JPS58177457A - 拡散浸透処理法 - Google Patents
拡散浸透処理法Info
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- JPS58177457A JPS58177457A JP5963282A JP5963282A JPS58177457A JP S58177457 A JPS58177457 A JP S58177457A JP 5963282 A JP5963282 A JP 5963282A JP 5963282 A JP5963282 A JP 5963282A JP S58177457 A JPS58177457 A JP S58177457A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- alloy
- layer
- temperature
- thickness
- treatment
- Prior art date
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- Pending
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-
- 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
- C23C10/58—Embedding in a powder mixture, i.e. pack cementation more than one element being diffused in more than one step
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
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- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
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
【発明の詳細な説明】
本発明は、マンガン、ニッケルおよびクロム合金拡散浸
透処理法、特に火力発電用ボイラチューブなど高温腐食
の激しい環境下で使用される鋼製品表面にクロム、ニッ
ケルおよびマンガンカラする合金拡散層を形成させる方
法に関する。
透処理法、特に火力発電用ボイラチューブなど高温腐食
の激しい環境下で使用される鋼製品表面にクロム、ニッ
ケルおよびマンガンカラする合金拡散層を形成させる方
法に関する。
従来、粉末パック法を用い鋼表面なＣｒ拡散浸透処理す
る方法（クロマイズ法）は知られている。
る方法（クロマイズ法）は知られている。
しかし、焼却炉のように燃焼一体止が頻繁に繰り返され
るような場合、高温腐食、例えば燃焼ガスによる腐食あ
るいは溶融塩による腐食に対するすぐれた抵抗性を示す
ばかりでなく、拡散浸透処理により得た複膜の密着性が
極めて良好な材料が強く要求される。ところで通常のク
ロマイズ法では使用時にクロマイズド層にσ相が析出し
、その結果、脆くなり、ハンマリングなど機械的な外方
が加わるとこのクロマイズド層が割れたり剥離したりす
る。一旦クロマイズド層に割れあるいは剥離が生じると
腐食が進行し問題である。このようなσ脆化を防止する
ために従来技術にあっても、Ｃｒ およびＮ１の合金で
鋼表面を機種することが提案されている。例えば、鋼表
＠Ｋ Ｎｉ−Ｃｒ合金、Ｎｉ−Ｃｒ、−Ｆｅ合金または
Ｎ１ｅＣｒａＦｅ混合粉末な溶射、浸漬あるいは粘着剤
とともに混合塗布した後、焼鈍し、Ｎｌ ｅ ｃｒおよ
びＦ・を鋼表面に拡散させることを特徴とする処理方法
（特開昭５５−８５６６５号）、および耐熱合金表面に
予めＮｉ粉末をバインダーと混合して塗布した後、焼き
付けし、さらにクロムを化、学気相蒸着法により被覆す
ることを特徴とする処理方法（％開昭５５−８２７７２
号）である。
るような場合、高温腐食、例えば燃焼ガスによる腐食あ
るいは溶融塩による腐食に対するすぐれた抵抗性を示す
