JPH04246144A - 耐食性および延性に優れたニッケル−ケイ素系金属間化合物材料 - Google Patents
耐食性および延性に優れたニッケル−ケイ素系金属間化合物材料Info
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- JPH04246144A JPH04246144A JP1089991A JP1089991A JPH04246144A JP H04246144 A JPH04246144 A JP H04246144A JP 1089991 A JP1089991 A JP 1089991A JP 1089991 A JP1089991 A JP 1089991A JP H04246144 A JPH04246144 A JP H04246144A
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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、耐食性および延性に優
れたＮｉ３（Ｓｉ，Ｔｉ）基材料、特に耐硫酸性に優れ
るとともに延性を備えたＮｉ３（Ｓｉ，Ｔｉ）基材料に
関する。
れたＮｉ３（Ｓｉ，Ｔｉ）基材料、特に耐硫酸性に優れ
るとともに延性を備えたＮｉ３（Ｓｉ，Ｔｉ）基材料に
関する。
【０００２】
【従来の技術】硫酸を取り扱う諸工業、また副産物とし
て硫酸を製造する産業分野においては、各種装置、タン
ク、配管等の硫酸による腐食の問題が操業上重要な問題
となっている。
て硫酸を製造する産業分野においては、各種装置、タン
ク、配管等の硫酸による腐食の問題が操業上重要な問題
となっている。
【０００３】特に、その腐食挙動は硫酸の濃度によって
全く異なり、硫酸濃度９０％という高濃度硫酸中で耐食
性ある材料でも５０％未満という希硫酸中では著しく腐
食が進行してしまうという例もある。一般には硫酸濃度
５０〜７０％の沸騰硫酸がもっとも腐食性が強いと言わ
れている。
全く異なり、硫酸濃度９０％という高濃度硫酸中で耐食
性ある材料でも５０％未満という希硫酸中では著しく腐
食が進行してしまうという例もある。一般には硫酸濃度
５０〜７０％の沸騰硫酸がもっとも腐食性が強いと言わ
れている。
【０００４】現状では、硫酸濃度が５０〜７０％の高温
硫酸下で耐食性、加工性、安全性などの諸性質を満足す
る金属材料は存在しないため、一般に耐火物の採用が余
儀なくされている。しかし、耐火物は硫酸中への異物混
入という問題を有しており、純度を要求される硫酸精製
装置の構造用材料として耐硫酸性金属材料の開発が強く
望まれてきた。
硫酸下で耐食性、加工性、安全性などの諸性質を満足す
る金属材料は存在しないため、一般に耐火物の採用が余
儀なくされている。しかし、耐火物は硫酸中への異物混
入という問題を有しており、純度を要求される硫酸精製
装置の構造用材料として耐硫酸性金属材料の開発が強く
望まれてきた。
【０００５】ところで、最近、特異な性質を持った金属
間化合物を基とする金属材料が注目され、その中には良
好な耐食性を示すものも知られている。そして、これま
でにも種々の金属間化合物系材料の研究が行われてきた
が、未だ広範に実用化し得る材料は見出されていない。
間化合物を基とする金属材料が注目され、その中には良
好な耐食性を示すものも知られている。そして、これま
でにも種々の金属間化合物系材料の研究が行われてきた
が、未だ広範に実用化し得る材料は見出されていない。
【０００６】例えば、特公昭４２−５５２３号公報には
Ｓｉ：７〜１２％、（Ｓｉ＋０．５Ｔｉ）：９．５〜１
２．５％、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｗ：５％以下、残部Ｎｉの耐硫
