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JPH0613750B2 - 物体をクロマイジングする装置および方法 - Google Patents
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JPH0613750B2 - 物体をクロマイジングする装置および方法 - Google Patents

物体をクロマイジングする装置および方法

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JPH0613750B2
JPH0613750B2 JP1507634A JP50763489A JPH0613750B2 JP H0613750 B2 JPH0613750 B2 JP H0613750B2 JP 1507634 A JP1507634 A JP 1507634A JP 50763489 A JP50763489 A JP 50763489A JP H0613750 B2 JPH0613750 B2 JP H0613750B2
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Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は物体の被覆、ことに保護手段特に腐食に対する
保護手段として物体のひとつまたはそれ以上の表面にク
ロマイジング被覆を施す装置および方法に関する。
各種の形式の腐食に抵抗することができるという立場か
らは、鋼に関する限りは最も重要な合金化元素はおそら
くはクロムであることが従来技術において以前から知ら
れていた。さらに、このような腐食およびまたは酸化に
対する抵抗性を鋼に付与するのに必要なクロムの面を与
えるひとつの手段は、従来技術においてクロマイジング
という用語が今迄普通に用いられて来た処理を用いるも
のであることが以前から知られていた。
従来技術において用いられているように、クロマイジン
グという用語は、鋼の処理表面をクロムとの合金により
高温拡散処理を意味するようになって来ている。簡単に
云えば、この処理に従って、鋼の物体をレトルト中のク
ロム含有粉末内に埋め込み、次いでこのレトルトをその
内容物ごと炉内で高温に数時間加熱する。この加熱は粉
末中のクロムをガス化して、これを鋼の物体上に沈着せ
しめ、これを数々の冶金的変数および処理変数に依存す
る濃度で或る深さにわたって鋼の物体の母材中に拡散せ
しめる。上述の処理によれば、被覆である鉄クロム合金
が鋼の物体の母材と一体の部分のように冶金的に結合さ
れた鋼の物体が得られるのである。クロマイジングは拡
散処理であるので、この処理を用いて生ずる構造的な変
更は母材の表面内で起こり、表面自体の上で起こるもの
ではない。このことの重要性は、拡散したクロムが物理
的および冶金的に鋼の物体の母材表面に侵透して、母材
の鉄原子の若干と置換するので、拡散したクロムは鋼の
物体の母材と一体の部分となって機械的結合による被覆
に特徴的な割れまたははがれにさらされることがないこ
とになる。クロマイジングしたすなわちクロム被覆を有
する部材を用いることが望ましい数多くの利用分野があ
ることは知られている通りである。これの非限定的な例
としては、多くの型式の全般的なおよびまたは局部的な
ガス側腐食および蒸気側酸化物スケール剥離によって生
ずる固形粒子蒸気圏侵食などと戦う必要がある情況が生
ずると知られている様々なボイラ関連分野を特にあげる
ことができる。
例えば薬品回収ボイラがこのようなボイラ関連分野の１
例としてあげられる。薬品回収ボイラはパルプ工場で用
いられる薬品を回収し処理する装置である。薬品回収ボ
イラについての特殊な問題はいわゆる黒液すなわちパル
プ製造中に生じた冷却廃液に関する。薬品回収ボイラ中
で燃料として焚かれるのがこの黒液である。多年の間黒
液は薬品回収の手段として薬品回収ボイラで焚かれ、同
時にこれによって蒸気を発生せしめていた。薬品回収ボ
イラの使用によって回収される薬品の価値は通常、この
薬品回収ボイラで発生する蒸気の価値の３倍以上であ
る。云うまでもなく、薬品回収ボイラで発生する蒸気は
実質的な量すなわちおそらくはパルプ工場で必要とする
蒸気量の半分に達する。しかしながら不幸なことに、薬
品回収ボイラで燃料として焚かされた黒液は、薬品回収
ボイラの炭素鋼水壁に対して著しい腐食性を有する環境
を生じてしまう。この結果、この腐食に抵抗する目的を
もって、薬品回収施設の水壁パネルに用いられているボ
イラ管は今迄は屡々取り替えるかおよびまたは金属被覆
処理をしなければならなかった。そのためにはいずれに
しても薬品回収ボイラの運転を休止してこれに出入りで
きるようにすることが必要である。もうひとつのオプシ
ョンとしては、炭素鋼に304ステンレス鋼の外部クラッ
ドを施した特別の複合管を用いることがあげられるが、
このような複合管は比較的コスト高である。これに代わ
る手段として、クロマイジングしたボイラ管すなわちク
ロム被覆を有するボイラ管を用いることがあげられる。
クロマイジング処理した部品すなわちクロム被覆を施し
た部品を用いるのに特に適していると思われるボイラ関
連分野の他の例としては、資源回収ボイラの分野があげ
られる。都市ごみを受け入れることのできる埋めたて式
ごみ廃棄場の数が少なくなって来ているので、段々と多
くの共同体が都市ごみを焼却することに頼るようになっ
て来ている。このような共同体によって採用されている
都市ごみ焼却を実行する手段は、屡々一般工業で資源回
収ボイラとよばれている型式のボイラを使用するもので
ある。しかしながら、不幸なことに、都市ごみの組成す
なわち都市ごみに含まれていると考えられる様々な抗生
物質の性質によって、このような都市ごみを資源回収ボ
イラで焚すことは屡々少なくともそのボイラ管の若干を
腐食にさらすような状態を生じさせる。現在試みられて
いるような規模で都市ごみをボイラで焚すことは、ボイ
ラが歴史的に採用されて来た利用分野としては比較的最
近の開発分野であるので、資源回収ボイラのボイラ管が
都市ごみの焼却の結果としてさらされる腐食の性質につ
いて、および資源回収ボイラのこのボイラ管が腐食にさ
らされる程度について学ばなければならないことがたく
さんある。それにも拘わらず、資源回収ボイラにクロマ
イジングしたボイラ配管すなわちクロム被覆を施したボ
イラ配管を用いることにより腐食に充分抵抗せしめるこ
とが可能であろうと示唆するに充分な情報がある。
クロマイジングした部品すなわちクロム被覆を施した部
品を用いるボイラ関連分野の別の例としては、石炭ガス
化処理に用いるように設計されたガス化炉の部品があげ
られる。石炭から合成ガスを製造する石炭ガス化処理の
開発実用化は米国において、ことに1970年代に可成り注
目されていた。このような技術の開発を支援するため
に、米国政府のみならず多数の米国の大会社がこの時期
に資金を出していた。商業的規模で石炭ガス化を実行す
ることに対する米国における関連の度合いはその後の石
油の価格下降に伴って著しく減退した。他方、商業的規
模で石炭ガス化を実現することに対する関心の度合は米
国においては現在比較的少ないものの、海外においては
比較的最近可成りの関心がよせられている。この結果、
ことに海外において、ガス化炉の運転中このガス化炉の
内部部品に生ずる腐食と戦うやり方に焦点が絞られて来
た。前述の資源回収ボイラの場合のように、ガス化炉の
内部部品がガス化炉運転中にさらされる腐食の性質およ
びガス化炉の内部部品がこの腐食にさらされる程度につ
いて学ばなければならないことが数多く残っているので
ある。これにも拘らず、ガス化炉の内部部品をクロマイ
ジング処理することにより、すなわちクロム被覆を施す
ことにより、このような腐食にうまく抵抗せしめること
を可能とするとの結論が出せると思うに充分な情報が存
在するのである。
石炭焚きの一般ボイラは、クロマイジングした部品すな
わちクロム被覆を有する部品を使用するのに特に適する
と思われるボイラ関連分野の別の例となるものである。
石炭焚き汎用ボイラ、ことに超臨界圧型式のこの種ボイ
ラはその水壁に全体的およびまたは局部的な侵食に見舞
われる。さらに、この非常に攻撃的な硫化環境に戦うに
は金属化処理は充分有効な手段ではないことが分かっ
た。他方、クロム被覆を有する部品は以前には著しい金
属損失が認められた領域にあっても、このような硫化侵
食および金属損失に対して抵抗性があることがわかっ
た。
ボイラについて話を進めると、その過熱器セクションお
よび再熱器セクションは高温のアッシュによる腐食およ
び酸化を蒙ることが知られていた。このようなボイラの
過熱器セクションおよび再熱器セクションにおけるこの
高温アッシュ腐食および酸化は或る場合にフェライト鋼
からオーステナイトステンレス鋼に材料を格上げするこ
とによって対応できる。しかしながら、フェライト鋼と
オーステナイトステンレス鋼との熱膨張係数の差異のた
めに、フェライト鋼を、ボイラの過熱器セクションおよ
びまたは再熱器セクションの部品の若干または全部の材
料として用いることを続行することが望ましいかまたは
必要でさえある場合があるのである。このような場合、
クロマイジングの使用すなわちこのようなフェライト合
金部材にクロム被覆を施すことがアッシュ腐食に対する
抵抗性を与えるに有利であり、これによりこれらの部品
の母材すなわちこれら部品が作られているフェライト合
金材料の酸化限界を著しく高めることとなる。熱膨張係
数の異なることの問題についてさらに言及すると、異な
る割合で膨張する材料はボイラの改造に当って特に重大
な問題となる。すなわち元の設計がフェライト材料の使
用に基づいているので、このフェライト材料をオーステ
ナイト材料に置き換えること、またはその逆すなわち元
の設計がオーステナイト材料の使用に基づいており、こ
のオーステナイト材料をフェライト材料に置き換えるこ
とは実行不可能かもしれないのである。このように、フ
ェライト合金材料で作った部品を採用することの必要性
が存在するのである。しかしながらこのようにすること
において、このフェライト合金材料の酸化限界を高くす
るのに若干のことをなす必要がある。このような結果
は、内外部をクロマイジングした、すなわち内面および
外面にクロム被覆を有するフェライト合金材料で作った
部品を用いることで得られる。このようにすることによ
り、クロマイジングしなかったフェライト合金材料で作
った部品に比べて著しく寿命が長いと期待される部品が
提供されるのである。
酸化の問題についてさらに言及すると、ガスに接触する
ボイラの過熱器セクションおよび再熱器セクションの管
に形成される蒸気側酸化生成物は、著しく高い金属温度
を発生させる危険性があることが知られている。さら
に、ボイラ管内部表面に酸化物が厚く形成されてボイラ
管の故障を生じることがある。これとは対照的に、クロ
ム被覆が施された表面に形成された酸化物スケールは極
度に薄いものであることがわかった。この結果、酸化物
スケールは極度に薄いので、クロマイジングされたすな
わちクロム被覆を施したフェライト合金材料で作ったボ
イラ管の金属温度は、長時間にわたる運転においてさえ
も著しく高まることがない。
次に、屡々腐食疲労、周囲溝削り、エレファントハイデ
ィングなどと呼ばれている一種の金属摩耗の問題を述べ
る。ファイアサイドすなわちボイラ内の火焔に向く側で
高い表裏温度差にさらされる側、たとえば通常放射熱に
さらされる側を有する従来のボイラ管には屡々周囲方向
にクラッキングを生ずる。このような周囲方向クラッキ
ングの原因は完全には理解されていないが、これは熱応
力によつて誘発されるものと信じられている。母材の貫
通すなわちクラッキングの発生のメカニズムは、ボイラ
管表面に形成される半保護酸化生成物のくり返しクラッ
キングの結果であるとされている。石炭焚き汎用ボイラ
の水壁管、ことに超臨界圧型のこの種ボイラの水壁管は
硫化摩耗アタックを受けるものであるが、同時に腐食疲
労クラッキング、殊に激しい金属損失を受ける領域の外
側の領域において腐食疲労クラッキングを受けることが
知られている。さらに、石炭焚きのボイラの再熱器セク
ションの放射壁管もこの種のクラッキングすなわち熱的
に誘起せしめられた腐食疲労クラッキングを生ずる。こ
の場合もまた、ボイラ管をクロマイジング処理するこ
と、すなわちその表面にクロム被覆を施すことは上述の
型式の腐食疲労クラッキングすなわち上述の熱的に誘発
された腐食疲労クラッキングにそれ自体全く抵抗性であ
ることが示された。
以上要約すると、熱伝達面に生ずると知られている酸化
および硫化に対する保護を材料に提供する必要がる分野
およびクロム被覆を施すすなわちクロマイジング処理を
施してその材料表面を保護することが有効であるとわか
っている分野を非限定的に例示すると、電力供給、製
紙、石油化学、石炭ガス化および化学工業などの産業が
あげられることが前述の説明から容易にわかる。
さらに続けると、前述のように材料の表面にクロム被覆
を施すことは従来から知られている。たとえば米国特許
第2836513号明細書には、クロムとアンモニウムおよび
クロムの錯フッ化物と不活性体質化材との水和分散体を
物体の表面に塗布してその鉄系金属物体上に接着結合の
クロマイジング層を形成し、次いでこの鉄系金属物体を
1600゜Fないし2200゜F(857℃ないし1079℃）の温度に加熱
しこの物体をこの温度において密閉空間内に維持して錯
フッ化物から生じたガス環境にさらして保護しこの間に
クロムを物体に拡散せしめて、被覆を、除去容易なもろ
いものとする方法が記載されている。このような方法の
実施に当っては、米国特許第2836513号明細書の図２に
示すように加工片20′を、底部および側部が閉じ頂部が
開いている容器26内に置き、適宜蓋27を気密にではなく
ゆるく頂部にかぶせる。このようにすることにより、洗
浄または掃気の作用によってクロマイジングガスが消失
する可能性がさらに減ずる。これは比較的重いクロマイ
ジングガスが下部の容器部分26を満たす傾向がるからで
ある。しかしながら今日、材料の表面にこのようなクロ
ム被覆を施すことは、まずふたつの点において不利な特
徴を有している。ひとつは、ことに部品外面にクロム被
覆を施すことに関する限り、今迄は比較的小型の部品た
とえばタービンブレードのような寸法の部品の外面にク
ロムを被覆することが可能であっただけという事実にあ
る。その理由は、材料の表面にクロム被覆を施す場合こ
れを特定の温度において行なう必要があるという事実に
よる。従って部品の大きさが大きくなると、クロム被覆
を施すに必要な時間の間この部品の表面全体をこの特定
の温度に維持することが段々と困難になる。
クロム被覆が材料の外面に施されるか、または内面に施
されるかに関係なく、従来のクロム被覆を施す方法のも
うひとつの欠点は、この従来方法で施したクロム被覆は
それが多量の結晶粒界カーバイドを含有するという特徴
に由来する。これに関しては必要であれば、米国特許第
4208453号明細書および米国特許第4290391号明細書を参
照されたい。クロム被覆中の多量の結晶粒界カーバイド
の存在が不利益と考えられる理由は、このような結晶粒
界カーバイドはクロム被覆が苛酷な環境下における粒間
侵食の感受性を高めることによることがわかった。クロ
ム被覆中の結晶粒界カーバイドの存在をできるだけ少な
くしてこの欠点を克服しようとする努力が今迄なされて
来ている。クロム被覆中の結晶粒界カーバイドの存在を
最少限とするために取られたひとつのやり方はクロムに
バナジウムを共拡散することである。クロム中にバナジ
ウムを共拡散する着想は、本願出願の発明者のひとりで
あるイー・クライド・レーヴィス（E.Clyde Lewis）を
共同発明者のひとりとする1987年７月１日出願の米国特
許出願第68922号の要旨をなすものである。もうひとつ
のやり方はクロム被覆を施す材料として炭素安定化低合
金母材を用いることであった。
このように、表面が外面であれ内面であれ物体のひとつ
またはそれ以上の数の表面にクロム被覆を施す、ことに
腐食にさらされるような利用分野に用いられるような物
体にクロム被覆を施す新規で改良された装置および方法
に対する要求が従来からあったのである。さらに、従来
のクロム被覆方法を用いて得ることができたクロム被覆
よりも厚いクロム被覆を物体の表面に施すことのできる
装置および方法が従来から要求されて来た。その上、従
来のクロム被覆方法を用いて得ることができたクロム濃
度よりも高いクロム濃度が得られるクロム被覆装置およ
び方法が従来から要求されて来ている。さらに、表面に
クロム被覆を施そうとする物体の大きさが、従来のクロ
ム被覆方法を用いて表面にクロム被覆を施すことが可能
であった物体の大きさよりも大きい場合に、この物体の
表面にクロム被覆を施す装置および方法を求める要求が
ある。
従って、本発明の目的は、物体を保護する手段としてこ
の物体の表面にクロムの被覆を施す新規で改良した装置
を提供することにある。
本発明の他の目的は、物体を保護する手段としてこの物
体の表面にクロム被覆を施す新規で改良した方法を提供
するにある。
本発明のさらに他の目的は、クロム被覆を施そうとする
表面が物体の外面およびまたは内面である、物体の表面
にクロム被覆を施す装置および方法を提供するにある。
本発明の別の目的は、施したクロム被覆の厚さが従来の
クロム被覆方法を用いて得ることができるクロム被覆の
厚さよりも厚い、クロム被覆装置および方法を提供する
にある。
本発明のさらに別の目的は、表面にクロム被覆を施そう
とする物体の寸法が、従来のクロム被覆方法を用いて表
面にクロム被覆を施すことができた物体の寸法よりも大
きい、クロム被覆装置および方法を提供するにある。
本発明のまた別の目的は、比較的コストがかからず、用
いるのが比較的容易で、しかも同じ目的で従来用いられ
て来たクロム被覆よりも腐食に対し抵抗性が大きいクロ
ム被覆を得ることができる、クロム被覆装置および方法
を提供するにある。
発明の概要 本発明のひとつの面は、物体のひとつまたはそれ以上の
数の表面にクロム被覆を施す、ことに腐食にさらされる
利用分野に用いようとする物体の表面にクロム被覆を施
す新規で改良された装置を提供することにある。この装
置は好適には型造耐火材料で形成した固定基礎を包含す
る。この固定基礎の上には、互いに間隔を隔てて配置し
た複数個の支持部材で、間隔を隔てて支持したレトルト
がある。このレトルト内には、クロム被覆を施そうとす
る物体が置かれる。このレトルトの或る場所には入口開
口を適宜形成せしめ、この入口開口を介して流体媒体を
レトルト内部に供給する。レトルトのほかの場所には出
口開口が適宜形成してあり、前述の入口開口から入った
流体媒体はレトルト内を流れた後この出口開口から出て
ゆく。本発明装置はさらに、ひとつの場所へと移動しま
たこの場所から離れる加熱手段をそなえ、この場所にあ
る時この加熱手段によって作動してレトルトを予じめ定
めた時間予じめ決めた温度で均一に加熱するようにした
炉を包含するものである。レトルトと同様に、この炉は
そのひとつの場所に入口開口を有し、ここを介して流体
媒体が炉内部に供給される。またこの炉はその別な場所
に出口開口を形成し、入口開口から入った流体媒体が炉
内を流れた後この出口開口から出るようにする。最後
に、本発明装置は、炉と固定基礎との間に密封関係で適
宜配設され、炉を密封するように作用し、これによりレ
トルトを炉を囲む環境から密封してこのレトルトが炉に
設けた加熱手段により加熱されるようにした密封部分を
包含する。
本発明の他の面は、物体ことに腐食にさらされるような
利用分野に用いようとする物体のひとつまたはそれ以上
の数の表面にクロム被覆を施す新規で改良された方法を
提供することにある。この方法は、好適には型造した耐
火材料で形成した固定基礎を設け、この固定基礎上に複
数本の支持部材を互いに間隔を隔てて配設し、これらの
支持部材上に支持関係でレトルトを装架し、このレトル
トの底部に塩化アンモン、アルミナおよびフェロクロム
の混合物から成る粉末の層を形成し、クロム被覆をした
い物体の層を前記レトルト内の粉末層の上に配置し、こ
の物体の層の上を粉末の層で覆い、このようにして交互
にレトルトに、クロム被覆を施したい物体の層と粉末の
層とを、レトルトが所望数の物体を収容するまで加え、
この最後の物体の層を所定の厚さの粉末で覆い、レトル
トに蓋をしてその場でこれを密封し、このレトルトを囲
んで加熱手段付の炉を配置し、この炉を密封してこれに
よりレトルトを炉を取り囲む環境から密封し、炉の加熱
手段によるレトルトの加熱を開始しながらレトルトの内
部およびレトルトの周囲に流体媒体を供給して空気を追
い出し、予じめ定めた時間の間第１の所定温度でレトル
トを均一に加熱し、次いで第２図の所定の温度にレトル
トを冷却し、レトルトを取り囲む位置から炉を取り去
り、レトルトから蓋を取り去り、レトルトから粉末の残
りおよびクロム被覆された物体を取り出す。これらのク
ロム被覆された物体から残りの粉末を清掃する工程を包
含する。
図面の簡単な説明 図１は、本発明によって物体のひとつまたはそれ以上の
表面にクロム被覆を施す装置の略図である。
図２は、本発明による図１の装置のレトルト部分を拡大
して示す略図である。
図３は、本発明による図１の装置のレトルト部分を実質
的に図２の３−３線に沿う断面で示す図である。
図４は、本発明によって物体のひとつまたはそれ以上の
表面にクロム被覆を施す装置および方法によって外面お
よび内面の両方にクロム被覆を施した１対の管状部材の
斜視図である。
図５は、本発明によって物体のひとつまたはそれ以上の
表面にクロム被覆を施す装置および方法によって、クロ
ム被覆を外面に施した管状部材の斜視図である。
図６は、本発明による、物体のひとつまたはそれ以上の
表面にクロム被覆を施す装置および方法によりクロム被
覆を外面に施した非管状部材の斜視図である。
好適な実施例の説明 図面ことに図１を参照すると、ここには符号10で全体を
示す装置が示されている。本発明のひとつの面によれ
ば、この装置10は物体ことに腐食にさらされる利用分野
に用いようとする物体のひとつまたはそれ以上の数の表
面にクロム被覆を施す目的で作動するように設計してあ
る。
まず、この装置10の構造の性質について述べる。このた
めにはことに図面の図１、図２および図３を参照された
い。図１から最もよく理解できるように、装置10は固定
基礎を包含する。この固定基礎は図１において符号12で
全体を示されている。本発明の最良の実施態様によれ
ば、固定基礎12は好適には型造した耐火材料で形成され
ている。固定基礎12はふたつの機能を果たすように設計
されている。すなわち、この固定基礎12は装置10のため
の支持基盤の性質を有する。第２に、型造耐火材料で形
成されているので固定基礎12は装置10とこの装置10が配
置されている施設例えば工場の床（図示していない）と
の間に熱絶縁バリヤを形成するように作用する。
図面の図１についてさらに述べると、固定基礎12はその
上に複数個の支持部材を隣接するもの同志間隔を隔てて
支持している。簡略にするためにこれら複数個の支持部
材のそれぞれは図１において同じ符号すなわち符号14で
示してある。固定基礎12の場合と同じように、これら複
数個の支持部材14は好適には型造耐火材料でそれぞれ形
成されている。さらに、固定基礎12と同様に、複数個の
支持部材は支持面の機能と、熱絶縁バリヤの機能との両
方の機能で作用するように設計してある。
複数個の支持部材の提供する支持面は図１、図２および
図３に符号16で示すレトルトのためのものである。この
レトルト16の中には、ひとつまたはそれ以上の数の表面
にクロム被覆をしようとする物体を配置する。レトルト
16内に置いた物体の表面にクロム被覆を施す方法が本発
明のもうひとつの面となる。この方法について以下に詳
細に説明する。しかしながら、図１の装置10の構造の性
質の説明のためには、レトルト16は、ひとつまたはそれ
以上の表面にクロム被覆を施す物体を収容しこれらの物
体にクロム被覆を形成するために所定時間にわたって均
一の所定温度に加熱することができるようにする包囲体
としての機能を有するように設計されると説明すれば充
分であろう。このため、本発明の最良の実施例によれば
レトルト16は好適には、多数の比較的大きい物体たとえ
ば2100゜F(1135℃）程度の温度に加熱される多数の比較
的長い管状の金属物体を中に支持するに充分な強度の任
意適当な従来の材料で形成するものとする。さらに、レ
トルト16の構造を簡易なものとするため本発明の最良の
実施例においては、好適には符号18で示される基部によ
って形成される四角形の構造体を有している。この基部
18は符号20で示す４つの直立側壁を有する。これらは任
意の従来型の接続手段（図示しない）により連結されて
密閉箱の型の構造体を形成する。さらに、レトルト16は
符号22で示す蓋を包含する。この蓋22は基部18およびこ
れに連結した直立側壁20により形成される箱構造体の頂
部に取外し可能に取付けられ、クロム被覆をひとつまた
はそれ以上の数の表面に施そうとする物体を中に入れる
目的で、またクロム被覆を施した物体を中から取り出す
目的で、レトルト16の内部に近付けるようにしている。
蓋22についてさらに言及するとこの蓋は、ひとつまたは
それ以上の数の表面にクロム被覆を施そうとする物体を
一旦レトルト内にすえ付けて後述のようにしてクロム被
覆形成のための加熱を行なう際には、基部18および直立
側壁20により形成される箱構造体をその場で密封するよ
うに設計されている。
レトルト16の構造の性質の記述を終るに当り、以下に詳
述するように、レトルト16には入口通路手段を第１の位
置に設けてあることを指摘する。この入口通路手段は図
２において符号24で示してある。入口通路手段24は、不
活性流体媒体がここを介してレトルト16の内部に供給で
きるように作動するごとく第１の位置に適宜形成してあ
る。さらに、レトルト16はもうひとつの位置に出口通路
手段を有する。この出口通路手段は図２に符号26で略示
してある。出口通路手段26は、入口通路手段24を介して
レトルト16の内部に供給した不活性流体媒体が、このレ
トルト16の中に流れた後ここから出てゆくことを可能と
するように作用する。本発明の最良の実施例によれば、
入口通路手段24および出口通路手段26は前述のようなそ
の所望の機能を果たすことができるものであれば適宜の
従来型のものでよい。
装置10の構造の性質について説明を続けると、図１から
よくわかるように、この装置10は符号28で示す炉を包含
している。本発明の最良の実施例によると、この炉28は
好適には実質的に四角形の形をしている。さらに詳しく
述べると、炉28はレトルト16の形状に補形をなす形状を
実現するように作られているが、その寸法は、レトルト
16の寸法よりも大きく、炉28をレトルト16を覆う第１の
位置と炉28をレトルト16を覆わない第２の位置（図示し
ない）との間を動かすことができるようにしている。こ
の炉28のレトルト16に対する移動を行なうため、適宜の
