JPS6044389B2 - Diffusion coating processing method for iron-containing metals - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は例えはクロム含有鋼の如き鉄含有金属物品を
拡散被覆パック中に埋め込み加熱することにより、該鉄
含有金属物品の表面にアルミニウムをパツクセメンテー
シヨン拡散被覆する方法に関し、アルミニウムの拡散を
促進しながら実質的なアルミニウム塩化物の拡散（ｏｕ
ｔｇａｓｓｉｎｇ）を防止した方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention provides a method for pack cementation diffusion coating of aluminum onto the surface of an iron-containing metal article, such as chromium-containing steel, by embedding the article in a diffusion coating pack and heating the article. Regarding the method, substantial aluminum chloride diffusion (ou
This invention relates to a method for preventing tgassing.

本発明は米国特許第３７６２８８５号および第３７６４
３７４号の改良である。 本発明に係わる拡散被覆法は
被覆されるべきすなわち腐食に対して防御されるべき金
属物品、例えばタービン羽根、囲い板（ｓｈｒｏｕｄ）
等が、粉末パック中に埋め込まれる工程を含む。この粉
末パックは粒状アルミニウムと通常不活性な充てん剤（
例えば粉末アルミナ）と該粉末パックから被覆されるべ
き物品の表面まで上記アルミニウムを移行するのを促進
するためのハロゲン化物活性剤とを含む。物品を埋め込
め込んだ上記パックは閉式レトルト内で（通常ある程度
酸素を抜いた状態で）比較的高い温度にて上記物品の表
面で所望の深さに被覆金属を拡散させるのに十分な時間
にわ たつて加熱される。このような方法は高温におけ
る上記物品の耐酸化性を強めるため、また種々の目的お
よび使用に対しての耐侵食性および耐腐食性を強めるた
めに採用されている。従来のパツクセメンテーシヨンに
よる拡散被覆技術では、金属基体、被覆の厚さ、および
その他の条件にもよるが、被覆処理を通常１２００’Ｆ
（６４９℃）以上、１８００’Ｆ（９８２’Ｃ）から２
００００Ｆ（１０９３０Ｃ）という比較的高温で長時間
に渡つて時には１日以上延々と続ける必要がある。 例
えば、１００Ｏ゜Ｆ（５３８℃）以上に加熱されると、
ある原因によつて物理的あるいは機械的性質が変化し、
即ち悪影響を受けたりする傾向をもつ金属や合金が種々
知られている。The present invention is disclosed in U.S. Pat.
This is an improvement on No. 374. The diffusion coating method according to the invention applies to metal articles to be coated, ie to be protected against corrosion, such as turbine blades, shrouds, etc.
etc. are embedded in a powder pack. This powder pack consists of granulated aluminum and a typically inert filler (
powdered alumina) and a halide activator to facilitate transfer of the aluminum from the powder pack to the surface of the article to be coated. The pack with the embedded article is placed in a closed retort at a relatively high temperature (usually with some oxygen removal) for a time sufficient to diffuse the coating metal to the desired depth on the surface of the article. It is heated up. Such methods have been employed to enhance the oxidation resistance of such articles at high temperatures and to enhance their erosion and corrosion resistance for a variety of purposes and uses. Conventional pack cementation diffusion coating techniques typically run the coating process at 1200'F, depending on the metal substrate, coating thickness, and other conditions.
(649℃) or higher, 1800'F (982'C) to 2
It is necessary to continue at a relatively high temperature of 0000F (10930C) for a long time, sometimes for more than a day. For example, when heated above 100O°F (538°C),
Physical or mechanical properties change due to a certain cause,
In other words, various metals and alloys are known that tend to be adversely affected.

このような金属あるいは合金の一例が析出硬化型ステン
レス鋼で、例えば１７−４ＰＨ（１７％のＣｒ）４％の
Ｎｉ）３％のＣｕ、少量のＣｏ、Ｍｎ、Ｓｉ、および残
余が実質的に鉄）、４ル型（１１。５ないし１３．５％
のＣｒ）最大１％のＳｉ）最大１％のＭｎ）最大０．１
５％の炭素および残余が実質的に鉄）、およびＡＭＳ５
６１６（１３％のＣｒ）２％のＮｉ、３％のＷおよび残
余が実質的に鉄）等がある。前述の従来の析出硬化型鋼
に関する焼きもどし温度は８７５゜Ｆ（４６８℃）から
１１５００Ｆ（６２ｒＣ）までの範囲にある。これから
も明らかなように１２０００Ｆ（６４９’Ｃ）以上とい
う拡散被覆温度はその物理的性質を変えてしまう程また
その物品を使用に供さなくするまで鋼の硬さに逆効果を
与えるものである。 使用状態において物理的特性の維
持が重要で必・要な要件となる市販の物品の具体例とし
てジェット航空機エンジンのコンプレッサ部の部品があ
げられる。An example of such a metal or alloy is precipitation hardening stainless steel, such as 17-4PH (17% Cr, 4% Ni), 3% Cu, minor amounts of Co, Mn, Si, and the remainder substantially iron), 4 type (11.5 to 13.5%
Cr) up to 1% Si) up to 1% Mn) up to 0.1
5% carbon and the remainder substantially iron), and AMS5
616 (13% Cr, 2% Ni, 3% W and the balance substantially iron). Tempering temperatures for the conventional precipitation hardening steels described above range from 875°F (468°C) to 11,500°F (62rC). As will be seen, diffusion coating temperatures above 12,000F (649'C) have an adverse effect on the hardness of the steel to the point of altering its physical properties and rendering the article unusable. . Particular examples of commercially available articles for which maintenance of physical properties during use is an important and necessary requirement include components of the compressor section of jet aircraft engines.

これらの部品は、８５０’Ｆ（４５４℃）位で９０００
Ｆ（４８２’Ｃ）を越えない温度における遠心力、熱衝
撃および振動に起因する大きな機械的ストレスに耐えら
れる高強度鋼でつくられている。しかしながら、このよ
うな温度は航空機の超合金部品が受ける高温度（１６０
００Ｆないし１８０００Ｆすなわち８７１℃ないし９８
’■ｆ’Ｃ）に比較すれば高いとは考えられず、低空飛
行する航空機が海岸付近を通る場・合、その付近に充満
している塩分を多量に含んだ大気から基体金属を保護す
るためコンプレッサ部に用いられる鋼は被覆されねばな
らない。なお、上記大気にはまた侵食性の高い砂やさん
ごの塵が相当含まれている。このようにコンプレッサ部
品子サイズが２００メッシュを越える上記３項に記載の
方法。５ バック剤の粒子サイズが−６０メッシュから
＋１５０メッシュまでの範囲にある上記４項に記載の方
法。These parts are heated to 9000°C at approximately 850'F (454°C).
Constructed of high strength steel capable of withstanding large mechanical stresses due to centrifugal forces, thermal shock and vibrations at temperatures not exceeding 482'C. However, such temperatures exceed the high temperatures (160° C.
00F to 18000F or 871℃ to 98
It is not considered to be high compared to '■f'C), and when a low-flying aircraft passes near the coast, it protects the base metal from the salt-rich atmosphere that fills the area. Therefore, the steel used in the compressor section must be coated. The above atmosphere also contains a considerable amount of highly erosive sand and coral dust. The method according to item 3 above, in which the compressor component size exceeds 200 meshes. 5. The method according to item 4 above, wherein the particle size of the backing agent is in the range of -60 mesh to +150 mesh.

６拡散温度が４１３のＣ（７７５上Ｆ）から４５４℃（
８５０゜Ｆ）までの範囲にある上記５項に記載の方法。6 Diffusion temperature ranges from 413 C (775 above F) to 454 C (
850°F).

７ 活性剤であるハロゲン化塩が１１８〜３１４％Ａｌ
Ｃｌ３と、１１８〜３１４％ＮＨ４Ｃｌからなる上記第
１項の方法。８各工程におけるバックが重量で少なくと
も６０％の粒状アルミニウムと、１１４％ないし１１２
％のＡｌＣｌ３と、１ノ４％ないし１ノ２％のＮＨ４Ｃ
ｌと、残余としての実質不活性耐火酸化物とを含む上記
７項に記載の方法。7 The activator halide salt is 118-314% Al
The method of item 1 above, comprising Cl3 and 118-314% NH4Cl. 8 The bag in each step is at least 60% by weight of granular aluminum and 114% to 112%
% AlCl3 and 1-4% to 1-2% NH4C
8. The method of claim 7, comprising: 1 and a substantially inert refractory oxide as a remainder.

