JPH03115559A - 高アルミ含有フェライト系ステンレス鋼で被覆したオーステナイト系材料の製造方法 - Google Patents
高アルミ含有フェライト系ステンレス鋼で被覆したオーステナイト系材料の製造方法Info
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- JPH03115559A JPH03115559A JP24926389A JP24926389A JPH03115559A JP H03115559 A JPH03115559 A JP H03115559A JP 24926389 A JP24926389 A JP 24926389A JP 24926389 A JP24926389 A JP 24926389A JP H03115559 A JPH03115559 A JP H03115559A
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- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (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】
（産業上の利用分野）
本発明は、溶融塩等の高温でしかも激しい腐食性の雰囲
気で使用されるオーステナイト系材料を主体としたクラ
ッド材の製造方法に関する。
気で使用されるオーステナイト系材料を主体としたクラ
ッド材の製造方法に関する。
（従来の技術）
溶融塩等の高温で腐食性の強しく環境においては、オー
ステナイト系ステンレス鋼或は高ニッケル合金等の表面
にアルミニウム（以下、Ａ１と略記する）を含浸させ表
面のＡ１濃度を高くすることによって高温耐食性を向上
させる方法がしばしば採用される。
ステナイト系ステンレス鋼或は高ニッケル合金等の表面
にアルミニウム（以下、Ａ１と略記する）を含浸させ表
面のＡ１濃度を高くすることによって高温耐食性を向上
させる方法がしばしば採用される。
しかし、オーステナイト系ステンレス鋼中にはＡ１が拡
散しにくく、また、ニッケルと金属間化合物を形成し、
希望する高温耐食性の高い皮膜を得ることがなかなか難
しい。一方、フェライト系ステンレス鋼中にはＡ２が拡
散しやすく、耐食性の高い皮膜を形成するものの、高温
で使用中に八２が表面から内部まで拡散してしまい、表
面のＡｉｌ、濃度がすぐに減少し、耐食性が早期に失わ
れるという欠点がある。しかも、フェライト系ステンレ
ス鋼は、オーステナイト系材料に比べて高温強度そのも
のが弱いという欠点もある。
散しにくく、また、ニッケルと金属間化合物を形成し、
希望する高温耐食性の高い皮膜を得ることがなかなか難
しい。一方、フェライト系ステンレス鋼中にはＡ２が拡
散しやすく、耐食性の高い皮膜を形成するものの、高温
で使用中に八２が表面から内部まで拡散してしまい、表
面のＡｉｌ、濃度がすぐに減少し、耐食性が早期に失わ
れるという欠点がある。しかも、フェライト系ステンレ
ス鋼は、オーステナイト系材料に比べて高温強度そのも
のが弱いという欠点もある。
これらの欠点を解消するために、本発明者等は、オース
テナイト系ステンレス鋼表面に高へ２含イｆフェライト
系ステンレス鋼をクラッドすることを開発し、特願平１
−９９７０号として出願している。このクラッドによっ
て、Ａ２がフェライト層内にとどまるため、高温耐食性
の劣化が少なく、高温強度と加工性に優れた複合材とな
る。
テナイト系ステンレス鋼表面に高へ２含イｆフェライト
系ステンレス鋼をクラッドすることを開発し、特願平１
−９９７０号として出願している。このクラッドによっ
て、Ａ２がフェライト層内にとどまるため、高温耐食性
の劣化が少なく、高温強度と加工性に優れた複合材とな
る。
（発明が解決しようとする課題）
しかし、ＡＩｌ、を含有するフェライト系ステンレス鋼
は、ＡＩｔを含有しないタイプ或はオーステナイト系ス
テンレス鋼等の材料に比較して加工性が劣るため、塑性
加工、溶接加工等の作業が困難なものとなる。すなわち
、加工性の良好なオーステナイト系材料とクラッドされ
ているとは言え、含有Ａｌ１ｍにより異なるが、やはり
高ＡＪ！含有鋼のクラッドは、塑性加工、溶接加工等の
加工性はオーステナイト系材料単体の場合に比較して幾
