JPS624466B2 - - Google Patents
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- JPS624466B2 JPS624466B2 JP58211152A JP21115283A JPS624466B2 JP S624466 B2 JPS624466 B2 JP S624466B2 JP 58211152 A JP58211152 A JP 58211152A JP 21115283 A JP21115283 A JP 21115283A JP S624466 B2 JPS624466 B2 JP S624466B2
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- Japan
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- earth element
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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
- C23C10/00—Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces
- C23C10/28—Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces using solids, e.g. powders, pastes
- C23C10/34—Embedding in a powder mixture, i.e. pack cementation
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Description
〔産業上の利用分野〕
本発明は、金属物品表面に対する希土類元素拡
散処理方法に関し、更に詳細には、耐熱性金属物
品の表面に希土類元素を拡散させ、金属物品の耐
酸化性、耐腐食性を更に向上させるための表面処
理方法に関する。 〔従来技術〕 耐熱鋳鉄、耐熱鋼、Ni基合金、高Si鋳鉄などの
耐熱材料に合金元素としてLa、Ceなどの希土類
元素を添加すると耐熱材料の耐酸化性が向上する
ことはよく知られている。これは希土類元素が表
面の酸化皮膜の剥離を抑制するためである。しか
し、このような耐熱材料を希土類元素を多量に添
加すると、材料の熱間加工性を低下させてしまう
という欠点がある。 ところで、耐熱材料中に添加された希土類元素
のうち、耐熱材料の耐酸化性すなわち酸化皮膜の
剥離抑制に寄与する希土類元素は材料表面近傍に
存在するものだけである。したがつて耐熱材料で
つくられた金属物品すなわち熱間加工後の最終製
品の表面層にのみ希土類元素を含有させることが
できれば、上記熱間加工性の問題ならびに耐酸化
性の向上という課題を一挙に解決することができ
る。 〔発明の目的〕 したがつて本発明の目的は、耐熱鋳鉄、耐熱
鋼、Ni基合金、高Si鋳鉄などの耐熱材料、すなわ
ちアルミニウム、珪素、クロムの少くとも一種を
含む金属物品の耐酸化性、耐腐食性を更に向上さ
せることができる方法を提供することである。 〔発明の構成〕 本発明者は、希土類元素含有粉末を含む処理粉
末中で上記金属物品を処理することにより、上記
目的が達成されることを見出し本発明を完成する
に至つた。 すなわち本発明は、アルミニウム、珪素および
クロムの少くとも一種を含む金属物品を、希土類
元素を70重量％以上含有する粉末を0.5〜15重量
％と、ハロゲン化物を２〜４重量％と、残部不活
性担体粉末とを含むパツク剤中に埋設し、非酸化
性雰囲気中で加熱し、希土類元素を金属物品表面
に拡散させることを特徴とする希土類元素拡散処
理方法である。 以下本発明を詳細に説明する。 本発明方法の被処理物は、アルミニウム、珪
素、クロムの少くとも一種を含む金属物品であ
る。一般にアルミニウムは１〜７重量％、珪素は
１〜７重量％、クロムは１〜30重量％の範囲で含
まれていることが望ましい。これらの金属の含有
量が上記範囲より少いと十分な酸化皮膜の形成が
行われなくなり、また上記範囲を越えるとσ相が
生成してもろくなるので、好ましくない。 本発明方法に使用するパツク剤は、希土類元素
含有粉末と不活性担体粉末とハロゲン化物とを含
んでいる。その配合割合は、希土類元素含有粉末
0.5〜15重量％、ハロゲン化物２〜４重量％、不
活性担体粉末残部から成る。 本願明細書中、「希土類元素含有粉末」とは、
希土類元素単独から成る粉末、希土類元素と他の
金属、たとえばアルミニウム、鉄、ニツケルなど
との合金粉末、希土類元素のハロゲン化物粉末、
またはこれらの２種以上の混合物を意味するもの
である。希土類元素としてはスカンジウム
（Sc）、イツトリウム（Ｙ）、ランタン（La）、セ
リウム（Ce）、プラセオジム（Pr）、ネオジム
（Nd）、プロメチウム（Pm）、サマリウム
（Sm）、ユーロピウム（Eu）、ガドリニウム
（Gd）、テルビウム（Tb）、ジスプロシウム