９耐火酸化物がアルミナであり、バック剤の粒子サイズ
が２００メッシュを越える上記８項に記載の方法。9. The method according to item 8 above, wherein the refractory oxide is alumina and the backing agent has a particle size exceeding 200 mesh.

１０バック剤の粒子サイズが−６０メッシュから＋１５
０メッシュまての範囲にある上記９項に記載の方法。10 Backing agent particle size from -60 mesh to +15
The method according to item 9 above, which is in the range up to 0 mesh.

１１拡散温度が４１３のＣ（７７５上Ｆ）から４５４℃
（８５０゜Ｆ）まての範囲にある上記１０項に記載の方
法。11 Diffusion temperature from 413 C (775 above F) to 454 C
(850°F).

発明の詳細な説明本発明は例えはクロム含有鋼の如き鉄
含有金属物品を拡散被覆バック中に埋め込み加熱するこ
とにより、該鉄含有金属物品の表面にアルミニウムをパ
ツクセメンテーシヨン拡散被覆する方法に関し、アルミ
ニウムの拡散を促進しながら実質的なアルミニウム塩化
物の拡散（０ｕｔｇａｓｓｉｎｇ）を防止した方法に関
する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method of pack cementation diffusion coating aluminum on the surface of an iron-containing metal article, such as a chromium-containing steel, by embedding the article in a diffusion coating bag and heating the article. , relates to a method that substantially prevents aluminum chloride diffusion while promoting aluminum diffusion.

本発明は米国特許第３７６２８８５号および第３７６４
３７４号の改良である。本発明に係わる拡散被覆法は被
覆されるべきすなわち腐食に対して防御されるべき金属
物品、例えばタービン羽根、囲い板（ＳｈｒＯｕｄ）等
が、粉末バック中に埋め込まれる工程を含む。この粉末
バックは粒状アルミニウムと通常不活性な充てん剤（例
えば粉末アルミナ）と該粉末バックから被覆されるべき
物品の表面まで上記アルミニウムを移行するのを促進す
るためのハロゲン化物活性剤とを含む。物品を埋め込め
込んだ上記バックは閉式レトルト内で（通常ある程度酸
素を抜いた状態で）比較的高い温度にて上記物品の表面
で所望の深さに被覆金属を拡散させるのに十分な時間に
わたつて加熱される。このような方法は高温における上
記物品の耐酸化性を強めるため、また種々の目的および
使用に対しての耐侵食性および耐腐食性を強めるために
採用されている。従来のパツクセメンテーシヨンによる
拡散被覆技術では、金属基体、被覆の厚さ、およびその
他の条件にもよるが、被覆処理を通常１２００′Ｆ（６
４９℃）以上、１８００′Ｆ（９８７Ｃ）から２０００
゜Ｆ（１０９３゜Ｃ）という比較的高温で長時間に渡つ
て時には１日以上延々と続ける必要がある。例えば、１
０００′Ｆ（５３８℃）以上に加熱されると、ある原因
によつて物理的あるいは機械的性質が変化し、即ち悪影
響を受けたりする傾向をもつ金属や合金が種々知られて
いる。The present invention is disclosed in U.S. Pat.
This is an improvement on No. 374. The diffusion coating method according to the invention comprises a step in which the metal articles to be coated, ie to be protected against corrosion, such as turbine blades, shrouds, etc., are embedded in a powder bag. The powder bag contains particulate aluminum, a filler that is usually inert (eg, powdered alumina), and a halide activator to facilitate transfer of the aluminum from the powder bag to the surface of the article to be coated. The bag with the embedded article is placed in a closed retort at a relatively high temperature (usually with some oxygen removed) for a period of time sufficient to diffuse the coated metal to the desired depth on the surface of the article. It is heated. Such methods have been employed to enhance the oxidation resistance of such articles at high temperatures and to enhance their erosion and corrosion resistance for a variety of purposes and uses. Conventional pack cementation diffusion coating techniques typically reduce the coating process to 1200' F (6
49℃) or higher, 1800'F (987C) to 2000℃
It is necessary to maintain the temperature at a relatively high temperature of 1093°C for a long time, sometimes for more than a day. For example, 1
Various metals and alloys are known to have a tendency for their physical or mechanical properties to change, or be adversely affected, for some reason when heated above 000'F (538C).

このような金属あるいは合金の一例が析出硬化型ステン
レス鋼で、例えば１７−４ＰＨ（１７％のＣｒｌ４％の
Ｎｉｌ３％のＣｕ．少量のＣＯ，Ｍｎ，Ｓｉ，および残
余が実質的に鉄）、４ｍ型（１１。５ないし１３．５％
のＣｒｌ最大１％のＳｉｌ最大１％のＭｎｌ最大０．１
５％の炭素および残余が実質的に鉄）、およびＡＭＳ５
６ｌ６（１３％のＣｒｌ２％のＮ１、３％のＷおよび残
余が実質的に鉄）等がある。An example of such a metal or alloy is precipitation hardening stainless steel, such as 17-4PH (17% Crl, 4% Nil, 3% Cu, with small amounts of CO, Mn, Si, and the remainder substantially iron), 4m type (11.5 to 13.5%
Crl max 1% Sil max 1% Mnl max 0.1
5% carbon and the remainder substantially iron), and AMS5
6l6 (13% Crl, 2% N1, 3% W and the remainder substantially iron).

前述の従来の析出硬化型鋼に関する焼きもどし温度は８
７５゜Ｆ（４６８℃）から１１５０′Ｆ（６２ｒＣ）ま
での範囲にある。これからも明らかなように１２００′
Ｆ（６４９′Ｃ）以上という拡散被覆温度はその物理的
性質を変えてしまう程またその物品を使用に供さなくす
るまで鋼の硬さに逆効果を与えるものである。使用状態
において物理的特性の維持が重要で必要な要件となる市
販の物品の具体例としてジェット航空機エンジンのコン
プレッサ部の部品があげられる。The tempering temperature for the conventional precipitation hardening steel mentioned above is 8
It ranges from 75°F (468°C) to 1150'F (62rC). As will be clear from now on, 1200'
Diffusion coating temperatures above F (649'C) have an adverse effect on the hardness of the steel to the extent that it alters its physical properties and renders the article unusable. Particular examples of commercially available articles where maintenance of physical properties during use is an important and necessary requirement include components of the compressor section of jet aircraft engines.

これらの部品は、８５０′Ｆ（４５４℃）位で９００′
Ｆ（４８７Ｃ）を越えない温度における遠心力、熱衝撃
および振動に起因する大きな機械的ストレスに耐えられ
る高強度鋼でつくられている。しかしながら、このよう
な温度は航空機の超合金部品が受ける高温度（１６００
０Ｆないし１８０００Ｆすなわち８７１℃ないし９８７
Ｃ）に比較すれば高いとは考えられず、低空飛行する航
空機が海岸付近を通る場・合、その付近に充満している
塩分を多量に含んだ大気から基体金属を保護するためコ
ンプレッサ部に用いられる鋼は被覆されねばならない。
なお、上記大気にはまた侵食性の高い砂やさんごの塵が
相当含まれている。このようにコンプレッサ部品の鋼基
体上に鉄−アルミニウム金属間化合物を生むアルミニウ
ムの表面拡散被覆を施すことにより、該被覆は電気化学
的に（Ｇａｌｖａｎｉｃａｌｌｙ）基体の犠性となると
同時に塵による侵食とか塩分による腐食を防ぐので、そ
の部品は、上記被覆工程で初めての物理的特性に実質的
に悪影響を受けない限り、より長い期間使用に耐えるこ
とが可能である。これは物理的特性を高めるためにショ
ットピーニングされた上述のごとき部品の場合において
特に重要である。よく知られているように、ショットピ
ーニングは高速度の繰返し反応による疲労を改善する残
留圧縮荷重を金属表面に与える。またそのショットピー
ニングは特に、既に腐食によつて損傷を受けた金属物品
の疲労特性を回復させることが可能である。ショットピ
ーニング法はそれに引き続く処理温度では表面より１イ
ンチの数千分の拾程度の深さに達する必要なレベルの圧
縮応力が解除されない場合にのみ有効である。These parts can be heated to 900' at around 850'F (454°C).
Constructed of high strength steel capable of withstanding large mechanical stresses due to centrifugal forces, thermal shock and vibrations at temperatures not exceeding F (487 C). However, such temperatures are higher than the high temperatures (1600
0F to 18000F or 871℃ to 987
Compared to C), this is not considered to be high, and when an aircraft flying at low altitude passes near the coast, the compressor section is used to protect the base metal from the salt-rich atmosphere that fills the area. The steel used must be coated.
The above atmosphere also contains a considerable amount of highly erosive sand and coral dust. By applying a surface diffusion coating of aluminum, which produces iron-aluminum intermetallic compounds, on the steel substrate of a compressor component, the coating becomes galvanically sacrificial to the substrate and at the same time resistant to erosion by dust and salt. As a result, the parts can withstand longer periods of service unless their original physical properties are substantially adversely affected by the coating process. This is particularly important in the case of parts such as those mentioned above that have been shot peened to enhance their physical properties. As is well known, shot peening imparts a residual compressive load to the metal surface that improves fatigue due to high rate cyclic reactions. The shot peening is also particularly capable of restoring the fatigue properties of metal articles that have already been damaged by corrosion. Shot peening is effective only if the subsequent processing temperatures do not relieve the requisite level of compressive stress, which reaches a depth of several thousandths of an inch below the surface.

