JPS5948955B2 - 網目状アルミナ被膜を有する鉄、クロム、アルミニウム合金およびその製造方法 - Google Patents
網目状アルミナ被膜を有する鉄、クロム、アルミニウム合金およびその製造方法Info
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- JPS5948955B2 JPS5948955B2 JP3777177A JP3777177A JPS5948955B2 JP S5948955 B2 JPS5948955 B2 JP S5948955B2 JP 3777177 A JP3777177 A JP 3777177A JP 3777177 A JP3777177 A JP 3777177A JP S5948955 B2 JPS5948955 B2 JP S5948955B2
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は網目状アルミナ被膜を有するＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ
合金およびその製造方法に関する。
合金およびその製造方法に関する。
Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金は比較的加工性が良好であつて、
電気抵抗が大である関係上、古くから電熱用材料として
使用されている。
電気抵抗が大である関係上、古くから電熱用材料として
使用されている。
更にこの合金は高温における耐食性が良好である性質を
利用して最近では排気浄化装置などの高温耐食性構造材
料として注目されるようになつて来た。本合金を大気中
で比較的高い温度で加熱すると、その表面にアルミナ系
の酸化被膜や鉄を一部固溶した酸化クロム、またはクロ
ムを一部固溶した酸化鉄の黒色被膜が形成され、これが
母材の高温耐食性保護膜となることが知られている。
利用して最近では排気浄化装置などの高温耐食性構造材
料として注目されるようになつて来た。本合金を大気中
で比較的高い温度で加熱すると、その表面にアルミナ系
の酸化被膜や鉄を一部固溶した酸化クロム、またはクロ
ムを一部固溶した酸化鉄の黒色被膜が形成され、これが
母材の高温耐食性保護膜となることが知られている。
しかし、この合金の表面に形成されるアルミナ系被膜に
ついては、従来発表されているのは緻密な顆粒状のα−
Ａｌ。Ｏ、、もしくは粗大化した直方状α−Ａｌ。Ｏ。
から成るＡｌの酸化被膜であつて、母材との密着性や機
械的強度の大なるアルミナ被膜が得られなかつた。本発
明の第１目的は、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金の表面上に強固
に密着した網目状アルミナ被膜を有するＦｅ−Ｃｒ−Ａ
ｌ合金を提供することであり、更に本発明の第２の目的
は前記強固に密着した網目状アルミナ被膜を有するＦｅ
−Ｃｒ−Ａｌ合金の製造方を提供するにある。
ついては、従来発表されているのは緻密な顆粒状のα−
Ａｌ。Ｏ、、もしくは粗大化した直方状α−Ａｌ。Ｏ。
から成るＡｌの酸化被膜であつて、母材との密着性や機
械的強度の大なるアルミナ被膜が得られなかつた。本発
明の第１目的は、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金の表面上に強固
に密着した網目状アルミナ被膜を有するＦｅ−Ｃｒ−Ａ
ｌ合金を提供することであり、更に本発明の第２の目的
は前記強固に密着した網目状アルミナ被膜を有するＦｅ
−Ｃｒ−Ａｌ合金の製造方を提供するにある。
本発明の第１目的は、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金において、
重量比にて２〜１０％のＡｌを含有する母材と、前記母
材の表面に強固に密着して形成された網目状アルミナ被
膜と、を有して成る網目状アルミナ被膜を有するＦｅ−
Ｃｒ−Ａｌ合金によつて達成フされ、本発明の第２の目
的は、重量比にて２〜１０％のＡｌを含有するＦｅ−Ｃ
ｒ−Ａｌ合金を溶製する工程と、前記合金を大気中もし
くは酸化雰囲気中で１１５００〜１３５０℃の温度にお
いて２〜５５分間加熱処丁理する工程と、を包含するこ
とを特徴とする網目状アルミナ被膜を有するＦｅ−Ｃｒ
−Ａｌ合金の製造方法、によつて達成される。
重量比にて２〜１０％のＡｌを含有する母材と、前記母
材の表面に強固に密着して形成された網目状アルミナ被
膜と、を有して成る網目状アルミナ被膜を有するＦｅ−
