JPH07103459B2 - プラズマ熱処理を利用した溶射皮膜改質方法 - Google Patents
プラズマ熱処理を利用した溶射皮膜改質方法Info
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- JPH07103459B2 JPH07103459B2 JP4084716A JP8471692A JPH07103459B2 JP H07103459 B2 JPH07103459 B2 JP H07103459B2 JP 4084716 A JP4084716 A JP 4084716A JP 8471692 A JP8471692 A JP 8471692A JP H07103459 B2 JPH07103459 B2 JP H07103459B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、常温・高温で耐摩耗
性や耐食性が要求される機械・装置構造材や部品等への
利用が可能なプラズマ熱処理（又はイオン熱処理）を利
用した溶射皮膜の改質方法に関する。
性や耐食性が要求される機械・装置構造材や部品等への
利用が可能なプラズマ熱処理（又はイオン熱処理）を利
用した溶射皮膜の改質方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、溶射加工と熱処理加工は金属材料
の表面加工技術等としては互いに競合する分野であり、
溶射皮膜を熱処理するようなことは行われておらず、研
究もされていないのが現状である。したがって、溶射皮
膜を熱処理するこれまでの例としては、自溶合金溶射
（ＪＩＳ Ｈ ８３０３）を酸素・アセチレンガス炎等
でフュージングする以外には無い。
の表面加工技術等としては互いに競合する分野であり、
溶射皮膜を熱処理するようなことは行われておらず、研
究もされていないのが現状である。したがって、溶射皮
膜を熱処理するこれまでの例としては、自溶合金溶射
（ＪＩＳ Ｈ ８３０３）を酸素・アセチレンガス炎等
でフュージングする以外には無い。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】現在、工業界で最も問
題点の解決が迫られている溶射皮膜の例としては、次の
ようなものが上げられる。 イ）例えば高温条件下で使用される成型ロールや金型等
に応用される８５０℃程度の高温耐摩耗用溶射にクロム
カーバイド系（Ｃｒ３Ｃ２ー ＮｉＣｒ）材料が使用さ
れているが、耐酸化性や密着強化に問題がある。 ロ）常温域の耐摩耗用溶射にタングステンカーバイド系
（ＷＣ−Ｃｏ，ＷＣ−ＮｉＣｒ）材料が使用されている
が、溶射中にタングステンカーバイドの脱炭による分解
は避けられなく、軟質で耐摩耗性に問題がある。
題点の解決が迫られている溶射皮膜の例としては、次の
ようなものが上げられる。 イ）例えば高温条件下で使用される成型ロールや金型等
に応用される８５０℃程度の高温耐摩耗用溶射にクロム
カーバイド系（Ｃｒ３Ｃ２ー ＮｉＣｒ）材料が使用さ
れているが、耐酸化性や密着強化に問題がある。 ロ）常温域の耐摩耗用溶射にタングステンカーバイド系
（ＷＣ−Ｃｏ，ＷＣ−ＮｉＣｒ）材料が使用されている
が、溶射中にタングステンカーバイドの脱炭による分解
は避けられなく、軟質で耐摩耗性に問題がある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記のような問題点を解
決するための本発明の方法は、基材の表面に自溶合金溶
射皮膜を形成し、該溶射皮膜に対しプラズマ浸炭処理を
行うことにより上記溶射皮膜表面に高炭素含有量の炭化
物層を形成させ耐摩耗性，耐酸化性及び耐熱性を備えた
硬質皮膜を形成するプラズマ熱処理を利用したことを第
１の特徴としている。
決するための本発明の方法は、基材の表面に自溶合金溶
射皮膜を形成し、該溶射皮膜に対しプラズマ浸炭処理を
行うことにより上記溶射皮膜表面に高炭素含有量の炭化
物層を形成させ耐摩耗性，耐酸化性及び耐熱性を備えた
硬質皮膜を形成するプラズマ熱処理を利用したことを第
１の特徴としている。
