JPH0718410A - 金属表面のアルミナイズ処理方法 - Google Patents
金属表面のアルミナイズ処理方法Info
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- JPH0718410A JPH0718410A JP5186988A JP18698893A JPH0718410A JP H0718410 A JPH0718410 A JP H0718410A JP 5186988 A JP5186988 A JP 5186988A JP 18698893 A JP18698893 A JP 18698893A JP H0718410 A JPH0718410 A JP H0718410A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 鉄基合金を母材とし、その表面に靱性があ
り、かつ表面精度が良好となる皮膜を形成する。 【構成】 マンガンを含有するアルミニウム溶湯に鉄基
合金ワークを浸漬し、その後に加熱拡散処理を施してワ
ーク表面に金属間化合物の皮膜をアルミナイズ処理によ
り形成する。溶湯にマンガンを添加することにより、処
理品に形成される皮膜の靱性が改善されることが試験結
果から確認された。
り、かつ表面精度が良好となる皮膜を形成する。 【構成】 マンガンを含有するアルミニウム溶湯に鉄基
合金ワークを浸漬し、その後に加熱拡散処理を施してワ
ーク表面に金属間化合物の皮膜をアルミナイズ処理によ
り形成する。溶湯にマンガンを添加することにより、処
理品に形成される皮膜の靱性が改善されることが試験結
果から確認された。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、溶融浸漬法による金属
基材表面のアルミナイズ処理方法に関するものである。
基材表面のアルミナイズ処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】金属表面のアルミナイズ処理は、耐熱性
の改善を目的として一般に広く用いられてきた。従来の
溶融浸漬法による金属表面へのアルミナイズ処理の概要
を図７に示す。図７Ａに示すように、処理槽１に入れた
アルミニウムをベースとする溶湯２中に被処理材の金属
ワーク３を浸漬し、処理槽１から引上げたワーク３を、
図７Ｂに示すように加熱器４で加熱し、ワーク３の表面
に付着したアルミニウムを母材金属に拡散させてワーク
表面に金属間化合物の薄膜を形成する。
の改善を目的として一般に広く用いられてきた。従来の
溶融浸漬法による金属表面へのアルミナイズ処理の概要
を図７に示す。図７Ａに示すように、処理槽１に入れた
アルミニウムをベースとする溶湯２中に被処理材の金属
ワーク３を浸漬し、処理槽１から引上げたワーク３を、
図７Ｂに示すように加熱器４で加熱し、ワーク３の表面
に付着したアルミニウムを母材金属に拡散させてワーク
表面に金属間化合物の薄膜を形成する。
【０００３】本出願人は、先に金属表面へのアルミナイ
ジングに関する発明について特許出願（特開平３−１８
０４６１号公報）している。これは、ニッケルをベース
とする鋼材ワークをボロンとハフニウムを含有したアル
ミニウム溶湯に浸漬し、ワーク表面にＮｉ−Ａｌ（Ｂ，
Ｈｆ）系の金属間化合物の薄膜を形成するようにしたも
のである。
ジングに関する発明について特許出願（特開平３−１８
０４６１号公報）している。これは、ニッケルをベース
とする鋼材ワークをボロンとハフニウムを含有したアル
ミニウム溶湯に浸漬し、ワーク表面にＮｉ−Ａｌ（Ｂ，
Ｈｆ）系の金属間化合物の薄膜を形成するようにしたも
のである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の一般に用いられ
ている溶融浸漬法によるアルミナイズ処理では、金属表
面に形成された皮膜が硬く、脆く、靱性に欠けるので、
例えば、エンジンのプレチャンバーや排気マニホールド
等の冷熱サイクルを伴う部品へ適用したときに、製品の
信頼性が著しく劣るものとなる。また、前記公開公報の