分劣ることは止むを得ない。
は、ＡＩｔを含有しないタイプ或はオーステナイト系ス
テンレス鋼等の材料に比較して加工性が劣るため、塑性
加工、溶接加工等の作業が困難なものとなる。すなわち
、加工性の良好なオーステナイト系材料とクラッドされ
ているとは言え、含有Ａｌ１ｍにより異なるが、やはり
高ＡＪ！含有鋼のクラッドは、塑性加工、溶接加工等の
加工性はオーステナイト系材料単体の場合に比較して幾
分劣ることは止むを得ない。
そこで、本発明は、この加工性の難点を克服し、Ａ１を
高濃度で含有する表面層を形成し、加工性、耐食性、耐
熱性等の諸性質に優れた複合材を提供することを目的と
する。
高濃度で含有する表面層を形成し、加工性、耐食性、耐
熱性等の諸性質に優れた複合材を提供することを目的と
する。
（課題を解決するための手段）
本発明は、その目的を達成するために、母材をオーステ
ナイト系ステンレス鋼等の耐熱合金とし、該耐熱合金に
厚さ２μｍ以上のフェライト系ステンレス鋼をクラッド
したクラッド材のフェライト系ステンレス鋼面にアルミ
ニウム層を形成し、真空又は適当な雰囲気中で、８００
℃〜１２００℃の温度でアルミニウムの拡散処理を施す
ことにより、表面を耐高温酸化性の良好な高アルミ含有
フェライト系ステンレス鋼とすることを特徴とする。
ナイト系ステンレス鋼等の耐熱合金とし、該耐熱合金に
厚さ２μｍ以上のフェライト系ステンレス鋼をクラッド
したクラッド材のフェライト系ステンレス鋼面にアルミ
ニウム層を形成し、真空又は適当な雰囲気中で、８００
℃〜１２００℃の温度でアルミニウムの拡散処理を施す
ことにより、表面を耐高温酸化性の良好な高アルミ含有
フェライト系ステンレス鋼とすることを特徴とする。
ここで、高アルミニウム層の形成は、フェライト系ステ
ンレス鋼面にアルミニウム箔の貼付けのほか、アルミニ
ウムの溶射、アルミニウム浴へ浸漬するなどの後、真空
炉又は適当な雰囲気の加熱炉での加熱等によって、アル
ミニウムの拡散を行なわせるものである。またアルミニ
ウム箔コイルを使用して高アルミニウム層を形成する際
、フェライト系ステンレス鋼面に、アルミニウム箔コイ
ルを重ねて固定した後で、さらに剥離材として、予め酸
化皮膜を形成させた２〜５％ＡＩ！、含有クロム系耐熱
鋼の薄板コイルを重ねて、これらの合わせコイルを加熱
し、冷却してから剥離しても良い。
ンレス鋼面にアルミニウム箔の貼付けのほか、アルミニ
ウムの溶射、アルミニウム浴へ浸漬するなどの後、真空
炉又は適当な雰囲気の加熱炉での加熱等によって、アル
ミニウムの拡散を行なわせるものである。またアルミニ
ウム箔コイルを使用して高アルミニウム層を形成する際
、フェライト系ステンレス鋼面に、アルミニウム箔コイ
ルを重ねて固定した後で、さらに剥離材として、予め酸
化皮膜を形成させた２〜５％ＡＩ！、含有クロム系耐熱
鋼の薄板コイルを重ねて、これらの合わせコイルを加熱
し、冷却してから剥離しても良い。
（作用）
本発明においては、加工性の悪い高ＡＩ２を含有する素
材を当初から使用してクラッドとはせずに、ＡＩを含有
しないフェライト系ステンレス鋼とオーステナイト系材
料とのクラッドを先ず製造し、これを必要に応じて所定
の形状に加工する。
材を当初から使用してクラッドとはせずに、ＡＩを含有
しないフェライト系ステンレス鋼とオーステナイト系材
料とのクラッドを先ず製造し、これを必要に応じて所定
の形状に加工する。
その後、フェライト系ステンレス鋼にＡ１を拡散させる
方式を採用している。このようにして高Ａ２を含有する
層を形成するとき、工程数が増えるものの、全体として
有利な点が得られる。すなわち、オーステナイト系材料
単体の場合には、ＡＩは容易に拡散浸透しないが、フェ
ライト層への拡散は早く、容易に浸透して耐酸化性を著
しく向上させる。これは、ＡｆＬがオーステナイト系ス
テンレス鋼には固溶しにくく、また拡散速度も遅いのに
対して、フェライト系ステンレス鋼中への固溶が容易で
あり、浸透も迅速に行われるためである。
方式を採用している。このようにして高Ａ２を含有する
層を形成するとき、工程数が増えるものの、全体として
有利な点が得られる。すなわち、オーステナイト系材料
単体の場合には、ＡＩは容易に拡散浸透しないが、フェ
ライト層への拡散は早く、容易に浸透して耐酸化性を著
