JPH05290880A - Material for positive electrode container of sodium-sulfur battery and manufacture thereof - Google Patents
Material for positive electrode container of sodium-sulfur battery and manufacture thereofInfo
- Publication number
- JPH05290880A JPH05290880A JP4087218A JP8721892A JPH05290880A JP H05290880 A JPH05290880 A JP H05290880A JP 4087218 A JP4087218 A JP 4087218A JP 8721892 A JP8721892 A JP 8721892A JP H05290880 A JPH05290880 A JP H05290880A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- positive electrode
- less
- sodium
- electrode container
- weight
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】高温の硫黄、多硫化ナトリウムに対する耐食性
を向上させたナトリウム−硫黄電池の正極容器用材料お
よびその製造方法の提供。
【構成】(1) Cが0.55wt%以下の炭素鋼、またはこれに
5wt%以下のMoおよび/または12wt%以下のCrを含有さ
せた低合金鋼の母材最表面にクロムカーバイドを主体と
し厚さが25μm 以上のクロマイズド層を有することを特
徴とする耐食性に優れたナトリウム−硫黄電池用正極材
料。
(2) 上記組成の母材に予め浸炭処理を施し、その表層部
の炭素濃度を 0.7〜1.5wt%とした後、1000〜1150℃の
温度でクロマイジング処理を施しその表面上にクロムカ
ーバイドを主体とする被膜層を形成することを特徴とす
る耐食性に優れたナトリウム−硫黄電池用正極材料の製
造方法。
【効果】正極容器の腐食を防止でき、従来の電池に比較
して正極容器の耐久性が著しく高まる。(57) [Summary] [Object] To provide a material for a positive electrode container of a sodium-sulfur battery having improved corrosion resistance to high temperature sulfur and sodium polysulfide, and a method for producing the same. [Structure] (1) Mainly composed of chromium carbide on the outermost surface of a base material of carbon steel having a C content of 0.55 wt% or less, or a low alloy steel containing 5 wt% or less of Mo and / or 12 wt% or less of Cr A positive electrode material for a sodium-sulfur battery having excellent corrosion resistance, which has a chromized layer having a thickness of 25 μm or more. (2) Carburizing the base material of the above composition in advance, after adjusting the carbon concentration of its surface layer to 0.7 to 1.5 wt%, then subjecting it to chromizing treatment at a temperature of 1000 to 1150 ° C. and chromium carbide on its surface. A method for producing a positive electrode material for a sodium-sulfur battery having excellent corrosion resistance, which comprises forming a coating layer as a main component. [Effect] Corrosion of the positive electrode container can be prevented, and the durability of the positive electrode container is significantly improved as compared with the conventional battery.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、ナトリウム−硫黄電
池において硫黄および多硫化ナトリウムと接する正極材
料、特に硫黄および多硫化ナトリウムに対し優れた耐食
性を有する正極容器用材料およびその製造方法に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a positive electrode material in contact with sulfur and sodium polysulfide in a sodium-sulfur battery, and more particularly to a positive electrode container material having excellent corrosion resistance to sulfur and sodium polysulfide and a method for producing the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】ナトリウム−硫黄電池の電池反応は、2
Na+ xS= Na2Sx で表される。放電時には電子を遊離
してイオン化した溶融ナトリウムが正極側に移動し、溶
融硫黄と反応して多硫化ナトリウムとなり正極室に貯蔵
される。この過程において外部回路に上記電池を接続す
ると、電子が負極から正極に移動し約2Vの起電力を発
生する。なお、溶融硫黄は電子伝導性を持たないので、
正極容器中に多孔質の導伝材を充填して、容器外より流
入する電子が正極容器の内部に浸入できるようにする。
一方、充電時には、放電時とは逆の反応が起こり、ナト
リウムおよび硫黄が生成される。即ち、上記電池の起電
力以上の電圧を両極間に印加し、正極容器内で多硫化ナ
トリウムを形成している溶融ナトリウムをイオン化し固
体電解質を通して負極側に戻し電子を受け取らせて中性
化させる。なお、電池として作動する温度は多硫化ナト
リウムの融点の関係から 300〜350 ℃程度が選択され
る。2. Description of the Related Art The battery reaction of a sodium-sulfur battery is 2
It is represented by Na + xS = Na 2 Sx. During discharge, the molten sodium ionized and liberated from the electrons moves to the positive electrode side and reacts with the molten sulfur to become sodium polysulfide, which is stored in the positive electrode chamber. When the battery is connected to an external circuit in this process, electrons move from the negative electrode to the positive electrode and generate an electromotive force of about 2V. Since molten sulfur does not have electronic conductivity,
The positive electrode container is filled with a porous conductive material so that electrons flowing from the outside of the container can enter the inside of the positive electrode container.
On the other hand, at the time of charging, the opposite reaction to that at the time of discharging occurs and sodium and sulfur are produced. That is, a voltage equal to or higher than the electromotive force of the battery is applied between both electrodes to ionize the molten sodium forming sodium polysulfide in the positive electrode container, return it to the negative electrode side through the solid electrolyte, and receive an electron to neutralize it. .. The temperature at which the battery operates is selected to be about 300 to 350 ° C in view of the melting point of sodium polysulfide.