Ｃｒ−Ａｌ合金によつて達成フされ、本発明の第２の目
的は、重量比にて２〜１０％のＡｌを含有するＦｅ−Ｃ
ｒ−Ａｌ合金を溶製する工程と、前記合金を大気中もし
くは酸化雰囲気中で１１５００〜１３５０℃の温度にお
いて２〜５５分間加熱処丁理する工程と、を包含するこ
とを特徴とする網目状アルミナ被膜を有するＦｅ−Ｃｒ
−Ａｌ合金の製造方法、によつて達成される。
先づ本発明による網目状アルミナ被膜を有するＦｅ−Ｃ
ｒ−Ａｌ合金の製造方法について説明する。
ｒ−Ａｌ合金の製造方法について説明する。
Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金の母材表面に第１図に示す如き強
固に密着した網目状アルミナ被膜を形成する要件は次の
如くである。（イ）母材Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金の組成と
して２〜１０％のＡｌを含有せしめること。
固に密着した網目状アルミナ被膜を形成する要件は次の
如くである。（イ）母材Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金の組成と
して２〜１０％のＡｌを含有せしめること。
（ロ）母材を高温で酸化処理する。
その処理条件は大気中もしくは酸化雰囲気中で１１５０
゜〜１３５０℃の温度にて２〜５５分間加熱する。（イ
）のＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金についてＡｌ含有量を２〜１
０％に限定する理由は次の如くである。
゜〜１３５０℃の温度にて２〜５５分間加熱する。（イ
）のＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金についてＡｌ含有量を２〜１
０％に限定する理由は次の如くである。
すなわちＡｌ含有量が２％以下の場合には加熱処理によ
るＡｌの母材表面への拡散量が不十分なため、Ａ１のほ
かにＦｅやＣｒの酸化物が母材表面に生成され均質な網
目状アルミナ被膜が形成されない。またＡ１含有量が１
０％以上になると、均一にＡｌを固溶したＦｅ−Ｃｒ−
Ａｌ合金の溶製が困難となり、更に溶製合金の加工性が
悪く、その機械的強度も著しく低下する傾向が大となる
ので実用合金として不適当である。なお、合金成分とし
てＦｅ．Ｃｒ．Ａｌの３元素を主要成分とする合金であ
つて網目状アルミナ被膜の形成を妨げない限り、この合
金の加工性もしくは物理的、化学的性質を改善するため
に微量の他元素、例えばＳｃ．Ｙ．Ｔｉなどの添加は差
支えなく、これを制限するものではない。次に母材の高
温における酸化処理要件の限定理由について説明する。
先づ加熱処理温度については１０００℃以下の加熱によ
つてはＡｌ２Ｏ３被膜の形成が不十分であり、かつ長時
間加熱処理しても母材に密着した網目状アルミナ被膜が
形成されず、亀裂の多く、もろい針状アルミナ結晶の被
膜が形成されるばかりである。１０００゜〜１１５０℃
の温度領域では母材の結晶粒の成長が著しく、しかも結
晶方位によつて非常に異なる不均一なＡｌ２Ｏ３被膜が
形成され、長時間の加熱処理によつても均一な母材に密
着した網目状被膜が得られない。
るＡｌの母材表面への拡散量が不十分なため、Ａ１のほ
かにＦｅやＣｒの酸化物が母材表面に生成され均質な網
目状アルミナ被膜が形成されない。またＡ１含有量が１
０％以上になると、均一にＡｌを固溶したＦｅ−Ｃｒ−
Ａｌ合金の溶製が困難となり、更に溶製合金の加工性が
悪く、その機械的強度も著しく低下する傾向が大となる
ので実用合金として不適当である。なお、合金成分とし
てＦｅ．Ｃｒ．Ａｌの３元素を主要成分とする合金であ
つて網目状アルミナ被膜の形成を妨げない限り、この合
金の加工性もしくは物理的、化学的性質を改善するため
に微量の他元素、例えばＳｃ．Ｙ．Ｔｉなどの添加は差
支えなく、これを制限するものではない。次に母材の高
温における酸化処理要件の限定理由について説明する。
先づ加熱処理温度については１０００℃以下の加熱によ
つてはＡｌ２Ｏ３被膜の形成が不十分であり、かつ長時
間加熱処理しても母材に密着した網目状アルミナ被膜が
形成されず、亀裂の多く、もろい針状アルミナ結晶の被
膜が形成されるばかりである。１０００゜〜１１５０℃
の温度領域では母材の結晶粒の成長が著しく、しかも結
晶方位によつて非常に異なる不均一なＡｌ２Ｏ３被膜が
形成され、長時間の加熱処理によつても均一な母材に密
着した網目状被膜が得られない。
この１０００゜〜１１５０℃の温度領域において形成さ
