JPS59177360A - 金属表面被覆用粒状拡散剤とこれを用いた固体金属拡散被覆法 - Google Patents

金属表面被覆用粒状拡散剤とこれを用いた固体金属拡散被覆法

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JPS59177360A
JPS59177360A JP5322383A JP5322383A JPS59177360A JP S59177360 A JPS59177360 A JP S59177360A JP 5322383 A JP5322383 A JP 5322383A JP 5322383 A JP5322383 A JP 5322383A JP S59177360 A JPS59177360 A JP S59177360A
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若尾 昭雄
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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】 本発明は右目ライジング、クロマイジゝングの如き固体
金属拡散被覆法に採用される拡散剤の改良と、この拡散
剤を用いた新規な固体金属拡散被覆法に関する。
石油精製用の常圧蒸留装置、減下蒸留装置或いは脱硫装
置等の熱交換器のチューブは湿性(乾性)硫化水素及び
これに塩化物が加わった雰囲気に晒らされることが多い
。斯る熱交喚器用のチューブとしてはオーステナイト系
ステンレス鋼管、フェライト系ステンレス鋼管或いは炭
水鋼管等が使用されていたが、オーステナイト系ステン
レス鋼管は耐熱性、耐硫化性に極めて優れているものの
時に応力腐食割れを生じることがあり、且つ高価である
と云う難点を有している為汎用性に乏しく、亦フェライ
ト系ステンレス鋼管は硫化物等によるデポジットアタッ
クを受け易く加えて上記同様応力腐食割れの可能性も高
く、更に炭素偶にあっては一層デポジットアタックを受
け易く、従って後二者の鋼管はいずれも上記雰囲気下に
於てはその耐用年数が短かく、塩化物が更に加わった斯
る雰囲気下ではそれに特に顕著であった。
近年硫化物等による腐食雰囲気下にある石油精製装置特
に脱硫装置の■熱交換器にはクロムモリブデン鋼管或い
は炭素鋼管にアルミニウム浸透処理を施した所謂カロラ
イジング処理鋼管が耐熱性耐硫化物性に優れたチューブ
として用いられるようになった。このアルミニウム浸透
処理法には液体法、気体法及び固体法があるが、液体法
による鋼管は被膜と地金との間に金属間化合物層が介在
している為その部分から剥離することは免れず、又デポ
ジットアタックをなお受け易くそれによって管壁が減肉
したり、浸漬処理工程に於けるチューブ内面の被膜の不
均一化等の問題点を内包して居り、気体法による刹管に
あっては被膜及び表面アルミニウム濃度の均一化を工業
的規漠の大量生産によって図ることが錐しいと云う稚点
があった。
一方固体法による鋼管は均一被膜を得ること、内面加工
及び品質管理等が極めて容易で大量生産には好適である
が、次のような欠点をなお包含していた為熱交換器用の
チューブとして必ずしも満足し得るものではなかったの
が実情である−即ち、固体法は拡散剤として金属もしく
け合金の扮末を用いる為、被処理物上に拡散剤の焼き付
きが生じ、これによって表面がザラ付くことになり、斯
る表面のザラ付きはチューブバンドル組み立ての際、プ
1−プを拡管した時にチューブシートの管式に継塙を付
与し密着性が悪くなって漏洩の原因となる。亦、上記拡
散剤の付着物は長時間使用中に剥離しプロセス中に混入
して閉塞を起す懸念があり、更に表面のザラ付きはデポ
ジットの原因にもなる等であった。尚、上記のかlき伺
へを防上する為波処理物の表面に不活性剤ペーストを塗
布して前処理を行なう方法(本出願人に係る特公昭45
−38889)があるが、筒状体の内@(にの前処理を
