JPS6035426B2 - ナトリウム環境機器用金属材料 - Google Patents
ナトリウム環境機器用金属材料Info
- Publication number
- JPS6035426B2 JPS6035426B2 JP57093575A JP9357582A JPS6035426B2 JP S6035426 B2 JPS6035426 B2 JP S6035426B2 JP 57093575 A JP57093575 A JP 57093575A JP 9357582 A JP9357582 A JP 9357582A JP S6035426 B2 JPS6035426 B2 JP S6035426B2
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- JP
- Japan
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- sodium
- chromium
- coating layer
- metal material
- equipment
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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
- C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
- C23C28/02—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings only including layers of metallic material
- C23C28/023—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings only including layers of metallic material only coatings of metal elements only
-
- 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
- C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
- C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
- C23C4/06—Metallic material
- C23C4/08—Metallic material containing only metal elements
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- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、ＦＢＲ（高速増殖炉）機器用金属材料に関す
るもので、、特に高温ナトリウム中で使用する機器（以
下ナトリウム環境機器という）のなかで、都材同志が互
いに接する部分に用いて融着および摩耗防止効果のすぐ
れたナトリウム環境機器用金属材料に関する。
るもので、、特に高温ナトリウム中で使用する機器（以
下ナトリウム環境機器という）のなかで、都材同志が互
いに接する部分に用いて融着および摩耗防止効果のすぐ
れたナトリウム環境機器用金属材料に関する。
一般に、ナトリウム環境機器は、例えばその一「つに金
属ナトリウムを冷却材として使用するＦＢＲ機器がある
。
属ナトリウムを冷却材として使用するＦＢＲ機器がある
。
このようなナトリウム環境機器の部村材料には、オース
テナィト系のステンレス鋼が使用されており、この種の
ステンレス鋼は大気中ではステンレス鋼表面にクロムの
酸化物を生成し、これによって腐蝕が防止されている。
しかしながら、このようなステンレス鋼を高温ナトリウ
ム中に浸債すると、表面に生成されていたクロム酸化物
が還元される。このため、ナトリウム環境機器において
も、部材材料表面の酸化物も同様に還元されてしまい、
このような表面を有する機器部村が互いに接触すると、
拡散抵抗となる酸化皮膜がないので、両部材の構成元素
が接触面を介して容易に拡散し、両部材があたかも溶接
されたかのように融着してしまう。また、両部材が互い