れた不均質アルミナ被膜の一例を第２図Ａ，Ｂにて示す
。第２図Ａ，Ｂより明らかな如く第１図に示した本発明
による均一な網目状アルミナ被膜と対比して著しい差異
があることが判る。更にこの温度領域では処理時間が１
時間以上になると結晶粒界でＡｌ２Ｏ３被膜が剥離を起
す傾向があることが認められた。次に加熱処理温度が１
３５０℃以上となると、酸化鉄を主成分とする異常酸化
物が生成され、かつ網目状アルミナ組織が消滅して顆粒
状もしくは直方状のＡｌ２Ｏ３粒子が形成され、これら
の酸化被膜の密着性が悪く剥離を起す傾向が出てくる。
従つて最適の加熱処理温度は１１５０゜〜１３５０℃の
範囲とする。
れた不均質アルミナ被膜の一例を第２図Ａ，Ｂにて示す
。第２図Ａ，Ｂより明らかな如く第１図に示した本発明
による均一な網目状アルミナ被膜と対比して著しい差異
があることが判る。更にこの温度領域では処理時間が１
時間以上になると結晶粒界でＡｌ２Ｏ３被膜が剥離を起
す傾向があることが認められた。次に加熱処理温度が１
３５０℃以上となると、酸化鉄を主成分とする異常酸化
物が生成され、かつ網目状アルミナ組織が消滅して顆粒
状もしくは直方状のＡｌ２Ｏ３粒子が形成され、これら
の酸化被膜の密着性が悪く剥離を起す傾向が出てくる。
従つて最適の加熱処理温度は１１５０゜〜１３５０℃の
範囲とする。
次に加熱雰囲気については、この加熱処理は酸化処理で
ある関係上、酸化雰囲気が好ましく大気中にても実施可
能である。
ある関係上、酸化雰囲気が好ましく大気中にても実施可
能である。
次に加熱処理時間を２〜５５分間に限定した理由は次の
如くである。
如くである。
すなわち、前記１１５０゜〜１３５０℃の適正温度にお
いても、加熱時間が１時間以上に長くなると、顆粒状Ａ
ｌ２Ｏ３の結晶が、一旦生成した網目状アルミナ被膜の
表面に不均質に形成され被膜強度が弱くなる。第３図は
１２５０℃で１時間大気中で加熱処理した母材表面に形
成されたアルミナ被膜であつて、第１図の本発明による
アルミナ被膜と比較して網目状組織が崩れ、顆粒状およ
び１部角状アルミナ結晶が生成されている状態が見られ
る。従つて１時間以上の長時間の加熱処理は避けるべき
で５５分以内に止めるべきである。加熱処理が数分間の
短い時間でも加熱温度が１３００〜１３５０℃の比較的
高い温度領域では巾約０．５μの連続した密着性のよい
網目状アルミナ被膜が正常に形成される。しかし処理時
間が極端に短い２分間以下では１１５０℃の加熱処理で
は勿論、１３５０℃の上限温度においても正常な網目状
アルミナ被膜が形成されないので少くとも２分間以上と
すべきである。本発明による網目状アルミナ被膜を有す
るＦｅＣｒ−Ａｌ合金は、以上の製造方法によつて形成
され、２〜１０％のＡｌを含有するＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ合
金の母材の表面に強固に密着して形成された均一な網目
状アルミナ被膜を有するものである。
いても、加熱時間が１時間以上に長くなると、顆粒状Ａ
ｌ２Ｏ３の結晶が、一旦生成した網目状アルミナ被膜の
表面に不均質に形成され被膜強度が弱くなる。第３図は
１２５０℃で１時間大気中で加熱処理した母材表面に形
成されたアルミナ被膜であつて、第１図の本発明による
アルミナ被膜と比較して網目状組織が崩れ、顆粒状およ
び１部角状アルミナ結晶が生成されている状態が見られ
る。従つて１時間以上の長時間の加熱処理は避けるべき
で５５分以内に止めるべきである。加熱処理が数分間の
短い時間でも加熱温度が１３００〜１３５０℃の比較的
高い温度領域では巾約０．５μの連続した密着性のよい
網目状アルミナ被膜が正常に形成される。しかし処理時
間が極端に短い２分間以下では１１５０℃の加熱処理で
は勿論、１３５０℃の上限温度においても正常な網目状
アルミナ被膜が形成されないので少くとも２分間以上と
すべきである。本発明による網目状アルミナ被膜を有す
るＦｅＣｒ−Ａｌ合金は、以上の製造方法によつて形成
され、２〜１０％のＡｌを含有するＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ合
金の母材の表面に強固に密着して形成された均一な網目
状アルミナ被膜を有するものである。
本発明による実施例について説明する。
実施例 １
重量比にてＦｅ６９．２％、Ｃｒ２４．ｌ％、Ａｌ６．
７％を含有する合金を溶製し、これをリボン状に加工し
、長さ約３０ｍｍに切断したものをエメリ一紙（＃６０
０〜２０００）とハブにて表面を鏡面研摩し、その後イ
