JPH04218682A - シート状またはワイヤ状のヒーター材およびその製造方法 - Google Patents
シート状またはワイヤ状のヒーター材およびその製造方法Info
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Landscapes
- Resistance Heating (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高温において腐食性の
環境で使用するのに適した部材、代表的にはヒーター材
や自動車排ガス処理の触媒担体用ハニカム材と、その製
造方法に関する。
環境で使用するのに適した部材、代表的にはヒーター材
や自動車排ガス処理の触媒担体用ハニカム材と、その製
造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】高温で使用する各種の金属部材に関して
、耐食性の向上に対する要求が強くなっている。 ヒ
ーター材に例をとると、鉄−クロム合金のうち２０Ｃｒ
−５Ａｌ−Ｆｅ合金ＦＣＨ１は比較的耐食性が高いが、
ＣｒおよびＡｌの含有量の低い「ＦＣＨ５１」（大同特
殊鋼（株）の製品記号）すなわち１５Ｃｒ−３Ａｌ−Ｆ
ｅ合金は、高温耐食性がやや劣る反面、廉価で加工性が
すぐれているから、ヒーター材としての用途は広い。
従って、高温での耐酸化性、耐食性にすぐれ、かつ加
工性の良好なヒーター材が強く要望されていた。
、耐食性の向上に対する要求が強くなっている。 ヒ
ーター材に例をとると、鉄−クロム合金のうち２０Ｃｒ
−５Ａｌ−Ｆｅ合金ＦＣＨ１は比較的耐食性が高いが、
ＣｒおよびＡｌの含有量の低い「ＦＣＨ５１」（大同特
殊鋼（株）の製品記号）すなわち１５Ｃｒ−３Ａｌ−Ｆ
ｅ合金は、高温耐食性がやや劣る反面、廉価で加工性が
すぐれているから、ヒーター材としての用途は広い。
従って、高温での耐酸化性、耐食性にすぐれ、かつ加
工性の良好なヒーター材が強く要望されていた。
【０００３】発明者らは、この要求にこたえることを企
て、たとえばＦＣＨ５１合金製のヒーターに、まずＡｌ
２Ｏ３などの耐熱耐食性材料をコーティングして保護層
とすることを試みたが、熱膨脹率の差のため、加熱−冷
却を繰り返すとコーティングが剥離してしまい、実用的
な対策とはいえないことがわかった。
て、たとえばＦＣＨ５１合金製のヒーターに、まずＡｌ
２Ｏ３などの耐熱耐食性材料をコーティングして保護層
とすることを試みたが、熱膨脹率の差のため、加熱−冷
却を繰り返すとコーティングが剥離してしまい、実用的
な対策とはいえないことがわかった。
【０００４】次に、Ａｌ２Ｏ３を蒸着させて保護層を形
成したところ、耐久性においては改善をみたが、蒸着は
能率が低くてコストが高いから、普及困難との結論に至
った。
成したところ、耐久性においては改善をみたが、蒸着は
能率が低くてコストが高いから、普及困難との結論に至
った。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の第一の目的は
、Ｆｅを主成分とする合金を基材とし、高温で使用する
部材であって、表面に強固に接合したＡｌ２Ｏ３保護層
を有し、耐食性とくに耐高温酸化性が高められたものを
提供すること、およびそのような部材を低いコストで製
造する方法を提供することにある。
、Ｆｅを主成分とする合金を基材とし、高温で使用する
部材であって、表面に強固に接合したＡｌ２Ｏ３保護層
を有し、耐食性とくに耐高温酸化性が高められたものを
提供すること、およびそのような部材を低いコストで製
造する方法を提供することにある。
【０００６】本発明の第二の目的は、Ｆｅを主成分とす
る合金を基材とし、高温で使用する部材であって、表面
に強固に接合したＡｌ２Ｏ３保護層を有し、耐食性とく
に耐高温酸化性と並んで耐薬品性が高められたものを提
供すること、およびそのような部材を低いコストで製造
する方法を提供することにある。
る合金を基材とし、高温で使用する部材であって、表面
に強固に接合したＡｌ２Ｏ３保護層を有し、耐食性とく
に耐高温酸化性と並んで耐薬品性が高められたものを提
供すること、およびそのような部材を低いコストで製造
する方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記第一の目的を達成す
る本発明の高温耐食性部材は、図２および図４に示すよ
うに、Ｆｅを主成分とする合金（ただし、Ｎｉを含有す
る場合、その含有量は２０重量％以下）の基材（１）の
表面に、内側から外側に向って、金属間化合物Ｆｅ３Ａ
ｌおよびＦｅＡｌの混在した層（３）、およびＡｌ２Ｏ
３の被覆層（４）を形成してなる。
る本発明の高温耐食性部材は、図２および図４に示すよ
うに、Ｆｅを主成分とする合金（ただし、Ｎｉを含有す
る場合、その含有量は２０重量％以下）の基材（１）の
表面に、内側から外側に向って、金属間化合物Ｆｅ３Ａ