米国特許第３７６２８８５号および第３７６４３７３号
には７５０′Ｆ（３９９８Ｃ）ないし９０００Ｆ（４８
２′Ｃ）の低い温度範囲で、すなわちショットピーニン
グにより鋼基体の表面に導入される圧縮応力や鋼中の焼
もどし性が低下しやすい温度以下で、バック拡散工程を
実行するための改良されたバック拡散方法が開示されて
いる。U.S. Pat. No. 3,762,885 and U.S. Pat. No. 3,764,373 include
An improved method for carrying out the back-diffusion process in the low temperature range of 2'C), i.e. below the temperature at which the compressive stress introduced to the surface of the steel substrate by shot peening and the temperability in the steel tends to decrease. A back diffusion method is disclosed.

この開示された方法ではバック中に重量で１％から５％
までの三塩化アルミニウムが用いられており、該バック
は粒状アルミニウムとアルミナの如き粉末耐火酸化物と
の混合物を含んでおり、ＡｌＣｌ３の量は該バックの重
量の２％ないし３％であるのが好ましい。バック中に上
述の好ましい量の三塩化アルミニウムを用いることによ
つて、加熱サイクルの初期期間において鋼部分が拡散温
度に達する前にこの塩化物の実質的なガス放散が鋼部分
の表面を清浄するために利用されていた。In this disclosed method, 1% to 5% by weight during bagging.
Aluminum trichloride up to 10% has been used, the bag containing a mixture of granular aluminum and a powdered refractory oxide such as alumina, and the amount of AlCl3 being 2% to 3% of the weight of the bag. preferable. By using the preferred amounts of aluminum trichloride in the bag, substantial outgassing of this chloride cleans the surface of the steel part during the initial period of the heating cycle before the steel part reaches its diffusion temperature. It was used for.

この方法は商業的スケールでは非常に成功であつたが、
三塩化アルミニウムの実質的なガス放散は、加水分解よ
り強酸、ＨＣｌを形成して、周囲の環境を汚染するとい
う問題を与える。この問題を補償するためには、むしろ
厳しいＥＰＡ要求に合わせるために、高価な除去システ
ムを設備する必要があつた。さらに、注意すべきことは
そのような多量の三塩化アルミニウム（２％ないし３％
）をバック中に用いることは比較的多量の例えば１５％
以上のクロムを含有するＡＭ−３５５（１５．５％Ｃｒ
ｌ４．２５％Ｎｉｌ２．７５％ＭＯｌＯ．ｌ３％ＣｌＯ
．ｌ２％Ｎｌｌ％より少量の■、Ｓｉｌ残余実質的に鉄
）のようなステンレス鋼の場合、１２％または１３％以
下のクロムを含有する他の４１０テンレス鋼に較べて、
一般に形成されるアルミニウム被覆の均質性に悪影響を
与えることである。Although this method has been very successful on a commercial scale,
The substantial outgassing of aluminum trichloride presents a problem in that upon hydrolysis it forms a stronger acid, HCl, which contaminates the surrounding environment. To compensate for this problem, expensive removal systems had to be installed to meet rather stringent EPA requirements. Furthermore, it should be noted that such large amounts of aluminum trichloride (2% to 3%
) during backing can be used in a relatively large amount, e.g. 15%.
AM-355 (15.5%Cr
l4.25%Nil2.75%MOIO. l3% ClO
．． In the case of stainless steels such as 12%Nll% or less ■,Sil remainder substantially iron), compared to other 410 stainless steels containing less than 12% or 13% chromium;
This generally has a negative impact on the homogeneity of the formed aluminum coating.

ＡＭ−３５５に均質な被覆を得る難しさは正規の形成法
では所望の表面組織をもつ被覆を得ることが難しいとい
うことである。被覆が粗いことは、タービン羽根の場合
、翼の空気力学的特性に悪影響を与える。我々は、バッ
ク中に、少量ではあるが効果的な量のＡｌＣｌ３（１％
より少量）を少量ではあるが効果的な量のアンモニウム
ハロゲン化物（例えばＮＨｌＣｌ）あるいは無水金属塩
化物（例えばＺｎＣｌ。The difficulty in obtaining a homogeneous coating on AM-355 is that it is difficult to obtain a coating with the desired surface texture using regular forming techniques. In the case of turbine blades, a rough coating has a negative impact on the aerodynamic properties of the blade. We used a small but effective amount of AlCl3 (1%
smaller amounts) and small but effective amounts of ammonium halides (e.g. NHlCl) or anhydrous metal chlorides (e.g. ZnCl).

）と混合して用いることにより、三塩化アルミニウムの
実質的なガス放散をさらには最終的な被覆の表面の粗さ
を避けることができることを見い出した。こうして、高
価な除去システムの使用を不要なものとすることができ
た。本発明のさらに好ましい実施例によれば、加工中、
アルミニウム塩化物煙の実質的なガス放散を禁じながら
、鉄含有金属物品にアルミニウムを拡散するためのバツ
クセメンテーシヨン法であつて、重量で、少なくとも５
０％の粒状アルミニウム金属、、活性剤として、１１８
〜３１４％のＡｌＣｌ３を含むハロゲン化塩調合体と一
緒にされたアンモニウムハロゲン化物あるいは無水金属
塩化物の１ノ８〜３ノ４％、および残余としての粒状不
活性耐火剤（例えばアルミナ）を含む乾燥アルミニウム
バックを形成し、該バックを５０％以下の相対湿度に保
ちＡｌＣｌ３とハロゲン化塩との総量が前記バックの重
量の１ν％を越えないようにする。), it has been found that substantial outgassing of aluminum trichloride can be avoided as well as surface roughness of the final coating. In this way, the use of expensive removal systems could be made unnecessary. According to a further preferred embodiment of the invention, during processing,
A back cementation method for diffusing aluminum into ferrous metal articles while prohibiting substantial outgassing of aluminum chloride fumes, the method comprising:
0% granular aluminum metal, as activator, 118
1 to 8 to 3 to 4% of ammonium halide or anhydrous metal chloride combined with a halide salt formulation containing ~314% AlCl3, and a particulate inert refractory agent (e.g., alumina) as the balance. A dry aluminum bag is formed and the bag is maintained at a relative humidity below 50% such that the total amount of AlCl3 and halide salts does not exceed 1v% of the weight of the bag.

