JPH04314821A - 表面硬化処理方法 - Google Patents
表面硬化処理方法Info
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- JPH04314821A JPH04314821A JP8254491A JP8254491A JPH04314821A JP H04314821 A JPH04314821 A JP H04314821A JP 8254491 A JP8254491 A JP 8254491A JP 8254491 A JP8254491 A JP 8254491A JP H04314821 A JPH04314821 A JP H04314821A
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Landscapes
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
- Physical Vapour Deposition (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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は表面硬化処理方法に関す
る。
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、鋼材にメッキ、蒸着を施し、金属
あるいはセラミックスの硬質膜により表面を硬化する表
面硬化処理方法が知られている。
あるいはセラミックスの硬質膜により表面を硬化する表
面硬化処理方法が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、鋼材にメッキ
、蒸着を施したままのものにあっては、未だ表面硬度が
十分でない場合があった。かといって、鋼材の表面を硬
化すべく予め鋼材の表面に窒化層を設け、窒化層の表面
にメッキ、蒸着を施すと、メッキ等による金属あるいは
セラミックスの硬質膜の付着力が弱く、耐摩耗性が悪い
ことにより耐久性に劣ることとなる。
、蒸着を施したままのものにあっては、未だ表面硬度が
十分でない場合があった。かといって、鋼材の表面を硬
化すべく予め鋼材の表面に窒化層を設け、窒化層の表面
にメッキ、蒸着を施すと、メッキ等による金属あるいは
セラミックスの硬質膜の付着力が弱く、耐摩耗性が悪い
ことにより耐久性に劣ることとなる。
【０００４】本発明は、上記従来の不具合に鑑みてなさ
れたものであって、金属やセラミックスの硬質膜を強力
に付着させたまま、従来よりも表面硬度を高くできる表
面硬化処理方法を提供することを目的とする。
れたものであって、金属やセラミックスの硬質膜を強力
に付着させたまま、従来よりも表面硬度を高くできる表
面硬化処理方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の表面硬化処理方
法は、鋼材に金属あるいはセラミックスの硬質膜を被覆
する被覆工程と、該硬質膜が被覆された該鋼材を窒化処
理する窒化処理工程とからなることを特徴とするもので
ある。
法は、鋼材に金属あるいはセラミックスの硬質膜を被覆
する被覆工程と、該硬質膜が被覆された該鋼材を窒化処
理する窒化処理工程とからなることを特徴とするもので
ある。
【０００６】被覆工程では、鋼材に金属あるいはセラミ
ックスの硬質膜を被覆する。この被覆工程としては、溶
射、ＣＶＤ、真空蒸着、イオンプレーティング、ＳＩＰ
（スパッタイオンプレーティング）等を採用することが
できる。金属あるいはセラミックスの硬質膜は、窒素を
含有するものであることが表面硬度向上の点で好ましい
。被覆工程として、ＳＩＰ処理により、ＴｉＡｌＮ、Ｔ
ｉＡｌ６Ｖ４ＣＮ、ＴｉＮ等の硬質膜を施すことが表面
硬度向上の点で好ましい。
ックスの硬質膜を被覆する。この被覆工程としては、溶
射、ＣＶＤ、真空蒸着、イオンプレーティング、ＳＩＰ
（スパッタイオンプレーティング）等を採用することが
できる。金属あるいはセラミックスの硬質膜は、窒素を
含有するものであることが表面硬度向上の点で好ましい
。被覆工程として、ＳＩＰ処理により、ＴｉＡｌＮ、Ｔ
ｉＡｌ６Ｖ４ＣＮ、ＴｉＮ等の硬質膜を施すことが表面
硬度向上の点で好ましい。
