JPH02129367A - 耐食性に優れた表面処理鋼管とその製造方法 - 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、化学プラント用配管、海水冷却管、火力発
電所の過熱器や再熱器等に使用される表面処理鋼管、特
に耐食性と高温密着性に優れたセラミック被覆層を有す
る鋼管とその製造方法に関する。

従来の技術 化学ブラント用配管、海水冷却管等のように高耐食性が
要求される鋼管には、管内面もしくは内外両面に耐食性
に優れたセラミック（ＳＬ３　Ｎ　４　。

μｍ　　Ｎ、　　　ＴＬｃ　　、　　　Ｔｉ　　Ｎ、　
　　ＳＬＣ、Ｓｉ２　０３．　　　ハＩ２Ｏ３等　）　
をコーティングした表面処理鋼管が使用されつつある。

上記セラミックスのコーティング方法としては、化学気
相蒸着法（ＣＶＤ）　、物理気相蒸着法（ＰＶＤ）、あ
るいはプラズマ気相蒸着法（プラズマＣＶＤ）が用いら
れている。

これらの方法を用いる場合、従来は基板上に直接セラミ
ックスをコーティングするか、あるいは必要とするセラ
ミックスと基板との間の熱膨張差を緩和するために、他
のセラミックスをＣＶＤまたはＰＶＤまたはプラズマＣ
ＶＤによって下地処理を施す方法がとられる。

しかし、いずれのコーティング方法も、基板で必る鋼管
とコーティング被膜であるセラミックスとの間の密着力
は脆弱であり、また温度変化が激しい環境下においては
セラミックスと母材（鋼管）との熱膨張差の違いにより
セラミックスの剥離が生じるという問題がおる。

また、セラミックスと基板との間の熱膨張差を緩和する
ため、他のセラミックスを下地層としてコーティングす
る方法は、処理コストの増大を招くのみならず、同一チ
ャンバーで上層コーティングを行なった場合、上層被膜
中に下層被膜中の成分が不純物として混入し、上層被膜
の耐食性を著しく劣化させるという問題がめる。

発明が解決しようとする課題 この発明は前に述べたような実情よりみて、母材とセラ
ミックス被覆層との熱膨張差を緩和するためのセラミッ
クス下地層をコーティングすることなく、高温密着性に
優れたセラミックス被覆層を有する耐食性に優れた表面
処理鋼管とその製造方法を提案しようとするものでおる
。

課題を解決するための手段 この発明者は、鋼管の管内面おるいは管内外両面に対す
るセラミックスコーティング方法について種々検討した
結果、鋼管の表面改質を目的として、鋼管の内面または
内外両面にあらかじめクロマイジング処理を施してクロ
ム炭化物層を形成することによって、高温密着性に優れ
たセラミックス被覆層が１昇られることを見い出し、発
明を完成した。

この発明の要旨は、鋼中炭素濃度が０．０５〜Ｏ１８％
の炭素鋼および低合金鋼からなる鋼管の内面もしくは内
外両面にクロム炭化物層を有し、該クロム炭化物層の上
にセラミック被覆層を有することを特徴とする表面処理
鋼管であり、またその製造方法として、鋼管の内面もし
くは内外両面にクロマイジング処理によりクロム炭化物
層を形成し、しかる後耐食性に優れたセラミックスをコ
ーティングすることを特徴とするものである。

ここで、耐食性に優れたセラミックスとじては、Ｓｉ３
　Ｎ　４．　／Ｖ　Ｎ、　ＴｊＣ、Ｔｊ　Ｎ、　５ＬＯ
２，ＳｊＣ。

Ｍ２Ｏ３等を用いる。

また、上記セラミックス被覆層のコーティング方法とし
ては、前記のＣＶＤ、ＰＶＤ、プラズマＣＶＤを用いる
。

作　　　用 この発明において、対象鋼を鋼中炭素濃度が０．０５〜
０．８％の炭素鋼および低合金鋼に限定したのは、鋼中
炭素濃度が０．０５％未満では鋼管表面にクロマイジン
グ処理を施しても表層にクロム炭化物層が形成されず、
他方、鋼中炭素濃度が０．８％を超えるとクロマイジン
グ処理により形成されるクロム炭化物層がポーラスにな
り、密着力が低下するためである。

鋼管の内面もしくは内外両面にクロム炭化物層を形成す
るためのクロマイジング処理法としては、■鋼管内に浸
透剤を充填し静止させたままで内面にクロマイズ処理を
施す方法、■鋼管全体を浸透剤中に埋没させて内外両面
にクロマイズ処理を施す方法を用いることができる。

これらの方法においては、浸透剤として金属クロム粉末
とアルミナを粉を混合し、ざらにハロゲン化物を少量添
加した粉末を用い、水素または不活性ガス中で、高温て
熱処理されるのが一般的である。