【０００５】また基材の表面に炭化物系サーメット溶射
皮膜を形成し、該溶射皮膜に対しプラズマ浸炭処理を行
い且つ該浸炭処理により溶射皮膜中の炭化物の分解生成
物の量を低減させ、耐摩耗性，耐酸化性を備えた硬質皮
膜を形成するプラズマ熱処理を利用したことを第２の特
徴としている。
皮膜を形成し、該溶射皮膜に対しプラズマ浸炭処理を行
い且つ該浸炭処理により溶射皮膜中の炭化物の分解生成
物の量を低減させ、耐摩耗性，耐酸化性を備えた硬質皮
膜を形成するプラズマ熱処理を利用したことを第２の特
徴としている。
【０００６】
【作用】上記のような問題点は、本発明の方法でプラズ
マ熱処理することにより解決できる。例えば、自溶合金
溶射皮膜を本熱処理法により浸炭処理すると、皮膜表面
にクロムカーバイド（Ｃｒ３Ｃ２）等の高炭素含有量の
炭化物層が厚く生成すると同時に、皮膜は基材と治金結
合するので、従来のクロムカーバイド系溶射皮膜の問題
点である耐酸化性や密着強度の面が解決できる。
マ熱処理することにより解決できる。例えば、自溶合金
溶射皮膜を本熱処理法により浸炭処理すると、皮膜表面
にクロムカーバイド（Ｃｒ３Ｃ２）等の高炭素含有量の
炭化物層が厚く生成すると同時に、皮膜は基材と治金結
合するので、従来のクロムカーバイド系溶射皮膜の問題
点である耐酸化性や密着強度の面が解決できる。
【０００７】また同様にタングステンカーバイド等の炭
化物が分解した状態の溶射皮膜を、本熱処理法により浸
炭処理すると、復炭して燒結体と同じ結晶構造となり、
高密度化し硬質化する。このため溶射のままの状態に比
べて著しく耐摩耗性が向上する。
化物が分解した状態の溶射皮膜を、本熱処理法により浸
炭処理すると、復炭して燒結体と同じ結晶構造となり、
高密度化し硬質化する。このため溶射のままの状態に比
べて著しく耐摩耗性が向上する。
【０００８】
【実施例】イ）自溶合金溶射皮膜の改質例 ＪＩＳ Ｈ ８３０３の４種ニッケル自溶合金溶射皮膜
をフュージング温度域でプラズマ浸炭処理すると、図１
のＸ線回析図に改質前（Ａ）改質後（Ｂ）として示すよ
うに、高炭素含有量の炭化物層であるクロムカーバイド
（Ｃｒ３Ｃ２）層が生成する。表１に本発明による改質
前後（Ａ），（Ｂ）の皮膜と、試料（Ｃ）で示す従来使
用されているクロムカーバイドー２０ニクロム溶射皮膜
（Ｃｒ３Ｃ２−２０ＮｉＣｒ）の性能を比較したものを
示す。（Ｃ）の従来の皮膜はニクロム基地にクロムカー
バイド粒子が分散した状態であるが、本改質皮膜（Ｂ）
はクロムカーバイドが層状に厚く生成し、前者に比べて
機械的性質や耐熱性に優れる。図３（Ａ）〜（Ｃ）及び
図５（Ａ）〜（Ｃ）はいずれも上記試料（Ａ）〜（Ｃ）
の断面写真（×４００）と断面組織図である。なお、プ
ラズマ浸炭処理としてはプラズマ中に炭化水素系のガス
（メタン、プロパン等）を供給し、電離した炭素イオン
を加速供給させる方法によって行った。
をフュージング温度域でプラズマ浸炭処理すると、図１
のＸ線回析図に改質前（Ａ）改質後（Ｂ）として示すよ
うに、高炭素含有量の炭化物層であるクロムカーバイド
（Ｃｒ３Ｃ２）層が生成する。表１に本発明による改質
前後（Ａ），（Ｂ）の皮膜と、試料（Ｃ）で示す従来使
用されているクロムカーバイドー２０ニクロム溶射皮膜
（Ｃｒ３Ｃ２−２０ＮｉＣｒ）の性能を比較したものを
示す。（Ｃ）の従来の皮膜はニクロム基地にクロムカー
バイド粒子が分散した状態であるが、本改質皮膜（Ｂ）
はクロムカーバイドが層状に厚く生成し、前者に比べて
機械的性質や耐熱性に優れる。図３（Ａ）〜（Ｃ）及び
図５（Ａ）〜（Ｃ）はいずれも上記試料（Ａ）〜（Ｃ）
の断面写真（×４００）と断面組織図である。なお、プ
ラズマ浸炭処理としてはプラズマ中に炭化水素系のガス
（メタン、プロパン等）を供給し、電離した炭素イオン
を加速供給させる方法によって行った。
【０００９】
【表１】
【００１０】ロ）タングステンカーバイド系溶射皮膜の
改質例 図中（Ｄ）で示す既存のタングステンカーバイドー１２
コバルト溶射皮膜（ＷＣ−１２Ｃｏ）からなる炭化物系
サーメット溶射皮膜は、溶射中のタングステンカーバイ