該乾燥バックはそれから７５０′Ｆないし９００該Ｆ（
３９９℃ないし４８２℃）の温度の密閉レトルト内にお
いて該温度で少なくとも１２時間にわたつて熱的前処理
を受ける。それから、この前処理されたバックを前述し
たハ”ロゲ７化塩調合体と前記乾燥条件下にて再び混ぜ
合わせて該バックを７５０乾Ｆないし９００′Ｆ３９９
℃ないし４８７Ｃ）の前記範囲内にある温度で少なくと
も１？間にわたつて再び加熱することによつて、前記前
処理されたバックを少なくとももう一度熱的前処理を受
けさせ、その後このさらに前処理されたバックと前述の
ハロゲ７化塩調合体を前記乾燥条件にて再び混ぜ合わせ
、被覆されるべき前記鉄含有金属物品を前記バック内に
埋め込み、該バックおよび埋め込まれた物品を鋼レトル
ト内に封入し、それから前記バックを７５０トＦないし
９００惑Ｆ′（３９９′Ｃないし４８７Ｃ）の範囲にあ
る拡散被覆加工温度に加熱て所望のアルミニウム被覆厚
が得られるまで該バックを該温度に保つことによつて、
前記バックおよび埋め込まれた物品を拡散被覆加工サイ
クルに従わせることを特徴とする鉄含有金属の拡散被覆
加工法が得られる。上述した好ましい実施例では、低い
バック拡散温度で活性剤の最良の作用を保ちながらアル
ミニウム塩化物のガス放散が著しく減少されるバックを
得るものである。The dry bag is then heated to 750'F to 900'F (
Thermal pretreatment is carried out in a closed retort at a temperature of 399°C to 482°C for at least 12 hours. This pretreated bag is then recombined with the halogen heptaide formulation described above under the drying conditions described above and the bag is heated to 750°F to 900°F.
at least 1° C. to 487° C.). The pretreated bag is subjected to at least one more thermal pretreatment by heating again for a period of time, and then the further pretreated bag and the aforementioned halide heptaide formulation are subjected to the drying conditions. The ferrous metal articles to be coated are embedded in the bag, the bag and the embedded articles are enclosed in a steel retort, and the bag is heated to 750 to 900 degrees F' ( by heating the bag to a diffusion coating processing temperature ranging from 399'C to 487C) and maintaining the bag at that temperature until the desired aluminum coating thickness is obtained.
A method of diffusion coating ferrous metals is obtained, characterized in that the bag and embedded articles are subjected to a diffusion coating cycle. The preferred embodiment described above provides a bag in which aluminum chloride outgassing is significantly reduced while retaining the best action of the activator at low bag diffusion temperatures.

調合体中の．ＡｌＣｌ３とともに使用されるアンモニウ
ムハロゲン化物はＮＨ４Ｃｌ，ＮＨ４Ｂｒ，ＮＨ４ｌぉ
ょびＮＨ４Ｆより成るグループから選択される。in the preparation. The ammonium halide used with AlCl3 is selected from the group consisting of NH4Cl, NH4Br, NH4l and NH4F.

好ましいのはＮＩｌ４Ｃｌである。無水塩化物塩（無水
金属塩化物）は好ましくはＺｎＣｌ２，ＣＵＣＩ２，Ｎ
ｉＣｌ２およびＣＯＣｌ２より成るグループから選択さ
れる。最も好ましいのはＺｎｃｌ２である。要約すると
、ハロゲン化物調合体は、バックの重量比で１１８ない
し３１４％のＡｌＣｌ３とこのＡｌＣｌ似外に、ＮＨ４
Ｃｌ，ＮＨ４Ｂｒ，ＮＨ４ｌ，ＮＩ−［４Ｆ，ＺｎＣ１
２，ＣｕＣ１２，，ＮｉＣ１２およびＣＯＣｌ２から成
るグループから選択された１１８ないし３１４％のハロ
ゲン化塩を含み、ＡｌＣｌ３＋ハロゲン化塩の総量は粒
状アルミニウム金属の重量で約１．５％を越えない量で
、残余が実質的に粒状不活性耐火剤（例えばアルミナの
ような耐火酸化物）である。Preferred is NIl4Cl. The anhydrous chloride salt (anhydrous metal chloride) is preferably ZnCl2, CUCI2, N
selected from the group consisting of iCl2 and COCl2. Most preferred is Zncl2. In summary, the halide formulation contains 118 to 314% AlCl3 by weight of the bag, and in addition to this AlCl, NH4
Cl, NH4Br, NH4l, NI-[4F, ZnC1
118 to 314% of a halide salt selected from the group consisting of 2, CuC12, , NiC12, and COCl2, with the total amount of AlCl3 + halide salts not exceeding about 1.5% by weight of the particulate aluminum metal; The remainder is essentially a particulate inert refractory agent (eg, a refractory oxide such as alumina).

活性剤の好ましい範囲は１１４ないし１１２％のＡｌＣ
ｌ３と、ＡｌＣｌ３以外の１１４ないし１１２％のハロ
ゲン化塩である。The preferred range of activator is 114 to 112% AlC.
13 and 114 to 112% of halogenated salts other than AlCl3.

三塩化アルミニウムー塩化アンモニウムの混合が好まし
い。A mixture of aluminum trichloride and ammonium chloride is preferred.

少量ではあるが効果的な量のハロゲン化物調合体はバッ
クから鉄含有物品へのアルミニウムの移行を促進し、こ
の促進剤はバックから基体へのアルミニウムの移行のサ
イクルを開始し持続する移行一誘導剤として働く。活性
剤が少量使用されるが、比較的粗いアルミニウム粒子を
バック中に使用できる。これは爆発の危険を避けるので
好ましい。しかしながら、もし爆発を引き起こしかねな
い状況を避けるために必要な予防処置がとられるならば
、−３２５メッシュアルミニウムの如き細かな粉末を本
発明が採用できないと解されるべきではない。このよう
にバックは実質的に粒状アルミニウムを含有しているも
のとして述べてきたが、バックは重量で少なくとも５０
％の、好ましくは少なくとも６０％の、粒状アルミニウ
ムを含み、残余が活性剤および不活性耐火酸化物質であ
ると解されるべきであろう。バックを実質的に構成する
成分としてのアルミニウムは重量で６０％から９５％ま
での範囲にあり、残余が実質的に活性剤と不活性剤であ
る。不活性剤の例を挙げればアルミナ、トリア、カルシ
ア、ジルコニア、その他の安定で不活性な耐火酸化物さ
らにこれらの混合物である。バックにいかなる粒径（Ｐ
ａｌｌｃＩｅｓｉｚｅ）のアルミニウムでも使用可能で
あるが、我々は２００メッシュより大、とりわけ１５０
メッシュ以上、一般には−６０ないし＋１５０メッシュ
の粒径が我々の目的にかない有利であることを見い出し
た。A small but effective amount of the halide formulation promotes the migration of aluminum from the bag to the iron-containing article, and this promoter initiates and sustains a cycle of aluminum migration from the bag to the substrate. Acts as an agent. Although a small amount of activator is used, relatively coarse aluminum particles can be used in the bag. This is preferred as it avoids the risk of explosion. However, it should not be construed that fine powders such as -325 mesh aluminum cannot be employed with the present invention if the necessary precautions are taken to avoid situations that could cause an explosion. Although the bag has been described as containing substantially granular aluminum, the bag must contain at least 50% by weight.
%, preferably at least 60%, of particulate aluminum, with the remainder being activator and inert refractory oxidizing material. Aluminum as a component substantially constituting the bag ranges from 60% to 95% by weight, with the remainder being essentially activator and inert agent. Examples of deactivators are alumina, thoria, calcia, zirconia, other stable and inert refractory oxides, and mixtures thereof. Any particle size (P
Although aluminum with sizes larger than 200 mesh is also available, we particularly prefer 150
We have found that a particle size of 150 mesh or higher, generally between -60 and +150 mesh, is advantageous for our purposes.

不活性剤の粒径はアルミニウムと同じ範囲にあれば良く
、一般的に言えば、取扱い、混合等の容易さの故にアル
ミニウムおよび不活性剤の双方が粗粉末であることが望
ましい。以下に、本発明のさらに好ましい実施例を、析
出硬化型ステンレス鋼にアルミニウム被覆を施すにあた
り、移行誘導剤としてアンモニウム塩化物ーアルミニウ
ム塩化物を使用する楊合について述べる。The particle size of the deactivator may be in the same range as that of the aluminum, and generally speaking, it is desirable that both the aluminum and the deactivator be coarse powders for ease of handling, mixing, etc. A further preferred embodiment of the present invention will be described below, in which ammonium chloride-aluminum chloride is used as a migration inducer in applying an aluminum coating to precipitation hardening stainless steel.

