JP2567456B2 - オーステナイト鋼中ヘアルミニウムとフェライト安定化元素とを同時に共拡散させる方法 - Google Patents
オーステナイト鋼中ヘアルミニウムとフェライト安定化元素とを同時に共拡散させる方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、オーステナイト鋼、特にオーステナイトス
テンレス鋼等の拡散被覆方法に関する。
テンレス鋼等の拡散被覆方法に関する。
航空機、石油、化学、および一般燃料の工業界におい
て通常に行なわれる厳しい運転環境下での材料劣化を低
減するために保護被覆が行なわれる。数10年来、Cr,Al,
Siを単独または組合わせて用いる金属被覆が、高温腐食
（高温酸化を含めて）、粒子エロージョン、エロージョ
ン腐食、摩耗、熱劣化に対する材料の環境耐性を高める
ために用いられている。最も広範に用いられている被覆
はアルミニウム拡散被覆（アルミナイド被覆）である。
この被覆方法は初め航空機工業界でジェットエンジン用
に開発された。この分野では下地材料に高温強度を要す
るためNi基およびCo基の超合金が用いられる。これら超
合金にくらべて、耐熱性オーステナイトステンレス鋼の
ような鉄基材料のAl拡散被覆技術は十分に理解されてお
らず、最適化もなされていない。耐熱性ステンレス鋼
は、中間的温度および高温での強度が優れており室温で
の成形性も良いので石油、化学、原子力その他の用途に
広く用いられている。そこで、このようなステンレス鋼
のアルミナイジングは、多くのエネルギー関連用途で考
えられる材料の高温耐食性を向上させる手段として再び
注目されている。
て通常に行なわれる厳しい運転環境下での材料劣化を低
減するために保護被覆が行なわれる。数10年来、Cr,Al,
Siを単独または組合わせて用いる金属被覆が、高温腐食
（高温酸化を含めて）、粒子エロージョン、エロージョ
ン腐食、摩耗、熱劣化に対する材料の環境耐性を高める
ために用いられている。最も広範に用いられている被覆
はアルミニウム拡散被覆（アルミナイド被覆）である。
この被覆方法は初め航空機工業界でジェットエンジン用
に開発された。この分野では下地材料に高温強度を要す
るためNi基およびCo基の超合金が用いられる。これら超
合金にくらべて、耐熱性オーステナイトステンレス鋼の
ような鉄基材料のAl拡散被覆技術は十分に理解されてお
らず、最適化もなされていない。耐熱性ステンレス鋼
は、中間的温度および高温での強度が優れており室温で
の成形性も良いので石油、化学、原子力その他の用途に
広く用いられている。そこで、このようなステンレス鋼
のアルミナイジングは、多くのエネルギー関連用途で考
えられる材料の高温耐食性を向上させる手段として再び
注目されている。
アロナイジングその他の従来ステンレス鋼等の表面改
質のために行なわれてきたアルミナイジング法では、連
続的な金属間化合物相（アルミナイドすなわち（Fe,N
i）2Al3または（Ni,Fe）Alまたはこれらの混合物）の主
外層と連続的な金属マトリックスから成る相互拡散帯の
下部層とから成る多層皮膜が例外なく形成される（第１
図（Ａ）の「従来法」を参照）。
質のために行なわれてきたアルミナイジング法では、連
続的な金属間化合物相（アルミナイドすなわち（Fe,N
i）2Al3または（Ni,Fe）Alまたはこれらの混合物）の主
外層と連続的な金属マトリックスから成る相互拡散帯の
下部層とから成る多層皮膜が例外なく形成される（第１
図（Ａ）の「従来法」を参照）。
従来のアルミニウム拡散皮膜のアルミナイド外層は、
極めて脆くて割れ易いため実際の使用条件下では耐久性
がない上、たとえば石炭のガス化等の、中間温度から低
温までを含む用途で必要とされる耐食性も得られない。
第２図に示した３例で、外側のアルミナイジング層に割
れが発生しており耐久性がない。一方、下部層は下地に
比べて硬さが高く、アルミナイド外層よりも靭性、耐久
性、および化学的耐性が高い。たとえば、アルカリ触媒
を用いたガス化装置の場合、アルカリは一般的なアルミ
ナイジング処理を施した310ステンレス鋼表面のアルミ
ナイド外層内の割れ中を浸透するが、相互拡散した下部
層中へは浸透しない（たとえばBangaru and Krutenat,
J.Vac.Sci.Technol.,B2（４）,Oct.-Dec.,1984を参
照）。相互拡散した下部層を詳細に解析した結果による
と、高クロムフェライトマトリックスに整合に結合した
アルミナイド粒子が分散している複合組織である（第３
図を参照）。図の顕微鏡写真に見られる黒い粒子は、連
続したフェライトマトリックス中に分散したアルミナイ
ド粒子である。このことと、鋼のSiがフェライトマトリ
ックス中に優先的に分配されていることによって、相互
拡散下部層は下地オーステナイトより硬さが高く、アル
ミナイド外層よりも靭性が大きい。
極めて脆くて割れ易いため実際の使用条件下では耐久性
がない上、たとえば石炭のガス化等の、中間温度から低
温までを含む用途で必要とされる耐食性も得られない。
第２図に示した３例で、外側のアルミナイジング層に割
れが発生しており耐久性がない。一方、下部層は下地に
比べて硬さが高く、アルミナイド外層よりも靭性、耐久
性、および化学的耐性が高い。たとえば、アルカリ触媒
を用いたガス化装置の場合、アルカリは一般的なアルミ
ナイジング処理を施した310ステンレス鋼表面のアルミ
ナイド外層内の割れ中を浸透するが、相互拡散した下部
層中へは浸透しない（たとえばBangaru and Krutenat,
J.Vac.Sci.Technol.,B2（４）,Oct.-Dec.,1984を参
照）。相互拡散した下部層を詳細に解析した結果による
と、高クロムフェライトマトリックスに整合に結合した
アルミナイド粒子が分散している複合組織である（第３
図を参照）。図の顕微鏡写真に見られる黒い粒子は、連
続したフェライトマトリックス中に分散したアルミナイ
ド粒子である。このことと、鋼のSiがフェライトマトリ
ックス中に優先的に分配されていることによって、相互
拡散下部層は下地オーステナイトより硬さが高く、アル
ミナイド外層よりも靭性が大きい。
多くのエネルギー変換法におけるように相対的に高Ps
2・低Po2（すなわち還元性かつ硫化性）で低温から中間
的温度までの侵食性環境については、皮膜はAlに加えて