充分に施すことは俳しく、従って前記の熱交換器のチュ
ーブとしての応用は多くはなかった。
本発明は叙上に鑑みなされたもので、アルミニウム、ク
ロム及びこれらの鉄との合金の粒体の表面に耐熱材粉末
(不活性剤)を被覆成層した新規な拡散剤を提供すると
共に、この拡散剤を用いて上記問題点を一掃し且つ拡散
金属濃度の高い平滑美麗な表面を得る固体金属拡散被覆
法を提供するものである。
即ち、本発明の第1の要旨は粒度が12メツシユ乃至1
メツシユの金属アルミニウム、金属クロム、鉄−アルミ
ニウム合金及び秩−クロム合金から選ばれた1種より成
る粒体の実質的な全表面を、Al2O3・Cr2O3等
より選ばれた1種もしくは2種の耐熱材粉末と、デンプ
ン質糊料、海草糊料、セルローズ誘導体糊科及びゴム糊
料のいずれかより選ばれた結合剤とが混在する被膜で被
覆して成ることを特徴とする金属表面被覆用粒状拡散剤
であり、第2の要旨は被処理金属材料を上記粒状拡散剤
及びハロゲン化アンモニウムの混合粉粒体層中に埋設し
て加熱処理をすることを特徴とする固体金属拡散被覆法
である。
便宜上、上記2つの要旨を一括し後者の固体金属拡散被
覆に基づき詳述する。Al2O3、Cr2O5等の金属
酸化物は固体カロライジング法或いはクロマイジング法
に於て拡散剤の焼き付き防止に用いられる耐熱材粉末で
あって、拡散処理の加熱温度によっても溶融せず、且つ
被処理剤に影響を与えずしかも拡散剤の被処理材に対す
る金属拡散を阻害することのない不活性材である。一方
、上記結合剤は七ζ散処理温度にて溶融もしくは気化し
その際、生起される雰[IM気が金属拡散を阻害するこ
きのない各種糊料であり、この耐熱伺匂末と結合剤とが
混在する被膜を金属アルミニウム、金属クロム及びこれ
らと法との合金の粒体の全表面に被覆されるに於ては、
該耐熱材粉末と結合剤及び水とを適宜混合して流動性の
あるベースト状の釉薬となし、この釉薬を塗布もしくは
吹き付けによって上記粒体の表面を被覆し、自然乾燥釦
より固化せしめて上記被覆を得る。斯る被膜が成層され
た上記粉体を金属表面被覆用粒状拡散剤とし、この拡散
剤と塩化アンモニウムの如きハロゲン化アンモニウム粉
末と適宜比率で混合して粉粒体として、該粉粒体中に炭
素鋼管、炭素鋼より成るボルト・ナツト等の被処理剤を
埋設し容器中に密閉し還元性乃至中性雰囲気で加熱(約
800℃〜1400℃)処理する。この加熱処理の際ハ
ロゲン化アンモニウムの作用によりハロゲン化アルミニ
ウム若しくはハロゲン化クロムのガスが発生し、このガ
スの流れによって拡散剤の金属拡散が進行するが、拡散
剤の粒度が12メッシュ以上である為、拡散剤同志で形
成される空隙が大きく、この空隙を通って上記ガスの流
れがスムースになされ金属拡散が極めて円滑に進行して
被処理材の表面に濃度の高い均一な金属被覆層の形成を
保証することとなる。拡散剤の粒度が12メッシュ未満
の場合、このように円滑な企絹拡散が得られない傾向と
なり表面に色ムラが生じる原因ともなり、一方1メッシ
ュを超えると上記の如き被処理材の内面或いは細部に充
分に充填されない為、完全な表面処理が達成されにくく
なる。亦、上記拡散剤はその表面が耐熱材粉末の不活性
材の層で覆われているから加熱処理中でも拡散剤の実体
である上記金属もしくは合金が直接被処理材に接触する
ことがなく、従ってこれら金属もしくは合金の被処理材
に対する焼き付きが生起されず極めて美麗且つ平滑な処
刑面が得られる。叙述の方法によって傅られた鋼管やボ
ルト・ナツト等は耐熱・耐酸及び耐硫化物性に優れてい
ることは勿論、従来のこの種の処理法によるものに比べ
その外観は極めて美麗且つ平滑であり表層の拡散金属濃
度が高く、前記■熱交換器のチューブとして用いた喝合
にも、上述の如きトラブルの発生がなく寸法粒度を高く
することが出来ると共に、安価な炭素鋼を用いることが
出来るから経済的であり、加えて鋼管であってもその内
面を外面と同様に処理することが出来る。・・・等本発
明の拡散剤及びこれを用いた固体金属拡散被覆法はその
有用性が頗る大であると云える。
