JPS62151556A - 金属または合金とアルミナの複合材の製造法 - Google Patents
金属または合金とアルミナの複合材の製造法Info
- Publication number
- JPS62151556A JPS62151556A JP60292196A JP29219685A JPS62151556A JP S62151556 A JPS62151556 A JP S62151556A JP 60292196 A JP60292196 A JP 60292196A JP 29219685 A JP29219685 A JP 29219685A JP S62151556 A JPS62151556 A JP S62151556A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は各種化学プラント、ガスタービンプレート、核
融合炉内壁等の耐食耐熱構造部材として有効な金属また
は合金とアルミナの複合材の製造法に関する。
融合炉内壁等の耐食耐熱構造部材として有効な金属また
は合金とアルミナの複合材の製造法に関する。
従来技術
アルミナを金属または合金に接合被覆した複合材料は、
過酷な高温腐食環境にも耐える耐熱耐食高強度材料とし
て注目されている。しかしながら、熱膨張率などの基本
的物性の異なる材料同士の接合体であるために使用環境
下では、この複合体はアルミナ／金属界面で破断したり
、アルミナ層が割れたり剥離したりする欠点を持ってい
る。
過酷な高温腐食環境にも耐える耐熱耐食高強度材料とし
て注目されている。しかしながら、熱膨張率などの基本
的物性の異なる材料同士の接合体であるために使用環境
下では、この複合体はアルミナ／金属界面で破断したり
、アルミナ層が割れたり剥離したりする欠点を持ってい
る。
この欠点を克服する従来技術としては、（１）接合界面
にろう材あるいは中間層を挿入して加圧接合する方法。
にろう材あるいは中間層を挿入して加圧接合する方法。
（２） 中間層を挿入せずに固相で拡散により直接接
合させる方法がある。
合させる方法がある。
しかしながら、（１）のろう材により接合された複合材
は、高温で使用すると、拡散が進行して接合面が異質な
ものとなるため、高温下での使用に対して信頼性が低い
という問題点がある。
は、高温で使用すると、拡散が進行して接合面が異質な
ものとなるため、高温下での使用に対して信頼性が低い
という問題点がある。
一方中間層を挿入して接合する方法においては、中間層
の組成、粒度、分散性などを制御するという煩雑で難し
い工程を含むため経費が高くなる。また（２）の固相拡
散による接合法では、接合できる金属が限られ、ＰｔＸ
Ｎｂ以外の金属とは接合できないという問題点があっ
た。
の組成、粒度、分散性などを制御するという煩雑で難し
い工程を含むため経費が高くなる。また（２）の固相拡
散による接合法では、接合できる金属が限られ、ＰｔＸ
Ｎｂ以外の金属とは接合できないという問題点があっ
た。
本発明者は、前記の問題点を解消する方法として、さき
にＴｉ及びＣを含有し、加熱することによりＴｉＣが表
面析出する金属または合金とアルミナとを加圧下、Ｔｉ
Ｃの析出を起こす温度以上に加熱する固相接合法を発明
した。（特願昭５９−１６１６００号参照）これにより
従来接合することができなかった金属または合金とアル
ミナとを固相によって容易かつ強固に接合することが可
能となった。
にＴｉ及びＣを含有し、加熱することによりＴｉＣが表
面析出する金属または合金とアルミナとを加圧下、Ｔｉ
Ｃの析出を起こす温度以上に加熱する固相接合法を発明
した。（特願昭５９−１６１６００号参照）これにより
従来接合することができなかった金属または合金とアル
ミナとを固相によって容易かつ強固に接合することが可
能となった。
しかしながら、この方法はアルミナの厚板を金属ブロッ
クに接合する場合には有効であるが、広い面積の金属板
や複雑な形状をした機械部品の全面にアルミナを接合被
覆することが技術的に難しい。なぜなら、このような広
い面に接合被覆する場合にはアルミナの板を幾枚も敷き
っめて行わなければならず、また凹凸面や曲面ではその
面に沿って被覆できなかったり、たとえ被覆したとして
も高温での使用時に金属とアルミナの熱膨張率の差から
アルミナ板同士のすき間が広がり、このすき間からガス
が浸入して下地金属が酸化腐食するという問題点があっ
た。
クに接合する場合には有効であるが、広い面積の金属板
や複雑な形状をした機械部品の全面にアルミナを接合被
覆することが技術的に難しい。なぜなら、このような広
い面に接合被覆する場合にはアルミナの板を幾枚も敷き
っめて行わなければならず、また凹凸面や曲面ではその
面に沿って被覆できなかったり、たとえ被覆したとして
も高温での使用時に金属とアルミナの熱膨張率の差から
アルミナ板同士のすき間が広がり、このすき間からガス
が浸入して下地金属が酸化腐食するという問題点があっ
た。
発明の目的
本発明は前記発明の問題点を解消すべくなされたもので