方法は、ニッケル基合金を母材とするので材料費が高価
となり、また加熱拡散処理時にニッケルが表面に溶出し
て製品の表面精度が得難いという問題がある。
ている溶融浸漬法によるアルミナイズ処理では、金属表
面に形成された皮膜が硬く、脆く、靱性に欠けるので、
例えば、エンジンのプレチャンバーや排気マニホールド
等の冷熱サイクルを伴う部品へ適用したときに、製品の
信頼性が著しく劣るものとなる。また、前記公開公報の
方法は、ニッケル基合金を母材とするので材料費が高価
となり、また加熱拡散処理時にニッケルが表面に溶出し
て製品の表面精度が得難いという問題がある。
【０００５】本発明は、上記課題を解決し、鉄基合金を
母材とし、その表面に靱性があり、かつ表面精度が良好
となる皮膜が形成できる金属表面へのアルミナイズ処理
方法を提供することを目的とするものである。
母材とし、その表面に靱性があり、かつ表面精度が良好
となる皮膜が形成できる金属表面へのアルミナイズ処理
方法を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、マンガンを含
有するアルミニウム溶湯に鉄基合金ワークを浸漬し、そ
の後に加熱拡散処理を施してワーク表面に金属間化合物
の皮膜を形成することを特徴とする金属表面のアルミナ
イズ処理方法である。
有するアルミニウム溶湯に鉄基合金ワークを浸漬し、そ
の後に加熱拡散処理を施してワーク表面に金属間化合物
の皮膜を形成することを特徴とする金属表面のアルミナ
イズ処理方法である。
【０００７】
【作用】溶湯にマンガン（Ｍｎ）を添加することによ
り、処理製品に形成される皮膜の靱性が改善されること
が試験結果から確認された。その理由は不明であるが、
皮膜は、Ａｌ−Ｎｉ，Ａｌ−Ｃｒ，Ａｉ−Ｆｅ等からな
る二元合金及びこれらを含む三元合金からなり、Ｍｎを
添加した溶湯を用いる処理を行うと、これらの合金系の
どれかが母材である鉄基合金金属との境界に偏析し、皮
膜の靱性の改善に寄与しているものと推定される。
り、処理製品に形成される皮膜の靱性が改善されること
が試験結果から確認された。その理由は不明であるが、
皮膜は、Ａｌ−Ｎｉ，Ａｌ−Ｃｒ，Ａｉ−Ｆｅ等からな
る二元合金及びこれらを含む三元合金からなり、Ｍｎを
添加した溶湯を用いる処理を行うと、これらの合金系の
どれかが母材である鉄基合金金属との境界に偏析し、皮
膜の靱性の改善に寄与しているものと推定される。
【０００８】
【実施例】溶融浸漬法による金属表面へのアルミナイズ
処理では、表面に形成される皮膜の特性は、次の要因で
左右されるものと考えられる。 母材（被処理品）の種類 アルミニウムをベースとする溶湯に添加する成分の種
類 アルミニウムをベースとする溶湯に添加する成分の量 アルミニウムをベースとする溶湯の温度 母材（被処理品）の溶湯への浸漬時間 拡散加熱処理の温度 拡散加熱処理の時間 そこで、上記各要因ごとに、適切と思われるものを選定
し、それぞれに付いて試験片を用いてアルミナイズ処理
を施し、その試料に付いて引張り試験を行い、表面皮膜
の特性の評価を行った。
処理では、表面に形成される皮膜の特性は、次の要因で
左右されるものと考えられる。 母材（被処理品）の種類 アルミニウムをベースとする溶湯に添加する成分の種
類 アルミニウムをベースとする溶湯に添加する成分の量 アルミニウムをベースとする溶湯の温度 母材（被処理品）の溶湯への浸漬時間 拡散加熱処理の温度 拡散加熱処理の時間 そこで、上記各要因ごとに、適切と思われるものを選定
し、それぞれに付いて試験片を用いてアルミナイズ処理
を施し、その試料に付いて引張り試験を行い、表面皮膜
の特性の評価を行った。
【０００９】の母材（被処理品）の種類に付いては、
オーステナイト系鉄基耐熱合金（ＭＩＣ−ＬＣ）とマル
テンサイト系高クローム耐熱鋼（ＳＵＨ６１６）の２種
類とし、精密鍛造により図８に示す形状、寸法（単位ｍ
ｍ）の板状試験片を作成し、これにアルミナイズ処理を
行った。ＭＩＣ−ＬＣは、ディーゼルエンジンの高負荷
用ホットプラグに用いられている材料であり、その組成
