JPS6047347B2 - 耐剥離性を有するアルミナ被膜の形成方法 - Google Patents
耐剥離性を有するアルミナ被膜の形成方法Info
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- JPS6047347B2 JPS6047347B2 JP54116560A JP11656079A JPS6047347B2 JP S6047347 B2 JPS6047347 B2 JP S6047347B2 JP 54116560 A JP54116560 A JP 54116560A JP 11656079 A JP11656079 A JP 11656079A JP S6047347 B2 JPS6047347 B2 JP S6047347B2
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- Japan
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- alumina
- layer
- alumina film
- forming
- peeling resistance
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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
- C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
- C23C2/26—After-treatment
- C23C2/261—After-treatment in a gas atmosphere, e.g. inert or reducing atmosphere
-
- 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
- C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
- C23C2/26—After-treatment
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- Coating With Molten Metal (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、耐熱鋼等の金属製品にアルミニウム溶融メッ
キを施したうえでこれを熱処理し、金属製品表面にアル
ミナ被膜を形成する方法に関するものてある。
キを施したうえでこれを熱処理し、金属製品表面にアル
ミナ被膜を形成する方法に関するものてある。
従来より、第１図に図式的に示すように、母材１の表面
に、溶融アルミメッキ層２を形成しその中間にアルミ拡
散層３を形成したうえで、熱処理し、表面にＮ。
に、溶融アルミメッキ層２を形成しその中間にアルミ拡
散層３を形成したうえで、熱処理し、表面にＮ。
Ｏ。（黒丸で示す）をＦｅＮＣｒ（白地で示す）等によ
つて結合してなるアルミナ被膜４を形成するとともに、
アルミニウムを母材１中に拡散させたアルミニウム拡散
層３を形成することによつて、耐熱鋼の耐酸化性、耐腐
蝕（耐ハロゲン）性の向上を図るアルミナ被膜形成方法
はよく知られている。しかしながら、このアルミナ被膜
４は、その形成初期には、Ｎ。
つて結合してなるアルミナ被膜４を形成するとともに、
アルミニウムを母材１中に拡散させたアルミニウム拡散
層３を形成することによつて、耐熱鋼の耐酸化性、耐腐
蝕（耐ハロゲン）性の向上を図るアルミナ被膜形成方法
はよく知られている。しかしながら、このアルミナ被膜
４は、その形成初期には、Ｎ。
Ｏ。が耐熱鋼成分であるＦｅＮＣｒ等に包まれた形をと
つているが、高温酸化雰囲気中にさらされ、酸化が進行
するにつれ、ＮはＮ。０３の形成と内部拡散に消費し尽
くされ、Ａ１。
つているが、高温酸化雰囲気中にさらされ、酸化が進行
するにつれ、ＮはＮ。０３の形成と内部拡散に消費し尽
くされ、Ａ１。
０３のバインダー役を果たしていたＦｅ）Ｃｒ等が酸化
を始めて（ＦｅＮＣｒ）。
を始めて（ＦｅＮＣｒ）。
０３となり、表面全体がＡｌ。
Ｏ。、（Ｆｅ、、Ｃｒ）。０３の混合層５となつて、ア
ルミニウム拡散層３から剥離脱落してしまう。
ルミニウム拡散層３から剥離脱落してしまう。
そのため、アルミナ層４の効果で強い耐酸化性および耐
腐蝕性を有していた耐熱鋼の特性は大巾に低下し、とく
にその耐腐蝕性は極端に低下してしまう難点がある。本
発明は、したがつて、従来よりも耐剥離性に優れたアル
ミナ被膜を形成し、耐熱鋼等の耐酸化性、耐腐蝕性を長
