JPH0313585A

JPH0313585A - 金属表面の硬化方法および非磁性軸受部品の表面硬化方法

Info

Publication number: JPH0313585A
Application number: JP14892689A
Authority: JP
Inventors: Masao Goto; 将夫後藤
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 1989-06-12
Filing date: 1989-06-12
Publication date: 1991-01-22

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。

Description

【発明の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉本発明は、金属表面の硬化方法および非磁性軸受部品の
表面硬化方法に関する。

〈従来の技術〉従来からの金属表面の硬化方法として種々考えられてお
り、以下に、三つの例を挙げる６■　金属表面に適宜な
金属粉末を配置して電子ビームまたはレーザビームを照
射し、その後、この金属基材を浸炭処理する方法。

■　■と同様、金属表面に適宜な金属粉末を配置して電
子ビームまたはレーザビームを照射し、その後、この金
属表面にカーボン粉末を配置して、再度、電子ビームま
たはレーザビームを照射する方法。

■　金属表面にチタンカーバイトなどの炭化物を配置し
、電子ビームまたはレーザビームを照射する方法。

上記■、■の方法では、まず、金属表面で金属基材と金
属粉末とが合金化され、この合金化部分に炭素原子が拡
散される結果、金属表面に合金炭化層が形成されること
になる。また、■の方法では金属表面にセラミックス膜
がコーティングされることになる。

〈発明が解決しようとする課題〉しかしながら、上記従来の硬化方法では、次のような不
都合がある。

まず、■、■の方法では、いずれも、二つの独立した工
程が必要で処理能率が悪い。しかも、金属表面を合金化
してから、この合金層に対して炭素原子を拡散させるた
め、合金層へ炭素原子が拡散しにくくて、厚い合金層を
形成できるものの、合金炭化層を余り厚くすることがで
きず、表面硬度の向上に限界がある。

また、■の方法では、炭化物を溶融することになるので
、金属粉末やカーボン粉末などを溶融する場合に比べて
かなりの熱エネルギーが必要となる。しかも、結果とし
て金属基材との合金ではなく金属基材表面にセラミック
ス膜を被着した形となるので、当該セラミックス膜の剥
がれ強度が不十分な点が指摘される。

ところで、転がり軸受において、例えば軌道輪を非磁性
材例えばチタン合金やオーステナイト系ステンレス鋼な
どとすることがあるが、これらの素材では軸受としての
硬度が不足するために、浸炭法やセラミックス膜の成膜
法などを用いて、軌道輪の転動体転勤面や相手部材への
嵌合面の表面硬化を行う、しかしながら、前記浸炭法で
は充分に厚い硬化層が得られず、また、セラミックス膜
では剥がれ強度が不十分であるなどの問題点があり、軸
受寿命の向上や転がり特性の改善を図ることは不可能で
ある。なお、この非磁性軸受部品に対して上記■、■の
手法を利用しても、上述したと同様の不都合があって、
最善の手法が未だ開発されていない。

第１の発明は、処理工数や処理に必要な熱エネルギーを
少なくしながらも、硬質な合金炭化層を充分厚く形成で
きるようにすることを目的としている。また、第２の発
明は、硬度が不足する非磁性軸受構成部品の表面硬度向
上と、転がり特性の改善とを図ることを目的としている
。

く課題を解決するための手段さ本発明は、このような目的を達成するために、次のよう
な構成をとる。

第１の発明の金属表面の硬化方法は、金属表面に金属粉
末とカーボン粉末とを混合配置し、それらに高密度エネ
ルギービームを照射することに特徴を有する。

また、第２の発明の非磁性軸受部品の表面硬化方法は、
非磁性材からなる軸受部品の表面に、非磁性の金属粉末
とカーボン粉末とを配置し、それらに高密度エネルギー
ビームを照射することに特徴を有する。

〈作用〉まず、第１．第２の両発明では、−度の高密度エネルギ
ービームの照射によって、金属粉末、カーボン粉末およ
び金属表面カリ３融して、金属表面に合金炭化層が形成
されるとともに、金属表面で溶融させられるカーボン粉
末の炭素原子が金属内部へも拡散されることになる。そ
して、充分な量の金属粉末とカーボン粉末とを金属表面
に配置しておけば、膜厚が充分に厚い合金炭化層が得ら
れることになる。

