JPS58177459A - ニツケル、クロム合金拡散浸透法 - Google Patents

ニツケル、クロム合金拡散浸透法

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JPS58177459A
JPS58177459A JP5962882A JP5962882A JPS58177459A JP S58177459 A JPS58177459 A JP S58177459A JP 5962882 A JP5962882 A JP 5962882A JP 5962882 A JP5962882 A JP 5962882A JP S58177459 A JPS58177459 A JP S58177459A
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JP
Japan
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nickel
chromium
zone
vapor
steel
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Pending
Application number
JP5962882A
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English (en)
Inventor
Hisao Fujikawa
富士川 尚男
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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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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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
    • C23C10/00Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces
    • C23C10/28Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces using solids, e.g. powders, pastes

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (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】 本発明はニッケルおよびクロムの拡散浸透処理方法、更
に詳細には、鋼表面に気相でニッケルおよびクロムを拡
散浸透させる鋼製品のニッケル、クロム合金拡散浸透処
理方法に関する。
特に、本発明は1例えば火力発電用ディ2チスープなど
のように、高温腐食の激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
される各檀ボイラ、ガス化装置、熱交換器、加熱炉管1
反応管、耐熱部材等にあっては、11!l温腐★、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、このような環境下での腐食防止に有効なCr
、 Aj、Sl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
抹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1表面処理も有効な対策で
あり、そのような方法としてはクロムメッキ、Aj、S
tなどt含む耐熱塗料による被覆、Cr。
AI など音高濃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酎えるような表面
処理層が得られないこと、得られ丸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1例えば前述のような火力発電用yIで
イラチューブは管外面が重油、石炭、I、NGなどの燃
焼ガスにさらされるが、燃料中にはNa。
K、S、Vなど高温腐食を加速する要因となる元素が含
まれているために激しい腐食が起り、チューブが減肉す
る。このような高温腐食対策としてはクロムを高めるこ
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鋼tりa”vイズド処
理して40〜60−以上のCrt含有するクロム拡散層
を鋼製品表面に形成し、それにより耐高温腐食性を高め
ることは知られているが、高温下での処理時および使用
時に一相が析出して脆化する欠点を有している。一方、
巌素鋼および25チ以下のCr 含有鋼をクロマイズド
処理すると、クロマイズド処理中に地金中のFeが拡散
し、9008C以下の温度において使用するとクロマイ
ズド層に一相が析出し、その時果、クロマイ、leV層
は脆化し、?イン−運休時の検査保修などでハンマリン
グ、曲げ加工などを受けると、クロマイズド層が剥離ま
たは割れを起し、その後の使用に際して十分な耐食性を
示すことが不可能となるという欠陥を有する。
従来技術にあっても、上述のよりなC脆化を防止するた
めに、CrおよびNiの合金で鋼表面を被覆することが
提案されている0例えば、鋼表面にNi−Cr合金、N
1−Cr−F@金合金たはNi。
CreFelL合粉末を溶射、浸°漬あるいは粘着剤と
ともに混合塗布した後、焼鈍し、N i + Crおよ
びFeを鋼表面に拡散させることを特徴とする処理方法
(特開111855−85665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輩布した後
、焼付し、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(4I開昭55−8277
2号)である。
しかし、これらの従来法はいずれも、Ni粉末をバイン
ダー塗布嘱しくけ溶射などの方法により被覆し、焼付け
た後、クロム被覆するものである。このような方法で得
られる被覆は鋼表面との合金化が不十分で、密着性が悪
く、使用途中で剥離することがある。また、粉末をバイ
ンダー塗布もしくは溶射した後、焼鈍して拡散させるだ
けでは、被覆層がかなりの多孔質となり、ガス腐食およ
び済融塩による腐食に対しでは十分な保護被膜として機
能しない。
また、従来のクロマイズド処理法において、予め鋼表面
にニッケルを電気メッ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社均−な厚みのニッケルメ
ッキが困難であること、メッキ時の水素の侵入が避けら
れないためクロマイズド層の部分的な剥離を起しやすく
、しかもメッキ処理によるコスト高が著しいことなどか
ら、実用化には至っていない。
かぐして、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、耐高温腐食性のすぐれたNi−Cr合金
表面層を形成する方法管提供することを目的とする。
ここに本発明は、揮発性ニッケル化合物の蒸気および揮
発性クロム化合物の蒸気の共存下で気相からニッケルお
よびクロム被処理鋼表面に還元・析出させて、該表面か
らこれらのニッケルおよびクロムを拡散浸透させること
を特徴とする、ニッケル、クロム合金拡散浸透法である
ここに「揮発性ニッケル化合物」および「揮発性クロム
化合物」とは、1200℃以下で蒸発するニッケル化合
