JPH055173A - クロマイジング処理方法 - Google Patents
クロマイジング処理方法Info
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- JPH055173A JPH055173A JP2006591A JP2006591A JPH055173A JP H055173 A JPH055173 A JP H055173A JP 2006591 A JP2006591 A JP 2006591A JP 2006591 A JP2006591 A JP 2006591A JP H055173 A JPH055173 A JP H055173A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】金属Cr粉末とZn、Ｗ、TiおよびMoの１種以上か
らなる金属粉末Ｍ（金属粉末Ｍの金属Cr粉末に対する重
量比が0.01〜2.7 ）と、アルミナおよびハロゲン化物か
らなる浸透剤中に炭素鋼、低合金鋼、その他の鉄基合金
を埋設し、鋼表面にクロム拡散層を形成させる。金属Ｖ
粉末を所定量加えるのも効果的である。 【効果】被処理材の表面に、良好な耐食性を有する厚い
クロム拡散層を処理コストの顕著な上昇を伴うことなく
容易に形成させることができる。
らなる金属粉末Ｍ（金属粉末Ｍの金属Cr粉末に対する重
量比が0.01〜2.7 ）と、アルミナおよびハロゲン化物か
らなる浸透剤中に炭素鋼、低合金鋼、その他の鉄基合金
を埋設し、鋼表面にクロム拡散層を形成させる。金属Ｖ
粉末を所定量加えるのも効果的である。 【効果】被処理材の表面に、良好な耐食性を有する厚い
クロム拡散層を処理コストの顕著な上昇を伴うことなく
容易に形成させることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、金属、特に炭素鋼あ
るいは鉄基合金の表面にクロム拡散層を形成させるクロ
マイジング処理方法に関する。
るいは鉄基合金の表面にクロム拡散層を形成させるクロ
マイジング処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】Crを金属の表面に被覆したりあるいは拡
散浸透させる処理が、従来から主に鉄鋼材料の耐食性や
耐酸化性を改善する手段として行われている。そのため
の方法として一般に採用されているのは、電気メッキ
法、粉末法および気相法である。
散浸透させる処理が、従来から主に鉄鋼材料の耐食性や
耐酸化性を改善する手段として行われている。そのため
の方法として一般に採用されているのは、電気メッキ
法、粉末法および気相法である。
【０００３】粉末法および気相法は金属表面からCrを拡
散浸透させる方法で、クロマイジング処理方法といわれ
ている。
散浸透させる方法で、クロマイジング処理方法といわれ
ている。
【０００４】電気メッキ法による被覆の場合は被処理金
属材料とクロム被覆層の間に拡散層がないため密着力が
不十分で、剥離し易く、またピンホールができるので耐
食性が充分でない。
属材料とクロム被覆層の間に拡散層がないため密着力が
不十分で、剥離し易く、またピンホールができるので耐
食性が充分でない。
【０００５】一方、クロマイジング処理により形成され
るクロム拡散層は優れた耐食性を有し、母材との密着性
が良好で、金属の表面処理として極めて有効である。し
かし、長期間にわたり安定した耐食性を確保するために
は、被膜の厚膜化が必要であり、従って1000℃以上の高
温で長時間処理しなければならず、処理コストの上昇を
まぬがれない。
るクロム拡散層は優れた耐食性を有し、母材との密着性
が良好で、金属の表面処理として極めて有効である。し
かし、長期間にわたり安定した耐食性を確保するために
は、被膜の厚膜化が必要であり、従って1000℃以上の高
温で長時間処理しなければならず、処理コストの上昇を
まぬがれない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、炭素
鋼あるいは鉄基合金の表面に、良好な耐食性ならびに母
材との密着性を有する厚いクロム拡散層を処理コストの
顕著な上昇を伴わずに短時間で形成することが可能なク
ロマイジング処理方法を提供することにある。