【0003】正極容器材料としては炭素鋼、または低合
金鋼が使用されるが、正極容器内に貯蔵される Na2Sx
およびSが非常に激しい腐食性の物質であるので、炭素
鋼あるいは低合金鋼では耐食性が充分でなく、著しい硫
化腐食が生じる場合があり、電池寿命および安全性の上
で大きな問題となっている。そこで、上記のような正極
容器の耐食性を向上させる目的で、正極容器内表面にク
ロム(Cr)めっきを施すこと (特開平2−142066号公
報) およびコバルト(Co)合金を被覆すること (特開平
2−142065号公報) が提案されている。しかし、これら
の方法には次のような問題点がある。Carbon steel or low alloy steel is used as the positive electrode container material, and Na 2 Sx stored in the positive electrode container is used.
Since S and S are extremely corrosive substances, carbon steel or low alloy steel may not have sufficient corrosion resistance and may cause significant sulfidation corrosion, which is a major problem in battery life and safety. .. Therefore, in order to improve the corrosion resistance of the positive electrode container as described above, the inner surface of the positive electrode container is plated with chromium (Cr) (JP-A-2-142066) and coated with a cobalt (Co) alloy (special feature). Kaihei 2-142065) has been proposed. However, these methods have the following problems.
【0004】Crめっきでは母材とめっき皮膜との密着力
が弱く、電池の作動温度では母材とめっき皮膜との熱膨
張の差に起因する皮膜剥離が懸念される。Co合金の被覆
には主にプラズマ溶射法を用いるが、コーティングの際
に空気が侵入して溶射皮膜中に気泡ができる。従って、
溶融 Na2Sx がこの気泡を通じて浸透し母材を腐食させ
るおそれがある。[0004] In Cr plating, the adhesion between the base material and the plating film is weak, and at the operating temperature of the battery, there is concern that the film may peel off due to the difference in thermal expansion between the base material and the plating film. The plasma spraying method is mainly used for coating the Co alloy, but during the coating, air enters and bubbles are formed in the sprayed coating. Therefore,
Molten Na 2 Sx may penetrate through these bubbles and corrode the base material.
【0005】一方、鋼材に高温耐食性を付与する方法と
してクロマイジング処理が知られている。この方法は、
母材の上にめっき層等を載せるのではなく、母材自体に
Crを拡散浸透させて表層部をCrリッチにして耐食性を向
上させるのであるから、皮膜の剥離という問題がない。
そこで、このクロマイジング処理を正極容器用材料の製
造に利用する発明が英国特許第2017389 号明細書に提案
されている。同明細書に示される発明は、炭素鋼を母材
とし、その表面にCrが60%を超えるCr−Fe−C(炭素)
の層を形成させることを主眼とするものであるが、この
層の組成および厚さが適切でないと、後述するように正
極容器用材料として十分な耐食性が得られない。On the other hand, chromizing treatment is known as a method for imparting high temperature corrosion resistance to steel materials. This method
Instead of putting a plating layer etc. on the base material,
Since the surface layer portion is made to be rich in Cr by diffusing and permeating Cr to improve the corrosion resistance, there is no problem of peeling of the film.
Therefore, an invention in which this chromizing treatment is used for manufacturing a material for a positive electrode container is proposed in British Patent No. 2017389. The invention described in the same specification uses a carbon steel as a base material and Cr-Fe-C (carbon) on the surface of which Cr exceeds 60%.
However, if the composition and thickness of this layer are not appropriate, sufficient corrosion resistance as a material for the positive electrode container cannot be obtained, as will be described later.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】耐食性の向上を図るた
めに、正極容器の内表面にクロマイジング処理を施すの
は有効であるが、溶融した硫黄と多硫化ナトリウムの混
合体のなかで、十分な耐食性を持つ皮膜構造およびその
ような皮膜を形成させるための処理条件は不明である。
例えば、クロマイズド層の厚みが不適切で、使用中にク
ロマイズド層が局部的に破壊された場合、腐食が加速度
的に進行すると予想させる。従来、クロマイジング処理
鋼材の電気化学的な観点からの耐食性に関してはあまり
検討がなされておらず、電池を長時間使用した場合のク
ロマイズド層の溶出などの問題を含めて、適切な処理条
件を確立しなければ、耐久性においても十分な正極容器
用材料は得られない。In order to improve the corrosion resistance, it is effective to subject the inner surface of the positive electrode container to a chromizing treatment, but it is more effective than a mixture of molten sulfur and sodium polysulfide. The coating structure with excellent corrosion resistance and the treatment conditions for forming such a coating are unknown.
For example, if the thickness of the chromized layer is improper and the chromized layer is locally broken during use, it is expected that corrosion will accelerate. Conventionally, little consideration has been given to the corrosion resistance of chromized steel from the electrochemical viewpoint, and proper treatment conditions have been established, including problems such as the dissolution of the chromized layer when the battery is used for a long time. If not done, a material for a positive electrode container having sufficient durability cannot be obtained.