例えばＡＭＳ５６ｌ６鋼（１３％Ｃｒｌ２％Ｎｉｌ３％
Ｗ１残余実質的鉄）とＡＭ３５５（１５．５％Ｃｒｌ４
．２５％Ｎｌｌ２．７５％ＭＯ，．Ｏ．ｌ３％Ｃ１残余
実質的に鉄）とのショットピーニングされた試料につい
て行なわれた実験は本発明がショットピーニングによつ
て引き起こされる圧縮応力に実質的に悪影響を及ぼさな
いで、上述の鋼に特に応用できるということを示した。For example, AMS56l6 steel (13%Crl2%Nil3%
W1 residual substantial iron) and AM355 (15.5% Crl4
．． 25%Nll2.75%MO,. O. Experiments conducted on specimens shot peened with 13% C1 (substantially iron) show that the present invention has no substantial adverse effect on the compressive stresses caused by shot peening and is particularly applicable to the above-mentioned steels. I showed that I can do it.

すなわち、このように、鋼の耐疲労特性レベルは維持さ
れ、ある場合には鋼にデポジットされた異常な程高品質
の被覆の故に、特に高クロムの場合、その値をさらに高
レベルに増大させることがあることがわかつた。更に、
鋼の硬さは相対的に同じ値に維持される。この工程を実
行するに際し、バック中のアルミニウム含有量は９５％
から５０％または６０％まで変化可能であり、残余とし
ての不活性剤にはアルミニウム酸化物が好ましいことが
解つた。Thus, the level of fatigue resistance properties of the steel is maintained and in some cases increases to even higher levels, especially in the case of high chromium, due to the unusually high quality coating deposited on the steel. I found out that something happened. Furthermore,
The hardness of the steel remains relatively the same. When carrying out this process, the aluminum content in the bag is 95%
It has been found that aluminum oxide is preferred for the residual deactivator.

その酸化物は、前に述べたように、アルミニウム粒子と
同様なメッシュサイズ、例えば−６０ないし＋１４０（
米国基準）、を持つと良いが、しかし−３２５メッシュ
のアルミニウム酸化物でも同様に使用できるということ
が解つた。乾燥アルミニウム塩化物は１１８％ないし３
１４％の範囲内にて、ハロゲン化塩として好ましい１１
８％ないし３１４％のＮＨ４Ｃｌとともに、バック中に
加えられる。１１４％ないし１１２％のγルミニウム塩
化物と１１４％ないし１１２％のＮＨ４ＣＩとを用いれ
ば、さらに好ましい。The oxide has a mesh size similar to that of the aluminum particles, e.g. -60 to +140 (
However, it has been found that -325 mesh aluminum oxide can be used as well. Dry aluminum chloride is 118% to 3
Within the range of 14%, 11 is preferable as a halide salt.
Added in bag with 8% to 314% NH4Cl. More preferably, 114% to 112% gamma-luminium chloride and 114% to 112% NH4CI are used.

被覆材料の処理は、湿気による好ましくない反応を避け
るために、相対湿度５０％以下、できれば４０％以下の
湿度に制御して遂行されるのが望ましい。ＮＨ４Ｃｌの
上述した重量範囲は前に挙げた他のハロゲ７化塩にも適
用される。バックの熱的前処理は、アルミニウムあるい
はアルミニウム酸化物中に残留している湿気を追い出す
のに充分な時間、レトルト内で、アルミニウーム、アル
ミニウム酸化物、アルミニウム塩化物、ＮＨ４Ｃｌ粉末
より成る乾燥した十分に混合されたバッチ（Ｂａｔｃｈ
）を加熱することにより達成される。The processing of the coating material is preferably carried out at a controlled relative humidity of less than 50%, preferably less than 40%, in order to avoid undesirable reactions due to moisture. The above mentioned weight ranges for NH4Cl also apply to the other halide heptaide salts listed above. Thermal pretreatment of the bag consists of dry, well-prepared powders consisting of aluminum, aluminum oxide, aluminum chloride, and NH4Cl powders in a retort for a time sufficient to drive out any residual moisture in the aluminum or aluminum oxide. Batch
) is achieved by heating.

この前処理は７５０゜Ｆ（３９９℃）ないし９００′Ｆ
（４８２′Ｃ）て化時間あるいはそれ以上行なわれると
良い。この前処理は、少なくとももう一回、新たにＡＩ
ＣＩ３−ＮＨ４ＣＩ混合物あるいは他のＡｌＣｌ３−ハ
ロゲン化塩混合物を加えて行なわれる。この前処理され
た粉末バッチはこれに乾燥アルミニウム塩化物およびア
ンモニウム塩化物を加えるだけて被覆処理のために使用
される。鋼の金属レトルトが粉末を保持するために使用
され、銅部品は被覆剤の中に完全に埋められる。レトル
トは蓋をされ、石綿のガスケットあるいは複層のアルミ
箔が蓋およびレトルト本体間を密封するために使用され
る。その密封は空気を完全に遮断するが、どんなねずか
なハロゲン化物のガス放散をも許すに充分なものである
。最小の被覆を必要とするショットピーニングされた金
属体は７９５とＦ（４２４℃）で２＠間あるいはそれ以
上処理される。被覆サイクルが完了すると、レトルトは
相対湿度が５０％あるいはそれ以下、例えば４０％以下
である湿気のない場所へ移され冷やされる。This pretreatment is carried out at temperatures between 750°F (399°C) and 900'F.
(482'C) is preferably carried out for a period of time or longer. This preprocessing is performed at least once again using the AI
This is done by adding a CI3-NH4CI mixture or other AlCl3-halide salt mixtures. This pretreated powder batch is used for coating by simply adding dry aluminum chloride and ammonium chloride to it. A steel metal retort is used to hold the powder and the copper parts are completely embedded in the coating. The retort is capped and an asbestos gasket or multiple layers of aluminum foil are used to seal between the cap and the retort body. The seal completely excludes air, but is sufficient to allow any nematode halide outgassing. Shot peened metal bodies requiring minimal coverage are processed at 795°F (424°C) for between 2°C and more. Once the coating cycle is complete, the retort is moved to a dry area to cool, with a relative humidity of 50% or less, such as 40% or less.

被覆された部品はバックより取り外されると、湿気の存
在によりバックと被覆金属との反応を未然に防ぐため、
即座に付着粉末は吹きとばされるかあるいは水によつて
洗い落とされる。加熱サイクルは準備のなされたレトル
トを比較的冷い炉中に置ぎ該炉を所望の温度まで上昇さ
せることによつて行なわれる。When the coated parts are removed from the bag, the presence of moisture will prevent the bag from reacting with the coated metal.
Immediately the adhering powder is blown off or washed off with water. The heating cycle is performed by placing the prepared retort in a relatively cold oven and raising the oven to the desired temperature.

そのレトルトは所望のアルミニウム被覆厚を形成するの
に十分な時間にわたつて上記温度に保たれる。一般的に
言えば、上記温度に保たれる時間は所望とする被覆厚に
もよるが、１０ないし３叫間の範囲である。例えば、上
記温度での２橋間の拡散時間では０．０００５インチの
被覆厚が得られる。本発明の実施例は次のとおりである
。The retort is maintained at this temperature for a sufficient period of time to form the desired aluminum coating thickness. Generally speaking, the time at which the temperature is maintained will range from 10 to 3 degrees, depending on the desired coating thickness. For example, the diffusion time between two bridges at the above temperature will result in a coating thickness of 0.0005 inches. Examples of the invention are as follows.

例１ −６０＋１４０メッシュアルミニウム８００ボン
ドを同じく−６０＋１４０メッシュサイズのＡｌ２Ｏ３
２ＯＯボンドと混合する。Example 1 -60+140 mesh aluminum 800 bond with -60+140 mesh size Al2O3
Mix with 2OO bond.

このバック材料１０００ボンドに４０％以下の湿度のも
とに乾燥ＡｌＣｌ３−ＮＨ４Ｃｌ促進剤５ボンドを加え
る。この促進剤は各々１１４％に相当する２．５ボンド
のＡｌＣｌ３と２．５ボンドのＮＨ４Ｃｌとを含む。こ
のバックを振動混合機で５〜１０分混合する。Add dry AlCl3-NH4Cl promoter 5 bond to this backing material 1000 bond under humidity below 40%. This promoter contains 2.5 bonds AlCl3 and 2.5 bonds NH4Cl, each representing 114%. Mix this bag with a vibrating mixer for 5 to 10 minutes.

このバック充填剤に８５００Ｆ（４５４合Ｃ）２峙間の
熱的前処理を施す。第１の前処理に引き続いて、同じバ
ックは再び１１４％ＡＩＣＩ３および１′４％ＮＨ４Ｃ
ｌと混合され、この中に完全に埋め込まれた処理される
べき部品、例えば圧縮機翼（例えばＡＭＳ５６ｌ６鋼、
ＡＭ３５蒔）と一緒にアルミニウム張りのレトルトに乾
燥した条件のもとに置かれる。このレトルトは、空気の
流入をさえぎり、かつどんなにわずかなハロゲン化物の
ガス放散をも許すに充分なガスケットの形態で、複層の
アルミ箔で密封被覆される。レトルトは常温の炉に置か
れ、加熱によつて所望の被覆温度に、すなわち７９５熱
Ｆ〜８２５゜Ｆ（４２３℃・〜４４ｒｃ）にまで、温度
上昇され、レトルトは実質その温度に３時間保たれる。This back filler is subjected to two thermal pretreatments at 8500F (454C). Following the first pretreatment, the same bag was again used with 114% AICI3 and 1'4% NH4C.
The components to be treated, such as compressor blades (e.g. AMS56l6 steel,
AM35 sow) in an aluminum-lined retort under dry conditions. The retort is hermetically coated with multiple layers of aluminum foil in the form of a gasket sufficient to block air inflow and allow even the slightest halide outgassing. The retort was placed in a room temperature oven and heated to raise the temperature to the desired coating temperature, i.e., 795°F to 825°F (423°C.~44rc), and the retort was held at substantially that temperature for 3 hours. dripping

加熱サイクルを終了したら、レトルトを炉より取り出し
、４００′Ｆ（２０４℃）近くまで冷却し、その後、常
温まで冷却するために乾燥した雰囲気中にフ置かれる。Once the heating cycle is complete, the retort is removed from the oven, cooled to near 400'F (204C), and then placed in a dry atmosphere to cool to room temperature.

次に冷却されたレトルトを湿度調整された箱に入れ、蓋
を取り、セメンテーシヨンパツクより部品を取り出す。
次に部品は乾燥空気を吹きつけられて付着している被覆
用材料粉を除去し、他の細かなチリとか他の残留物を除
去するために、水中に浸漬される。この部品すなわち圧
縮器翼は、非常に清浄なアルミニウム被着を呈していた
。例２鋼部品が１７−４ＰＨステンレス（１７％Ｃｒｌ
４％Ｎｉｌ３％Ｃｕおよび残余実質的に鉄）より成るこ
とを除いて例１と同様の方法が繰り返される。バックは
、それが重量比にて６０％の−６０＋１４０メッシュア
ルミニウムおよび３９％のＡｌ２Ｏ３（−６０＋１４０
メッシュ）を、例１に述べられたような第１および第２
の前処理工程の各々における１１２％の，ＡｌＣｌ３お
よび例えばＺｎｃｌ２の１１２％を含む活性剤とともに
、含んでいることを除いて、例１に述べられたように注
意深く準備される。第２の前処理に続いて１１２％のＡ
ｌＣｌ３および１１２％Ｚｒｌｃｌ。がバックに混合さ
れこの中に鋼部品が埋め込まれる。この乾燥バックは４
０％以下の湿度に保たれる。レトルトが７７５゜Ｆ（４
１３℃）の温度で２麟間保たれるという点を除（、）て
例１と実質同様の加熱が行なわれる。この方法により作
られた鋼部品は均質で清浄なアルミニウム被覆がその表
面に施されていた。例３ マレージング鋼は時効硬化さ
れた状態で極めて優秀な強さを持つている。１８．５％
Ｎｉｌ８・５％ＣＯｌ３．５％ＭＯ．．Ｏ．Ｏ３％Ｃｌ
Ｏ．２５％ＴｉｌＯ．ｌ５％におよび残余が実質的に鉄
よりなる組成がこの鋼の一例として挙げられる。Next, the cooled retort is placed in a humidity-controlled box, the lid is removed, and the parts are removed from the cementation pack.
The parts are then blown with dry air to remove any adhering coating powder and immersed in water to remove any other fine dust or other residue. This part, the compressor blade, had a very clean aluminum deposit. Example 2 Steel parts are 17-4PH stainless steel (17% Crl)
A procedure similar to Example 1 is repeated, except that the composition consists of 4% Ni, 3% Cu and the remainder substantially iron. The bag consists of 60% -60+140 mesh aluminum and 39% Al2O3 (-60+140) by weight.
mesh) as described in Example 1.
112% in each of the pretreatment steps, with an activator comprising 112% of AlCl3 and, for example, Zncl2. Second pretreatment followed by 112% A
lCl3 and 112% Zrlcl. is mixed into the bag and the steel parts are embedded in this. This drying bag is 4
Humidity is kept below 0%. The retort is at 775°F (4
Heating is carried out substantially as in Example 1, except that the temperature is maintained at 13° C. for 2 hours. Steel parts made by this method had a homogeneous and clean aluminum coating on their surfaces. Example 3 Maraging steel has excellent strength in its age-hardened state. 18.5%
Nil8.5%COl3.5%MO. ．． O. O3%Cl
O. 25% TilO. An example of this steel is a composition consisting of 15% and the balance substantially of iron.

この鋼は９０００Ｆ（４８２、℃）、３〜６時間の加熱
によつて実質的に充分硬いものとなる。不都合にも、こ
の鋼は高温において所望とする耐酸化性を呈さない。８
０％のアルミニウム、１１４％のＡｌＣｌ３、１１２％
のＮ１（４Ｃ１．．１９．２５％のアルミナを含むアル
ミニウムーＡｌ２Ｏ３バックを！用いることによつて、
本発明の方法で採用できる。This steel becomes substantially sufficiently hard when heated to 9000F (482C) for 3 to 6 hours. Unfortunately, this steel does not exhibit the desired oxidation resistance at high temperatures. 8
0% aluminum, 114% AlCl3, 112%
By using an aluminum-Al2O3 bag containing 19.25% alumina of N1 (4C1..
It can be employed in the method of the present invention.

このバックは上述した組成の活性剤を新たに添加されて
８００′Ｆ（４２ｒＣ）で実質２度の熱的前処理を受け
る。第２の前処理工程に続いて、バックは同量の活性剤
を新たに添加されてそれと混合さ５れ、レトルト内に置
かれる。バック中には鋼部品が埋め込まれている。相対
湿度は４０％より低い。鋼部品が埋め込まれた状態でレ
トルトは常温から８２５゜Ｆ（４４１℃）まで加熱され
、その温度に３ｆ＠間保たれる。この方法によれば、ア
ルミニウムの均ｔ質な被覆が可能であり、このアルミニ
ウム被覆によりマレージング鋼の耐熱特性を、そのもと
の硬度を保ちつつ、９００゜Ｆ（４８７Ｃ）まで改善す
る。本発明の一つの利点は、セメンテーシヨンパツクが
例えば５０％あるいは４０％以下という比較的低い湿度
のもとにプラスチック製バック中に保存可能であるとい
うことである。そういつた一つの例としては、少なくと
も６０％のアルミニウムおよび残余が−６０から＋１５
０メッシュ（米国基準）にわたる粒子径のアルミナの混
合物であり、この混合物にはバックの重量の１１８％か
ら３１４％までの乾燥アルミニウム塩化物（ＡＩＣｌ３
）と１１８％から３１４％までのハロゲン化塩（例えば
ＮＨ４Ｃｌ）とが添加され゛ている。好ましい混ぜ合わ
せとしての１１４％ＡｌＣｌ３−１１４％ＮＨ４Ｃｌ系
を基準に用いて、種々の二重活性剤系が評価された。This bag was freshly added with an activator of the composition described above and subjected to two substantial thermal pretreatments at 800'F (42rC). Following the second pretreatment step, the bag is freshly added and mixed with the same amount of activator and placed in the retort. There are steel parts embedded in the back. Relative humidity is below 40%. With the steel components embedded, the retort is heated from room temperature to 825°F (441°C) and held at that temperature for 3 f@. This method allows for a uniform coating of aluminum, which improves the heat resistance of maraging steel to 900°F (487C) while maintaining its original hardness. One advantage of the present invention is that the cementation pack can be stored in plastic bags at relatively low humidity, for example below 50% or even 40%. One such example is at least 60% aluminum and the remainder -60 to +15
A mixture of alumina with particle sizes ranging from 0 mesh (US standards) to 118% to 314% dry aluminum chloride (AICl3) by weight of the bag.
) and 118% to 314% of a halide salt (eg NH4Cl). Various dual activator systems were evaluated using the 114% AlCl3-114% NH4Cl system as the preferred mix.