鋼あるいは鉄基合金の表面に、良好な耐食性ならびに母
材との密着性を有する厚いクロム拡散層を処理コストの
顕著な上昇を伴わずに短時間で形成することが可能なク
ロマイジング処理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】本発明者らは、炭素鋼あ
るいは鉄基合金に対するクロマイジング処理について検
討を重ねた結果、金属Cr粉末、アルミナおよびハロゲン
化物からなる浸透剤を用いる粉末パック法において、金
属Cr粉末にZn、Ｗ、TiおよびMoのうちの１種以上の金属
粉末を添加することにより、被処理材の表面に形成され
るクロム拡散層が著しく厚くなり、かつ耐食性も向上す
ることを見いだした。また、さらにＶを添加することも
有効である。
るいは鉄基合金に対するクロマイジング処理について検
討を重ねた結果、金属Cr粉末、アルミナおよびハロゲン
化物からなる浸透剤を用いる粉末パック法において、金
属Cr粉末にZn、Ｗ、TiおよびMoのうちの１種以上の金属
粉末を添加することにより、被処理材の表面に形成され
るクロム拡散層が著しく厚くなり、かつ耐食性も向上す
ることを見いだした。また、さらにＶを添加することも
有効である。
【０００８】本発明は上記の知見に基づいてなされたも
ので、その要旨は下記およびのクロマイジング処理
方法にある。
ので、その要旨は下記およびのクロマイジング処理
方法にある。
【０００９】 金属Cr粉末とZn、Ｗ、TiおよびMoの１
種以上からなる金属粉末（以下、「金属粉末Ｍ」とい
う）との混合物であって、下記 (1)式を満足する金属粉
末と、アルミナおよびハロゲン化物との混合物からなる
浸透剤中に被処理材を埋設し、被処理材表面にクロム拡
散層を形成させることを特徴とするクロマイジング処理
方法。
種以上からなる金属粉末（以下、「金属粉末Ｍ」とい
う）との混合物であって、下記 (1)式を満足する金属粉
末と、アルミナおよびハロゲン化物との混合物からなる
浸透剤中に被処理材を埋設し、被処理材表面にクロム拡
散層を形成させることを特徴とするクロマイジング処理
方法。
【００１０】 0.01≦Ｍ／Cr（重量比）≦2.7 ・・・(1) ただし、ＭはZn、Ｗ、TiおよびMoの１種以上からなる金
属粉末 Crは金属Cr粉末 金属粉末として、さらに金属Ｖ粉末を、下記 (2)式
および (3)式を満足するように加えた金属粉末を用いる
前記記載のクロマイジング処理方法。
属粉末 Crは金属Cr粉末 金属粉末として、さらに金属Ｖ粉末を、下記 (2)式
および (3)式を満足するように加えた金属粉末を用いる
前記記載のクロマイジング処理方法。
【００１１】 0.01≦（Ｍ＋Ｖ）／Cr（重量比）≦2.7 ・・・(2) Ｖ／Ｍ（重量比）≦0.8 ・・・(3) ただし、Ｖは金属Ｖ粉末 前記の被処理材、すなわちクロマイジング処理の対象と
なる金属は、炭素鋼、低合金鋼、その他、耐食性、耐酸
化性を付与しようとする鉄基合金である。
なる金属は、炭素鋼、低合金鋼、その他、耐食性、耐酸
化性を付与しようとする鉄基合金である。
【００１２】前記の金属粉末およびアルミナ(Al2O3) の
粒径は、後述するようにそれぞれ20mm以下、および１mm
以下とするのが望ましい。また、ハロゲン化物として
は、NH4Cl 、NH4I、NaCl、NH4Br 等を用いればよい。
粒径は、後述するようにそれぞれ20mm以下、および１mm
以下とするのが望ましい。また、ハロゲン化物として
は、NH4Cl 、NH4I、NaCl、NH4Br 等を用いればよい。
【００１３】浸透剤の望ましい組成範囲は、重量比で金
属粉末10〜90重量％、Al2O3 88〜15重量％、ハロゲン化
物２重量％である。
属粉末10〜90重量％、Al2O3 88〜15重量％、ハロゲン化
物２重量％である。
【００１４】被処理材表面にクロム拡散層を形成させる
には、上記の浸透剤中に炭素鋼、低合金鋼など被処理材
を埋め込んで、通常用いられる方法、すなわち、Arまた
はH2雰囲気中、 900℃以上で加熱処理を施せばよい。な
お、処理時間は必要なクロム拡散層の厚さに応じて適宜
定める。
には、上記の浸透剤中に炭素鋼、低合金鋼など被処理材
を埋め込んで、通常用いられる方法、すなわち、Arまた
はH2雰囲気中、 900℃以上で加熱処理を施せばよい。な