次に実施例により、上記効果を明確にする。
下記の比率で拡散剤被積用ペースト状釉薬(〜・(B)
、(a)を調製し以下の実施例に供する。
                  (A)(B)(
0)酸化アルミニウム(Al2O3)粉末 30酸化ク
ロム(Qr !01 )粉末   5 35 35アル
ギン酸ナトリウム         5     3メ
チルセルローズ              5水  
               60 60 62(但
し、数値は重量部) (実施例、1) (1)粒度8乃至6メツシユの鉄−アルミニウム合金(
組成:鉄55重量%、アルミニウム45重量%)粒体を
準備し、 (2)上記釉薬(A)もしくは(B)もしくは(C)を
夫々粒体表面にスプレーガンにて吹付は被覆(厚み、0
.5±0.2mm)し、 (3)自然乾燥後200℃〜150℃で5時間加熱乾燥
して固化せしめ、表面にA、g、c)8及びもしくはe
rgol及びアルギン酸ナトリウムもしくはメチルセル
ローズが混在する被膜が成層被覆された粒状拡散剤(A
−1)、(B−1)、(0−1)を調製した。
(4)拡散剤(A−1)もしくは(B−1)もしくは(
0−1)と塩化アンモニウムとを100対0.5(重量
部)の比率で混合し100W×150HX300L(m
m)の鉄製レトルトに充填し、炭素鋼(炭素量、0.0
8重量%)より成る六角ボルト(M10×70mm)及
び5S41ナツトを埋設し900℃×10時間加熱処理
した。
(5)結果;いずれも金属拡散による合金層厚が130
μ(ミクロン)で表面は焼付きが見られず平滑で光輝性
のある美麗々外観を呈した。亦、ボルト・ナツトの螺着
嵌合状態は良好であった。
(実施例、2) (1)粒度10乃至6メツシユの鉄−アルミニウム合金
(組成:実施例1と同じ)粒体を準備し、(2)上記釉
薬(A)もしくは(B)もしくは(C)を夫々粒体表面
にスプレーガンにて吹付け被覆(厚み、0.3〜0.5
mm)し、 (3)実施例、1の(3)と同様にして粒状拡散剤(A
−2)、(B−2)、(C−2)を調整した。
(4)拡散剤(A−2)もしくは(n−2)もしくは(
o−2)と塩化アンモニウムとを100対0.5(重量
部)の比率で混合し、250W×500H×9,500
L(mm)の鉄製レトルトに充填し、(約500Kg)
、ボイラーチューブSTBA12−SO(25,4φx
3.76t×9244L(mm)〕80本をチューブ内
面にも上記拡散剤が行きわたるよう埋設し、電油炉中8
80℃×15時間加熱処理した。
(5)結果;いずれも金属拡散による合金層厚が150
〜180μ(ミクロン)で表面は1付きによるザラ付き
が検出されず平滑で光輝性ある美麗な外観を呈した。従
ってこのチューブを用いて熱交換器のチューブバンドル
を組立てるに於ては、チューブシートの管式に継傷等を
生じることがなく、亦前述の石油精製用の熱交換器に採
用した場合、硫化物によるデポジットアタックを受けず
応力腐食割れ等がa減され、その耐用年数は通常のアル
マー加工鋼管を大巾に凌ぐこととなった。因みに上記同
一条件下での耐用年敬は炭素鋼管:1年、アルマ−加工
鋼管:2年であるのに対し、本実施例による処理鋼管で
は5年経過してもなお上述のトラブルは発生していない
(実施例、3) 金属アルミニウム、金4クロム及び鉄−クロムへ金の粒
体を準備し、これらに夫々上記実施例1及び2と同様の
処理を施したところいずれも同様の効果を得た。
尚、上記各実施例で得られた処理物の表面粗さはいずれ
も0.005〜0.015mmであり、従来法(固体カ
ロライジング法、クロマイジング法)による表面粗さ0
.135〜0.152mmの1/10以下にし得たこと
も寸記する。亦、結合剤としては上記以外にデン粉、ヒ
ドロキシプロピル、アラビアゴム等も採用可能である。
叙述の如く、本発明による拡散剤及びこれを用いた固体
金属被覆法は従来の欠点を全て一掃するものであり、そ
の価値は極めて大である。