【０００７】窒化処理工程では、硬質膜が被覆された鋼
材を窒化処理する。この窒化処理工程は、イオン窒化処
理として、その鋼材を低圧力下の窒素と水素との混合ガ
ス中に置き、その鋼材を陰極として電圧を印加し、混合
ガスをグロー放電させることにより行なうことが表面硬
度向上の点で好ましい。
材を窒化処理する。この窒化処理工程は、イオン窒化処
理として、その鋼材を低圧力下の窒素と水素との混合ガ
ス中に置き、その鋼材を陰極として電圧を印加し、混合
ガスをグロー放電させることにより行なうことが表面硬
度向上の点で好ましい。
【０００８】
【作用】鋼材に金属あるいはセラミックスの硬質膜を被
覆すると、その硬質膜は多孔質に形成される。本発明の
表面硬化処理方法では、この後に窒化処理を施すため、
窒化処理の際に窒素が硬質膜の孔から鋼材に作用し、鋼
材の表面が窒化層を介してより硬化されると考えられる
。
覆すると、その硬質膜は多孔質に形成される。本発明の
表面硬化処理方法では、この後に窒化処理を施すため、
窒化処理の際に窒素が硬質膜の孔から鋼材に作用し、鋼
材の表面が窒化層を介してより硬化されると考えられる
。
【０００９】また、鋼材に被覆した硬質膜が窒素を含有
するものであれば、窒化処理の際の窒素と硬質膜の窒素
とが鋼材に拡散すると考えられる。窒化処理工程がＳＩ
Ｐ処理によるのであれば、窒素がより拡散しやすいと考
えられる。こうして、予め鋼材の表面に窒化層を施して
その後にメッキ等を施すよりも硬質膜の付着力が強く、
かつ十分な表面硬度が得られる。
するものであれば、窒化処理の際の窒素と硬質膜の窒素
とが鋼材に拡散すると考えられる。窒化処理工程がＳＩ
Ｐ処理によるのであれば、窒素がより拡散しやすいと考
えられる。こうして、予め鋼材の表面に窒化層を施して
その後にメッキ等を施すよりも硬質膜の付着力が強く、
かつ十分な表面硬度が得られる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明を具体化した実施例を比較例と
ともに図面を参照しつつ説明する。 （実施例）まず、マルエイジング鋼に機械加工を施し、
ウレタン成形機用部品形状の鋼材を用意した。そして、
その鋼材を４００〜６００℃、３時間で時効硬化処理し
、表面硬度Ｈｖ（２００ｇ）４８４〜５４４とした。 この後、その鋼材に仕上げ機械加工を施した。
ともに図面を参照しつつ説明する。 （実施例）まず、マルエイジング鋼に機械加工を施し、
ウレタン成形機用部品形状の鋼材を用意した。そして、
その鋼材を４００〜６００℃、３時間で時効硬化処理し
、表面硬度Ｈｖ（２００ｇ）４８４〜５４４とした。 この後、その鋼材に仕上げ機械加工を施した。
【００１１】｛被覆工程｝仕上げ機械加工後の鋼材にＳ
ＩＰ処理を施した。すなわち、その鋼材を１０−５ｍｂ
ａｒ以下の真空容器内に装備し、この真空容器内に１５
０〜２５０℃でＡｒガスを導入して２〜８×１０−３ｍ
ｂａｒの圧力とした。そして、ＴｉＡｌＮターゲットを
陰極及び陽極として４００〜６００Ｖの直流電界を印加
し、Ａｒガスにグロー放電を生じさせてＡｒガスからＡ
ｒイオンを電離させた。このＡｒイオンにより鋼材の表
面を洗浄するとともに、Ａｒイオンによりターゲットか
らＴｉ、Ａｌ、Ｎイオンを飛ばし、鋼材表面にＴｉ、Ａ
ｌ、Ｎイオンを付着させた。この後、鋼材を冷却した。 こうして、厚さ２μｍのＴｉＡｌＮからなる硬質膜を施
した。この硬質膜は多孔質に形成されていた。
ＩＰ処理を施した。すなわち、その鋼材を１０−５ｍｂ
ａｒ以下の真空容器内に装備し、この真空容器内に１５
０〜２５０℃でＡｒガスを導入して２〜８×１０−３ｍ
ｂａｒの圧力とした。そして、ＴｉＡｌＮターゲットを
陰極及び陽極として４００〜６００Ｖの直流電界を印加
し、Ａｒガスにグロー放電を生じさせてＡｒガスからＡ
ｒイオンを電離させた。このＡｒイオンにより鋼材の表
面を洗浄するとともに、Ａｒイオンによりターゲットか
らＴｉ、Ａｌ、Ｎイオンを飛ばし、鋼材表面にＴｉ、Ａ
ｌ、Ｎイオンを付着させた。この後、鋼材を冷却した。 こうして、厚さ２μｍのＴｉＡｌＮからなる硬質膜を施
した。この硬質膜は多孔質に形成されていた。
【００１２】｛窒化処理工程｝次いで、硬質膜が被覆さ
れた鋼材をイオン窒化処理した。すなわち、その鋼材を
陰極として１３Ｐａ以下の真空容器内に装備し、この真
空容器内に４００〜４８０℃で窒素：水素＝１：１（体