【0007】本発明の課題は、正極容器材料として、硫
黄および多硫化ナトリウムに対する特に高温での耐食性
に優れた材料を提供することであり、具体的な目的は、
十分な耐久性をもつクロマイズド層を備えた正極容器用
材料とその製造方法を提供することにある。An object of the present invention is to provide, as a positive electrode container material, a material having excellent corrosion resistance to sulfur and sodium polysulfide, particularly at high temperatures.
It is to provide a material for a positive electrode container having a chromized layer having sufficient durability and a method for producing the same.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、下記
(1) の正極容器用材料と、(2) のその製造方法にある。The gist of the present invention is as follows.
There are the positive electrode container material of (1) and the manufacturing method of (2).
【0009】(1) C含有量が0.55重量%以下の炭素鋼、
またはC含有量が0.55重量%以下で、かつ5重量%以下
のMoおよび12重量%以下のCrの一方または両方を含有す
る低合金鋼を母材とし、その母材の最表面にクロムカー
バイドを主成分とする厚さ25μm 以上のクロマイズド層
を有することを特徴とする耐食性に優れたナトリウム−
硫黄電池の正極容器用材料。(1) Carbon steel having a C content of 0.55% by weight or less,
Alternatively, a low alloy steel having a C content of 0.55% by weight or less and one or both of Mo and 5% by weight or less of Cr and 12% by weight or less is used as a base material, and chromium carbide is provided on the outermost surface of the base material. Sodium with excellent corrosion resistance characterized by having a chromized layer with a thickness of 25 μm or more as a main component
Material for positive electrode container of sulfur battery.
【0010】(2) C含有量が0.55重量%以下の炭素鋼、
またはC含有量が0.55重量%以下で、かつ5重量%以下
のMoおよび12重量%以下のCrの一方または両方を含有す
る低合金鋼の母材の表面に予め浸炭処理を施し、表層部
の炭素濃度を 0.7〜1.5 重量%とした後、さらに1000〜
1150℃の温度でクロマイジング処理を施し、その母材最
表面に厚さ25μm 以上のクロムカーバイドを主体とする
クロマイズド層を形成することを特徴とする耐食性に優
れたナトリウム−硫黄電池の正極容器用材料の製造方
法。(2) Carbon steel having a C content of 0.55% by weight or less,
Alternatively, the surface of the base material of the low alloy steel having a C content of 0.55% by weight or less and one or both of Mo of 5% by weight or less and Cr of 12% by weight or less is preliminarily carburized, After setting the carbon concentration to 0.7 to 1.5% by weight, 1000 to
For sodium-sulfur battery positive electrode container with excellent corrosion resistance, characterized by forming a chromized layer mainly composed of chromium carbide with a thickness of 25 μm or more on the outermost surface of the base material after chromizing treatment at a temperature of 1150 ° C. Material manufacturing method.
【0011】[0011]
【作用】本発明者らは、ナトリウム−硫黄電池の正極容
器材料をクロマイジング処理してその耐食性を改善する
研究を進め、その過程で以下のような知見を得た。The present inventors have conducted research to improve the corrosion resistance of a positive electrode container material for sodium-sulfur batteries by subjecting it to chromizing treatment, and have obtained the following findings in the process.
【0012】耐食性の向上を図るために、正極容器の内
側表面にクロマイジング処理を施した場合、形成される
クロマイズド層は外層がクロムカーバイド層、内層がク
ロム合金層からなる二層構造になる。このクロマイズド
層において、耐食性の向上に寄与できるのは、外層のク
ロムカーバイド層である。そして、通常のクロマイジン
グ処理で得られるクロムカーバイド層の厚みはせいぜい
10〜15μm 程度である。しかし、この程度のクロムカー
バイド層の厚みでは正極容器としての耐食性が充分でな
く、この層が局部的に破壊されると、腐食が加速度的に
進行する。即ち、クロムカーバイド層は外方成長 (母材
表面から外向きに成長していく) であるため、母材表面
に炭化物、酸化物等の介在物があるとその部分には均一
なクロムカーバイド層がコーティングされず、皮膜中に
ピンホールが残る。また、正極容器の材料となる鋼材と
クロムカーバイドとの熱膨張差により被膜にヘアクラッ
ク(微細亀裂) が発生する。これらが原因で、クロムカ
ーバイド層の厚みが足りない場合には、正極容器として
長時間の使用に耐える耐食性が得られないのである。When the inner surface of the positive electrode container is subjected to chromizing treatment in order to improve the corrosion resistance, the chromized layer formed has a two-layer structure in which the outer layer is a chromium carbide layer and the inner layer is a chromium alloy layer. In this chromized layer, it is the outer chromium carbide layer that can contribute to the improvement of corrosion resistance. And the thickness of the chrome carbide layer obtained by normal chromizing treatment is at most
It is about 10 to 15 μm. However, with such a thickness of the chromium carbide layer, the corrosion resistance as the positive electrode container is not sufficient, and if this layer is locally destroyed, the corrosion progresses at an accelerated rate. That is, since the chromium carbide layer is outwardly grown (grows outward from the surface of the base material), if there are inclusions such as carbides and oxides on the surface of the base material, a uniform chromium carbide layer is present at that portion. Is not coated, leaving pinholes in the film. Further, hair cracks (fine cracks) occur in the coating film due to the difference in thermal expansion between the steel material used as the material of the positive electrode container and the chromium carbide. Due to these reasons, when the thickness of the chromium carbide layer is insufficient, it is not possible to obtain the corrosion resistance to withstand long-term use as the positive electrode container.