ばかりでなく、拡散浸透処理により得た複膜の密着性が
極めて良好な材料が強く要求される。ところで通常のク
ロマイズ法では使用時にクロマイズド層にσ相が析出し
、その結果、脆くなり、ハンマリングなど機械的な外方
が加わるとこのクロマイズド層が割れたり剥離したりす
る。一旦クロマイズド層に割れあるいは剥離が生じると
腐食が進行し問題である。このようなσ脆化を防止する
ために従来技術にあっても、Ｃｒ およびＮ１の合金で
鋼表面を機種することが提案されている。例えば、鋼表
＠Ｋ Ｎｉ−Ｃｒ合金、Ｎｉ−Ｃｒ、−Ｆｅ合金または
Ｎ１ｅＣｒａＦｅ混合粉末な溶射、浸漬あるいは粘着剤
とともに混合塗布した後、焼鈍し、Ｎｌ ｅ ｃｒおよ
びＦ・を鋼表面に拡散させることを特徴とする処理方法
（特開昭５５−８５６６５号）、および耐熱合金表面に
予めＮｉ粉末をバインダーと混合して塗布した後、焼き
付けし、さらにクロムを化、学気相蒸着法により被覆す
ることを特徴とする処理方法（％開昭５５−８２７７２
号）である。
しかしこれらはいずれも、Ｎ１粉末をバインダーもしく
は溶射などの方法でＩＩａ［Ｌ、焼き付けた後、クロマ
イズ処理を行なう方法である。このような方法で得られ
る被膜は鋼表面との合金化が不その後焼鈍し拡散させる
だけでは、被後層はかなり多孔質となり、ガス腐食およ
び溶融塩による腐食に対しては、十分な気膜被膜として
は役立たない０ かくして、本発明者らは耐高温腐食性にすぐれ、かつ密
着性の良い拡散浸透層を形成できる方法を提供すべく、
種々検討の結果、Ｍｎ−Ｎｉ合金はそれ自体が耐★性に
すぐれていることおよび比較的低温度で溶融することに
着目して本発明を完成したものであり、その要旨とする
ことは、１０５０℃〜１１５０℃に保持したマンガン４
５〜７ＯＮ、ニッケル５５〜３０％からなる溶融合金浴
中に被処理鋼製品を５秒ないし５分間浸漬し、その後ク
ロマイズド処理することから成るニッケル、ｉンガン、
およびクロム合金拡散浸透処理法である。
は溶射などの方法でＩＩａ［Ｌ、焼き付けた後、クロマ
イズ処理を行なう方法である。このような方法で得られ
る被膜は鋼表面との合金化が不その後焼鈍し拡散させる
だけでは、被後層はかなり多孔質となり、ガス腐食およ
び溶融塩による腐食に対しては、十分な気膜被膜として
は役立たない０ かくして、本発明者らは耐高温腐食性にすぐれ、かつ密
着性の良い拡散浸透層を形成できる方法を提供すべく、
種々検討の結果、Ｍｎ−Ｎｉ合金はそれ自体が耐★性に
すぐれていることおよび比較的低温度で溶融することに
着目して本発明を完成したものであり、その要旨とする
ことは、１０５０℃〜１１５０℃に保持したマンガン４
５〜７ＯＮ、ニッケル５５〜３０％からなる溶融合金浴
中に被処理鋼製品を５秒ないし５分間浸漬し、その後ク
ロマイズド処理することから成るニッケル、ｉンガン、
およびクロム合金拡散浸透処理法である。
なお、従来技術にあってはＡ１またはＺｎについては、
これらの溶融金属中に浸漬することで拡散浸透層を形成
する方法が通常実施されているが、【 Ｎ１および凪をこのような方法で拡散浸透させた例はな
い。
これらの溶融金属中に浸漬することで拡散浸透層を形成
する方法が通常実施されているが、【 Ｎ１および凪をこのような方法で拡散浸透させた例はな
い。
上記からも明らかなように、本発明にあつ゛てはＭｎ
−Ｎｌ ＠融合金浴を利用するが、Ｍｎ−Ｎｉ合金系を
選択したのは、この系の合金が、耐高温腐食性の点から
きわめて有効なＣｒ量を３５ Ｘ〜５ＯＮまで高めて
もＣ脆化が実質上問題ないことおよび溶融温度が１００
０付近で比較的低いので作業が容易であることからであ
る。
−Ｎｌ ＠融合金浴を利用するが、Ｍｎ−Ｎｉ合金系を
選択したのは、この系の合金が、耐高温腐食性の点から
きわめて有効なＣｒ量を３５ Ｘ〜５ＯＮまで高めて
もＣ脆化が実質上問題ないことおよび溶融温度が１００
０付近で比較的低いので作業が容易であることからであ
る。
ところで、Ｍｎ −Ｎｉ合金層を鋼表面に形成させるた
めに、溶融合金中に被処理鋼製品を浸漬するが、尤 この場合鋪のＦ・の溶出が早いため、溶融合金組成、温