しく向上させる。これは、ＡｆＬがオーステナイト系ス
テンレス鋼には固溶しにくく、また拡散速度も遅いのに
対して、フェライト系ステンレス鋼中への固溶が容易で
あり、浸透も迅速に行われるためである。
また、Ａｌ１を含有しないフェライト系ステンレス鋼と
オーステナイト系材料とのクラッドをまず製造し、これ
を加工するため、クラッドは圧延等の塑性加工、切断加
工、溶接加工等が施される。
オーステナイト系材料とのクラッドをまず製造し、これ
を加工するため、クラッドは圧延等の塑性加工、切断加
工、溶接加工等が施される。
このとき、例えばクラッドはバイメタル効果による熱変
形が起り、これを軽減するためにフェライト層の厚さを
薄くしたいが、特願平１−９９７０に示したごとく、最
初から数十μｍ以下のフェライト系ステンレス鋼の薄板
を製造するのは、圧延コストが上昇し、そこにおのづか
ら製造板厚の限界がある。これを目的の厚みよりも全体
が厚いクラッド素材を先づ用意し、その加工性の良い厚
いクラッドを目的の厚さまで圧延すれば容易にフェライ
ト層の厚さを薄くすることができ、その後、ＡＩｌ、を
拡散浸透することにより、高ＡＩフェライト系ステンレ
ス鋼の耐酸化性良好な薄層を得ることができる。
形が起り、これを軽減するためにフェライト層の厚さを
薄くしたいが、特願平１−９９７０に示したごとく、最
初から数十μｍ以下のフェライト系ステンレス鋼の薄板
を製造するのは、圧延コストが上昇し、そこにおのづか
ら製造板厚の限界がある。これを目的の厚みよりも全体
が厚いクラッド素材を先づ用意し、その加工性の良い厚
いクラッドを目的の厚さまで圧延すれば容易にフェライ
ト層の厚さを薄くすることができ、その後、ＡＩｌ、を
拡散浸透することにより、高ＡＩフェライト系ステンレ
ス鋼の耐酸化性良好な薄層を得ることができる。
なお、本発明において、フェライト系ステンレス鋼の厚
さを下限２μｍとしたのは、これよりもフェライト層の
薄いクラッドは製造が困難であること、及びこれ以上に
薄くなると充分な耐酸化性を維持するのが困難であるこ
とを理由とする。またフェライト系ステンレス鋼の厚み
の上限は特に限定されるものではないが、フェライトの
厚さが増加するほど、フェライト層全体へのＡ１の拡散
処理に時間がかかるようになり、また必要なＡλ量も多
くなって、しかも均一な侵入拡散が難しくなる。この点
で、フェライト系ステンレス鋼が厚くなりすぎることは
得策でなく、一般には２００μｍ以下が好ましい。しか
し、技術的に可能であれば、フェライト系ステンレス鋼
の厚みは、これ以上であっても良い。
さを下限２μｍとしたのは、これよりもフェライト層の
薄いクラッドは製造が困難であること、及びこれ以上に
薄くなると充分な耐酸化性を維持するのが困難であるこ
とを理由とする。またフェライト系ステンレス鋼の厚み
の上限は特に限定されるものではないが、フェライトの
厚さが増加するほど、フェライト層全体へのＡ１の拡散
処理に時間がかかるようになり、また必要なＡλ量も多
くなって、しかも均一な侵入拡散が難しくなる。この点
で、フェライト系ステンレス鋼が厚くなりすぎることは
得策でなく、一般には２００μｍ以下が好ましい。しか
し、技術的に可能であれば、フェライト系ステンレス鋼
の厚みは、これ以上であっても良い。
また、ＡＩｌ、の拡散温度については、拡散温度が低過
ぎると、フェライト層の厚みが下限の２μｍでも拡散熱
処理時間がかかりすぎ、実用的でないので、拡散温度の
下限を８００℃とした。また、１２００℃を超える高温
では、熱処理費用がかかることと、構造物の変形が激し
くなるので、上限を１２００℃とした。
ぎると、フェライト層の厚みが下限の２μｍでも拡散熱
処理時間がかかりすぎ、実用的でないので、拡散温度の
下限を８００℃とした。また、１２００℃を超える高温
では、熱処理費用がかかることと、構造物の変形が激し
くなるので、上限を１２００℃とした。
更に、Ａ１身については、目標とする耐酸化度によって
異なるが、フェライト中に重量で３〜３０％の範囲の適
切な量に対応するだけのＡｆｉを付着させて、Ａ児を拡
散浸透させる。
異なるが、フェライト中に重量で３〜３０％の範囲の適
切な量に対応するだけのＡｆｉを付着させて、Ａ児を拡
散浸透させる。
（実施例）
実施例！
１．５ｍｍ厚の５ＵＳ３１０Ｓステンレス鋼と０．０８