また、このような処理によって硬度の不足している非磁
性軸受部品の表面に充分に厚い硬質な合金炭化層を形成
すれば、その硬度や耐摩耗性が増すことになるとともに
、炭素原子の自己潤滑作用によって、転動体の摩擦抵抗
が低減するとともに、損傷しにくくなる。

〈実施例〉以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

第１図および第２図に第１の発明の一実施例を示してい
る。第１図に示すように、まず、軟鋼（例えば５ＩＯＣ
）からなる金属基材１の表面に例゛えばクロムなどの金
属粉末２とカーボン粉末３とを混合配置する。この各粉
末は、図中で極端に大きく表しているが、例えば３５０
メソシユ以下とするのが望ましい、この状態にて高密度
エネルギービームとしての電子ビームまたはレーザビー
ムを走査して照射する。この照射により、金属粉末２と
カーボン粉末３とが溶融させられるとともに、金属基材
１の表面も溶融させられることになり、金属基材１の表
面が金属粉末２によって合金化されつつ、この合金部分
にカーボン粉末３の炭素原子が含存させられる。その結
果、第２図に示すように、金属基材１の表面に合金炭化
層４が形成される。これと同時に、カーボン粉末３の炭
素原子は金属基材１の内部深くまで拡散される。なお拡
散された炭素成分を斑点で表している。

このように−度に合金炭化層４を形成するようにしてい
るから、金属基材１の表面に配置する各粉末量を多くす
ることによって、厚い合金炭化層４を得ることができる
ようになる。しかも、炭素原子は合金炭化層４のさらに
金属基材１内部深くまで拡散されるから、金属基材１の
表面硬度が充分に高められることになる。

以上のような金属表面の硬化方法は転がり軸受一般や圧
延ロールなど、機械構造物に対して広く適用できること
は言うまでもない、また、使用する金属粉末２としては
、前述したものの他に、タングステン、バナジウム、チ
タンなどが考えられる。

次に、第３図に第２の発明の一実施例を示している。

ここでは深溝玉軸受を例に挙げる０図中、１０は内輪、
１１は外輪、１２は玉、１３は保持器である。この内外
輪１０．１１は、非磁性材、例えばチタン合金やオース
テナイト系ステンレス鋼などで形成されている。この内
外輪１０．１１の各転動体転勤面１４゜１５を、上記硬
化方法と同じ手順でもって硬化させる。ただし、合金化
のための粉末は、非磁性材料例えばチタンとする。

このように内外輪１０．１１の各転動体転勤面１４゜１
５の表面に合金炭化層４を形成するとともに、転動体転
勤面１２．１３の内部深くに炭素原子を拡散させれば、
硬度が不足する素材であってもその表面硬度を充分に高
めることができる上、合金炭化層４中の炭素原子の自己
潤滑作用によって転動体としての玉１４の転がり摩擦抵
抗や微小領域での滑り抵抗を低減することができるよう
になる。

〈発明の効果〉以上説明したように、第１の発明によれば、処理工数を
少なくして、無駄に熱エネルギーを使うことなく、金属
表面に硬質な合金炭化層を充分に厚く形成することがで
き、作業能率の向上と、製作コストの低減と、金属表面
の硬度の向上とを図ることができるようになる。

また、第２の発明によれば、比較的軟質な非磁性材から
なる軸受部品の表面硬度を充分に高めることができると
ともに、転がり特性の向上を図ることができて、長寿命
化に大きく貢献できるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は第１の発明の一実施例にかかり、
第１図は金属表面の硬化過程の概略を示す断面図、第２
図は硬化処理後の金属表面を略伝する断面図である。第３図は第２の発明の一実施例にかかり、内外の両軌道
輸に硬化処理を施した転がり軸受の上半断面図である。１・・・金属基材、　　　　２・・・金属粉末、３・・
・カーボン粉末、　４・・・合金炭化層。第１図１・・・金属基材２・・・金属粉末３・・・カーボン粉末４・・合金炭化層第２図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　金属表面に金属粉末とカーボン粉末とを混合配
置し、それらに高密度エネルギービームを照射すること
を特徴とする金属表面の硬化方法。
（２）　非磁性材からなる軸受部品の表面に、非磁性の
金属粉末とカーボン粉末とを配置し、それらに高密度エ
ネルギービームを照射することを特徴とする非磁性軸受
部品の表面硬化方法。