高レベルのCrを含有することが好都合である。したがっ
て、この用途では高Cr高Alの複合皮膜が規定されてい
る。最も広く用いられている実用Cr・Al複合皮膜は２段
階の処理によって形成される。すなわち、まず高温Cr拡
散皮膜を形成し、次にこれをアルミナイズしてCr・Al複
合皮膜とする。このような皮膜の被覆処理は、たとえば
Alloy Surface社（Wilmington,Delaware）が行なってい
る。この実用Cr・Al複合皮膜もアルミナイズだけの皮膜
と同様に、脆いアルミナイドの連続層の外層が形成され
るという欠点がある。
2・低Po2（すなわち還元性かつ硫化性）で低温から中間
的温度までの侵食性環境については、皮膜はAlに加えて
高レベルのCrを含有することが好都合である。したがっ
て、この用途では高Cr高Alの複合皮膜が規定されてい
る。最も広く用いられている実用Cr・Al複合皮膜は２段
階の処理によって形成される。すなわち、まず高温Cr拡
散皮膜を形成し、次にこれをアルミナイズしてCr・Al複
合皮膜とする。このような皮膜の被覆処理は、たとえば
Alloy Surface社（Wilmington,Delaware）が行なってい
る。この実用Cr・Al複合皮膜もアルミナイズだけの皮膜
と同様に、脆いアルミナイドの連続層の外層が形成され
るという欠点がある。
アルミナイドの外層が形成されると、環境的および機
械的な特性が低下するばかりでなく、元素が共拡散する
能力にも影響がある。たとえばCrの拡散はアルミナイド
中で極めて遅いため、アルミナイドの形成過程に好都合
な通常の被覆条件下でのCrとAlの鋼中への共拡散の可能
性が失われる。
械的な特性が低下するばかりでなく、元素が共拡散する
能力にも影響がある。たとえばCrの拡散はアルミナイド
中で極めて遅いため、アルミナイドの形成過程に好都合
な通常の被覆条件下でのCrとAlの鋼中への共拡散の可能
性が失われる。
本発明の目的の１つは、304,316、および310オーステ
ナイトステンレス鋼もしくはこれらと類似の組成の鋼の
表面に、連続的なアルミナイド外層のない相互拡散層の
みから成る単層皮膜を形成する新規な拡散アルミナイジ
ング方法を提供することである。それによって、厚い皮
膜層が形成できる（第１図（Ｂ）の「本発明法（活量制
御）」を参照）。本発明の方法においては、供給源のAl
の活量を連続的なアルミナイド外層の形成を防止するレ
ベル以下に維持することが不可欠である。
ナイトステンレス鋼もしくはこれらと類似の組成の鋼の
表面に、連続的なアルミナイド外層のない相互拡散層の
みから成る単層皮膜を形成する新規な拡散アルミナイジ
ング方法を提供することである。それによって、厚い皮
膜層が形成できる（第１図（Ｂ）の「本発明法（活量制
御）」を参照）。本発明の方法においては、供給源のAl
の活量を連続的なアルミナイド外層の形成を防止するレ
ベル以下に維持することが不可欠である。
本発明のもう１つの目的は、拡散を阻止するアルミナ
イド外層が存在しないことを利用して、２種以上の元素
を同時に共拡散させることである。すなわち、相互拡散
層のみから成るCr・Al濃化複合拡散単一皮膜を、対象と
する下地上に形成する。
イド外層が存在しないことを利用して、２種以上の元素
を同時に共拡散させることである。すなわち、相互拡散
層のみから成るCr・Al濃化複合拡散単一皮膜を、対象と
する下地上に形成する。
本発明のより具体的な目的の１つは、拡散合金化によ
って、高温酸化時にAl2Ｏ3形成体となるのに十分な量の
Alと、サルファーアタック（硫黄侵食）のような高温侵
食に対する耐性を発揮するのに十分な量のCrとを含んだ
十分な厚さの（20milすなわち500μｍに達する）皮膜を
形成することである。
って、高温酸化時にAl2Ｏ3形成体となるのに十分な量の
Alと、サルファーアタック（硫黄侵食）のような高温侵
食に対する耐性を発揮するのに十分な量のCrとを含んだ
十分な厚さの（20milすなわち500μｍに達する）皮膜を
形成することである。
上記目的は、本発明によれば、オーステナイト鋼中へ
アルミニウムとフェライト安定化元素とを同時に共拡散
させる方法であって、アルミニウム供給源と、活性剤
と、フェライト安定化元素との存在下で、共拡散が起こ
る温度に該オーステナイト鋼を加熱する工程を含んで成
り、該アルミニウム供給源中のアルミナの活量がアルミ
ナイド外層の形成を促進する活量より低く、該フェライ
ト安定化元素がCr,Nb,Mo,V,Zr,Sn,W,Mn、およびSiから
成る群から選択され、該加熱工程によって該オーステナ
イト鋼上に、連続した延性フェライトマトリックス中に
適合性のあるアルミナイド粒子が微細に分散した単一層
の複合組織を形成する方法によって達成される。
アルミニウムとフェライト安定化元素とを同時に共拡散
させる方法であって、アルミニウム供給源と、活性剤
と、フェライト安定化元素との存在下で、共拡散が起こ
る温度に該オーステナイト鋼を加熱する工程を含んで成
り、該アルミニウム供給源中のアルミナの活量がアルミ
ナイド外層の形成を促進する活量より低く、該フェライ
ト安定化元素がCr,Nb,Mo,V,Zr,Sn,W,Mn、およびSiから
成る群から選択され、該加熱工程によって該オーステナ
イト鋼上に、連続した延性フェライトマトリックス中に
適合性のあるアルミナイド粒子が微細に分散した単一層
の複合組織を形成する方法によって達成される。
本発明にしたがって形成される新規な拡散皮膜は、全
体としてAlおよびその他の保護性元素に富んだ延性、耐
久性、かつ保護性の相互拡散層から成る。本発明の方法
においては、Alを含めた２種以上の元素をオーステナイ
トステンレス鋼中へ共拡散させるために、アルミニウム
供給源と、活性剤（触媒）と、その他の金属元素供給源
と、不活性なもしくは保護性ガスカバーを生成する付加
的充填材との存在下で上記鋼を1000℃以上に加熱する。
体としてAlおよびその他の保護性元素に富んだ延性、耐
久性、かつ保護性の相互拡散層から成る。本発明の方法
においては、Alを含めた２種以上の元素をオーステナイ
トステンレス鋼中へ共拡散させるために、アルミニウム
供給源と、活性剤（触媒）と、その他の金属元素供給源
と、不活性なもしくは保護性ガスカバーを生成する付加
的充填材との存在下で上記鋼を1000℃以上に加熱する。