、その目的は広い面積あるいは複雑な形状の金属または
合金材料にも容易にアルミナを被覆した複合材を製造す
る方法を提供するにある。
、その目的は広い面積あるいは複雑な形状の金属または
合金材料にも容易にアルミナを被覆した複合材を製造す
る方法を提供するにある。
発明の構成
本発明者らは前記目的を達成すべく更に研究を重ねた結
果、ＴＪｉ及びＣを母相または表面近傍に含有し、加熱
によりＴＩＣが表面析出する金属または合金に、アルミ
ナを蒸着または溶射して被覆した後、ＴｉＣが析出する
温度（６００℃）以上で熱処理を施することにより前記
発明の問題点を解消し得られることを知見した。この知
見に基いて本発明を完成した。
果、ＴＪｉ及びＣを母相または表面近傍に含有し、加熱
によりＴＩＣが表面析出する金属または合金に、アルミ
ナを蒸着または溶射して被覆した後、ＴｉＣが析出する
温度（６００℃）以上で熱処理を施することにより前記
発明の問題点を解消し得られることを知見した。この知
見に基いて本発明を完成した。
本発明の方法における蒸着法としてはスパッタリング法
、通常の真空蒸着法、化学蒸着法でよい。スパッタリン
グ法としては、アルミナの焼結体を真空中でアルゴンガ
スのプラズマでスパッタリングすることによりアルミナ
を気化させ、これを金属または合金表面に蒸着させる。
、通常の真空蒸着法、化学蒸着法でよい。スパッタリン
グ法としては、アルミナの焼結体を真空中でアルゴンガ
スのプラズマでスパッタリングすることによりアルミナ
を気化させ、これを金属または合金表面に蒸着させる。
溶射法としては、アルミナの微粉末をアルゴンガスのプ
ラズマ中に吹き込むことにより溶融させ、これを金属ま
たは合金に付着させる。
ラズマ中に吹き込むことにより溶融させ、これを金属ま
たは合金に付着させる。
Ｔｉ及びＣを金属または合金に添加させる方法としては
、一般的な溶解法を用いればよく、また表面近傍に添加
させる方法としてはイオン注入法で行うことができる。
、一般的な溶解法を用いればよく、また表面近傍に添加
させる方法としてはイオン注入法で行うことができる。
熱処理はアルミナ被覆前では、真空または不活性ガス雰
囲気のようなＴｉＣが表面析出するのを妨げない雰囲気
で行うことが必要であるが、アルミナ被覆後では大気中
で加熱しても差しつかえない。
囲気のようなＴｉＣが表面析出するのを妨げない雰囲気
で行うことが必要であるが、アルミナ被覆後では大気中
で加熱しても差しつかえない。
実施例１゜
厚さ０．７ ｗｘで１０−の５ＵＳ３２１（ＳＵＳ３０
４ステンレス鋼にＴｉを０．４％添加させた合金で、Ｃ
を０．０４ ’１６含有する）鋼板表面に、０．７ μ
ｍ厚さのアルミナをスパッタリング法で蒸着させた。蒸
着後真空中にて８００℃で１時間加熱し、室温まで急冷
したが、アルミナ蒸着皮膜には割れや剥離は全く生じな
かった。
４ステンレス鋼にＴｉを０．４％添加させた合金で、Ｃ
を０．０４ ’１６含有する）鋼板表面に、０．７ μ
ｍ厚さのアルミナをスパッタリング法で蒸着させた。蒸
着後真空中にて８００℃で１時間加熱し、室温まで急冷
したが、アルミナ蒸着皮膜には割れや剥離は全く生じな
かった。
５ＵＳ３２１の代りにＳＵＳ ３０４を用いて前記の同
様な実験を行ったところ、アルミナ皮膜に割れが生じ、
鋼表面から剥離した。
様な実験を行ったところ、アルミナ皮膜に割れが生じ、
鋼表面から剥離した。
実施例２゜
５ＵＳ３２１に実施例１と同様な方法で０．７μｍ厚の
アルミナ皮膜を蒸着した後、酸素中にて９００℃で３時
間加熱した。これを室温まで冷却するサイクルを１３０
回繰返したが、アルミナ皮膜には割れや剥離は全く生じ
なかった。
アルミナ皮膜を蒸着した後、酸素中にて９００℃で３時
間加熱した。これを室温まで冷却するサイクルを１３０
回繰返したが、アルミナ皮膜には割れや剥離は全く生じ
なかった。
５ＵＳ３２１の代りにＳＵＳ ３０４を用いて同様の実
験を行ったところ、４０回でアルミナ皮膜は剥離し、５
ＵＳ３０４の酸化が進行した。
験を行ったところ、４０回でアルミナ皮膜は剥離し、５
ＵＳ３０４の酸化が進行した。
実施例３゜
厚さ０．７１１１１で１０ｎ平方のＦｅ −０，７％Ｔ
ｉ−０，１４％Ｃ合金（６００℃以上に加熱すると表面
にＴｉＣが析出する）板表面に０．７μｍ厚さのアルミ
ナを真空蒸着した後、酸素中にて６００℃で３時間加熱
し、室温まで冷却するサイクルを１２０回繰返したが、
アルミナ皮膜には割れや剥離はなかった。
ｉ−０，１４％Ｃ合金（６００℃以上に加熱すると表面
にＴｉＣが析出する）板表面に０．７μｍ厚さのアルミ
ナを真空蒸着した後、酸素中にて６００℃で３時間加熱
し、室温まで冷却するサイクルを１２０回繰返したが、
アルミナ皮膜には割れや剥離はなかった。
Ｆｅ −０，７％Ｔｉ −０，１４’Ａ Ｃ合金の代り
にＦｅ −０，７Ｔｉ−０，４７％Ｃ合金（６００℃以
上に加熱すると表面にグラファイトが析出する）を用い
て同様な実験を行ったところ、サイクル６回でアルミナ
皮膜は剥離し、合金の酸化が進行した。
にＦｅ −０，７Ｔｉ−０，４７％Ｃ合金（６００℃以