（Dy）、ホルミウム（Ho）、エルビウム（Er）、ツ
リウム（Tm）、イツテルビウム（Yb）、ルテチウ
ム（Lu）、およびこれらの２種以上の混合物を使
用することができる。またミツユメタル（Mm）
（La22〜38％、Ce48〜56％、その他Nd、Pr、Ｙ
および少量のFl、Alを含む、希土類元素95重量
％以上の混合物）も本発明の希土類元素として使
用することができる。 希土類元素含有粉末中の希土類元素含有量は、
70重量％以上とする。たとえば、パツク剤の全重
量に対して希土類元素0.5〜15重量％、アルミニ
ウム0.15〜4.5重量％の割合の合金粉末を使用す
ることができる。 本発明に使用するハロゲン化物は、パツク剤中
の希土類元素が被処理金属物表面に拡散浸透する
のを促進するものであり、具体的にはNH4Cl、
NH4F、NaCl、NaFなどのハロゲン化物が使用さ
れる。希土類元素含有粉末として希土類元素のハ
ロゲン化物を使用する場合には、特別にNH4Cl等
のハロゲン化物を添加する必要がないことはいう
までもない。また、不活性担体粉末は、溶融した
合金粉末粒子が相互に接触しないように働くもの
であり、たとえばアルミナが使用される。 上記パツク剤を用いて希土類元素拡散処理を行
うにはたとえば次のようにすればよい。 まずパツク剤中に被処理金属物品を埋設し、非
酸化性雰囲気、たとえばH2またはAf雰囲気中、
700〜900℃で0.5〜2.0時間パツク処理を行う。次
に被処理物をパツク剤の中から取り出し、H2、
H2またはArのような非酸化性雰囲気中、900〜
1100℃で0.5〜4.0時間拡散処理を行えばよい。 〔発明の効果〕 本発明によれば、耐熱材料でつくられた金属物
品にすぐれた耐酸化性を付与することができる。 〔実施例〕 次に実施例により本発明を更に詳細に説明す
る。 実施例 １ 次の組成を有するNi Resist鋳鉄から25mm×40
mm×５mmの試料を作成した。
散処理方法に関し、更に詳細には、耐熱性金属物
品の表面に希土類元素を拡散させ、金属物品の耐
酸化性、耐腐食性を更に向上させるための表面処
理方法に関する。 〔従来技術〕 耐熱鋳鉄、耐熱鋼、Ni基合金、高Si鋳鉄などの
耐熱材料に合金元素としてLa、Ceなどの希土類
元素を添加すると耐熱材料の耐酸化性が向上する
ことはよく知られている。これは希土類元素が表
面の酸化皮膜の剥離を抑制するためである。しか
し、このような耐熱材料を希土類元素を多量に添
加すると、材料の熱間加工性を低下させてしまう
という欠点がある。 ところで、耐熱材料中に添加された希土類元素
のうち、耐熱材料の耐酸化性すなわち酸化皮膜の
剥離抑制に寄与する希土類元素は材料表面近傍に
存在するものだけである。したがつて耐熱材料で
つくられた金属物品すなわち熱間加工後の最終製
品の表面層にのみ希土類元素を含有させることが
できれば、上記熱間加工性の問題ならびに耐酸化
性の向上という課題を一挙に解決することができ
る。 〔発明の目的〕 したがつて本発明の目的は、耐熱鋳鉄、耐熱
鋼、Ni基合金、高Si鋳鉄などの耐熱材料、すなわ
ちアルミニウム、珪素、クロムの少くとも一種を
含む金属物品の耐酸化性、耐腐食性を更に向上さ
せることができる方法を提供することである。 〔発明の構成〕 本発明者は、希土類元素含有粉末を含む処理粉
末中で上記金属物品を処理することにより、上記
目的が達成されることを見出し本発明を完成する
に至つた。 すなわち本発明は、アルミニウム、珪素および
クロムの少くとも一種を含む金属物品を、希土類
元素を70重量％以上含有する粉末を0.5〜15重量
％と、ハロゲン化物を２〜４重量％と、残部不活
性担体粉末とを含むパツク剤中に埋設し、非酸化
性雰囲気中で加熱し、希土類元素を金属物品表面
に拡散させることを特徴とする希土類元素拡散処
理方法である。 以下本発明を詳細に説明する。 本発明方法の被処理物は、アルミニウム、珪
素、クロムの少くとも一種を含む金属物品であ
る。一般にアルミニウムは１〜７重量％、珪素は
１〜７重量％、クロムは１〜30重量％の範囲で含
まれていることが望ましい。これらの金属の含有
量が上記範囲より少いと十分な酸化皮膜の形成が
行われなくなり、また上記範囲を越えるとσ相が
生成してもろくなるので、好ましくない。 本発明方法に使用するパツク剤は、希土類元素
含有粉末と不活性担体粉末とハロゲン化物とを含
んでいる。その配合割合は、希土類元素含有粉末
0.5〜15重量％、ハロゲン化物２〜４重量％、不
活性担体粉末残部から成る。 本願明細書中、「希土類元素含有粉末」とは、
希土類元素単独から成る粉末、希土類元素と他の
金属、たとえばアルミニウム、鉄、ニツケルなど
との合金粉末、希土類元素のハロゲン化物粉末、
またはこれらの２種以上の混合物を意味するもの
である。希土類元素としてはスカンジウム
（Sc）、イツトリウム（Ｙ）、ランタン（La）、セ
リウム（Ce）、プラセオジム（Pr）、ネオジム
（Nd）、プロメチウム（Pm）、サマリウム
（Sm）、ユーロピウム（Eu）、ガドリニウム
（Gd）、テルビウム（Tb）、ジスプロシウム
（Dy）、ホルミウム（Ho）、エルビウム（Er）、ツ