ｌおよびＦｅＡｌの混在した層（３）、およびＡｌ２Ｏ
３の被覆層（４）を形成してなる。
【０００８】上記第二の目的を達成する本発明の高温耐
食性部材は、図６に示すように、Ｆｅを主成分とする合
金（ただし、Ｎｉを含有する場合、その含有量は２０重
量％以下）の基材（１）の表面に、ＡｕもしくはＡｇま
たはこれらの合金を蒸着またはメッキした層（５）を介
してＡｌ２Ｏ３の被覆層（４）を形成してなる。
食性部材は、図６に示すように、Ｆｅを主成分とする合
金（ただし、Ｎｉを含有する場合、その含有量は２０重
量％以下）の基材（１）の表面に、ＡｕもしくはＡｇま
たはこれらの合金を蒸着またはメッキした層（５）を介
してＡｌ２Ｏ３の被覆層（４）を形成してなる。
【０００９】目的とする部材がヒーター材である場合、
基材には、たとえばＦＣＨ５１合金すなわち、Ｃｒ：１
４．０〜１５．０％およびＡｌ：２．８０〜３．３０％
を含有し、Ｃ：０．０７％以下、Ｓｉ：０．１０％以下
、Ｍｎ：０．６０％以下であって、残部が実質上Ｆｅか
らなるＦＣＨ系の鉄−クロム系合金が適切である。
基材には、たとえばＦＣＨ５１合金すなわち、Ｃｒ：１
４．０〜１５．０％およびＡｌ：２．８０〜３．３０％
を含有し、Ｃ：０．０７％以下、Ｓｉ：０．１０％以下
、Ｍｎ：０．６０％以下であって、残部が実質上Ｆｅか
らなるＦＣＨ系の鉄−クロム系合金が適切である。
【００１０】そのほか部材の用途に応じて、各種のＦｅ
基合金が基材として使用できる。具体的には、各種の構
造用鋼、フェライト系、オーステナイト系またはマルテ
ンサイト系のステンレス鋼など、Ｎｉ含有量が２０重量
％以下の各種Ｆｅ基合金である。
基合金が基材として使用できる。具体的には、各種の構
造用鋼、フェライト系、オーステナイト系またはマルテ
ンサイト系のステンレス鋼など、Ｎｉ含有量が２０重量
％以下の各種Ｆｅ基合金である。
【００１１】基材とするＦｅ合金には、さらにＢ，Ｓｉ
，Ｍｇ，Ｃｕ，Ｃａ，Ｍｎ，Ｙ，Ｔｉ，Ｃｏ，Ｗ，Ｖ，
ＺｒおよびＲＥＭからえらんだ１種または２種以上の成
分を添加して、合金の特性の改善を行なったり、Ａｌと
その成分の金属間化合物の生成をはかることができる。
，Ｍｇ，Ｃｕ，Ｃａ，Ｍｎ，Ｙ，Ｔｉ，Ｃｏ，Ｗ，Ｖ，
ＺｒおよびＲＥＭからえらんだ１種または２種以上の成
分を添加して、合金の特性の改善を行なったり、Ａｌと
その成分の金属間化合物の生成をはかることができる。
【００１２】前記した高温耐食部材を製造する本発明の
方法は、基本的には、図１および図２、ならびに図３お
よび図４に示すように、Ｆｅを主成分とする合金（ただ
し、Ｎｉを含有する場合、その含有量は２０重量％以下
）の基材（１）の表面をＡｌまたはＡｌ合金（２）で被
覆し、得られた被覆材に対して真空または不活性ガス中
の焼鈍および酸化性雰囲気中での加熱を行なって、基材
の上にＦｅ３ＡｌおよびＦｅＡｌの混在する層を形成す
るとともに、表面にＡｌ２Ｏ３を生成させて被覆層を形
成することからなる。
方法は、基本的には、図１および図２、ならびに図３お
よび図４に示すように、Ｆｅを主成分とする合金（ただ
し、Ｎｉを含有する場合、その含有量は２０重量％以下
）の基材（１）の表面をＡｌまたはＡｌ合金（２）で被
覆し、得られた被覆材に対して真空または不活性ガス中
の焼鈍および酸化性雰囲気中での加熱を行なって、基材
の上にＦｅ３ＡｌおよびＦｅＡｌの混在する層を形成す
るとともに、表面にＡｌ２Ｏ３を生成させて被覆層を形
成することからなる。
【００１３】とくに耐薬品のすぐれた高温耐食部材を製
造する本発明の方法は、Ｆｅを主成分とする合金（ただ
し、Ｎｉを含有する場合、その含有量は２０重量％以下
）の基材の表面にＡｕもしくはＡｇまたはこれらの合金
を蒸着またはメッキし、その上にＡｌを被覆して、得ら
れた被覆材に対して真空または不活性ガス中の焼鈍およ
び酸化性雰囲気中での加熱を行なって、表面にＡｌ２Ｏ
３を生成させて被覆層を形成することからなる。
造する本発明の方法は、Ｆｅを主成分とする合金（ただ
し、Ｎｉを含有する場合、その含有量は２０重量％以下
）の基材の表面にＡｕもしくはＡｇまたはこれらの合金
を蒸着またはメッキし、その上にＡｌを被覆して、得ら
れた被覆材に対して真空または不活性ガス中の焼鈍およ
び酸化性雰囲気中での加熱を行なって、表面にＡｌ２Ｏ
３を生成させて被覆層を形成することからなる。
【００１４】いずれの製造方法を実施するにしても、使
用するＦｅ合金の基材がシート状体である場合は、Ａｌ
またはＡｌ合金の被覆をクラッド圧延により行なうとよ
い。クラッド圧延するＡｌまたはＡｌ合金の箔の厚さは
０．００５〜０．５ｍｍ、圧延後の厚さは０．００１〜
０．２ｍｍが適当である。
用するＦｅ合金の基材がシート状体である場合は、Ａｌ
またはＡｌ合金の被覆をクラッド圧延により行なうとよ
い。クラッド圧延するＡｌまたはＡｌ合金の箔の厚さは
０．００５〜０．５ｍｍ、圧延後の厚さは０．００１〜
０．２ｍｍが適当である。
