JPS626745B2 - - Google Patents

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JPS626745B2
JPS626745B2 JP58199562A JP19956283A JPS626745B2 JP S626745 B2 JPS626745 B2 JP S626745B2 JP 58199562 A JP58199562 A JP 58199562A JP 19956283 A JP19956283 A JP 19956283A JP S626745 B2 JPS626745 B2 JP S626745B2
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JP
Japan
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powder
aluminum
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pack
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JP58199562A
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JPS6092464A (ja
Inventor
Yukio Yamamoto
Masafumi Kiko
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Matsuda KK
Original Assignee
Matsuda KK
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C10/00Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces
    • C23C10/28Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces using solids, e.g. powders, pastes
    • C23C10/34Embedding in a powder mixture, i.e. pack cementation
    • C23C10/52Embedding in a powder mixture, i.e. pack cementation more than one element being diffused in one step
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
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    • C23C10/28Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces using solids, e.g. powders, pastes
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    • C23C10/36Embedding in a powder mixture, i.e. pack cementation only one element being diffused
    • C23C10/48Aluminising

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕 本発明は、金属物品表面に対するアルミニウム
拡散処理方法に関し、更に詳細には金属物品の表
面に形成されるアルミニウム拡散被膜の耐酸化
性、耐腐食性などを更に向上させるための表面処
理方法に関する。 〔従来技術〕 金属物品の表面にアルミニウムを拡散浸透させ
てその耐酸化性、耐腐食性などを付与する方法は
よく知られている。この方法の一つとして知られ
ているアルミパツク法は、アルミニウム粉末、ア
ルミナ、ハロゲン化活性剤(たとえばNH4Cl)か
ら成るパツク剤中に金属物品埋設して非酸化性雰
囲気中で加熱することにより、金属物品表面にア
ルミニウム拡散被膜を形成するものである。この
アルミパツク処理被膜の耐酸化性、耐腐食性を更
に向上させるためにパツク剤に希土類元素を添加
する方法も知られている。たとえば特開昭56−
87661号公報には、上記アルミニウム粉末の一部
を希土類元素と他の金属(たとえばアルミニウ
ム)との合金粉末または希土類金属のハロゲン化
物粉末に置換してパツク処理を行い、希土類元素
を被処理金属物品表面に拡散浸透させる方法が開
示されている。しかしながら希土類元素は微量添
加した場合には非常に効果があるが、それゆえに
次のような問題点がある。 (イ) 微量添加であるため希土類元素をパツク剤中
に均一に分散させることが極めて難しい。この
ため希土類元素が均一に分散した拡散処理層が
得られない。一方、希土類元素の添加量を多く
すれば、希土類元素の偏在が緩和され、その分
布をほぼ均一にすることができる。しかし、ア
ルミパツク処理は所定のパツク層厚みを得るた
めに長い処理時間が必要である。このためアル
ミニウム拡散層中の希土類元素の量も増加し、
