JPH05125519A - ニオブ合金の拡散被覆処理法 - Google Patents
ニオブ合金の拡散被覆処理法Info
- Publication number
- JPH05125519A JPH05125519A JP13119591A JP13119591A JPH05125519A JP H05125519 A JPH05125519 A JP H05125519A JP 13119591 A JP13119591 A JP 13119591A JP 13119591 A JP13119591 A JP 13119591A JP H05125519 A JPH05125519 A JP H05125519A
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- Japan
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- powder
- diffusion coating
- alloy
- niobium alloy
- aluminum
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ニオブ合金の耐酸化性を改善してそれを大気
中で高温部材として用い得るようにする方法を提供する
ことである。 【構成】 ニオブ合金をアルミニウム粉末とハロゲン化
イットリウム粉末を含む拡散被覆剤中に埋め込んで非酸
化性雰囲気中で加熱することを特徴とする、ニオブ合金
の拡散被覆処理法。
中で高温部材として用い得るようにする方法を提供する
ことである。 【構成】 ニオブ合金をアルミニウム粉末とハロゲン化
イットリウム粉末を含む拡散被覆剤中に埋め込んで非酸
化性雰囲気中で加熱することを特徴とする、ニオブ合金
の拡散被覆処理法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は新規なニオブ合金の拡散
被覆処理法、より詳細には、ニオブ合金に粉末パック法
によりアルミニウム、イットリウム拡散被覆処理を行な
いニオブ合金の耐酸化性を改善しようとするものであ
る。
被覆処理法、より詳細には、ニオブ合金に粉末パック法
によりアルミニウム、イットリウム拡散被覆処理を行な
いニオブ合金の耐酸化性を改善しようとするものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】アルミニウムをベースとした粉末パック
法による拡散被覆処理は、例えば特開昭５６−８１６６
８号公報（耐熱合金のＡｌコーティング法）に認められ
るように、主に耐熱合金（Ｎｉ基、Ｃｒ基、Ｆｅ基等）
に対して耐酸化性及び耐食性の改善を目的として行なわ
れてきた。
法による拡散被覆処理は、例えば特開昭５６−８１６６
８号公報（耐熱合金のＡｌコーティング法）に認められ
るように、主に耐熱合金（Ｎｉ基、Ｃｒ基、Ｆｅ基等）
に対して耐酸化性及び耐食性の改善を目的として行なわ
れてきた。
【０００３】アルミニウムの拡散被覆処理法は通常被覆
剤（アルミニウム粉末等）、焼結防止剤（酸化アルミニ
ウム等）、活性剤（塩化アンモニウム等）の混合粉末か
らなる拡散被覆処理剤（パック剤）をセラミック容器中
に充填し、その混合粉末中に処理さるべき耐熱合金の基
材を埋込んで非酸化性雰囲気中で適切な温度で熱処理す
ることにより行なわれる。この処理により基材表面に基
材金属とアルミニウムとの間の金属間化合物が形成され
これにより基材の耐酸化性と耐食性が改善される。
剤（アルミニウム粉末等）、焼結防止剤（酸化アルミニ
ウム等）、活性剤（塩化アンモニウム等）の混合粉末か
らなる拡散被覆処理剤（パック剤）をセラミック容器中
に充填し、その混合粉末中に処理さるべき耐熱合金の基
材を埋込んで非酸化性雰囲気中で適切な温度で熱処理す
ることにより行なわれる。この処理により基材表面に基
材金属とアルミニウムとの間の金属間化合物が形成され
これにより基材の耐酸化性と耐食性が改善される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ニオブ合金は高融点金
属であるため耐熱性に優れており、高温部位で用いられ
ている。しかしこの合金は酸化により形成される酸化ニ
オブが安定した保護被膜でなく従って著しい酸化の進行
が生じるため高温部位での適用箇所が真空中及び不活性
雰囲気中などに限定されていた。
属であるため耐熱性に優れており、高温部位で用いられ
ている。しかしこの合金は酸化により形成される酸化ニ
オブが安定した保護被膜でなく従って著しい酸化の進行
が生じるため高温部位での適用箇所が真空中及び不活性