度、浸漬時間のコントロールが重要である。
めに、溶融合金中に被処理鋼製品を浸漬するが、尤 この場合鋪のＦ・の溶出が早いため、溶融合金組成、温
度、浸漬時間のコントロールが重要である。
すなわち、Ｍｎ４５％未満および７ＯＮを越える合金組
成では浴温度を１２００℃以上に上げないと溶融合金の
湯の流れが悪く、均一な合金層が得られない。一方浴温
度が１２００℃を越えるとＦ・の溶出が極端に早くなる
ので好ましくない。したがって、と 本発明においてＭｎ−Ｎｉ合金のＭｎ１ｌｙ５〜７０％
とする。一方、このときの浴温度としては１０５０゜〜
１１５０℃の温度範囲が好ましい。１ｏｓｏ ℃未満で
は、湯流れが悪く、均一な合金層が得られないので、少
なくとも１０５０℃以上に保持することが必要であり、
一方１１５０℃を越えると、Ｆ・の溶出が着しくなるの
で好ましくないからである。
成では浴温度を１２００℃以上に上げないと溶融合金の
湯の流れが悪く、均一な合金層が得られない。一方浴温
度が１２００℃を越えるとＦ・の溶出が極端に早くなる
ので好ましくない。したがって、と 本発明においてＭｎ−Ｎｉ合金のＭｎ１ｌｙ５〜７０％
とする。一方、このときの浴温度としては１０５０゜〜
１１５０℃の温度範囲が好ましい。１ｏｓｏ ℃未満で
は、湯流れが悪く、均一な合金層が得られないので、少
なくとも１０５０℃以上に保持することが必要であり、
一方１１５０℃を越えると、Ｆ・の溶出が着しくなるの
で好ましくないからである。
本発明によれば、このようＫしてＩＩＩＩＪｌｌされ境
−Ｎｉ 溶融合金浴に、被処理鋼製品は５秒ないし５分
間浸漬される。浸漬時間が５秒未満では、鋼製品表面温
度が不均一となり、合金層厚みがばらつくことがあり、
極端な場合は、必要な層厚さ５μを確保できないので、
５秒以上の浸漬が必要である。一方、５分間を越えて浸
漬すると、合金層厚みは増えず地金の溶出のみが増す。
−Ｎｉ 溶融合金浴に、被処理鋼製品は５秒ないし５分
間浸漬される。浸漬時間が５秒未満では、鋼製品表面温
度が不均一となり、合金層厚みがばらつくことがあり、
極端な場合は、必要な層厚さ５μを確保できないので、
５秒以上の浸漬が必要である。一方、５分間を越えて浸
漬すると、合金層厚みは増えず地金の溶出のみが増す。
したがって、本発明にあっては、浸漬時間を５秒ないじ
ゃ５分間に限定した。
ゃ５分間に限定した。
なお、このようにして得られた被処理鋼製品については
クロマイズ処理を行なうが、このクロマイズ処理は、従
来の粉末パック処理を１１００〜１１２５０℃で行なう
ことによって十分な性能が確保できることから、従来の
粉末バック処理で十分であるが、必要によりその他気相
蒸着法等適宜の手段でクロマイズ処理を行なってもよい
。また、浸漬後、直ちに行なってもよく、あるいは室温
に冷却後に行なってもよい。
クロマイズ処理を行なうが、このクロマイズ処理は、従
来の粉末パック処理を１１００〜１１２５０℃で行なう
ことによって十分な性能が確保できることから、従来の
粉末バック処理で十分であるが、必要によりその他気相
蒸着法等適宜の手段でクロマイズ処理を行なってもよい
。また、浸漬後、直ちに行なってもよく、あるいは室温
に冷却後に行なってもよい。
次に、本発明を実施例によって更に具体的に説明する。
実施例
供試材として１１１１表に化学組成を示す炭素鋼および
ＳＵＳ ３４７ Ｈ鋼を使用した。Ｎｉおよび凪の合金
組成を種々変化させ、浴温度をコントロールしながら、
板状試験片をＭｎ −Ｎ ｉ溶融合金浴に浸漬し、得ら
れたＭｎ −Ｎｉ合金層の厚み、トータル厚みおよび合
金層の組成分布について調査した。結果をａｔ！１図な
いし第４図Ｋまとめて示す。
ＳＵＳ ３４７ Ｈ鋼を使用した。Ｎｉおよび凪の合金
組成を種々変化させ、浴温度をコントロールしながら、
板状試験片をＭｎ −Ｎ ｉ溶融合金浴に浸漬し、得ら
れたＭｎ −Ｎｉ合金層の厚み、トータル厚みおよび合
金層の組成分布について調査した。結果をａｔ！１図な
いし第４図Ｋまとめて示す。
第１表
注）試験片寸法：幅１−×長さ１５■×厚さ２■第１図
は浴の合金組成と浴温度を種々変化させたとき、はぼ均