リウム（Tm）、イツテルビウム（Yb）、ルテチウ
ム（Lu）、およびこれらの２種以上の混合物を使
用することができる。またミツユメタル（Mm）
（La22〜38％、Ce48〜56％、その他Nd、Pr、Ｙ
および少量のFl、Alを含む、希土類元素95重量
％以上の混合物）も本発明の希土類元素として使
用することができる。 希土類元素含有粉末中の希土類元素含有量は、
70重量％以上とする。たとえば、パツク剤の全重
量に対して希土類元素0.5〜15重量％、アルミニ
ウム0.15〜4.5重量％の割合の合金粉末を使用す
ることができる。 本発明に使用するハロゲン化物は、パツク剤中
の希土類元素が被処理金属物表面に拡散浸透する
のを促進するものであり、具体的にはNH4Cl、
NH4F、NaCl、NaFなどのハロゲン化物が使用さ
れる。希土類元素含有粉末として希土類元素のハ
ロゲン化物を使用する場合には、特別にNH4Cl等
のハロゲン化物を添加する必要がないことはいう
までもない。また、不活性担体粉末は、溶融した
合金粉末粒子が相互に接触しないように働くもの
であり、たとえばアルミナが使用される。 上記パツク剤を用いて希土類元素拡散処理を行
うにはたとえば次のようにすればよい。 まずパツク剤中に被処理金属物品を埋設し、非
酸化性雰囲気、たとえばH2またはAf雰囲気中、
700〜900℃で0.5〜2.0時間パツク処理を行う。次
に被処理物をパツク剤の中から取り出し、H2、
H2またはArのような非酸化性雰囲気中、900〜
1100℃で0.5〜4.0時間拡散処理を行えばよい。 〔発明の効果〕 本発明によれば、耐熱材料でつくられた金属物
品にすぐれた耐酸化性を付与することができる。 〔実施例〕 次に実施例により本発明を更に詳細に説明す
る。 実施例 １ 次の組成を有するNi Resist鋳鉄から25mm×40
mm×５mmの試料を作成した。
【表】
この試料を次の組成を有するパツク剤中に埋設
し、H2雰囲気中、750℃で1.0時間パツク処理を行
い、次にパツク剤の中から取り出し、N2雰囲気
中、950℃で3.0時間拡散処理を行つた。
し、H2雰囲気中、750℃で1.0時間パツク処理を行
い、次にパツク剤の中から取り出し、N2雰囲気
中、950℃で3.0時間拡散処理を行つた。
【表】
このようにして得られた各試料について、次の
ように耐酸化性試験を行つた。 1000℃に保つた大気炉中に上記試料を45分間保
持し、次に試料を炉から取り出して空気中で15分
間自然冷却する。これを１サイクル（60分）とし
て、所定のサイクル繰り返した後、試験前後の重
量変化および試験後の表面性状により、被膜の耐
酸化性を評価した。 第１図に示すように、ミツシユメタルの添加量
を0.1〜16重量％まで変化させ、その効果を確認
したところ、0.1〜15重量％の範囲で耐酸化性が
向上した。これは、希土類元素により、試料表面
に生成したAl2O3、SiO2、NiO、CrOなどの酸化
皮膜の脱落が抑制されるためである。 第２図には、ミツシユメタル５重量％を添加し
たパツク剤によりパツク処理した試料の酸化によ
る重量変化を調べた結果を、パツク処理しないも
のと比較して示す。この図から明らかなように、
パツク処理をしない場合は一旦、酸化皮膜を形成
して酸化増量を示すが、加熱冷却回数が15回を過
ぎるころから、次第に酸化膜剥離による重量の減
少を示すようになる。これに対して、ミツシユメ
タルを含むパツク剤により処理したものは、酸化
膜を安定に保持し続けていることがわかる。 実施例 ２ 次の組成を有するステンレス鋼から、実施例１
と同じ寸法の試料を作成し、アルミナ粉末93重量
％、ミツシユメタル５重量％、NH4Cl ２重量％
から成るパツク剤中で、実施例１と同様にパツク
処理を行つた。
ように耐酸化性試験を行つた。 1000℃に保つた大気炉中に上記試料を45分間保
持し、次に試料を炉から取り出して空気中で15分
間自然冷却する。これを１サイクル（60分）とし
て、所定のサイクル繰り返した後、試験前後の重
量変化および試験後の表面性状により、被膜の耐
酸化性を評価した。 第１図に示すように、ミツシユメタルの添加量
を0.1〜16重量％まで変化させ、その効果を確認
したところ、0.1〜15重量％の範囲で耐酸化性が
向上した。これは、希土類元素により、試料表面
に生成したAl2O3、SiO2、NiO、CrOなどの酸化
皮膜の脱落が抑制されるためである。 第２図には、ミツシユメタル５重量％を添加し
たパツク剤によりパツク処理した試料の酸化によ
る重量変化を調べた結果を、パツク処理しないも
のと比較して示す。この図から明らかなように、
パツク処理をしない場合は一旦、酸化皮膜を形成
して酸化増量を示すが、加熱冷却回数が15回を過
ぎるころから、次第に酸化膜剥離による重量の減
少を示すようになる。これに対して、ミツシユメ
タルを含むパツク剤により処理したものは、酸化
膜を安定に保持し続けていることがわかる。 実施例 ２ 次の組成を有するステンレス鋼から、実施例１
と同じ寸法の試料を作成し、アルミナ粉末93重量
％、ミツシユメタル５重量％、NH4Cl ２重量％
から成るパツク剤中で、実施例１と同様にパツク
処理を行つた。
【表】
