JPS58177458A - ニツケル、クロム合金拡散浸透処理法 - Google Patents

ニツケル、クロム合金拡散浸透処理法

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JPS58177458A
JPS58177458A JP5963582A JP5963582A JPS58177458A JP S58177458 A JPS58177458 A JP S58177458A JP 5963582 A JP5963582 A JP 5963582A JP 5963582 A JP5963582 A JP 5963582A JP S58177458 A JPS58177458 A JP S58177458A
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Hisao Fujikawa
尚男 冨士川
Hirofumi Makiura
牧浦 宏文
Junichiro Murayama
村山 順一郎
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C26/00Coating not provided for in groups C23C2/00 - C23C24/00

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  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Coating By Spraying Or Casting (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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発tjQtよ、ニッケル、クロム合金拡散浸透処理法
、更に静軸には、まず鋼表面fCニッケルを浴射し、次
いでクロムを拡散浸透δぜるニッケル、クロム合金拡散
浸透処理法に−する。
籍に、本発明は、例えは火力発電用がイラチュープなど
のように、−龜腐食の陳しい環境下で使用される鋼製品
の表面処理方法に関する。
当業界において既に知られているように、高温下で使用
される各種ボイラ、ガス化装置、熱交換器、加熱炉管9
反応管、耐熱部材等にあっては。
^温腐食、硫化、酸化、溶融塩腐食などによる腐食、さ
らには水蒸気による水蒸気酸化などが問題となっている
。これらの対策としては、このような截塊下での腐食防
止に有効なCr、AI、Siなどの合金元素の含有量を
高めた高温用鋼材料を使用することが考えられるが、高
温部材としては規格鋼でないと使用しにくいこと、およ
びコスト高となるなどの問題がある。一方、表面処理も
有効な対策であシ、そのような方法としてはクロムメッ
キ、Aj。
81 などを含む耐熱塗料による被覆、Cr、Ajなど
【高員度で含む材料の溶射、さらにはクロマイズド法が
ある。しかし、かかる表面処理法にあっても、性能上信
頼性が高く長時間の使用に耐えるような表面処理層が得
られないこと、得られた材料の加工性が十分でないこと
、さらにはコスト高となる丸め、特に処理後に高度の加
工性が要求される管体については未だ実用化されていな
い。
ところで、管体、例えば前述のような火力発電用ボイラ
ーチューブは管外面がIL油9石縦、 LNGなどの燃
焼ガスにさらされるが、燃料中にはNa。
K、S、Vなど−m鵜食を加速する景囚となる元素が言
まれているために激しい腐食が起り、チューブか減肉す
る。このよりなai1mIGi食対策としては、クロム
を^めることが有効であるため、特にクロマイズド処理
鋼の適用が検討されている。
従来、オーステナイトステンレスmt−クロマイズ処理
して40〜60%以上のCrを含有するクロム拡散層を
鋼製品表面に形成し、それにより耐^−に負性を−める
ことは知られているが、為組下での処理時および便用時
にσ相が析出して脆化する欠点を鳴している。一方、縦
嵩鋼および25−以下のCr言有鋼をクロマイズ処理す
ると、クロマイズド処理中に地金中のFeがm歓し、9
00℃以)の@度において使用すると、クロマイズド層
にσ相が析出し、その結果、クロマイズド層は脆化しl
イブ運休時の検査保修などで・・ンマリングあるいは曲
は加工などを受けると、クロマイズド層が剥離筒たけ割
れを起し、その後の使用に際して十分な1食性を示すこ
