Hastelloy C-22
Hastelloy C-22の概要
Hastelloy C-22は、ニッケル（Ni）を主成分に、クロム（Cr）、モリブデン（Mo）、タングステン（W）を添加した、非常に汎用性の高い耐食合金です。湿潤塩素ガス、塩化第二鉄／塩化第二銅、硝酸、海水などを含む「酸化性」と「還元性」の両環境に対して優れた耐食性を発揮します。幅広い腐食環境に対応できるため、化学プロセス、廃棄物処理、海洋用途における重要部品の材料として選ばれています。
特にCNC加工においては、高い寸法安定性と機械的健全性を維持しつつ、孔食、すき間腐食、応力腐食割れ（SCC）に対する耐性が求められる部品に有効です。とりわけ、混酸・混合媒体のような極めて攻撃性の高い化学環境で効果を発揮します。
Hastelloy C-22の化学的・物理的・機械的特性
Hastelloy C-22（UNS N06022 / ASTM B575 / B564 / B619 / B622 / B626）は、耐食性と冶金学的安定性で知られる鍛造ニッケル基合金です。特に酸化性環境において、Hastelloy C-276およびC-4よりも優れた性能を示します。
化学成分（代表値）
元素 | 組成範囲（wt.%） | 主な役割 |
|---|---|---|
ニッケル（Ni） | 残部（≥56.0） | 各種化学環境に対する基礎耐食性を付与 |
クロム（Cr） | 20.0–22.5 | 硝酸など酸化性媒体への耐性を確保する重要元素 |
モリブデン（Mo） | 12.5–14.5 | 孔食・すき間腐食への耐性を強化 |
鉄（Fe） | 2.0–6.0 | 機械的強度に寄与 |
タングステン（W） | 2.5–3.5 | 局部腐食耐性の向上に寄与 |
コバルト（Co） | ≤2.5 | 特性安定のため管理 |
炭素（C） | ≤0.015 | 溶接時の炭化物析出を最小化 |
マンガン（Mn） | ≤0.5 | 熱間成形を補助 |
ケイ素（Si） | ≤0.08 | 粒界腐食耐性のため低く管理 |
硫黄（S） | ≤0.02 | CNC加工・溶接時の割れ防止のため管理 |
物理特性
特性 | 代表値（典型） | 試験規格／条件 |
|---|---|---|
密度 | 8.69 g/cm³ | ASTM B311 |
融解温度範囲 | 1350–1400°C | ASTM E1268 |
熱伝導率 | 9.7 W/m·K（100°C） | ASTM E1225 |
電気抵抗率 | 1.20 µΩ·m（20°C） | ASTM B193 |
熱膨張係数 | 12.3 µm/m·°C（20–300°C） | ASTM E228 |
比熱容量 | 390 J/kg·K（20°C） | ASTM E1269 |
ヤング率（弾性率） | 205 GPa（20°C） | ASTM E111 |
機械的特性（焼なまし状態）
特性 | 代表値（典型） | 試験規格 |
|---|---|---|
引張強さ | 690–760 MPa | ASTM E8/E8M |
耐力（0.2%） | 275–345 MPa | ASTM E8/E8M |
伸び | ≥45%（標点距離 25mm） | ASTM E8/E8M |
硬さ | 180–220 HB | ASTM E10 |
衝撃靭性 | 低温～常温で優れる | ASTM E23 |
Hastelloy C-22の主な特長
広範囲の耐食性（オールラウンド性）：混酸系や酸化性／還元性が混在する条件に耐え、塩化物イオンを含む70%硝酸などの環境では、C-276を上回る性能を示します。
局部腐食への耐性：孔食抵抗指数（PREN）>50；塩化第二鉄環境や6%超の塩酸条件で腐食速度<0.02 mm/年レベルを目標にできる耐性を備えます。