【００１５】一方、Ｆｅ合金の基材がワイヤ状体である
場合は、ＡｌまたはＡｌ合金の被覆を、基材のワイヤを
被覆材のチューブ内に挿入して伸線加工または押出加工
することによって行なうことができる。 代表的な例
では、基材のワイヤ径が１０ｍｍ内外で、これを被覆す
るＡｌまたはＡｌ合金のチューブの厚さは、シート状体
をつくる場合と同様に０．１〜１．０ｍｍでよく、これ
らに対し減面率３０〜５０％の引抜きを数パス行なう伸
線加工により、径０．５〜３ｍｍのクラッド材を得る。
場合は、ＡｌまたはＡｌ合金の被覆を、基材のワイヤを
被覆材のチューブ内に挿入して伸線加工または押出加工
することによって行なうことができる。 代表的な例
では、基材のワイヤ径が１０ｍｍ内外で、これを被覆す
るＡｌまたはＡｌ合金のチューブの厚さは、シート状体
をつくる場合と同様に０．１〜１．０ｍｍでよく、これ
らに対し減面率３０〜５０％の引抜きを数パス行なう伸
線加工により、径０．５〜３ｍｍのクラッド材を得る。
【００１６】そのほかに可能なＡｌまたはＡｌ合金の被
覆手段は、基材を溶融したＡｌまたはＡｌ合金中へ浸漬
すること、基材表面へＡｌまたはＡｌ合金を溶射するこ
と、プラズマパウダーウエルディング、化学メッキある
いは蒸着である。
覆手段は、基材を溶融したＡｌまたはＡｌ合金中へ浸漬
すること、基材表面へＡｌまたはＡｌ合金を溶射するこ
と、プラズマパウダーウエルディング、化学メッキある
いは蒸着である。
【００１７】被覆をＡｌ合金を用いて行なう場合は、Ａ
ｌにＢ，Ｓｉ，Ｍｇ，Ｃｕ，Ｃａ，Ｍｎ，Ｙ，Ｔｉ，Ｃ
ｏ，Ｗ，Ｖ，ＺｒおよびＲＥＭからえらんだ１種または
２種以上の成分を添加してなる合金を使用し、それによ
って添加金属の作用に応じた特性の改善の利益を得るこ
とができる。
ｌにＢ，Ｓｉ，Ｍｇ，Ｃｕ，Ｃａ，Ｍｎ，Ｙ，Ｔｉ，Ｃ
ｏ，Ｗ，Ｖ，ＺｒおよびＲＥＭからえらんだ１種または
２種以上の成分を添加してなる合金を使用し、それによ
って添加金属の作用に応じた特性の改善の利益を得るこ
とができる。
【００１８】Ｆｅ基合金の基材へのＡｕもしくはＡｇま
たはこれらの合金の蒸着およびメッキは、既知の技術に
従って実施できる。 Ａｕに例をとれば、層の厚さは
、蒸着の場合は数十〜数百オングストロームに止まるが
、メッキであれば１〜数十μｍにすることは容易である
。
たはこれらの合金の蒸着およびメッキは、既知の技術に
従って実施できる。 Ａｕに例をとれば、層の厚さは
、蒸着の場合は数十〜数百オングストロームに止まるが
、メッキであれば１〜数十μｍにすることは容易である
。
【００１９】真空または不活性ガス中の焼鈍は、４００
〜９００℃望ましくは４００〜６００℃の温度に１〜１
０時間加熱することにより行なえる。 次の酸化性雰
囲気中の加熱は、たとえば大気中で４００〜１０００℃
の温度に１〜２０時間加熱することによって実施すれば
よい。
〜９００℃望ましくは４００〜６００℃の温度に１〜１
０時間加熱することにより行なえる。 次の酸化性雰
囲気中の加熱は、たとえば大気中で４００〜１０００℃
の温度に１〜２０時間加熱することによって実施すれば
よい。
【００２０】なお、ワイヤ状体としては図４のような円
形断面のものに限らず、正方形や長方形そのほかの断面
形状のものも製造可能である。 たとえば図５に示す
ような断面形状のクラッド材を孔型ロールを用いた圧延
によって得、さらにロール圧延してシート状体に近い形
状の成品とすることもできる。 この種のワイヤ状製
品は基材の両側縁も被覆されているから、耐食性がいっ
そう高い。
形断面のものに限らず、正方形や長方形そのほかの断面
形状のものも製造可能である。 たとえば図５に示す
ような断面形状のクラッド材を孔型ロールを用いた圧延
によって得、さらにロール圧延してシート状体に近い形
状の成品とすることもできる。 この種のワイヤ状製
品は基材の両側縁も被覆されているから、耐食性がいっ
そう高い。
【００２１】
【作用】基材（１）であるＦｅ基合金のシートまたはワ
イヤと、その上にクラッドなどの手段で被覆されたＡｌ
またはＡｌ合金の層（２）との間は、真空焼鈍の過程で
相互の拡散により密着し、続く酸化性雰囲気中での加熱
により拡散がさらに進行する。 その結果、深さ方向
のそれぞれの位置においてＦｅおよびＡｌ成分の多少に
応じ、Ｆｅ３ＡｌまたはＦｅＡｌが生成する。 被覆
されたＡｌ層が厚い場合にはそれら生成物の濃度に勾配
が生じるが、層が薄く、かつ熱処理が十分に行なわれた
場合には、クラッド層内の濃度勾配はほとんど消滅し、
ほぼ一様にＦｅ３ＡｌとＦｅＡｌとが混在した層が形成
される。
イヤと、その上にクラッドなどの手段で被覆されたＡｌ
またはＡｌ合金の層（２）との間は、真空焼鈍の過程で
相互の拡散により密着し、続く酸化性雰囲気中での加熱
により拡散がさらに進行する。 その結果、深さ方向
のそれぞれの位置においてＦｅおよびＡｌ成分の多少に
応じ、Ｆｅ３ＡｌまたはＦｅＡｌが生成する。 被覆
されたＡｌ層が厚い場合にはそれら生成物の濃度に勾配
が生じるが、層が薄く、かつ熱処理が十分に行なわれた
場合には、クラッド層内の濃度勾配はほとんど消滅し、
ほぼ一様にＦｅ３ＡｌとＦｅＡｌとが混在した層が形成
される。
【００２２】Ｆｅ基合金中にＡｌと金属間化合物を生成
する性質をもった前記の合金成分、すなわちＢ，Ｓｉ，
Ｍｇ，Ｃｕ，Ｃａ，Ｍｎ，Ｙ，Ｔｉ，Ｃｏ，Ｗ，Ｖ，Ｚ
ｒ，ＲＥＭの１種または２種以上が存在する場合、およ
びクラッドされたＡｌ合金中にこれらの成分が存在する
場合には、Ｆｅ−Ａｌ系金属間化合物に加えて、これら
とＡｌとの間の金属間化合物も生成する。
する性質をもった前記の合金成分、すなわちＢ，Ｓｉ，
Ｍｇ，Ｃｕ，Ｃａ，Ｍｎ，Ｙ，Ｔｉ，Ｃｏ，Ｗ，Ｖ，Ｚ
ｒ，ＲＥＭの１種または２種以上が存在する場合、およ
びクラッドされたＡｌ合金中にこれらの成分が存在する
場合には、Ｆｅ−Ａｌ系金属間化合物に加えて、これら
とＡｌとの間の金属間化合物も生成する。
【００２３】一方、Ｆｅ基合金の基材の表面にＡｕもし
くはＡｇまたはこれらの合金の層（以下、「Ａｕ層」で
代表させる）を設けた場合には、真空または不活性ガス
中の焼鈍の過程で、基材金属とＡｕ層の間、およびＡｕ
層とＡｌまたはＡｌ合金の層との間で拡散が起る。
ＡｕもしくはＡｇまたはこれらの合金と金属間化合物を
生成する成分が存在すれば、その組み合わせの金属間化
合物が界面付近で生成するが、Ｆｅ−Ａｌ金属間化合物
は生成しない。 ただし、Ａｕ層が薄く、かつ熱処理
が高温度で長時間行なわれれば、Ａｕ層を透過した金属
成分間の反応も起り得る。
くはＡｇまたはこれらの合金の層（以下、「Ａｕ層」で
代表させる）を設けた場合には、真空または不活性ガス
中の焼鈍の過程で、基材金属とＡｕ層の間、およびＡｕ
層とＡｌまたはＡｌ合金の層との間で拡散が起る。
ＡｕもしくはＡｇまたはこれらの合金と金属間化合物を
生成する成分が存在すれば、その組み合わせの金属間化
合物が界面付近で生成するが、Ｆｅ−Ａｌ金属間化合物
は生成しない。 ただし、Ａｕ層が薄く、かつ熱処理
が高温度で長時間行なわれれば、Ａｕ層を透過した金属
成分間の反応も起り得る。
【００２４】上記いずれの場合も、表面に存在するＡｌ
は酸化性雰囲気中での加熱により酸化されて緻密なＡｌ
２Ｏ３となる。 また、Ａｌ２Ｏ３のウイスカーの形
で成長して被覆層を形成することもある。 Ａｌ２Ｏ
３が生成する一方で、拡散により基材のＦｅ基合金中に
もＡｌが拡散して接合部分においてよく融合し、さらに
一部は酸化を受けてＡｌ２Ｏ３に変化する。 その結
果、Ａｌ２Ｏ３の被覆層は、その基部を基材金属中にア
ンカーリングした状態で存在し、基材を強固に被覆して
保護する。
は酸化性雰囲気中での加熱により酸化されて緻密なＡｌ
２Ｏ３となる。 また、Ａｌ２Ｏ３のウイスカーの形
で成長して被覆層を形成することもある。 Ａｌ２Ｏ
３が生成する一方で、拡散により基材のＦｅ基合金中に
もＡｌが拡散して接合部分においてよく融合し、さらに
一部は酸化を受けてＡｌ２Ｏ３に変化する。 その結
果、Ａｌ２Ｏ３の被覆層は、その基部を基材金属中にア
ンカーリングした状態で存在し、基材を強固に被覆して
保護する。
【００２５】このようにしてＡｌ２Ｏ３は基材金属の表
面でからみ合うように成長し、これを密に被覆する。
これは緻密なＡｌ２Ｏ３酸化層ではあるが、部分によ
ってはミクロな孔が存在することは避け難い。 塩水
など腐食性の薬液は、こうした小孔から侵入して基材金
属をアタックすることもあるが、本発明ではＦｅ−Ａｌ
系の金属酸化物により耐食性は大幅に改善される。
ＡｕもしくはＡｇまたはこれらの合金の蒸着またはメッ
キにより基材に薄い層を設けても、それら自体が高い耐
食性を有することから、腐食性の薬液の侵入を防止でき
る。
面でからみ合うように成長し、これを密に被覆する。
これは緻密なＡｌ２Ｏ３酸化層ではあるが、部分によ
ってはミクロな孔が存在することは避け難い。 塩水
など腐食性の薬液は、こうした小孔から侵入して基材金
属をアタックすることもあるが、本発明ではＦｅ−Ａｌ
系の金属酸化物により耐食性は大幅に改善される。
ＡｕもしくはＡｇまたはこれらの合金の蒸着またはメッ
キにより基材に薄い層を設けても、それら自体が高い耐
食性を有することから、腐食性の薬液の侵入を防止でき
る。
【００２６】
【実施例】［実施例１］厚さ０．２ｍｍのＦＣＨ５１合
金の薄板の両面に、厚さ０．１ｍｍのアルミ箔を圧延に
よりクラッドした。 さらに圧延を行なって、全体の
厚さが０．１ｍｍで両面のＡｌ層の厚さがそれぞれ０．
０４ｍｍであるクラッド材を用意した。
金の薄板の両面に、厚さ０．１ｍｍのアルミ箔を圧延に
よりクラッドした。 さらに圧延を行なって、全体の
厚さが０．１ｍｍで両面のＡｌ層の厚さがそれぞれ０．
０４ｍｍであるクラッド材を用意した。
【００２７】これを幅３０ｍｍのリボンにスリットし、
大気中、６００℃に１時間加熱することによりＡｌ→Ａ
ｌ２Ｏ３の変化を起させ、Ａｌ２Ｏ３の酸化層を成長さ
せた。
大気中、６００℃に１時間加熱することによりＡｌ→Ａ
ｌ２Ｏ３の変化を起させ、Ａｌ２Ｏ３の酸化層を成長さ
せた。
【００２８】このＡｌ２Ｏ３被覆層を有するＦＣＨ５１
合金のリボンを、大気中１１００℃に加熱して酸化増量
を測定することにより、耐高温酸化性をしらべた。
比較のため、ＦＣＨ５１合金だけのリボン、およびＦＣ
Ｈ５１合金のリボンにＡｌ蒸着を行なって酸化処理を施
しＡｌ２Ｏ３被覆層を形成したリボンについても、同じ
条件で酸化増量をしらべた。 それらの結果を、図７
に示す。 図７のグラフから、Ａｌ２Ｏ３被覆層がＦＣＨ５１
ヒーター材の耐高温酸化性を効果的に向上させたことが
わかる。
合金のリボンを、大気中１１００℃に加熱して酸化増量
を測定することにより、耐高温酸化性をしらべた。
比較のため、ＦＣＨ５１合金だけのリボン、およびＦＣ
Ｈ５１合金のリボンにＡｌ蒸着を行なって酸化処理を施
しＡｌ２Ｏ３被覆層を形成したリボンについても、同じ
条件で酸化増量をしらべた。 それらの結果を、図７
に示す。 図７のグラフから、Ａｌ２Ｏ３被覆層がＦＣＨ５１
ヒーター材の耐高温酸化性を効果的に向上させたことが
わかる。
【００２９】次に、塩水噴霧に対する耐食性を、つぎの
サイクルの繰り返しによってしらべた。
サイクルの繰り返しによってしらべた。
【００３０】５％ＮａＣｌ水溶液噴霧（４０℃，４時間
）→湿潤（５０℃，ＲＨ１００％，２時間）→乾燥（６
０℃，２時間）この場合も、比較のためＡｌ２Ｏ３被覆
層をもたないＦＣＨ５１合金のリボンとともに試験し、
表面の腐食状態に応じて評価した。 結果を図８のグ
ラフに示す。 このグラフも、Ａｌ２Ｏ３被覆層によ
る耐食性向上を示している。
）→湿潤（５０℃，ＲＨ１００％，２時間）→乾燥（６
０℃，２時間）この場合も、比較のためＡｌ２Ｏ３被覆
層をもたないＦＣＨ５１合金のリボンとともに試験し、
表面の腐食状態に応じて評価した。 結果を図８のグ
ラフに示す。 このグラフも、Ａｌ２Ｏ３被覆層によ
る耐食性向上を示している。
【００３１】［実施例２］厚さ０．２ｍｍのＦＣＨ５１
合金の薄板の両面にＡｕを蒸着して厚さが各１００オン
グストローム程度のＡｕ層を形成し、その上に厚さ０．
０１５ｍｍのアルミ箔を圧延によりクラッドした。
さらに圧延を行なって、全体の厚さが０．０５ｍｍで両
面のＡｕ層が３０オングストローム、Ａｌ層が０．００
２ｍｍであるクラッド材を用意した。
合金の薄板の両面にＡｕを蒸着して厚さが各１００オン
グストローム程度のＡｕ層を形成し、その上に厚さ０．
０１５ｍｍのアルミ箔を圧延によりクラッドした。
さらに圧延を行なって、全体の厚さが０．０５ｍｍで両
面のＡｕ層が３０オングストローム、Ａｌ層が０．００
２ｍｍであるクラッド材を用意した。
【００３２】これを幅３０ｍｍのリボンにスリットし、
６００℃で１時間、真空焼鈍した後、大気中で６００℃
に１時間加熱してＡｌ→Ａｌ２Ｏ３の変化を起させ、Ａ
ｌ２Ｏ３酸化層を成長させた。
６００℃で１時間、真空焼鈍した後、大気中で６００℃
に１時間加熱してＡｌ→Ａｌ２Ｏ３の変化を起させ、Ａ
ｌ２Ｏ３酸化層を成長させた。
【００３３】このＡｌ２Ｏ３被覆層を有するＦＣＨ５１
合金のリボンを、大気中１１００℃に加熱して酸化増量
を測定することにより、耐高温酸化性をしらべた。
比較のため、ＦＣＨ５１合金だけのリボン（比較例）、
およびＦＣＨ５１合金のリボンに直接Ａｌクラッドを行
なって酸化処理を施しＡｌ２Ｏ３被覆層を形成したリボ
ン（参照例）についても、同じ条件で酸化増量をしらべ
た。 それらの結果を、図９に示す。 図９のグラ
フから、Ａｌ２Ｏ３被覆層がＦＣＨ５１ヒーター材の耐
高温酸化性を効果的に向上させたことがわかる。
合金のリボンを、大気中１１００℃に加熱して酸化増量
を測定することにより、耐高温酸化性をしらべた。
比較のため、ＦＣＨ５１合金だけのリボン（比較例）、
およびＦＣＨ５１合金のリボンに直接Ａｌクラッドを行
なって酸化処理を施しＡｌ２Ｏ３被覆層を形成したリボ
ン（参照例）についても、同じ条件で酸化増量をしらべ
た。 それらの結果を、図９に示す。 図９のグラ
フから、Ａｌ２Ｏ３被覆層がＦＣＨ５１ヒーター材の耐
高温酸化性を効果的に向上させたことがわかる。
【００３４】次に、塩水噴霧に対する耐食性を、実施例
１と同じ条件でしらべた。 この場合も、比較例およ
び参照例のリボンとともに試験し、表面の腐食状態に応
じて評価した。 結果を図１０のグラフに示す。
このグラフは、Ａｌ２Ｏ３被覆層による耐食性が、Ａｕ
層の存在によりさらに高められることを示している。
１と同じ条件でしらべた。 この場合も、比較例およ
び参照例のリボンとともに試験し、表面の腐食状態に応
じて評価した。 結果を図１０のグラフに示す。
このグラフは、Ａｌ２Ｏ３被覆層による耐食性が、Ａｕ
層の存在によりさらに高められることを示している。
【００３５】［実施例３］下記の合金組成をもったＦｅ