【0013】ナトリウム−硫黄電池の正極容器用材料
は、極めて腐食性の強いNa2Sx およびSと長時間しかも
高温状態で接触する。このような苛酷な使用条件下にお
いて十分な耐久性を備えた正極容器用材料としては、ク
ロムカーバイド層の厚みが25μm 以上でなければならな
い。このような厚みになれば、クロムカーバイド層は横
方向にも成長し、母材表面に介在物が存在してもそれを
覆ってコーティングできる。また、皮膜中に多少のピン
ホールやヘアクラックが生じても耐食性を損なう実害は
ほとんどなくなる。なお、ここで言うクロムカーバイド
層とは主にCr23C6もしくは Cr7C3からなる層、あるいは
外層がCr23C6、内層がCr7C3 からなるものである。The material for the positive electrode container of the sodium-sulfur battery contacts Na 2 Sx and S, which are extremely corrosive, for a long time and at high temperature. As a material for a positive electrode container having sufficient durability under such severe use conditions, the thickness of the chromium carbide layer must be 25 μm or more. With such a thickness, the chromium carbide layer also grows in the lateral direction, and even if there is an inclusion on the surface of the base material, it can be coated to cover the inclusion. Further, even if some pinholes or hair cracks are formed in the coating, the actual damage that impairs the corrosion resistance is almost eliminated. The chromium carbide layer referred to here is a layer mainly composed of Cr 23 C 6 or Cr 7 C 3 , or an outer layer composed of Cr 23 C 6 and an inner layer composed of Cr 7 C 3 .
【0014】クロムカーバイド層の厚みは鋼中のC量の
増加とともに厚くなる。しかし、正極容器は、絞り加工
によって円筒状に成形されるのであるから、母材の鋼に
は優れた絞り加工性も要求される。従って、母材鋼中の
C含有量を0.55重量%よりも多くすることはできない。
そこで、本発明では、母材鋼のC含有量を0.55重量%以
下に抑え、その表層部だけに予め浸炭処理を施してC含
有量を高め、その後クロマイジング処理を行って25μm
以上の厚みのカーバイド層を得ることとした。The thickness of the chromium carbide layer becomes thicker as the amount of C in the steel increases. However, since the positive electrode container is formed into a cylindrical shape by drawing, the base material steel is also required to have excellent drawability. Therefore, the C content in the base steel cannot be made higher than 0.55% by weight.
Therefore, in the present invention, the C content of the base material steel is suppressed to 0.55% by weight or less, and only the surface layer portion thereof is carburized in advance to increase the C content, and then the chromizing treatment is performed to 25 μm.
It was decided to obtain a carbide layer having the above thickness.
【0015】母材を予め浸炭処理しておくことは、次の
ような予想外の効果をもつ。即ち、浸炭処理の際に母材
表層部に生成するセメンタイト層が、クロマイジング処
理後の冷却過程で生じる熱応力の緩和層として働き、ク
ロマイジング層中のヘアクラックの発生が防止されるの
である。Carburizing the base material in advance has the following unexpected effects. That is, the cementite layer generated in the base material surface layer portion during the carburizing treatment acts as a layer for relaxing the thermal stress generated in the cooling process after the chromizing treatment, and the occurrence of hair cracks in the chromizing layer is prevented. ..
【0016】本発明の正極容器用材料の母材となる鋼
は、C含有量が0.55重量%以下、好ましくは0.02〜0.50
重量%の炭素鋼、または、これにCrとMoの1種または2
種を添加した鋼である。なお、これらの外に、Mn、Si等
の通常の鋼の成分は当然に含まれていてよい。Mnおよび
Siの好ましい含有量は、それぞれ 0.2〜2重量%および
0.05〜2重量%である。C含有量の上限を0.55重量%と
する理由は前述のとおりである。The steel used as the base material for the positive electrode container material of the present invention has a C content of 0.55% by weight or less, preferably 0.02 to 0.50.
Wt% carbon steel, or one or two of Cr and Mo
A steel with added seeds. In addition to these, naturally steel components such as Mn and Si may be naturally contained. Mn and
The preferred Si contents are 0.2-2% by weight and
It is 0.05 to 2% by weight. The reason why the upper limit of the C content is 0.55% by weight is as described above.