希土類元素がアルミニウム、ニツケルなどと低
融点の化合物をつくり、その結果、被膜が剥離
しやすくなり、母材の耐酸化性が低下してしま
う。 (ロ) 希土類元素をパツク剤中に均一に分散させる
にはできるだけ細かい粒度のもの、たとえば
200メツシユより細かいものを使用することが
望ましい。しかし、希土類元素またはその合金
を、このような粒度まで細粒化することは極め
て難しい。 〔発明の目的〕 したがつて本発明の目的は、耐酸化性、耐腐食
性、耐久性にすぐれたアルミニウム拡散被膜を与
えることができるアルミニウム拡散処理方法を提
供することである。 〔発明の構成〕 本発明者は、アルミパツク処理粉末すなわちパ
ツク剤中のアルミニウム粉末のすべてを、アルミ
ニウムと希土類元素の合金粉末に代えることによ
り本発明の上記目的が達成されることを見出し本
発明を完成するに至つた。 すなわち本発明は、拡散金属粉末とハロゲン化
活性剤と不活性担体粉末とから成る混合粉末中に
金属物品を埋設して非酸化性雰囲気中で加熱する
パツク処理法において、上記混合粉末が、70重量
%以上のアルミニウムと30重量%以下の希土類元
素との合金粉末からなる拡散金属粉末5〜50重量
%と、ハロゲン化活性剤1〜5重量%と、残部不
活性担体粉末とからなり、希土類元素の含有量が
混合粉末の全重量に対して0.01〜5重量%である
ことを特徴とするアルミニウム拡散処理方法であ
る。 以下、本発明を詳細に説明する。 本発明に使用する拡散金属粉末はアルミニウム
と希土類元素との合金粉末であり、アルミニウム
と希土類元素の金属をそれぞれの融点以上の温度
で混合したものを冷却凝固させ、細粉化すること
により得られる。この合金は、固溶体、共融混合
物、または金属間化合物のいずれの形態であつて
もよい。この合金中のアルミニウム含有量は70重
量%以上、希土類元素の含有量は30重量%以下で
ある。希土類元素としてはスカンジウム(Sc)、
イツトリウム(Y)、ランタン(La)、セリウム
(Ce)、プラセオジム(Pr)、ネオジム(Nd)、プ
ロメチウム(Pm)、サマリウム(Sm)、ユーロピ
ウム(Eu)、ガドリニウム(Gd)、テルビウム
(Tb)、ジスプロシウム(Dy)、ホルミウム
(Ho)、エルビウム(Er)、ツリウム(Tm)、イ
ツテルビウム(Yb)、ルテチウム(Lu)およびこ
れらの2種以上の混合物を使用することができ
る。またミツシユメタル(Mm)(La22〜38%、
Ce48〜56%、その他Nd、Pr、Yおよび少量の
Fe、Alを含む、希土類元素95重量%以上の混合
物)も本発明の希土類元素として使用することが
できる。 本発明に使用するハロゲン化活性剤は、パツク
剤中のアルミニウムが被処理金属表面に拡散浸透
するのを促進するものであり、具体的には
NH4ClNH4F、NaCl、MaFなどのハロゲン化物が
使用される。また、不活性担体粉末は、溶融した
合金粉末粒子が相互に接触しないように働くもの
であり、たとえばアルミナが使用される。 本発明はパツク剤の拡散金属粉末としてアルミ
ニウムと希土類元素との合金粉末のみを使用する
ことを特徴としている。このパツク剤を用いてア
ルミパツク処理を行うにはたとえば次のようにす
ればよい。 まずパツク剤中に被処理金属物品を埋設し、非
酸化性雰囲気、たとえばH2またはAr雰囲気中、
700〜900℃で0.5〜2.5時間パツク処理を行う。次
に被処理物をパツク剤の中から取り出し、N2
H2またはArのような非酸化性雰囲気中、800〜
1100℃で1.0〜5.0時間拡散処理を行えばよい。 〔発明の効果〕 本発明によれば、パツク剤中のすべてのアルミ
ニウム粉末と希土類元素とがあらかじめ合金化さ
れているため、パツク剤中に希土類元素が均一に
分散され、偏在することがない。このためパツク
処理後、処理層中に微量の希土類元素が均一に分
散され、従来法、すなわち希土類元素をそのまま
使用したり、あるいはパツク剤中のアルミニウム
粉末の一部と合金化して使用するような場合とく
らべて、耐酸化性、耐腐食性が高いアルミニウム
拡散被膜が得られる。また、すべてのアルミニウ
ムと希土類元素とが合金化されているので、パツ
ク剤の混合調製も容易に行うことができる。 〔実施例〕 次に実施例により本発明を更に詳細に説明す
る。 実施例 1 次の組成を有するNi Resist鋳鉄から25mm×40
mm×5mmの試料を作成した。 C 2.0(重量%) Si 2.2 Mn 1.0 Ni 20.0 Cr 2.2 P 0.03 Fe 残 この試料を次の組成を有するパツク剤中に埋設
し、H2雰囲気中、750℃で1.5時間パツク処理を行
い、次にパツク剤の中から取り出し、N2雰囲気
中、950℃で3.5時間拡散処理を行つた。 パツク剤の組成 アルミナ粉(100〜200メツシユ) 680(重量%) アルミニウムとミツシユメタルとの合金粉(100
〜200メツシユ) 30 ハロゲン活性剤NH4Cl 2 ミツシユメタル(Mm)の添加量はパツク剤の
全重量に対して0.25、0.50、1.0、2.0および5.0重
量%とした。アルミニウム拡散被膜の厚みは0.25
〜1.0%のとき130μ、2%のとき100μ、5%の
とき80μであつた。また比較例として、Mmを合
金化することなくそのまま、パツク剤の全重量に
対して0.50、1.0、2.0および5.0重量%添加したも
のを用いて同様の処理を行つた(パツク剤:アル