望ましい実施態様においては、共拡散させる成分はCr
であり、活量を制御した充填体（パック）中で本発明法
を行なう。充填体法（パックプロセッシング）は、一般
的に充填床反応装置内で行なう金属部材の表面処理であ
って、充填状態の塊体は部材を保持しかつ表面処理に必
要な化学的反応体をその場で（in situ）生成する。
であり、活量を制御した充填体（パック）中で本発明法
を行なう。充填体法（パックプロセッシング）は、一般
的に充填床反応装置内で行なう金属部材の表面処理であ
って、充填状態の塊体は部材を保持しかつ表面処理に必
要な化学的反応体をその場で（in situ）生成する。
本発明の皮膜は充填体（パック）拡散法によって形成
される。すなわち、対象とする下地材を必要な成分を混
合して充填したレトルト内で加熱する。この充填成分と
しては、拡散させる元素の供給源である金属（合金）粉
末、拡散させる元素を下地表面まで運ぶ活性剤、および
不活性化用充填材が含まれる。以下に、本発明の目的を
達成するためのこれら充填成分、皮膜に及ぼすその影
響、およびその制御について説明する。また、本発明を
実施するために重要なので、下地の金属学および下地表
面で皮膜元素の拡散によって起こる変化についても説明
する。
される。すなわち、対象とする下地材を必要な成分を混
合して充填したレトルト内で加熱する。この充填成分と
しては、拡散させる元素の供給源である金属（合金）粉
末、拡散させる元素を下地表面まで運ぶ活性剤、および
不活性化用充填材が含まれる。以下に、本発明の目的を
達成するためのこれら充填成分、皮膜に及ぼすその影
響、およびその制御について説明する。また、本発明を
実施するために重要なので、下地の金属学および下地表
面で皮膜元素の拡散によって起こる変化についても説明
する。
〔１〕 下地の金属学 オーステナイトステンレス鋼下地のFe以外の主成分は
CrおよびNiである。その他に副次的ではあるがしばしば
重要な成分としてはC,N,Si,Mn,Mo,Al等がある。単体のF
eは加熱過程で同素変態する。すなわち、低温で安定な
フェライト（体心立方（bcc）結晶構造）相が、高温で
安定なオーステナイト（面心立方（fcc））相に910℃で
変態する。ステンレス鋼の主成分および副次成分は次の
２つの群に分類できる。フェライト安定化元素:Al,C
r,Mo.Si等、オーステナイト安定化元素:C,N,Ni,Mn
等。各群内の個々の元素が各相を安定化させる能力には
大きな差がある。たとえば、フェライト相を安定化する
能力はAlおよびMoが強く、オーステナイト相を安定化す
る能力はC,N,Niが強い。一般的に、フェライト安定化元
素はオーステナイト中の溶解度が非常に小さく、またそ
の逆の関係もある。
CrおよびNiである。その他に副次的ではあるがしばしば
重要な成分としてはC,N,Si,Mn,Mo,Al等がある。単体のF
eは加熱過程で同素変態する。すなわち、低温で安定な
フェライト（体心立方（bcc）結晶構造）相が、高温で
安定なオーステナイト（面心立方（fcc））相に910℃で
変態する。ステンレス鋼の主成分および副次成分は次の
２つの群に分類できる。フェライト安定化元素:Al,C
r,Mo.Si等、オーステナイト安定化元素:C,N,Ni,Mn
等。各群内の個々の元素が各相を安定化させる能力には
大きな差がある。たとえば、フェライト相を安定化する
能力はAlおよびMoが強く、オーステナイト相を安定化す
る能力はC,N,Niが強い。一般的に、フェライト安定化元
素はオーステナイト中の溶解度が非常に小さく、またそ
の逆の関係もある。
市販の主なオーステナイトステンレス鋼ではCr量とNi
量を微妙につり合わせて使用環境および温度でオーステ
ナイト相が安定であるようにしてある。これら市販鋼は
オーステナイト相によって、常温成形性が優れ、高温を
含めた使用温度で靭性を有し、種々の脆化を起こさず、
そして最も重要な高温強度が優れている、という特徴を
有している。このような点でオーステナイトステンレス
鋼はフェライトステンレス鋼よりもはるかに優れてい
る。しかし、エネルギー変換装置に代表されるような侵
食性の環境では、環境が還元性かつ硫化性であることが
多く、Fe-Cr-Al-Y（Fe-20〜30wt％Cr-0〜15wt％Al−０
〜１％Ｙ）のようなフェライトステンレス鋼が最も耐食
性が良い。
量を微妙につり合わせて使用環境および温度でオーステ
ナイト相が安定であるようにしてある。これら市販鋼は
オーステナイト相によって、常温成形性が優れ、高温を
含めた使用温度で靭性を有し、種々の脆化を起こさず、
そして最も重要な高温強度が優れている、という特徴を
有している。このような点でオーステナイトステンレス
鋼はフェライトステンレス鋼よりもはるかに優れてい
る。しかし、エネルギー変換装置に代表されるような侵
食性の環境では、環境が還元性かつ硫化性であることが
多く、Fe-Cr-Al-Y（Fe-20〜30wt％Cr-0〜15wt％Al−０
〜１％Ｙ）のようなフェライトステンレス鋼が最も耐食
性が良い。
このような状況下では、高温強度およびその他の機械的
性質を考慮すればオーステナイトステンレス鋼が望まし
いが、一方、耐食性を考慮するとCrおよびAlに富んだフ
ェライトステンレス鋼が望ましい。したがって、最良の
対処法は、オーステナイトステンレス鋼の表面を拡散被
覆によってフェライト相に変換させた複合材料を作るこ
とである。これが本発明の主な着目点である。
性質を考慮すればオーステナイトステンレス鋼が望まし
いが、一方、耐食性を考慮するとCrおよびAlに富んだフ
ェライトステンレス鋼が望ましい。したがって、最良の
対処法は、オーステナイトステンレス鋼の表面を拡散被
覆によってフェライト相に変換させた複合材料を作るこ
とである。これが本発明の主な着目点である。
（ｉ） Alの拡散被覆において相互拡散層を形成する機
構 耐環境被覆に用いるAl,Cr,Si等の保護性元素は上述の
とおり全て強力なフェライト安定化元素である。被覆の
進行過程でAlが下地中に拡散するにつれて、下地のオー
ステナイト安定性は局所的に変化する。これには幾つか
の重要な原因がある。fccであるオーステナイトに対す
るAlの固溶度は極めて小さく、一方フェライトに対する
Alの固溶度は非常に大きい。そのため、下地のアルミナ
