JPH03257151A

JPH03257151A - ペースト法によるチタン材及び超硬合金の表面硬化処理法

Info

Publication number: JPH03257151A
Application number: JP5732990A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Shibuya; 渋谷　佳男; Kenji Isobe; 磯部　賢二; Kenji Sato; 憲治佐藤; Futoshi Wakabayashi; 若林　太
Original assignee: Shizuoka Prefecture
Current assignee: Shizuoka Prefecture
Priority date: 1990-03-08
Filing date: 1990-03-08
Publication date: 1991-11-15

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】（イ）　産業上の利用分野本発明ではチタン材とはチタン（Ｔ　ｉ　）及びチタン
合金（Ｔｉ合金）を指す。本発明はチタン材及び超硬合
金の表面硬化処理法に関するものである。本発明により
得られた表面は極めて硬く、しかも耐摩耗性、耐食性、
高強度、軽量等を兼備している。従って耐摩耗性、耐食
性、高強度、軒昂等が要求されるあらゆる機械金属部品
、電気部品、治具、工具への利用が期待できる。

（ロ）　従来の技術チタン材は高強度、低比重、耐食性等、鎧れた性質があ
る。しかし硬さは普通鋼の硬さ程度で、耐摩耗性を必要
とする箇所には用いないのが一般的である。一方ホウ化
物は極めて硬く耐摩耗性材料として優れている。チタン
材及び超硬合金の表面硬化処理法しては前者はＣＶＤ法
（化学的気相蒸着法）　、ＰＶＤ法（物理的気相蒸着法
）、プラズマ窒化法及びカス窒化法、後者はＣＶＤ法、
ＰＶＤ法等が知られている。しかし、これらの方法は特
殊でしかも高価な設備が必要である、あるいは処理操作
が煩雑である、という欠点があった。またホウ素を含む
溶融塩中に浸せき、あるいは粉末中に埋没させる表面硬
化処理方法もあるが、溶融塩の管理が煩雑、あるいは被
処理材の取り出しが極めて困Ｈ等の欠点があった。

（ハ〉　発明が解決しようとする課題本発明は以上の欠点を解決、あるいは改善するものであ
る。すなわち特殊で高価な設備及び管理が煩雑な溶融塩
を用いない、処理操作が極めて簡単で経済性に優れ、し
かも極めて硬い表面を得ることを目的とした。

（ニ）　課題を解決するための手段本発明は薬剤をペースト状にして被処理材に塗布した後
乾燥、加熱するペースト法を採用することにより、被処
理材表面に極めて硬い金属間化合物、あるいはホウ素を
含む拡散層を生成させることにより表面硬化させる方法
である。

すなわち炭化ホウ素を４０〜８５重量％、ホウ酸塩２〜
４０重量％、促進剤１〜５６重量％、粘結剤１〜１５重
量％及び増量剤５６重量％以下よりなる混合物を溶剤で
ペースト状にして練り合わせ、チタン材及び超硬合金の
周囲あるいは表面に塗布した後、７５０℃〜１１００℃
の温度で加熱するペースト法を採用することにより良好
な結果を得ることができた。本発明は特殊な設備を必要
とせず、処理操作も極めて簡単である。

本発明では薬剤は主成分として炭化ホウ素を用い、これ
と共にホウ素供給源、あるいはホウ化促進剤の作用があ
るホウ酸塩、促進剤、粘結剤及び増量剤の混合物からな
る。薬剤全体の４０〜８５重量％の炭化ホウ素、２〜４
０重量％のホウ酸塩、１〜５６重量％の促進剤、１〜１
５重量％のの粘結剤及び５６重量％以下の増量剤よりな
る薬剤を用いる。薬剤の混合の割り合いが前記の範囲を
外れた場合、高温度で被処理材から薬剤の溶出、脱落等
が生じて健全な硬質化合物は得１うれない、あるいは生
成した硬質化合物がはく離する等の問題がある。主成分
としては炭化ホウ素：４０〜８５０〜８５重量酸、ホウ
酸ナトリウム、ホウ酸カリウム、ホウ酸アンモニウム等
のホウ酸塩：２〜４０重量％の混合の場合極めて硬い表
面が得られた。

促進剤としてはアンモニウム塩、アルカリ金属のハロゲ
ン化物、炭酸塩が有効である。

粘結剤には水酸化カルシウム、珪酸す１ヘリウム、酸化
カルシウム等が有効である。これらを添カロする目的は
ペースｌ−状薬剤を被処理材に塗布する、あるいは高温
度で処理する過程で薬剤が被処理材から開溝しないよう
に粘結性を付与するためである。しかし含有量が１５重
量％を越えると硬質化合物が生威し難く、１〜１５重量
％含有させるのが適当である。増量剤としては酸化アル
ミニウムに代表される化学的に安定な薬品である。