雰囲気中などに限定されていた。
【０００５】ニオブ合金の耐酸化性の改善を図るため、
たとえば上記の如き他の耐熱合金のアルミニウム拡散被
覆処理を同様に実施しても十分な改善は得られなかっ
た。その他の研究例は乏しくその効果も明らかでない。
たとえば上記の如き他の耐熱合金のアルミニウム拡散被
覆処理を同様に実施しても十分な改善は得られなかっ
た。その他の研究例は乏しくその効果も明らかでない。
【０００６】かくて本発明は上記の如き問題点を解決し
て、ニオブ合金の耐酸化性を改善し、以てニオブ合金を
大気中で高温部材として使用し得るようにする方法を提
供することを目的とするものである。
て、ニオブ合金の耐酸化性を改善し、以てニオブ合金を
大気中で高温部材として使用し得るようにする方法を提
供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者は鋭意、実験、
研究を重ねた結果、上記拡散被覆処理剤中にハロゲン化
イットリウムを含有せしめてその処理剤中にニオブ合金
を埋め込んで加熱処理することにより、かかる目的を達
成しうることを見出して本発明に至ったものである。
研究を重ねた結果、上記拡散被覆処理剤中にハロゲン化
イットリウムを含有せしめてその処理剤中にニオブ合金
を埋め込んで加熱処理することにより、かかる目的を達
成しうることを見出して本発明に至ったものである。
【０００８】よって、本発明はニオブ合金を、アルミニ
ウム粉末とハロゲン化イットリウムの粉末を含む拡散被
覆剤中に埋め込んで非酸化性雰囲気中で熱処理すること
を特徴とする、ニオブ合金の拡散被覆処理法を提供する
ものである。
ウム粉末とハロゲン化イットリウムの粉末を含む拡散被
覆剤中に埋め込んで非酸化性雰囲気中で熱処理すること
を特徴とする、ニオブ合金の拡散被覆処理法を提供する
ものである。
【０００９】本発明方法を図面を参照しつつ詳しく説明
する。
する。
【００１０】図１において、１は処理さるべきニオブ合
金材料であり、これを一定大きさ、容量のセラミック容
器２の中に充填された拡散被覆処理剤（パック剤）３の
中に埋めこむ。この拡散被覆処理剤３には被覆剤である
アルミニウム粉末と活性剤であるハロゲン化イットリウ
ム、たとえば塩化イットリウムの粉末が含まれ、この外
たとえば焼結防止剤として酸化アルミニウム粉末等が含
まれる。これら各粉末は通常重量でアルミニウム粉末約
１０〜４０％、酸化アルミニウム約４０〜８８％、ハロ
ゲン化イットリウム約２〜２０％の割合で合計が１００
％になるように混合するのが好ましい。
金材料であり、これを一定大きさ、容量のセラミック容
器２の中に充填された拡散被覆処理剤（パック剤）３の
中に埋めこむ。この拡散被覆処理剤３には被覆剤である
アルミニウム粉末と活性剤であるハロゲン化イットリウ
ム、たとえば塩化イットリウムの粉末が含まれ、この外
たとえば焼結防止剤として酸化アルミニウム粉末等が含
まれる。これら各粉末は通常重量でアルミニウム粉末約
１０〜４０％、酸化アルミニウム約４０〜８８％、ハロ
ゲン化イットリウム約２〜２０％の割合で合計が１００
％になるように混合するのが好ましい。
【００１１】このようにしてニオブ合金材料１をパック
剤３中に埋め込んで容器２にフタ４を施した後これを真
空炉５中に入れ、真空引き後、アルゴン等不活性ガスに
より置換する。その後大気圧にて３〜１５時間９００〜
１２００℃に加熱して拡散被覆処理するとコーティング
された製品６が得られる。
剤３中に埋め込んで容器２にフタ４を施した後これを真
空炉５中に入れ、真空引き後、アルゴン等不活性ガスに
より置換する。その後大気圧にて３〜１５時間９００〜
１２００℃に加熱して拡散被覆処理するとコーティング
された製品６が得られる。
【００１２】これを図２について説明すると、ニオブ合
金７を上記のように拡散被覆処理するとハロゲン化アル
ミニウム、例えば塩化アルミニウムガスが発生しそのガ
スがニオブ合金中のニオブと置換反応しアルミニウムが
ニオブ合金表面に析出する。その後アルミニウムとニオ
ブが相互拡散しニオブ合金表面にニオブ‐アルミニウム
系金属間化合物８が形成される。この金属間化合物８は
高温で大気中にさらされると、選択酸化により表面に酸
化アルミニウム９を形成し、この酸化物が緻密な保護被
覆となり、耐酸化性が改善される。
金７を上記のように拡散被覆処理するとハロゲン化アル
ミニウム、例えば塩化アルミニウムガスが発生しそのガ
スがニオブ合金中のニオブと置換反応しアルミニウムが
ニオブ合金表面に析出する。その後アルミニウムとニオ
ブが相互拡散しニオブ合金表面にニオブ‐アルミニウム