イジング（アルミニウムの浸透）の程度は下地表面の局
所的なフェライト形成に依存する。一方、下地中のNi,M
n,Cは、強力なオーステナイト安定化傾向を有するた
め、下地のフェライト化を抑制する。したがって、たと
えば下地のNi量が多いと、下地中のAl拡散によるフェラ
イト化過程の進行が遅らされる。
構 耐環境被覆に用いるAl,Cr,Si等の保護性元素は上述の
とおり全て強力なフェライト安定化元素である。被覆の
進行過程でAlが下地中に拡散するにつれて、下地のオー
ステナイト安定性は局所的に変化する。これには幾つか
の重要な原因がある。fccであるオーステナイトに対す
るAlの固溶度は極めて小さく、一方フェライトに対する
Alの固溶度は非常に大きい。そのため、下地のアルミナ
イジング（アルミニウムの浸透）の程度は下地表面の局
所的なフェライト形成に依存する。一方、下地中のNi,M
n,Cは、強力なオーステナイト安定化傾向を有するた
め、下地のフェライト化を抑制する。したがって、たと
えば下地のNi量が多いと、下地中のAl拡散によるフェラ
イト化過程の進行が遅らされる。
耐熱ステンレス鋼のAl拡散によるフェライト化は特異
な場合である。鋼中のNiはオーステナイトの変態を強力
に抑制する一方、Alとの親和性が非常に高いためニッケ
ルアルミナイド化合物を形成する。ニッケルアルミナイ
ドは既知の金属間化合物中で最も安定なものに属する。
そのため、Alは下地中に拡散すると共にNiと結合して局
所的にニッケルアルミナイドを析出し、その結果下地中
の重要なこのオーステナイト安定化元素を減少させる。
Alの拡散速度は、稠密なfccであるオーステナイト中に
くらべて、比較的疎なbccのフェライト中では２桁程度
大きい。そのため、拡散によって起こされたフェライト
への変態がAlの拡散を促進する。
な場合である。鋼中のNiはオーステナイトの変態を強力
に抑制する一方、Alとの親和性が非常に高いためニッケ
ルアルミナイド化合物を形成する。ニッケルアルミナイ
ドは既知の金属間化合物中で最も安定なものに属する。
そのため、Alは下地中に拡散すると共にNiと結合して局
所的にニッケルアルミナイドを析出し、その結果下地中
の重要なこのオーステナイト安定化元素を減少させる。
Alの拡散速度は、稠密なfccであるオーステナイト中に
くらべて、比較的疎なbccのフェライト中では２桁程度
大きい。そのため、拡散によって起こされたフェライト
への変態がAlの拡散を促進する。
第４図に、相互拡散層の展開状況とその形成機構を模
式的に示す。
式的に示す。
（ii） 他のフェライト安定化元素（Cr等）の共拡散 本発明の重要な特徴の１つは、Al以外のフェライト安
定化元素（Cr,Mo,Si,Nb,V,Zr,等）をAlと同時に拡散
（共拡散）させることができることである。それは、こ
れらの元素に対するアルミナイドの固溶度が小さくかつ
相互拡散層中での拡散速度が極めて遅いので、連続的な
アルミナイド外層が形成されないため、これらの元素
（のハロゲン化物）が相互拡散層のフェライトに向って
進行するのを阻止する障害がないからである。更に、下
地表面でのAlの拡散によって起こる急速なフェライト化
が、オーステナイト中にくらべて固溶度および拡散速度
が大きいフェライト中へのCr,Nb,Mo等の重い元素の導入
を促進する。
定化元素（Cr,Mo,Si,Nb,V,Zr,等）をAlと同時に拡散
（共拡散）させることができることである。それは、こ
れらの元素に対するアルミナイドの固溶度が小さくかつ
相互拡散層中での拡散速度が極めて遅いので、連続的な
アルミナイド外層が形成されないため、これらの元素
（のハロゲン化物）が相互拡散層のフェライトに向って
進行するのを阻止する障害がないからである。更に、下
地表面でのAlの拡散によって起こる急速なフェライト化
が、オーステナイト中にくらべて固溶度および拡散速度
が大きいフェライト中へのCr,Nb,Mo等の重い元素の導入
を促進する。
フェライト内ではクロマイジング（クロムの浸透）が
オーステナイト中よりも容易に起こることは知られてい
る。実際、オーステナイト材料について従来のクロマイ
ジングを行なうと、高温・長時間を要する結果、通常は
Crの昇華と凝縮によって、表面上にαクロム（純度95％
のCr）が形成する。このように表面に堆積したαクロム
は、フェライト中に表面濃度40〜60％で固溶した場合に
くらべて、アルカリ触媒を用いた石炭ガス化過程のよう
な硫化性の条件下での耐食性が乏しいため望ましくな
い。
オーステナイト中よりも容易に起こることは知られてい
る。実際、オーステナイト材料について従来のクロマイ
ジングを行なうと、高温・長時間を要する結果、通常は
Crの昇華と凝縮によって、表面上にαクロム（純度95％
のCr）が形成する。このように表面に堆積したαクロム
は、フェライト中に表面濃度40〜60％で固溶した場合に
くらべて、アルカリ触媒を用いた石炭ガス化過程のよう
な硫化性の条件下での耐食性が乏しいため望ましくな
い。
〔２〕 充填成分 （ｉ） 元素供給源の金属（合金）粉末 本発明の重要な目的の１つは、連続的なアルミナイド
外層を形成することなく、相互拡散層の形成を促進する
ことである。この目的を達成するために、充填体中のAl
の活量を、アルミナイド外層の形成を促進するレベル以
下に制御することが必要かつ重要である。これを活量制
御拡散法（controlled activity pack and diffusion;C
ADと略称する）と称する。
外層を形成することなく、相互拡散層の形成を促進する
ことである。この目的を達成するために、充填体中のAl
の活量を、アルミナイド外層の形成を促進するレベル以
下に制御することが必要かつ重要である。これを活量制
御拡散法（controlled activity pack and diffusion;C
ADと略称する）と称する。
アルミニウムを他の金属と合金化すると、アルミニウ
ムの化学ポテンシャルは合金中の濃度にほぼ比例して減
少する。すなわち、通例にしたがって純金属の活量を１
とすれば、合金中で50at％存在する成分の活量は0.5と
なる。１対の合成成分間で強固な化合物が形成される場
合には、各成分元素の活量は合金中での原子濃度から算
出される値よりも著しく小さい。たとえば、NiとAlを各
々50at％として合金化すると強固な金属間化合物NiAlが