処理温度が高いほど硬質化合物は生威しやすいが、より
高温度処理では材質の劣化が生じて不適当である。本発
明は処理温度が７５０℃でも表面硬化ができる。しかし
、７５０’Ｃ未満では硬質化合物、あるいはホウ素を含
む拡散層の生成速度が極めて遅い。従って処理温度とし
ては７５０℃〜１１００℃が良好である。本発明は真空
または保護雰囲気中処理が困Ｈな場合には大気中処理も
可能である。この理由は本発明では薬剤成分の分解ガス
により被処理材周囲は保護性雰囲気となるからである。

また硬質化合物の生成が微弱の場合でも生成したホウ素
拡散層の硬さは素地中心部よりも高い値である。

（ホ〉　実施例実施例１゜炭化ホウ素：６５重量％、ホウ酸ナトリウム：２０重量
％、硼弗化ナトリウム：８．５重量％、塩化す［・リウ
ム＋塩化アンモニウム：２．５重量％、水酸化カルシウ
ム：４重量％を乳鉢にて混合し、エチルアルコールでペ
ースト状にした後、Ｔ板の周囲に３ｍｍ厚さに塗布、１
０１０’ｃで１８時間、大気中７ＪＤ熱を行った。その
結果、表面硬さはヌープ硬さ（試験荷重２０ｇ）：３５
００であり、平均厚さ８．９μｍの硬質化合物が表面に
生成した。

実施例２゜実施例１と同一条件でＴ　ｉ　−６Ａ　ｌ−４Ｖ合金を
処理した結果、表面硬さはヌープ硬さ（試験荷重２０ｇ
）：３９５０であり、平均厚さ７．４μｍの硬質化合物
が表面に生成した。

実施例３゜実施例１と同一の薬剤、塗布方法により超硬合金を９５
０℃で１８時間、大気中加熱を行った。

その結果、表面はビッカース硬さ（試験荷重３００ｇ）
：２０４５であり、硬質化合物の生成が確認された。

実施例４゜実施例１と同一の薬剤、塗布方法によりＴ６Ａ＋−４Ｖ
合金を７５０°Ｃで１８時間、大気中加熱を行った。そ
の結果、表面はヌープ硬さ（試験荷重２０ｇ）：１０８
４であり、Ｘ線回折結果より表面に硬質化合物の生成が
確認された。

実施例５゜実施例１と同一の薬剤、塗布方法によりＴｉを８００℃
、１８時間大気中加熱を行った。その結果、表面はビッ
カース硬さ（試験荷重５０ｑ）：１３１４であり、Ｘ線
回折結果より表面に硬質化合物の生成が確認された。

実施例６゜炭化ホウ素：８０重量％、ホウ酸ナトリウム：５重量％
、硼弗化す１〜リウム：８．５重量％、塩化すトリウム
＋塩化アンモニウム：２．５重量％、水酸化カルシウム
：４重量％、を乳鉢にて混合し、エチルアルコールでペ
ースト状にした後、Ｔ６Ａ＋−４Ｖ合金の表面に２ｍｍ
厚さに塗布、１ｏ　ｏ　ｏ　’ｃて１８時間、大気中加
熱をした結果、表面はビッカース硬さ（試験荷重５０に
ｌ）：２７５６であり、Ｘ線回折結果より表面に硬質化
合物の生成が確認された。

実施例７゜炭化ホウ素：５００重丸、ホウ酸ナトリウム：８．３３
３重丸、硼弗化ナトリウム：５．７重量％、塩化ナトリ
ウム＋塩化アンモニウム：１．６７重量％、水酸化カル
シウム：２重量％、酸化アルミニウム：３２．３重量％
を乳鉢にて混合し、エチルアルコールでペースト状にし
た後、Ｔ６Ａ＋−４Ｖ合金の周囲に５ｍｍ厚さに塗布、
１０２０℃で１８時間、大気中加熱を行った。その結果
、表面はヌープ硬さ（試験荷重２０ｇ）：３０２５であ
り、平均厚さ６．３μｍの硬質化合物の生成が確認され
た。

（二〉　発明の作用・効果本発明は他の方法にない優れた作用・効果がある。それ
はチタン材及び超硬合金は超硬質の表面を得るためには
高価な設備と特殊な技術が必要である。しかし本発明で
は薬剤を塗布して加熱するだけで極めて簡単に、しかも
安価に超硬質の表面が得られることにある。本発明で得
られた表面は工業的要求を＠足する硬さを有し、耐摩耗
性、耐食性に優れ、これらを用いた各種部品、治具、工
具は著しく長寿命化する。

Claims

【特許請求の範囲】

　炭化ホウ素を４０〜８５重量％、ホウ酸塩２〜４０重
量％、促進剤１〜５６重量％、粘結剤１〜１５重量％及
び増量剤５６重量％以下よりなる混合物を溶剤でペース
ト状にして練り合わせ、被処理材の周囲あるいは表面に
塗布した後、７５０℃〜１１００℃の温度で加熱をする
ことを特徴とするペースト法によるチタン材及び超硬合
金の表面硬化処理法。