JPS6017064A - 鉄鋼表面にけい素拡散被覆又は窒化けい素被覆を形成する方法 - Google Patents
鉄鋼表面にけい素拡散被覆又は窒化けい素被覆を形成する方法Info
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- JPS6017064A JPS6017064A JP12319283A JP12319283A JPS6017064A JP S6017064 A JPS6017064 A JP S6017064A JP 12319283 A JP12319283 A JP 12319283A JP 12319283 A JP12319283 A JP 12319283A JP S6017064 A JPS6017064 A JP S6017064A
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-
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- 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
- C23C12/00—Solid state diffusion of at least one non-metal element other than silicon and at least one metal element or silicon into metallic material surfaces
-
- 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
- C23C10/36—Embedding in a powder mixture, i.e. pack cementation only one element being diffused
- C23C10/44—Siliconising
- C23C10/46—Siliconising of ferrous surfaces
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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
- C23C26/00—Coating not provided for in groups C23C2/00 - C23C24/00
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- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、鉄、鋼、ステンレス鋼のような鉄や鉄合金の
表面に珪素拡散被覆又は窒化珪素の被覆を施すための工
業的方法に関するものである。
表面に珪素拡散被覆又は窒化珪素の被覆を施すための工
業的方法に関するものである。
従来から鉄鋼の浸珪処理方法としていくつかの方法が提
案され実用化されているが、金属珪素粉末とかフェロシ
リコン粉末を拡散剤として使用すると珪素浸透拡散層が
多孔質のものとなるので敬遠されていたし、工業化され
ていないのが現状である。
案され実用化されているが、金属珪素粉末とかフェロシ
リコン粉末を拡散剤として使用すると珪素浸透拡散層が
多孔質のものとなるので敬遠されていたし、工業化され
ていないのが現状である。
本発明はかかる欠点を解決せんとしてなされたものであ
り、その要旨は （１）鉄鋼表面に、すを重量係で０３〜１０％含有する
Ｆｅ −８１−ＡＪ＆合金粉末を用いて珪素拡散被覆処
理を行うことを特徴とする鉄鋼表面に珪素拡散被覆を形
成する方法。
り、その要旨は （１）鉄鋼表面に、すを重量係で０３〜１０％含有する
Ｆｅ −８１−ＡＪ＆合金粉末を用いて珪素拡散被覆処
理を行うことを特徴とする鉄鋼表面に珪素拡散被覆を形
成する方法。
（２）鉄鋼表面に豆を重量％で０．３〜１０％含有する
Ｆｅ−８ｉ−Ａ、１合金粉末を用いて珪素拡散被覆処理
を行い、ついでその表向を窒化することを特徴とする鉄
鋼表面に窒化珪素被覆を形成する方法である。
Ｆｅ−８ｉ−Ａ、１合金粉末を用いて珪素拡散被覆処理
を行い、ついでその表向を窒化することを特徴とする鉄
鋼表面に窒化珪素被覆を形成する方法である。
本発明者は浸珪処理の欠陥である拡散層に於ける多孔性
をフェロシリコン粉末の使用法に於いて解決せんと永年
研究の結果、封孔効果を示すものとして炭素、アルミニ