形成される。この場合、Alの活量は濃度から算出される
0.5よりも著しく小さい。すなわち、Ni-50at％Al（すな
わちNi-30wt％Al）のAlの活量は、Ni-30wt％Alの半分以
下のat％AlであるFe-10wt％AlまたはCr-10wt％AlのAlの
活量にほぼ相当する。
ムの化学ポテンシャルは合金中の濃度にほぼ比例して減
少する。すなわち、通例にしたがって純金属の活量を１
とすれば、合金中で50at％存在する成分の活量は0.5と
なる。１対の合成成分間で強固な化合物が形成される場
合には、各成分元素の活量は合金中での原子濃度から算
出される値よりも著しく小さい。たとえば、NiとAlを各
々50at％として合金化すると強固な金属間化合物NiAlが
形成される。この場合、Alの活量は濃度から算出される
0.5よりも著しく小さい。すなわち、Ni-50at％Al（すな
わちNi-30wt％Al）のAlの活量は、Ni-30wt％Alの半分以
下のat％AlであるFe-10wt％AlまたはCr-10wt％AlのAlの
活量にほぼ相当する。
本発明においては、Ni-30wt％AlはAlの活量を制御し
た供給源用合金として用いることができる。このAl供給
源を用いると、拡散した材料の組成がNi-30wt％Al中のA
lの活量を越えることは熱力学的にあり得ないので、オ
ーステナイトステンレス鋼下地表面上に不連続なNiAlの
外層が形成されることを防止できる。たとえば304ステ
ンレス鋼を用いた実験では、形成されるフェライト層
は、上記の充填体にCrを加えることによって、40wt％以
上の濃度にまで同時にクロマイズ（Cr浸透）されること
がわかった。
た供給源用合金として用いることができる。このAl供給
源を用いると、拡散した材料の組成がNi-30wt％Al中のA
lの活量を越えることは熱力学的にあり得ないので、オ
ーステナイトステンレス鋼下地表面上に不連続なNiAlの
外層が形成されることを防止できる。たとえば304ステ
ンレス鋼を用いた実験では、形成されるフェライト層
は、上記の充填体にCrを加えることによって、40wt％以
上の濃度にまで同時にクロマイズ（Cr浸透）されること
がわかった。
別の実験で、注意深く選択されたCr-Al合金はCrもAl
も適正に提供するので充填体中の拡散成分供給源として
用いることができることがわかった。この実験は、金属
供給源合金の組成をCr-5wt％Al,Cr-15wt％Al、およびCr
-25wt％Alとして行なった。第５図に、被覆過程で下地
（この場合サンドヴィック社253MAオーステナイトステ
ンレス鋼）に移行したCrとAlの量を示す。この図は、25
3MAステンレス鋼表面の皮膜組成（EPMAの面分析および
点分析による）に及ぼすCr-Al供給源の活量の影響を示
す。この場合、皮膜はCuCl活性剤を用いて1171℃、６時
間の被覆処理で得られたものである。面分析は皮膜の厚
さのほぼ全体について行なっており、皮膜の平均組成を
表わす。相変態を伴う拡散現象の結果、組成は皮膜表面
から皮膜／下地界面までの間で若干勾配を持つ。供給源
のAl量の増加に伴って、皮膜中のAl量は3wt％（Cr-5wt
％Al合金を供給源とした場合）から6wt％（Cr-25wt％Al
合金を供給源とした場合）まで増加している。同時に、
Crの平均分析値は予想どおり減少している。これは、供
給源中のCrの活量がAlの活量の増加に伴って減少するか
らである。また、第５図からは、相互拡散層のフェライ
トマトリックス中では皮膜層全体での平均値にくらべ
て、Cr量が非常に高く、Al量が非常に低い。これは、相
互拡散層内において、Crが優先的にフェライトマトリッ
クス中に分配され、反対にAlは分散層ニッケルアルミナ
イド中に優先的に分配されるからである。
も適正に提供するので充填体中の拡散成分供給源として
用いることができることがわかった。この実験は、金属
供給源合金の組成をCr-5wt％Al,Cr-15wt％Al、およびCr
-25wt％Alとして行なった。第５図に、被覆過程で下地
（この場合サンドヴィック社253MAオーステナイトステ
ンレス鋼）に移行したCrとAlの量を示す。この図は、25
3MAステンレス鋼表面の皮膜組成（EPMAの面分析および
点分析による）に及ぼすCr-Al供給源の活量の影響を示
す。この場合、皮膜はCuCl活性剤を用いて1171℃、６時
間の被覆処理で得られたものである。面分析は皮膜の厚
さのほぼ全体について行なっており、皮膜の平均組成を
表わす。相変態を伴う拡散現象の結果、組成は皮膜表面
から皮膜／下地界面までの間で若干勾配を持つ。供給源
のAl量の増加に伴って、皮膜中のAl量は3wt％（Cr-5wt
％Al合金を供給源とした場合）から6wt％（Cr-25wt％Al
合金を供給源とした場合）まで増加している。同時に、
Crの平均分析値は予想どおり減少している。これは、供
給源中のCrの活量がAlの活量の増加に伴って減少するか
らである。また、第５図からは、相互拡散層のフェライ
トマトリックス中では皮膜層全体での平均値にくらべ
て、Cr量が非常に高く、Al量が非常に低い。これは、相
互拡散層内において、Crが優先的にフェライトマトリッ
クス中に分配され、反対にAlは分散層ニッケルアルミナ
イド中に優先的に分配されるからである。
幾つかの選択された合金については、供給源用合金と
してCr-15wt％Alを用いると、連続したアルミナイド外
層がなく、アルミナイドが内部に分散した相互拡散層の
ある皮膜を形成するのに好都合であることがわかった。
CrとAlを共拡散させる必要がある場合に用いる簡便な充
填体には、Cr-Al合金が非常に適しており推奨される。
してCr-15wt％Alを用いると、連続したアルミナイド外
層がなく、アルミナイドが内部に分散した相互拡散層の
ある皮膜を形成するのに好都合であることがわかった。
CrとAlを共拡散させる必要がある場合に用いる簡便な充
填体には、Cr-Al合金が非常に適しており推奨される。
本発明においては、供給源用合金として、既に説明し
たようにオーステナイト下地中にAlを急速に拡散させる
ことによって形成されたフェライトに対する固溶度の大
きい他の元素または合金を用いることもできる。そのよ
うな元素または合金としては、安定なオーステナイト合
金のフェライト化を促進するNb,V,Ti等の元素またはこ