に摺動するようなところでは、互いに摩耗しやすくなり
、機器部材が損耗することも考えられる。このように部
材が接合したり損耗することは、ナトリウム環境機器の
保守および安全性に支障を来たす原因となる。上記した
ように、ナトリウム中の酸素濃度が低いと、クロム表面
の酸化物を還元することになり、安定なナトリウムとク
ロムの複合酸化物（ＮａＣの２）が形成されにくい。
テナィト系のステンレス鋼が使用されており、この種の
ステンレス鋼は大気中ではステンレス鋼表面にクロムの
酸化物を生成し、これによって腐蝕が防止されている。
しかしながら、このようなステンレス鋼を高温ナトリウ
ム中に浸債すると、表面に生成されていたクロム酸化物
が還元される。このため、ナトリウム環境機器において
も、部材材料表面の酸化物も同様に還元されてしまい、
このような表面を有する機器部村が互いに接触すると、
拡散抵抗となる酸化皮膜がないので、両部材の構成元素
が接触面を介して容易に拡散し、両部材があたかも溶接
されたかのように融着してしまう。また、両部材が互い
に摺動するようなところでは、互いに摩耗しやすくなり
、機器部材が損耗することも考えられる。このように部
材が接合したり損耗することは、ナトリウム環境機器の
保守および安全性に支障を来たす原因となる。上記した
ように、ナトリウム中の酸素濃度が低いと、クロム表面
の酸化物を還元することになり、安定なナトリウムとク
ロムの複合酸化物（ＮａＣの２）が形成されにくい。
とりわけ、ＦＢＲでは、使用機器材料の腐蝕を減少させ
る目的でナトリウムの精製温度を低くする傾向にあり、
安定した前記複合酸化物は一層形成されにくい。ところ
で、上記した機器部材の融着や摩耗を防止するため、こ
れまでナトリウム環境機器用部材表面にクロム等のメッ
キを施したり、表面を硬化したりする防止策がとられて
きた。このようなクロムメッキ部材の耐融着、耐摩耗性
は、メッキの厚さにも関係するが、ナトリウム中の酸素
濃度と温度とにも関係し、これらの関係を第１図に示す
。すなわち第１図において、曲線イより下が耐融着、耐
摩耗性良の領域を示し、また曲線口より下が耐融着、耐
摩耗性不良の領域を示すもので、曲線イと曲線口との間
は良から不良への移行範囲である。なお図中の矢印Ａは
高速増殖炉冷却材中の酸素濃度の一例を示している。第
１図からわかるように、ナトリウム中の酸素濃度が高く
なると、融着、摩耗に対し抵抗性を示す領域が広くなる
。
る目的でナトリウムの精製温度を低くする傾向にあり、
安定した前記複合酸化物は一層形成されにくい。ところ
で、上記した機器部材の融着や摩耗を防止するため、こ
れまでナトリウム環境機器用部材表面にクロム等のメッ
キを施したり、表面を硬化したりする防止策がとられて
きた。このようなクロムメッキ部材の耐融着、耐摩耗性
は、メッキの厚さにも関係するが、ナトリウム中の酸素
濃度と温度とにも関係し、これらの関係を第１図に示す
。すなわち第１図において、曲線イより下が耐融着、耐
摩耗性良の領域を示し、また曲線口より下が耐融着、耐
摩耗性不良の領域を示すもので、曲線イと曲線口との間
は良から不良への移行範囲である。なお図中の矢印Ａは
高速増殖炉冷却材中の酸素濃度の一例を示している。第
１図からわかるように、ナトリウム中の酸素濃度が高く
なると、融着、摩耗に対し抵抗性を示す領域が広くなる
。
しかしながら、最近では、ナトリウム中の酸素濃度を低
くする傾向にあるため、クロムの単一メッキ層のみでは
、融着や摩耗のしやすい環境になる可能性がある。そこ
でナトリウム中の酸素濃度が低くなっても、耐融着性、
耐摩耗性をもつような表面処理を施した金属材料の出現
が望まれていた。本発明は、上記した実状に鑑みてなさ
れたもので、その目的はナトリウム環境機器用部材材料
表面における耐融着性および耐摩耗性にすぐれた金属材
料を提供することにある。
くする傾向にあるため、クロムの単一メッキ層のみでは
、融着や摩耗のしやすい環境になる可能性がある。そこ
でナトリウム中の酸素濃度が低くなっても、耐融着性、
耐摩耗性をもつような表面処理を施した金属材料の出現
が望まれていた。本発明は、上記した実状に鑑みてなさ
れたもので、その目的はナトリウム環境機器用部材材料
表面における耐融着性および耐摩耗性にすぐれた金属材
料を提供することにある。
この目的を達成するための本発明の要旨とするところは
、オーステナィト系ステンレス鋼を母材とし、該母材表