期に亘つて有効に持続させることができるアルミナ被膜
の形成方法を提供することを目的としている。
腐蝕性を有していた耐熱鋼の特性は大巾に低下し、とく
にその耐腐蝕性は極端に低下してしまう難点がある。本
発明は、したがつて、従来よりも耐剥離性に優れたアル
ミナ被膜を形成し、耐熱鋼等の耐酸化性、耐腐蝕性を長
期に亘つて有効に持続させることができるアルミナ被膜
の形成方法を提供することを目的としている。
このため、本発明に係るアルミナ被膜形成方法において
は、溶融アルミニウム洛中にＺｎ）Ｍｇ）Ｎｉ、、Ｃａ
等２価の金属元素を３〜２０重量％添加）し、耐熱鋼表
面にＺｎ、、Ｍｇ等を含むアルミニウムメッキ層を形成
したうえで、一次、二次の熱処理を行なつて、アルミナ
被膜の表面にＡｌ２Ｏ３とＺｎＯあるいはＭｇＯ等の反
応によつて内部と密着性を有するＺｎＡ１２０。
は、溶融アルミニウム洛中にＺｎ）Ｍｇ）Ｎｉ、、Ｃａ
等２価の金属元素を３〜２０重量％添加）し、耐熱鋼表
面にＺｎ、、Ｍｇ等を含むアルミニウムメッキ層を形成
したうえで、一次、二次の熱処理を行なつて、アルミナ
被膜の表面にＡｌ２Ｏ３とＺｎＯあるいはＭｇＯ等の反
応によつて内部と密着性を有するＺｎＡ１２０。
、ＭｇＡｌ２Ｏ。等のスピネル構造からクなる複合酸化
物の層を形成し、アルミナ被膜の剥離を防止すると同時
に、スピネル構造自体によつて耐酸化性、耐腐蝕性をよ
り一層向上させるようにしたことを特徴としている。本
発明方法を第１図に示した従来方法と比較して第２図に
示す。
物の層を形成し、アルミナ被膜の剥離を防止すると同時
に、スピネル構造自体によつて耐酸化性、耐腐蝕性をよ
り一層向上させるようにしたことを特徴としている。本
発明方法を第１図に示した従来方法と比較して第２図に
示す。
すなわち本発明方法においては、まず、Ｚｎ．．Ｍｇ．
．Ｎｊ．．Ｃａの各元素のうち少なくとも一種の元素を
３ 〜２暉量％添加して浴温を７００〜９５０゜Ｃに保
つたアルミ合金浴中に耐熱鋼等の母材１０を３０〜１２
叩？間浸漬して、Ａ１中にＺｎ等の添加金属元素が混合
したんメッキ層１１とＡ１拡散層１２とを形成する。Ｚ
ｎｓＭｇ，．Ｎｉ．．Ｃａの２価の金属元素のうち、少
なくとも一種の金属元素を３ 〜２鍾量％を添加するの
は、３重量％以下では、有効なスピネル構造を有する表
面被膜を形成することができず、アルミナ層の自然剥離
を生じ、２呼量％以上では浴の融点が低下し、Ａｌの拡
散に悪影響を及ぼすためてある。
．Ｎｊ．．Ｃａの各元素のうち少なくとも一種の元素を
３ 〜２暉量％添加して浴温を７００〜９５０゜Ｃに保
つたアルミ合金浴中に耐熱鋼等の母材１０を３０〜１２
叩？間浸漬して、Ａ１中にＺｎ等の添加金属元素が混合
したんメッキ層１１とＡ１拡散層１２とを形成する。Ｚ
ｎｓＭｇ，．Ｎｉ．．Ｃａの２価の金属元素のうち、少
なくとも一種の金属元素を３ 〜２鍾量％を添加するの
は、３重量％以下では、有効なスピネル構造を有する表
面被膜を形成することができず、アルミナ層の自然剥離
を生じ、２呼量％以上では浴の融点が低下し、Ａｌの拡
散に悪影響を及ぼすためてある。
また、浴温を７００〜９５０゜Ｃとするのは、従来と同
様で、有効なん拡散層を形成するためである。
様で、有効なん拡散層を形成するためである。
次に、上記Ａ１メッキ層１１は、これを一次、二次熱処
理して、アルミナ層１３の表面にＺｎＯとスピネル構造
を有するＺＴＩＡＩ，Ｏ４（添加元素がＺｎの場合）の
混合被膜１４を形成する。この混合被膜１４とアルミナ
層１３とは、高温酸化雰囲気に長時間さらされると、添
加金属元素の酸化物ＺｎＯ等とＡｌ，Ｏ３とが結合して
、スピネル構造を有する複合酸化物金属層１５として成
長し、Ａｌ，Ｏ３の結合によつて薄くなつたアルミナ層
′ｌ′１３゛を覆う。
理して、アルミナ層１３の表面にＺｎＯとスピネル構造
を有するＺＴＩＡＩ，Ｏ４（添加元素がＺｎの場合）の
混合被膜１４を形成する。この混合被膜１４とアルミナ
層１３とは、高温酸化雰囲気に長時間さらされると、添
加金属元素の酸化物ＺｎＯ等とＡｌ，Ｏ３とが結合して
、スピネル構造を有する複合酸化物金属層１５として成
長し、Ａｌ，Ｏ３の結合によつて薄くなつたアルミナ層
′ｌ′１３゛を覆う。
この複合酸化金属層１５は母材１０との密着性を有する
ため、優れた耐剥離性を示すうえ、そのスピネル構造に
よつて、それ自体優れた耐酸化性、耐腐蝕性を示すので
ある。上記一次熱処理は、ん拡散層１２と母材金属１０
との結合を良好なものにするとともに、アルミナ層１３
を形成するために行なうものであつて、具体的には、７
５０〜９５０゜Ｃの酸化雰囲気中に０．５〜１時間さら
すことによつて行なう。
ため、優れた耐剥離性を示すうえ、そのスピネル構造に