ューム、チタン、クロムが有望であることを見出し、こ
れらの金属のフェロシリコンえの混合利用を研究した。
をフェロシリコン粉末の使用法に於いて解決せんと永年
研究の結果、封孔効果を示すものとして炭素、アルミニ
ューム、チタン、クロムが有望であることを見出し、こ
れらの金属のフェロシリコンえの混合利用を研究した。
その結果届の添加が、封孔効果にも経済性においても最
も優れているのみならず、重量％０．３〜１０％のＡｋ
を含有するフェロシリコン塊は湿度の影響により自然風
化崩壊して粉末状となり、鋳塊を粉砕機にかけることな
く、そのまま浸珪処理に使用可能であシ多孔性が充分解
消されること見出した。
も優れているのみならず、重量％０．３〜１０％のＡｋ
を含有するフェロシリコン塊は湿度の影響により自然風
化崩壊して粉末状となり、鋳塊を粉砕機にかけることな
く、そのまま浸珪処理に使用可能であシ多孔性が充分解
消されること見出した。
本発明において主剤たるＵ混入フェロシリコン粉末と促
進剤として塩化アンモニューム、焼結緩和剤としてアル
ミナ粉末の混合拡散剤の中に鉄鋼成品を埋没し、８００
℃から１．１００°Ｃの温度に加熱すると、被処理材表
面に無孔にして平滑な、珪素浸透拡散層が形成される。
進剤として塩化アンモニューム、焼結緩和剤としてアル
ミナ粉末の混合拡散剤の中に鉄鋼成品を埋没し、８００
℃から１．１００°Ｃの温度に加熱すると、被処理材表
面に無孔にして平滑な、珪素浸透拡散層が形成される。
この際雰囲気として水素雰囲気もしくは無酸化雰囲気が
好ましいが大気中においてもその目的を達し得る。粉末
の粘度は８０〜１２０メツシユの範囲が最も好ましい結
果をもたらす。また塩化アンモニューム（Ｎｌ−１４ｃ
、ｅ）の添加量は通常６％以下であるが１％でも充分良
好な珪素拡散層を形成する。加熱温度と加熱時間の関係
であるが、比較的低温即ち８００°Ｃ〜９５０℃の温度
では長時間即ち７〜２０時間の加熱が必要であり、比較
的高温即ち１０００°Ｃ〜１ｉｏｏ”ｃでは１〜２時間
の短時間処理で珪素の拡散層が得られる。
好ましいが大気中においてもその目的を達し得る。粉末
の粘度は８０〜１２０メツシユの範囲が最も好ましい結
果をもたらす。また塩化アンモニューム（Ｎｌ−１４ｃ
、ｅ）の添加量は通常６％以下であるが１％でも充分良
好な珪素拡散層を形成する。加熱温度と加熱時間の関係
であるが、比較的低温即ち８００°Ｃ〜９５０℃の温度
では長時間即ち７〜２０時間の加熱が必要であり、比較
的高温即ち１０００°Ｃ〜１ｉｏｏ”ｃでは１〜２時間
の短時間処理で珪素の拡散層が得られる。
拡散剤の焼結緩和剤としてＡｋ２０５を用いるとＮＨ４
ＣＪと化学反応をおこしてＡ−ｅｃｊｌ’−、十Ｆｅ→
、す十Ｆ ｅ ＣＬ３ 、 、ｕが遊離するので無孔浸
珪に好ましい影響をもたらし、アルミナは重量係にてフ
ェロシリコンの２〜４倍捷で使用することが出来る。そ
の点綴和剤としてＳ ＋ ０２を用いることは好ましく
ない。
ＣＪと化学反応をおこしてＡ−ｅｃｊｌ’−、十Ｆｅ→
、す十Ｆ ｅ ＣＬ３ 、 、ｕが遊離するので無孔浸
珪に好ましい影響をもたらし、アルミナは重量係にてフ
ェロシリコンの２〜４倍捷で使用することが出来る。そ
の点綴和剤としてＳ ＋ ０２を用いることは好ましく
ない。
拡散被纜に用いる混合拡散剤の繰返し使用については、
初回の与剤に対してＦｅ＊ ８ ’ ＋人ｅの合金粉末
を５〜１０ｗｔ％補充して２回目の処理を行い３回目以
降の処理も同様にして補充を繰返して拡散剤を使用する
。
初回の与剤に対してＦｅ＊ ８ ’ ＋人ｅの合金粉末
を５〜１０ｗｔ％補充して２回目の処理を行い３回目以
降の処理も同様にして補充を繰返して拡散剤を使用する
。
フェロシリコンは市販の２号品（Ｓｉ７５〜８０％）を
使用して肩を０．３〜１０ｗｔ％混合する。
使用して肩を０．３〜１０ｗｔ％混合する。
その理由は第１図にて明かの如くフェロシリコンが崩壊
し易いからと届によるシリコナイジングの封孔効果を期
待するからである。シリコナイジングの拡散層の厚みは
０．６〜Ｄ、 ５ ｍｍ形成されれば充分である。第１
図はフェロシリコン崩壊に及ぼすＰ、 ＡＪ！＝の影響
を示す。
し易いからと届によるシリコナイジングの封孔効果を期
待するからである。シリコナイジングの拡散層の厚みは
０．６〜Ｄ、 ５ ｍｍ形成されれば充分である。第１
図はフェロシリコン崩壊に及ぼすＰ、 ＡＪ！＝の影響
を示す。
次に窒化珪素は、代表的なセラミックの一つであシ、耐
蝕性並びに耐酸性にすぐれるとともに耐熱性も著しくま
