JP2898737B2 - Al―Ni系合金被覆鋼材の製造方法 - Google Patents
Al―Ni系合金被覆鋼材の製造方法Info
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- JP2898737B2 JP2898737B2 JP29398290A JP29398290A JP2898737B2 JP 2898737 B2 JP2898737 B2 JP 2898737B2 JP 29398290 A JP29398290 A JP 29398290A JP 29398290 A JP29398290 A JP 29398290A JP 2898737 B2 JP2898737 B2 JP 2898737B2
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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、溶融塩のように高温の腐食性物質に対して
優れた耐食性を有し、また、耐高温酸化性にも優れたAl
−Ni系合金被覆鋼材の製造方法に関する。
優れた耐食性を有し、また、耐高温酸化性にも優れたAl
−Ni系合金被覆鋼材の製造方法に関する。
(従来技術) 近年、溶融炭酸塩型燃料電池の電解質やアルカリ溶融
塩型電気めっき浴などのように高温のアルカリ溶融塩を
使用する場合があるが、これらの溶融塩に対してはオー
ステナイト系ステンレス鋼が安価で耐食性に優れている
ので、溶融塩を収容する容器や部材にはこれを使用して
いた。ガスタービンやガス改質器のように高温のガスと
接触する用途にはMo鋼やCr−Mo鋼などが従来より使用さ
れている。
塩型電気めっき浴などのように高温のアルカリ溶融塩を
使用する場合があるが、これらの溶融塩に対してはオー
ステナイト系ステンレス鋼が安価で耐食性に優れている
ので、溶融塩を収容する容器や部材にはこれを使用して
いた。ガスタービンやガス改質器のように高温のガスと
接触する用途にはMo鋼やCr−Mo鋼などが従来より使用さ
れている。
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、前記のような溶融塩や高温のガスは、
腐食力が大きいため、ステンレス鋼が腐食され、耐久性
に問題があった。
腐食力が大きいため、ステンレス鋼が腐食され、耐久性
に問題があった。
本発明は、かかる点に鑑み、一般にアルカリ溶融塩や
ガスのように高温での腐食力の大きい物質に対して耐食
性を有する被覆層を表面に形成した表面処理鋼材の製造
方法を提供するものである。
ガスのように高温での腐食力の大きい物質に対して耐食
性を有する被覆層を表面に形成した表面処理鋼材の製造
方法を提供するものである。
(問題点を解決するための手段) 本発明は、鋼材表面に下層として、Ni被覆層を、表層
として、Al被覆層の2層を隣接して形成した後、熱拡散
処理を施して、下層をAl、Niおよび鋼板成分とからなる
合金層に、表層をAl−Ni系合金層にし、表層のNi量を下
層より高く、しかも、表層のNi量を原子%でAl37〜65
%、Ni25〜63%にすることにより溶融塩に対して耐食性
を有する表面処理鋼材が得られるようにした。
として、Al被覆層の2層を隣接して形成した後、熱拡散
処理を施して、下層をAl、Niおよび鋼板成分とからなる
合金層に、表層をAl−Ni系合金層にし、表層のNi量を下
層より高く、しかも、表層のNi量を原子%でAl37〜65
%、Ni25〜63%にすることにより溶融塩に対して耐食性
を有する表面処理鋼材が得られるようにした。
本発明者らは、高温で腐食性の大きい物質に対して耐
食性を有する材料を種々検討した結果、Al−Ni系合金が
優れ、それを鋼材表面に形成すればよいことを見いだし
た。
食性を有する材料を種々検討した結果、Al−Ni系合金が
優れ、それを鋼材表面に形成すればよいことを見いだし
た。
しかしながら、鋼材表面へのAl−Ni系合金層の形成
は、板材や箔をクラッド法や溶接法などにより合金材を
固着する方法、溶融めっき、電気めっき、蒸着めっきな
どで合金を直接めっきする方法などでも可能であるが、