物およびクロム化合物を意味し、例えばハロダン化物、
カルざニル化合物などである。
このような揮発性化合物の蒸気を、本発明にあっては、
好ましくは蒸発温度ないし1250℃の温度で非酸化性
雰囲気下に皺処理鋼製品と接触させ、それによりニッケ
ルおよびクロムを気相からその鋼表面に還元析出させ、
該表面から拡散浸透させるのである。
ニッケルおよびクロムの鋼製品表面への還元析出は、ニ
ッケル化合物蒸気およびクロム化合−蒸気の共存下で行
なわれるが、そのためKはニッケル化合物およびクロム
化合物を別々に加熱蒸発させて、その蒸気を被処理鋼製
品表面に導いてもよく、あるいはこれらの化合物の混合
物を加熱蒸発させ、混合蒸気として被処理鋼製品表面に
導いてもよい。
また、別法として、例えば金属ニッケルおよび/または
クロムに高温化で塩素ガスあるいはNH4C/ガスを導
入して接触させ、生成し九ノ10ゲン化物の蒸気を直接
被処理鋼製品表面に導いてもよく、こうするとニッケル
化合物および/またはクロム化合物の加熱蒸発工程が省
略できる。
本発明による拡散浸透処理は、厚さ5μm以上のNi−
およびCr−富化拡散浸透層が得られるに十分なだけ行
なえばよいが、これには一般に1000〜1300℃で
30分以上の処理時間が必要である。
なお、本発明の好適態様では、ノ・ロゲン化物を原料と
して、原料加熱蒸発帯、拡散浸透処理帯および原料回収
帯を備え友装置を利用し、加熱蒸発帯で生成したニッケ
ル化合物とクロム化合物の志気を拡散浸透処理帯に導入
して、そこに予め装入されている被処理鋼製品と接触さ
せ、それによりニッケルおよびクロムの還元析出と拡散
浸aを行なう。未反応の蒸気は、原料回収帯で冷却によ
り固体として回収され、繰返し使用される。この場合、
キャリアガスおよび雰囲気ガスとして、不活性ガスもし
くは還元性ガスなどの非酸化性ガス(例、Ar ガス)
を使ってもよい。
加熱蒸発帯を別個に設ける代シに、揮発性ニッケル化合
物とクロム化合物の混合粉末中に被処理材を埋設し、角
化合物の蒸発rIA度以上に加熱することによって、蒸
気と被処理材との接触を行なってもよい。
このようにして1本発明法によシ得た拡散浸透処理鋼製
品は、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高め、加工性を向上させるこ
とができる。この後熱処理は、炭素鋼および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高合金鋼では1000〜1200℃
で行なうのが好ましい。
添付図面は、ハルダン化物を原料として本発明に係る方
法を実施するための装置の1例の模式図である0図示の
ニッケル、クロム合金拡散浸透処理装置は、原料加熱帯
ム、拡散浸透処理帯Bおよび原料回収帯Cから構成され
、原料加熱帯ムには揮発性ニッケル化合物と揮発性クロ
ム化合物との混合物の加熱蒸発装置1が、また原料回収
帯Cにはこれらの化合物の回収装置4がそれぞれ設杖ら
れている。
原料加熱帯Aに設けられた加熱蒸発装置1には適当、な
ハロゲン化ニッケル(例、塩化ニッケル)およびハりダ
ン化クロム(例、塩化クロム)の混合物が収容されてお
り、これを適宜加熱手段(図ボせず)に゛よって蒸発さ
せ、発生した蒸気を経路2を経て処理帯域Bに送る。キ
ャリアガスおよび雰囲気ガスとして不活性ガス(例、A
rガス)を利用する。NiC4およびCrC4を使用す
る場合、N i Cl! / Cr CIt  O比(
重量)は好ましくは。、2処理帝埴Bには被処理材(鋼
製品)が予め収容され、12500C以下の所定温度(
一般には1000〜1300°C)に加熱されている。
還元されなかったハロゲン化ニッケルおよびハりダン化
クロムはキャリアガスと共に経路3を経て原料回収帯C
のニッケル化合物およびクロム化合物回収装置4に達し
、回収される。ニッケルおよびクロム拡散浸透処理が終
了してから、弁5および6を閉じ、゛冷却後に処理帯域
から処理済み鋼製品を取シ出す。
場合により、冷却の前に、上述したような後熱処理管処
理帯域において行なってもよい。
また、既に述べたように、原料加熱帯Aには、揮発性の
ニッケル化合物およびクロム化合物のそれぞれの加熱蒸
発装置を設け、得られた各蒸気を所望の比率で混合して
処理帯Bに送ってもよい。
さらに、原料回収帯CKあっても、使用したニッケル化
合物とクロム化合物の蒸発温度に和尚な差がある場合に
は、回収装置を2つ用意し、それぞれ異なる適宜温度に
冷却保持することにょシ、両者を個別に回収することが
できる。
次に、本発明を実施例によってさらに説明する。
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
15X3am)を、第1図に示す装置を使って、本発明
方法によシ処理した。このと亀の処理条件は次の通シで
6つ九、塩化ニッケルと塩化り、ロムとの重量比は1:
2であった。
ニッケル化合物:塩化ニッケル クロム化合物 :塩化クロム 蒸発加熱温度 :1300℃ 処理炉温度  :1200℃ 原料回収温度 2900℃ ただし、塩化ニッケルと塩化クロムにはいずれも焼結防
止希釈剤としてそれぞれにA40s粉(重量で20−)
を混合した。この混合物を1300℃に加熱し、得られ
九塩化ニッケル蒸気と塩化クロム蒸気との混合物を、1
200℃に加熱保持した処理炉内に導き、試験片に接触
させ九、接触処理時間は1時間であつ九、未反応の混合
蒸気は。
900℃に冷却保持されている1収帯に導かれ、そこで
塩化ニッケルと塩化クロムの固体混合物を得られ九ニッ
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、アルカリ硫酸塩中での耐高温腐食性お
よび650℃で1000時間加熱後の扁平性能を評価し
た。結果をそれぞれ第2.3.4表にまとめて示す、N
1゜Cr拡散浸透層の厚さも併せて示す。
第  2  表    − 耐水蒸気酸化性は、純水(鋭気済み)をエバIレータに
よシ蒸発させて得た水蒸気を試験炉に導入し、650〜
700”Qの水蒸気雰囲気下に1000時間加熱保持し
たときに生成した水蒸気酸化スケールの厚みによシ評価
した6本発明にょシ処理した鋼祉比較用の未処理鋼に比
べて耐水蒸気酸化性が著しく改善されていることは上か
ら明らかである。
第  3  表 表中に示した厚みのNi、Cr 拡散浸透層を有する試
験片(寸法は前記の過少)を用いて、次の方法によシ試
験を行なった。試験片にに@ S04− Nag Sへ
−FelO@混合物(モル比で1.5 : 1.5 :
 1 )からなる合成灰を3osv/−の量で塗布し、
1%Sヘー5チへ一1s S C0t−残部N、雰囲気
中において(Pt触媒使用)650℃に5時間加熱保持
し、脱スケール処理した後の腐食減量によ)評価し丸。
表から明らかなように、本発明によシ処理し丸鋼は未処
理の褌材に比べて耐高温腐食性もすぐれている。
(注)※ 粉末ノック法(拡散浸透層厚さsejlm)
扁平試験は、直径45誌、厚み6騙、長さ6゜鵡の5U
S347H鋼管に本発明の処理にょシ沓種の厚みでNi
、Cr拡散浸透層を形成した試験材を、650℃で10
00時間時効し死後に行なった。比較のために、同じ銅
管を従来法(粉末パック法)によルクロマイジンダ処理
したりqマイズド材についても同様に試験した6本発明
にょシ処理した鋼はいずれも密着まで可能であるが、従
来法によるクロマイズド材は5チ扁平後に割れを生じた
。したがって、本発明の方法はこの点でもすぐれた性質
を鋼製品に付与する。
【図面の簡単な説明】
添付図面は、本発明方法全実施する丸めの装置の1例を
示す略式説明図である。 A:原料加熱帯 B:拡散浸透処理帯 C:原料回収帯