れらの合金がある。半金属および半導体元素、たとえば
B,Si,Ge等、またはSbも共拡散成分として考えることが
できる。
たようにオーステナイト下地中にAlを急速に拡散させる
ことによって形成されたフェライトに対する固溶度の大
きい他の元素または合金を用いることもできる。そのよ
うな元素または合金としては、安定なオーステナイト合
金のフェライト化を促進するNb,V,Ti等の元素またはこ
れらの合金がある。半金属および半導体元素、たとえば
B,Si,Ge等、またはSbも共拡散成分として考えることが
できる。
Ce,La,Yその他の活性な元素は、合金および皮膜に添
加されると酸化の際にAl2Ｏ3形成元素として作用し、ス
ケール（Al2Ｏ3）の固着を促進することもよく知られて
いる。このことは文献に紹介されてはいるが、十分に理
解されてはいない。活性な元素は、反応性が著しく高い
ことと、充填体（パック）内の気相を通って下地の表面
および内部へ進行するのが遅いことが主な理由となっ
て、拡散被膜中へ導入することが非常に困難である。本
発明者は、Al供給源に加えて、予め合金化した（pre-al
loyed）Cr-5wt％Ｙの粉末をCrとＹの供給源として用い
ると、皮膜中に測定可能な量（〜0.04wt％）のＹを導入
できることを発見した。
加されると酸化の際にAl2Ｏ3形成元素として作用し、ス
ケール（Al2Ｏ3）の固着を促進することもよく知られて
いる。このことは文献に紹介されてはいるが、十分に理
解されてはいない。活性な元素は、反応性が著しく高い
ことと、充填体（パック）内の気相を通って下地の表面
および内部へ進行するのが遅いことが主な理由となっ
て、拡散被膜中へ導入することが非常に困難である。本
発明者は、Al供給源に加えて、予め合金化した（pre-al
loyed）Cr-5wt％Ｙの粉末をCrとＹの供給源として用い
ると、皮膜中に測定可能な量（〜0.04wt％）のＹを導入
できることを発見した。
低Niステンレス鋼の場合には、活量制御した供給源用
合金として、CoAl金属間化合物、Fe-10AlおよびFe-30Al
合金が適している。
合金として、CoAl金属間化合物、Fe-10AlおよびFe-30Al
合金が適している。
（ii） 活性剤 活性剤は充填体の成分として不可欠である。充填体が
機能するためには、揮発性かつ反応性のハロゲン化物が
供給源用合金粉末と反応し、気相拡散によって対象下地
表面にまで進行する中間体を形成し、この中間体が表面
と反応して表面上に供給源の元素を堆積させ、そこで更
に進行させるための活性剤を再生成することが必要であ
る。
機能するためには、揮発性かつ反応性のハロゲン化物が
供給源用合金粉末と反応し、気相拡散によって対象下地
表面にまで進行する中間体を形成し、この中間体が表面
と反応して表面上に供給源の元素を堆積させ、そこで更
に進行させるための活性剤を再生成することが必要であ
る。
通常、アンモニウム塩、特にアンモニウムの塩化物お
よびふっ化物を用いる。本発明においては、特にふっ化
アンモニウムが適している。これはCrよりもAlの進行を
促進する。しかし、これは強い毒性がある。ふっ化アル
ミニウムを用いることもできる。これは、1200℃以下の
充填体温度で凝縮相の形で存在する活性剤であるので、
アンモニウム塩よりも毒性は弱い。CuClおよびCuIも活
性剤として用いることができる。両者共に凝縮状態の塩
であり、毒性も許容範囲内である。一般的に、本発明で
用いる凝縮相の活性剤、たとえばAlF3,YCl3,CuCl,CuI、
は安定した結果を得られ、広く用いられているアンモニ
ウムのハロゲン化物よりも経済上、環境上で有利であ
る。
よびふっ化物を用いる。本発明においては、特にふっ化
アンモニウムが適している。これはCrよりもAlの進行を
促進する。しかし、これは強い毒性がある。ふっ化アル
ミニウムを用いることもできる。これは、1200℃以下の
充填体温度で凝縮相の形で存在する活性剤であるので、
アンモニウム塩よりも毒性は弱い。CuClおよびCuIも活
性剤として用いることができる。両者共に凝縮状態の塩
であり、毒性も許容範囲内である。一般的に、本発明で
用いる凝縮相の活性剤、たとえばAlF3,YCl3,CuCl,CuI、
は安定した結果を得られ、広く用いられているアンモニ
ウムのハロゲン化物よりも経済上、環境上で有利であ
る。
共拡散して得られる皮膜中のCrとAlの相対的な量は、
用いるハロゲン化物のタイプによって左右される。高Cr
皮膜を得るためのハロゲン化物の順位は、よう化物＞塩
化物＞ふっ化物である。高Al皮膜とするにはこの逆の順
位となり、ふっ化物の活性剤を用いたときに皮膜のAl量
は最も高くなる。
用いるハロゲン化物のタイプによって左右される。高Cr
皮膜を得るためのハロゲン化物の順位は、よう化物＞塩
化物＞ふっ化物である。高Al皮膜とするにはこの逆の順
位となり、ふっ化物の活性剤を用いたときに皮膜のAl量
は最も高くなる。
（iii） 充填体付加材 充填体拡散被覆法において不活性な付加材は下記の重
要な機能を持つ。
要な機能を持つ。
被覆対象物を機械的に支持する。
充填体中に孔を形成して、供給源の金属を対象物の
表面にまで進行させる通気路を提供する。
表面にまで進行させる通気路を提供する。
供給源の合金粒子同志の焼結を防止して、固着粒子
を除去する工程なしに被覆済の対象物を回収できるよう
にする。
を除去する工程なしに被覆済の対象物を回収できるよう
にする。
合金粒子が対象物の表面に焼結し難いように対象物
表面から遠ざけておく。
表面から遠ざけておく。
更に、レトルト内の不活性な材料が空間を満たすこと
によって望ましくない空気が追い出される。
によって望ましくない空気が追い出される。
もちろん、不活性な成分は活性剤によって多少とも侵
食させてはならず、反応成分、供給源用合金、および対
象物に対して化学的に中立でなければならない。
食させてはならず、反応成分、供給源用合金、および対
象物に対して化学的に中立でなければならない。
また、AlおよびCrが酸素との親和性が高いので、これ
ら元素による還元作用に対して安定でなければならな
い。したがって、通常Al2Ｏ3,ZrO2等の安定な酸化物を
用いる。Al2Ｏ3は安定度が高くかつ比較的低廉なため望
ましい。
ら元素による還元作用に対して安定でなければならな