ド（ＷＣ）の脱炭反応による分解によって、低級炭化物
（Ｗ２Ｃ，Ｃｏ ３ Ｗ ３ Ｃ）や金属タングステン（Ｗ）等
の炭化物の分解生成物が生成するが、これを１０００℃
でプラズマ浸炭処理（図中（Ｅ）で示す）すると、図２
のＸ線回析図の（Ｄ），（Ｅ）と図４（Ｄ），（Ｅ）、
図６（Ｄ），（Ｅ）の断面写真（×４００）及び断面組
織図に示すように、上記分解生成物が低減されて溶射材
料と同じタングステンカーバイド（ＷＣ）とコバルト
（Ｃｏ）の２層に改質される。表２に溶射のままの皮膜
（Ｄ）と、プラズマ浸炭処理した皮膜（Ｅ）の性能を比
較したものを示す。浸炭処理すると硬質化し、耐摩耗性
が向上する。浸炭処理の方法は実施例イ）の場合と同様
に行った。
改質例 図中（Ｄ）で示す既存のタングステンカーバイドー１２
コバルト溶射皮膜（ＷＣ−１２Ｃｏ）からなる炭化物系
サーメット溶射皮膜は、溶射中のタングステンカーバイ
ド（ＷＣ）の脱炭反応による分解によって、低級炭化物
（Ｗ２Ｃ，Ｃｏ ３ Ｗ ３ Ｃ）や金属タングステン（Ｗ）等
の炭化物の分解生成物が生成するが、これを１０００℃
でプラズマ浸炭処理（図中（Ｅ）で示す）すると、図２
のＸ線回析図の（Ｄ），（Ｅ）と図４（Ｄ），（Ｅ）、
図６（Ｄ），（Ｅ）の断面写真（×４００）及び断面組
織図に示すように、上記分解生成物が低減されて溶射材
料と同じタングステンカーバイド（ＷＣ）とコバルト
（Ｃｏ）の２層に改質される。表２に溶射のままの皮膜
（Ｄ）と、プラズマ浸炭処理した皮膜（Ｅ）の性能を比
較したものを示す。浸炭処理すると硬質化し、耐摩耗性
が向上する。浸炭処理の方法は実施例イ）の場合と同様
に行った。
【００１１】
【表２】
【００１２】
【発明の効果】従来の溶射皮膜に比べて、本発明の方法
による改質皮膜は多岐にわたり飛躍的に性能が優れてい
るために、機械的・熱的・化学的機能が要求される産業
界において、新素材として活用でき、また溶射市場の拡
大も図れる。例えば自溶合金溶射皮膜を本発明の熱処理
法により浸炭処理すると、皮膜表面に高炭素含有量の炭
化物層が厚く生成すると同時に、皮膜は基材と治金結合
するので、従来のクロムカーバイド系溶射皮膜の問題点
である耐酸化性や密着強度の面が解決できる。またタン
グステンカーバイド等の炭化物が分解した状態の溶射皮
膜を、本熱処理法により浸炭処理すると、上記炭化物の
分解生成物の量が低減されて燒結体と同じ結晶構造とな
り、高密度化し硬質化する。このため溶射のままの状態
に比べて著しく耐摩耗性が向上する。
による改質皮膜は多岐にわたり飛躍的に性能が優れてい
るために、機械的・熱的・化学的機能が要求される産業
界において、新素材として活用でき、また溶射市場の拡
大も図れる。例えば自溶合金溶射皮膜を本発明の熱処理
法により浸炭処理すると、皮膜表面に高炭素含有量の炭
化物層が厚く生成すると同時に、皮膜は基材と治金結合
するので、従来のクロムカーバイド系溶射皮膜の問題点
である耐酸化性や密着強度の面が解決できる。またタン
グステンカーバイド等の炭化物が分解した状態の溶射皮
膜を、本熱処理法により浸炭処理すると、上記炭化物の
分解生成物の量が低減されて燒結体と同じ結晶構造とな
り、高密度化し硬質化する。このため溶射のままの状態
に比べて著しく耐摩耗性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】自溶合金溶射皮膜の改質前後のＸ線回析図。
【図２】タングステンカーバイドー１２コバルト溶射皮
膜のＸ線回析図。
膜のＸ線回析図。
【図３】（Ａ），（Ｂ）はＪＩＳ Ｈ ８３０３の４種
ニッケル自溶合金溶射皮膜の浸炭処理前後の結晶構造を
示す断面写真、（Ｃ）は未処理のクロムカーバイドー２
０ニクロム溶射皮膜の結晶構造を示す断面写真。
ニッケル自溶合金溶射皮膜の浸炭処理前後の結晶構造を
示す断面写真、（Ｃ）は未処理のクロムカーバイドー２
０ニクロム溶射皮膜の結晶構造を示す断面写真。
【図４】（Ｄ），（Ｅ）はタングステンカーバイドー１
２コバルト溶射皮膜の浸炭処理前後の結晶構造を示す断
面写真。
２コバルト溶射皮膜の浸炭処理前後の結晶構造を示す断
面写真。