熱的安定性：600–1040°Cの長時間熱暴露でも、鋭敏化や粒界析出に対して比較的強く、組織安定性を維持しやすい特性があります。
精密加工適性：±0.01 mmの公差や、Ra 0.8 µm未満の仕上げが求められるCNC部品に適します。
Hastelloy C-22のCNC加工における課題と解決策
加工上の課題
加工硬化
加工硬化が強く（n ≈ 0.35）、浅い切込みや不安定な切削では表面硬化が進行し、ビビりや工具寿命低下につながります。過度な表面硬化を避けるには、一定以上の切込みと安定した切削を維持することが重要です。
低い熱伝導率
切削点に熱が集中しやすく（600–800°Cに達する場合あり）、ドライ加工や通常のフラッドクーラントのみでは工具寿命が短くなることがあります。
切りくず制御
粘り強く糸状の切りくずが出やすいため、チップブレーカなしでは絡み付きや仕上げ面悪化のリスクが高まります。
最適化された加工戦略
工具選定
項目 | 推奨 | 理由 |
|---|---|---|
工具材質 | PVDコート超硬（K20–K30）またはセラミックインサート | 高温切削（>700°C）でも刃先硬度を維持 |
コーティング | AlTiN または AlCrN（3–5 µm） | 熱摩耗・摩擦を低減 |
形状 | 正すくい 10–12°、刃先ホーニング 0.02–0.05 mm | 切れ味とチップ制御のバランス |
切削条件（ISO 3685）
加工 | 速度（m/min） | 送り（mm/rev） | 切込み（DOC）（mm） | クーラント圧（bar） |
|---|---|---|---|---|
荒加工 | 10–18 | 0.20–0.30 | 2.0–3.0 | 100–120 |
仕上げ加工 | 20–35 | 0.05–0.10 | 0.5–1.0 | 120–150 |
加工済みHastelloy C-22部品の表面処理
熱間等方圧加圧（HIP）
HIPは、100–200 MPa・1150°C程度で処理することで、鋳造材やAM（積層造形）部品の微小空隙を低減し、疲労強度を最大30%程度向上させることがあります。
熱処理
熱処理は、1120°C ±10°Cでの処理後に急冷を行い、金属間化合物相の生成を抑制しつつ、HCl + HNO₃などの混合媒体における長期耐食性を確保します。
超合金溶接
超合金溶接では、ERNiCrMo-10溶加材を用いたGTAWおよび入熱<1.5 kJ/mmの管理により、溶接後も腐食速度を<0.02 mm/年レベルに抑えることを狙います。
遮熱コーティング（TBC）
TBCコーティングは、最大250 µm程度の膜厚で、酸性蒸気や800°C超の熱サイクル負荷からCNC部品を保護します。
放電加工（EDM）
EDMは、複雑な内部形状に対して±0.005 mm級の寸法公差や、Ra <0.6 µmの面粗さを狙った高精度加工を可能にします。
深穴加工（Deep Hole Drilling）
深穴加工は、内部クーラント供給を用いることで、反応器チューブシートやスクラバー部品においてL/D 30:1レベルの穴あけに対応します。
材料試験・分析
材料試験には、ASTM G28腐食試験、粒界腐食（ASTM A262 Practice C）、引張（ASTM E8）、硬さ（ASTM E18）などが含まれます。
Hastelloy C-22部品の産業用途
化学プロセス産業
塩素化溶媒、硝酸-フッ酸系混酸、混合酸性ガス流などに曝されるポンプ、バルブ、継手部品。
廃棄物処理・公害防止
酸化性／還元性成分が混在する環境下で使用される、サーマルオキシダイザ、焼却スクラバー、有害廃棄物反応器の部品。
海洋・オフショア
淡水化設備、船舶スクラバー、化学品カーゴハンドリングシステムにおける耐酸・耐食部品。
製薬・食品装置
強い滅菌／薬液CIP（洗浄）サイクルに対応し、汚染を嫌う超清浄系フロー制御部品として使用。
