JPS62192575A - 鉄金属から造られた物品の拡散飽和用組成物 - Google Patents

鉄金属から造られた物品の拡散飽和用組成物

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JPS62192575A
JPS62192575A JP3060986A JP3060986A JPS62192575A JP S62192575 A JPS62192575 A JP S62192575A JP 3060986 A JP3060986 A JP 3060986A JP 3060986 A JP3060986 A JP 3060986A JP S62192575 A JPS62192575 A JP S62192575A
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chromium
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インナ イサコヴナ ザエツ
イヴアン ドミトリヴイツチ ザイツエヴ
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ジユリ ヴラジミロヴイツチ セリストジユク
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    • 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
    • C23C10/34Embedding in a powder mixture, i.e. pack cementation
    • C23C10/52Embedding in a powder mixture, i.e. pack cementation more than one element being diffused in one step
    • C23C10/54Diffusion of at least chromium

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  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Chemical Treatment Of Metals (AREA)
  • Investigating And Analyzing Materials By Characteristic Methods (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (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】 産業上の利用分野 本発明は、金属の腐食からの保、′a、より詳細には、
鉄金属を拡散合金化(cliffu!:ionallo
ying)するための組成物に係る。
これらの3組成物は、化学工業例えばソーダ、塩化アン
モニウム、硫酸ナトリウムの生産において使用される機
械部品および装置の防食に有用であり、また、例えば油
およびγスの採取においてはパイプおよびポンプ等の防
食に有用である。
従来技術 化学装置を製造する際に出会う主な困難さの一つは、塩
の濃厚溶Q(concentratedsalt  5
oluSions)中で、操作する装置の高い耐食性お
よび耐摩耗性を確保することである!この問題はこれま
で解決されていなかった。
高い耐食性を有する化学装置の製造に関し、高価なチタ
ンおよびステンレス鋼を使用するよりもむしろ、薄い表
面被覆を有する鉄および炭素鋼を使用することがより好
ましいことは知られている。
拡散合金化用組成物において肢覆材としてクロム、チタ
ンおよびその化合物を使用する場合に、最適の結果が得
られる。高密度の保護層および基体への保護層の確実な
接着が、遷移金属の化合物、特にクロムの化合物による
装r11部品の拡散飽和により確保されることは研究の
示すところである。
炭素鋼のような鉄金属の拡散クロムメッキ用組成物であ
って、クロム、酸化アルミニウムおよび塩化アンモニウ
ムのようなハロゲン化アンモニウムが次の割合(質量%
)、 クロム           75 酸化アルミニウム      15 22ハロゲン化ア
ンモニツム    3−10で混和されている組成物は
当業で知られている〔エイ、エヌ、ミインケヴイッチ(
A、N。
M i n k c v i c h ) 、ケミカル
 アンド サーマル トリートメント オブ メタル 
アンド70イ (Chemical  ar+cl  
Tber−mal  Treatment、of  M
etalsanci  A11oysL  モスクワ(
Moscow)t1965、ρ、184参照〕。
クロム、酸化アルミニウムおよび塩化アンモニウムを次
の割合(質量%)、 酸化アルミニウム   14 −17 塩化7ンモニツム    1.0 − 1.7クロム 