酸性Ｎｉ合金が開示されているが、そのときの硫酸濃度
は２５％、７５％、そして９０％であって、最も腐食性
の強い濃度５０〜７０％の硫酸に対する抵抗性は不明で
ある。
Ｓｉ：７〜１２％、（Ｓｉ＋０．５Ｔｉ）：９．５〜１
２．５％、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｗ：５％以下、残部Ｎｉの耐硫
酸性Ｎｉ合金が開示されているが、そのときの硫酸濃度
は２５％、７５％、そして９０％であって、最も腐食性
の強い濃度５０〜７０％の硫酸に対する抵抗性は不明で
ある。
【０００７】また、Ｂｒ．Ｃｏｒｒｏｓ． Ｊ．，１９
７０， Ｖｏｌ．５ Ｍａｒｃｈ の論文（Ｗ．Ｂａｒ
ｋｅｒ ｅｔ． ａｌ．）の第８２頁のＦｉｇ．８，
９には、Ｎｉ−Ｓｉ−Ｔｉ−Ｃｕ合金の機械的特性と沸
騰硫酸液中での耐硫酸性との評価が行われているが、特
にＦｉｇ．９ で明らかにされているように、耐硫酸性
は硫酸濃度５０〜７０％の範囲で著しく劣化している。 このときの合金組成はＮｉ−９．６ ％Ｓｉ−２．８
％Ｔｉ−３．１ ％Ｃｕである。
７０， Ｖｏｌ．５ Ｍａｒｃｈ の論文（Ｗ．Ｂａｒ
ｋｅｒ ｅｔ． ａｌ．）の第８２頁のＦｉｇ．８，
９には、Ｎｉ−Ｓｉ−Ｔｉ−Ｃｕ合金の機械的特性と沸
騰硫酸液中での耐硫酸性との評価が行われているが、特
にＦｉｇ．９ で明らかにされているように、耐硫酸性
は硫酸濃度５０〜７０％の範囲で著しく劣化している。 このときの合金組成はＮｉ−９．６ ％Ｓｉ−２．８
％Ｔｉ−３．１ ％Ｃｕである。
【０００８】しかも、これら従来の材料は延性が十分で
ないため信頼性のある材料として重要部材に使用するに
はまだ不十分である。耐硫酸性ばかりでなく、延性およ
び加工性に優れた安価な材料の出現が求められている。
ないため信頼性のある材料として重要部材に使用するに
はまだ不十分である。耐硫酸性ばかりでなく、延性およ
び加工性に優れた安価な材料の出現が求められている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明は
耐硫酸性、特に硫酸濃度５０〜７０％での耐硫酸性、延
性、経済性、安全性に優れた金属間化合物基材料を提供
することを目的とする。
耐硫酸性、特に硫酸濃度５０〜７０％での耐硫酸性、延
性、経済性、安全性に優れた金属間化合物基材料を提供
することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】ＬＩ２型金属間化合物で
あるＮｉ３Ｓｉ に置換元素Ｔｉを含有させたＮｉ３（
Ｓｉ，Ｔｉ）は広い温度域にわたって優れた強度特性を
示すばかりでなく、優れた耐酸化性をも示し、耐熱材料
として非常に望ましい特性を持つ。そこで本発明者らは
このＮｉ３（Ｓｉ，Ｔｉ）が多くのＳｉを含むことに着
目し、かかる材料を耐硫酸性材料としても適用すべく種
々実験を重ねた結果、次のような知見を得て、本発明を
完成した。
あるＮｉ３Ｓｉ に置換元素Ｔｉを含有させたＮｉ３（
Ｓｉ，Ｔｉ）は広い温度域にわたって優れた強度特性を
示すばかりでなく、優れた耐酸化性をも示し、耐熱材料
として非常に望ましい特性を持つ。そこで本発明者らは
このＮｉ３（Ｓｉ，Ｔｉ）が多くのＳｉを含むことに着
目し、かかる材料を耐硫酸性材料としても適用すべく種
々実験を重ねた結果、次のような知見を得て、本発明を
完成した。
【００１１】■Ｎｉ３（Ｓｉ，Ｔｉ）の耐硫酸性はハス
テロイＤには及ばないが、良好な耐硫酸性を示し、ハス
テロイＤより優れた延性を持つ。 ■このＮｉ３（Ｓｉ，Ｔｉ）に適量のＣｕおよび必要に
応じさらにＨｆ、Ｚｒ、Ｍｏを添加することによって耐
硫酸性が更に向上し、同時に常温から高温にいたるまで
延性が保たれる。 特に一般の耐食性はハステロイＤより優れ、Ｉｎ ５０
４と同等かそれ以上である。 ■Ｂ 添加により延性が改善され、特にＴｉ５％ 以上
を含有する場合にはその改善効果が顕著である。 ■通常用いられているハステロイＤ、Ｉｎ ５０４は常
温延性はほとんどなく、構造材料として信頼性に欠ける
が、上述の組成のものは高温延性も良好なので鋳造時の
割れの問題も効果的に解決される。
テロイＤには及ばないが、良好な耐硫酸性を示し、ハス
テロイＤより優れた延性を持つ。 ■このＮｉ３（Ｓｉ，Ｔｉ）に適量のＣｕおよび必要に
応じさらにＨｆ、Ｚｒ、Ｍｏを添加することによって耐
硫酸性が更に向上し、同時に常温から高温にいたるまで
延性が保たれる。 特に一般の耐食性はハステロイＤより優れ、Ｉｎ ５０
４と同等かそれ以上である。 ■Ｂ 添加により延性が改善され、特にＴｉ５％ 以上
を含有する場合にはその改善効果が顕著である。 ■通常用いられているハステロイＤ、Ｉｎ ５０４は常
温延性はほとんどなく、構造材料として信頼性に欠ける
が、上述の組成のものは高温延性も良好なので鋳造時の
割れの問題も効果的に解決される。
【００１２】ここに、本発明の要旨とするところは、Ｓ
ｉ： ４．５〜１０．０重量％、Ｔｉ： ５ 〜１１重
量％、Ｃｕ： １〜３ 重量％、Ｂ ： １０〜１００
ｐｐｍ 、および残部実質的にＮｉから成る耐食性お
よび延性に優れたＮｉ３（Ｓｉ，Ｔｉ）基材料である。
ｉ： ４．５〜１０．０重量％、Ｔｉ： ５ 〜１１重
量％、Ｃｕ： １〜３ 重量％、Ｂ ： １０〜１００
ｐｐｍ 、および残部実質的にＮｉから成る耐食性お
よび延性に優れたＮｉ３（Ｓｉ，Ｔｉ）基材料である。
【００１３】本発明の好適態様にあっては、上記Ｎｉ３
（Ｓｉ，Ｔｉ）基材料は、さらに、 Ｚｒ： ０．５ 〜１．０ 重量％、Ｈｆ： ０．５
〜１．５重量％、およびＭｏ： ０．５ 〜１．０ 重
量％の一種または二種以上を含有してもよい。
（Ｓｉ，Ｔｉ）基材料は、さらに、 Ｚｒ： ０．５ 〜１．０ 重量％、Ｈｆ： ０．５
〜１．５重量％、およびＭｏ： ０．５ 〜１．０ 重
量％の一種または二種以上を含有してもよい。
【００１４】
【作用】次に、本発明において組成を上述のように限定
した理由について説明する。以下、特にことわらない限
り、組成は重量％で示すものとする。
した理由について説明する。以下、特にことわらない限
り、組成は重量％で示すものとする。
【００１５】Ｓｉ （珪素）：Ｓｉは良好な耐硫酸性を
保持するうえで重要な元素であるが、Ｓｉ含有量が高く
なると常温延性が低下する。そのためＳｉ含有量は４．
５ 〜１０．０重量％とした。好ましくは、５〜８重量
％である。
保持するうえで重要な元素であるが、Ｓｉ含有量が高く
なると常温延性が低下する。そのためＳｉ含有量は４．
５ 〜１０．０重量％とした。好ましくは、５〜８重量
％である。
【００１６】Ｔｉ （チタン）：Ｔｉは常温延性を改善
する点で重要な元素であるが、５重量％未満では延性を
改善する効果がないので、下限を５重量％とした。特に
Ｔｉ５重量％以上とすることによってＢの添加による更
なる延性の改善効果が顕著である。しかし、Ｔｉ含有量
が多くなり過ぎると、耐硫酸性を低下させ、またＴｉは
高価な元素であるので上限を１１重量％とした。好まし
くは、５〜８重量％である。
する点で重要な元素であるが、５重量％未満では延性を
改善する効果がないので、下限を５重量％とした。特に
Ｔｉ５重量％以上とすることによってＢの添加による更
なる延性の改善効果が顕著である。しかし、Ｔｉ含有量
が多くなり過ぎると、耐硫酸性を低下させ、またＴｉは
高価な元素であるので上限を１１重量％とした。好まし
くは、５〜８重量％である。
【００１７】Ｃｕ （銅）：Ｃｕ は耐硫酸性を改善す
る最も重要な元素であって、１．０ 重量％未満では効
果が少ないので、下限を１．０ 重量％とした。しかし
、３重量％を超えて添加すると粒界に異相が析出し、逆
に耐硫酸性を低下させるので、上限を３重量％とした。 また、Ｃｕ添加は常温延性の改善にも有効である。
る最も重要な元素であって、１．０ 重量％未満では効
果が少ないので、下限を１．０ 重量％とした。しかし
、３重量％を超えて添加すると粒界に異相が析出し、逆
に耐硫酸性を低下させるので、上限を３重量％とした。 また、Ｃｕ添加は常温延性の改善にも有効である。
【００１８】Ｂ （ボロン）：Ｂは、Ｔｉとの共存下で
みられるすぐれた延性改善効果を利用するために添加す
るのであって、１０〜１００ｐｐｍ の範囲内の添加で
その効果が発揮される。Ｂ添加による延性改善の機構に
ついては、Ｂ元素が結晶粒界に高濃度に偏析することに
よりその結晶粒界の結合強度をＴｉ元素と共に高めるこ
とによって延性改善が発揮されるものと考えている。
みられるすぐれた延性改善効果を利用するために添加す
るのであって、１０〜１００ｐｐｍ の範囲内の添加で
その効果が発揮される。Ｂ添加による延性改善の機構に
ついては、Ｂ元素が結晶粒界に高濃度に偏析することに
よりその結晶粒界の結合強度をＴｉ元素と共に高めるこ
とによって延性改善が発揮されるものと考えている。
【００１９】Ｈｆ、Ｚｒ、Ｍｏ（ ハフニウム、ジルコ
ニウム、モリブデン）：Ｈｆ、ＺｒおよびＭｏは、任意
添加成分であって、そのうち少なくとも１種の添加で高
温延性を改善する。そのような効果を発揮させるにはそ
れぞれ０．５ 重量％以上添加することが必要である。 しかし、Ｚｒ：１．０重量％、Ｈｆ： １．５ 重量％
およびＭｏ：１．０重量％をそれぞれ超えて添加すると
、耐硫酸性が低下する。
ニウム、モリブデン）：Ｈｆ、ＺｒおよびＭｏは、任意
添加成分であって、そのうち少なくとも１種の添加で高
温延性を改善する。そのような効果を発揮させるにはそ
れぞれ０．５ 重量％以上添加することが必要である。 しかし、Ｚｒ：１．０重量％、Ｈｆ： １．５ 重量％
およびＭｏ：１．０重量％をそれぞれ超えて添加すると
、耐硫酸性が低下する。
【００２０】本発明にかかる合金は、その製造方法によ
っては制限されないが、一般には、上述のような合金組
成に調製された材料を不活性雰囲気内で溶解し、鋳造し
てから均質化熱処理および規則化熱処理を行うことで、
Ｎｉ３（Ｓｉ，Ｔｉ）基の金属間化合物合金を製造する
。なお、熱処理自体は公知の内容であってそれに準じて
処理すればよい。
っては制限されないが、一般には、上述のような合金組
成に調製された材料を不活性雰囲気内で溶解し、鋳造し
てから均質化熱処理および規則化熱処理を行うことで、
Ｎｉ３（Ｓｉ，Ｔｉ）基の金属間化合物合金を製造する
。なお、熱処理自体は公知の内容であってそれに準じて
処理すればよい。
【００２１】特に、本発明にかかる合金組成は高温延性
が良好であるため、鋳込み割れは見られず、健全な鋳肌
を有する。次に、実施例によって本発明をさらに具体的
に説明する。
が良好であるため、鋳込み割れは見られず、健全な鋳肌
を有する。次に、実施例によって本発明をさらに具体的
に説明する。
【００２２】
【実施例】各試料はアルゴンアーク溶解によって溶解し
、適宜形状に鋳込む。得られた鋳塊に１３２３°Ｋ で
２４時間の均質化熱処理を施してから、更に１１７３°
Ｋ で２４時間の規則化熱処理を施した。得られた供試
材から試験片を切り出し、硫酸腐食試験および引張試験
に供した。各供試材の組成は表１にまとめて示す。
、適宜形状に鋳込む。得られた鋳塊に１３２３°Ｋ で
２４時間の均質化熱処理を施してから、更に１１７３°
Ｋ で２４時間の規則化熱処理を施した。得られた供試
材から試験片を切り出し、硫酸腐食試験および引張試験
に供した。各供試材の組成は表１にまとめて示す。
【００２３】一方、比較材としては耐硫酸材料として現
在使用されているハステロイＤおよびＩｎ ５０４をも
同様にアルゴンアーク溶解法で溶製し、各供試材を得、
同様の硫酸腐食試験に供した。硫酸腐食試験は６０％Ｈ
２ＳＯ４ の９０℃溶液に２４時間浸漬することによっ
て行い、そのときの腐食度（ｇ／ｍ２ｈｒ）を求めて耐
硫酸性を評価した。結果は同じく表１にまとめて示す。
在使用されているハステロイＤおよびＩｎ ５０４をも
同様にアルゴンアーク溶解法で溶製し、各供試材を得、
同様の硫酸腐食試験に供した。硫酸腐食試験は６０％Ｈ
２ＳＯ４ の９０℃溶液に２４時間浸漬することによっ
て行い、そのときの腐食度（ｇ／ｍ２ｈｒ）を求めて耐
硫酸性を評価した。結果は同じく表１にまとめて示す。
【００２４】
【表１】
【００２５】表１に示す結果からも分かるように、本発
明によるＮｉ３（Ｓｉ，Ｔｉ）基材料の耐硫酸性はＩｎ
５０４と同等であって、ハステロイＤ よりは優れて
いる。また延性についてはＩｎ ５０４およびハステロ
イＤ のいずれよりもはるかに優れている。
明によるＮｉ３（Ｓｉ，Ｔｉ）基材料の耐硫酸性はＩｎ
５０４と同等であって、ハステロイＤ よりは優れて
いる。また延性についてはＩｎ ５０４およびハステロ
イＤ のいずれよりもはるかに優れている。
【００２６】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、耐硫酸性の優れた材料が提供されるため、耐火物で
従来構成していた装置類を金属材料で構成することがで
き、しかもかなりの延性を有することから、その適用範
囲も大幅に拡大され、当業界に大きな寄与をするもので
ある。
ば、耐硫酸性の優れた材料が提供されるため、耐火物で
従来構成していた装置類を金属材料で構成することがで
き、しかもかなりの延性を有することから、その適用範
囲も大幅に拡大され、当業界に大きな寄与をするもので
ある。
Claims (2)
- 【請求項１】 Ｓｉ： ４．５ 〜１０．０重量％、 Ｔｉ： ５〜１
１重量％、Ｃｕ： １ 〜３ 重量％、Ｂ： １０〜１
００ ｐｐｍ 、および残部実質的にＮｉから成る耐食
性および延性に優れたＮｉ３（Ｓｉ，Ｔｉ）基材料。 - 【請求項２】さらに、 Ｚｒ： ０．５ 〜１．０ 重量％、Ｈｆ： ０．５
〜１．５重量％、およびＭｏ： ０．５ 〜１．０ 重
量％の一種または二種以上を含有する請求項１記載の耐
食性および延性に優れたＮｉ３（Ｓｉ，Ｔｉ）基材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1089991A JPH04246144A (ja) | 1991-01-31 | 1991-01-31 | 耐食性および延性に優れたニッケル−ケイ素系金属間化合物材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1089991A JPH04246144A (ja) | 1991-01-31 | 1991-01-31 | 耐食性および延性に優れたニッケル−ケイ素系金属間化合物材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04246144A true JPH04246144A (ja) | 1992-09-02 |
Family
ID=11763149
