JP2898737B2 - Ａｌ―Ｎｉ系合金被覆鋼材の製造方法 - Google Patents
Ａｌ―Ｎｉ系合金被覆鋼材の製造方法Info
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Landscapes
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- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、溶融塩のように高温の腐食性物質に対して
優れた耐食性を有し、また、耐高温酸化性にも優れたAl
−Ni系合金被覆鋼材の製造方法に関する。
優れた耐食性を有し、また、耐高温酸化性にも優れたAl
−Ni系合金被覆鋼材の製造方法に関する。
（従来技術） 近年、溶融炭酸塩型燃料電池の電解質やアルカリ溶融
塩型電気めっき浴などのように高温のアルカリ溶融塩を
使用する場合があるが、これらの溶融塩に対してはオー
ステナイト系ステンレス鋼が安価で耐食性に優れている
ので、溶融塩を収容する容器や部材にはこれを使用して
いた。ガスタービンやガス改質器のように高温のガスと
接触する用途にはMo鋼やCr−Mo鋼などが従来より使用さ
れている。
塩型電気めっき浴などのように高温のアルカリ溶融塩を
使用する場合があるが、これらの溶融塩に対してはオー
ステナイト系ステンレス鋼が安価で耐食性に優れている
ので、溶融塩を収容する容器や部材にはこれを使用して
いた。ガスタービンやガス改質器のように高温のガスと
接触する用途にはMo鋼やCr−Mo鋼などが従来より使用さ
れている。
（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、前記のような溶融塩や高温のガスは、
腐食力が大きいため、ステンレス鋼が腐食され、耐久性
に問題があった。
腐食力が大きいため、ステンレス鋼が腐食され、耐久性
に問題があった。
本発明は、かかる点に鑑み、一般にアルカリ溶融塩や
ガスのように高温での腐食力の大きい物質に対して耐食
性を有する被覆層を表面に形成した表面処理鋼材の製造
方法を提供するものである。
ガスのように高温での腐食力の大きい物質に対して耐食
性を有する被覆層を表面に形成した表面処理鋼材の製造
方法を提供するものである。
（問題点を解決するための手段） 本発明は、鋼材表面に下層として、Ni被覆層を、表層
として、Al被覆層の２層を隣接して形成した後、熱拡散
処理を施して、下層をAl、Niおよび鋼板成分とからなる
合金層に、表層をAl−Ni系合金層にし、表層のNi量を下
層より高く、しかも、表層のNi量を原子％でAl37〜65
％、Ni25〜63％にすることにより溶融塩に対して耐食性
を有する表面処理鋼材が得られるようにした。
として、Al被覆層の２層を隣接して形成した後、熱拡散
処理を施して、下層をAl、Niおよび鋼板成分とからなる
合金層に、表層をAl−Ni系合金層にし、表層のNi量を下
層より高く、しかも、表層のNi量を原子％でAl37〜65
％、Ni25〜63％にすることにより溶融塩に対して耐食性
を有する表面処理鋼材が得られるようにした。
本発明者らは、高温で腐食性の大きい物質に対して耐
食性を有する材料を種々検討した結果、Al−Ni系合金が
優れ、それを鋼材表面に形成すればよいことを見いだし
た。
食性を有する材料を種々検討した結果、Al−Ni系合金が
優れ、それを鋼材表面に形成すればよいことを見いだし
た。
しかしながら、鋼材表面へのAl−Ni系合金層の形成
は、板材や箔をクラッド法や溶接法などにより合金材を
固着する方法、溶融めっき、電気めっき、蒸着めっきな
どで合金を直接めっきする方法などでも可能であるが、
これらの方法は、製品が高価になったり、Al−Ni合金層
のNi層が高くなると、製造が困難になったりするもので
あった。
は、板材や箔をクラッド法や溶接法などにより合金材を
固着する方法、溶融めっき、電気めっき、蒸着めっきな
どで合金を直接めっきする方法などでも可能であるが、
これらの方法は、製品が高価になったり、Al−Ni合金層