た耐摩耗性にも強い。従って鉄鋼の表面をセラミック化
することにより、鉄鋼の耐久力を倍加するとともにセラ
ミックの欠点である機械的強度の弱さを鉄鋼により補わ
んするものであり、鉄や鉄合金の工業的利用分野が表面
のセラミック化によシ著しく拡大強化されることが期待
される。本発明はかかる窒化珪素被覆を鉄鋼表面に形成
するための出期的な方法である。
蝕性並びに耐酸性にすぐれるとともに耐熱性も著しくま
た耐摩耗性にも強い。従って鉄鋼の表面をセラミック化
することにより、鉄鋼の耐久力を倍加するとともにセラ
ミックの欠点である機械的強度の弱さを鉄鋼により補わ
んするものであり、鉄や鉄合金の工業的利用分野が表面
のセラミック化によシ著しく拡大強化されることが期待
される。本発明はかかる窒化珪素被覆を鉄鋼表面に形成
するための出期的な方法である。
すなわち本発明において、さきの鉄鋼表面におけるシリ
コナイジングの拡散層の厚みを０．３〜Ｑ、 ５ ｍｍ
形成されたこの表面を窒化することによシ最外層は５ｉ
５Ｎ４を主体とする硬度の高い窒化物層が形成される。
コナイジングの拡散層の厚みを０．３〜Ｑ、 ５ ｍｍ
形成されたこの表面を窒化することによシ最外層は５ｉ
５Ｎ４を主体とする硬度の高い窒化物層が形成される。
窒化はアンモニア気流中で７００〜９００°Ｃの温度で
２〜８時間処理すると０．３０ ａｍ、以上の厚みが窒
化されＳｉ３Ｎ４の皮膜が出来る。窒化物層の厚さはＳ
ｉの含有量によって影響され、８ｉが増すと厚みは減少
する。例えば同一加熱条件で１％Ｓｉ で１４μあった
窒化物層の厚みが、Ｓｉ ４％に増加すると６μに減少
する。従って窒化物層の厚みを増すために窒化温度は７
００℃以下では不充分で７００″Ｃ以上が好ましい。
２〜８時間処理すると０．３０ ａｍ、以上の厚みが窒
化されＳｉ３Ｎ４の皮膜が出来る。窒化物層の厚さはＳ
ｉの含有量によって影響され、８ｉが増すと厚みは減少
する。例えば同一加熱条件で１％Ｓｉ で１４μあった
窒化物層の厚みが、Ｓｉ ４％に増加すると６μに減少
する。従って窒化物層の厚みを増すために窒化温度は７
００℃以下では不充分で７００″Ｃ以上が好ましい。
窒化法としてはＮＨ３ガスによるガス窒化法のみならず
ＲＸガス、有機液剤の添加による窒化を主体とする浸炭
窒化法も採用される。浸炭は珪素浸透拡散層の封孔効果
に寄与するので浸炭をともなう窒化法は好ましいもので
ある。
ＲＸガス、有機液剤の添加による窒化を主体とする浸炭
窒化法も採用される。浸炭は珪素浸透拡散層の封孔効果
に寄与するので浸炭をともなう窒化法は好ましいもので
ある。
以上述べた如く本発明は浸珪処理をＡ！含有フェロシリ
コン粉末により従来一般に行われているパック法により
加熱炉内で処理し、珪素拡散被覆を形成するが、更にそ
の表面を引続き製品を一般に行われている窒化法あるい
は浸炭窒化法によシ窒化あるいは浸炭窒化することによ
シ、鉄鋼部材の表面に窒化珪素の拡散被覆と封孔を施す
ための極めて効果のある工業的方法である。
コン粉末により従来一般に行われているパック法により
加熱炉内で処理し、珪素拡散被覆を形成するが、更にそ
の表面を引続き製品を一般に行われている窒化法あるい
は浸炭窒化法によシ窒化あるいは浸炭窒化することによ
シ、鉄鋼部材の表面に窒化珪素の拡散被覆と封孔を施す
ための極めて効果のある工業的方法である。
実施例Ｉ
合金剤の組成
５ｉ−７５、Ｆｅ −２５合金に対してＡＡ８％の合金
粉末届、０３粉末重量にて上記と等量 ＮＨ４ＣＡ ３ ｗ ｔ％ 処理品 軟鋼板及棒鋼 加熱温度 ９５０°Ｃ１加熱時間５Ｈ 以上の条件にてシリコナイジングを実施し厚み３００μ
の無孔浸透層を得た。
粉末届、０３粉末重量にて上記と等量 ＮＨ４ＣＡ ３ ｗ ｔ％ 処理品 軟鋼板及棒鋼 加熱温度 ９５０°Ｃ１加熱時間５Ｈ 以上の条件にてシリコナイジングを実施し厚み３００μ
の無孔浸透層を得た。
次いで本資料をアンモニヤ気流中で８００ ”０−４
Ｈ窒化処理を施した。
Ｈ窒化処理を施した。
結果３００μの浸珪層の外層１８０μの厚さに窒化珪素
Ｓ＋３Ｎ４の検出を見た。
Ｓ＋３Ｎ４の検出を見た。
実施例■
合金剤の組成
５ｉ−７５、Ｆｅ −２５合金に対して届５％の合金粉
末 Ａ、ｅ２０３粉末重量にて上記と等量 Ｎｌ（＋ＣＡ ２ ｗ ｔ％ 処理品 軟鋼板及１８−８鋼板 加熱温度 １．０００°Ｃ１加熱・時間６ Ｈ以上の条
件にてシリコナイジングを実施した結果厚み２５０μの
無孔浸珪層を得た。
末 Ａ、ｅ２０３粉末重量にて上記と等量 Ｎｌ（＋ＣＡ ２ ｗ ｔ％ 処理品 軟鋼板及１８−８鋼板 加熱温度 １．０００°Ｃ１加熱・時間６ Ｈ以上の条