つかみ手段を設けてある。このつかみ手段は、図１に符
号30で示すような複数個の従来型のラグの形としてあ
る。ラグ30は好適には炉28の頂部32（図１）から突出す
るように隣接するもの同志間隔を隔てて適宜配設してあ
る。ラグ30は、産業用の型式のクレーンによりまたはこ
のような目的に用いるに好適な任意の他の同様な設備に
より、炉28をレトルト16に対してこれを取り囲む位置
へ、またはこの位置から外へ動かすことを行なうように
設計されている。しかしながら、本発明の精神を逸脱す
ることなく、ラグ30の代わりに、上述の目的に用いるの
に好適な任意の従来型のつかみ手段を採用することもで
きよう。
炉28の構造の性質についてさらに述べると、図１に明ら
かなようにこの炉28は加熱手段を有するものである。加
熱手段は図１において符号34で示してある。加熱手段34
は本発明の最良の実施例においては、炉28内に支持関係
で適宜配設された多数個の電気加熱素子36から成る。図
１に示されるように炉28をレトルト16を覆うように位置
せしめた時、この多数個の電気加熱素子36はレトルト16
を所定の時間所定の温度に均一に加熱するように作用
し、これによりレトルト16の内容物すなわちひとつまた
はそれ以上の数の表面にクロム被覆を施そうとする物体
の加熱を行なうのである。ここでこの所定の温度および
所定の時間について付言すると、本発明の最良の実施例
ではこの所定の温度は好適には2100゜F(1135℃）であ
り、所定の時間は好適には10時間である。このため、本
発明によれば物体のひとつまたはそれ以上の数の表面の
クロム被覆の品質、厚さなどの所望を成功裡に達成する
ために、この物体従ってクロム被覆するこの物体の表面
を2100゜F(1135℃）の温度に均一に加熱しなければなら
ない。この温度は全体の寸法がどうであれ、すなわち物
体の長さ、幅、高さがどうであれ均一に10時間にわたっ
て維持しなければならない。これに関連して、物体の寸
法が大であればある程、全体を均一に2100゜F(1135℃）
の温度にしかも10時間にわたって連続して維持すること
は一層困難なこととなることがわかった。最後に、本発
明によれば、ことに比較的大型の物体に関して2100゜F(1
135℃）の温度に均一に表面を加熱し、この後大略2100゜
F(1135℃）の温度にこの物体を10時間の間連続して維持
することでクロム被覆を形成することは、炉28に適宜設
けた加熱手段34として前述の多数個の電気加熱素子36で
達成することができる。ガスまたは油による加熱手段で
は、物体の表面に所望のクロム被覆を成功裡に形成する
目的の均一加熱手段としてはうまくないことがわかっ
た。
再び炉28の構造の性質について記述すると、図１から明
らかなように炉28は前述のレトルト16と同じように入口
通路手段をそなえている。この入口通路手段は図１で符
号38で示されている。入口通路手段38は適宜炉28の第１
の位置に形成されており、ここから流体媒体が炉28の内
部へと供給される。さらに、炉28は同様に別の位置に出
口通路手段を有する。この出口通路手段は図１において
符号40を付して示してある。出口通路手段40は入口通路
手段38から炉28の内部に供給した流体媒体が炉28の中を
流れた後ここを通って出るように作用する。本発明の最
良の実施例によれば、入口通路手段38と出口通路手段40
の両方とも、所望通りに機能する、すなわち前述のよう
に機能することが可能な任意適当の従来型の構造を採用
することができる。
炉28の構造の性質の記述を終わるに当り、本発明の最良
の実施例によれば、炉28内に支持される加熱手段34の多
数個の電気加熱素子36は従来の絶縁手段（図示しない）
による適宜囲われて、これら多数個の電気加熱素子36に
より発生する熱が炉28の外部へ逃げずにレトルト16およ
びこのレトルト内に配置されている物体の加熱を所望通
りに果して、レトルト16内の物体に前述のようにクロム
被覆を成功裡に形成するようにする。前述のように任意
の従来型の絶縁手段をこの目的のために用いることがで
きる。
最後に、装置10の構造の性質に関する限り、図１から最
もよくわかるように、装置10は密封手段を包含してい
る。この密封手段は符号42で示されている。図１に示さ
れるようにこの密封手段42は炉28と固定基礎12との間に
間挿できるように設計されている。このため、密封手段
42は、レトルト16が図１に示されるように複数個の支持
部材14上に配置され固定基礎12上に支持されており、か
つ炉28がレトルト16を囲む位置に移動せしめられて図１
に示すレトルト16に対する関係位置を占める時に、炉28
と固定基礎12との間の密封を果たすように作用する設計
となっている。すなわち密封手段42は、炉28を密封し、
この結果レトルト16を炉28を取り囲む外部環境から密封
して、このレトルト内において物体を後述するように炉
28に設けた加熱手段34の多数個の電気加熱素子36によっ
て所望時間所望温度に加熱することを可能にするように
作用することを目的とするものである。このように作用
する、すなわち炉28に印加される重量に耐え、長時間に
わたる高温に抵抗することができる任意の既知密封手段
をこの装置10用の密封手段として用いることができよ
う。さらに、使用上の便宜からは密封手段42は適宜炉28
に装架して、これと共に移動せしめて固定基礎12と密封
係合したりまたはこれとの密封係合から外されたりでき
るようにするのがよい。
次に、本発明のもうひとつの面に目を向ける。後に詳し
く述べるように、本発明は、物体のひとつまたはそれ以
上の数の表面にクロム被覆を施す方法、ことに腐食にさ
らされるような用途に用いられる型式の物体のひとつま
たはそれ以上の数の表面にクロム被覆を施す方法にあ
る。この方法を実施するためには本発明の最良の実施例
によれば、図１、図２および図３のそれぞれに全体また
は一部分を例示し前述した装置10を用いるのが好適であ
る。
本発明のこの面について説明を述べると、物体のひとつ
またはそれ以上の数の表面にクロム被覆を施す方法は以
下に述べる工程から成るものである。これらの工程につ
いて説明をするために図面ことに図１、図２および図３
を参照する。これらの工程の第１は、まず固定基礎たと
えば図１に示す固定基礎12の形とした固定基礎を設ける
ことである。この固定基礎は本発明の最良の実施例によ
れば好適には適宜の従来型の型造した耐火材料から作
る。次に、複数個の支持部材たとえば図１に示されてい
る支持部材14を、隣接するもの同志適宜間隔を隔てて固
定基礎上に配置する。それから蓋をそなえたレトルト、
本発明の最良の実施例によれば図１、図２および図３に
示すレトルト16を蓋をはずした状態で複数個の支持部材
上に適宜支持された関係で配置する。
本発明方法の工程についての記述を続けると、レトルト
から蓋を取り去ってレトルト内部に近付けるようにし、
次いでレトルトの底部に粉末の層を敷き広げる。本発明
の最良の実施例に従えば、この粉末は好適には塩化アン
モン、アルミナおよびフェロクロムの混合物から成るも
のとする。次いで、物体の層たとえば複数個の物体、す
なわち図４に示すほうな複数対の接合された管状部材の
形か、または図５に示す複数個の単一管状部材か、また
は図６に示した複数個の非管状部材のような複数個の物
体は、レトルトの底部に敷き広げた前述の粉末の層の上
に置く。しかしながら、図４、図５および図６のそれぞ
れに例示した物体は、本発明方法を実施して表面にクロ
ム被覆を施す物体の例にすぎないことを理解すべきであ
る。すなわち他の型式の物体、非限定的な例をあげる
と、Ｉビーム形状の物体、コップ形状の物体なども、図
４、図５および図６のそれぞれに示した物体と同様に、
本発明の精神を逸脱することなく本発明方法を実施して
その表面にクロム被覆を施すことができる。さて、レト
ルト内に配置した部品の層は、このレトルトの底部に敷
き広げた前述の粉末の層と同じ粉末すなわち塩化アンモ
ン、アルミナおよびフェロクロムの混合物から成る粉末
の層で覆う。この工程に引続いて、物体の層および前述
と同じ混合物の粉末の層を、レトルトの容積が一杯にな
るまで、あるいは所要物体数がレトルトを一杯にする物
体数よりも少ない場合にはこの所要物体数に達するま
で、レトルト内に交互に形成する。次いで最上層すなわ
ち最後の物体層を、前述の混合物と同じ混合物の粉末層
で覆う。本発明の最良の実施例によれば、この粉末層は
所定の厚さのものとする。一旦最後の物体層を所定の厚
さの粉末層で覆ってしまうと、蓋すなわちレトルトの蓋
をレトルトの上に適宜位置せしめて、レトルトの内部に
近付けなくし、次いで、密封の目的のために好適な任意
の従来型の密封手段、たとえば溶接すなわちこの蓋をレ
トルトの正規位置に溶接することによって密封する。
このようにして、表面にクロム被覆を形成しようとする
所望数の物体をレトルトに充填し、このレトルトに蓋を
した後、加熱手段を包含する炉をこのレトルトを取り囲
む関係に位置せしめる。このため炉は、レトルトを取り
囲む関係の位置へ、またここから離れるように動かすこ
とができるように設計してある。本発明の最良の実施例
によれば、この炉は好適には図１に例示する炉28のよう
な構造のものとして実現する。炉28が本発明方法を実施
する際に用いられる炉であるか否かは、比較的大型の物
体を所定温度に所定時間加熱する本発明方法を成功裡に
実施することに対して重要なことである。本発明によれ
ば、一旦各物体をこの所定温度にまで全く均一に加熱
し、その後この均一の所定温度に所定の時間すなわち10
時間以上程度という比較的長い時間連続的に維持するの
である。一旦炉をレトルトを取り囲む関係位置に上述の
ようにして配置したら、この炉またレトルトは炉を取り
囲む外部環境から密閉するのである。本発明の最良の実
施例によれば、この炉およびレトルトの密閉は好適には
図１に符号42で示す密封手段のような密封手段を用いて
果たされる。
その後、レトルト内に置いた物体を所定温度に所定時間
加熱する工程を開始せしめる。この物体の加熱はこの目
的のために炉に設けた加熱手段によりなされる。この物
体加熱を開始するのと同時に、流体媒体を、この目的の
ためにレトルト内に適宜形成した従来構造の入口通路手
段を介してレトルトの内部に供給する。この流体媒体は
レトルト内部から空気を追い出すように作用するべく計
画されたものである。この流体媒体はレトルト内部を流
れた後、この目的で適宜レトルトに設けた従来構造の出
口通路手段を通って出る。レトルトの内部に供給される
この流体媒体に加えて同時に、炉の内部すなわちレトル
トの周囲にはこの目的のために適宜炉に形成した従来構
造の入口通路手段を介して別の流体媒体を供給する。こ
の炉の内部に供給される流体媒体すなわちレトルトの周
囲に供給される流体媒体は、レトルトの内部に供給され
る流体媒体と同様に空気追い出し作用を果たす。さらに
詳しくは、炉の内部すなわちレトルトの周囲に供給され
る流体媒体は、この流体媒体を供給している領域から空
気を追い出すように作用するようになされている。流体
媒体は路の内部を通って、この目的のために適宜炉に設
けた出口通路手段を通って炉の外へ出る。
この時から、炉に設けた加熱手段によるレトルト内部の
物体の加熱は、これら物体が第１の所定の温度にまで均
一に加熱されるまで続行され、それからこれらの物体は
この第１の所定温度に所定の時間の間均一に連続して維
持される。この所定の時間が過ぎると、炉に設けた加熱
手段はその作動を止められ、レトルトおよびこのレトル
ト内に置いた物体は放冷せしめられる。レトルト内に置
いた物体のこの放冷は、これらの物体が第２の所定温度
まで均一に冷却されるまで続く。
この第２の所定温度に達すると、炉はレトルトを取り囲
む位置から外される。次いで蓋をレトルトから除去す
る。蓋を取り去ると、粉末混合物の残りおよび表面にク
ロム被覆を施された物体をレトルトの中から取り出す。
その後、これら物体の表面にまだ残っている粉末をきれ
いに落す。このようにして物体から残りの粉末をはらい
おとすと、次にこれらの物体に、熱処理およびまたはこ
れら物体に施すことが望ましいと考えられる任意の他の
製造工程を加えるのである。
さて、非限定的な例示として、本発明による方法の実施
の例をここに述べる。この実施例ではひとつまたはそれ
以上の数の表面にクロム被覆を形成しようとする物体を
図５に示す管状部材44とする。さらに、本発明による方
法の実施のこの例示の目的で、クロム被覆を施そうとす
るこの管状部材44の表面はその外周面であり、管状部材
44は図５で符号46で示すクロム被覆を設けるものとす
る。
図５で符号46をもって示すクロム被覆のようなクロム被
覆を、図５で示した管状部材44のような管状部材の外周
面に施すには、本発明によれば、好適には次に述べる工
程を実行する。まず、図１に示す好適な型造耐火材料で
できた固定基礎12のような固定基礎を設ける。次いで、
図１に示す複数個の支持部材14のような複数個の支持部
材を隣接するもの同志適宜の間隔を置いて固定基礎上に
配置する。その後、好適には、図１、図２および図３に
示すレトルト16のような構造とした蓋付レトルトを、そ
の蓋をとった状態で複数個の支持部材の上に適宜置い
て、固定基礎によって適宜支持させる。
レトルトからは蓋を除去してあり、このレトルトの中に
近付くことができるので、レトルトの底部上に大略1/2
インチ（12.7mm）の厚さで粉末層を均一に敷き広げる。
このために用いられる粉末は、塩化アンモン３％、アル
ミナ55％、フェロクロム42％から成る混合物の形のもの
である。これに関しては、本発明によって物体の表面に
クロム被覆を施した後に残った粉末の残分を、その75％
に新しい粉末大略25％の比で混合して再利用することが
可能である。さて、上述のように粉末層を敷き広げた
後、第１の管状部材44の層をこのレトルト底面の粉末層
の上に形成する。しかしながら、この第１の管状部材44
の層およびこれと同様な次の管状部材44の層をレトルト
内に配置する前に、管状部材44のそれぞれの内部にたと
えばアルゴンのような不活性ガスを通してまず空気を追
い出しておく。さらに、このようにレトルト内に形成す
る各層の管状部材44のそれぞれの内部から一旦空気を排
除した後、適宜の構造のプラグ、好適には板金で作った
プラグをこれら管状部材44のそれぞれの各端部にきっち
りと嵌める。
一旦この第１の管状部材の層をレトルト内に形成する
と、このレトルトの底部に敷き広げたのと同じ粉末混合
物の層を大略1/2インチ（12.7mm）の厚さで第１の管状
部材の層の上に形成する。これに引き続いて、管状部材
44の層、および大略1/2インチ（12.7mm）の厚さの粉末
層を交互にレトルト内に形成してゆき、レトルトの容量
が管状部材44の層を受け入れる限度に達するか、または
所望数の管状部材の層が形成されると止める。図２およ
び図３に例示した本発明の実施例では、管状部材44の層
48が６層と、レトルト底部に敷き広げた粉末層を含めて
大略1/2インチ（12.7mm）の厚さの粉末層が符号50で示
されている。最後すなわち例示の実施例では６番目の管
状部材44の層をレトルト内に形成した後、この最後の層
48を、レトルト内に入れるものとして前述した粉末層50
と同じ混合物の粉末を大略４インチ（101.6mm）の厚さ
に敷いて図２で符号52で示す粉末層を形成する。
次いでこのレトルトに蓋をして、溶接により密封する。
これに引き続いて、レトルトに適宜形成した入口通路手
段および出口通路手段を、レトルトの内部から空気を追
い出すのに好適なたとえばアルゴンのような不活性ガス
である流体媒体の供給に好適な供給源に対して流体流れ
形成関係に接続する。その後、たとえばラグをそなえた
従来型の工業用クレーンを用いて、炉をレトルトを覆う
位置に移動せしめ、これによって炉の加熱手段が上述の
ようにしてレトルトの中に置いた管状部材44の層48を加
熱できるようにする。レトルトを取り囲む位置に炉を移
動させた後、入口通路手段および出口通路手段をたとえ
ばアルゴンのような不活性ガスである流体媒体の適宜の
供給源に流体流通関係に接続し、こりにより炉内すなわ
ちレトルトを取り囲む領域から空気を追い出すことがで
きるようにする。
次いで炉の加熱手段による管状部材44の層48の加熱を開
始する。この炉の加熱手段による管状部材の層の加熱の
開始と同時に、不活性ガスをレトルトの入口通路手段か
らレトルト内部へ、および炉の入口通路手段を介してレ
トルトを取り囲む炉内の領域へと流し始める。レトルト
内に置いた管状部材44の層48のこの加熱の段階におい
て、ヒュームが発生する。このヒュームはレトルト内を
流れる不活性ガスによって出口通路手段を介してレトル
ト外へと運び去られ、さらに炉内を流れる不活性ガスに
よって炉の出口通路手段を通って外部へ運び出される。
好適には、レトルトの出口通路手段および炉の出口通路
手段を通って出るこれらのヒュームおよび不活性ガスは
本発明の図示実施例によれば大気に放出される前に煙突
へと流れるようにする。この煙突は図面では符号54で示
されている。ヒュームが形成され始めると、従来型の任
意の点火装置（図示しない）を用いて適宜これに点火す
る。このヒュームの点火はヒュームがレトルトおよびこ
れを取り囲む炉内領域を離れた後に行われ、これによつ
てヒュームはこれが煙突から大気に放出される前に燃焼
する。炉の加熱手段によるレトルト内に置いた管状部材
44の層48の加熱およびレトルトを取り囲んで配置された
炉内領域およびレトルト内を不活性ガスを流すことは、
この場合たとえば施そうとするクロム被覆が管状部材44
の外周面に形成されるまで続行される。レトルト内の最
も低温の箇所でも2100゜F(1135℃）の第１の所定温度に
達する。さらに、その後この2100゜F(1135℃）の所定温
度は所望の10時間にわたって維持される。これに関係し
て、施そうとするクロム被覆が管状部材44の外周面に施
すクロム被覆ではない場合には、そのような他物体の表
面にクロム被覆を成功裡に施すために加熱すべき所定温
度は前述の2100゜F(1135℃）とは異なる温度、たとえば2
