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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- 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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