を重量％で表わすと次のとおりである。 Ｃ：０．０５〜０．２，Ｓｉ：０〜１．０，Ｍｎ：０〜
１．０，Ｐ：０〜０．０３，Ｓ：０〜０．０３，Ｃｒ：
３０．０〜３３．０，Ｎｉ：２４．０〜２８．０，Ｃ
ｏ：２．０〜４．０，Ｎｂ：０．２〜０．５，Ｎ：０．
１５〜０．３，残部Ｆｅ ＳＵＨ６１６は、ディーゼルエンジンの低負荷用ホット
プラグに用いられている材料であり、その組成を重量％
で表わすと次のとおりである。 Ｃ：０．２〜０．２５，Ｓｉ：０〜１．０，Ｍｎ：０．
５〜１．０，Ｐ：０〜０．０４，Ｓ：０〜０．０３，Ｃ
ｒ：１１．０〜１３．０，Ｎｉ：０．５〜１．０，Ｗ：
０．７５〜１．２５，Ｍｏ：０．７５〜１．２５，Ｖ：
０．２〜０．３，残部Ｆｅ
オーステナイト系鉄基耐熱合金（ＭＩＣ−ＬＣ）とマル
テンサイト系高クローム耐熱鋼（ＳＵＨ６１６）の２種
類とし、精密鍛造により図８に示す形状、寸法（単位ｍ
ｍ）の板状試験片を作成し、これにアルミナイズ処理を
行った。ＭＩＣ−ＬＣは、ディーゼルエンジンの高負荷
用ホットプラグに用いられている材料であり、その組成
を重量％で表わすと次のとおりである。 Ｃ：０．０５〜０．２，Ｓｉ：０〜１．０，Ｍｎ：０〜
１．０，Ｐ：０〜０．０３，Ｓ：０〜０．０３，Ｃｒ：
３０．０〜３３．０，Ｎｉ：２４．０〜２８．０，Ｃ
ｏ：２．０〜４．０，Ｎｂ：０．２〜０．５，Ｎ：０．
１５〜０．３，残部Ｆｅ ＳＵＨ６１６は、ディーゼルエンジンの低負荷用ホット
プラグに用いられている材料であり、その組成を重量％
で表わすと次のとおりである。 Ｃ：０．２〜０．２５，Ｓｉ：０〜１．０，Ｍｎ：０．
５〜１．０，Ｐ：０〜０．０４，Ｓ：０〜０．０３，Ｃ
ｒ：１１．０〜１３．０，Ｎｉ：０．５〜１．０，Ｗ：
０．７５〜１．２５，Ｍｏ：０．７５〜１．２５，Ｖ：
０．２〜０．３，残部Ｆｅ
【００１０】及びのアルミニウムをベースとする溶
湯に添加する成分の種類に付いては、何も添加しない
（通常のアルミナイズ処理）ものと、ボロン（Ｂ）を
０．８重量％添加したものと、マンガン（Ｍｎ）を１．
５重量％添加したものとの３種類の溶湯を用いて処理を
行った。 の溶湯の温度は、大幅な変更ができないので、標準的
な６９０℃と７１０℃の２水準とした。 の母材（被処理品）の溶湯への浸漬時間は、１分と５
分の２水準とした。 との拡散加熱処理の温度と時間は、１０００℃、６
０分の１水準に固定した。
湯に添加する成分の種類に付いては、何も添加しない
（通常のアルミナイズ処理）ものと、ボロン（Ｂ）を
０．８重量％添加したものと、マンガン（Ｍｎ）を１．
５重量％添加したものとの３種類の溶湯を用いて処理を
行った。 の溶湯の温度は、大幅な変更ができないので、標準的
な６９０℃と７１０℃の２水準とした。 の母材（被処理品）の溶湯への浸漬時間は、１分と５
分の２水準とした。 との拡散加熱処理の温度と時間は、１０００℃、６
０分の１水準に固定した。
【００１１】アルミナイズ処理によりワーク表面に金属
間化合物の皮膜が形成され、その膜厚によって皮膜の耐
酸化性等の性能が大きく左右される。また、製品の外形
寸法の大幅な変化は、生産上の障害となる。アルミナイ
ズ処理前後の試験片の外寸の変化をマイクロメータで計
測し、外寸変化量が膜厚にほぼ等しいものとして評価し
た。図１は、ＭＩＣ−ＬＣについての皮膜の平均膜厚を
示し、図２は、ＳＵＨ６１６についての皮膜の平均膜厚
を示す。全体的に溶湯の温度が高く、浸漬時間が長いほ
ど皮膜厚さが大きくなる傾向が見られ、また、Ｂを添加
した場合に膜厚が厚くなる。
間化合物の皮膜が形成され、その膜厚によって皮膜の耐
酸化性等の性能が大きく左右される。また、製品の外形
寸法の大幅な変化は、生産上の障害となる。アルミナイ
ズ処理前後の試験片の外寸の変化をマイクロメータで計
測し、外寸変化量が膜厚にほぼ等しいものとして評価し
た。図１は、ＭＩＣ−ＬＣについての皮膜の平均膜厚を
示し、図２は、ＳＵＨ６１６についての皮膜の平均膜厚
を示す。全体的に溶湯の温度が高く、浸漬時間が長いほ
ど皮膜厚さが大きくなる傾向が見られ、また、Ｂを添加
した場合に膜厚が厚くなる。
【００１２】皮膜の靱性の評価法として、引張試験を用