基合金を基材として使用し、その厚さ０．２ｍｍのシー
トの両面に、実施例１と同様にして厚さ０．０１５ｍｍ
のアルミ箔をクラッド圧延を行なって、全体の厚さが０
．０５ｍｍで両面のＡｌ層の厚さがそれぞれ０．００２
ｍｍであるシート上の被覆材を用意した。
基合金を基材として使用し、その厚さ０．２ｍｍのシー
トの両面に、実施例１と同様にして厚さ０．０１５ｍｍ
のアルミ箔をクラッド圧延を行なって、全体の厚さが０
．０５ｍｍで両面のＡｌ層の厚さがそれぞれ０．００２
ｍｍであるシート上の被覆材を用意した。
【００３６】
Ｃ Ｓｉ Ｍｎ Ｃｒ Ｎｉ
Ｍｏ Ｔｉ Ｖ Ａｌ その他
Ａ ０．０５ ０．３ ２．０３ １
４．２０ − − ０．５３ −
３．０５ Ｂ：０．１Ｂ ０．０６
１．２３ ０．８６ １８．６０ − −
− − ３．６２ Ｍｇ：０
．０３Ｃ ０．０５ ０．８５ １．５８ １
９．００ ９．０６ − − ０．５
− ＲＥＭ（Ｌａ）：２００ｐｐｍＤ ０
．０８ ０．６３ ０．８８ １７．５９ −
０．４８ − − −
Ｃａ：２００ｐｐｍ 上記の被覆材について、６００℃×１時間の真空焼鈍の
のち、８００℃×６８分間の大気中の加熱を行なって、
Ａｌ２Ｏ３を生成させた。
Ｍｏ Ｔｉ Ｖ Ａｌ その他
Ａ ０．０５ ０．３ ２．０３ １
４．２０ − − ０．５３ −
３．０５ Ｂ：０．１Ｂ ０．０６
１．２３ ０．８６ １８．６０ − −
− − ３．６２ Ｍｇ：０
．０３Ｃ ０．０５ ０．８５ １．５８ １
９．００ ９．０６ − − ０．５
− ＲＥＭ（Ｌａ）：２００ｐｐｍＤ ０
．０８ ０．６３ ０．８８ １７．５９ −
０．４８ − − −
Ｃａ：２００ｐｐｍ 上記の被覆材について、６００℃×１時間の真空焼鈍の
のち、８００℃×６８分間の大気中の加熱を行なって、
Ａｌ２Ｏ３を生成させた。
【００３７】Ａの基材を用いた製品について、曲げ試験
および引張試験を行なった。 曲げ試験は９０℃に曲
げたのち元に戻し、再び曲げるというサイクルを繰り返
すもので、破断に至るまでの曲げ回数は５回に達した。 伸びは３％であった。
および引張試験を行なった。 曲げ試験は９０℃に曲
げたのち元に戻し、再び曲げるというサイクルを繰り返
すもので、破断に至るまでの曲げ回数は５回に達した。 伸びは３％であった。
【００３８】
【発明の効果】本発明の高温耐食性部材は、Ｆｅを主成
分とする合金の基材の表面にＡｌ２Ｏ３の強固な被覆層
を設けてこれを保護することによって、耐高温酸化性お
よび耐塩水性で代表される耐食性を向上させたものであ
る。 代表的な部材であるヒーター材についていえば
、鉄−クロム系合金の中では廉価で加工性のすぐれたＦ
ＣＨ５１合金を基材として、その弱点であった高温耐食
性を改善することにより、工業装置だけでなく、種々の
家庭用電器製品にも広い用途が期待できる。
分とする合金の基材の表面にＡｌ２Ｏ３の強固な被覆層
を設けてこれを保護することによって、耐高温酸化性お
よび耐塩水性で代表される耐食性を向上させたものであ
る。 代表的な部材であるヒーター材についていえば
、鉄−クロム系合金の中では廉価で加工性のすぐれたＦ
ＣＨ５１合金を基材として、その弱点であった高温耐食
性を改善することにより、工業装置だけでなく、種々の
家庭用電器製品にも広い用途が期待できる。
【００３９】本発明の製造方法は、このような高温耐食
性部材を、クラッドをはじめとする実施容易な方法によ
りＡｌ層を設けてＡｌ２Ｏ３に変化させるという手法で
製造することを可能にした。 これにより、広い範囲
から任意にえらべる厚さのＡｌ２Ｏ３被覆層、しかも部
材中に基部をアンカーリングした形で有し、強固に接合
している被覆層で保護された耐食性部材が得られる。
性部材を、クラッドをはじめとする実施容易な方法によ
りＡｌ層を設けてＡｌ２Ｏ３に変化させるという手法で
製造することを可能にした。 これにより、広い範囲
から任意にえらべる厚さのＡｌ２Ｏ３被覆層、しかも部
材中に基部をアンカーリングした形で有し、強固に接合
している被覆層で保護された耐食性部材が得られる。
【００４０】基材にＡｕ層を設けた態様においては、Ａ
ｕおよびＡｌ２Ｏ３の二重の被覆を有することにより、
耐高温酸化性を高めるとともに、耐薬品性をいっそう高
めることに成功した。
ｕおよびＡｌ２Ｏ３の二重の被覆を有することにより、
耐高温酸化性を高めるとともに、耐薬品性をいっそう高
めることに成功した。
【００４１】さらに、基材金属中またはＡｌ合金層中に
Ａｌと金属間化合物を生成する合金成分を添加した態様
においては、それら合金成分のもつ作用に応じた製品特
性の改善、たとえば基材と金属間化合物および金属間化
合物とＡｌ２Ｏ３被覆層との密着性向上や、Ｂ，Ｍｎに
よる金属間化合物の延性向上による加工容易化などの利
益を得ることができる。
Ａｌと金属間化合物を生成する合金成分を添加した態様
においては、それら合金成分のもつ作用に応じた製品特