これらの方法は、製品が高価になったり、Al−Ni合金層
のNi層が高くなると、製造が困難になったりするもので
あった。
は、板材や箔をクラッド法や溶接法などにより合金材を
固着する方法、溶融めっき、電気めっき、蒸着めっきな
どで合金を直接めっきする方法などでも可能であるが、
これらの方法は、製品が高価になったり、Al−Ni合金層
のNi層が高くなると、製造が困難になったりするもので
あった。
そこで、安価に製造できる方法を検討した結果、Ni層
とAl層の両層が隣接するように形成して、それらを熱拡
散で合金化させる方法によると、表層Ni量が異なったも
のや厚み方向によりNi量分布が異なったものを容易に製
造できることを見いだしたのである。
とAl層の両層が隣接するように形成して、それらを熱拡
散で合金化させる方法によると、表層Ni量が異なったも
のや厚み方向によりNi量分布が異なったものを容易に製
造できることを見いだしたのである。
すなわち、本発明者らは、電気めっき法により鋼材表
面にまずNi層を形成し、その上にAl層を形成して、それ
らを熱拡散法によりAl−Ni合金化する実験を行っていた
ところ、加熱時間を長くすると、表層のNi量が鋼素地側
より高くなってしまうという特異なる現象に遭遇したの
である。鋼素地側にNi層を形成して熱拡散する場合、熱
拡散がNiとAlが相互に拡散して行く通常の熱拡散であれ
ば、合金被覆層のNi量分布は、加熱時間が短い場合には
鋼素地側の方が高くなり、加熱時間を長くしても全体が
均一になるのが限界であるが、Al−Ni間の熱拡散の場合
は加熱時間を長くすると、逆に表層の方のNi量が高くな
ってしまうのである。これは、Al−Ni間の熱拡散の場
合、AlのNi層への拡散がNiのAl層への拡散に比べて著し
いため、このような現象が生じるものと推定される。こ
れに対して、鋼板成分の熱拡散は、通常の熱拡散である
ため、めっきしたAl、Niと鋼板成分の合金層となる。
面にまずNi層を形成し、その上にAl層を形成して、それ
らを熱拡散法によりAl−Ni合金化する実験を行っていた
ところ、加熱時間を長くすると、表層のNi量が鋼素地側
より高くなってしまうという特異なる現象に遭遇したの
である。鋼素地側にNi層を形成して熱拡散する場合、熱
拡散がNiとAlが相互に拡散して行く通常の熱拡散であれ
ば、合金被覆層のNi量分布は、加熱時間が短い場合には
鋼素地側の方が高くなり、加熱時間を長くしても全体が
均一になるのが限界であるが、Al−Ni間の熱拡散の場合
は加熱時間を長くすると、逆に表層の方のNi量が高くな
ってしまうのである。これは、Al−Ni間の熱拡散の場
合、AlのNi層への拡散がNiのAl層への拡散に比べて著し
いため、このような現象が生じるものと推定される。こ
れに対して、鋼板成分の熱拡散は、通常の熱拡散である
ため、めっきしたAl、Niと鋼板成分の合金層となる。
この熱拡散状態は、例えば、SUS304ステンレス鋼板表
面に水溶液系めっき浴を用いてNiを約3μm電気めっき
した後、その上に溶融塩浴を用いてAlを約20μm電気め
っきし、それを窒素雰囲気下、700℃で1時間加熱してA
l−Ni合金化させたAl−Ni合金被覆鋼板の合金化層断面
を電子線マイクロアナライザー(EPMA)で分析して、合
金化層厚み方向のAl、Ni、Fe、Cr分布を観察すると、Al
は合金化層全体に均一に分布しているが、Niは合金化層
厚みの中間より表面側に分布し、鋼素地側にはほとんど
存在しないことよりもわかる。この合金化層の表層と鋼
素地側の下層との平均組成を分析すると、組成(原子
%)は次のようになり、表層がAl−Ni系合金層、下層が
Al、Niおよび鋼板から熱拡散してきた成分からの合金層
になっている。
面に水溶液系めっき浴を用いてNiを約3μm電気めっき
した後、その上に溶融塩浴を用いてAlを約20μm電気め
っきし、それを窒素雰囲気下、700℃で1時間加熱してA
l−Ni合金化させたAl−Ni合金被覆鋼板の合金化層断面
を電子線マイクロアナライザー(EPMA)で分析して、合
金化層厚み方向のAl、Ni、Fe、Cr分布を観察すると、Al
は合金化層全体に均一に分布しているが、Niは合金化層
厚みの中間より表面側に分布し、鋼素地側にはほとんど