お、処理時間は必要なクロム拡散層の厚さに応じて適宜
定める。
【００１５】
【作用】本発明のクロマイジング処理により厚いクロム
拡散層が得られるのは下記の理由によるものと考えられ
る。
拡散層が得られるのは下記の理由によるものと考えられ
る。
【００１６】通常の金属Cr粉末だけを含む浸透剤により
例えば炭素鋼の鋼管を処理する場合の反応（クロマイジ
ング反応）は、ハロゲン化物として NH4Clを使用する場
合を例にとると、次の通りである。すなわち、 NH4Clと
Crとが NH4Cl → NH3＋ HCl ・・・(4) Cr＋２HCl → H2 ＋ CrCl2 ・・・(5) のように反応し、次いで、生成した CrCl2が鋼管素地の
Feと下記 (6)式のように反応し、あるいは下記 (7)式の
ように分解してCrが析出する。このCrが素地表面から浸
透して緻密なクロマイジング層が形成される。
例えば炭素鋼の鋼管を処理する場合の反応（クロマイジ
ング反応）は、ハロゲン化物として NH4Clを使用する場
合を例にとると、次の通りである。すなわち、 NH4Clと
Crとが NH4Cl → NH3＋ HCl ・・・(4) Cr＋２HCl → H2 ＋ CrCl2 ・・・(5) のように反応し、次いで、生成した CrCl2が鋼管素地の
Feと下記 (6)式のように反応し、あるいは下記 (7)式の
ように分解してCrが析出する。このCrが素地表面から浸
透して緻密なクロマイジング層が形成される。
【００１７】 CrCl2 ＋ Fe → Cr ＋ FeCl2 ・・・(6) CrCl2 → Cr ＋ Cl2 ・・・(7) このとき、通常のクロマイジング反応温度域(900〜1200
℃) では、母材の鋼はオーステナイト相となる (図１参
照。なお、図１はBinaly Alloy Phase DiagramVol.1(19
86、ASM 発行) 822 頁から引用) 。従って、Cr拡散層の
厚みを決定するのは、オーステナイト中のCrの拡散速度
である。一方、浸透剤中に前記の金属(Zn、Ｗ、Tiおよ
びMo) 粉末の１種以上を含有させると、クロマイジング
反応中に鋼の表面にフェライト相が形成され、従って、
Crはフェライト相中を拡散することとなる。Crの拡散速
度は、フェライト相中の方がオーステナイト相中におけ
るよりも速いので (図２参照) 、通常の金属Cr粉末だけ
を含む浸透剤で処理した場合に比べクロム拡散層は厚く
なる。なお、図２は第３版鉄鋼便覧Ｉ基礎（昭和56年６
月20日、丸善株式会社発行）に掲載されているα−Feお
よびγ−Fe中のCrの拡散係数に基づいて作成した図であ
る。
℃) では、母材の鋼はオーステナイト相となる (図１参
照。なお、図１はBinaly Alloy Phase DiagramVol.1(19
86、ASM 発行) 822 頁から引用) 。従って、Cr拡散層の
厚みを決定するのは、オーステナイト中のCrの拡散速度
である。一方、浸透剤中に前記の金属(Zn、Ｗ、Tiおよ
びMo) 粉末の１種以上を含有させると、クロマイジング
反応中に鋼の表面にフェライト相が形成され、従って、
Crはフェライト相中を拡散することとなる。Crの拡散速
度は、フェライト相中の方がオーステナイト相中におけ
るよりも速いので (図２参照) 、通常の金属Cr粉末だけ
を含む浸透剤で処理した場合に比べクロム拡散層は厚く
なる。なお、図２は第３版鉄鋼便覧Ｉ基礎（昭和56年６
月20日、丸善株式会社発行）に掲載されているα−Feお
よびγ−Fe中のCrの拡散係数に基づいて作成した図であ
る。
【００１８】前記の金属Cr粉末に対する金属粉末Ｍの重
量比、すなわち、Ｍ／Cr（重量比）が0.01未満では、ク
ロマイジング反応中に鋼の表層がフェライト相とならな
いためクロム拡散層の厚みの増加が認められず、一方、
Ｍ／Cr（重量比）が 2.7を超えるとクロム拡散層中のCr
濃度の増加が認められないので、Ｍ／Cr（重量比）は0.
01〜2.7 とした。
量比、すなわち、Ｍ／Cr（重量比）が0.01未満では、ク
ロマイジング反応中に鋼の表層がフェライト相とならな
いためクロム拡散層の厚みの増加が認められず、一方、
Ｍ／Cr（重量比）が 2.7を超えるとクロム拡散層中のCr
濃度の増加が認められないので、Ｍ／Cr（重量比）は0.