積比）の混合ガスを導入して１３３〜２６６Ｐａの圧力
とした。そして、陽極に４００〜５００Ｖの直流電界を
印加し、混合ガスにグロー放電を生じさせて混合ガスか
らＮイオンを電離させた。０．５〜１．５時間その状態
を保った。この後、鋼材を冷却した。こうして、硬質膜
と鋼材との間に厚さ０．０５〜０．１５ｍｍの鉄と窒素
との化合物からなる窒化層を形成した。
れた鋼材をイオン窒化処理した。すなわち、その鋼材を
陰極として１３Ｐａ以下の真空容器内に装備し、この真
空容器内に４００〜４８０℃で窒素：水素＝１：１（体
積比）の混合ガスを導入して１３３〜２６６Ｐａの圧力
とした。そして、陽極に４００〜５００Ｖの直流電界を
印加し、混合ガスにグロー放電を生じさせて混合ガスか
らＮイオンを電離させた。０．５〜１．５時間その状態
を保った。この後、鋼材を冷却した。こうして、硬質膜
と鋼材との間に厚さ０．０５〜０．１５ｍｍの鉄と窒素
との化合物からなる窒化層を形成した。
【００１３】こうして得た処理済鋼材の断面を図１に示
す。この処理済鋼材は、鋼材１の表面側に窒化層２が形
成され、さらに表面側に硬質層３が形成されていた。 （比較例）実施例と同種の鋼材を用い、実施例と同様に
被覆工程を実施した。こうして、厚さ２μｍのＴｉＡｌ
Ｎからなる硬質膜を施した。この硬質膜は多孔質に形成
されていた。
す。この処理済鋼材は、鋼材１の表面側に窒化層２が形
成され、さらに表面側に硬質層３が形成されていた。 （比較例）実施例と同種の鋼材を用い、実施例と同様に
被覆工程を実施した。こうして、厚さ２μｍのＴｉＡｌ
Ｎからなる硬質膜を施した。この硬質膜は多孔質に形成
されていた。
【００１４】こうして得た処理済鋼材の断面を図２に示
す。この処理済鋼材は、鋼材１の表面側に硬質層３が形
成されていた。 （評価）実施例による処理済鋼材の表面硬度は、Ｈｖ（
５０ｇ）９８０〜１０００、Ｈｖ（２００ｇ）８５０で
あった。一方、比較例による処理済鋼材の表面硬度は、
Ｈｖ（５０ｇ）９６０〜１０００、Ｈｖ（２００ｇ）５
７０〜５９０であった。
す。この処理済鋼材は、鋼材１の表面側に硬質層３が形
成されていた。 （評価）実施例による処理済鋼材の表面硬度は、Ｈｖ（
５０ｇ）９８０〜１０００、Ｈｖ（２００ｇ）８５０で
あった。一方、比較例による処理済鋼材の表面硬度は、
Ｈｖ（５０ｇ）９６０〜１０００、Ｈｖ（２００ｇ）５
７０〜５９０であった。
【００１５】したがって、実施例の表面硬化処理方法で
は、窒化処理工程を行なわない比較例よりも表面硬度が
Ｈｖ（２００ｇ）向上していることがわかる。すなわち
、実施例の方法では、被覆工程の後に窒化処理工程とし
てイオン窒化処理を施すため、Ｎイオンが硬質膜３の孔
から鋼材１に作用し、鋼材１の表面が窒化層２を介して
より硬化されていると考えられる。また、実施例の方法
では、鋼材１に被覆した硬質膜３が窒素を含有するＴｉ
ＡｌＮであるため、イオン窒化処理の際の窒素イオンと
硬質膜３の窒素とがＳＩＰ処理により鋼材１に拡散しや
すかったと考えられる。
は、窒化処理工程を行なわない比較例よりも表面硬度が
Ｈｖ（２００ｇ）向上していることがわかる。すなわち
、実施例の方法では、被覆工程の後に窒化処理工程とし
てイオン窒化処理を施すため、Ｎイオンが硬質膜３の孔
から鋼材１に作用し、鋼材１の表面が窒化層２を介して
より硬化されていると考えられる。また、実施例の方法
では、鋼材１に被覆した硬質膜３が窒素を含有するＴｉ
ＡｌＮであるため、イオン窒化処理の際の窒素イオンと
硬質膜３の窒素とがＳＩＰ処理により鋼材１に拡散しや
すかったと考えられる。
【００１６】これにより、予め鋼材１の表面に窒化層を
施してその後にメッキ等を施すよりも硬質膜３の付着力
が強く、かつ十分な表面硬度が得られることがわかる。
施してその後にメッキ等を施すよりも硬質膜３の付着力
が強く、かつ十分な表面硬度が得られることがわかる。
【００１７】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の表面硬化
処理方法では、鋼材に金属あるいはセラミックスの硬質
膜を被覆した後、窒化処理を行っているため、金属やセ
ラミックスの硬質膜を強力に付着させたまま、従来より
も表面硬度を高くすることができる。
処理方法では、鋼材に金属あるいはセラミックスの硬質
膜を被覆した後、窒化処理を行っているため、金属やセ