ｍｍ （８０μｍ）厚の２２Ｃｒフエライト系ステンレ
ス鋼とのクラッドをあらかじめ用意した。このクラッド
を使用して、公表されている溶融炭酸塩型燃料電池の部
品を組立てた。すなわち、バイポーラシート１（Ｎｉ／
５ＵＳ）の間にフランジ２、ウェットシール部３で挟ま
れた電解質層４を配置し、バイポーラシート１とウェッ
トシール部３の間には燃料ガスチャンネル５を形成した
リブ付きアノード６を挿入する。また、バイポーラシー
ト１とウェットシール部３との間に設けられているフラ
ンジ２に、集電板７及びカソード（ＮｉＯ）８を組み込
む。このようにして、集電板７とカソード８との間の空
隙を燃料ガスチャンネルとする。
ｍｍ （８０μｍ）厚の２２Ｃｒフエライト系ステンレ
ス鋼とのクラッドをあらかじめ用意した。このクラッド
を使用して、公表されている溶融炭酸塩型燃料電池の部
品を組立てた。すなわち、バイポーラシート１（Ｎｉ／
５ＵＳ）の間にフランジ２、ウェットシール部３で挟ま
れた電解質層４を配置し、バイポーラシート１とウェッ
トシール部３の間には燃料ガスチャンネル５を形成した
リブ付きアノード６を挿入する。また、バイポーラシー
ト１とウェットシール部３との間に設けられているフラ
ンジ２に、集電板７及びカソード（ＮｉＯ）８を組み込
む。このようにして、集電板７とカソード８との間の空
隙を燃料ガスチャンネルとする。
これらの部品のうち、溶融炭酸塩に接触するフランジ２
のウェットシール部３がフェライト系ステンレス鋼面に
なるようにした。このウェットシール部３にＡ２を厚さ
３５μｍだけプラズマ溶射した後、１１００℃×１時間
の真空熱処理を行った。その結果、フェライト系ステン
レス鋼の厚さが約１３０μｍとなり、表面のＡＩＬ濃度
（ＥＰＭＡにより測定）は約１２％であった。
のウェットシール部３がフェライト系ステンレス鋼面に
なるようにした。このウェットシール部３にＡ２を厚さ
３５μｍだけプラズマ溶射した後、１１００℃×１時間
の真空熱処理を行った。その結果、フェライト系ステン
レス鋼の厚さが約１３０μｍとなり、表面のＡＩＬ濃度
（ＥＰＭＡにより測定）は約１２％であった。
実施例２
４ｍｍＪ！ｙの５ＬＩＳ３１０Ｓステンレス鋼の両側に
０１０６ｍｍ （６０μｍ）厚の２２Ｃｒフエライト系
ステンレス鋼をクラッドし、こわを更に圧延によって、
０．３ｍｍまで圧延したところ、フェライト系ステンレ
ス鋼の厚さは約４．５μｍとなった。そしてパンチング
加工およびプレス加工によって石油暖房機燃焼部品に加
工した後、Ａ２微粉を薄くプラズマ溶射し、更に高真空
中で９５０℃×０．５時間の拡散処理を行った。その結
果、表面には若干の凹凸とＡＩｔの酸化物が見られたが
、大部分のＡｉＬはフェライト中に固溶しており、フェ
ライトの厚さが約１０μｍに成長していた。得られた製
品は、耐酸化性もきわめて良好で、燃焼部として赤熱さ
れたにもかかわらず、１００時間使用後も酸化はごく様
かであった。
０１０６ｍｍ （６０μｍ）厚の２２Ｃｒフエライト系
ステンレス鋼をクラッドし、こわを更に圧延によって、
０．３ｍｍまで圧延したところ、フェライト系ステンレ
ス鋼の厚さは約４．５μｍとなった。そしてパンチング
加工およびプレス加工によって石油暖房機燃焼部品に加
工した後、Ａ２微粉を薄くプラズマ溶射し、更に高真空
中で９５０℃×０．５時間の拡散処理を行った。その結
果、表面には若干の凹凸とＡＩｔの酸化物が見られたが
、大部分のＡｉＬはフェライト中に固溶しており、フェ
ライトの厚さが約１０μｍに成長していた。得られた製
品は、耐酸化性もきわめて良好で、燃焼部として赤熱さ
れたにもかかわらず、１００時間使用後も酸化はごく様
かであった。
（発明の効果）
以上に説明したように、本発明においては、Ａｌ１を含
有していない加工性の良好なフェライト系ステンレス鋼
をオーステナイト系材料とクラッドした後、表面のフェ
ライト系ステンレス鋼中にＡＩｌ、を拡散させて高Ａｊ
２を含有するフェライト層を形成している。このため、
目的とする形状に容易に加工することができ、しかも表
面層のＡＲ，濃度を目標とする高濃度に維持することが
できる。
有していない加工性の良好なフェライト系ステンレス鋼
をオーステナイト系材料とクラッドした後、表面のフェ
ライト系ステンレス鋼中にＡＩｌ、を拡散させて高Ａｊ
２を含有するフェライト層を形成している。このため、