のNi層が高くなると、製造が困難になったりするもので
あった。
そこで、安価に製造できる方法を検討した結果、Ni層
とAl層の両層が隣接するように形成して、それらを熱拡
散で合金化させる方法によると、表層Ni量が異なったも
のや厚み方向によりNi量分布が異なったものを容易に製
造できることを見いだしたのである。
とAl層の両層が隣接するように形成して、それらを熱拡
散で合金化させる方法によると、表層Ni量が異なったも
のや厚み方向によりNi量分布が異なったものを容易に製
造できることを見いだしたのである。
すなわち、本発明者らは、電気めっき法により鋼材表
面にまずNi層を形成し、その上にAl層を形成して、それ
らを熱拡散法によりAl−Ni合金化する実験を行っていた
ところ、加熱時間を長くすると、表層のNi量が鋼素地側
より高くなってしまうという特異なる現象に遭遇したの
である。鋼素地側にNi層を形成して熱拡散する場合、熱
拡散がNiとAlが相互に拡散して行く通常の熱拡散であれ
ば、合金被覆層のNi量分布は、加熱時間が短い場合には
鋼素地側の方が高くなり、加熱時間を長くしても全体が
均一になるのが限界であるが、Al−Ni間の熱拡散の場合
は加熱時間を長くすると、逆に表層の方のNi量が高くな
ってしまうのである。これは、Al−Ni間の熱拡散の場
合、AlのNi層への拡散がNiのAl層への拡散に比べて著し
いため、このような現象が生じるものと推定される。こ
れに対して、鋼板成分の熱拡散は、通常の熱拡散である
ため、めっきしたAl、Niと鋼板成分の合金層となる。
面にまずNi層を形成し、その上にAl層を形成して、それ
らを熱拡散法によりAl−Ni合金化する実験を行っていた
ところ、加熱時間を長くすると、表層のNi量が鋼素地側
より高くなってしまうという特異なる現象に遭遇したの
である。鋼素地側にNi層を形成して熱拡散する場合、熱
拡散がNiとAlが相互に拡散して行く通常の熱拡散であれ
ば、合金被覆層のNi量分布は、加熱時間が短い場合には
鋼素地側の方が高くなり、加熱時間を長くしても全体が
均一になるのが限界であるが、Al−Ni間の熱拡散の場合
は加熱時間を長くすると、逆に表層の方のNi量が高くな
ってしまうのである。これは、Al−Ni間の熱拡散の場
合、AlのNi層への拡散がNiのAl層への拡散に比べて著し
いため、このような現象が生じるものと推定される。こ
れに対して、鋼板成分の熱拡散は、通常の熱拡散である
ため、めっきしたAl、Niと鋼板成分の合金層となる。
この熱拡散状態は、例えば、SUS304ステンレス鋼板表
面に水溶液系めっき浴を用いてNiを約３μｍ電気めっき
した後、その上に溶融塩浴を用いてAlを約20μｍ電気め
っきし、それを窒素雰囲気下、700℃で１時間加熱してA
l−Ni合金化させたAl−Ni合金被覆鋼板の合金化層断面
を電子線マイクロアナライザー（EPMA）で分析して、合
金化層厚み方向のAl、Ni、Fe、Cr分布を観察すると、Al
は合金化層全体に均一に分布しているが、Niは合金化層
厚みの中間より表面側に分布し、鋼素地側にはほとんど
存在しないことよりもわかる。この合金化層の表層と鋼
素地側の下層との平均組成を分析すると、組成（原子
％）は次のようになり、表層がAl−Ni系合金層、下層が
Al、Niおよび鋼板から熱拡散してきた成分からの合金層
になっている。
面に水溶液系めっき浴を用いてNiを約３μｍ電気めっき
した後、その上に溶融塩浴を用いてAlを約20μｍ電気め
っきし、それを窒素雰囲気下、700℃で１時間加熱してA
l−Ni合金化させたAl−Ni合金被覆鋼板の合金化層断面
を電子線マイクロアナライザー（EPMA）で分析して、合
金化層厚み方向のAl、Ni、Fe、Cr分布を観察すると、Al
は合金化層全体に均一に分布しているが、Niは合金化層
厚みの中間より表面側に分布し、鋼素地側にはほとんど
存在しないことよりもわかる。この合金化層の表層と鋼
素地側の下層との平均組成を分析すると、組成（原子
％）は次のようになり、表層がAl−Ni系合金層、下層が
Al、Niおよび鋼板から熱拡散してきた成分からの合金層
になっている。