一な５μ〜８０４ ＲムーＮ１合金浸透層の形成した領
域を領域■として示す。このときの浸漬時間は１分であ
った。供試材は８７Ｂ４２であった。領域ＩはＦｅの溶
出が着しく板厚の減少の大きい領域を示す。領域■は溶
融合金の湯流れが悪く、はとんど（Ｍｎ −Ｎｉ ）合
金層が形成されなかった領域を示す。領域Ｈのうち点線
で囲んだ部分が本発明の領域である。
は浴の合金組成と浴温度を種々変化させたとき、はぼ均
一な５μ〜８０４ ＲムーＮ１合金浸透層の形成した領
域を領域■として示す。このときの浸漬時間は１分であ
った。供試材は８７Ｂ４２であった。領域ＩはＦｅの溶
出が着しく板厚の減少の大きい領域を示す。領域■は溶
融合金の湯流れが悪く、はとんど（Ｍｎ −Ｎｉ ）合
金層が形成されなかった領域を示す。領域Ｈのうち点線
で囲んだ部分が本発明の領域である。
８ｇ２図は合金組成を５０ ＸＭｎ −５０Ｘ Ｎｉと
し、浸漬時間を３秒〜１０分間と変化させた場合、生成
した合金層厚みと浴温度の関係を示す。供試材は５ＴＢ
４２であった。図中ハツチを付した部分は浸漬時間が３
秒のときの合金層厚さを示す。浸漬時間が３秒では合金
層厚みがバラツキ、ところどころで５声以下となって合
金層に欠陥が形成していることが判明した。
し、浸漬時間を３秒〜１０分間と変化させた場合、生成
した合金層厚みと浴温度の関係を示す。供試材は５ＴＢ
４２であった。図中ハツチを付した部分は浸漬時間が３
秒のときの合金層厚さを示す。浸漬時間が３秒では合金
層厚みがバラツキ、ところどころで５声以下となって合
金層に欠陥が形成していることが判明した。
ｔｓ３図は、浴の温度と、トータル板厚の関係を示す。
浸漬時間が５分以下では１１５０℃壕で板厚の減少は生
じていないが、浸漬時間が５分を越え、１０分間浸漬す
ると、１１００℃でもトータル板厚′の減少が生じるこ
とが判明した。浴組成は５０ＸＭｎ−５０Ｘ Ｎｉ 、
供試材はＳＴＢ ４２であった。
じていないが、浸漬時間が５分を越え、１０分間浸漬す
ると、１１００℃でもトータル板厚′の減少が生じるこ
とが判明した。浴組成は５０ＸＭｎ−５０Ｘ Ｎｉ 、
供試材はＳＴＢ ４２であった。
次に、第４図は、Ｍｎ −Ｎｉ溶融合金浴への浸漬処理
後の供試材狭山に生成した合金層組成のエレクトロンプ
ローブマイクロアナライザによる分析結果の一例である
。表面から５０５ｍさにわたってＮｉ＋Ｍｎで６ＯＮ以
上の合金層が生成していることが明らかである。浴組成
は５０ＸＭｎ−５０％Ｎ１を使い、浴温度１１５０℃で
１分間浸漬した。供試材は５ＵＢ３４７Ｈ鋼□であった
。
後の供試材狭山に生成した合金層組成のエレクトロンプ
ローブマイクロアナライザによる分析結果の一例である
。表面から５０５ｍさにわたってＮｉ＋Ｍｎで６ＯＮ以
上の合金層が生成していることが明らかである。浴組成
は５０ＸＭｎ−５０％Ｎ１を使い、浴温度１１５０℃で
１分間浸漬した。供試材は５ＵＢ３４７Ｈ鋼□であった
。
次いで、このようにして種々の条件でＮｉ、Ｍｎの拡散
浸透処理後通常の粉末パック法（Ｃｒ粉２９５Ｘ−Ａｊ
ρ、７０ Ｘ−Ｎｆ（、Ｃｊ Ｏ，５Ｎ ） により
、クロマイジング処理を実施、その後、曲げ加工試験、
高温腐食試験および水蒸気酸化試験を行なった。
浸透処理後通常の粉末パック法（Ｃｒ粉２９５Ｘ−Ａｊ
ρ、７０ Ｘ−Ｎｆ（、Ｃｊ Ｏ，５Ｎ ） により
、クロマイジング処理を実施、その後、曲げ加工試験、
高温腐食試験および水蒸気酸化試験を行なった。
結果を第２表にまとめて示す。本発明により提供される
供試材ではこれら緒性質がすぐれていることが明らかと
なった。
供試材ではこれら緒性質がすぐれていることが明らかと
なった。
（注）
１） 曲げ加工性試験
（１）曲げ半径：２Ｄ（Ｄ−元管径）、１８０曲げ（２
）後熱処理： １２００℃、５分Ｗ、 Ｑ（３）
ＦＦ 価 二 〇二拡散浸透層割れなし×：拡散浸透
層割れ発生 ２） 高温腐食試験 （１） 塗布灰： ＫＩＳＯ４−Ｎａ１ＳＯ４−Ｆｅ
ｐ＠α５ ：１．５ ： １．０）（モル比）、３０ｍ
ｇ７ｍ１ （２） ガ ス＝１％Ｓｏ、 −５％Ｏ，−１５ＸＣ
へ一残部Ｎ。
）後熱処理： １２００℃、５分Ｗ、 Ｑ（３）