01〜2.7 とした。
【００１９】金属粉末Ｍにさらに金属Ｖ粉末を加える場
合も、上記と同様の理由で、（Ｍ＋Ｖ) ／Cr（重量比）
は0.01〜2.7 とした。また、この場合は、Ｖ／Ｍ（重量
比）が 0.8を超えると拡散層中のＶの濃度が増加し、耐
食性に必要なCr濃度が減少するのでＶ／Ｍ（重量比）は
0.8以下とすることが必要である。
合も、上記と同様の理由で、（Ｍ＋Ｖ) ／Cr（重量比）
は0.01〜2.7 とした。また、この場合は、Ｖ／Ｍ（重量
比）が 0.8を超えると拡散層中のＶの濃度が増加し、耐
食性に必要なCr濃度が減少するのでＶ／Ｍ（重量比）は
0.8以下とすることが必要である。
【００２０】金属粉末の粒径は、20mmを超えるとクロマ
イジング反応に必要なハロゲン化金属の生成量が不足す
るので前記のように20mm以下とするのが望ましい。
イジング反応に必要なハロゲン化金属の生成量が不足す
るので前記のように20mm以下とするのが望ましい。
【００２１】粒径１mmを超えるアルミナを用いるとクロ
マイジング処理時に浸透剤中の金属が融着し、アルミナ
が有効な焼結防止剤として働かないので、その粒径は１
mm以下とするのが望ましい。
マイジング処理時に浸透剤中の金属が融着し、アルミナ
が有効な焼結防止剤として働かないので、その粒径は１
mm以下とするのが望ましい。
【００２２】浸透剤中の金属粉末の量は、10重量％未満
であるとクロマイジング反応に必要なハロゲン化金属の
生成量が不足し、一方、90重量％を超えるとクロマイジ
ング処理時に金属粉末が融着するので、その望ましい範
囲は10〜90重量％である。
であるとクロマイジング反応に必要なハロゲン化金属の
生成量が不足し、一方、90重量％を超えるとクロマイジ
ング処理時に金属粉末が融着するので、その望ましい範
囲は10〜90重量％である。
【００２３】
【実施例１】表１に示す成分の板 (20mmｗ×50mmｌ×５
mmｔ) を、金属Cr粉末 (粒径５mm以下) 60重量％、金属
粉末Ｍ (Zn、Ｗ、TiおよびMoのそれぞれ１種、粒径はい
ずれも５mm以下) 20重量％、アルミナ18重量％および塩
化アンモニウム２重量％からなる浸透剤中に埋設した
後、H2気流中1050℃で、10時間のクロマイジング処理を
実施した。また、比較のため前記の板を金属Cr粉末80重
量％、アルミナ18重量％、塩化アンモニウム２重量％か
らなる浸透剤中に埋設し、同じ条件でクロマイジング処
理を行った。処理終了後、光学顕微鏡によりクロム拡散
層の厚みを測定した。
mmｔ) を、金属Cr粉末 (粒径５mm以下) 60重量％、金属
粉末Ｍ (Zn、Ｗ、TiおよびMoのそれぞれ１種、粒径はい
ずれも５mm以下) 20重量％、アルミナ18重量％および塩
化アンモニウム２重量％からなる浸透剤中に埋設した
後、H2気流中1050℃で、10時間のクロマイジング処理を
実施した。また、比較のため前記の板を金属Cr粉末80重
量％、アルミナ18重量％、塩化アンモニウム２重量％か
らなる浸透剤中に埋設し、同じ条件でクロマイジング処
理を行った。処理終了後、光学顕微鏡によりクロム拡散
層の厚みを測定した。
【００２４】表２に測定結果を示す。この表から明らか
なように、本発明方法により形成されたクロム拡散層の
厚みは、比較例に示した通常の処理により形成される厚
みに比べて著しく厚くなっている。なお、金属粉末Ｍと
して (Zn、Ｗ) 、 (Zn、Ti)、 (Zn、Mo) 、 (Ｗ、Ti)
、 (Ｗ、Mo) および (Ti、Mo) の組み合わせで20重量
％混合したものを用いた場合も同様の結果が得られた。
なように、本発明方法により形成されたクロム拡散層の
厚みは、比較例に示した通常の処理により形成される厚
みに比べて著しく厚くなっている。なお、金属粉末Ｍと
して (Zn、Ｗ) 、 (Zn、Ti)、 (Zn、Mo) 、 (Ｗ、Ti)
、 (Ｗ、Mo) および (Ti、Mo) の組み合わせで20重量
％混合したものを用いた場合も同様の結果が得られた。
【００２５】
【表１】
【００２６】
【表２】
【００２７】
【実施例２】STBA24の板 (20mmｗ×50mmｌ×５mmｔ) を
表３に示す浸透剤中に埋設し、Ar気流中1100℃で、10時
間加熱し、クロマイジング処理を実施した。処理終了
後、光学顕微鏡によりクロム拡散層の厚みを測定した。
表３に示す浸透剤中に埋設し、Ar気流中1100℃で、10時
間加熱し、クロマイジング処理を実施した。処理終了
後、光学顕微鏡によりクロム拡散層の厚みを測定した。
【００２８】表３に測定結果を併せて示す。この表から
明らかなように、本発明方法により形成されたクロム拡
散層は、厚みが著しく増大しているとともに、クロム拡
散層中のCr濃度の増加が認められた。
明らかなように、本発明方法により形成されたクロム拡