存在しないことよりもわかる。この合金化層の表層と鋼
素地側の下層との平均組成を分析すると、組成(原子
%)は次のようになり、表層がAl−Ni系合金層、下層が
Al、Niおよび鋼板から熱拡散してきた成分からの合金層
になっている。
成分 Al Ni Fe Cr 表層 61.6 25.8 11.6 1.0 下層 61.3 6.4 24.8 7.5 加熱により熱拡散してきたステンレス鋼板成分のFe、
Crは、表層より下層の方が高くなっているので、拡散挙
動は通常の拡散であると考えられる。
Crは、表層より下層の方が高くなっているので、拡散挙
動は通常の拡散であると考えられる。
表層のNi層は、前記例の場合、25.8原子%であるが、
表層Ni量は、Alめっき量とNiめっき量の割合に応じて増
減するので、Alめっき量に対するNiめっき量を増加させ
れば、50原子%以上にすることもできる。
表層Ni量は、Alめっき量とNiめっき量の割合に応じて増
減するので、Alめっき量に対するNiめっき量を増加させ
れば、50原子%以上にすることもできる。
表層には、前記のごとく、鋼板成分が拡散してくる
が、熱拡散条件によっては拡散してこない場合がある。
が、熱拡散条件によっては拡散してこない場合がある。
鋼板にNi含有鋼材を使用した場合、下層にNiが拡散し
てくるが、拡散してきたとしても、下層のNi量は多くの
場合10原子%以下である。このため、AlおよびNi被覆層
の厚みや熱拡散条件によっては表層と下層のNi量の差を
2〜60原子%にすることもできる。
てくるが、拡散してきたとしても、下層のNi量は多くの
場合10原子%以下である。このため、AlおよびNi被覆層
の厚みや熱拡散条件によっては表層と下層のNi量の差を
2〜60原子%にすることもできる。
Ni層とAl層のAl−Ni合金化は、鋼材が成形加工して使
用するものであれば、加工性の良いNi層、Al層を形成し
た状態で成形加工し、最後に合金化させるようにするの
が好ましい。合金化の際の加熱温度は、合金化できる温
度であればよいが、好ましくは500〜800℃で行えばよ
い。また、雰囲気は酸化防止のため、不活性ガス雰囲気
にするのが好ましい。
用するものであれば、加工性の良いNi層、Al層を形成し
た状態で成形加工し、最後に合金化させるようにするの
が好ましい。合金化の際の加熱温度は、合金化できる温
度であればよいが、好ましくは500〜800℃で行えばよ
い。また、雰囲気は酸化防止のため、不活性ガス雰囲気
にするのが好ましい。
表層のAl−Ni系合金は、原子%でAl37〜67%、Ni25〜
63%のものが好ましい。Ni量が63%を越えても、また、
25%未満であっても耐食性が低下する。
63%のものが好ましい。Ni量が63%を越えても、また、
25%未満であっても耐食性が低下する。
表層、下層には耐食性を低下させない元素、例えば、
Ti、Mg、Mo、V、W、希土類元素、Cr、Coなどを含有さ
せてもよい。これらの元素の添加は、熱拡散前にNi層、
Al層のいずれに行ってもよい。
Ti、Mg、Mo、V、W、希土類元素、Cr、Coなどを含有さ
せてもよい。これらの元素の添加は、熱拡散前にNi層、
Al層のいずれに行ってもよい。
(実施例) 鋼板表面に通常の水溶液型電気Niめっき浴を用いて、
電気めっきでNi下層めっきを施した後、その上に塩化ア
ルミニウム33〜67モル%、ブチルピリジニウムクロライ
ド33〜67モル%からなる有機溶融塩型めっき浴を用い
て、電気めっきで上層Alめっきを施した。
電気めっきでNi下層めっきを施した後、その上に塩化ア
ルミニウム33〜67モル%、ブチルピリジニウムクロライ
ド33〜67モル%からなる有機溶融塩型めっき浴を用い
て、電気めっきで上層Alめっきを施した。
次に、得られためっき鋼板を電気炉中に入れて、窒素
雰囲気下で加熱し、めっき層をAl−Ni合金化させた後、
耐食性試験を実施した。試験は、62mol%Li2CO3−38mol
%K2CO3混合塩の溶融炭酸塩(650℃)に100時間浸漬
し、腐食による重量変化を測定した。この結果を第1表
に示す。
雰囲気下で加熱し、めっき層をAl−Ni合金化させた後、
耐食性試験を実施した。試験は、62mol%Li2CO3−38mol