成分 Al Ni Fe Cr 表層 61.6 25.8 11.6 1.0 下層 61.3 6.4 24.8 7.5 加熱により熱拡散してきたステンレス鋼板成分のFe、
Crは、表層より下層の方が高くなっているので、拡散挙
動は通常の拡散であると考えられる。
Crは、表層より下層の方が高くなっているので、拡散挙
動は通常の拡散であると考えられる。
表層のNi層は、前記例の場合、25.8原子％であるが、
表層Ni量は、Alめっき量とNiめっき量の割合に応じて増
減するので、Alめっき量に対するNiめっき量を増加させ
れば、50原子％以上にすることもできる。
表層Ni量は、Alめっき量とNiめっき量の割合に応じて増
減するので、Alめっき量に対するNiめっき量を増加させ
れば、50原子％以上にすることもできる。
表層には、前記のごとく、鋼板成分が拡散してくる
が、熱拡散条件によっては拡散してこない場合がある。
が、熱拡散条件によっては拡散してこない場合がある。
鋼板にNi含有鋼材を使用した場合、下層にNiが拡散し
てくるが、拡散してきたとしても、下層のNi量は多くの
場合10原子％以下である。このため、AlおよびNi被覆層
の厚みや熱拡散条件によっては表層と下層のNi量の差を
２〜60原子％にすることもできる。
てくるが、拡散してきたとしても、下層のNi量は多くの
場合10原子％以下である。このため、AlおよびNi被覆層
の厚みや熱拡散条件によっては表層と下層のNi量の差を
２〜60原子％にすることもできる。
Ni層とAl層のAl−Ni合金化は、鋼材が成形加工して使
用するものであれば、加工性の良いNi層、Al層を形成し
た状態で成形加工し、最後に合金化させるようにするの
が好ましい。合金化の際の加熱温度は、合金化できる温
度であればよいが、好ましくは500〜800℃で行えばよ
い。また、雰囲気は酸化防止のため、不活性ガス雰囲気
にするのが好ましい。
用するものであれば、加工性の良いNi層、Al層を形成し
た状態で成形加工し、最後に合金化させるようにするの
が好ましい。合金化の際の加熱温度は、合金化できる温
度であればよいが、好ましくは500〜800℃で行えばよ
い。また、雰囲気は酸化防止のため、不活性ガス雰囲気
にするのが好ましい。
表層のAl−Ni系合金は、原子％でAl37〜67％、Ni25〜
63％のものが好ましい。Ni量が63％を越えても、また、
25％未満であっても耐食性が低下する。
63％のものが好ましい。Ni量が63％を越えても、また、
25％未満であっても耐食性が低下する。
表層、下層には耐食性を低下させない元素、例えば、
Ti、Mg、Mo、Ｖ、Ｗ、希土類元素、Cr、Coなどを含有さ
せてもよい。これらの元素の添加は、熱拡散前にNi層、
Al層のいずれに行ってもよい。
Ti、Mg、Mo、Ｖ、Ｗ、希土類元素、Cr、Coなどを含有さ
せてもよい。これらの元素の添加は、熱拡散前にNi層、
Al層のいずれに行ってもよい。
（実施例） 鋼板表面に通常の水溶液型電気Niめっき浴を用いて、
電気めっきでNi下層めっきを施した後、その上に塩化ア
ルミニウム33〜67モル％、ブチルピリジニウムクロライ
ド33〜67モル％からなる有機溶融塩型めっき浴を用い
て、電気めっきで上層Alめっきを施した。
電気めっきでNi下層めっきを施した後、その上に塩化ア
ルミニウム33〜67モル％、ブチルピリジニウムクロライ
ド33〜67モル％からなる有機溶融塩型めっき浴を用い
て、電気めっきで上層Alめっきを施した。
次に、得られためっき鋼板を電気炉中に入れて、窒素
雰囲気下で加熱し、めっき層をAl−Ni合金化させた後、
耐食性試験を実施した。試験は、62mol％Li2CO3−38mol
％K2CO3混合塩の溶融炭酸塩（650℃）に100時間浸漬
し、腐食による重量変化を測定した。この結果を第１表
に示す。
雰囲気下で加熱し、めっき層をAl−Ni合金化させた後、
耐食性試験を実施した。試験は、62mol％Li2CO3−38mol
％K2CO3混合塩の溶融炭酸塩（650℃）に100時間浸漬
し、腐食による重量変化を測定した。この結果を第１表
に示す。