件にてシリコナイジングを実施した結果厚み２５０μの
無孔浸珪層を得た。
次いで本資料をアンモニヤ気流中で８５０℃−５Ｈ望化
処理を施した。
処理を施した。
結果２５０μ浸珪層のＳｉが蟹化され５ｉ５Ｎ４が２５
０μの厚みにわたり検出された。
０μの厚みにわたり検出された。
第１図はフェロシリコン崩壊に及ぼすＰｌ、すの影響を
示す図である。
示す図である。
Claims (2)
- （１）鉄鋼表面に届を重ｔ％で０．３〜１０％含有する
Ｆｅ −８１−Ａ１１＝合金粉末を用いて珪素拡散被覆
処理を行うことを特徴とする鉄鋼表面に珪素拡散被覆を
形成する方法。 - （２）鉄鋼表面にＡ！を重量係で０．３〜１０％含有す
るＦｅ−８ｉ−見合金粉末を用いて珪素拡散被覆処理を
行い、ついでその表面を窒化することを特徴とする鉄鋼
表面に窒化珪素被覆を形成する方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12319283A JPS6017064A (ja) | 1983-07-08 | 1983-07-08 | 鉄鋼表面にけい素拡散被覆又は窒化けい素被覆を形成する方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12319283A JPS6017064A (ja) | 1983-07-08 | 1983-07-08 | 鉄鋼表面にけい素拡散被覆又は窒化けい素被覆を形成する方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6017064A true JPS6017064A (ja) | 1985-01-28 |
| JPH0218383B2 JPH0218383B2 (ja) | 1990-04-25 |
Family
ID=14854466
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12319283A Granted JPS6017064A (ja) | 1983-07-08 | 1983-07-08 | 鉄鋼表面にけい素拡散被覆又は窒化けい素被覆を形成する方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6017064A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100946070B1 (ko) * | 2002-11-27 | 2010-03-10 | 주식회사 포스코 | 고규소 전기강판 제조방법 |
| KR100967049B1 (ko) * | 2002-11-11 | 2010-06-29 | 주식회사 포스코 | 고규소 강판 제조방법 |
| KR101060913B1 (ko) | 2003-12-20 | 2011-08-30 | 주식회사 포스코 | 철손특성이 우수한 고규소 방향성 전기강판의 제조방법 |
| CN105525255A (zh) * | 2015-12-17 | 2016-04-27 | 常州大学 | 钢的一种快速高效铝-硅-氮复合渗技术 |
-
1983
- 1983-07-08 JP JP12319283A patent/JPS6017064A/ja active Granted
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100967049B1 (ko) * | 2002-11-11 | 2010-06-29 | 주식회사 포스코 | 고규소 강판 제조방법 |
| KR100946070B1 (ko) * | 2002-11-27 | 2010-03-10 | 주식회사 포스코 | 고규소 전기강판 제조방법 |
| KR101060913B1 (ko) | 2003-12-20 | 2011-08-30 | 주식회사 포스코 | 철손특성이 우수한 고규소 방향성 전기강판의 제조방법 |
| CN105525255A (zh) * | 2015-12-17 | 2016-04-27 | 常州大学 | 钢的一种快速高效铝-硅-氮复合渗技术 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0218383B2 (ja) | 1990-04-25 |
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