い。したがって、通常Al2Ｏ3,ZrO2等の安定な酸化物を
用いる。Al2Ｏ3は安定度が高くかつ比較的低廉なため望
ましい。
本発明者は、ふっ化物の活性剤と一緒にAl2Ｏ3を単独
で用いると充填体の固着が起き得ることを見出した。Al
2Ｏ3の一部または全部をAlN（アルミニウムナイトライ
ド）で置き換えると固着を防止できることを発見した。
Al2Ｏ3に対するAlNの混合比は少なくとも10％である。A
lNは極めて微細な粉末であり、Al2Ｏ3粒子の表面を被覆
するため固着が防止される。
で用いると充填体の固着が起き得ることを見出した。Al
2Ｏ3の一部または全部をAlN（アルミニウムナイトライ
ド）で置き換えると固着を防止できることを発見した。
Al2Ｏ3に対するAlNの混合比は少なくとも10％である。A
lNは極めて微細な粉末であり、Al2Ｏ3粒子の表面を被覆
するため固着が防止される。
充填体にAlNを添加すると他の観点からも望ましいこ
とがわかった。AlNは外囲温度で充填体中の水分と反応
してAl2Ｏ3とNH3を生成する。アンモニウア（NH3）は本
発明の充填体法にとって好ましい還元性ガスである。こ
れによって酸化性の汚染物質が充填体中から除去される
ことは、Alの活量が低い高温の充填体を適正に操作する
ために極めて重要である。以上の理由で、AlNが10％以
上存在することは良好な充填体性能を得るために重要で
ある。
とがわかった。AlNは外囲温度で充填体中の水分と反応
してAl2Ｏ3とNH3を生成する。アンモニウア（NH3）は本
発明の充填体法にとって好ましい還元性ガスである。こ
れによって酸化性の汚染物質が充填体中から除去される
ことは、Alの活量が低い高温の充填体を適正に操作する
ために極めて重要である。以上の理由で、AlNが10％以
上存在することは良好な充填体性能を得るために重要で
ある。
実施例１ 活量制御したアルミナイジングを行なった。
NiAl（Ni-30wt％Al）粉末（充填体の10〜50％）、ハ
ロゲン化アンモニウム活性剤（充填体の１％）、および
残部Al2Ｏ3および／またはAlNから成る活量制御充填体
供給源を用いて、アルミナイド外層を形成することな
く、下地のオーステナイトからフェライトへの変態によ
ってAlを急速に内部へ拡散させた。この過程は、充填体
を高温（2100゜F〜2200゜Fすなわち約1150℃〜1200℃）に
短時間（１−６時間）保持することによって適切に行な
われた。これより低温（1800゜F〜2000゜Fすなわち、約98
0℃〜1090℃）に長時間（10〜24時間）保持した場合、
アルミナイド外層が幾分形成した。
ロゲン化アンモニウム活性剤（充填体の１％）、および
残部Al2Ｏ3および／またはAlNから成る活量制御充填体
供給源を用いて、アルミナイド外層を形成することな
く、下地のオーステナイトからフェライトへの変態によ
ってAlを急速に内部へ拡散させた。この過程は、充填体
を高温（2100゜F〜2200゜Fすなわち約1150℃〜1200℃）に
短時間（１−６時間）保持することによって適切に行な
われた。これより低温（1800゜F〜2000゜Fすなわち、約98
0℃〜1090℃）に長時間（10〜24時間）保持した場合、
アルミナイド外層が幾分形成した。
実施例２ AlとCrの共拡散を行なった。
実施例１の充填体に純Crを添加（充填体の10〜20％）
すると、下地表面では、Alに加えて、Crが約45％にまで
富化し、αクロムは形成しなかった。一例として、29％
NiAl,20％Cr,1％NH4Ｉ、残部Al2Ｏ3から成る充填体の中
で316ステンレス鋼を2140゜F（約1170℃）で３時間加熱
した。平均濃度31％Cr,2％Al、厚さ約150μｍの相互拡
散層が形成された。Cr量は下地の18Crにくらべて増加し
たことになる。更にAl量を高くしたい場合には、活性剤
としてNH4Ｉの代りにNH4Ｆを用いて同様の処理を行なえ
ば22％Cr,4％Alが得られる。
すると、下地表面では、Alに加えて、Crが約45％にまで
富化し、αクロムは形成しなかった。一例として、29％
NiAl,20％Cr,1％NH4Ｉ、残部Al2Ｏ3から成る充填体の中
で316ステンレス鋼を2140゜F（約1170℃）で３時間加熱
した。平均濃度31％Cr,2％Al、厚さ約150μｍの相互拡
散層が形成された。Cr量は下地の18Crにくらべて増加し
たことになる。更にAl量を高くしたい場合には、活性剤
としてNH4Ｉの代りにNH4Ｆを用いて同様の処理を行なえ
ば22％Cr,4％Alが得られる。
実施例３ 253MAステンレス鋼を用いてAlとCrの共拡散を行なっ
た。
た。
253MAステンレス鋼は最近開発されたステンレス鋼で
あり、少量のミッシュメタル（Ce,La、およびその他の
希土類元素）を含んでいる。これらの添加物は少量では
あるが、保護性酸化スケールの固着性を高めるいわゆる
「活性元素効果」を十分に発揮する。本発明にしたがっ
た活量制御拡散によって上記鋼をアルミナイズまたはク
ロム−アルミナイズして、Al2Ｏ3を形成するのに十分な
Al量を有する表面を形成する場合に、鋼中に含有される
ミッシュメタルがスケールの固着性を向上させるのに非
常に有効であることがわかった。
あり、少量のミッシュメタル（Ce,La、およびその他の
希土類元素）を含んでいる。これらの添加物は少量では
あるが、保護性酸化スケールの固着性を高めるいわゆる
「活性元素効果」を十分に発揮する。本発明にしたがっ
た活量制御拡散によって上記鋼をアルミナイズまたはク
ロム−アルミナイズして、Al2Ｏ3を形成するのに十分な
Al量を有する表面を形成する場合に、鋼中に含有される
ミッシュメタルがスケールの固着性を向上させるのに非
常に有効であることがわかった。
この効果を945℃（1750゜F）、5000時間の繰返し試験
で確めた。この試験では、空気中へ急冷した後スケール
を除去してスケール生成を助長する操作を周期的に行な
った。結果を第６図に示す。充填体中の供給源としてCr
-15％Al,Cr-25％Alを用いて活量制御拡散によって被覆
した253MAステンレス鋼は、ほとんどスケールが生成し
なかった。30wt％のCr-15％Al,10％のAlN,2％のCuCl、
残部Al2Ｏ3から成る充填体を用いて1171℃で６時間被覆
して、厚さ0.016in.（約0.4mm）〜0.020in.（約0.5mm）
