JPH0218383B2 - - Google Patents
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- JPH0218383B2 JPH0218383B2 JP12319283A JP12319283A JPH0218383B2 JP H0218383 B2 JPH0218383 B2 JP H0218383B2 JP 12319283 A JP12319283 A JP 12319283A JP 12319283 A JP12319283 A JP 12319283A JP H0218383 B2 JPH0218383 B2 JP H0218383B2
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C12/00—Solid state diffusion of at least one non-metal element other than silicon and at least one metal element or silicon into metallic material surfaces
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C23C10/00—Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces
- C23C10/28—Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces using solids, e.g. powders, pastes
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- C23C10/36—Embedding in a powder mixture, i.e. pack cementation only one element being diffused
- C23C10/44—Siliconising
- C23C10/46—Siliconising of ferrous surfaces
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C23C26/00—Coating not provided for in groups C23C2/00 - C23C24/00
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、鉄、鋼、ステンレス鋼のような鉄や
鉄合金の表面に珪素拡散被覆又は窒化珪素の被覆
を施すための工業的方法に関するものである。
鉄合金の表面に珪素拡散被覆又は窒化珪素の被覆
を施すための工業的方法に関するものである。
従来から鉄鋼の浸珪処理方法としていくつかの
方法が提案され実用化されているが、金属珪素粉
末とかフエロシリコン粉末を拡散剤として使用す
ると珪素浸透拡散層が多孔質のものとなるので敬
遠されていたし、工業化されていないのが現状で
ある。
方法が提案され実用化されているが、金属珪素粉
末とかフエロシリコン粉末を拡散剤として使用す
ると珪素浸透拡散層が多孔質のものとなるので敬
遠されていたし、工業化されていないのが現状で
ある。
本発明はかかる欠点を解決せんとしてなされた
ものであり、その要旨は (1) 鉄鋼表面にAlを重量％で0.3〜10％含有する
Fe―Si―Al合金粉末を用いて珪素拡散被覆処
理を行うことを特徴とする鉄鋼表面に珪素拡散
被覆を形成する方法。
ものであり、その要旨は (1) 鉄鋼表面にAlを重量％で0.3〜10％含有する
Fe―Si―Al合金粉末を用いて珪素拡散被覆処
理を行うことを特徴とする鉄鋼表面に珪素拡散
被覆を形成する方法。
(2) 鉄鋼表面にAlを重量％で0.3〜10％含有する
Fe―Si―Al合金粉末を用いて珪素拡散被覆処
理を行い、ついでその表面を窒化することを特
徴とする鉄鋼表面に窒化珪素被覆を形成する方
法である。
Fe―Si―Al合金粉末を用いて珪素拡散被覆処
理を行い、ついでその表面を窒化することを特
徴とする鉄鋼表面に窒化珪素被覆を形成する方
法である。
本発明者は浸珪処理の欠陥である拡散層に於け