性の改善、たとえば基材と金属間化合物および金属間化
合物とＡｌ２Ｏ３被覆層との密着性向上や、Ｂ，Ｍｎに
よる金属間化合物の延性向上による加工容易化などの利
益を得ることができる。
【図１】 本発明の高温耐食部材がシート状体である
場合の製造工程を説明するための、材料の断面図。
場合の製造工程を説明するための、材料の断面図。
【図２】 本発明の高温耐食部材がシート状体である
場合の、その構造を示す概念的な断面図。
場合の、その構造を示す概念的な断面図。
【図３】 本発明の高温耐食部材がワイヤ状体である
場合の製造工程を説明するための、図１に対応する材料
の断面図。
場合の製造工程を説明するための、図１に対応する材料
の断面図。
【図４】 本発明の高温耐食部材がワイヤ状体である
場合の、その構造を示す図２に対応する概念的な断面図
。
場合の、その構造を示す図２に対応する概念的な断面図
。
【図５】 図４と別の態様のワイヤ状体の構造を示す
、図４と同様な概念的な断面図。
、図４と同様な概念的な断面図。
【図６】 本発明の高温耐食部材がシート状体である
場合の、図２と別の態様について、その構造を示す図２
と同様な断面図。
場合の、図２と別の態様について、その構造を示す図２
と同様な断面図。
【図７】 本発明の一実施例のデータであって、大気
中１１００℃における酸化増量を示すグラフ。
中１１００℃における酸化増量を示すグラフ。
【図８】 本発明の一実施例のデータであって、塩水
噴霧試験の結果を示すグラフ。
噴霧試験の結果を示すグラフ。
【図９】 本発明の別の実施例のデータであって、大
気中１１００℃における酸化増量を示すグラフ。
気中１１００℃における酸化増量を示すグラフ。
【図１０】 本発明の別の実施例のデータであって、
塩水噴霧試験の結果を示すグラフ。
塩水噴霧試験の結果を示すグラフ。
１ 基材
２ ＡｌまたはＡｌ合金
３ Ｆｅ３ＡｌとＦｅＡｌとの混在層４
Ａｌ２Ｏ３被覆層 ５ Ａｕ層
Ａｌ２Ｏ３被覆層 ５ Ａｕ層
Claims (12)
- 【請求項１】 Ｆｅを主成分とする合金（ただし、Ｎ
ｉを含有する場合、その含有量は２０重量％以下）の基
材の表面に、内側から外側に向って、金属間化合物Ｆｅ
３ＡｌおよびＦｅＡｌの混在した層、およびＡｌ２Ｏ３
の被覆層を形成してなる高温耐食部材。 - 【請求項２】 Ｆｅを主成分とする合金（ただし、Ｎ
ｉを含有する場合、その含有量は２０重量％以下）の基
材の表面に、ＡｕもしくはＡｇまたはこれらの合金を蒸
着またはメッキした層を介してＡｌ２Ｏ３の被覆層を形
成してなる高温耐食部材。 - 【請求項３】 基材とするＦｅ合金が、各種の構造用
鋼、ＦＣＨ系の鉄−クロム系合金、フェライト系、オー
ステナイト系またはマルテンサイト系のステンレス鋼な
どの、Ｎｉ含有量が２０重量％以下の各種Ｆｅ基合金で
ある請求項１または２の高温耐食部材。 - 【請求項４】 基材とするＦｅ基合金が、上記組成に
加えて、Ｂ，Ｓｉ，Ｍｇ，Ｃｕ，Ｃａ，Ｍｎ，Ｙ，Ｔｉ
，Ｃｏ，Ｗ，Ｖ，ＺｒおよびＲＥＭからえらんだ１種ま
たは２種以上の成分をさらに含有するＦｅ記号金である
請求項３の高温耐食部材。 - 【請求項５】 Ｆｅを主成分とする合金（ただし、Ｎ
ｉを含有する場合、その含有量は２０重量％以下）の基
材の表面をＡｌまたはＡｌ合金で被覆し、得られた被覆
材に対して真空または不活性ガス中の焼鈍および酸化性
雰囲気中での加熱を行なって、基材の上にＦｅ３Ａｌお
よびＦｅＡｌの混在する層を形成するとともに、表面に
Ａｌ２Ｏ３を生成させて被覆層を形成することからなる
高温耐食部材の製造方法。 - 【請求項６】 Ｆｅを主成分とする合金（ただし、Ｎ
ｉを含有する場合、その含有量は２０重量％以下）の基
材の表面に、ＡｕもしくはＡｇまたはこれらの合金を蒸
着またはメッキしてその上にＡｌを被覆し、得られた被
覆材に対して真空中または不活性ガス中の焼鈍および酸
化性雰囲気中での加熱を行なって、表面にＡｌ２Ｏ３を
生成させて被覆層を形成することからなる高温耐食部材
の製造方法。 - 【請求項７】 Ｆｅ合金の基材がシート状体であって
、ＡｌまたはＡｌ合金の被覆を、クラッド圧延により行
なう請求項５または６の製造方法。 - 【請求項８】 Ｆｅ合金の基材がワイヤ状体であって
、ＡｌまたはＡｌ合金の被覆を、基材のワイヤを被覆材
のチューブ内に挿入して伸線加工または押出加工するこ
とによって行なう請求項５または６の製造方法。 - 【請求項９】 ＡｌまたはＡｌ合金の被覆を、基材の
溶融ＡｌまたはＡｌ合金中への浸漬、基材表面へのＡｌ
またはＡｌ合金の溶射、プラズマパウダーウエルディン
グ、化学メッキ、スパッタリングまたは蒸着によって行
なう請求項５または６の製造方法。 - 【請求項１０】 Ｆｅ合金の基材が塊状体であって、
ＡｌまたはＡｌ合金の被覆を、基材の溶融ＡｌまたはＡ
ｌ合金中への浸漬、基材表面へのＡｌまたはＡｌ合金の
容射、プラズマパウダーウエルディング、化学メッキ、
スパッタリングまたは蒸着によって行なう請求項５また