          残 で含んでなる、鉄金属(槃鉄鋳物)の拡散飽和用組成物
もまた知られている〔ソ連発明者証第536252号、
CI、G  23  C9102゜1976年11月2
5日公告〕。
これらの組成物は、低濃度の塩溶液によって引き起こさ
れる、普通の侵食活性による腐食から鉄金属を保オする
ことを確実にする。しかしながら、これらの組成物から
得られる保a層は全く不充分な塑性に有しており、その
ために該層は塩結晶(salt  crystals)
を含んでいる濃厚塩j1tm濁液(concentra
ted  5a−1ine  5uspensions
)中では不安定である。これは、炭素の拡散が薄肉管お
よび物品の基体表面に向っている結果として、金属の中
心帯域が脱炭素することによる。
これは、拡散合金化した層の塑性が低いことと関連があ
る。塩化物−塩素酸塩溶液または苛性カリの生産中に生
成した強いt(strongl 1quors)(塩化
カリウムの面相を含む水酸化カリウムの濃厚溶液、すな
わち装置の部品に対して強い腐食作用および摩耗作用を
同時に及ぼす溶液〕のような侵食性の媒質と接触すると
、既知組成物から析出した拡散層の完全性(i n−t
egrity)は急激に妨げられ、激しい孔食が始まる
。このために、従来技術の組成物では、特に塩結晶含有
濃厚塩M懸濁液中で、鉄金属から造られた防食物品に対
して耐腐食性および耐浸食性が与えられない。
解決すべき問題 本発明は、鉄金属から造られた物品の拡散飽和のための
」−記組成物であって、低価格成分の使用で、強い侵食
媒質(例えば、塩化物の溶液および塩化物の固相を含む
該強い液の懸濁液)中における処理された物品の充分な
耐食性および耐摩耗性を確保する組成物を提供すること
に係る。
問題を解決するだめの手段 本発明の目的は、クロム、酸化アルミニウムおよびハロ
ゲン化アンモニウムを含んでいる。本発明による鉄金属
から造られた物品の拡散飽和用組成物が、次の成分割合
(質量%)、 ハロゲン化アンモニウム  0.75− 1,5ホウ化
モリブデンまたは 炭化モリブデン      2.0 − 4.0クロム
         67.0 −82.0酸化アルミニ
ウム    12.5 −30.0でさらにホウ化モリ
ブデンまたは炭化モリブデンを混和してなることによっ
て達成される。
作用 鉄金属の拡散飽和用組成物にホウ化モリブデンまたは炭
化モリブデンをさらに混和することにより、合金化中に
表面層の耐食性および塑性を改良することを可能にする
。ホウ素原子は、原子半径が10.91 Aと小さいた
めに、炭化クロムがら形成された拡散層をち密化する炭
化物を形成し、かくして、鉄金属の表面に、高ドープ合
金(highly  clopecl  al toy
)の稠密組織を形成することに寄与する。炭化モリブデ
ンは、該層に塑性および高い不動態化能を与える(塩化
物含有溶液中での該層の溶解を防止する保護皮膜を急速
に形成する。)。
上記した定量的成分割合が最適である。かくして、ホウ
化モリブデンまたは炭化モリブデンを2%未膚の量で添
加すると、孔食タイプの腐食が塩化物媒質中で生じ、一
方これらの薬剤を4%より多い量で添加すると該層の塑
性が妨げられ、これは引き続いて極端なもろさによる保
1ll)rA4の破壊をひき起こし、孔食が生じる。従
って、2〜4%の値に限定したホウ化モリブデンまたは
炭化モリブデン添加物の範囲が、本発明の目的を達成す
るために最適である。
クロムを67%未満の量で添加すると、孔食が生じる。
同時に、クロム含量が82%を超えると塑性の劣化が生
じかつ保護層のらろさが増大する。
これはまた、孔食を生じせしめる。同じ結果が、酸化ア
ルミニウムを上記範囲を超えた量で添加することによっ
て得られる。
本発明による鉄金属の拡散飽和用組成物によって、保護
すべき物品の表面に炭化クロム層が形成され、その下に
鉄中クロムのα−固溶体の層が配置されていること、す
なわち高ドープ合金タイプの表面組織が形成されている
ことによる高い不動態化能を有する保護拡散層を得るこ
とが可能になる。稠密m織により、表面層の塑性および
塩化物媒質中での金属の溶解を妨げる保護皮膜の急速な
形成が確保されろ(これは高温での場合も含まれる)、
この溶解工程を特徴づける腐食速度は従来技術の組成物
によって保護された物品の場合と較べて2〜7倍だけ減
少する。該層の微小硬度および完全さは影響を受けずそ
のままである。
従って、本発明のffi戒物によって、拡散層の不an
化能を改良し、その結果、前記強い液中に塩化物相を含
んでいる電解質溶液(水酸化アルカリ金属の高濃度溶液
であって、塩化アルカリ金属が懸濁しているもの)中で
の被覆物の耐食性を改良することが可能となる。かかる
組成物の*TL*は、従来技術のものより高いが取るに
足りないものである。なぜならば、新しい成分は高価な
ものではなくかつ比較的少量で添加されるからである。
本発明の組成物は、主に、炭素鋼および鉄から造られた
物品の保護のためのつもりであるが、また低合金鋼およ