ＦＦ 価 二 〇二拡散浸透層割れなし×：拡散浸透
層割れ発生 ２） 高温腐食試験 （１） 塗布灰： ＫＩＳＯ４−Ｎａ１ＳＯ４−Ｆｅ
ｐ＠α５ ：１．５ ： １．０）（モル比）、３０ｍ
ｇ７ｍ１ （２） ガ ス＝１％Ｓｏ、 −５％Ｏ，−１５ＸＣ
へ一残部Ｎ。
２００ルん１ｎ
（３） ＦＰ 価：アルカリ脱スケール後の重量減
少○：＃量２ｍｇ／−以下 ×：減量１０ ｍｇ／ｃｄ以上 ３）水蒸気酸化試験 （１）試験条件二過熱水蒸気中での加熱（２）評 価
：ミクロ観察によるスケール厚○ニスケール厚２μ以下 ×ニスケール厚３０μ以上 第１図は均一合金層の形成される領域を合金組成および
浴温度に対して示すグラフ； 第２図は、浴温度と合金層厚さとの関係を浸漬時間に対
して示すグラフ； 箒３図は、同じく浴温度とトータル板厚との関係を浸漬
時間に対して示すグラフ；および第４図は、鋼表面から
の距離に対する合金組成変化（Ｍｎ＋Ｎｉ量）を示すグ
ラフである。
少○：＃量２ｍｇ／−以下 ×：減量１０ ｍｇ／ｃｄ以上 ３）水蒸気酸化試験 （１）試験条件二過熱水蒸気中での加熱（２）評 価
：ミクロ観察によるスケール厚○ニスケール厚２μ以下 ×ニスケール厚３０μ以上 第１図は均一合金層の形成される領域を合金組成および
浴温度に対して示すグラフ； 第２図は、浴温度と合金層厚さとの関係を浸漬時間に対
して示すグラフ； 箒３図は、同じく浴温度とトータル板厚との関係を浸漬
時間に対して示すグラフ；および第４図は、鋼表面から
の距離に対する合金組成変化（Ｍｎ＋Ｎｉ量）を示すグ
ラフである。
出願人代理人 弁理士 広 瀬 章 −竿、／ １ｆ
ｆｌ 的 （”／、） 奉２ 図 、谷、二友 じＣ）
ｆｌ 的 （”／、） 奉２ 図 、谷、二友 じＣ）
Claims (1)
- １０５０℃〜１１５０℃に保持したマンガン４５〜７０
％、ニッケル５５〜３０％からなる溶融合金浴中に被処
理鋼製品を５秒ないし５分間浸漬し、その後、クロマイ
ズ処理することから成る、ニッケル、マンガンおよびク
ロム合金拡散浸透処理法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5963282A JPS58177457A (ja) | 1982-04-12 | 1982-04-12 | 拡散浸透処理法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5963282A JPS58177457A (ja) | 1982-04-12 | 1982-04-12 | 拡散浸透処理法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58177457A true JPS58177457A (ja) | 1983-10-18 |
Family
ID=13118796
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5963282A Pending JPS58177457A (ja) | 1982-04-12 | 1982-04-12 | 拡散浸透処理法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58177457A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115516180A (zh) * | 2020-03-30 | 2022-12-23 | Nexii建筑解决方案股份有限公司 | 用于粘附包覆物的系统和方法 |
-
1982
- 1982-04-12 JP JP5963282A patent/JPS58177457A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115516180A (zh) * | 2020-03-30 | 2022-12-23 | Nexii建筑解决方案股份有限公司 | 用于粘附包覆物的系统和方法 |
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