%K2CO3混合塩の溶融炭酸塩(650℃)に100時間浸漬
し、腐食による重量変化を測定した。この結果を第1表
に示す。
(発明の効果) 以上のように、本発明によれば、アルカリ溶融塩のよ
うな高温腐食物質に対する耐食性を有するAl−Ni系合金
被覆鋼材層を容易に製造できる。
うな高温腐食物質に対する耐食性を有するAl−Ni系合金
被覆鋼材層を容易に製造できる。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C23C 10/28 - 10/30 C23C 28/02 C25D 5/26,5/50
Claims (1)
- 【請求項1】鋼材表面に下層として、Ni被覆層を、表層
として、Al被覆層の2層を隣接して形成した後、熱拡散
処理を施して、下層をAl、Niおよび鋼板成分とからなる
合金層に、表層をAl−Ni系合金層にし、表層のNi量を下
層より高く、しかも、表層のNi量を原子%でAl37〜65
%、Ni25〜63%にしたことを特徴とするAl−Ni系合金被
覆鋼材の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29398290A JP2898737B2 (ja) | 1990-10-31 | 1990-10-31 | Al―Ni系合金被覆鋼材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29398290A JP2898737B2 (ja) | 1990-10-31 | 1990-10-31 | Al―Ni系合金被覆鋼材の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04168262A JPH04168262A (ja) | 1992-06-16 |
JP2898737B2 true JP2898737B2 (ja) | 1999-06-02 |
Family
ID=17801716
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP29398290A Expired - Lifetime JP2898737B2 (ja) | 1990-10-31 | 1990-10-31 | Al―Ni系合金被覆鋼材の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2898737B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005272211A (ja) * | 2004-03-25 | 2005-10-06 | Aisin Seiki Co Ltd | 燃料改質器 |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5243764B2 (ja) * | 2007-10-03 | 2013-07-24 | 金井 宏彰 | カテーテルチューブ成形用芯材およびその製造方法 |
EP2987889B1 (de) * | 2014-08-20 | 2020-04-01 | ThyssenKrupp Steel Europe AG | Oberflächenveredeltes Stahlblech und Verfahren zu dessen Herstellung |
-
1990
- 1990-10-31 JP JP29398290A patent/JP2898737B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005272211A (ja) * | 2004-03-25 | 2005-10-06 | Aisin Seiki Co Ltd | 燃料改質器 |
JP4527426B2 (ja) * | 2004-03-25 | 2010-08-18 | アイシン精機株式会社 | 燃料改質器 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH04168262A (ja) | 1992-06-16 |
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