面に、酸素吸蔵性の高い金属元素物質からなる第１被膜
層とクロムの第２被膜層との二層の被膜層を形成してな
るか、もしくは酸素吸蔵性の高い金属元素物質とクロム
との混合物の単一被膜層を形成してなる金属材料であっ
て、高温ナトリウム環境下で該金属材料表面にナトリウ
ムとクロムの複合酸化物が形成されることを特徴とする
ナトリウム環境機器用金属材料にある。このような本発
明の金属材料によれば、ナトリウム環境機器に用いるこ
とで、部材表面にナトリウムとクロムの複合酸化物が形
成され、融着に関しては、部材の構成元素の相互拡散防
止の役割をもち、摩耗に関しては、潤滑材としての役割
をもつこととなって、この種部材の耐融着性および耐摩
耗性を著しく向上することができた。以下図面を参照し
て本発明の実施例につき説明する。
、オーステナィト系ステンレス鋼を母材とし、該母材表
面に、酸素吸蔵性の高い金属元素物質からなる第１被膜
層とクロムの第２被膜層との二層の被膜層を形成してな
るか、もしくは酸素吸蔵性の高い金属元素物質とクロム
との混合物の単一被膜層を形成してなる金属材料であっ
て、高温ナトリウム環境下で該金属材料表面にナトリウ
ムとクロムの複合酸化物が形成されることを特徴とする
ナトリウム環境機器用金属材料にある。このような本発
明の金属材料によれば、ナトリウム環境機器に用いるこ
とで、部材表面にナトリウムとクロムの複合酸化物が形
成され、融着に関しては、部材の構成元素の相互拡散防
止の役割をもち、摩耗に関しては、潤滑材としての役割
をもつこととなって、この種部材の耐融着性および耐摩
耗性を著しく向上することができた。以下図面を参照し
て本発明の実施例につき説明する。
第２図に示す実施例は、オーステナィト系ステンレス鋼
からなる部材１の表面に、まずジルコニウム被膜層２を
形成し、さらにその上に、クロム被膜層３を形成したも
のである。
からなる部材１の表面に、まずジルコニウム被膜層２を
形成し、さらにその上に、クロム被膜層３を形成したも
のである。
この場合、ジルコニウムは酸素を吸蔵しやすい性質を有
し、ナトリウム中の酸素を捕獲するものとして利用され
るものである。このため、この材料をナトリウム中に浸
債すると、外側のクロム層表面には、ナトリウム中の酸
素がジルコニウムへ拡散しようとして吸着することにな
る。この酸素吸着量は、ジルコニウムとナトリウムの酸
化に関するケミカルポテンシャルの差に比例する。前記
したように、ナトリウム中の酸素濃度が低いと、一般的
には安定したナトリウムとクロムの複合酸化物（ＮａＣ
ｒ０２）を形成しにくいのであるが、母材であるオース
テナィト系ステンレス鋼からなる部材表面に、ジルコニ
ウムの第１層と、クロムの第２層のＺｒ，Ｃｒ２相を形
成すると、クロム表面には多量の酸素が吸着するため、
みかけ上、クロム表面におけるナトリウム中の酸素濃度
が高くなった状態となる。
し、ナトリウム中の酸素を捕獲するものとして利用され
るものである。このため、この材料をナトリウム中に浸
債すると、外側のクロム層表面には、ナトリウム中の酸
素がジルコニウムへ拡散しようとして吸着することにな
る。この酸素吸着量は、ジルコニウムとナトリウムの酸
化に関するケミカルポテンシャルの差に比例する。前記
したように、ナトリウム中の酸素濃度が低いと、一般的
には安定したナトリウムとクロムの複合酸化物（ＮａＣ
ｒ０２）を形成しにくいのであるが、母材であるオース
テナィト系ステンレス鋼からなる部材表面に、ジルコニ
ウムの第１層と、クロムの第２層のＺｒ，Ｃｒ２相を形
成すると、クロム表面には多量の酸素が吸着するため、
みかけ上、クロム表面におけるナトリウム中の酸素濃度
が高くなった状態となる。
このため、クロム層には安定した複合酸化物（ＮａＣの
２）の被膜が形成される。この複合酸化物被膜は、互い
に接触する部材間の構成元素の拡散抵抗となり、融着を
防止することとなる。また、互いに摺動する都材の沼動
面においては、前記複合酸化物が潤滑材の役割を果すた
め、両部材の表面摩耗が防止され、機器の損傷を少なく
することができるから、その安全性を高めることになる
。機器部材の表面に、ジルコニウムおよびクロム層を形
成させるには、従来から行なわれている技術を用いて容
易に実施することができる。
２）の被膜が形成される。この複合酸化物被膜は、互い
に接触する部材間の構成元素の拡散抵抗となり、融着を
防止することとなる。また、互いに摺動する都材の沼動