いてその評価を行った。 引張試験機：１００ＫＮ オートグラフ 試験方法 ：試験片の片面に歪ゲージを貼付け、常温で
引張試験を行いながら、拡大鏡を用いて歪ゲージを貼付
けた面の反対側の皮膜表面を観察し、皮膜表面にクラッ
クが入ったときに、歪ゲージで応力と歪を読取る。ま
た、試験は試験片が破断するまで行い、そのときの引張
り強さと伸びを読取る。ＳＵＨ６１６の試験片は、延性
が乏しいためか、皮膜の表面にクラックが入る前に破断
してしまい、評価することができないので、ＭＩＣ−Ｌ
Ｃの試験片についてだけ試験を行うこととした。したが
って、以下の試験結果は、すべてＭＩＣ−ＬＣの試験片
についてのものである。
いてその評価を行った。 引張試験機：１００ＫＮ オートグラフ 試験方法 ：試験片の片面に歪ゲージを貼付け、常温で
引張試験を行いながら、拡大鏡を用いて歪ゲージを貼付
けた面の反対側の皮膜表面を観察し、皮膜表面にクラッ
クが入ったときに、歪ゲージで応力と歪を読取る。ま
た、試験は試験片が破断するまで行い、そのときの引張
り強さと伸びを読取る。ＳＵＨ６１６の試験片は、延性
が乏しいためか、皮膜の表面にクラックが入る前に破断
してしまい、評価することができないので、ＭＩＣ−Ｌ
Ｃの試験片についてだけ試験を行うこととした。したが
って、以下の試験結果は、すべてＭＩＣ−ＬＣの試験片
についてのものである。
【００１３】図３に引張強さの試験結果を示す。図３か
ら、Ｂを添加した溶湯を用いた処理品では、素材の引張
強さ（図に試料番号０で示す）より大きく低下している
が、Ｍｎを添加した溶湯を用いた処理品は、素材の引張
強さに近いものが多くなっていることがわかる。
ら、Ｂを添加した溶湯を用いた処理品では、素材の引張
強さ（図に試料番号０で示す）より大きく低下している
が、Ｍｎを添加した溶湯を用いた処理品は、素材の引張
強さに近いものが多くなっていることがわかる。
【００１４】図４は、表面皮膜にクラックが入った時点
での応力を示すものである。図４から、Ｂを添加した溶
湯を用いた処理品では、若干の応力の低下が見られる。
Ｍｎを添加した溶湯を用いた処理品は、概して高い応力
値を示すが、１１番の試料（７１０℃，１分）は特に高
い応力値を示している。
での応力を示すものである。図４から、Ｂを添加した溶
湯を用いた処理品では、若干の応力の低下が見られる。
Ｍｎを添加した溶湯を用いた処理品は、概して高い応力
値を示すが、１１番の試料（７１０℃，１分）は特に高
い応力値を示している。
【００１５】図５に伸びの試験結果を示す。図５から、
１１番の試料（Ｍｎ，７１０℃，１分）は、素材の引張
強さ（図に試料番号０で示す）と同程度の伸びを有する
が、１２番の試料（Ｍｎ，７１０℃，５分）では、半分
程度の伸びとなり、他の処理では、いずれも４〜６％の
伸びに止まっている。
１１番の試料（Ｍｎ，７１０℃，１分）は、素材の引張
強さ（図に試料番号０で示す）と同程度の伸びを有する
が、１２番の試料（Ｍｎ，７１０℃，５分）では、半分
程度の伸びとなり、他の処理では、いずれも４〜６％の
伸びに止まっている。
【００１６】図６は、皮膜表面にクラックが入った時点
での歪ゲージの読取値を示す。図６から、１１番の試料
（Ｍｎ，７１０℃，１分）の歪値が一番高く、また、Ｍ
ｎを添加した溶湯を用いた処理品が概して高い歪値を示
している。これは、皮膜の靱性改善にＭｎを添加した溶
湯を用いることが有効であることを示している。
での歪ゲージの読取値を示す。図６から、１１番の試料
（Ｍｎ，７１０℃，１分）の歪値が一番高く、また、Ｍ
ｎを添加した溶湯を用いた処理品が概して高い歪値を示
している。これは、皮膜の靱性改善にＭｎを添加した溶
湯を用いることが有効であることを示している。
【００１７】以上の試験結果から、溶湯にＭｎを添加す
ることにより、処理品に形成される皮膜の靱性が改善さ
れることが確認された。その理由は不明であるが、皮膜
は、Ａｌ−Ｎｉ，Ａｌ−Ｃｒ，Ａｉ−Ｆｅ等からなる二
元合金及びこれらを含む三元合金からなり、Ｍｎを添加
した溶湯を用いる処理を行うと、これらの合金系のどれ
かが母材（被処理材）との境界に偏析し、皮膜の靱性の