これらの試験は４１０ステンレス鋼テスト片（ＣＯｕｐ
Ｏｎ）、４１０ステンレス鋼翼部およびＡＭ３５５翼部
を含むテスト試料を次の系を用いてアルミナイジングす
ることを含んでいた。These tests were performed on 410 stainless steel test specimens (COup
(On), which involved aluminizing test samples containing 410 stainless steel wings and AM355 wings using the following system.

上記試験を実行するのに例１の方法が採用された。The method of Example 1 was adopted to carry out the above test.

重量増加量（Ｗｅｉｇｈｔｇａｉｎ）は各被覆活性剤系
毎の各テスト試料につき測定された。被覆サイクルは４
回繰り返された。重量増加量は被覆厚の表示として用い
られた。Weight gain was determined for each test sample for each coating activator system. 4 coating cycles
repeated times. Weight gain was used as an indication of coating thickness.

４１０ステンレス鋼翼部の上記系毎の重量の平均増加量
を下に示す。The average weight increase for each of the above systems of 410 stainless steel wings is shown below.

各試験にお占て良好な被覆が得られたが、系隊（２）が
基準の系ＮＯ．（１）に比較して少ない重量増加量（す
なわちより薄い被覆）を示すことに気付くだろう。A good coating was obtained in each test, but system (2) was the standard system No. It will be noticed that it exhibits less weight gain (i.e. thinner coating) compared to (1).

これはまたＡＭ−３５彌構成の翼部の被覆においてもそ
の通りになつた。系ＮＯ．（３）およびＮＯ．（４）は
基準の系ＮＯ．（１）とほぼ同等であつた。ハロゲン化
塩が無水亜鉛塩化物であるところの系ＮＯ．（５）につ
いては、重量増加量がわずかながら多いことがわかつた
。試験された上記系は従来の２ないし３％のＡｌＣｌ３
の使用に較べて有害な発煙が禁止され、発煙量も重量比
で３１４％ＡＩＣｌ３を含む活性剤系の場合により著し
くなることを示した。このように、．ＡｌＣｌ３の量が
３ノ４％を越えてはならない。付加試験は、ＡｌＣｌ３
のみを少量、例えば重量比で３１４％、バック中に用い
ると、上述したような本発明による新規でかつ改良され
た結果が得られないことを示した。１％以下の量のＡｌ
Ｃｌ３を単独で本発明の場合に述べられたような条件の
もとに使用しても本発明と同一の結果は得られない。This was also the case with the wing coatings of the AM-35 roof configuration. System No. (3) and NO. (4) is the reference system No. It was almost equivalent to (1). System NO. where the halide salt is anhydrous zinc chloride. Regarding (5), it was found that the amount of weight increase was slightly large. The system tested was a conventional 2-3% AlCl3
It was shown that noxious smoke generation was inhibited compared to the use of activator systems containing 314% AICl3 by weight, and the amount of smoke generation was even more significant in the case of the activator system containing 314% AICl3 by weight. in this way,. The amount of AlCl3 should not exceed 3-4%. Additional tests include AlCl3
It has been shown that using only a small amount, for example 314% by weight, in the bag does not result in the new and improved results of the invention as described above. Al in amount less than 1%
Using Cl3 alone under the conditions described in the case of the present invention does not give the same results as the present invention.

すなわち、厚の均一性に欠けており、さらに金属間化合
物が被覆内に一様に形成されない。合金ＡＭ−３５５の
場合、ＡｌＣｌ３単独では所望の被覆を得るためには、
極めて望ましくないガス放散が起こることを除けば、１
％を越えて例えば２ないし３％用いなければならない。
ＡＭ−３５袷金の場合に１％より少ないＡ］Ｃｌ３を用
いると、その結果得られる表面は粗く、被覆膜がその表
面を完全に被つてないことを示す。また被覆膜が金属間
化合物（鉄アルミナイド）に欠けていることを示す暗色
領域ができる。しかしながら、少なくとも効果的な３１
４％越えない量のＡｌＣｌ３を上述した３１４％以下の
ハロゲン化塩と混合して用いると、著しいガス放散によ
る上述した問題は充分禁止され、さらに一様に良好な被
覆膜が得られた。That is, there is a lack of uniformity in thickness, and furthermore, the intermetallic compounds are not uniformly formed within the coating. In the case of alloy AM-355, AlCl3 alone is not sufficient to obtain the desired coating.
1, except that very undesirable gas emissions occur.
%, for example 2 to 3%, must be used.
When less than 1% A]Cl3 is used in the case of AM-35 lining, the resulting surface is rough, indicating that the coating does not completely cover the surface. There are also dark areas indicating that the coating lacks intermetallic compounds (iron aluminide). However, at least an effective 31
Using not more than 4% of AlCl3 mixed with up to 314% of the halide salt mentioned above, the problems mentioned above due to significant outgassing were largely inhibited, and moreover uniformly good coatings were obtained.

本発明は、例えば、クロム５〜２５％、タングステン５
％以上、ニッケル５％以上、銅４％以上、アルミニウム
３％以上、チタン２％以下、残余実質的に鉄よりなる組
成をもち、特に析出硬化型クロム含有ステンレス鋼のよ
うな含クロム鋼の保護に関して述べられた。The present invention, for example, contains chromium 5 to 25%, tungsten 5%
% or more, 5% or more of nickel, 4% or more of copper, 3% or more of aluminum, 2% or less of titanium, and the remainder substantially consists of iron, especially for the protection of chromium-containing steels such as precipitation-hardened chromium-containing stainless steels. was mentioned.

前に指摘したとおり、本発明の特別な利点は、比較的低
温で高品質の被覆が達成されることである。As previously pointed out, a particular advantage of the present invention is that high quality coatings are achieved at relatively low temperatures.

このような低度範囲は７５０′Ｆ′（３９９℃）〜９０
０゜Ｆ（４８７Ｃ）、更に好ましくは７７５′Ｆ（４１
３℃）〜８５００Ｆ（４５４℃）である。鋼部分のアル
ミニウム拡散がこのような低温で達成され得る理由は、
加熱サイクルの初期期間において鋼部分が拡散温度に達
する前に、鋼部分の表面を清浄するところの蒸気を、バ
ック中に用いられる三塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ３）
が与え、それによつて低温でのバックから鋼部分へのア
ルミニウムの拡散が可能となるからである。即ち、本発
明に従つて、少量のハロゲン化塩（例えばＮＨ４Ｃりの
存在下でＡｌＣｌ３の量を減少させることによつて、鋼
部分の表面の清浄化に必要な上記蒸気の量は得られ、低
温でのアルニウムの拡散が可能となり、一方、上述の実
質的なガス放散をさらに最終的な被覆の表面の粗さを避
けることができる。以上に本発明を好ましい実施例に関
して述べたが、本発明の精神および範囲を逸脱すること
なく、当業者にとつて容易に理解されるような種々の修
正および変更がなされることが理解されるべきである。Such low temperature ranges from 750'F' (399°C) to 90
0°F (487C), more preferably 775'F (41C)
3°C) to 8500F (454°C). The reason why aluminum diffusion in steel parts can be achieved at such low temperatures is because
Aluminum trichloride (AlCl3) is used during the backing process to clean the surface of the steel part during the initial period of the heating cycle, before the steel part reaches the diffusion temperature.
This is because aluminum can diffuse from the bag into the steel part at low temperatures. Thus, according to the invention, by reducing the amount of AlCl3 in the presence of small amounts of halide salts (e.g. NH4C), the amount of steam required for cleaning the surface of the steel part is obtained; Diffusion of aluminum at low temperatures is possible, while the substantial gas dissipation described above is further avoided while surface roughness of the final coating has been described. It should be understood that various modifications and changes may be made without departing from the spirit and scope of the invention, as would be readily apparent to those skilled in the art.