ソプロピルアルコール、蒸溜水にて洗浄した後、乾燥し
て供試材を製作した。
７％を含有する合金を溶製し、これをリボン状に加工し
、長さ約３０ｍｍに切断したものをエメリ一紙（＃６０
０〜２０００）とハブにて表面を鏡面研摩し、その後イ
ソプロピルアルコール、蒸溜水にて洗浄した後、乾燥し
て供試材を製作した。
この供試材を１１５０゜〜１３５０℃の温度に設定した
電気炉中で２分〜５５分間加熱処理したところ、すべて
の供試材について第１図にて示す如き網目状アルミナ被
膜を形成することができた。
電気炉中で２分〜５５分間加熱処理したところ、すべて
の供試材について第１図にて示す如き網目状アルミナ被
膜を形成することができた。
実施例 ２
重量比にてＦｅ７５．５％、Ｃｒ２ｌ％、Ａｌ３．５％
を含有するＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金を溶製し、これをリボ
ン状に加工し、実施例１と同様の約３０ｍｍの長さに切
断し供試材とした。
を含有するＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金を溶製し、これをリボ
ン状に加工し、実施例１と同様の約３０ｍｍの長さに切
断し供試材とした。
この供試材について１１５０℃〜１３５０℃の温度範囲
で２〜５５分間加熱処理した結果、すべての供試材につ
いて第１図と同様の密着性の良好な網目状アルミナ被膜
を得ることができた。この網目状アルミナ被膜について
走査電顕による観察、およびＸ線回折の結果によると、
網目の部分はα−Ａｌ２Ｏ３よりなり、網目の中はＦｅ
．！ｌ：Ｃｒの酸化物（Ｆｅ．Ｃｒ）２０３とα−Ａｌ
２Ｏ３よりなつている。
で２〜５５分間加熱処理した結果、すべての供試材につ
いて第１図と同様の密着性の良好な網目状アルミナ被膜
を得ることができた。この網目状アルミナ被膜について
走査電顕による観察、およびＸ線回折の結果によると、
網目の部分はα−Ａｌ２Ｏ３よりなり、網目の中はＦｅ
．！ｌ：Ｃｒの酸化物（Ｆｅ．Ｃｒ）２０３とα−Ａｌ
２Ｏ３よりなつている。
本発明によつてＡｌ２〜１０％を含有するＦｅ−ＣｒＡ
ｌ合金を溶製し、これを成形加工したものについて１１
５０゜〜１３５０℃の温度範囲において、大気中もしく
は酸化雰囲気中にて２〜５５分間加熱処理することによ
り、母材との密着性が極めて良好な均一な網目状アルミ
ナ被膜を得ることができたが、これらは純粋なＡｌ２Ｏ
３にて被覆されているので寿命の長い電熱材料として利
用できることは勿論、Ａｌ２Ｏ３被膜の耐熱性、耐食性
を利用する高温排気浄化装置の構造用材料その他に広範
な用途が開拓されるものと期待される。極めて電気抵抗
の高い網目状のα−Ａｌ２Ｏ３被膜が形成されると、被
膜と母材との密着性が大きく、また被膜の機械的強度が
大きくなる。
ｌ合金を溶製し、これを成形加工したものについて１１
５０゜〜１３５０℃の温度範囲において、大気中もしく
は酸化雰囲気中にて２〜５５分間加熱処理することによ
り、母材との密着性が極めて良好な均一な網目状アルミ
ナ被膜を得ることができたが、これらは純粋なＡｌ２Ｏ
３にて被覆されているので寿命の長い電熱材料として利
用できることは勿論、Ａｌ２Ｏ３被膜の耐熱性、耐食性
を利用する高温排気浄化装置の構造用材料その他に広範
な用途が開拓されるものと期待される。極めて電気抵抗
の高い網目状のα−Ａｌ２Ｏ３被膜が形成されると、被
膜と母材との密着性が大きく、また被膜の機械的強度が
大きくなる。
そのため電熱ヒータ等に用いた場合、本発明による熱処
理を行なつた試料では、ヒータ同志の表面接触があつて
も、また振動などによりヒータ同志がこすり合つても短
絡することはない。形状効果として網目状のため接触面
積は小さくなるため上記の短絡には有利に働く。また酸
化被膜全体の表面積は極めて大きくなるため熱放射効果
があり、高温で同合金を長時間、あるいは断続的にくり
返し利用する場合耐熱性と寿命が向上する。
理を行なつた試料では、ヒータ同志の表面接触があつて
も、また振動などによりヒータ同志がこすり合つても短
絡することはない。形状効果として網目状のため接触面
積は小さくなるため上記の短絡には有利に働く。また酸
化被膜全体の表面積は極めて大きくなるため熱放射効果
があり、高温で同合金を長時間、あるいは断続的にくり
返し利用する場合耐熱性と寿命が向上する。
第］図は実施例１による本発明に係る合金の供試材を１
２５０℃で３分間空気中で加熱処理して得た網目状アル
ミナ被膜を示す５０００倍走査型電子顕微鏡写真であり