（発明の効果） 以上のように、本発明によれば、アルカリ溶融塩のよ
うな高温腐食物質に対する耐食性を有するAl−Ni系合金
被覆鋼材層を容易に製造できる。
うな高温腐食物質に対する耐食性を有するAl−Ni系合金
被覆鋼材層を容易に製造できる。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C23C 10/28 - 10/30 C23C 28/02 C25D 5/26,5/50
Claims (1)
- 【請求項１】鋼材表面に下層として、Ni被覆層を、表層
として、Al被覆層の２層を隣接して形成した後、熱拡散
処理を施して、下層をAl、Niおよび鋼板成分とからなる
合金層に、表層をAl−Ni系合金層にし、表層のNi量を下
層より高く、しかも、表層のNi量を原子％でAl37〜65
％、Ni25〜63％にしたことを特徴とするAl−Ni系合金被
覆鋼材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29398290A JP2898737B2 (ja) | 1990-10-31 | 1990-10-31 | Ａｌ―Ｎｉ系合金被覆鋼材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29398290A JP2898737B2 (ja) | 1990-10-31 | 1990-10-31 | Ａｌ―Ｎｉ系合金被覆鋼材の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04168262A JPH04168262A (ja) | 1992-06-16 |
| JP2898737B2 true JP2898737B2 (ja) | 1999-06-02 |
Family
ID=17801716
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29398290A Expired - Lifetime JP2898737B2 (ja) | 1990-10-31 | 1990-10-31 | Ａｌ―Ｎｉ系合金被覆鋼材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2898737B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005272211A (ja) * | 2004-03-25 | 2005-10-06 | Aisin Seiki Co Ltd | 燃料改質器 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5040054B2 (ja) * | 2001-09-18 | 2012-10-03 | 株式会社Ｉｈｉ | Ｎｉ基超合金の表面処理方法及びＮｉ基超合金 |
| JP5243764B2 (ja) * | 2007-10-03 | 2013-07-24 | 金井 宏彰 | カテーテルチューブ成形用芯材およびその製造方法 |
| EP2987889B1 (de) * | 2014-08-20 | 2020-04-01 | ThyssenKrupp Steel Europe AG | Oberflächenveredeltes Stahlblech und Verfahren zu dessen Herstellung |
-
1990
- 1990-10-31 JP JP29398290A patent/JP2898737B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005272211A (ja) * | 2004-03-25 | 2005-10-06 | Aisin Seiki Co Ltd | 燃料改質器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04168262A (ja) | 1992-06-16 |
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