面においては、前記複合酸化物が潤滑材の役割を果すた
め、両部材の表面摩耗が防止され、機器の損傷を少なく
することができるから、その安全性を高めることになる
。機器部材の表面に、ジルコニウムおよびクロム層を形
成させるには、従来から行なわれている技術を用いて容
易に実施することができる。
すなわち、まずジルコニウム層は、溶射により部材表面
に固定される。次に、このジルコニウム層の上にクロム
を溶射するかあるいはメッキする。これらのジルコニウ
ム層およびクロム層は数ミクロンから数１０ミクロンの
厚さがあれば充分である。また、上記実施例における第
１層はナトリウム中において多量の酸素を吸収しやすく
、しかもナトリウム中で安定な物質としてジルコニウム
を用いているのであるが、同様性質の物質であればジル
コニウムに限られるものではなく、例えばチタンなどで
もよい。また、第２層をなすクロムは、ナトリウム中で
複合酸化物（ＮａＣの２）を生成して安定なものであり
、しかも部村間接触面での摺動に対しては、潤滑材とし
て作用するという要件を満足するので、現在のところ、
クロムが最有力である。第２図に示す実施例の変形例と
しての第２実施例は、第３図に示すとおりである。
に固定される。次に、このジルコニウム層の上にクロム
を溶射するかあるいはメッキする。これらのジルコニウ
ム層およびクロム層は数ミクロンから数１０ミクロンの
厚さがあれば充分である。また、上記実施例における第
１層はナトリウム中において多量の酸素を吸収しやすく
、しかもナトリウム中で安定な物質としてジルコニウム
を用いているのであるが、同様性質の物質であればジル
コニウムに限られるものではなく、例えばチタンなどで
もよい。また、第２層をなすクロムは、ナトリウム中で
複合酸化物（ＮａＣの２）を生成して安定なものであり
、しかも部村間接触面での摺動に対しては、潤滑材とし
て作用するという要件を満足するので、現在のところ、
クロムが最有力である。第２図に示す実施例の変形例と
しての第２実施例は、第３図に示すとおりである。
これは、ジルコニウムとクロムの混合物を機器部材表面
に溶射等の技術により単一の混合物被膜層４を形成した
ものである。この層の厚さは数ミクロンから数１０ミク
ロンあれば充分である。この実施例によれば、ナトリウ
ムに接する面に安定なナトリウムとクロムの複合酸化物
（ＮａＣｒ０２）被膜を形成させ、機器部材の耐融着性
および耐摩耗性を向上させ、ひいては、ナトリウム環境
機器の安全性を向上させることができる。以上の説明に
よって明らかなように、本発明によれば、ナトリウム環
境機器用の金属部材表面に、まず酸素を吸蔵しやすい金
属たとえばジルコニウム層を、次にクロム層を形成させ
るか、あるいはジルコニウムとクロムの混合物層を形成
させることによって、部材表面に安定なナトリウムとク
ロムの複合酸化物（ＮａＣｒ０２）被膜を生成させるこ
とができ、高温ナトリウム環境下で高い面圧で接触する
ような機器部材での部材間融着を防止し、互いに摺動す
る部材では摩耗を減少させるなど、すぐれた効果を奏す
るものである。
に溶射等の技術により単一の混合物被膜層４を形成した
ものである。この層の厚さは数ミクロンから数１０ミク
ロンあれば充分である。この実施例によれば、ナトリウ
ムに接する面に安定なナトリウムとクロムの複合酸化物
（ＮａＣｒ０２）被膜を形成させ、機器部材の耐融着性
および耐摩耗性を向上させ、ひいては、ナトリウム環境
機器の安全性を向上させることができる。以上の説明に
よって明らかなように、本発明によれば、ナトリウム環
境機器用の金属部材表面に、まず酸素を吸蔵しやすい金
属たとえばジルコニウム層を、次にクロム層を形成させ
るか、あるいはジルコニウムとクロムの混合物層を形成
させることによって、部材表面に安定なナトリウムとク
ロムの複合酸化物（ＮａＣｒ０２）被膜を生成させるこ
とができ、高温ナトリウム環境下で高い面圧で接触する
ような機器部材での部材間融着を防止し、互いに摺動す
る部材では摩耗を減少させるなど、すぐれた効果を奏す
るものである。
第１図は、クロム被膜層を形成したナトリウム環境機器
用部村材料について、ナトリウム中酸素濃度に対する耐
融着および耐摩耗領域を示す図、第２図および第３図は
、本発明の好適実施例の説明図である。 １・・・・・・ナトリウム環境機器部材材料、２・…・
・ジルコニウム被膜層、３・・・・・・クロム被膜層、