【0017】母材鋼中にCrが存在すると、クロマイジン
グ処理の際に鋼中のCrの拡散が速くなり、クロムカーバ
イド層が形成されやすくなって、クロマイジング処理時
間を短くすることができる。ただし、Cr含有量が12重量
%を超えるとその効果は飽和する。また、母材鋼中にMo
を添加するとNa2Sx およびSに対する耐食性が向上す
る。ただし、Moの含有量が5重量%を超えても上記の効
果はそれ以上増大しない。従って、CrおよびMoはそれぞ
れ12重量%以下、5重量%以下の範囲で一方または両方
を必要に応じて含有させればよい。なおCrおよびMoの好
ましい含有量は、それぞれ 0.5〜12重量%および 0.1〜
5重量%である。The presence of Cr in the base steel accelerates the diffusion of Cr in the steel during the chromizing treatment, facilitates the formation of a chromium carbide layer, and shortens the chromizing treatment time. However, when the Cr content exceeds 12% by weight, the effect is saturated. Also, Mo in the base steel
Addition improves the corrosion resistance to Na 2 Sx and S. However, even if the content of Mo exceeds 5% by weight, the above effect does not further increase. Therefore, one or both of Cr and Mo may be contained in the range of 12% by weight or less and 5% by weight or less, respectively, if necessary. The preferable contents of Cr and Mo are 0.5 to 12% by weight and 0.1 to
It is 5% by weight.
【0018】上記のような組成を有する母材に予め浸炭
処理を施す。浸炭処理には、固体浸炭、液体浸炭、ガス
浸炭等があり、そのいずれの浸炭法でも効果があるが、
固体浸炭がコスト的には有利である。The base material having the above composition is previously carburized. The carburizing treatment includes solid carburizing, liquid carburizing, gas carburizing and the like, and any carburizing method is effective,
Solid carburization is cost effective.
【0019】浸炭処理条件は、表層部の炭素濃度が 0.7
〜1.5 重量%になるように選ばなければならない。固体
浸炭法の場合には1000℃から1100℃までの温度域で10分
程度処理することにより上記の炭素濃度が得られる。表
層部の炭素濃度が 0.7重量%未満では25μm 以上の厚み
のカーバイド層を得ることが困難である。他方、浸炭層
のCが 1.5重量%を超えるような処理では、母材の内部
まで浸炭が進んで母材の内部にセメンタイトが生成し、
母材の耐衝撃性が低下する。The carburizing condition is that the carbon concentration in the surface layer is 0.7
It must be chosen to be ~ 1.5% by weight. In the case of the solid carburizing method, the above carbon concentration can be obtained by treating for 10 minutes in the temperature range from 1000 ° C to 1100 ° C. If the carbon concentration in the surface layer is less than 0.7% by weight, it is difficult to obtain a carbide layer having a thickness of 25 μm or more. On the other hand, when the carbon content of the carburized layer exceeds 1.5% by weight, carburization proceeds to the inside of the base metal and cementite is generated inside the base metal.
The impact resistance of the base material decreases.
【0020】引き続いて、この母材にクロマイジング処
理を施す。クロマイジング処理としては、粉末パック
法、溶融塩法、ガス法のいずれも採用できるが、粉末パ
ック法により1000〜1150℃の温度で処理する方法が最適
である。本発明では、クロムカーバイド主体の層を25μ
m 以上(好ましくは30〜100 μm)の厚みで生成させるこ
とが必須である。この厚みを得る望ましい条件は次のと
おりである。Subsequently, the base material is subjected to a chromizing treatment. As the chromizing treatment, any of a powder pack method, a molten salt method and a gas method can be adopted, but a method of treating at a temperature of 1000 to 1150 ° C. by the powder pack method is most suitable. In the present invention, a layer mainly composed of chrome carbide has a thickness of 25 μm.
It is indispensable to generate it with a thickness of m or more (preferably 30 to 100 μm). The desirable conditions for obtaining this thickness are as follows.
【0021】浸透剤としては、65〜95重量%の金属クロ
ムあるいはフェロクロムと、5〜35重量%の焼結防止剤
であるアルミナ (Al2O3)と、これらの合計量に対して1
〜3重量%のフラックスであるハロゲン化物(NH4Cl、NH
4Br 、NaCl等) を混合してなるものを用いるのがよい。
これは、浸透剤中の金属クロムあるいはフェロクロムの
量が65重量%未満では安定したクロムカーバイドの形成
が生じ難く、95重量%を超えると金属クロムあるいはフ
ェロクロムどうしの融着が生じてしまうからである。な
お、アルミナの量は金属クロムあるいはフェロクロムの
量により相対的に決まる。As the penetrant, 65 to 95% by weight of metallic chromium or ferrochrome, 5 to 35% by weight of alumina (Al 2 O 3 ) which is a sintering inhibitor, and 1 to the total amount thereof are used.