、第２図Ａ，Ｂは第１図と同一組成の合金を本発明外の
１０５０℃の温度で３分間空気中で加熱処理した母材表
面に形成された酸化被膜を示す走査型顕微鏡写真であつ
て、Ａは５００倍、Ｂは５０００倍のもので゛ある。
２５０℃で３分間空気中で加熱処理して得た網目状アル
ミナ被膜を示す５０００倍走査型電子顕微鏡写真であり
、第２図Ａ，Ｂは第１図と同一組成の合金を本発明外の
１０５０℃の温度で３分間空気中で加熱処理した母材表
面に形成された酸化被膜を示す走査型顕微鏡写真であつ
て、Ａは５００倍、Ｂは５０００倍のもので゛ある。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 鉄、クロム、アルミニウム合金において、重量比に
て２〜１０％のアルミニウムを含有する母材と、前記母
材の表面に強固に密着して形成された網目状アルミナ被
膜と、を有して成る網目状アルミナ被膜を有する鉄、ク
ロム、アルミニウム合金。 ２ 重量比にて２〜１０％のアルミニウムを含有する鉄
、クロム、アルミニウム合金を溶製する工程と、前記合
金を大気中もしくは酸化雰囲気中で１１５０°〜１３５
０℃の温度において２〜５５分間加熱処理する工程と、
を包含することを特徴とする網目状アルミナ被膜を有す
る鉄、クロム、アルミニウム合金の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3777177A JPS5948955B2 (ja) | 1977-04-01 | 1977-04-01 | 網目状アルミナ被膜を有する鉄、クロム、アルミニウム合金およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3777177A JPS5948955B2 (ja) | 1977-04-01 | 1977-04-01 | 網目状アルミナ被膜を有する鉄、クロム、アルミニウム合金およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS53131239A JPS53131239A (en) | 1978-11-15 |
| JPS5948955B2 true JPS5948955B2 (ja) | 1984-11-29 |
Family
ID=12506722
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3777177A Expired JPS5948955B2 (ja) | 1977-04-01 | 1977-04-01 | 網目状アルミナ被膜を有する鉄、クロム、アルミニウム合金およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5948955B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60129440U (ja) * | 1984-02-09 | 1985-08-30 | オキツ開発有限会社 | 振動式左官ごて |
| JPS6122846U (ja) * | 1984-07-17 | 1986-02-10 | 勝雄 北出 | 振動体のついた左官鏝 |
| JPS63148738U (ja) * | 1987-03-20 | 1988-09-30 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6224019U (ja) * | 1985-07-30 | 1987-02-13 |
-
1977
- 1977-04-01 JP JP3777177A patent/JPS5948955B2/ja not_active Expired
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60129440U (ja) * | 1984-02-09 | 1985-08-30 | オキツ開発有限会社 | 振動式左官ごて |
| JPS6122846U (ja) * | 1984-07-17 | 1986-02-10 | 勝雄 北出 | 振動体のついた左官鏝 |
| JPS63148738U (ja) * | 1987-03-20 | 1988-09-30 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS53131239A (en) | 1978-11-15 |
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