目的とする形状に容易に加工することができ、しかも表
面層のＡＲ，濃度を目標とする高濃度に維持することが
できる。
その結果、得られた製品は、加工性、耐熱性、耐酸化性
、耐食性等の全ての面で優れた性質を持つものとなる。
、耐食性等の全ての面で優れた性質を持つものとなる。
添付図面は、本発明を適用する１例としての溶融炭酸塩
型燃料電池の要部を示す。 ｌ：バイポーラシート ２：フランジ ３：ウェットシール部 ４：電解質層 ５：燃料ガスチャンネル ６ ： リブ付きアノード ７ ： 集電板 ８：カソード （Ｎｉｐ）
型燃料電池の要部を示す。 ｌ：バイポーラシート ２：フランジ ３：ウェットシール部 ４：電解質層 ５：燃料ガスチャンネル ６ ： リブ付きアノード ７ ： 集電板 ８：カソード （Ｎｉｐ）
Claims (2)
- （１）母材をオーステナイト系ステンレス鋼等の耐熱合
金とし、該耐熱合金に厚さ２μｍ以上のフェライト系ス
テンレス鋼をクラッドしたクラッド材のフェライト系ス
テンレス鋼面にアルミニウム層を形成し、真空又は適当
な雰囲気中で、８００℃〜１２００℃の温度でアルミニ
ウムの拡散処理を施すことにより、表面を耐高温酸化性
の良好な高アルミ含有フェライト系ステンレス鋼とする
ことを特徴とする高アルミ含有フェライト系ステンレス
鋼で被覆したオーステナイト系材料の製造方法。 - （２）請求項１記載のクラッド材がコイル状板であり、
その製造方法がフェライト系ステンレス鋼面にアルミニ
ウム箔コイル、さらにその外側に剥離材として予め酸化
皮膜を形成させた２〜５％Ａｌ含有クロム系耐熱鋼の薄
板コイルを重ねて巻取り、この合わせコイルを真空又は
適当な雰囲気中で８００〜１２００℃の温度でアルミニ
ウムの拡散処理を施すことにより、表面を耐高温酸化性
の良好な高アルミ含有フェライト系ステンレス鋼とし、
冷却後剥離材を除去することを特徴とする高アルミ含有
フェライト系ステンレス鋼で被覆したオーステナイト系
材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1249263A JPH076056B2 (ja) | 1989-09-27 | 1989-09-27 | 高アルミ含有フェライト系ステンレス鋼で被覆したオーステナイト系材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1249263A JPH076056B2 (ja) | 1989-09-27 | 1989-09-27 | 高アルミ含有フェライト系ステンレス鋼で被覆したオーステナイト系材料の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03115559A true JPH03115559A (ja) | 1991-05-16 |
| JPH076056B2 JPH076056B2 (ja) | 1995-01-25 |
Family
ID=17190362
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1249263A Expired - Lifetime JPH076056B2 (ja) | 1989-09-27 | 1989-09-27 | 高アルミ含有フェライト系ステンレス鋼で被覆したオーステナイト系材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH076056B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999024633A1 (fr) * | 1997-11-12 | 1999-05-20 | Daido Steel Co., Ltd. | Acier inoxydable revetu d'un compose intermetallique et son procede de production |
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| JPH076056B2 (ja) | 1995-01-25 |
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