系金属間化合物８が形成される。この金属間化合物８は
高温で大気中にさらされると、選択酸化により表面に酸
化アルミニウム９を形成し、この酸化物が緻密な保護被
覆となり、耐酸化性が改善される。
【００１３】本発明では活性剤としてハロゲン化イット
リウム、例えば塩化イットリウムを使用したので、アル
ミニウムとイットリウムを同時にニオブ合金上に析出さ
せ、イットリウムを含んだニオブ‐アルミニウム系金属
間化合物を形成させる。この状態で酸化されると酸化ア
ルミニウム層９とニオブ‐アルミニウム系金属間化合物
８との界面にアルミニウムとイットリウムとの複酸化物
或はイットリウム酸化物１０等が形成され、酸化アルミ
ニウム層９の密着性が改善される。
リウム、例えば塩化イットリウムを使用したので、アル
ミニウムとイットリウムを同時にニオブ合金上に析出さ
せ、イットリウムを含んだニオブ‐アルミニウム系金属
間化合物を形成させる。この状態で酸化されると酸化ア
ルミニウム層９とニオブ‐アルミニウム系金属間化合物
８との界面にアルミニウムとイットリウムとの複酸化物
或はイットリウム酸化物１０等が形成され、酸化アルミ
ニウム層９の密着性が改善される。
【００１４】従って、アルミニウムとイットリウムとの
複合添加によりアルミニウムのみの単独添加の場合より
もさらに耐酸化性を向上させることができるのである。
複合添加によりアルミニウムのみの単独添加の場合より
もさらに耐酸化性を向上させることができるのである。
【００１５】上記のようにしてニオブ合金をアルミニウ
ム拡散被覆処理して適切なニオブ‐アルミニウム金属間
化合物を得るに最適な拡散被覆処理剤中の三成分の配合
比は図３の三角図表において点ａ，ｂ，ｃ，ｄを結ぶ線
で囲まれた四角形の領域内に入るものである。
ム拡散被覆処理して適切なニオブ‐アルミニウム金属間
化合物を得るに最適な拡散被覆処理剤中の三成分の配合
比は図３の三角図表において点ａ，ｂ，ｃ，ｄを結ぶ線
で囲まれた四角形の領域内に入るものである。
【００１６】以下に実施例を示す。
【００１７】
【実施例】処理されるニオブ合金材料はＮｂ９９％，Ｚ
ｒ１％の組成を有する１５mm×１５mm×２mmの大きさの
試片である。
ｒ１％の組成を有する１５mm×１５mm×２mmの大きさの
試片である。
【００１８】拡散被覆処理剤（パック剤）はＡｌ粉末２
０％、塩化イットリウム３％、酸化アルミニウム７７％
の組成を有する混合物である。
０％、塩化イットリウム３％、酸化アルミニウム７７％
の組成を有する混合物である。
【００１９】セラミック容器内に上記組成の拡散被覆処
理剤を充填し、その中に上記組成のニオブ合金材料を埋
め込み、フタをした後真空炉に入れた。真空引き後アル
ゴンガスにより置換し、その後大気圧において、９００
℃に３時間加熱してアルミニウム拡散被覆処理した。
理剤を充填し、その中に上記組成のニオブ合金材料を埋
め込み、フタをした後真空炉に入れた。真空引き後アル
ゴンガスにより置換し、その後大気圧において、９００
℃に３時間加熱してアルミニウム拡散被覆処理した。
【００２０】このように処理されたニオブ合金材料を１
３００℃で２００分間大気中で酸化させ、単位面積あた
りの重量増加を求めて耐酸化性を評価した。
３００℃で２００分間大気中で酸化させ、単位面積あた
りの重量増加を求めて耐酸化性を評価した。
【００２１】比較例としてこれとは別に塩化イットリウ
ムの代りに塩化アンモニウムを用いた以外は上記と同様
にしてアルミニウム拡散被覆処理し、更に上記のように
大気中で酸化させた後の単位面積当りの重量増加を求め
て両者の耐酸化性を比較した。
ムの代りに塩化アンモニウムを用いた以外は上記と同様
にしてアルミニウム拡散被覆処理し、更に上記のように
大気中で酸化させた後の単位面積当りの重量増加を求め
て両者の耐酸化性を比較した。
【００２２】この結果は図４に示すとおりであり、塩化
イットリウムを用いたときは代りに塩化アンモニウムを
用いたときよりも酸化による重量増加は半分であり、耐
酸化性が著しく改善されていることが明らかである。
イットリウムを用いたときは代りに塩化アンモニウムを
用いたときよりも酸化による重量増加は半分であり、耐
酸化性が著しく改善されていることが明らかである。
【００２３】
【発明の効果】このようにして本発明方法によればニオ
ブ合金の耐酸化性を著しく改善することができ、たとえ
ばＳＳＴ／ＨＳＴなどの高速機の機体表面に使用される
結合金具などの高温部材に適用することができるように
なり本発明は誠に有効である。
ブ合金の耐酸化性を著しく改善することができ、たとえ
ばＳＳＴ／ＨＳＴなどの高速機の機体表面に使用される
結合金具などの高温部材に適用することができるように
なり本発明は誠に有効である。
【図１】本発明によるアルミニウム‐イットリウム拡散
被覆方法を説明するための説明図。
被覆方法を説明するための説明図。
【図２】図１の方法による耐酸化性改善作用を説明する
ための説明図。
ための説明図。
【図３】本発明による拡散被覆処理剤中の三成分の最適
配合比を示す三角図表。
配合比を示す三角図表。
【図４】本発明の実施例と比較例による耐酸化性試験結
果を示す図表。
果を示す図表。
１ ニオブ合金材料 ３ 拡散被覆処理剤 ５ 真空炉
Claims (1)
- 【請求項１】ニオブ合金をアルミニウム粉末とハロゲン
化イットリウムの粉末を含む拡散被覆処理剤中に埋め込
んで非酸化性雰囲気中で加熱処理することを特徴とする
ニオブ合金の拡散被覆処理法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13119591A JPH05125519A (ja) | 1991-06-03 | 1991-06-03 | ニオブ合金の拡散被覆処理法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13119591A JPH05125519A (ja) | 1991-06-03 | 1991-06-03 | ニオブ合金の拡散被覆処理法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05125519A true JPH05125519A (ja) | 1993-05-21 |
Family
ID=15052251
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13119591A Pending JPH05125519A (ja) | 1991-06-03 | 1991-06-03 | ニオブ合金の拡散被覆処理法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05125519A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07173605A (ja) * | 1993-12-20 | 1995-07-11 | Nippon Karoraizu Kogyo Kk | 連続拡散浸透処理方法及びその装置 |
| JP2007113081A (ja) * | 2005-10-21 | 2007-05-10 | National Institute For Materials Science | パック・セメンテーション法 |
| CN105887007A (zh) * | 2016-05-25 | 2016-08-24 | 芜湖众源复合新材料有限公司 | 一种发热电阻丝并列式多元合金共渗炉 |
| CN105908121A (zh) * | 2016-06-04 | 2016-08-31 | 芜湖众源复合新材料有限公司 | 一种螺栓表面处理用高温旋转加热设备 |
| CN106011742A (zh) * | 2016-05-26 | 2016-10-12 | 芜湖众源复合新材料有限公司 | 一种自动化控制多元合金共渗炉系统 |
-
1991
- 1991-06-03 JP JP13119591A patent/JPH05125519A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07173605A (ja) * | 1993-12-20 | 1995-07-11 | Nippon Karoraizu Kogyo Kk | 連続拡散浸透処理方法及びその装置 |
| JP2007113081A (ja) * | 2005-10-21 | 2007-05-10 | National Institute For Materials Science | パック・セメンテーション法 |
| CN105887007A (zh) * | 2016-05-25 | 2016-08-24 | 芜湖众源复合新材料有限公司 | 一种发热电阻丝并列式多元合金共渗炉 |
| CN106011742A (zh) * | 2016-05-26 | 2016-10-12 | 芜湖众源复合新材料有限公司 | 一种自动化控制多元合金共渗炉系统 |
| CN105908121A (zh) * | 2016-06-04 | 2016-08-31 | 芜湖众源复合新材料有限公司 | 一种螺栓表面处理用高温旋转加热设备 |
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