の皮膜を形成した。
で確めた。この試験では、空気中へ急冷した後スケール
を除去してスケール生成を助長する操作を周期的に行な
った。結果を第６図に示す。充填体中の供給源としてCr
-15％Al,Cr-25％Alを用いて活量制御拡散によって被覆
した253MAステンレス鋼は、ほとんどスケールが生成し
なかった。30wt％のCr-15％Al,10％のAlN,2％のCuCl、
残部Al2Ｏ3から成る充填体を用いて1171℃で６時間被覆
して、厚さ0.016in.（約0.4mm）〜0.020in.（約0.5mm）
の皮膜を形成した。
本発明にしたがったAlまたはCr-Alを用いる活量制御
拡散を、上記皮膜組成の固形体の製造方法として利用す
ることができる。その場合、粒子寸法0.02in.（約0.5m
m,30〜40メッシュ）程度のステンレス鋼粉末を充填体中
で本発明にしたがって処理することができる。処理後、
フェライト化した粉末粒子は充填体から容易に取り出せ
る。この粉末を次に普通の方法、すなわちHIP法または
鋼で注入してから高温押出しする方法によって固形体と
する。これを用いて、整合なNiAl/Ni3Al粒子の均一分散
によって強化されたFe-Cr-Al-Yフェライト相を有する望
みの形状の部材を製造することができる。
拡散を、上記皮膜組成の固形体の製造方法として利用す
ることができる。その場合、粒子寸法0.02in.（約0.5m
m,30〜40メッシュ）程度のステンレス鋼粉末を充填体中
で本発明にしたがって処理することができる。処理後、
フェライト化した粉末粒子は充填体から容易に取り出せ
る。この粉末を次に普通の方法、すなわちHIP法または
鋼で注入してから高温押出しする方法によって固形体と
する。これを用いて、整合なNiAl/Ni3Al粒子の均一分散
によって強化されたFe-Cr-Al-Yフェライト相を有する望
みの形状の部材を製造することができる。
この方法を応用すれば、オーステナイトステンレス鋼
ファイバーを出発材料として用い、NiAl/Ni3Al粒子で強
化されたFe-Cr-Al-Yフェライトファイバーを製造するこ
ともできる。
ファイバーを出発材料として用い、NiAl/Ni3Al粒子で強
化されたFe-Cr-Al-Yフェライトファイバーを製造するこ
ともできる。
第１図ＡおよびＢは、アルミナイジングにより形成した
皮膜を従来法（Ａ）と本発明法（Ｂ）とについて比較し
て示す金属組織写真、 第２図Ａ〜Ｃは、脆いアルミナイド外層を有する従来の
Al拡散皮膜の実際の使用条件下での挙動を示す金属組織
写真、 第３図ＡおよびＢは、本発明にしたがって活量制御拡散
によって309ステンレス鋼表面に形成されたCr-Al相互拡
散皮膜のフェライト−分散アルミナイド複合組織を倍率
を変えて示す透過電子顕微鏡による金属組織写真、 第４図は、本発明にしたがった相互拡散領域の形成機構
を示す概念図、 第５図は、Cr-Al供給源のAl量と皮膜中のCr量、Al量と
の関係を示すグラフ、および 第６図は、253MAステンレス鋼表面のCr-Al皮膜の繰返し
酸化特性を示すグラフである。
皮膜を従来法（Ａ）と本発明法（Ｂ）とについて比較し
て示す金属組織写真、 第２図Ａ〜Ｃは、脆いアルミナイド外層を有する従来の
Al拡散皮膜の実際の使用条件下での挙動を示す金属組織
写真、 第３図ＡおよびＢは、本発明にしたがって活量制御拡散
によって309ステンレス鋼表面に形成されたCr-Al相互拡
散皮膜のフェライト−分散アルミナイド複合組織を倍率
を変えて示す透過電子顕微鏡による金属組織写真、 第４図は、本発明にしたがった相互拡散領域の形成機構
を示す概念図、 第５図は、Cr-Al供給源のAl量と皮膜中のCr量、Al量と
の関係を示すグラフ、および 第６図は、253MAステンレス鋼表面のCr-Al皮膜の繰返し
酸化特性を示すグラフである。
Claims (15)
- 【請求項１】オーステナイト鋼中へアルミニウムとフェ
ライト安定化元素とを同時に共拡散させる方法であっ
て、アルミニウム供給源と、活性剤と、フェライト安定
化元素との存在下で、共拡散が起こる温度に該オーステ
ナイト鋼を加熱する工程を含んで成り、該アルミニウム
供給源中のアルミナの活量がアルミナイド外層の形成を
促進する活量より低く、該フェライト安定化元素がCr,N
b,Mo,V,Zr,Sn,W,Mn、およびSiから成る群から選択さ
れ、該加熱工程によって該オーステナイト鋼上に、連続
した延性フェライトマトリックス中に適合性のあるアル
ミナイド粒子が微細に分散した単一層の複合組織を形成
する方法。 - 【請求項２】前記アルミニウムとフェライト安定化元素
を同時に導入する請求項１記載の方法。 - 【請求項３】前記アルミニウム供給源としてアルミニウ
ム合金またはアルミニウム金属間化合物を用いる請求項
１記載の方法。 - 【請求項４】前記アルミニウム供給源としてCr-Al合金
を用いる請求項３記載の方法。 - 【請求項５】前記アルミニウム供給源としてCr−５％A
l、Cr-15％Al、またはCr-25％Alを用いる請求項４記載
の方法。 - 【請求項６】前記アルミニウム供給源としてNiAlを用い
る請求項３記載の方法。 - 【請求項７】前記加熱工程を充填材の存在下で行なう請
求項１記載の方法。 - 【請求項８】前記充填材がAl2Ｏ3またはAlNまたはこれ
らの混合物を含む請求項７記載の方法。 - 【請求項９】前記フェライト安定化元素がMoである請求
項１記載の方法。 - 【請求項１０】前記フェライト安定化元素がCrである請
求項１記載の方法。 - 【請求項１１】前記充填材がAl2Ｏ3である請求項８記載
の方法。 - 【請求項１２】前記活性剤がCuCl,CuI、またはAlF3、ハ
ロゲン化アンモニウムを含む請求項１記載の方法。 - 【請求項１３】前記活性剤がNH4ClまたはNH4Ｉである請
求項12記載の方法。 - 【請求項１４】前記フェライト安定化元素がSiである請
求項１記載の方法。 - 【請求項１５】前記充填材が90％Al2Ｏ3および10％AlN
を含む請求項８記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US59037 | 1987-06-08 | ||
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