100゜F(1135℃）以下で1700゜F(912℃）ないし2100゜F(113
5℃）の範囲の温度であるかもしれない。同様に、管状
部材44の外周面にクロム被覆を施す以外の場合には、そ
の所定温度に連続的に維持すべき時間は10時間以外の時
間たとえば10時間以上の時間を必要とするかもしれな
い。
管状部材44が所定温度すなわち2100゜F(1135℃）に加熱
され、この温度に所定時間すなわち10時間連続して維持
されると、炉の加熱手段を切り、またレトルトおよびこ
のレトルトを取り囲む炉の領域を流れる不活性ガスの流
れを止め、レトルト内に置いた管状部材44の層48の放冷
を開始させる。レトルト内に置いた管状部材44の層48の
この放冷は、レトルト内の最も熱い部分が第２の所定温
度にまで冷却されるまで続行される。レトルト内に置い
た管状部材44の層48の場合には、この第２の所定温度は
400゜F(190℃）である。施そうとするクロム被覆が管状
部材44の外周面に施すクロム被覆ではない場合には、問
題の特定の物体の表面に成功裡にクロム被覆を施すため
のこの第２の所定温度は400゜F(190℃）以外の温度とな
り得る。レトルト内の最も熱い場所が第２の所定温度40
0゜F(190℃）にまで冷却すると、炉の入口通路手段およ
び出口通路手段を適宜取り外して、炉をレトルトを取り
囲む位置から取り外せるようにする。次いでこの炉を、
ラグをそなえた従来型の工業用クレーンによってレトル
トを取り囲む位置から移動せしめる。このように炉をレ
トルトから動かすと、入口通路手段および出口通路手段
も同様にはずされる。最後に蓋をレトルトとの密封関係
から外す。
レトルトから蓋を取り外した後、レトルト内に残ってい
る粉末およびレトルト内に置いてあった管状部材44の層
48を出す。次いで、それぞれの管状部材44を清掃して、
これに付着している粉末を取り除く。また必要があれ
ば、管状部材44を熱処理する。管状部材44を熱処理した
後、その物理的な一体性を点検し、必要に応じて管状部
材44にくせ取り作業を施して、外周面にクロム被覆を施
す際に生じたかもしれない変形を修正するのである。そ
の後、管状部材44に必要とされる溶接接続があればこれ
を施し、さらにこの管状部材に施す必要のある他の任意
の関連する加工を施すのである。これに引き続いて、こ
の管状部材44に必要なだけの熱処理を再び施す。それか
ら、管状部材44のそれぞれの外周面にクロム被覆を施す
最後の工程、すなわち管状部材44のそれぞれの最終点検
を実行するのである。
本発明方法の実施を、クロム被覆46を外周面に施す管状
部材44について以上詳細に記載したが、云うまでもなく
前述したように本発明方法は本発明の精神を逸脱するこ
となく、他の物体のひとつまたはひとつ以上の表面にク
ロム被覆を施すことにも適用することができる。このた
め本発明方法は、たとえば非限定的に例示した図４に符
号58,59で示したような結合した管状部材のような物体
のひとつまたはそれ以上の数の表面にクロム被覆を施す
目的の用途にも等しく用いることができる。図４におい
ては、結合した管状部材56および58の内周面および外周
面に符号60および62で示すクロム被覆が例示してある。
また図６には符号54で示す非管状部材の外面のすべてに
符号66で示すクロム被覆が形成された例が示されてい
る。
次に上述のごとく本発明の精神を逸脱しないで本発明方
法を実施できる変形例について述べる。これによれば、
ひとつまたはそれ以上の数の表面に付加的な強度をもっ
てクロム被覆を施すために、このクロム被覆を施した表
面をショットピーニングするのである。製造工程におけ
るショットピーニングの効果は当業者にとって周知のこ
とである。本発明以前においては、本発明に従って施し
たクロム被覆の有効性に悪影響を及ぼすことなくこれを
施した表面をショットピーニングすることが可能である
ことは全く知られていなかった。しかし、クロム被覆
が、クロム成分が物体の表面にスラリ状態で塗布された
結果として施されるか、またはクロム成分が、塩化アン
モンおよびアルミナと共に粉末として混合され層として
施されるかに拘わらず、本発明を実施した結果形成され
たクロム被覆はショットピーニングされ、これによって
表面をショットピーニングすることによって得られるこ
とが知られているすべての利点を、クロム被覆の有効性
に悪影響を与えることなく、すなわち腐食に抵抗するク
ロム被覆の能力を損なうことなく実現することが可能と
なる。
従って、非常に簡略に要約をすると、クロマイジング処
理は、ひとつまたはそれ以上の数の表面にクロム被覆を
施そうとする鋼の物体を、レトルト内のクロム成分を含
む粉末混合物中に埋設せしめ、次いでこのレトルトを密
封し、そこからレトルトおよびその内容物を炉内におい
て所定の高温に所定の時間たとえば数時間の間加熱する
ことから成る。この加熱の結果、粉末混合物中のクロム
成分はガス化して、レトルト内の粉末混合物内に埋設せ
しめた鋼の物体の表面に沈着し、このクロムが金属内へ
すなわち鋼の物体の表面内へ、様々な冶金的変数および
プロセス変数に依存する深さおよび濃度で拡散するので
ある。この結果、鋼の物体の表面に鉄クロム合金被覆が
形成され、これは母材の一体部分となって冶金的に結合
している。拡散プロセスであるので、構造的な変態が表
面上ではなく表面内部に生ずるのである。
結晶粒界カーバイドがクロマイジングした構造中に特徴
的に存在することは以前から知られていた。また、この
ような結晶粒界カーバイドが苛酷な環境の下ではクロム
被覆の粒界侵食に対する感受性を高めることも知られて
いる。従って、少なくともこのような苛酷な環境では、
クロム被覆内に存在する結晶粒界カーバイドの量はでき
るだけ少なくすることが望ましい。本発明により物体の
ひとつまたはそれ以上の数の表面にクロム被覆を施す方
法において、この方法の実施から生ずるクロム被覆内の
結晶粒界カーバイドの存在は事実上減少し、この結果、
クロム被覆の腐食ことにクロム被覆を腐食に対し感じ易
くすると知られている粒界腐食に対する抵抗力を最大と
することを特徴とするクロマイジング被覆が得られるの
である。
このように、本発明によれば、物体のひとつまたはそれ
以上の数の表面に保護用としてクロム被覆を施す新規で
改良された装置が提供される。さらに本発明によれば、
物体のひとつまたはそれ以上の数の表面に保護用として
クロム被覆を施す新規で改良された方法が提供される。
さらに本発明によれば、物体のひとつまたはそれ以上の
数の表面にクロム被覆を施すが、このクロム被覆がこの
物体の外面およびまたは内面に施されるようにした装置
および方法が提供される。さらにまた物体の表面にクロ
ム被覆を施す本発明の装置および方法は、クロム被覆が
従来のクロム被覆法の使用によって得ることができる厚
さよりも厚く施されることを特徴とする。さらに本発明
によれば、従来のクロム被覆法を用いて達成することが
できるクロム濃度よりも高いクロム濃度をもって、物体
の表面にクロム被覆を施す装置および方法が提供され
る。また、物体の表面にクロム被覆を施す本発明装置お
よび方法は、表面にクロム被覆を施そうとする物体が、
従来のクロム被覆法を用いて表面にクロム被覆を施すこ
とのできる物体の寸法よりも大きいことを特徴とする。
さらに本発明によれば、比較的安価で比較的適用し易く
かつ形成したクロム被覆が従来同じ目的に用いられてい
たクロム被覆よりも腐食に対する抵抗力が強い、物体の
表面にクロム被覆を施す装置および方法が提供される。
本発明の好適な実施例について上述したが、本発明は、
これらの特定の実施例に限定されるものではなく、本発
明の精神を逸脱することなく、幾多の変化変形を包含す
ることはもちろんである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特公 昭46−13604（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭45−26207（ＪＰ，Ｂ１) 米国特許2836513（ＵＳ，Ａ)

Claims (43)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ａ）支持手段と(12,14)、 ｂ）この支持手段(12,14)上に支持されひとつまたはそ
    れ以上の数の表面にクロム被覆(46,60,62,64)を施そう
    とする物品(44,56,58,60)を内部に収容するレトルト(1
    6)と、 ｃ）このレトルト(16)の第１の位置に形成されこのレト
    ルト(16)の内部に流体媒体を供給する第１の入口通路手
    段(24)と、 ｄ）前記レトルト(16)の第２の位置に形成され前記第１
    の入口通路手段(24)から前記レトルト(16)の内部に供給
    され前記レトルト(16)内部を流れた流体媒体を前記レト
    ルトから排出する第１の出口通路手段(26)と、 ｅ）前記レトルト(16)を取り囲む第１の位置と前記レト
    ルト(16)を取り囲むこの位置から移動した第２の位置と
    の間を移動でき、前記第１の位置にある時前記レトルト
    (16)を第１の所定温度に均一に加熱しその後前記レトル
    ト(16)をこの第１の所定温度に均一に加熱することを所
    定時間維持する加熱手段(34)をそなえた炉(28)と、 ｆ）この炉(28)の第１の位置に形成され前記炉(28)が前
    記第１の位置を占めている時前記炉内に流体媒体を前記
    レトルト(16)を取り囲むように供給する第２の入口通路
    手段(38)と、 ｇ）前記炉(28)の第２の位置に形成され前記第２の入口
    通路手段(38)から供給された流体媒体が前記炉(28)内を
    前記レトルト(16)を取り囲むように流れた後前記炉(28)
    から排出されるようにする第２の出口通路手段(40)と、 ｈ）前記炉(28)が前記第１の位置を占める時前記炉(28)
    と前記支持手段(12,14)との間に介挿され前記炉(28)お
    よび結果的に前記レトルト(16)の周囲環境から密封を行
    なう密封手段(42)とを包含する、 物体(44,56,58,64)のひとつまたはそれ以上の数の表面
    にクロム被覆(46,60,62,66)を施す装置(10)。
  2. 【請求項２】請求項１記載の装置において、前記支持手
    段(12,14)が固定基礎(12)を包含することを特徴とする
    装置(10)。
  3. 【請求項３】請求項２項記載の装置において、前記固定
    基礎(12)が熱絶縁バリヤとして機能することができしか
    もその上に前記炉(28)と前記レトルト(16)を支持するに
    充分な強度を有する型造した耐火材料で形成されている
    ことを特徴とする装置(10)。
  4. 【請求項４】請求項３項記載の装置において、前記支持
    手段(12,14)がさらに、隣接するもの同志互いに間隔を
    隔てて前記固定基礎(12)上に配置した複数個の支持部材
    (14)を包含することを特徴とする装置(10)。
  5. 【請求項５】請求項４記載の装置において、前記複数個
    の支持部材(14)のそれぞれが、熱絶縁バリヤとして機能
    することができしかもその上に前記炉(28)と前記レトル
    ト(16)を支持するに充分な強度を有する型造した耐火材
    料で形成されていることを特徴とする装置(10)。
  6. 【請求項６】請求項１記載の装置において、前記レトル
    ト(16)が取り外し可能の蓋(22)と、前記レトルト(16)に
    箱型の形状を与えるように隣接するもの同志相互連結し
    た複数個の側壁部材(18)とを包含することを特徴とする
    装置(10)。
  7. 【請求項７】請求項６記載の装置において、前記炉(28)
    の前記加熱手段(34)が複数個の電気加熱素子を包含する
    ことを特徴とする装置(10)。
  8. 【請求項８】請求項７記載の装置において、前記レトル
    トを加熱する所定温度が2100゜F(1135℃）であることを
    特徴とする装置(10)。
  9. 【請求項９】請求項８記載の装置において、前記レトル
    ト(16)を2100゜F(1135℃）の均一温度に維持する所定時
    間が10時間であることを特徴とする装置(10)。
  10. 【請求項１０】請求項１記載の装置において、前記レト
    ルト(16)に供給する流体媒体が前記レトルト(16)の内部
    から空気を追い出すように作用することを特徴とする装
    置(10)。
  11. 【請求項１１】請求項10記載の装置において、前記レト
    ルト(16)に供給する流体媒体が不活性ガスであることを
    特徴とする装置(10)。
  12. 【請求項１２】請求項11記載の装置において、前記不活
    性ガスがアルゴンであることを特徴とする装置(10)。
  13. 【請求項１３】請求項１記載の装置において、前記炉(2
    8)に供給する流体媒体が前記レトルト(16)を取り囲む領
    域から空気を追い出すように作用することを特徴とする
    装置(10)。
  14. 【請求項１４】請求項13記載の装置において、前記炉(2
    8)に供給する流体媒体が不活性ガスであることを特徴と
    する装置(10)。
  15. 【請求項１５】請求項14記載の装置において、前記不活
    性ガスがアルゴンであることを特徴とする装置(10)。
  16. 【請求項１６】ａ）支持手段(12,14)を設け、 ｂ）この支持手段(12,14)上に取り外し可能の蓋(22)を
    有するレトルト(16)を装架し、 ｃ）このレトルト(16)の底部にクロム源を包含する粉末
    の第１の所定の厚さの層(50)を均一に敷き広げ、 ｄ）ひとつまたはそれ以上の数の表面にクロム被覆(46,
    60,62,66)を施そうとする物体(44,56,58,64)の層(48)を
    前記レトルト(16)の粉末の層(50)の上に置き、 ｅ）工程ｄに従って前記レトルト(16)内に置いた物体(4
    4,56,58,64)の層(48)を、クロム源を包含する第２の所
    定厚さの粉末層(52)で覆い、 ｆ）前記レトルト(16)の蓋(22)を前記レトルト(16)の上
    に置いてこの蓋(22)を正規位置で密封し、 ｇ）加熱手段(34)を有する炉(28)を前記レトルト(16)を
    取り囲む関係で配置し、 ｈ）前記炉(28)を密封してこれにより前記レトルト(16)
    を前記炉(28)を取り囲む環境から密封(42)し、 ｉ）前記炉(28)の加熱手段(34)により前記レトルト(16)
    従ってその中に置いた前記物体(44,56,58,64)を第１の
    所定温度に均一に加熱することを開始せしめ、 ｊ）工程ｉによる加熱開始と同時に前記レトルト(16)の
    内部に流体媒体を供給し、 ｋ）前記流体媒体が前記レトルト(16)中を流れた後これ
    から排出せしめ、 ｌ）工程ｉの加熱開始と同時に前記レトルト(16)を取り
    囲む前記炉(28)内に流体媒体を供給し、 ｍ）この流体媒体が前記レトルト(16)を取り囲む前記炉
    (28)内を流れた後これを前記炉(28)から排出せしめ、 ｎ）第１の所定温度に均一に加熱するに当り、前記レト
    ルト(16)従って前記レトルト(16)内に置いた前記物体(4
    4,56,58,64)を前記第１の所定温度に所定時間の間連続
    的に維持し、 ｏ）前記所定時間がすぎると前記レトルト(16)従って前
    記レトルト(16)内に置いた前記物体(44,56,58,64)の加
    熱を終了せしめ、 ｐ）工程ｏの加熱終了と同時に前記レトルト(16)への流
    体媒体の流れおよび前記炉(28)への流体媒体の流れの両
    方を遮断し、 ｑ）前記レトルト(16)従って前記レトルト(16)内に置い
    た前記物体(44,56,58,64)を第２の所定温度に冷却せし
    め、 ｒ）前記レトルト(16)従って前記レトルト(16)内に置い
    た前記物体(44,56,58,64)が第２の所定温度に冷却した
    ら前記炉(28)を前記レトルト(16)を取り囲む位置から取
    り去り、 ｓ）前記レトルト(16)から前記蓋(22)を取り去り、 ｔ）前記レトルト(16)の中から工程ｄで置いた前記物体
    (44,56,58,64)の層(48)を取り出す工程を包含して成
    る、物体(44,56,58,64)のひとつまたはそれ以上の数の
    表面にクロム被覆（４６，６０，６２，６６）を施す方
    法。
  17. 【請求項１７】請求項16記載の方法において、前記物体
    (44,56,58,64)の層(48)を前記レトルト(16)から取り出
    した後、これら物体(44,56,58,64)の層(48)から付着粉
    末をはらい落す工程をさらに包含することを特徴とする
    方法。
  18. 【請求項１８】請求項17記載の方法において、付着粉末
    を除去した後前記物体(44,56,58,64)の層(48)のうちの
    ひとつまたはそれ以上の数の物体(44,56,58,64)を熱処
    理する工程をさらに包含することを特徴とする方法。
  19. 【請求項１９】請求項18記載の方法において、クロム被
    覆(46,60,62,66)を施した物体(44,56,58,64)の表面をシ
    ョットピーニング処理する工程をさらに包含することを
    特徴とする方法。
  20. 【請求項２０】請求項16記載の方法において、前記支持
    手段(12,14)が型造した耐火材料で形成した固定基礎(1
    2)を包含することを特徴とする方法。
  21. 【請求項２１】請求項20記載の方法において、前記支持
    手段(12,14)がさらに、隣接するもの同志間隔を隔てて
    前記固定基礎(12)上に配設した複数個の支持部材(14)を
    包含することを特徴とする方法。