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1089991A Withdrawn JPH04246144A (ja) | 1991-01-31 | 1991-01-31 | 耐食性および延性に優れたニッケル−ケイ素系金属間化合物材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04246144A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007084903A (ja) * | 2005-09-26 | 2007-04-05 | Osaka Industrial Promotion Organization | Ｎｉ３（Ｓｉ，Ｔｉ）系箔及びその製造方法 |
| JP2010031323A (ja) * | 2008-07-29 | 2010-02-12 | Osaka Prefecture Univ | ニッケル系金属間化合物、当該金属間化合物圧延箔および当該金属間化合物圧延板または箔の製造方法 |
| WO2011030904A1 (ja) | 2009-09-14 | 2011-03-17 | 公立大学法人大阪府立大学 | Ｗが添加されたＮｉ3（Ｓｉ，Ｔｉ）系金属間化合物及びその製造方法 |
| WO2011030905A1 (ja) | 2009-09-14 | 2011-03-17 | 公立大学法人大阪府立大学 | Ｔａが添加されたＮｉ3（Ｓｉ，Ｔｉ）系金属間化合物 |
| JP2014169485A (ja) * | 2013-03-04 | 2014-09-18 | Japan Steel Works Ltd:The | ニッケル系合金、鋳造材、熱間塑性加工材および熱間塑性加工材の製造方法 |
-
1991
- 1991-01-31 JP JP1089991A patent/JPH04246144A/ja not_active Withdrawn
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| KR20120051772A (ko) | 2009-09-14 | 2012-05-22 | 고리츠다이가쿠호징 오사카후리츠다이가쿠 | Ｔａ가 첨가된 Ｎｉ３(Ｓｉ,Ｔｉ)계 금속간 화합물 |
| KR20120081597A (ko) | 2009-09-14 | 2012-07-19 | 고리츠다이가쿠호징 오사카후리츠다이가쿠 | Ｗ가 첨가된 Ｎｉ３(Ｓｉ,Ｔｉ)계 금속간 화합물 및 그 제조방법 |
| US9371574B2 (en) | 2009-09-14 | 2016-06-21 | Osaka Prefecture University Public Corporation | Ni3(Si, Ti)-based intermetallic compound to which W is added, and method for producing same |
| US9447485B2 (en) | 2009-09-14 | 2016-09-20 | Osaka Prefecture University Public Corporation | Ni3(Si, Ti)-based intermetallic compound to which Ta is added |
| JP2014169485A (ja) * | 2013-03-04 | 2014-09-18 | Japan Steel Works Ltd:The | ニッケル系合金、鋳造材、熱間塑性加工材および熱間塑性加工材の製造方法 |
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