【図５】（Ａ），（Ｂ）はＪＩＳ Ｈ ８３０３の４種
ニッケル自溶合金溶射皮膜の浸炭処理前後の断面組織
図、（Ｃ）は未処理のクロムカーバイドー２０ニクロム
溶射皮膜の断面組織図。
ニッケル自溶合金溶射皮膜の浸炭処理前後の断面組織
図、（Ｃ）は未処理のクロムカーバイドー２０ニクロム
溶射皮膜の断面組織図。
【図６】（Ｄ），（Ｅ）はタングステンカーバイドー１
２コバルト溶射皮膜の浸炭処理前後の断面組織図。
２コバルト溶射皮膜の浸炭処理前後の断面組織図。
Claims (2)
- 【請求項１】 基材の表面に自溶合金溶射皮膜を形成
し、該溶射皮膜に対しプラズマ浸炭処理を行うことによ
り上記溶射皮膜表面に高炭素含有量の炭化物層を形成さ
せ耐摩耗性，耐酸化性及び耐熱性を備えた硬質皮膜を形
成するプラズマ熱処理を利用した溶射皮膜の改質方法。 - 【請求項２】 基材の表面に炭化物系サーメット溶射皮
膜を形成し、該溶射皮膜に対しプラズマ浸炭処理を行い
且つ該浸炭処理により溶射皮膜中の炭化物の分解生成物
の量を低減させ、耐摩耗性，耐酸化性を備えた硬質皮膜
を形成するプラズマ熱処理を利用した溶射皮膜改質方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4084716A JPH07103459B2 (ja) | 1992-03-06 | 1992-03-06 | プラズマ熱処理を利用した溶射皮膜改質方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4084716A JPH07103459B2 (ja) | 1992-03-06 | 1992-03-06 | プラズマ熱処理を利用した溶射皮膜改質方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06340960A JPH06340960A (ja) | 1994-12-13 |
| JPH07103459B2 true JPH07103459B2 (ja) | 1995-11-08 |
Family
ID=13838405
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4084716A Expired - Fee Related JPH07103459B2 (ja) | 1992-03-06 | 1992-03-06 | プラズマ熱処理を利用した溶射皮膜改質方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07103459B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU3167699A (en) * | 1998-04-10 | 1999-11-01 | Chugai Seiyaku Kabushiki Kaisha | Vitamin d derivatives substituted at the 2beta-position |
| KR100619593B1 (ko) * | 2004-12-16 | 2006-09-07 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 나노 구조 카바이드-코발트계 용사코팅재의 내마모성향상을 위한 열처리 방법 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5934787A (ja) * | 1982-08-23 | 1984-02-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 磁気録画再生装置 |
-
1992
- 1992-03-06 JP JP4084716A patent/JPH07103459B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06340960A (ja) | 1994-12-13 |
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