とが不可能となるという欠F!tIVr有する。
従来技術にあっても、上述のようなσ扼化會防止するた
めに、CrおよびNiの合金で鋼表面を機種することが
提兼されている01例えは、鋼表面にNi−Cr合金、
Ni −Cr −Fe合金またはNt。
Cr、Fe混合粉末を浴射、反償あるいは粘着剤ととも
に混合塗布した彼、焼純し、Ni、CrおよびFeをm
&面に拡散させることを特徴とする処理力法(%Th1
id55−85665号)、および耐熱合金表向に予め
Ni粉末をバインダーと混合して塗布した恢、焼伺しさ
らにクロムを化学気相蒸着法により被榎することを特徴
とする処理力法(%1餡55−82772号)である1
゜ しかし、これらの従来法はいずれも、Ni −Cr粉末
を浴射する□ものであるか、あるいはバインダー塗布な
どの方款によシ被覆し、焼付けた贅、クロム被榎するも
のである。このような方法で得られる機種は一衣囲との
合金化が不十分で、密着性か悪く使用途中で剥庫するこ
とかめる。また、粉末を浴射した後、焼鈍して拡散させ
る友けでは、被蝋鳩がかなりの多孔貴となり、ガス腐食
および浴pM塩による腐食に対しては十分な保線被膜と
して機能しない。
また、従来リクロマイズ処理法において、予め鋼表面に
ニッケルを電気メツキすることも知られている。しかし
、ニッケルの電気メッキでは、均一な犀みのニッケルメ
ッキが1麹であること、メッキ時の水嵩の浸入が避けら
れないためクロマイズド層の部分的な剥除を起しやすく
、しかもメッキ処理によるコスト局が著しいことなどか
ら、実用化には至っていない。
〃・<シて、本発明は前述したような従来技術の欠陥を
一挙に解決し、耐^龜腐食性のすぐれたNi−Cr合金
表向−を形成する方法を゛提供することを目的とする。
ここに本発8Aは従来リクロマイズ処理のクロム拡散梗
透−にみられるσ相の析出を抑制するえめにニッケル、
クロム合餐拡散凝透NIjIを設けることを本質的%値
とし、まず被処理鋼製品&面に、St。
AtおよびBの少なくとも1種を合計で1〜5N蓋St
有した、ニッケル合金、ニッケルークロム合金および金
^ニッケルから成る群から選んだ材料を犀さ5〜200
μ諷まで浴射しさらにこのニッケル含有浴射階を伽えた
鋼製品表面に通常の20マイズ処理を700〜1250
℃で行なって厚石5μ馬以上のニッケル、クロム合金拡
散覆透階を形成することから成る。
溶射材料として、ニッケルークロム合金を便用する揚台
、Ni富化浴射階を侍る必要上、50 %Ni以上の合
金′t−使川す用。また、SL、AtおよびBの少なく
とも111[が溶射材料に含有されるが、これらの各合
金元3には、緻密な溶射層を得ることKよって、得られ
る拡散浸透場の耐A温腐食性を改善するためのもので、
合計で1〜51蓋si加する。11未満ではその効果が
なく、一方、5重量Sを越えると被膜の密着性が十分で
なくなる。
このようにして祷られるニッケル含有浴射被膜龜、少な
くとも5μ謳の厚さとすることが必要であるが、このへ
さが200μsIを越えると、被膜の@着性が低下する
なお、本発明における溶射被II4は適宜+段によって
形成されれはよいか、好1しくに公知のガス溶射阪筐た
はプラズマ浴射汰によって行なえば良い。
次いで、本発明によれはクロマイズ処理を行なうかクロ
マイズ処理自体はすでによく知られており、本発明にお
いてはそれらを特にIII限するものではないが、好ま
しくはいわゆる粉末パック法により700〜1250℃
で辱さ5μ謳以上の拡散浸透層を得るまで竹なう。
以上詳述したように、本発明によれば、まず鋼表面に溶
射したニッケルを拡散浸透させてニッケル菖化層を形成
し、久いでこれを下地層としてクロマイズ処理を行なう
。したがって、前述のような従来のクロマイズド鋼にみ
られる#@Fi、例えは、Cr −Ni −Fe系にお
いては600℃でニッケル40%以)六クロム20〜7
0%の範囲で発生するので、ニッケル40チ以下のとき
はクロム2〇−以下あるいは7〇−以上となる#1度分
布をもったニッケル菖化階を設けることによってσ相生
成れ防止できる。すでに当業者にはこれまでのIk明か
らも明らかなように、かかる製置分布は処理条件に適宜
質更することで容易に実机できる。
また、得られたニッケル、クロム冨化鳩扛無孔かつ緻密
であって耐食性の一層の向上が計られる。
このようにして本発明法によシ得た拡散浸透処理−製品
り、更に必要に応じて後熱処理することによって拡散浸
透層と地鉄との密着力を島め、加工性を向上させること