４…・・・ジルコニウムとクロムの混合物被膜層。 第１図 第２図 第３図
用部村材料について、ナトリウム中酸素濃度に対する耐
融着および耐摩耗領域を示す図、第２図および第３図は
、本発明の好適実施例の説明図である。 １・・・・・・ナトリウム環境機器部材材料、２・…・
・ジルコニウム被膜層、３・・・・・・クロム被膜層、
４…・・・ジルコニウムとクロムの混合物被膜層。 第１図 第２図 第３図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ オーステナイト系ステンレス鋼を母材とし、該母材
表面に、酸素吸蔵性の高い金属元素物質からなる第１被
膜層とクロムの第２被膜層との二層の被膜層を形成して
なるか、もしくは、酸素吸蔵性の高い金属元素物質とク
ロムとの混合物の単一被膜層を形成してなる金属材料で
あつて、高温ナトリウムの環境下で該金属材料表面にナ
トリウムとクロムの複合酸化物被膜が形成されることを
特徴とするナトリウム環境機器用金属材料。 ２ 前項記載の第１被膜層および第２被膜層を、溶射又
はメツキにより形成したことを特徴とする特許請求の範
囲第１項に記載のナトリウムの環境機器用金属材料。 ３ 第１項記載の混合物の単一被膜層を、溶射により形
成したことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
ナトリウムの環境機器用金属材料。 ４ 第１項記載の酸素吸蔵性の高い金属元素物質がジル
コニウムであることを特徴とする特許請求の範囲第１項
に記載のナトリウムの環境機器用金属材料。 ５ 第１項記載の酸素吸蔵性の高い金属元素物質がチタ
ンであることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
のナトリウムの環境機器用金属材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57093575A JPS6035426B2 (ja) | 1982-06-01 | 1982-06-01 | ナトリウム環境機器用金属材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57093575A JPS6035426B2 (ja) | 1982-06-01 | 1982-06-01 | ナトリウム環境機器用金属材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58210160A JPS58210160A (ja) | 1983-12-07 |
| JPS6035426B2 true JPS6035426B2 (ja) | 1985-08-14 |
Family
ID=14086056
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57093575A Expired JPS6035426B2 (ja) | 1982-06-01 | 1982-06-01 | ナトリウム環境機器用金属材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6035426B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6337037U (ja) * | 1986-08-26 | 1988-03-10 | ||
| JPS6418542U (ja) * | 1987-07-20 | 1989-01-30 |
-
1982
- 1982-06-01 JP JP57093575A patent/JPS6035426B2/ja not_active Expired
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6337037U (ja) * | 1986-08-26 | 1988-03-10 | ||
| JPS6418542U (ja) * | 1987-07-20 | 1989-01-30 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58210160A (ja) | 1983-12-07 |
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