得られた試料を1100℃に保つた大気炉中に20時
間保持した後、室温で冷却した。この耐酸化性試
験の結果を次に示す。
間保持した後、室温で冷却した。この耐酸化性試
験の結果を次に示す。
【表】
SUS 310S、SUS 430ともミツシユメタルを含
むパツク剤でパツク処理することにより耐酸化性
が向上することがわかる。
むパツク剤でパツク処理することにより耐酸化性
が向上することがわかる。
第１図は、ミツシユメタル添加量と耐酸化性と
の関係を示すグラフであり、第２図は、本発明方
法によりパツク処理した金属物品の耐酸化性向上
効果を、パツク処理しないものと比較して示すグ
ラフである。
の関係を示すグラフであり、第２図は、本発明方
法によりパツク処理した金属物品の耐酸化性向上
効果を、パツク処理しないものと比較して示すグ
ラフである。
Claims (1)
- １ アルミニウム、珪素およびクロムの少くとも
一種を含む金属物品を、希土類元素を70重量％以
上含有する粉末を0.5〜15重量％と、ハロゲン化
物を２〜４重量％と、残部不活性担体粉末とを含
むパツク剤中に埋設し、非酸化性雰囲気中で加熱
し、希土類元素を金属物品表面に拡散させること
を特徴とする希土類元素拡散処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21115283A JPS60103175A (ja) | 1983-11-10 | 1983-11-10 | 希土類元素拡散処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21115283A JPS60103175A (ja) | 1983-11-10 | 1983-11-10 | 希土類元素拡散処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60103175A JPS60103175A (ja) | 1985-06-07 |
| JPS624466B2 true JPS624466B2 (ja) | 1987-01-30 |
Family
ID=16601241
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21115283A Granted JPS60103175A (ja) | 1983-11-10 | 1983-11-10 | 希土類元素拡散処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60103175A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01123773U (ja) * | 1988-02-12 | 1989-08-23 | ||
| JPH03111364U (ja) * | 1990-02-28 | 1991-11-14 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5118947B2 (ja) * | 2006-11-21 | 2013-01-16 | 株式会社アキタファインブランキング | 高温耐久性を高めたナノ表面改質方法並びにナノ表面改質方法が施された金属部材並びにこれを構成部材に適用したｖｇｓタイプターボチャージャにおける排気ガイドアッセンブリ |
| US20100170593A1 (en) * | 2007-01-15 | 2010-07-08 | Toshio Narita | Oxidation resistant alloy coating film, method of producing an oxidation resistant alloy coating film, and heat resistant metal member |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5120449A (en) * | 1974-08-12 | 1976-02-18 | Fujita Corp | Kozobutsuniokeru taishinkako |
| JPS5687661A (en) * | 1979-12-19 | 1981-07-16 | Hitachi Ltd | Metal article coating method |
-
1983
- 1983-11-10 JP JP21115283A patent/JPS60103175A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01123773U (ja) * | 1988-02-12 | 1989-08-23 | ||
| JPH03111364U (ja) * | 1990-02-28 | 1991-11-14 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60103175A (ja) | 1985-06-07 |
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