ミナ粉(100〜200メツシユ)68重量%、アルミニ
ウム粉(100〜200メツシユ)とMm粉(100〜200
メツシユ)とを合わせて30重量%、NH4Cl 2重
量%)。アルミニウム拡散被膜の厚みは0.5〜1.0
%のとき130μ、2.0%のとき100μ、5%のとき
80μであつた。 このようにして得られた各試料について、次の
ように耐酸化性試験を行つた。 1000℃に保つた大気炉中に上記試料を45分間保
持し、次に試料を炉から取り出して空気中で15分
間自然冷却する。これを1サイクル(60分)とし
て、計40サイクル繰り返した後、試験前後の重量
変化および試験後の表面性状により、被膜の耐酸
化性を評価した。 Mmの添加量を変化させたときの、重量変化を
第1図に示す。従来法(比較例)よりも本発明方
法によるものの耐酸化性がすぐれていることがよ
くわかる。これは、従来法では処理層中に希土類
元素が偏在し、処理層の性状が均一でないため、
耐酸化性の弱い部分が早期に酸化され、それが進
行するためであると考えられる。 またMm添加量が1.0%のときの、加熱冷却サ
イクルの回数と重量変化の関係を第2図に示す。
第2図から、本発明方法により処理された試料は
従来法のものにくらべて重量減がほとんどなく、
耐酸化性にすぐれていることがわかる。 実施例 2 次の組成を有するNi基超合金から実施例1と
同じ寸法の試料を作成した。
【表】 この試料を、実施例1で使用したものと同じ組
成(アルミニウム合金中のMm量はパツク剤の全
重量に対して1.0%)のパツク剤中に埋設し、H2
雰囲気中、750℃で1.5時間パツク処理し、次にパ
ツク剤の中から取り出し、N2雰囲気中、1100℃
で2時間拡散処理を行つた。試料、ともに、
アルミニウム拡散層の厚みは100μであつた。 比較例としてMmを添加しないパツク剤中で、
同様の処理を行つた。 このようにして得られた試料を、1200℃に保つ
た大気炉中に45分間保持し、次に炉から取り出し
て空気中で15分間自然冷却する。これを1サイク
ル(60分)として計30サイクル行つた後、試験前
後の酸化減量を測定した。結果を次表に示す。
【表】 試料、ともに、Mmを添加することによ
り、耐酸化性試験による減量は小さくなつてい
る。
【図面の簡単な説明】
第1図はMm添加量と耐酸化性との関係を示す
グラフであり、第2図は、本発明方法と従来法に
より処理した被膜の耐酸化性を比較して示すグラ
フである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 拡散金属粉末とハロゲン化活性剤と不活性担
    体粉末とから成る混合粉末中に金属物品を埋設し
    て非酸化性雰囲気中で加熱するパツク処理法にお
    いて、上記混合粉末が、70重量%以上のアルミニ
    ウムと30重量%以下の希土類元素との合金粉末か
    らなる拡散金属粉末5〜50重量%と、ハロゲン化
    活性剤1〜5重量%と、残部不活性担体粉末とか
    らなり、希土類元素の含有量が混合粉末の全重量
    に対して0.01〜5重量%であることを特徴とする
    アルミニウム拡散処理方法。
JP19956283A 1983-10-25 1983-10-25 アルミニウム拡散処理方法 Granted JPS6092464A (ja)

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JP19956283A JPS6092464A (ja) 1983-10-25 1983-10-25 アルミニウム拡散処理方法

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JP19956283A JPS6092464A (ja) 1983-10-25 1983-10-25 アルミニウム拡散処理方法

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JPS6092464A JPS6092464A (ja) 1985-05-24
JPS626745B2 true JPS626745B2 (ja) 1987-02-13

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JP19956283A Granted JPS6092464A (ja) 1983-10-25 1983-10-25 アルミニウム拡散処理方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5120449A (en) * 1974-08-12 1976-02-18 Fujita Corp Kozobutsuniokeru taishinkako
JPS5687661A (en) * 1979-12-19 1981-07-16 Hitachi Ltd Metal article coating method

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Publication number Publication date
JPS6092464A (ja) 1985-05-24

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