  22. 【請求項２２】請求項21記載の方法において、クロム源
    を含む第１の所定厚さの粉末層(50)と、ひとつまたはそ
    れ以上の数の表面にクロム被覆(46,60,62,66)を施そう
    とする物体(44,56,58,64)の層(48)とを交互に前記レト
    ルトに追加する工程をさらに包含することを特徴とする
    方法。
  23. 【請求項２３】請求項22記載の方法において、前記粉末
    層(50)の第１の所定の厚さが1/2インチ（12.7mm）であ
    ることを特徴とする方法。
  24. 【請求項２４】請求項23記載の方法において、前記粉末
    層(50)の第２の所定厚さが４インチ（101.6mm）である
    ことを特徴とする方法。
  25. 【請求項２５】請求項24記載の方法において、前記層(4
    8)の物体(44,56,58,64)のそれぞれが管状部材であり、
    クロム被覆(46,60,62,66)を施すその表面が外周面であ
    ることを特徴とする方法。
  26. 【請求項２６】請求項25記載の方法において、第１の所
    定温度が2100゜F(1135℃）であることを特徴とする方
    法。
  27. 【請求項２７】請求項26記載の方法において、前記所定
    時間が10時間であることを特徴とする方法。
  28. 【請求項２８】請求項27記載の方法において、第２の所
    定温度が400゜F(190℃）であることを特徴とする方法。
  29. 【請求項２９】請求項28記載の方法において、前記レト
    ルトに供給する流体媒体が不活性ガスであることを特徴
    とする方法。
  30. 【請求項３０】請求項29記載の方法において、前記レト
    ルトに供給する不活性ガスがアルゴンであることを特徴
    とする方法。
  31. 【請求項３１】請求項28記載の方法において、前記炉(2
    8)に供給する流体媒体が不活性ガスであることを特徴と
    する方法。
  32. 【請求項３２】請求項31記載の方法において、前記炉(2
    8)に供給する不活性ガスがアルゴンであることを特徴と
    する方法。
  33. 【請求項３３】請求項32記載の方法において、前記物体
    (44,56,58,64)の層(48)を前記レトルト(16)内に置くに
    先立ってこれら物体(44,56,58,64)の層(48)の各個の物
    体(44,56,58,64)の内部に不活性ガスを流してその中か
    ら空気を追い出す工程をさらに包含することを特徴とす
    る方法。
  34. 【請求項３４】請求項33記載の方法において、前記物体
    (44,56,58,64)の層(48)の各個の物体(44,56,58,64)の内
    部から空気を追い出した後その両端部を密封する工程を
    さらに包含することを特徴とする方法。
  35. 【請求項３５】請求項34記載の方法において、前記レト
    ルト内に入れる粉末層(50,52)のそれぞれが、塩化アン
    モン３％、アルミナ55％、フェロクロム42％の混合物を
    包含することを特徴とする方法。
  36. 【請求項３６】請求項16記載の方法において、前記レト
    ルト(16)および前記レトルト(16)内に置かれた物体(44,
    56,58,64)の層(48)が加熱されるにつれ前記レトルト(1
    6)内にヒュームが発生することを特徴とする方法。
  37. 【請求項３７】請求項36記載の方法において、前記レト
    ルト(16)内を流れる流体媒体によって、前記レトルト(1
    6)内に発生したヒュームを前記レトルト(16)の外へ運び
    出す工程をさらに包含することを特徴とする方法。
  38. 【請求項３８】請求項37記載の方法において、前記レト
    ルト(16)内を流れる流体媒体によって前記ヒュームが前
    記レトルト(16)の外へ運び出された後、このヒュームに
    点火する工程をさらに包含することを特徴とする方法。
  39. 【請求項３９】請求項16記載の方法において、前記レト
    ルト(16)および前記レトルト(16)内に置かれた物体(44,
    56,58,64)の層(48)が加熱されるにつれ前記炉(28)内に
    ヒュームが発生することを特徴とする方法。
  40. 【請求項４０】請求項39記載の方法において、前記レト
    ルト(16)を取り囲む関係で前記炉(28)内を流れる流体媒
    体により、前記炉(28)内に発生したヒュームを前記炉(2
    8)の外へ運び去る工程をさらに包含することを特徴とす
    る方法。
  41. 【請求項４１】請求項40記載の方法において、前記レト
    ルト(16)を取り囲む関係で前記炉(28)内を流れる流体媒
    体によって前記ヒュームが前記炉(28)の外へ運び出され
    た後このヒュームに点火する工程をさらに包含すること
    を特徴とする方法。
  42. 【請求項４２】ａ）支持手段(12,14)を設け、 ｂ）この支持手段(12,14)上に取り外し可能の蓋(22)を
    有するレトルト(16)を装架し、 ｃ）このレトルト(16)の底部にクロム源以外のものを包
    含する粉末の第１の所定の厚さの層(50)を均一に敷き広
    げ、 ｄ）クロム被覆(46,60,62,66)を施そうとする物体(44,5
    6,58,64)の層(48)内の各物体(44,56,58,64)のひとつま
    たはそれ以上の数の表面にクロム源を含有するスラリを
    塗布し、 ｅ）ひとつまたはそれ以上の数の表面にクロム被覆(46,
    60,62,66)を施そうとする物体(44,56,58,64)の層(48)を
    前記レトルト(16)の粉末の層の上に置き、 ｆ）工程ｅに従って前記レトルト(16)内に置いた物体(4
    4,56,58,64)の層(48)を、クロム源以外のものを包含す
    る第２の所定厚さの粉末層(52)で覆い、 ｇ）前記レトルト(16)の蓋(22)を前記レトルト(16)の上
    に置いてこの蓋(22)を正規位置で密封し、 ｈ）加熱手段(34)を有する炉(28)を前記レトルト(16)を
    取り囲む関係で配置し、 ｉ）前記炉(28)を密封してこれにより前記レトルト(16)
    を前記炉(28)を取り囲む環境から密封し、 ｊ）前記炉(28)の加熱手段(34)により前記レトルト(16)
    従ってその中に置いた前記物体(44,56,58,64)を第１の
    所定温度に均一に加熱することを開始せしめ、 ｋ）工程ｊによる加熱開始と同時に前記レトルト(16)の
    内部に流体媒体を供給し、 ｌ）前記流体媒体が前記レトルト(16)中を流れた後これ
    から排出せしめ、 ｍ）工程ｊの加熱開始と同時に前記レトルト(16)を取り
    囲む前記炉(28)内に流体媒体を供給し、 ｎ）この流体媒体が前記レトルト(16)を取り囲む前記炉
    (28)内を流れた後これを前記炉(28)から排出せしめ、 ｏ）第１の所定温度に均一に加熱するに当り、前記レト
    ルト(16)従って前記レトルト(16)内に置いて前記物体(4
    4,56,58,64)を前記第１の所定温度に所定時間の間連続
    的に維持し、 ｐ）前記所定時間がすぎると前記レトルト(16)従って前
    記レトルト(16)内に置いた前記物体(44,56,58,64)の加
    熱を終了せしめ、 ｑ）工程ｐの加熱終了と同時に前記レトルト(16)への流
    体媒体の流れおよび前記炉(28)への流体媒体の流れの両
    方を遮断し、 ｒ）前記レトルト(16)従って前記レトルト(16)内に置い
    た前記物体(44,56,58,64)を第２の所定温度に冷却せし
    め、 ｓ）前記レトルト(16)従って前記レトルト(16)内に置い
    た前記物体(44,56,58,64)が第２の所定温度に冷却した
    ら前記炉(28)を前記レトルト(16)を取り囲む位置から取
    り去り、 ｔ）前記レトルト(16)から前記蓋(22)を取り去り、 ｕ）前記レトルト(16)の中から工程ｅで置いた前記物体
    (44,56,58,64)の層(48)を取り出す工程を包含して成
    る、物体(44,56,58,64)のひとつまたはそれ以上の数の
    表面にクロム被覆(46,60,62,66)を施す方法。
  43. 【請求項４３】請求項42記載の方法において、前記レト
    ルト(16)内に配置した粉末混合物の層(50,52)のそれぞ
    れが塩化アンモンおよびアルミナで構成されていること
    を特徴とする方法。
JP1507634A 1988-06-24 1989-05-19 物体をクロマイジングする装置および方法 Expired - Lifetime JPH0613750B2 (ja)

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