JPH064908B2 - 珪素拡散処理法 - Google Patents
珪素拡散処理法Info
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- JPH064908B2 JPH064908B2 JP5136784A JP5136784A JPH064908B2 JP H064908 B2 JPH064908 B2 JP H064908B2 JP 5136784 A JP5136784 A JP 5136784A JP 5136784 A JP5136784 A JP 5136784A JP H064908 B2 JPH064908 B2 JP H064908B2
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- Japan
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- silicon
- powder
- weight
- diffusion treatment
- treatment method
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C10/00—Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces
- C23C10/28—Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces using solids, e.g. powders, pastes
- C23C10/34—Embedding in a powder mixture, i.e. pack cementation
- C23C10/36—Embedding in a powder mixture, i.e. pack cementation only one element being diffused
- C23C10/44—Siliconising
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は鉄系材料やモリブデン基合金などの耐熱被処
理物に珪素を拡散する珪素拡散処理法の技術分野で利用
され、特に耐酸化性を向上させるための改良に関するも
のである。
理物に珪素を拡散する珪素拡散処理法の技術分野で利用
され、特に耐酸化性を向上させるための改良に関するも
のである。
（従来の技術） 内然機関、ガスタービンなどのような装置の部材とし
て、例えばロータリピストンエンジンのアペックスシー
ルスプリングなどは高温強度および耐酸化性が要求され
る。このように耐高温、および耐蝕性の鋼や合金を得る
ために、珪素、ハロゲン化物、アルミナなどの混合粉末
中で、鋼材や耐熱合金などの部材の表面に珪素拡散を施
して部材の酸化を防止する表面処理法は、特公昭４２−
２６４５２号公報などによって周知である。しかしなが
ら従来の珪素拡散処理法による珪素拡散処理層には内部
に微小孔が存在し、そのため従来の珪素拡散処理を施し
た部材を高温で長時間使用すると、前記の微小孔から酸
化が始まるという欠点があった。
て、例えばロータリピストンエンジンのアペックスシー
ルスプリングなどは高温強度および耐酸化性が要求され
る。このように耐高温、および耐蝕性の鋼や合金を得る
ために、珪素、ハロゲン化物、アルミナなどの混合粉末
中で、鋼材や耐熱合金などの部材の表面に珪素拡散を施
して部材の酸化を防止する表面処理法は、特公昭４２−
２６４５２号公報などによって周知である。しかしなが
ら従来の珪素拡散処理法による珪素拡散処理層には内部
に微小孔が存在し、そのため従来の珪素拡散処理を施し
た部材を高温で長時間使用すると、前記の微小孔から酸
化が始まるという欠点があった。
（発明の目的） この発明は珪素拡散処理法を施した場合における珪素拡
散層における微小孔を無くするように改良された珪素拡
散処理法を提供することをその目的とするものである。
散層における微小孔を無くするように改良された珪素拡
散処理法を提供することをその目的とするものである。
（発明の構成） この発明においては前記した目的を達成するため、珪素
粉末、ハロゲン化物等からなる粉末中に、希土類元素を
前記珪素粉末に対して０．０５ないし５重量％添加した
表面処理粉末中に、金属材料の被処理物を埋設して加熱
保持し、該被処理物の表面にち密な珪素拡散層を得る珪
素拡散処理法に係る。
粉末、ハロゲン化物等からなる粉末中に、希土類元素を
前記珪素粉末に対して０．０５ないし５重量％添加した
表面処理粉末中に、金属材料の被処理物を埋設して加熱
保持し、該被処理物の表面にち密な珪素拡散層を得る珪
素拡散処理法に係る。
（実施例） 以下この発明の実施例を図面に基づいて説明する。