る多孔性をフエロシリコン粉末の使用法に於いて
解決せんと永年研究の結果、封孔効果を示すもの
として炭素、アルミニユーム、チタン、クロムが
有望であることを見出し、これらの金属のフエロ
シリコンえの混合利用を研究した。その結果Al
の添加が、封孔効果にも経済性においても最も優
れているのみならず、重量％0.3〜10％のAlを含
有するフエロシリコン塊は湿度の影響により自然
風化崩壊して粉末状となり、鋳塊を粉砕機にかけ
ることなく、そのまま浸珪処理に使用可能であり
多孔性が充分解消されること見出した。
る多孔性をフエロシリコン粉末の使用法に於いて
解決せんと永年研究の結果、封孔効果を示すもの
として炭素、アルミニユーム、チタン、クロムが
有望であることを見出し、これらの金属のフエロ
シリコンえの混合利用を研究した。その結果Al
の添加が、封孔効果にも経済性においても最も優
れているのみならず、重量％0.3〜10％のAlを含
有するフエロシリコン塊は湿度の影響により自然
風化崩壊して粉末状となり、鋳塊を粉砕機にかけ
ることなく、そのまま浸珪処理に使用可能であり
多孔性が充分解消されること見出した。
本発明において主剤たるAl混入フエロシリコ
ン粉末と促進剤として塩化アンモニユーム、焼結
緩和剤剤としてアルミナ粉末の混合拡散剤の中に
鉄鋼成品を埋没し、800℃から1100℃の温度に加
熱すると、被処理材表面に無孔にして平滑な、珪
素浸透拡散層が形成される。この際雰囲気として
水素雰囲気もしくは無酸化雰囲気が好ましいが大
気中においてもその目的を達し得る。粉末の粘度
は80〜120メツシユの範囲が最も好ましい結果を
もたらす。また塩化アンモニユーム（NH4Cl）
の添加量は通常３％以下であるが１％でも充分良
好な珪素拡散層を形成する。加熱温度と加熱時間
の関係であるが、比較的低温即ち800℃〜950℃の
温度では長時間即ち７〜20時間の加熱が必要であ
り、比較的高温即ち1000℃〜1100℃では１〜２時
間の短時間処理で珪素の拡散層で得られる。
ン粉末と促進剤として塩化アンモニユーム、焼結
緩和剤剤としてアルミナ粉末の混合拡散剤の中に
鉄鋼成品を埋没し、800℃から1100℃の温度に加
熱すると、被処理材表面に無孔にして平滑な、珪
素浸透拡散層が形成される。この際雰囲気として
水素雰囲気もしくは無酸化雰囲気が好ましいが大
気中においてもその目的を達し得る。粉末の粘度
は80〜120メツシユの範囲が最も好ましい結果を
もたらす。また塩化アンモニユーム（NH4Cl）
の添加量は通常３％以下であるが１％でも充分良
好な珪素拡散層を形成する。加熱温度と加熱時間
の関係であるが、比較的低温即ち800℃〜950℃の
温度では長時間即ち７〜20時間の加熱が必要であ
り、比較的高温即ち1000℃〜1100℃では１〜２時
間の短時間処理で珪素の拡散層で得られる。
拡散剤の焼結緩和剤としてAl2O3を用いると
NH4Clと化学反応をおこしてAlCl3＋Fe→Al＋
FeCl3，Alが遊離するので無孔浸珪に好ましい影
響をもたらし、アルミナは重量％にてフエロシリ
コンの２〜４倍まで使用することが出来る。その
点緩和剤としてSiO2を用いることは好ましくな
い。拡散被覆に用いる混合拡散剤の繰返し使用に
ついては、初回の母剤に対してＦ，Si，Alの合
金粉末を５〜10wt％補充して２回目の処理を行
い３回目以降の処理も同様にして補充を繰返して
拡散剤を使用する。
NH4Clと化学反応をおこしてAlCl3＋Fe→Al＋
FeCl3，Alが遊離するので無孔浸珪に好ましい影
響をもたらし、アルミナは重量％にてフエロシリ
コンの２〜４倍まで使用することが出来る。その
点緩和剤としてSiO2を用いることは好ましくな
い。拡散被覆に用いる混合拡散剤の繰返し使用に
ついては、初回の母剤に対してＦ，Si，Alの合
金粉末を５〜10wt％補充して２回目の処理を行
い３回目以降の処理も同様にして補充を繰返して
拡散剤を使用する。
フエロシリコンは市販の２号品（Si75〜80％）
を使用してAlを0.3〜10wt％混合する。その理由
は第１図にて明かの如くフエロシリコンが崩壊し
易いからとAlによるシリコナイジングの封孔効
果を期待するからである。シリコナイジングの拡
散層の厚みは0.3〜0.5mm形成されれば充分であ