~ 3 wt% flux of halide (NH 4 Cl, NH
4 Br, NaCl, etc.) is preferably used.
This is because if the amount of metallic chromium or ferrochrome in the penetrant is less than 65% by weight, stable formation of chromium carbide is difficult to occur, and if it exceeds 95% by weight, fusion of metallic chromium or ferrochrome occurs. .. The amount of alumina is relatively determined by the amount of metallic chromium or ferrochrome.
【0022】処理温度は、前記のとおり1000〜1150℃の
範囲とする。処理温度が1000℃未満では十分なCrの析出
反応が起こらずクロムカーバイドの成長が起きない。一
方、1150℃を超えるとクロムカーバイドが熱分解を起こ
し安定して厚くならない。The processing temperature is in the range of 1000 to 1150 ° C. as described above. If the treatment temperature is less than 1000 ° C, sufficient precipitation reaction of Cr does not occur and chromium carbide does not grow. On the other hand, when the temperature exceeds 1150 ° C, chromium carbide causes thermal decomposition and does not become stable and thick.
【0023】上記の処理によって25μm 以上の厚みを有
するクロムカーバイド層の皮膜が得られる。しかもこの
処理では、浸炭およびクロマイジング処理の反応は表面
層のみにとどまるので母材の機械的特性に悪影響を及ぼ
すことはない。By the above treatment, a chromium carbide layer film having a thickness of 25 μm or more is obtained. Moreover, in this treatment, the reactions of the carburizing and chromizing treatments are limited to the surface layer only, so that the mechanical properties of the base material are not adversely affected.
【0024】正極容器の形状は円筒状であり素材として
鋼管が用いられる。この内面処理をする場合は、浸炭処
理法としては、木炭と炭酸バリウムを用いた固体浸炭法
が適当であり、またクロマイジング処理法としては、金
属クロム、塩化アンモニウムおよびアルミナの混合粉末
からなる浸透剤中に埋めて処理する粉末パック法が適当
である。すなわち、素材鋼管の内部に浸炭剤を充填し浸
炭処理を行い、処理が終わったら浸炭剤を排出し、次に
浸透剤を充填しクロマイジング処理を実施する。その後
鋼管を必要な長さに切断加工し正極容器にする。The positive electrode container has a cylindrical shape, and a steel pipe is used as a material. When performing this internal surface treatment, a solid carburizing method using charcoal and barium carbonate is suitable as a carburizing method, and a chromizing treatment method is an infiltration consisting of a mixed powder of metallic chromium, ammonium chloride and alumina. A powder pack method in which it is embedded in the agent and treated is suitable. That is, a carburizing agent is filled in the material steel pipe to carry out a carburizing treatment, the carburizing agent is discharged after the treatment, and then a penetrating agent is filled and a chromizing treatment is carried out. After that, the steel pipe is cut into a required length to make a positive electrode container.
【0025】[0025]
【実施例】正極容器材料 (母材) として表1(1) および
(2) に示す組成の供試材を準備した。表1(2) の No.10
〜13は母材鋼のC含有量が本発明で規定する範囲外の例
であり、 No.14〜17はクロマイジング処理条件が不適当
な例である。No.18 は、浸炭処理もクロマイジング処理
もしていない母材である。これらを比較材とし、表1
(1) の本発明材とともに腐食試験ならびに加工性試験を
行った。なお、浸炭処理は、70重量%の木炭と30重量%
の炭酸バリウムとからなる浸炭剤を用いた固体浸炭法に
より、1000℃で10分間行った。クロマイジング処理は、
80重量%のCr、18重量%のAl2O3 及び2重量%のNH4Cl
の浸透剤を用いた粉末パック法によった。[Example] As a positive electrode container material (base material), Table 1 (1) and
A test material having the composition shown in (2) was prepared. No.10 of Table 1 (2)
Nos. 13 to 13 are examples in which the C content of the base steel is outside the range specified in the present invention, and Nos. 14 to 17 are examples in which the chromizing treatment conditions are inappropriate. No. 18 is a base metal that has not been carburized or chromized. Table 1
A corrosion test and a workability test were performed with the material of the present invention of (1). The carburizing process is 70% by weight charcoal and 30% by weight.
Was carried out at 1000 ° C. for 10 minutes by a solid carburizing method using a carburizing agent composed of barium carbonate. The chromizing process is
80 wt% Cr, 18 wt% Al 2 O 3 and 2 wt% NH 4 Cl
The powder pack method using the penetrant was used.
【0026】図1に腐食試験装置の概略断面を示す。腐
食試験容器1にα−アルミナ製タンマン管2を入れ、そ
の内部の多硫化ナトリウム3中に上記供試材の試験片4
を浸漬し、試験容器1を電気炉で加熱し 350℃で 500時
間保持して腐食試験を行った。耐食性は表1(2) のNo.1
8 の腐食量を 100とする相対比較で評価した。FIG. 1 shows a schematic cross section of a corrosion test apparatus. An α-alumina Tammann tube 2 was placed in a corrosion test container 1, and a test piece 4 of the above-mentioned test material was placed in sodium polysulfide 3 inside the tube.