は６の製造方法。 - 【請求項１１】 Ａｌ合金として、ＡｌにＢ，Ｓｉ，
Ｍｇ，Ｃｕ，Ｃａ，Ｍｎ，Ｙ，Ｔｉ，Ｃｏ，Ｗ，Ｖ，Ｚ
ｒおよびＲＥＭからえらんだ１種または２種以上の成分
を添加してなる合金を使用して実施する請求５または６
の製造方法。 - 【請求項１２】 真空または不活性ガス中の焼鈍を、
４００〜９００℃×１〜２００分間の加熱条件で、また
酸化性雰囲気中の加熱を、大気中４００〜１０００℃の
温度に１〜２０時間加熱することによって実施する請求
項５または６の製造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03077763A JP3094491B2 (ja) | 1990-04-10 | 1991-04-10 | シート状またはワイヤ状のヒーター材およびその製造方法 |
| EP91117218A EP0480404B1 (en) | 1990-10-09 | 1991-10-09 | Corrosion-resistant and heat-resistant metal composite and method of producing |
| DE1991611362 DE69111362T2 (de) | 1990-10-09 | 1991-10-09 | Korrosionsbeständiger und wärmebeständiger Metall-Verbundwerkstoff und Verfahren zu seiner Herstellung. |
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9456090 | 1990-04-10 | ||
| JP2-94561 | 1990-04-10 | ||
| JP2-94560 | 1990-04-10 | ||
| JP9456190 | 1990-04-10 | ||
| JP03077763A JP3094491B2 (ja) | 1990-04-10 | 1991-04-10 | シート状またはワイヤ状のヒーター材およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04218682A true JPH04218682A (ja) | 1992-08-10 |
| JP3094491B2 JP3094491B2 (ja) | 2000-10-03 |
Family
ID=27302514
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| JP03077763A Expired - Fee Related JP3094491B2 (ja) | 1990-04-10 | 1991-04-10 | シート状またはワイヤ状のヒーター材およびその製造方法 |
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|---|---|
| JP (1) | JP3094491B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102069290A (zh) * | 2010-12-09 | 2011-05-25 | 上海工程技术大学 | 扩散连接制备Fe3Al/Al复合结构的工艺 |
| CN106048519A (zh) * | 2016-07-22 | 2016-10-26 | 四川大学 | 一种聚变堆氚增殖包层用Fe‑Al/Al2O3 阻氚涂层及其制备方法 |
| CN107385374A (zh) * | 2017-09-01 | 2017-11-24 | 海南大学 | 一种原位镶嵌式的金属间化合物‑陶瓷双涂层及其制备方法 |
-
1991
- 1991-04-10 JP JP03077763A patent/JP3094491B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102069290A (zh) * | 2010-12-09 | 2011-05-25 | 上海工程技术大学 | 扩散连接制备Fe3Al/Al复合结构的工艺 |
| CN106048519A (zh) * | 2016-07-22 | 2016-10-26 | 四川大学 | 一种聚变堆氚增殖包层用Fe‑Al/Al2O3 阻氚涂层及其制备方法 |
| CN107385374A (zh) * | 2017-09-01 | 2017-11-24 | 海南大学 | 一种原位镶嵌式的金属间化合物‑陶瓷双涂层及其制备方法 |
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| JP3094491B2 (ja) | 2000-10-03 |
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