る。第１図はフエロシリコン崩壊に及ぼすＰ、
Alの影響を示す。
を使用してAlを0.3〜10wt％混合する。その理由
は第１図にて明かの如くフエロシリコンが崩壊し
易いからとAlによるシリコナイジングの封孔効
果を期待するからである。シリコナイジングの拡
散層の厚みは0.3〜0.5mm形成されれば充分であ
る。第１図はフエロシリコン崩壊に及ぼすＰ、
Alの影響を示す。
次に窒化珪素は、代表的なセラミツクの一つで
あり、耐蝕性並びに耐酸性にすぐれるとともに耐
熱性も著しくまた耐摩耗性にも強い。従つて鉄鋼
の表面をセラミツク化することにより、鉄鋼の耐
久力を倍加するとともにセラミツクの欠点である
機械的強度の弱さを鉄鋼により補わんするもので
あり、鉄や鉄合金の工業的利用分野が表面のセラ
ミツク化により著しく拡大強化されることが期待
される。本発明はかかる窒化珪素被覆を鉄鋼表面
に形成するための画期的な方法である。
あり、耐蝕性並びに耐酸性にすぐれるとともに耐
熱性も著しくまた耐摩耗性にも強い。従つて鉄鋼
の表面をセラミツク化することにより、鉄鋼の耐
久力を倍加するとともにセラミツクの欠点である
機械的強度の弱さを鉄鋼により補わんするもので
あり、鉄や鉄合金の工業的利用分野が表面のセラ
ミツク化により著しく拡大強化されることが期待
される。本発明はかかる窒化珪素被覆を鉄鋼表面
に形成するための画期的な方法である。
すなわち本発明において、さきの鉄鋼表面にお
けるシリコナイジングの拡散層の厚みを0.3〜0.5
mm形成されたこの表面を窒化することにより最外
層はSi3N4を主体とする硬度の高い窒化物層が形
成される。
けるシリコナイジングの拡散層の厚みを0.3〜0.5
mm形成されたこの表面を窒化することにより最外
層はSi3N4を主体とする硬度の高い窒化物層が形
成される。
窒化はアンモニア気流中で700〜900℃の温度で
２〜８時間処理すると0.30mm以上の厚みが窒化さ
れSi3N4の皮膜が出来る。窒化物層の厚さはSiの
含有量によつて影響され、Siが増すと厚みは減少
する。例えば同一加熱条件で１％Siで14μあつた
窒化物層の厚みが、Si4％に増加すると6μに減少
する。従つて窒化物層の厚みを増すために窒化温
度は700℃以下では不充分で700℃以上が好まし
い。
２〜８時間処理すると0.30mm以上の厚みが窒化さ
れSi3N4の皮膜が出来る。窒化物層の厚さはSiの
含有量によつて影響され、Siが増すと厚みは減少
する。例えば同一加熱条件で１％Siで14μあつた
窒化物層の厚みが、Si4％に増加すると6μに減少
する。従つて窒化物層の厚みを増すために窒化温
度は700℃以下では不充分で700℃以上が好まし
い。
窒化法としてはNH3ガスによるガス窒化法の
みならずRXガス、有機液剤の添加による窒化を
主体とする浸炭窒化法も採用される。浸炭は珪素
浸透処理層の封孔効果に寄与するので浸炭をとも
なう窒化法は好ましいものである。
みならずRXガス、有機液剤の添加による窒化を
主体とする浸炭窒化法も採用される。浸炭は珪素
浸透処理層の封孔効果に寄与するので浸炭をとも
なう窒化法は好ましいものである。
以上述べた如く本発明は浸珪処理をAl含有フ
エロシリコン粉末により従来一般に行われている
パツク法により加熱炉内で処理し、珪素拡散被覆
を形成するが、更にその表面を手続き製品を一般
に行われている窒化法あるいは浸炭窒化法により
窒化あるいは浸炭窒化することにより、鉄鋼部材
の表面に窒化珪素の拡散被覆と封孔を施すための
極めて効果のある工業的方法である。
エロシリコン粉末により従来一般に行われている
パツク法により加熱炉内で処理し、珪素拡散被覆
を形成するが、更にその表面を手続き製品を一般
に行われている窒化法あるいは浸炭窒化法により
窒化あるいは浸炭窒化することにより、鉄鋼部材
の表面に窒化珪素の拡散被覆と封孔を施すための
極めて効果のある工業的方法である。
実施例
合金剤の組成
Si―75、Fe―25合金に対してAl8％の合金粉末
Al2O3粉末重量にて上記と等量 NH4Cl3wt％ 処理品 軟鋼板及棒鋼 加熱温度 950℃、加熱時間5H 以上の条件にてシリコナイジングを実施し厚み
300μの無孔浸透層を得た。
Al2O3粉末重量にて上記と等量 NH4Cl3wt％ 処理品 軟鋼板及棒鋼 加熱温度 950℃、加熱時間5H 以上の条件にてシリコナイジングを実施し厚み