Was dipped, the test container 1 was heated in an electric furnace and kept at 350 ° C. for 500 hours to perform a corrosion test. Corrosion resistance is No.1 in Table 1 (2)
Evaluated by relative comparison with the corrosion amount of 8 as 100.
【0027】加工性試験は引張試験によって行い、破断
部の絞りを測定し、耐食性と同じくNo.18 の絞り値を 1
00として各材料の絞り値を相対比較して加工性を評価し
た。The workability test is carried out by a tensile test, the drawing of the fractured part is measured, and the drawing value of No. 18 is 1 as with the corrosion resistance.
The workability was evaluated by comparing the aperture values of the respective materials with each other as 00.
【0028】表1(1) および(2) に試験結果をまとめて
示す。The test results are summarized in Tables 1 (1) and (2).
【0029】[0029]
【表1(1)】 [Table 1 (1)]
【0030】[0030]
【表1(2)】 [Table 1 (2)]
【0031】表1(1) および(2) に示すとおり、No.1〜
9 の本発明材は未処理の母材No.10に較べて格段に
耐食性が向上している。しかも加工性 (絞り値) は未
処理の母材と同様に高い。一方、比較材の No.10〜13は
母材のC含有量が高すぎるために加工性が劣る。また N
o.14および17はクロマイジング処理の温度が不適当であ
るため、クロムカーバイド層の厚みが不足し、耐食性の
向上が不十分である。As shown in Table 1 (1) and (2), No. 1-
The present invention material No. 9 is an untreated base material No. Compared with 10, the corrosion resistance is significantly improved. Moreover, the workability (aperture value) is as high as that of the untreated base metal. On the other hand, the comparative materials No. 10 to 13 have poor workability because the C content of the base material is too high. Also N
In o.14 and 17, since the temperature of the chromizing treatment is inappropriate, the thickness of the chromium carbide layer is insufficient and the corrosion resistance is insufficiently improved.
【0032】本発明材は全て従来材に比較して腐食量が
少なく、腐食試験後のピッテイング個数も少なく極めて
良好な特性を示している。これらの本発明材で実際の電
池を作製し実機試験を行った結果、十分な耐久性および
電池性能が得られた。The materials of the present invention all have a smaller amount of corrosion as compared with the conventional materials, and the number of pittings after the corrosion test is small, showing excellent characteristics. As a result of producing an actual battery using these materials of the present invention and performing an actual machine test, sufficient durability and battery performance were obtained.
【0033】[0033]
【発明の効果】本発明のクロマイジング処理を施した材
料は、溶融硫黄および多硫化ナトリウムに対して耐食性
に優れ、しかも加工性も悪くない。従って、ナトリウム
−硫黄電池の正極容器用としてを用いることにより電池
の寿命を大幅に延長させることが可能である。本発明の
材料は、浸炭処理とクロマイジング処理を組み合わせた
本発明の方法で容易に、かつ比較的安価に製造すること
ができる。The material subjected to the chromizing treatment of the present invention is excellent in corrosion resistance against molten sulfur and sodium polysulfide and is not bad in workability. Therefore, it is possible to greatly extend the life of the battery by using it for the positive electrode container of the sodium-sulfur battery. The material of the present invention can be easily and relatively inexpensively manufactured by the method of the present invention in which a carburizing treatment and a chromizing treatment are combined.
【図1】正極容器用材料の腐食試験装置の概略断面図で
ある。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a corrosion test device for a positive electrode container material.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 工藤 赳夫 大阪府大阪市中央区北浜4丁目5番33号住 友金属工業株式会社内 (72)発明者 大塚 伸夫 大阪府大阪市中央区北浜4丁目5番33号住 友金属工業株式会社内 (72)発明者 森 貞夫 東京都千代田区内幸町一丁目1番3号東京 電力株式会社内 (72)発明者 丸山 正 東京都千代田区内幸町一丁目1番3号東京 電力株式会社内 (72)発明者 近崎 充夫 茨城県日立市久慈町4026番地株式会社日立 製作所日立研究所内 (72)発明者 千葉 良照 茨城県日立市久慈町4026番地株式会社日立 製作所日立研究所内 (72)発明者 波東 久光 茨城県日立市幸町3丁目1番1号株式会社 日立製作所日立工場内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Yoshio Kudo 4-533 Kitahama, Chuo-ku, Osaka City, Osaka Prefecture Sumitomo Metal Industries, Ltd. (72) Nobuo Otsuka 4-chome, Kitahama, Chuo-ku, Osaka City, Osaka Prefecture No. 5-33 Sumitomo Metal Industries Co., Ltd. (72) Inventor Sadao Mori 1-3-1, Uchiyuki-cho, Chiyoda-ku, Tokyo Tokyo Electric Power Company (72) Tadashi Maruyama 1-1-1-1, Uchiyuki-cho, Chiyoda-ku, Tokyo No. 3 in Tokyo Electric Power Company (72) Inventor Mitsuo Chizaki 4026 Kuji Town, Hitachi City, Hitachi, Ibaraki Prefecture Hitachi, Ltd. Hitachi Research Laboratory (72) Inventor Yoshiteru Chiba 4026 Kuji Town, Hitachi City, Ibaraki Hitachi Corporation Inside Hitachi Research Laboratory (72) Inventor Hisamitsu Hatto 3-1, 1-1 Sachimachi, Hitachi City, Ibaraki Hitachi Co., Ltd. Inside Hitachi Factory
Claims (2)
たは炭素含有量が0.55重量%以下で、かつ5重量%以下
のモリブデンおよび12重量%以下のクロムの一方または
両方を含有する低合金鋼を母材とし、その母材の最表面
にクロムカーバイドを主成分とする厚さ25μm 以上のク
ロマイズド層を有することを特徴とする耐食性に優れた
ナトリウム−硫黄電池の正極容器用材料。1. A carbon steel having a carbon content of 0.55 wt% or less, or a low carbon steel having a carbon content of 0.55 wt% or less and containing 5 wt% or less of molybdenum and 12 wt% or less of chromium. A material for a positive electrode container of a sodium-sulfur battery having excellent corrosion resistance, which comprises an alloy steel as a base material and has a chromized layer having a thickness of 25 μm or more, which has chromium carbide as a main component on the outermost surface of the base material.