そのような修正および変更は本発明の範囲内にあると考
えられる。以上説明したように本発明によれば、３９Ｃ
ｆＣ〜４８７Ｃの範囲の比較的低い温度で、金属物品の
表面にアルミニウムをバック拡散する方法において、三
塩化アルミニウムの実質的なガス放散を、・さらには最
終的な被覆の表面の粗さを避けることができ、三塩化ア
ルミニウムのガス放散によつて生成される強酸、）（Ｃ
１を除去するための高価なシステムが不要になる等の効
果がある。Such modifications and variations are considered to be within the scope of this invention. As explained above, according to the present invention, 39C
A method of back-diffusing aluminum onto the surface of metal articles at relatively low temperatures ranging from fC to 487C, avoiding substantial outgassing of aluminum trichloride and even surface roughness of the final coating. strong acid, produced by the gas dissipation of aluminum trichloride)
There are effects such as eliminating the need for an expensive system for removing 1.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 １ 加工中、アルミニウム塩化物煙の実質的なガス放散
を禁じながら、鉄含有金属物品にアルミニウムを拡散す
るためのパツクセメンテーシヨン法であつて、重量で、
少なくとも５０％の粒状アルミニウムと、アンモニウム
ハロゲン化物および無水金属塩化物より成るグループか
ら選択した１／８ないし３／４％の１つのハロゲン化塩
と１／８ないし３／４％のＡｌＣｌ＿３とを混合した活
性剤と、残余としての粒状不活性物質とを含む所定量の
乾燥アルミニウムパックを、５０％以下の相対湿度に保
つて、形成し、前記乾燥パックを３９９℃（７５０°Ｆ
）ないし４８２℃（９００゜Ｆ）の温度の密閉レトルト
内によつて該温度で少なくとも１０時間にわたつて熱的
前処理し、この前処理されたパックの全量と、前記乾燥
アルミニウムパックの重量に対して前記と同じ組成比範
囲を満たす前記活性剤とを、前記乾燥条件下にて再び混
ぜ合わせて該パックを３９９℃（７５０°Ｆ）ないし４
８２℃（９００゜Ｆ）の前記範囲内にある温度で少なく
とも１０時間にわたつて再び加熱することによつて、前
記前処理されたパックを少なくとももう一度熱的前処理
し、その後このさらに前処理されたパックの全量と、前
記乾燥アルミニウムパックの重量に対して前記と同じ組
成比範囲を満たす前記活性剤とを、前記乾燥条件下にて
再び混ぜ合わせ、被覆されるべき前記鉄含有金属物品を
前記パック内に埋め込み該パックおよび埋め込まれた物
品を鋼レトルト内に封入し、それから前記パックを３９
９℃（７５０°Ｆ）ないし４８２℃（９００゜Ｆ）の範
囲にある拡散被覆加工温度に加熱して所望のアルミニウ
ム被覆厚が得られるまで該パックを該温度に保つことに
よつて、前記パックおよび埋め込まれた物品を拡散被覆
加工サイクルに従わせることを特徴とする鉄含有金属の
拡散被覆加工法。 ２ 活性剤のハロゲン化塩がＮＨ＿４Ｃｌ、ＮＨ＿４Ｂ
ｒ、ＮＨ＿４Ｉ、ＮＨ＿４Ｆと、ＺｎＣｌ＿２、ＣｕＣ
ｌ＿２、ＮｉＣｌ＿２およびＣｏＣｌ＿２のグループの
無水金属塩化物とから成るグループから１つ選択される
特許請求の範囲１に記載の方法。 ３ パック中のＡｌＣｌ＿３量や、重量で、１／４から
１／２までの範囲にあり、ハロゲン化塩の量が１／４か
ら１／２％までの範囲にあり、粒状アルミニウムの量が
少なくとも６０％であり、不活性剤が耐火酸化物である
上記２項に記載の方法。 ４ 耐火酸化物がアルミナであり、パック剤の粒子サイ
ズが２００メッシュを越える上記３項に記載の方法。 ５ パック剤の粒子サイズが−６０メッシュから＋１５
０メッシュまでの範囲にある上記４項に記載の方法。 ６ 拡散温度が４１３℃（７７５゜Ｆ）から４５４℃（
８５０゜Ｆ）までの範囲にある上記５項に記載の方法。 ７ 活性剤であるハロゲン化塩が１／８〜３／４％Ａｌ
Ｃｌ＿３と、１／８〜３／４％ＮＨ＿４Ｃｌからなる上
記第１項の方法。８ 各工程におけるパックが重量で少
なくとも６０％の粒状アルミニウムと、１／４％ないし
１／２％のＡｌＣｌ＿３と、１／４％ないし１／２％の
ＮＨ＿４Ｃｌと、残余としての実質不活性耐火酸化物と
を含む上記７項に記載の方法。 ９ 耐火酸化物がアルミナであり、パック剤の粒子サイ
ズが２００メッシュを越える上記８項に記載の方法。 １０ パック剤の粒子サイズが−６０メッシュから＋１
５０メッシュまでの範囲にある上記９項に記載の方法。 １１ 拡散温度が４１３℃（７７５゜Ｆ）から４５４℃
（８５０゜Ｆ）までの範囲にある上記１０項に記載の方
法。Claims: 1. A pack cementation process for diffusing aluminum into ferrous metal articles while prohibiting substantial outgassing of aluminum chloride fumes during processing, comprising:
At least 50% granular aluminum mixed with 1/8 to 3/4% of one halide salt selected from the group consisting of ammonium halides and anhydrous metal chlorides and 1/8 to 3/4% AlCl_3 A predetermined amount of dry aluminum packs containing the active agent and the remainder particulate inert material are formed at a relative humidity of 50% or less, and the dry packs are heated to 399°C (750°F).
) to 482° C. (900° F.) in a closed retort for at least 10 hours at that temperature, and The active agent satisfying the same composition ratio range as above is mixed again under the drying conditions to prepare the pack at 399°C (750°F).
The pretreated pack is thermally pretreated at least once more by heating again at a temperature within the range of 82°C (900°F) for at least 10 hours, and then this further pretreated pack is The total amount of the ferrous metal article to be coated is mixed again under the drying conditions with the activator satisfying the same composition ratio range as described above based on the weight of the dry aluminum pack. Encapsulating the pack and the embedded articles in a steel retort, then placing the pack in a 39
The pack is heated to a diffusion coating processing temperature ranging from 9°C (750°F) to 482°C (900°F) and held at that temperature until the desired aluminum coating thickness is obtained. and a method for diffusion coating ferrous metals, the method comprising subjecting the embedded article to a diffusion coating cycle. 2 The halide salt of the activator is NH_4Cl, NH_4B
r, NH_4I, NH_4F, ZnCl_2, CuC
1_2, anhydrous metal chlorides of the group NiCl_2 and CoCl_2. 3 The amount of AlCl_3 in the pack is in the range from 1/4 to 1/2 by weight, the amount of halide salt is in the range from 1/4 to 1/2%, and the amount of granular aluminum is at least 60% and the deactivating agent is a refractory oxide. 4. The method according to item 3 above, wherein the refractory oxide is alumina and the packing agent has a particle size exceeding 200 mesh. 5 Packing agent particle size from -60 mesh to +15
The method according to item 4 above, which is in the range up to 0 mesh. 6 Diffusion temperature ranges from 413°C (775°F) to 454°C (
850°F). 7 Halogenated salt as an activator contains 1/8 to 3/4% Al
The method of item 1 above, consisting of Cl_3 and 1/8 to 3/4% NH_4Cl. 8 The pack in each step contains at least 60% by weight of granular aluminum, 1/4% to 1/2% AlCl_3, 1/4% to 1/2% NH_4Cl, and the balance substantially inert refractory oxidation. The method according to item 7 above, comprising: 9. The method according to item 8 above, wherein the refractory oxide is alumina and the packing agent has a particle size exceeding 200 mesh. 10 Packing agent particle size from -60 mesh to +1
9. The method according to item 9 above, in a range up to 50 mesh. 11 Diffusion temperature from 413°C (775°F) to 454°C
(850°F).