上に加熱すると表面にグラファイトが析出する）を用い
て同様な実験を行ったところ、サイクル６回でアルミナ
皮膜は剥離し、合金の酸化が進行した。
実施例４゜
厚さ０．７ ｔｍで１０ｍ平方の５ＵＳ３０４にＴｉを
イオン注入（４００℃以上でＴｉＣが表面析出する）し
、これに０．７μｍ厚のアルミナを蒸着し、真空中にて
８００℃で１時間加熱後、室温まで急冷したが、アルミ
ナ皮膜には割れや剥離は全く生じなかった。
イオン注入（４００℃以上でＴｉＣが表面析出する）し
、これに０．７μｍ厚のアルミナを蒸着し、真空中にて
８００℃で１時間加熱後、室温まで急冷したが、アルミ
ナ皮膜には割れや剥離は全く生じなかった。
実施例５゜
厚さ０．７ ｍで１０−のＳＵＳ ３２１に５０μｍ厚
のアルミナ皮膜を溶射した後、酸素中にて９００℃で３
時間加熱し、これを室温まで冷却するサイクルを１６回
繰り返したが、アルミナ皮膜には割れや剥離は全く生じ
なかった。
のアルミナ皮膜を溶射した後、酸素中にて９００℃で３
時間加熱し、これを室温まで冷却するサイクルを１６回
繰り返したが、アルミナ皮膜には割れや剥離は全く生じ
なかった。
ＳＵＳ ３２１の代りにＳＵＳ ３０４を用いて同様の
実験を行ったところ、１０回でアルミナ皮膜は剥離しＳ
ＵＳ ３０４の酸化が進行した。
実験を行ったところ、１０回でアルミナ皮膜は剥離しＳ
ＵＳ ３０４の酸化が進行した。
発明の効果
本発明の方法によると、従来の固相接合法では困難であ
った大型または複雑な形状の金属または合金に中間層を
用いることなくアルミナを容易にかつ強固に接合被覆し
た複合材料が容易に得られる。従って強靭で加工性に優
れた金属と、耐熱性、耐摩耗性、耐食性に優れたアルミ
ナを被覆させることにより、従来なかった性能を持つ部
材も容易に得られるという優れた効果を奏し得られる。
った大型または複雑な形状の金属または合金に中間層を
用いることなくアルミナを容易にかつ強固に接合被覆し
た複合材料が容易に得られる。従って強靭で加工性に優
れた金属と、耐熱性、耐摩耗性、耐食性に優れたアルミ
ナを被覆させることにより、従来なかった性能を持つ部
材も容易に得られるという優れた効果を奏し得られる。
また、使用金属または合金も従来の固相拡散による接合
法におけるよう番こｐ３Ｎｂ金属に限定されることがな
く、多くの金属または合金に適用し得られる。
法におけるよう番こｐ３Ｎｂ金属に限定されることがな
く、多くの金属または合金に適用し得られる。
特許出願人 科学技術庁金属材料技術研究所長中 川
龍 −
龍 −
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）Ｔｉ及びＣを母相または表面近傍に含有し、加熱す
ることによりＴｉＣが表面析出する金属または合金に、
アルミナを蒸着または溶射した後、ＴｉＣの析出温度以
上での熱処理を施すことを特徴とする金属または合金と
アルミナの複合材の製造法。 ２）ＴｉＣの析出温度以上での熱処理をアルミナの蒸着
または溶射の前あるいは前後で行うことを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載の金属または合金とアルミナの
複合材の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60292196A JPS62151556A (ja) | 1985-12-26 | 1985-12-26 | 金属または合金とアルミナの複合材の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60292196A JPS62151556A (ja) | 1985-12-26 | 1985-12-26 | 金属または合金とアルミナの複合材の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62151556A true JPS62151556A (ja) | 1987-07-06 |
| JPH0377871B2 JPH0377871B2 (ja) | 1991-12-11 |
Family
ID=17778779
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60292196A Granted JPS62151556A (ja) | 1985-12-26 | 1985-12-26 | 金属または合金とアルミナの複合材の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62151556A (ja) |
-
1985
- 1985-12-26 JP JP60292196A patent/JPS62151556A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0377871B2 (ja) | 1991-12-11 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |