having a thickness of 50 μm was formed was heated at 1050 ° C. for 24 hours to form Fe-12 at% Al on the surface of the steel. A film made of (αFe) was formed. This film had a chromium content of 13 at%.
Next, the mass of the steel (hereinafter referred to as “Sample 6”) on which the above-described coating was formed was measured.
Subsequently, the sample 6 was immersed in 0.1 M hydrochloric acid (HCl) aqueous solution for 42 hours.
Next, the sample 6 taken out from the aqueous hydrochloric acid solution was dried, and the mass of the sample 6 was measured.
The amount of iron elution (Δm, g · m −2 ) in Sample 6 was calculated from the difference in mass before and after being immersed in a hydrochloric acid aqueous solution. As a result, the elution amount of iron was 380 g · m −2 .
「実験例７」
鋼の表面にアルミニウムを溶融めっきした後、厚さ５０μｍのアルミニウム膜が成膜された鋼を、１０００℃で５．５時間、加熱して、鋼の表面に、Ｆｅ−４５ａｔ％Ａｌ（ＦｅＡｌ）からなる被膜を形成した。なお、この被膜は、クロムを含有していなかった。
次いで、上記の被膜が形成された鋼（以下、「試料７」と言う。）の質量を測定した。
次いで、０．１Ｍの塩酸（ＨＣｌ）水溶液中に、試料７を４２時間、浸漬した。
次いで、塩酸水溶液から取り出した試料７を乾燥して、試料７の質量を測定した。
塩酸水溶液に浸漬する前と、浸漬した後との質量の差異から、試料７における鉄の溶出量（Δｍ、ｇ・ｍ−２）を算出した。その結果、鉄の溶出量は１３００ｇ・ｍ−２であった。
"Experimental example 7"
After hot-plating aluminum on the surface of the steel, the steel on which an aluminum film having a thickness of 50 μm was formed was heated at 1000 ° C. for 5.5 hours to form Fe-45 at% Al (FeAl) on the surface of the steel. A coating consisting of In addition, this film did not contain chromium.
Next, the mass of the steel (hereinafter referred to as “Sample 7”) on which the above-described film was formed was measured.
Subsequently, the sample 7 was immersed in 0.1 M hydrochloric acid (HCl) aqueous solution for 42 hours.
Next, the sample 7 taken out from the hydrochloric acid aqueous solution was dried, and the mass of the sample 7 was measured.
The amount of iron elution (Δm, g · m −2 ) in Sample 7 was calculated from the difference in mass before and after being immersed in a hydrochloric acid aqueous solution. As a result, the elution amount of iron was 1300 g · m −2 .
「実験例８」
鋼の表面にＡｌ−Ｃｒ合金を溶融めっきした後、厚さ５０μｍのＡｌ−Ｃｒ合金膜が成膜された鋼を、１０５０℃で１０時間、加熱して、鋼の表面に、Ｆｅ−４５ａｔ％Ａｌ（ＦｅＡｌ）からなる被膜を形成した。なお、この被膜は、クロムの含有量が１３ａｔ％であった。
次いで、上記の被膜が形成された鋼（以下、「試料８」と言う。）の質量を測定した。
次いで、０．１Ｍの塩酸（ＨＣｌ）水溶液中に、試料８を４２時間、浸漬した。
次いで、塩酸水溶液から取り出した試料８を乾燥して、試料８の質量を測定した。
塩酸水溶液に浸漬する前と、浸漬した後との質量の差異から、試料８における鉄の溶出量（Δｍ、ｇ・ｍ−２）を算出した。その結果、鉄の溶出量は４００ｇ・ｍ−２であった。
"Experimental example 8"
After hot-plating an Al—Cr alloy on the surface of the steel, the steel on which an Al—Cr alloy film having a thickness of 50 μm was formed was heated at 1050 ° C. for 10 hours. A film made of Al (FeAl) was formed. This film had a chromium content of 13 at%.
Next, the mass of the steel (hereinafter referred to as “Sample 8”) on which the above-described coating was formed was measured.
Subsequently, the sample 8 was immersed in 0.1 M hydrochloric acid (HCl) aqueous solution for 42 hours.
Next, the sample 8 taken out from the aqueous hydrochloric acid solution was dried, and the mass of the sample 8 was measured.
The amount of iron elution (Δm, g · m −2 ) in Sample 8 was calculated from the difference in mass before and after being immersed in the hydrochloric acid aqueous solution. As a result, the elution amount of iron was 400 g · m −2 .
以上の結果を、図２および図３に示す。
図２および図３の結果から、Ｆｅ−１２ａｔ％Ａｌ（αＦｅ）からなる金属間化合物では、クロムの含有量が１３ａｔ％以上で、硝酸に対する耐食性を示すが、塩酸に対する耐食性は悪くなることが分かった。
ところが、Ｆｅ−４５ａｔ％Ａｌ（ＦｅＡｌ）からなる金属間化合物では、クロムの含有量が１３ａｔ％以上で、硝酸に対しても、塩酸に対しても耐食性が大きく改善されることが分かった。
The above results are shown in FIGS.
From the results of FIGS. 2 and 3, it can be seen that the intermetallic compound composed of Fe-12 at% Al (αFe) exhibits corrosion resistance to nitric acid at a chromium content of 13 at% or more, but deteriorates corrosion resistance to hydrochloric acid. It was.
However, it was found that the intermetallic compound composed of Fe-45 at% Al (FeAl) has a chromium content of 13 at% or more, and the corrosion resistance is greatly improved against nitric acid and hydrochloric acid.
本発明の耐食性材料は、大気や海水雰囲気に曝される機械部品のみならず、塩酸雰囲気の機械部品に対しても、ＳＵＳ３１６の代りに使用することができる。
The corrosion-resistant material of the present invention can be used in place of SUS316 not only for mechanical parts exposed to air or seawater atmosphere but also for mechanical parts in a hydrochloric acid atmosphere.
Claims (3)
An alloy film made of aluminum, chromium and iron is formed on the surface of steel or cast iron, and the alloy film is subjected to high-temperature diffusion treatment to form an intermetallic compound FeAl containing chromium. The corrosion-resistant material according to 1 or 2.
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