300μの無孔浸透層を得た。
次いで本資料をアンモニヤ気流中で800℃―4H
窒化処理を施した。
窒化処理を施した。
結果300μの浸珪層の外層180μの厚さに窒化珪
素Si3N4の検出を見た。
素Si3N4の検出を見た。
実施例
合金剤の組成
Si―75、Fe―25合金に対してAl5％の合金粉末
Al2O3粉末重量にて上記と等量
NH4Cl2wt％
処理品
軟鋼板及18―８鋼板
加熱温度 1000℃、加熱時間6H
以上の条件にてシリコナイジングを実施した結
果厚み250μの無孔浸珪層を得た。
果厚み250μの無孔浸珪層を得た。
次いで本資料をアンモニヤ気流中で850℃―5H
窒化処理を施した。
窒化処理を施した。
結果250μ浸珪層のSiが窒化されSi3N4が250μの
厚みにわたり検出された。
厚みにわたり検出された。
第１図はフエロシリコン崩壊に及ぼすＰ、Al
の影響を示す図である。
の影響を示す図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 鉄鋼表面にAlを重量％で0.3〜10％含有する
Fe―Si―Al合金粉末を用いて珪素拡散被覆処理
を行うことを特徴とする鉄鋼表面に珪素拡散被覆
を形成する方法。 ２ 鉄鋼表面にAlを重量％で0.3〜10％含有する
Fe―Si―Al合金粉末を用いて珪素拡散被覆処理
を行い、ついでその表面を窒化することを特徴と
する鉄鋼表面に窒化珪素被覆を形成する方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12319283A JPS6017064A (ja) | 1983-07-08 | 1983-07-08 | 鉄鋼表面にけい素拡散被覆又は窒化けい素被覆を形成する方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12319283A JPS6017064A (ja) | 1983-07-08 | 1983-07-08 | 鉄鋼表面にけい素拡散被覆又は窒化けい素被覆を形成する方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6017064A JPS6017064A (ja) | 1985-01-28 |
| JPH0218383B2 true JPH0218383B2 (ja) | 1990-04-25 |
Family
ID=14854466
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12319283A Granted JPS6017064A (ja) | 1983-07-08 | 1983-07-08 | 鉄鋼表面にけい素拡散被覆又は窒化けい素被覆を形成する方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6017064A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100946070B1 (ko) * | 2002-11-27 | 2010-03-10 | 주식회사 포스코 | 고규소 전기강판 제조방법 |
| KR100967049B1 (ko) * | 2002-11-11 | 2010-06-29 | 주식회사 포스코 | 고규소 강판 제조방법 |
| KR101060913B1 (ko) | 2003-12-20 | 2011-08-30 | 주식회사 포스코 | 철손특성이 우수한 고규소 방향성 전기강판의 제조방법 |
| CN105525255A (zh) * | 2015-12-17 | 2016-04-27 | 常州大学 | 钢的一种快速高效铝-硅-氮复合渗技术 |
-
1983
- 1983-07-08 JP JP12319283A patent/JPS6017064A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6017064A (ja) | 1985-01-28 |
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