ラミックスの硬質膜を強力に付着させたまま、従来より
も表面硬度を高くすることができる。
【００１８】したがって、この表面硬化処理方法により
鋼材の表面硬度を向上させれば、その鋼材は耐摩耗性に
優れることにより、優れた耐久性を発揮することができ
る。
鋼材の表面硬度を向上させれば、その鋼材は耐摩耗性に
優れることにより、優れた耐久性を発揮することができ
る。
【図１】実施例の表面硬化処理方法を行った処理済鋼材
の断面図である。
の断面図である。
【図２】比較例の表面硬化処理方法を行った処理済鋼材
の断面図である。
の断面図である。
１…鋼材 ２…窒化層
３…硬質膜
３…硬質膜
Claims (1)
- 【請求項１】鋼材に金属あるいはセラミックスの硬質膜
を被覆する被覆工程と、該硬質膜が被覆された該鋼材を
窒化処理する窒化処理工程とからなることを特徴とする
表面硬化処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8254491A JPH04314821A (ja) | 1991-04-15 | 1991-04-15 | 表面硬化処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8254491A JPH04314821A (ja) | 1991-04-15 | 1991-04-15 | 表面硬化処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04314821A true JPH04314821A (ja) | 1992-11-06 |
Family
ID=13777448
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8254491A Pending JPH04314821A (ja) | 1991-04-15 | 1991-04-15 | 表面硬化処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04314821A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9714470B2 (en) | 2013-03-05 | 2017-07-25 | Kia Motors Corporation | Method and system for die compensation and restoration using high-velocity oxy-fuel thermal spray coating and plasma ion nitriding |
| CN107460485A (zh) * | 2017-06-28 | 2017-12-12 | 江苏大学 | 一种离子溅蚀在金属表面制备孔径可控纳米多孔的方法 |
-
1991
- 1991-04-15 JP JP8254491A patent/JPH04314821A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9714470B2 (en) | 2013-03-05 | 2017-07-25 | Kia Motors Corporation | Method and system for die compensation and restoration using high-velocity oxy-fuel thermal spray coating and plasma ion nitriding |
| US10407776B2 (en) | 2013-03-05 | 2019-09-10 | Hyundai Motor Company | Method and system for die compensation and restoration using high-velocity oxy-fuel thermal spray coating and plasma ion nitriding |
| CN107460485A (zh) * | 2017-06-28 | 2017-12-12 | 江苏大学 | 一种离子溅蚀在金属表面制备孔径可控纳米多孔的方法 |
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