び申合金鋼から造られた物品のためにも使用することが
できる。
組成物のm′11手順および該MLr&物を金属から造
られた物品の保護のために使用する手順は簡単であり、
通常の装置を用いてなすことがでさる。
組成物の成分は相当する物質の粉末からなるが、それら
の粒径はひとつも重要でない。粉末を完全に混合し、得
られた混合物を、処理すべき物品の置かれている気密シ
ール容器へ注加する。容器を、炉内で拡散飽和の温度(
約1,000℃)に加熱し、所望の厚?!−(100〜
500.)の強化層を生成するのに必要な時間炉内に保
持し、炉と共に300〜350℃の温度に冷却し、さら
に空気中で冷却を行なう。冷却した容器を聞け、保護さ
れた物品を取り出す。
実施例 本発明の組成物の調製およびこれら組成物にょって保護
された物品の試験を示す例を以下に記す。
例1 次の成分(質量%)、 クロム        67 ホウ化モリブデン     3 塩化アンモニウム    1 酸化アルミニウム   29 の粉末を混合して組成物をIIILLな。
完全に混合後、組成物を、保atべら物品の置かれてい
る気密シール箱へ注加した。これらの物品はねずみ鋳鉄
から造られた艮方形(65X15X3m寸法)の板がら
なっている。
箱を炉内で1,000℃に加熱し、炉内に5.5時間保
持し、炉と共に300℃に冷却し、次いで炉から取り出
し、周囲温度に空冷した。最終物品をX@枯造分析にが
けて、拡散層を形成する相の特性を決定した。試料上の
厚さは100肩であり、そのうち20〜30P1が上部
炭化物層であり、70〜80/Jlが鉄中クロムのα−
固溶体である。
組成物中の成分割合および保護された物品の耐食性を示
す他の例を第1表に示す。
本件においで腐食速度(保護すべき物品の耐食性を特徴
づける値)は、規定温度における特別の媒質中での素材
の単位表面積当りの、単位時間当りの試料の*fi損C
FI/−1n2.  hとして表示)を意味している。
本件において物品は、2種の媒質、すなわち60〜80
゛Cの範囲内の温度における250g/文 の塩化物お
よび85FI/f の塩素酸塩を含む溶液ならびに80
℃の温度における苛性カリの生産中に生成した塩化物固
相を有する強い液の懸濁液(KOll  810 FI
/jZおよゾ KCj2゜結晶 800 liF/jU
中で試験した1両媒質中での試験期間は1.21’)0
時間である。
拡散層の完全性を、ワラカー(Wacker)試薬(K
3 CFe (CN) a )およびN a C1の混
合4&I)を用いて測定した。この試薬で湿らせた濾紙
を試料表面の細孔帯域に貼付した。鉄イオンは、(Fe
 (CN)a )−’イオ7とイッしょになって、ター
ンプル青として知られている( Fe3 Fe (CN
)s )なる化合物を生成する。
上記場所において、細孔の位置を指示する青色の点が濾
紙上に現れる。屑の完全性は表面1cm2当りの点の数
によって特徴づけられる。拡散層の微小硬度はビッカー
ズ硬度(+−IV  〜/f12)により決定した。試
験結果を以下の表に示す。
第1表 番号 組成物中の成分含fi(質量%)Cr  MO2
B MO2CNH4Cl NH4I A12031 2
 34 5  G  7 1、 60 1.8− 1.5 − 34.72、 6
0 − 1.8− 1,5 34.73、 61 2 
  1.0 − 304、 67 − 2   1.0
 305、 67 2   1.0 − 306、  
G1 − 2   1.0 307、 61 2   
1.0 − 308、 67 2   1.0 − 3
09、 67 3   1.0 − 2910、 75
 4   0.75− 20.2511、 75 − 
4   0.7520.2512、 75 4 −−0
.7520,2513、 75 − 4 0.75− 
20.25第1表(続き) Cr   Mo2B  Mo2CNH4Cl  NH4
I  A12031   2   34   5   
 G    714、  75  4   −  − 
  0.7520,2515、  81  3−−  
 1,5  14,516、  81.5 −   3
   1.0  −   14,517、  81  
3       1.5  −   14.518、 
 131.5 −   3       1,0  1
4,519、  83  2       1.25 
−   13.7520  83  −   2   
    1.2513.7521、  78  5  
     1.5  −   15.522、  78
  −   5       1.5  15.5強 
 い  液  中 23、75 4.0− 0.75− 20.2524、
75  4,0  0,7520,2525、75− 
4.00.75− 20,2526、75 4.0−−
0.7520.2527、 G7 3,0− 1.0−
 29,028、67 2.0− − 1.030,0
29、 G7− 2.01,0− .30,030、6
7 2.0− 1.0− 30.031、67− 2.
0− 1.0 :30.0第1表(続き) 番号 腐食速度 層の完全性、保al金属      
腐食の特性B/yn2・h  点の数/cxr2(Cの
含量(質量%))1.0.042  1−2   炭素
鋼(0,45)   孔食2.0.046  1−2 
   ねずみ鋳鉄(2,5)  同上3.0.009 
  0    炭素鋼(0,45)   均一な腐食4
.0.008   0     ねずみ鋳鉄(2,5)
  同上5、 0.008   0    0r、Ni
、Moを有する合金鉄(2,5)    同上 6、 0,008   0     Cr、Ni、Mo
を有する高合金鉄(12,7)  同上 7.0.009   0    炭素鋼(0,7)  
  同上8.0.006   0   0,12%C1
0,6%5i1 0.6%Mn。
13.5%Cr、 2.8%Ni を有する低合金鋼  同上 9.0.008   0    R素w4(0,45)
   均一な腐食10.0.004   0     
ねずみ鋳鉄(2,5)  同上11.0.003   
0    ねずみ鋳鉄(2,5)  同上第1表(続き
) 12.0.003   0    炭素鋼(0,45)
   均一な腐食13.0.003   0    合
金鉄(2,5)    同」二14.0.002   
0    低合金鋼(0,12)  同」二15.0.
002   0    炭素鋼(0,45)   同上
16.0.002   0     ねずみ貸鉄(2,
5)  同上17.0.002   0    合金鉄
(2,5)    同上1B、0.002   0  
  低合金鋼(0,12)  同上による) 22、  同 上        ねずみ鋳鉄(2,5
)  同上第1表(続き) 強い液中 23.0.004   0    炭素鋼(0,45)
   均一な腐食24.0.004   0    ね
ずみ鋳鉄(2,5)  同上25、0.004   0
    合金鉄(2,5)    同上26.0.00
3   0    低合金鋼(0,12)  同上27
.0.003   0    炭素鋼(0,45)  
 同上28.0.004   0    ねずみ鋳鉄(
2,5)  均一な腐食29.0.004   0  
   炭素Iq(0,45)   同上30.0.00
4   0    合金鉄(2,5)    同上31
.0.004   0    低合金鋼(0,12) 
 同上1     ニー: F−I         
                   −N   −
一:−;。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 クロム、酸化アルミニウム、ハロゲン化アンモニウムを
    含んでいる、鉄金属から造られた物品の拡散飽和用組成
    物であって、 ホウ化モリブデンまたは炭化モリブデンを次の成分割合
    (質量%)、 ハロゲン化アンモニウム 0.75−1.5ホウ化モリ
    ブデンまたは 炭化モリブデン 2.0−4.0 クロム 67.0−82.0 酸化アルミニウム 12.5−30.0 でさらに含んでなることを特徴とする鉄金属から造られ
    た物品の拡散飽和用組成物。
JP3060986A 1986-02-18 1986-02-14 鉄金属から造られた物品の拡散飽和用組成物 Pending JPS62192575A (ja)

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