よつて、それ自体優れた耐酸化性、耐腐蝕性を示すので
ある。上記一次熱処理は、ん拡散層１２と母材金属１０
との結合を良好なものにするとともに、アルミナ層１３
を形成するために行なうものであつて、具体的には、７
５０〜９５０゜Ｃの酸化雰囲気中に０．５〜１時間さら
すことによつて行なう。
： また、二次熱処理は、アルミナ層１３の表面にスピ
ネル構造を有する混合被膜１４を生成するために行なう
ものであつて、具体的には、９５０〜１３５０゜Ｃの酸
化雰囲気中に１〜３時間さらすことによつて行なう。こ
の二次熱処理は、母材がフェライト系である場合には、
１０００〜１１００゜Ｃの処理温度とし、オーステナイ
ト系では、処理温度を９５０゜Ｃ前後とすることが好ま
しい。
ネル構造を有する混合被膜１４を生成するために行なう
ものであつて、具体的には、９５０〜１３５０゜Ｃの酸
化雰囲気中に１〜３時間さらすことによつて行なう。こ
の二次熱処理は、母材がフェライト系である場合には、
１０００〜１１００゜Ｃの処理温度とし、オーステナイ
ト系では、処理温度を９５０゜Ｃ前後とすることが好ま
しい。
実施例
いま、代表例としてＳＵＳ４３Ｏの母材を、７５０゜Ｃ
に保つたん−Ｚｎ浴中に６叩冫間浸漬したうえで、７８
０゜Ｃぃ１時間の一次熱処理、１１０゜Ｃ，２時間の二
次熱処理を施した場合のＸ線による表面層の構造解析結
果を第１表に示す。
に保つたん−Ｚｎ浴中に６叩冫間浸漬したうえで、７８
０゜Ｃぃ１時間の一次熱処理、１１０゜Ｃ，２時間の二
次熱処理を施した場合のＸ線による表面層の構造解析結
果を第１表に示す。
第１表から明らかなように、本発明方法にしたがつて、
一次、二次熱処理したものでは、１１５０゜Ｃ−川侍間
の熱処理によつても、剥離は生じないうえ、表面は、ス
ピネル構造を有するＺｎＮ２Ｏ，によつてほぼ完全に覆
われていることが証明され：る。
一次、二次熱処理したものでは、１１５０゜Ｃ−川侍間
の熱処理によつても、剥離は生じないうえ、表面は、ス
ピネル構造を有するＺｎＮ２Ｏ，によつてほぼ完全に覆
われていることが証明され：る。
なお、本発明者等が、ん浴中のＺｎ量を０〜１０重量％
まで１％きざみでテストピースを作成し、上記と同様、
１１５０゜Ｃ−川侍間の耐熱テストを行なつた結果によ
れば、Ｏ〜２重量％では、従来の場合と同様、自然剥離
を生じた。
まで１％きざみでテストピースを作成し、上記と同様、
１１５０゜Ｃ−川侍間の耐熱テストを行なつた結果によ
れば、Ｏ〜２重量％では、従来の場合と同様、自然剥離
を生じた。
次に、腐蝕減量テストの結果を第２表に示す。
この腐蝕減量テストは、一次、二次熱処理を施したテス
トピース表面に、鉛化合物３Ｐｂ３（ＰＯ４）２・Ｐｂ
Ｃｌ２を塗布し、これを第２表に示す加熱条件で熱処理
した後の腐蝕減量を測定することによつて行なつた。こ
のテスト結果から明らかなように、本発明によれば、Ｚ
ｎ等の２価の金属元素を添加しない従来のものに比して
、その腐蝕減量度を大幅に低減することがてきる。
トピース表面に、鉛化合物３Ｐｂ３（ＰＯ４）２・Ｐｂ
Ｃｌ２を塗布し、これを第２表に示す加熱条件で熱処理
した後の腐蝕減量を測定することによつて行なつた。こ
のテスト結果から明らかなように、本発明によれば、Ｚ
ｎ等の２価の金属元素を添加しない従来のものに比して
、その腐蝕減量度を大幅に低減することがてきる。
これは、本発明方法によるアルミナ被膜では、耐剥離性
の向上に加えて、アルミナ被膜表面を覆うスピネル構造
の複合酸化金属層が、それ自身そのスピネル構造によつ
て耐腐蝕性を与えるためである。なお、スピネル構造は
絶縁性を有するので、高温絶縁材としても使用できる。
なお、上記実施例ではＳＵＳ４３Ｏについてのテスト結
果について説明したが、本発明は、耐熱鋼として使用さ
れる１３クロム鋼、１８−８ステンレス鋼、鋳鋼等にも
適用しうることはいうまでもない。
の向上に加えて、アルミナ被膜表面を覆うスピネル構造
の複合酸化金属層が、それ自身そのスピネル構造によつ
て耐腐蝕性を与えるためである。なお、スピネル構造は
絶縁性を有するので、高温絶縁材としても使用できる。
なお、上記実施例ではＳＵＳ４３Ｏについてのテスト結
果について説明したが、本発明は、耐熱鋼として使用さ
れる１３クロム鋼、１８−８ステンレス鋼、鋳鋼等にも
適用しうることはいうまでもない。
第１図は従来のアルミナ被膜形成方法を図式的に示す説
明図、第２図は本発明に係るアルミナ被膜形成方法を図
式的に示す説明図てある。 １０・・・・・母材、１１・・・・・・Ａ１−Ｚｎメッ
キ層、１２・・・・・Ｎ拡散層、１３・・・・・・アル
ミナ層、１４・・・・・・混合被膜、１５・・・・・・
複合酸化金属層。
明図、第２図は本発明に係るアルミナ被膜形成方法を図