改善に寄与しているものと推定される。
ることにより、処理品に形成される皮膜の靱性が改善さ
れることが確認された。その理由は不明であるが、皮膜
は、Ａｌ−Ｎｉ，Ａｌ−Ｃｒ，Ａｉ−Ｆｅ等からなる二
元合金及びこれらを含む三元合金からなり、Ｍｎを添加
した溶湯を用いる処理を行うと、これらの合金系のどれ
かが母材（被処理材）との境界に偏析し、皮膜の靱性の
改善に寄与しているものと推定される。
【００１８】
【発明の効果】本発明は、安価な鉄基合金を母材とし、
その表面に靱性があり、かつ表面精度が良好となる皮膜
が形成できるので、金属表面へのアルミナイズ処理の適
用範囲を拡張できると共に、処理製品の信頼性を向上さ
せることができる。
その表面に靱性があり、かつ表面精度が良好となる皮膜
が形成できるので、金属表面へのアルミナイズ処理の適
用範囲を拡張できると共に、処理製品の信頼性を向上さ
せることができる。
【図１】ＭＩＣ−ＬＣを素材とした試料の平均膜厚を示
す図。
す図。
【図２】ＳＵＨ６１６を素材とした試料の平均膜厚を示
す図。
す図。
【図３】引張強さの試験結果を示す図。
【図４】皮膜にクラックが入った時点での応力を示す
図。
図。
【図５】伸びの試験結果を示す図。
【図６】皮膜にクラックが入った時点での歪値を示す
図。
図。
【図７】アルミナイズ処理の概要を示す図。
【図８】試験片を示す図。
１ 処理槽 ２ 溶湯 ３ ワーク ４ 加熱器
Claims (1)
- 【請求項１】 マンガンを含有するアルミニウム溶湯に
鉄基合金ワークを浸漬し、その後に加熱拡散処理を施し
てワーク表面に金属間化合物の皮膜を形成することを特
徴とする金属表面のアルミナイズ処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18698893A JP3239545B2 (ja) | 1993-06-29 | 1993-06-29 | 金属表面のアルミナイズ処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18698893A JP3239545B2 (ja) | 1993-06-29 | 1993-06-29 | 金属表面のアルミナイズ処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0718410A true JPH0718410A (ja) | 1995-01-20 |
| JP3239545B2 JP3239545B2 (ja) | 2001-12-17 |
Family
ID=16198241
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18698893A Expired - Fee Related JP3239545B2 (ja) | 1993-06-29 | 1993-06-29 | 金属表面のアルミナイズ処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3239545B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020147490A1 (zh) * | 2019-01-17 | 2020-07-23 | 长沙理工大学 | 抗高温蠕变性优良的改性奥氏体不锈钢及其制备方法 |
-
1993
- 1993-06-29 JP JP18698893A patent/JP3239545B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020147490A1 (zh) * | 2019-01-17 | 2020-07-23 | 长沙理工大学 | 抗高温蠕变性优良的改性奥氏体不锈钢及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3239545B2 (ja) | 2001-12-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |