JPS6260817A - 金属材料の酸化防止加熱方法 - Google Patents

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〕 この発明は、鉄鋼や他の金属部材を高温加熱するに際し
て被加熱部材の酸化を防止するために形成される高温酸
化防止用金属被膜の剥離性を改善するための技術に関す
る。

〔従来の技術〕

鉄鋼や他の金属の厚板、中板、ｆ！板＋　ｔｔ３等の板
材、又は他の部材の製造における製品、半製品の熱処理
を大気等の酸化雲囲気中で行なう場合、表面からの酸化
が進行し、これに起因する脱炭による材質変化や結晶粒
界の選択酸化によるワレの発生、スケールロスによる製
品歩留の低下等諸々の弊害がある。この問題は部材５部
品が高級化するほど解決のための大きな課題となる。

このための対策として、古くから無酸化雰囲気加熱法、
酸化防止塗装、或いはメッキを施こすなどの手段が採ら
れてきた。

しかしながら、無酸化雰囲気加熱では、設備面。

操業面でコスト高になり、また、塗装やメッキでは高温
域において、酸化防止の効果が極めて少ないか、或いは
全く期待できない。

近年に至って、塗装やメッキに代わって適用温度以下の
融点を有する低融点金属の溶射被膜形成が著しく効果が
あることが確認された。

低融点金属溶射被膜が高温酸化防止に有効であることの
理由は、加熱昇温過程で被覆低融点金属の融点以上に加
熱されて溶融被膜を形成し、これが外部からの酸素侵入
のバリヤとなるためである。

即ち、一般に溶射被膜は溶射した侭の状態では形成被膜
中に数％から１０数％の気孔を内蔵しており、被溶射物
の加熱中に内蔵する気孔から外部の酸素が侵入し、母材
に接して酸化が進行する。しかるに、該溶射被膜が低融
点金属の場合には加熱中に一旦溶融化させられるがため
に無気孔化被膜を形成し、酸素の侵入を防止することに
なる。

低融点金属材料としては、鉄鋼の酸化が始まる温度域で
溶融するＡＩ、Ｚｎ等があるが、無毒性の点から見てＡ
１が最も好ましく、八１の融点は６６０℃であり、この
温度以上の高温域での熱処理でその効果を充分発揮でき
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、かかる低融点金属を被溶射物である部材
に直接溶射した場合には、温度の上昇とともに、溶射金
属原子が母材（被溶射物）中に拡散したり、母材との間
に金属間化合物を形成する。

このため、母材と溶射被膜との結合が強化され、母材と
溶射被膜との密着性が強くなる。このため、加熱後に溶
射被膜が完全に除去できず、後加工に際しての機械的特
性、特にその硬さにおいて、顕著となり、製品となった
ときの商品価値を失することになる。

本発明は、高温酸化防止のための低融点金属溶射被膜に
おける上記問題点を解消するもので、低融点金属被膜が
加熱後のデスケーリング等の除去処理で血単に剥離除去
できる溶射被膜を提供することを目的とするものである
。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の金属材料の酸化防止加熱方法においては、上記
の低融点金属溶射被膜層の下地層としてセラミンクの溶
射ｗｅ膜層を形成した後加熱するもので、高温加熱後で
あっても酸化防止のために施された低融点金属溶射被膜
層を母材から簡単に剥離させることができ、剥離後被加
熱金属表面に疵等を生じることはない。

下地層としてのセラミック溶射の基本的な考え方は、セ
ラミック溶射物が ＋ｌ）　　母材との間に浸透層あるいは金属間化合物を
形成しないこと、 （２）母材との熱膨張率の差異を存することを利用しよ
うとするものである。

前述したように、母材に金属の被膜層を直接抽成する場
合、その形成法が溶射、メッキ、蒸着などの如何を問わ
ず、処理後の加熱処理において母材中への原子の拡散現
象を伴う、この現象を回避するためには、金属間化合物
を作らないセラミ。

り被膜形成は極めて有効である。さらに、セラミックは
一般に金属に比較して熱膨張係数が小さいため、母材金
属とセラミック被膜との熱膨張差に起因する剪断応力の
発生によって、母材との密着力が低下し、加熱終了後の
デスケーリングにより容易に剥離し、溶射被膜の残存し
ない母材金属表面を作り出すことができる。

セラミックとしては、大気中で溶射するため酸化物系の
方がよく、代表的なものとして、アルミナ、ジルコニア
、クロミャ、マグネシア、チタニャ、シリカなどがあり
、これらを１種または２種以上複合したものを用いるこ
とができる。

下地層の厚みは、金属皮膜の剥離を目的とするために特
に限定するものではないが、厚過ぎれば加熱中にワレが
発生し、酸化防止効果が減少するので３００μｍ以下で
あることが好ましい。

以下に、本発明を高Ｎｌ鋼に適用したときの実施例につ
いて述べる。

〔実施例〕

本発明の供試材として高Ｎｉ鋼を選定し、第１図ａに示
すように、母材１の表面を研掃処理した後同母材１の上
にアルミナ系セラミックをガスプラズマ溶射法によって
溶射して１００μｍ厚のセラミック被膜層２を形成し、
さらに゛、そのセラミック被膜層２の上にガスフレーム
により金属アルミを１００μｍ’ｆ’Ｘさに溶射して低
融点金属被膜層３を形成した。この溶射被膜層断面の光
学顕微鏡Ｍｔ織を第１図すに示す。

同被膜を有する母材を、加熱炉によって１２５０℃ｘ２
ｈｒの大気中加熱を行い、加熱処理後は熱延ロールによ
って数％の軽圧下を加えた。これによって皮膜は完全に
剥離破砕され、剥離した被膜を圧縮空気で吹き去った後
は残存皮膜は全く認められない。＃Ｉ離後の表面硬さも
高Ｎｉ鋼そのものの硬さ１１ｖ１６０の値を示し、表面
硬さに殆どバラツキはなかった。

これに対して従来例として、第２図ａに示すように、同
一研掃処理後ガスフレームにより金属アルミ２を厚さ２
００μｍ溶射した。溶射被膜層断面の光学顕微鏡組織を
第２図すに示す。これを、上記本発明と同様に処理した
ところ、極く一部に被膜剥離が認められるものの、はと
んどの被膜が残存している。そして、表面層の硬さは、
１１ν４４１〜４９０と高い硬さを示していた。

〔発明の効果〕

高温酸化防止金属被膜層の下地層としてセラミック溶射
被膜層を設けることによって、高温熱処理後金属被Ｍ層
を軽い衝撃だけで容易に７１１離できるので、正常な表
面状態を得ることができ、製品となったときの商品価値
を失することがない。

【図面の簡単な説明】

第１図ａは本発明の溶射被膜断面の模式図、第１図すは
同金属Ｍｉ織の顕微鏡写真（ｘ　４０）を示し、第２図
ａは従来例の溶射被膜断面の模式図、第２図すは同金属
組織の顕微鏡写真（ｘ　４０）を示す。 第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、加熱すべき金属材料の表面に下地としてセラミック
   溶射被膜層を形成し、同セラミック溶射被膜層の上に加
   熱すべき金属材料の加熱温度以下の融点を有する高温酸
   化防止用金属の被膜層を形成したのち加熱処理すること
   を特徴とする金属材料の酸化防止加熱方法。