たは炭素含有量が0.55重量%以下で、かつ5重量%以下
のモリブデンおよび12重量%以下のクロムの一方または
両方を含有する低合金鋼の母材の表面に予め浸炭処理を
施し、表層部の炭素濃度を0.7〜1.5 重量%とした後、
さらに1000〜1150℃の温度でクロマイジング処理を施
し、その母材最表面にクロムカーバイドを主体とする厚
さ25μm 以上のクロマイズド層を形成することを特徴と
する耐食性に優れたナトリウム−硫黄電池の正極容器用
材料の製造方法。2. A carbon steel having a carbon content of 0.55% by weight or less, or a low carbon content of 0.55% by weight or less and one or both of molybdenum of 5% by weight or less and chromium of 12% by weight or less. The surface of the base material of the alloy steel is carburized in advance, and the carbon concentration in the surface layer is adjusted to 0.7 to 1.5% by weight.
Furthermore, chromizing treatment is performed at a temperature of 1000 to 1150 ° C, and a chromized layer with a thickness of 25 μm or more, mainly composed of chromium carbide, is formed on the outermost surface of the base material. Manufacturing method of material for positive electrode container.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4087218A JPH05290880A (en) | 1992-04-08 | 1992-04-08 | Material for positive electrode container of sodium-sulfur battery and manufacture thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4087218A JPH05290880A (en) | 1992-04-08 | 1992-04-08 | Material for positive electrode container of sodium-sulfur battery and manufacture thereof |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05290880A true JPH05290880A (en) | 1993-11-05 |
Family
ID=13908775
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4087218A Pending JPH05290880A (en) | 1992-04-08 | 1992-04-08 | Material for positive electrode container of sodium-sulfur battery and manufacture thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05290880A (en) |
-
1992
- 1992-04-08 JP JP4087218A patent/JPH05290880A/en active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH0688242A (en) | Surface treating method for metal by atmospheric plasma | |
| CN1078267A (en) | Austenitic molybdenum alloy | |
| EP0010484B1 (en) | Improvement in the chromising of steel in the gaseous phase | |
| RU2213802C2 (en) | Method of applying coating on alloys | |
| US5128179A (en) | Metal diffusion and after-treatment | |
| EP3205742A1 (en) | Method for altering surface of metal, and metallic product | |
| RU2212473C1 (en) | Method for depositing of coatings on alloys | |
| JPH07300663A (en) | Chromium cementation heat resistant alloy member and its production | |
| JP4327177B2 (en) | Corrosion-resistant thermal spray coating and method of sealing coating of thermal spray coating | |
| JP2011256461A (en) | Oxidation resistant component and related method | |
| GB1604137A (en) | Electrochemical storage cell or battery | |
| JPS6154869B2 (en) | ||
| JPH0757718A (en) | Covering film forming method for battery negative terminal plate | |
| JP3147435B2 (en) | Material for positive electrode container of sodium-sulfur battery and method for producing the same | |
| RU2213801C2 (en) | Method of applying coatings on alloys | |
| CN101238236B (en) | Ion nitriding method | |
| JPS5934230B2 (en) | Metal surface treatment method | |
| JPH05109431A (en) | Positive electrode vessel material for sodium-sulfur battery and its manufacture | |
| EP4116464A1 (en) | Nickel-plated steel plate and method for manufacturing same | |
| JPH0757717A (en) | Metallic material plate, negative terminal plate made of the metallic material plate, and manufacture of the terminal plate | |
| US4242420A (en) | Selective chromizing in a molten lead medium | |
| JPS59190355A (en) | Method for hardening surface of iron alloy material | |
| JP2938602B2 (en) | Sodium-sulfur battery and method of manufacturing the same | |
| US4168333A (en) | Selective chromizing in a molten lead medium | |
| US3059325A (en) | Heat resisting alloys |