−以上ー 出願人代理人 弁理士 松野 英彦 手 続 補 正 11(自発) 昭和58年 4月、、76日 昭和58年特許願第053223号 :?、ビヤ明の名称 金属表面室、夕覆用粒状拡散剤とこれを用いた固体金、
m拡散被覆法 3−・i′4正をする者 事件との関係 出願人 住所 大阪市淀用区西中島7丁目4番21号名称 日本
力nライズ工業株式会社 代表者 深 井 義 雄 (ほか1名)4、代 理 人
 〒550 の(:′1 (2)明細”rE’ (7j r 3. 鎗1j+J 
)RY′r!I l ’+’31 ”JJ J ” L
j”1(3)委任状 7、補正の内′?f (すj、・、(1°)の[7,I’:fJ記以外の:窄
明7:・’I’ll’ I:’l’ El j:9°1
人」のつぢ1・明石の住所のふりがなを別ル(訂正11
頁書L7)如く訂正・!r−1,iニす。
(:!J幀ビデ;「7.前記以外の角q」者・特許用1
う1人」のつち出1.”11人(、’=r ;!1.:
 )の代ダーヨイ1−の氏5名を別紙11丁重重1斗の
ノ’:1 < i!1正(4:L 、ます。
(3)明γ′I!I :、オ第3頁、第8行目「・−・
i’ir 1H)7.、11’−1−も高く、」とある
のを「・・・可能41ミも有り、」と補正致します。
(4)7二任状をシ111充孜しkす7.8、添旬着プ
、りの目保

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、粒度が12メッシュ乃至1メッシュの金属アルミニ
    ウム、金属クロム、鉄−アルミニウム合金及び鉄−クロ
    ム合金から選ばれた1重より成る粒体の実質的な全表面
    を、Al2O3、Cr2O3等より選ばれた1種もしく
    は2種の耐熱材粉末と、デンプン質糊料、海草糊料、セ
    ルローズ誘導体糊料及びゴム糊料のいずれかより選ばれ
    た結合剤とが混在する被膜で被覆して成ることを特数と
    する金属表面被覆用粒状拡散剤。 2、Al2O3、Cr2O3等より選ばれた1種もしく
    は2種の耐熱材粉末と、デンプン質糊料、海草糊料、セ
    ルローズ誘導体糊料及びゴム糊料のいずれかより選ばれ
    た結合材と、水とを適宜混合して流動性ある釉薬となし
    、該釉薬を粒度が12メッシュ乃至1メッシュの金属ア
    ルミニウム、金属クロム、鉄−アルミニウム合金及び侠
    −クロム合金から選ばれた1種より成る粒体の表面に塗
    布もしくけ吹付けこれを乾燥固化せしめて、上記粒体の
    実質的な全表面を前記耐熱材粉末と結合剤とが混在する
    被膜で被覆して成る金属表面被覆用固体拡散剤を形成し
    、彼処理金属材料全上記粒状拡散剤及びハロゲン化アン
    モニウムの混合粉横棒層中に埋設して加熱処理をするこ
    とを特徴とする固体金属拡散被覆法。
JP5322383A 1983-03-28 1983-03-28 金属表面被覆用粒状拡散剤とこれを用いた固体金属拡散被覆法 Granted JPS59177360A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000034547A3 (de) * 1998-12-10 2000-08-17 Mtu Muenchen Gmbh Verfahren zum beschichten von hohlkörpern
US8075747B2 (en) * 2009-01-30 2011-12-13 Alcoa Inc. Enhancement of aluminum tapping by application of targeted electromagnetic field

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US6887519B1 (en) 1998-12-10 2005-05-03 Mtu Aero Engines Gmbh Method for coating hollow bodies
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