鋼管表面に形成するクロム炭化物層の層厚としては、２
〜５０証が好適でおる。その理由は、２左未満のクロム
炭化物層を鋼管表面に均一な厚さで形成させることは事
実上困難であるのに加え、熱膨張差を吸収するには２項
以上必要であり、他方５０μｍを超えるとポーラスにな
り、その上に形成されるセラミック被膜が孔を起点に成
長することになって平滑なセラミック被膜が得がたくな
るためである。

鋼管の表面にクロマイジング処理を施してクロム炭化物
層を形成した場合、鋼管の表面が改質される結果、該ク
ロム炭化物層の上に施されたセラミックス被覆層に不純
物が混入するようなことが全くなく、セラミックス被覆
層の耐食性が保持される。

また、クロム炭化物層は優れた高温密着性を有するため
、セラミックスと母材との熱膨張差の違いによりセラミ
ックス被膜が剥離するようなことも全くない。

実　　施　　例 実施例１ 第１表に示す鋼種の供試管（３０ｍφＸ　６ｍｔ　Ｘ２
００ｍ１）を金属クロム、塩化アンモンおよびアルミナ
からなる浸透剤中に埋没し、Ａｒ雰囲気中９００’Ｃ以
上の温度でクロマイジング処理を行ない、しかる後ＰＶ
Ｄ処理により管外面にＳｉ２　Ｎ　４をコーティングし
た。

この被処理鋼管を４００℃の温度に１時間保持した後、
速やかに２０’Ｃの水中に投入し、コーティング被膜の
割れ、剥離状況を調べた結果を、クロマイジング処理な
しの場合と比較して第１表に併せて示す。

第１表の結果より、予めクロマイジング処理を施したも
のは、良好な密着力を示すことがわかる。

なお、セラミックスとしてＭ　Ｎ、　Ｔｉｃ　、　Ｔｊ
　Ｎ。

５Ｌ０２．　ＳｊＣ、／Ｖ２Ｏ３のそれぞれについても
、上記と同様にコーティングしたところ、Ｓｉ２　Ｎ　
４をコーティングした場合と同様の結果が得られた。

以下余白 実施例２ 第２表に示す成分を有する鋼の供試管（５０ｇｘ１０ｍ
ｔ　Ｘ　１００ｓり）に実施例１と同じクロマイジング
処理を施した後、筈外面にプラズマＣＶＤにより丁ＬＮ
とＭ２Ｏ３の２種類をコーティングした。

この被処理鋼管を４００’Ｃの温度に１時間加熱後１時
間空冷するという繰返し試験を１００回行ない、コーテ
ィング被膜の割れ、剥離状況を調べた結果を第３表に示
す。

第３表より、鋼中炭素濃度が本発明の成分値より外れた
鋼管は、前記繰返し試験回数２０回でいずれのセラミッ
ク被覆層にも割れ、剥離が生じ、試験回数４０回でセラ
ミック被覆層仝体に割れ、剥離が生じたのに対し、本発
明鋼の場合は試験回数１００回後もセラミック被覆層に
は回答異常はＶ＆認されず、良好な密着性を示した。

以下余白 発明の詳細 な説明したごとく、この発明に係るセラミックス被覆鋼
管は、耐食性および高温密着性に冨み、化学プラント用
配管、海水冷却管等苛酷な条件下での使用にも優れた耐
食性を発揮するものである。

また、この発明方法は、クロマイジング処理により形成
したクロム炭化物層の上にセラミック被覆層を形成する
ので、熱膨張緩和セラミックスのアンダーコーティング
を不要とし、耐食性および高温密着性に優れたセラミッ
クス被覆鋼管を安価に提供できるという大なる効果を奏
するものである。

出願人　　住友金属工業株式会社 代理人　　弁理士　押田良久卿”ｆｆ 自発手続補正書 １、事件の表示 昭和６３年　特許願　第２８１０３０号２、発明の名称 耐食性に優れた表面処理鋼管とその製造方法３、補正を
する者 事件との関係　　　　出願人 住　所　大阪市中央区北浜４丁目５番３３号（平成１年
２月１３日行政区画変更） 名　称　（２１１）住友金属工業株式会社４、代理人 居　所　東京都中央区銀座３−３−１２銀座ビル（５６
１−０２７４）明細書の発明の詳細な説明の欄 ６、補正の内容

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 鋼中炭素濃度０．０５〜０．８％の炭素鋼および低合金
   鋼からなる鋼管の内面もしくは内外両面にクロム炭化物
   層を有し、該クロム炭化物層の上にセラミックス被覆層
   を有することを特徴とする耐食性に優れた表面処理鋼管
   。 ２ 鋼中炭素濃度０．０５〜０．８％の炭素鋼および低合金
   鋼からなる鋼管の内面もしくは内外両面にクロマイジン
   グ処理によりクロム炭化物層を形成し、しかる後耐食性
   セラミックスをコーティングすることを特徴とする耐食
   性に優れた表面処理鋼管の製造方法。