この発明に係る珪素拡散処理は、第１図に示すように処
理容器１内に、鉄系合金やモリブデン、タングステン、
ニオビウムなどを基とする耐熱合金からなる被処理物２
を、処理粉末３中に埋め込み、さらに処理容器１に蓋１
ａを覆って第２図に示すように水素、アルゴンなどを充
満した非酸化雰囲気容器４中に収納したうえで、拡散処
理温度９００ないし１，２００度Ｃの温度で２０〜１２
０分間加熱することにより珪素拡散処理を行なう。
理容器１内に、鉄系合金やモリブデン、タングステン、
ニオビウムなどを基とする耐熱合金からなる被処理物２
を、処理粉末３中に埋め込み、さらに処理容器１に蓋１
ａを覆って第２図に示すように水素、アルゴンなどを充
満した非酸化雰囲気容器４中に収納したうえで、拡散処
理温度９００ないし１，２００度Ｃの温度で２０〜１２
０分間加熱することにより珪素拡散処理を行なう。
この発明方法は以下のようである。
(1)被処理物２の材質はモリブデン基合金であって、チ
タン０．５重量％、ジルコニウム０．０８重量％、残量
モリブデンの合金である。
タン０．５重量％、ジルコニウム０．０８重量％、残量
モリブデンの合金である。
(2)処理粉末３としては、拡散剤としての珪素粉末９
２．２５ないし９６．６２５重量％、この珪素粉末に対
して０．０５ないし５重量％のミッシュメタル粉末（セ
リウム族希土類元素）さらに活性剤としてのハロゲン化
物（例えば弗化ナトリウム、弗化カリウム）粉末３重量
％の混合物である。
２．２５ないし９６．６２５重量％、この珪素粉末に対
して０．０５ないし５重量％のミッシュメタル粉末（セ
リウム族希土類元素）さらに活性剤としてのハロゲン化
物（例えば弗化ナトリウム、弗化カリウム）粉末３重量
％の混合物である。
(3)処理条件としては、処理温度１，１００度Ｃ、処理
雰囲気は水素、処理時間６０分とした。
雰囲気は水素、処理時間６０分とした。
このような実施例で、処理粉末３のミッシュメタル粉末
の量を珪素粉末に対して０．０５ないし５重量％の範囲
で変え、また対照従来例としてミッシュメタル粉末を含
まない処理粉末（珪素粉末９７重量％、弗化ナトリウム
粉末３重量％の混合物）を使用して珪素拡散処理した被
処理物２（寸法１２．８mm×６．８mm×１．１４mm）
を、エレマ電気炉の大気雰囲気中で１，０００度Ｃで５
時間加熱保持して耐酸化性テストを行った結果は第３図
に示すとおりである。すなわち第３図において、ｒは前
記したテストによる酸化減量(mg/cm2)であり、ｍは処理
粉末３に含まれるミッシュメタル粉末の珪素粉末に対す
る重量％の値であり、これで見るとｍの値が０．０５重
量％より小さくなるとこの発明の効果としての耐酸化性
の向上には寄与しない。またｍの値が５重量％より大き
くなると拡散処理層に珪素が均一に拡散しなくなり、か
えって耐酸化性が劣ってくる。
の量を珪素粉末に対して０．０５ないし５重量％の範囲
で変え、また対照従来例としてミッシュメタル粉末を含
まない処理粉末（珪素粉末９７重量％、弗化ナトリウム
粉末３重量％の混合物）を使用して珪素拡散処理した被
処理物２（寸法１２．８mm×６．８mm×１．１４mm）
を、エレマ電気炉の大気雰囲気中で１，０００度Ｃで５
時間加熱保持して耐酸化性テストを行った結果は第３図
に示すとおりである。すなわち第３図において、ｒは前
記したテストによる酸化減量(mg/cm2)であり、ｍは処理
粉末３に含まれるミッシュメタル粉末の珪素粉末に対す
る重量％の値であり、これで見るとｍの値が０．０５重
量％より小さくなるとこの発明の効果としての耐酸化性
の向上には寄与しない。またｍの値が５重量％より大き
くなると拡散処理層に珪素が均一に拡散しなくなり、か
えって耐酸化性が劣ってくる。
従ってｍの値が０．０５ないし５重量％の範囲がこの発
明の効果の生じる範囲である。またこの実施例によって
珪素拡散処理した試料を分析したところ、表面から１０
μ以上の富珪素層がみとめられた。
明の効果の生じる範囲である。またこの実施例によって
珪素拡散処理した試料を分析したところ、表面から１０
μ以上の富珪素層がみとめられた。
この発明は前記の実施例以外に、被処理物２の材質とし
ては、鉄系や、タングステン、ニオビウムなどを基にし
た耐熱合金であってもよく、ミッシュメタル粉末に替え
てランタン、セルウム、イットリウム、ネオヂム等の希
土類元素単体でもよい。またこれら希土類元素の他の金
属との合金粉を使用してもよいが、このときは合金粉中
の希土類元素の重量を珪素粉末に対して０．０５ないし
５重量％とすべきことはもちろんである。またさらに活
性剤としてのハロゲン化物粉末は、１ないし５重量％の
範囲内で許容される。
ては、鉄系や、タングステン、ニオビウムなどを基にし
た耐熱合金であってもよく、ミッシュメタル粉末に替え
てランタン、セルウム、イットリウム、ネオヂム等の希
土類元素単体でもよい。またこれら希土類元素の他の金
属との合金粉を使用してもよいが、このときは合金粉中
の希土類元素の重量を珪素粉末に対して０．０５ないし
５重量％とすべきことはもちろんである。またさらに活
性剤としてのハロゲン化物粉末は、１ないし５重量％の
範囲内で許容される。
前記したこの発明の珪素拡散処理法が従来方法より優れ
ている理由としては、処理粉末に希土類元素を添加した
ことにより、 (a)表面に形成された酸化珪素層が剥離しがたい。
ている理由としては、処理粉末に希土類元素を添加した
ことにより、 (a)表面に形成された酸化珪素層が剥離しがたい。
(b)前記した酸化珪素層がち密になり内部の微小孔が形
成されにくい。
成されにくい。
(c)酸化珪素層が高温において内部に拡散しにくい。す
なわち、従来は珪素が内部拡散して、母材と安定な化合
物層を作り、酸化珪素が表面に形成されず耐酸化性が低
下する欠点があったものである。
なわち、従来は珪素が内部拡散して、母材と安定な化合
物層を作り、酸化珪素が表面に形成されず耐酸化性が低
下する欠点があったものである。
なお、上記実施例では、表面処理粉を珪素粉末と活性剤
と希土類粉末で構成したが、珪素粉末の焼結を防ぐため
にアルミナ等の不活性担体を混入してもよい。この場合
例えば珪素粉末５０〜８０重量％とし、アルミナ粉を２
０〜５０重量％とする。
と希土類粉末で構成したが、珪素粉末の焼結を防ぐため
にアルミナ等の不活性担体を混入してもよい。この場合
例えば珪素粉末５０〜８０重量％とし、アルミナ粉を２
０〜５０重量％とする。
（発明の効果） この発明は前記したとおり、従来の珪素拡散処理法に比
し、耐酸化性において優れた拡散層が得られるものであ
り、ロータリピストンエンジンのアペックスシールスプ
リング、コーナーシールスプリングなどの他、モリブデ
ン等の高融点金属材料の合金で作られた耐熱部品、例え
ば原子炉壁などに使用して、その耐酸化性を格段に向上
させうるなどの特有かつ顕著な効果を奏しうるものであ
る。
し、耐酸化性において優れた拡散層が得られるものであ
り、ロータリピストンエンジンのアペックスシールスプ
リング、コーナーシールスプリングなどの他、モリブデ
ン等の高融点金属材料の合金で作られた耐熱部品、例え
ば原子炉壁などに使用して、その耐酸化性を格段に向上
させうるなどの特有かつ顕著な効果を奏しうるものであ
る。
図面はいずれもこの発明の実施例を示し、第１図および
第２図は発明方法を説明する説明図、第３図はこの発明
の実施例と従来例との酸化テストの結果を示す曲線図で
ある。 １……処理容器、２……被処理物、３……処理粉末。
第２図は発明方法を説明する説明図、第３図はこの発明
の実施例と従来例との酸化テストの結果を示す曲線図で
ある。 １……処理容器、２……被処理物、３……処理粉末。
Claims (1)
- 【請求項１】珪素粉末、ハロゲン化物等からなる粉末中
に、希土類元素を前記珪素粉末に対して0.05ないし５重
量％添加した表面処理粉末中に、金属材料の被処理物を
埋設して、加熱保持し、該被処理物に珪素を拡散するこ
とを特徴とする珪素拡散処理法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5136784A JPH064908B2 (ja) | 1984-03-16 | 1984-03-16 | 珪素拡散処理法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5136784A JPH064908B2 (ja) | 1984-03-16 | 1984-03-16 | 珪素拡散処理法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60197865A JPS60197865A (ja) | 1985-10-07 |
| JPH064908B2 true JPH064908B2 (ja) | 1994-01-19 |
Family
ID=12884966
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5136784A Expired - Lifetime JPH064908B2 (ja) | 1984-03-16 | 1984-03-16 | 珪素拡散処理法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH064908B2 (ja) |
-
1984
- 1984-03-16 JP JP5136784A patent/JPH064908B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60197865A (ja) | 1985-10-07 |
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