ができる。この後熱処理は、R木端およびCr鋼につい
ては600〜1000℃、オーステナイトステンレス鋼
およびそれ以上の島台金鋼で扛1000〜1250℃で
行なうのが好ましい。
なお、本発明の対象である鋼製品は炭素鋼、低合金鋼、
オーステナイトステンレス鋼いずれでもよい。例えば炭
素鋼では5TB42.5TB52、低合金−でi′i、
5TBA24.5TBA26、オーステナイトステンレ
ス鋼としては、C<13%、Cr15〜25囁、N18
〜30チからなり、さらにNb 。
Ti、Mo、V、Crなどを箒践または複合で5囁躯度
包んだものも対尿となる0 次に、本発明′に実施例によってさらに貌明する。
実施例1 第1表に化学組成を示す各種鋼材の試験片(寸法15X
15X3■)II−1本発明方法により処理した。この
ときの処理条件は次の通シであった。
ニッケル溶射処理条件: 溶射万防:ガス溶射 溶射紛合金: 0.01 % C−1,55k 5t−
1,0%Mn−u、05チB−Ni残、@@1.2謳ク
ロマイズド処理条件: 力広:粉末パンク処理 粉末@ Cr + AtxOsおよびNHaCL t 
29.5% ニア 0 s : 0.5−の割合に混合
したもat柑 yh気if ス: Hz 500 cC/fil 1 
n処理一度:1100℃ 処理時間: 3 hr 得られたニッケル、クロム合金拡散浸透処理試験片につ
いて、水蒸気中での耐酸化性、アルカリ(IlIC緻地
中での耐Jilt銀腐食性および650℃で1000時
間加熱後の扁平a能を評価した。結果をそれぞれ第2.
3.4表にまとめて示す。Ni 。
Cr拡歓良透鳩の厚さも併せて示す。
耐水蒸気酸化性L1純水(脱気済み)をエバポレータに
より蒸発させて得た水蒸気を試験炉に導入し、650〜
700℃の水蒸気雰囲気下に1000F#f間加熱、保
持したときに生成した水蒸気酸化スケールの厚みにより
評価した。本発−により処理した鋼は、比較用の未処理
鋼に比べて耐水然気酸化性が著しく改善されていること
は、上掲表からも明らかである。
上記耐1iib龜縞食aは、第3衣中に示した厚みのN
i、Cr拡散反透層を有する試験片(寸@は前記の通り
)を用いて、次の方法により試験を行なつ次。試験片に
Kn 804  Nll SOa  F egos 1
1合物(モル比で1.5 : t、s : l )から
なる合欣灰を30■/aIi の飯でmsし、1%SO
s  551!Us−15%COニー残邸N怠芥舵気中
において(pt触媒便用)650℃に5時間加熱保持し
脱スケール処理した後の騙食klによりiFF価した1
、表から明らかなように、本発明により処理した鋼線未
処理の棟材に比べて耐^−騎食性もすぐれている。
M半試験は、@径45■、厚み6■、飯さ60園の5U
S347H鋼管に本発明方法の処理により6抛の厚みで
Ni、Cr拡散浸透lIIを形成したK11lI材を6
50℃で1000時間時効した後に行なった。比較のた
めに同じ一管を従来法(粉末・臂ツクfb>によりクロ
マイソング処理したクロマイズド材についても同様に試
験した。本発明により処置したーはいずれも密着まで司
組であるが、k米法によるクロマイズド材は5−一平後
に被IIO割れを住じた。−力、Ni、Cr拡散浸透層
厚さが264μ舅と200μ諷を大きく越えると、その
他O処理栄件が本発明の範H円に在っても、密着時割れ
を生じた。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. Si、Atお↓ひBの少なくとも1樵を合計で1〜56
    119DH鳴した、ニッケル合金、ニッケルークロム合
    金おニーひ金^ニッケルから成る群から選んだ材料を鋼
    製品秩向に厚さ5〜200μ諷まで浴釣し、得られた鋼
    製品にさらに700〜1250℃でクロマイズ処理を行
    ない該lpI製品表面に厚さ5μ属以上のニッケル、ク
    ロム菖化鳩を杉成させることに%11とするニッケル、
    クロム合金拡散浸透処理&。
JP5963582A 1982-04-12 1982-04-12 ニツケル、クロム合金拡散浸透処理法 Granted JPS58177458A (ja)

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JPH0555595B2 JPH0555595B2 (ja) 1993-08-17

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