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 揮発性ニッケル化合物の蒸気および揮発性クロム化合物
    の蒸気の共存下で気相からニッケルおよびクロムを被処
    理鋼表面に還元・析出させ、該表面から該ニッケルおよ
    びクロムを拡散浸透させることを特徴とする、ニッケル
    、クロム合金拡散浸透法。
JP5962882A 1982-04-12 1982-04-12 ニツケル、クロム合金拡散浸透法 Pending JPS58177459A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8557397B2 (en) * 2011-12-29 2013-10-15 Arcanum Alloy Design Inc. Metallurgically bonded stainless steel
US8628861B2 (en) * 2011-12-29 2014-01-14 Arcanum Alloy Design Inc. Metallurgically bonded stainless steel
US8790790B2 (en) * 2011-12-29 2014-07-29 Arcanum Alloy Design, Inc. Metallurgically bonded stainless steel
US10876198B2 (en) 2015-02-10 2020-12-29 Arcanum Alloys, Inc. Methods and systems for slurry coating
US11261516B2 (en) 2016-05-20 2022-03-01 Public Joint Stock Company “Severstal” Methods and systems for coating a steel substrate

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8557397B2 (en) * 2011-12-29 2013-10-15 Arcanum Alloy Design Inc. Metallurgically bonded stainless steel
US8628861B2 (en) * 2011-12-29 2014-01-14 Arcanum Alloy Design Inc. Metallurgically bonded stainless steel
US8784997B2 (en) * 2011-12-29 2014-07-22 Arcanum Alloy Design, Inc. Metallurgically bonded stainless steel
US8790790B2 (en) * 2011-12-29 2014-07-29 Arcanum Alloy Design, Inc. Metallurgically bonded stainless steel
US10876198B2 (en) 2015-02-10 2020-12-29 Arcanum Alloys, Inc. Methods and systems for slurry coating
US11261516B2 (en) 2016-05-20 2022-03-01 Public Joint Stock Company “Severstal” Methods and systems for coating a steel substrate

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