散層は、厚みが著しく増大しているとともに、クロム拡
散層中のCr濃度の増加が認められた。
【００２９】
【表３】
【００３０】
【実施例３】SUS304の鋼管 (60mmφ×５mmｔ× 200mm
ｌ) を表４に示す浸透剤中に埋設し、H2気流中1200℃
で、２時間加熱し、クロマイジング処理を実施した。処
理終了後、光学顕微鏡によりクロム拡散層の厚みを測定
した。
ｌ) を表４に示す浸透剤中に埋設し、H2気流中1200℃
で、２時間加熱し、クロマイジング処理を実施した。処
理終了後、光学顕微鏡によりクロム拡散層の厚みを測定
した。
【００３１】表４に測定結果を示す。この表から明らか
なように、Ｖを適正量含む粉末を用いる本発明方法によ
り形成されたクロム拡散層は、厚みが著しく増大してい
るとともに、クロム拡散層中のCr濃度の増加が認められ
た。
なように、Ｖを適正量含む粉末を用いる本発明方法によ
り形成されたクロム拡散層は、厚みが著しく増大してい
るとともに、クロム拡散層中のCr濃度の増加が認められ
た。
【００３２】
【表４】
【００３３】
【発明の効果】炭素鋼や鉄基合金のクロマイジング処理
の際、本発明のクロマイジング処理方法を適用すること
により、良好な耐食性を有する厚いクロム拡散層を形成
させることができる。
の際、本発明のクロマイジング処理方法を適用すること
により、良好な耐食性を有する厚いクロム拡散層を形成
させることができる。
【図１】Fe−Cr系およびFe−Ｖ系状態図である。
【図２】クロマイジング処理温度とCrのα−Feおよびγ
−Fe中における拡散係数（Ｄ）との関係を示す図であ
る。
−Fe中における拡散係数（Ｄ）との関係を示す図であ
る。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 金属Cr粉末とZn、Ｗ、TiおよびMoの１種
以上からなる金属粉末との混合物であって、下記 (1)式
を満足する金属粉末と、アルミナおよびハロゲン化物と
の混合物からなる浸透剤中に被処理材を埋設し、被処理
材表面にクロム拡散層を形成させることを特徴とするク
ロマイジング処理方法。 0.01≦Ｍ／Cr（重量比）≦2.7 ・・・(1) ただし、ＭはZn、Ｗ、TiおよびMoの１種以上からなる金
属粉末 Crは金属Cr粉末 【請求項２】 金属粉末として、さらに金属Ｖ粉末を、
下記 (2)式および(3)式を満足するように加えた金属粉
末を用いる請求項１記載のクロマイジング処理方法。 0.01≦（Ｍ＋Ｖ）／Cr（重量比）≦2.7 ・・・(2) Ｖ／Ｍ（重量比）≦0.8 ・・・(3) ただし、Ｖは金属Ｖ粉末
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006591A JPH055173A (ja) | 1991-02-13 | 1991-02-13 | クロマイジング処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006591A JPH055173A (ja) | 1991-02-13 | 1991-02-13 | クロマイジング処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH055173A true JPH055173A (ja) | 1993-01-14 |
Family
ID=12016695
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2006591A Pending JPH055173A (ja) | 1991-02-13 | 1991-02-13 | クロマイジング処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH055173A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014174694A1 (ja) | 2013-04-22 | 2014-10-30 | オムロン株式会社 | 電磁継電器 |
-
1991
- 1991-02-13 JP JP2006591A patent/JPH055173A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014174694A1 (ja) | 2013-04-22 | 2014-10-30 | オムロン株式会社 | 電磁継電器 |
| US9805893B2 (en) | 2013-04-22 | 2017-10-31 | Omron Corporation | Electromagnetic relay |
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