JPH04168262A - 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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Landscapes
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- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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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。
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。
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。
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。
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ＡＩ、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ＡＩ、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。
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量が高くなると、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量が高くなると、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（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Ａ
ｌ、Ｎｉと鋼板成分の合金層となる。
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（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Ａ
ｌ、Ｎｉと鋼板成分の合金層となる。
この熱拡散状態は、例えば、５ＵＳ３０４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２０
μｍ電気めっきし、それを窒素雰囲気下、７００℃で１
時間加熱してＡｌ−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Ａｌ５Ｎ
ｉ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。
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２０
μｍ電気めっきし、それを窒素雰囲気下、７００℃で１
時間加熱してＡｌ−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Ａｌ５Ｎ
ｉ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 ＡＩ 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。
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。
表層のＮｉ量は、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。
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。
表層には、前記のごと（、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。
熱拡散条件によっては、拡散してこない場合がある。
鋼材に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。
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。
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５００〜８０
０℃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。
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５００〜８０
０℃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。
、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。
表層、下層には耐食性を低下させない元素、例えば、Ｔ
ｉ、 Ｍｇ、 Ｍｏ、 Ｖ、Ｗ１希土類元素、Ｃｒ、
Ｃ。
ｉ、 Ｍｇ、 Ｍｏ、 Ｖ、Ｗ１希土類元素、Ｃｒ、
Ｃ。
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。
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、６２ｍｏ１％Ｌｉ２
ＣＯ３−３８ｍｏ１％に２ＣＯ，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。
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、６２ｍｏ１％Ｌｉ２
ＣＯ３−３８ｍｏ１％に２ＣＯ，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。
（以下余白）
（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。
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。
Claims (2)
- （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Ｎ
ｉ量を下層より高くしたすることを特徴とするＡｌ−Ｎ
ｉ系合金被覆鋼材の製造方法。 - （２）表層のＡｌ−Ｎｉ系合金被覆層のＮｉ量を原子％
でＡｌ ３７〜６５％、Ｎｉ ２５〜６３％にすること
を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の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 true JPH04168262A (ja) | 1992-06-16 |
| JP2898737B2 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 (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009082651A (ja) * | 2007-10-03 | 2009-04-23 | Kanai Hiroaki | カテーテルチューブ成形用芯材およびその製造方法 |
| US20170266922A1 (en) * | 2014-08-20 | 2017-09-21 | Thyssenkrupp Steel Europe Ag | Surface-finished steel sheet and method for the production thereof |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4527426B2 (ja) * | 2004-03-25 | 2010-08-18 | アイシン精機株式会社 | 燃料改質器 |
-
1990
- 1990-10-31 JP JP29398290A patent/JP2898737B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009082651A (ja) * | 2007-10-03 | 2009-04-23 | Kanai Hiroaki | カテーテルチューブ成形用芯材およびその製造方法 |
| US20170266922A1 (en) * | 2014-08-20 | 2017-09-21 | Thyssenkrupp Steel Europe Ag | Surface-finished steel sheet and method for the production thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2898737B2 (ja) | 1999-06-02 |
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