式的に示す説明図てある。 １０・・・・・母材、１１・・・・・・Ａ１−Ｚｎメッ
キ層、１２・・・・・Ｎ拡散層、１３・・・・・・アル
ミナ層、１４・・・・・・混合被膜、１５・・・・・・
複合酸化金属層。
Claims (1)
- １ 金属製品表面にアルミナ被膜を形成する方法であつ
て、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｃａの各元素のうち少なくとも
一種の元素を３〜２０重量％添加して浴温７００〜９５
０℃に保つたアルミナ合金浴中に、金属製品を３０〜１
２０秒浸漬処理した後、該金属製品を７５０〜９５０℃
の酸化雰囲気中で０．５〜１時間一次熱処理し、次いで
９５０〜１３５０℃の酸化雰囲気中で１〜３時間二次熱
処理し、金属製品の被膜表面にスピネル構造を有する複
合酸化金属層を形成するようにしたことを特徴とする耐
剥離性を有するアルミナ被膜の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54116560A JPS6047347B2 (ja) | 1979-09-10 | 1979-09-10 | 耐剥離性を有するアルミナ被膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54116560A JPS6047347B2 (ja) | 1979-09-10 | 1979-09-10 | 耐剥離性を有するアルミナ被膜の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5641364A JPS5641364A (en) | 1981-04-18 |
| JPS6047347B2 true JPS6047347B2 (ja) | 1985-10-21 |
Family
ID=14690126
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP54116560A Expired JPS6047347B2 (ja) | 1979-09-10 | 1979-09-10 | 耐剥離性を有するアルミナ被膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6047347B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10174413B2 (en) | 2013-05-07 | 2019-01-08 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Al-based alloy plated steel material having excellent post-coating corrosion resistance |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5309653B2 (ja) * | 2008-03-31 | 2013-10-09 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 合金化溶融亜鉛めっき鋼板およびその製造方法 |
| US11674212B2 (en) | 2014-03-28 | 2023-06-13 | Kubota Corporation | Cast product having alumina barrier layer |
| JP6534721B2 (ja) * | 2017-11-20 | 2019-06-26 | 株式会社クボタ | アルミナバリア層を有する鋳造製品の製造方法 |
-
1979
- 1979-09-10 JP JP54116560A patent/JPS6047347B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10174413B2 (en) | 2013-05-07 | 2019-01-08 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Al-based alloy plated steel material having excellent post-coating corrosion resistance |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5641364A (en) | 1981-04-18 |
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