JPH09228024A - 鉄及び鉄基合金の硬化方法 - Google Patents
鉄及び鉄基合金の硬化方法Info
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- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 鉄及び鉄基合金からなる基体に鉄−アルミニ
ウム合金層を簡便に形成する。必要な部分にのみ鉄−ア
ルミニウム合金層を容易に形成する。鉄−アルミニウム
合金層の形成と同時に基体の硬度を高める。 【解決手段】 鉄及び鉄基合金からなる基体１にアルミ
ニウムを付着させた後、部分的に加熱処理することによ
りアルミニウムを溶融させると同時に鉄−アルミニウム
合金層２を形成する。
ウム合金層を簡便に形成する。必要な部分にのみ鉄−ア
ルミニウム合金層を容易に形成する。鉄−アルミニウム
合金層の形成と同時に基体の硬度を高める。 【解決手段】 鉄及び鉄基合金からなる基体１にアルミ
ニウムを付着させた後、部分的に加熱処理することによ
りアルミニウムを溶融させると同時に鉄−アルミニウム
合金層２を形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、鉄及び鉄基合金の
硬化方法に関するもので、高い剛性、靭性と高い表面硬
度、耐摩耗性を必要とする部品、例えば歯車、軸受等の
機構部品や刃物（電気かみそりの内刃、バリカン刃、芝
刈り機の刃、ナイフ、包丁、はさみ、カッター）、特に
摺動を繰り返す刃物の表面を硬化する方法に関する。
硬化方法に関するもので、高い剛性、靭性と高い表面硬
度、耐摩耗性を必要とする部品、例えば歯車、軸受等の
機構部品や刃物（電気かみそりの内刃、バリカン刃、芝
刈り機の刃、ナイフ、包丁、はさみ、カッター）、特に
摺動を繰り返す刃物の表面を硬化する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】歯車や軸受などの機構部品や刃物、特に
摺動を繰り返すような刃物や工具には工具鋼、高炭素ス
テンレス鋼、析出硬化型ステンレス鋼等が利用されてき
たが、これらの材料は靭性に優れるが、表面硬度があま
り高くないため、耐摩耗性が悪く消耗が激しかった。こ
のため、表面硬度が高いセラミックスの利用も考えらえ
るが、靭性に欠け、また加工も困難であるために利用は
難しい。
摺動を繰り返すような刃物や工具には工具鋼、高炭素ス
テンレス鋼、析出硬化型ステンレス鋼等が利用されてき
たが、これらの材料は靭性に優れるが、表面硬度があま
り高くないため、耐摩耗性が悪く消耗が激しかった。こ
のため、表面硬度が高いセラミックスの利用も考えらえ
るが、靭性に欠け、また加工も困難であるために利用は
難しい。
【０００３】そこで上記合金鋼にアルミナなどをＰＶＤ
やＣＶＤ等によりコーティングした材料も存在するが、
形成される表面硬化層の厚さが０．１μｍオーダーであ
り、密着性等の問題があるため、耐摩耗性等の表面硬質
層が関係する特性の改善には至っていない。また、鉄あ
るは鉄基合金をエキゾートパイプ、マフラー、焼却炉等
の材料として使用するため、これらの部品を溶融アルミ
ニウム浴に浸漬した後、熱処理を施し、表面に耐熱性、
高温耐食性に優れる鉄−アルミニウム合金を形成する技
術もある。
やＣＶＤ等によりコーティングした材料も存在するが、
形成される表面硬化層の厚さが０．１μｍオーダーであ
り、密着性等の問題があるため、耐摩耗性等の表面硬質
層が関係する特性の改善には至っていない。また、鉄あ
るは鉄基合金をエキゾートパイプ、マフラー、焼却炉等
の材料として使用するため、これらの部品を溶融アルミ
ニウム浴に浸漬した後、熱処理を施し、表面に耐熱性、
高温耐食性に優れる鉄−アルミニウム合金を形成する技
術もある。
【０００４】また鉄−アルミニウム合金は高硬度（Ｈｖ
８００〜１０００）で耐摩耗性にも優れるため、同様の
手法により刃物材の刃先へ応用する技術も存在する（特
開昭５６−７５５６１号）。またクラッド法により板状
の鉄基合金にアルミニウムを圧着した後に熱処理を施
し、表面に鉄−アルミニウム合金を形成し、刃材等に応
用する技術も報告されている。
８００〜１０００）で耐摩耗性にも優れるため、同様の
手法により刃物材の刃先へ応用する技術も存在する（特
開昭５６−７５５６１号）。またクラッド法により板状
の鉄基合金にアルミニウムを圧着した後に熱処理を施
し、表面に鉄−アルミニウム合金を形成し、刃材等に応
用する技術も報告されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来例
のように溶融アルミニウム浴に浸漬した後、熱処理し、
鉄−アルミニウム合金を形成する場合、過度につき過ぎ
たアルミニウムを除去する必要がある。また部品全表面
がアルミニウムで覆われるため、これを熱処理すると、
全表面に鉄−アルミニウム合金が形成されるので、刃物
のように上記合金を形成したい一部分が突出した形状で
ない部品については、部品の一部分だけに上記合金を形
成したい場合、これが困難である。
のように溶融アルミニウム浴に浸漬した後、熱処理し、
鉄−アルミニウム合金を形成する場合、過度につき過ぎ
たアルミニウムを除去する必要がある。また部品全表面
がアルミニウムで覆われるため、これを熱処理すると、
全表面に鉄−アルミニウム合金が形成されるので、刃物
のように上記合金を形成したい一部分が突出した形状で
ない部品については、部品の一部分だけに上記合金を形
成したい場合、これが困難である。
【０００６】また刃物材において、刃先のみならず基体
の剛性を高めたい場合、基体として熱硬化型の鉄基合金
を用いるのが簡易であるが、熱硬化型の合金の熱処理温
度は９００℃を越える場合が多く、著しく熱容量の小さ
いものを除いては局所的に大きい熱量を加えることがで
きる方法（レーザー加熱、高周波加熱）を用いなければ
基体の硬化は不可能である。
の剛性を高めたい場合、基体として熱硬化型の鉄基合金
を用いるのが簡易であるが、熱硬化型の合金の熱処理温
度は９００℃を越える場合が多く、著しく熱容量の小さ
いものを除いては局所的に大きい熱量を加えることがで
きる方法（レーザー加熱、高周波加熱）を用いなければ
基体の硬化は不可能である。
【０００７】本発明は上述の問題点に鑑みてなされたも
のであって、鉄及び鉄基合金からなる基体に鉄−アルミ
ニウム合金層を従来よりも簡便に形成し、また必要な部
分にのみ鉄−アルミニウム合金層を容易に形成し、さら
に鉄−アルミニウム合金層の形成と同時に基体の硬度を
高めること課題とする。
のであって、鉄及び鉄基合金からなる基体に鉄−アルミ
ニウム合金層を従来よりも簡便に形成し、また必要な部
分にのみ鉄−アルミニウム合金層を容易に形成し、さら
に鉄−アルミニウム合金層の形成と同時に基体の硬度を
高めること課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明の第１の特徴の鉄及び鉄基合金の硬化方法は、鉄
及び鉄基合金からなる基体にアルミニウムを付着させた
後、部分的に加熱処理することによりアルミニウムを溶
融させると同時に鉄−アルミニウム合金を形成すること
を特徴とする。つまり、アルミニウムを付着させた後、
部分的に大熱量を入力できる加熱処理手段を用いて目的
部分だけに鉄−アルミニウム合金層を形成している。こ
の場合、必要な目的部分にだけ鉄−アルミニウム合金層
を形成できて、従来技術の溶融アルミニウム浴につけた
後に熱処理する方法に比べて、余分なアルミニウムの除
去工程を必要としない。またクラッド法によりアルミニ
ウムを圧着する方法に比べて基体形状についての制約が
少なく（クラッド法は圧延可能な形状のものしかできな
い）、また圧延工程を必要としない。また鉄及び鉄基合
金の表面に付着させたアルミニウムの熱処理を部分的に
加熱可能な熱処理方法ですることにより、耐熱性、高温
耐食性、耐摩耗性が必要な部分だけに鉄−アルミニウム
合金層を形成することが可能なだけでなく、一つの部品
について複数箇所に容易に鉄−アルミニウム合金層を形
成することができる。また熱処理により硬化可能は鉄基
合金からなる基体においては、熱容量が入力熱量に対し
て十分に小さい場合は基体全体が、熱容量が入力熱量に
対して大きい場合は基体の一部が、鉄−アルミニウム合
金層の形成と同時に熱処理できる。
本発明の第１の特徴の鉄及び鉄基合金の硬化方法は、鉄
及び鉄基合金からなる基体にアルミニウムを付着させた
後、部分的に加熱処理することによりアルミニウムを溶
融させると同時に鉄−アルミニウム合金を形成すること
を特徴とする。つまり、アルミニウムを付着させた後、
部分的に大熱量を入力できる加熱処理手段を用いて目的
部分だけに鉄−アルミニウム合金層を形成している。こ
の場合、必要な目的部分にだけ鉄−アルミニウム合金層
を形成できて、従来技術の溶融アルミニウム浴につけた
後に熱処理する方法に比べて、余分なアルミニウムの除
去工程を必要としない。またクラッド法によりアルミニ
ウムを圧着する方法に比べて基体形状についての制約が
少なく（クラッド法は圧延可能な形状のものしかできな
い）、また圧延工程を必要としない。また鉄及び鉄基合
金の表面に付着させたアルミニウムの熱処理を部分的に
加熱可能な熱処理方法ですることにより、耐熱性、高温
耐食性、耐摩耗性が必要な部分だけに鉄−アルミニウム
合金層を形成することが可能なだけでなく、一つの部品
について複数箇所に容易に鉄−アルミニウム合金層を形
成することができる。また熱処理により硬化可能は鉄基
合金からなる基体においては、熱容量が入力熱量に対し
て十分に小さい場合は基体全体が、熱容量が入力熱量に
対して大きい場合は基体の一部が、鉄−アルミニウム合
金層の形成と同時に熱処理できる。
【０００９】また本発明の第２の特徴の鉄及び鉄基合金
の硬化方法は、鉄及び鉄基合金からなる基体をアルミニ
ウムが溶融する温度に加熱した後、これにアルミニウム
粉末を吹き付けることにより、表面に付着したアルミニ
ウムが基体の鉄と反応して基体の表面に鉄−アルミニウ
ム合金を形成することを特徴とする。この場合、基体を
加熱した状態でアルミニウム粉末を必要な箇所に吹き付
けることで、必要な箇所に容易に鉄−アルミニウム合金
層を形成することができる。また熱処理により硬化可能
な鉄基合金からなる基体を予め硬化処理可能温度に加熱
しておき、必要な部分にだけアルミニウム粉を付着させ
ることにより、必要な部分に鉄−アルミニウム合金層を
形成すると同時に基体全部の熱硬化処理が可能になる。
の硬化方法は、鉄及び鉄基合金からなる基体をアルミニ
ウムが溶融する温度に加熱した後、これにアルミニウム
粉末を吹き付けることにより、表面に付着したアルミニ
ウムが基体の鉄と反応して基体の表面に鉄−アルミニウ
ム合金を形成することを特徴とする。この場合、基体を
加熱した状態でアルミニウム粉末を必要な箇所に吹き付
けることで、必要な箇所に容易に鉄−アルミニウム合金
層を形成することができる。また熱処理により硬化可能
な鉄基合金からなる基体を予め硬化処理可能温度に加熱
しておき、必要な部分にだけアルミニウム粉を付着させ
ることにより、必要な部分に鉄−アルミニウム合金層を
形成すると同時に基体全部の熱硬化処理が可能になる。
【００１０】また本発明の第３の特徴の鉄及び鉄基合金
の硬化方法は、第２の特徴において、溶射法により溶融
状態のアルミニウムを付着させることを特徴とする。こ
の場合、基体へのアルミニウムの付きがよく、形成した
い部分の全面に均一に鉄−アルミニウム合金層を形成で
きる。
の硬化方法は、第２の特徴において、溶射法により溶融
状態のアルミニウムを付着させることを特徴とする。こ
の場合、基体へのアルミニウムの付きがよく、形成した
い部分の全面に均一に鉄−アルミニウム合金層を形成で
きる。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明の鉄及び鉄基合金の硬化方
法の一例は、鉄及び鉄基合金からなる基体１に図２に示
すようにアルミニウムの層３を付着させ、部分的に大熱
量を入力できる加熱処理手段を用いて目的部分だけに図
１に示すように鉄−アルミニウム合金層（ＦｅＡｌ3 等
が分散）２を形成する。アルミニウムの層３を付着させ
るのは接着、粉末塗布、溶射等がある。アルミニウム箔
の場合は接着され、アルミニウム粉末の場合は塗布さ
れ、溶融アルミニウムの場合は溶射される。部分的に大
熱量を入力できる加熱処理手段としては例えばレーザー
加熱が用いられる。レーザーがスキャンされると、図３
に示すように８００℃以上に加熱された部分４ができ
て、この部分に鉄−アルミニウム合金層２が形成され
る。
法の一例は、鉄及び鉄基合金からなる基体１に図２に示
すようにアルミニウムの層３を付着させ、部分的に大熱
量を入力できる加熱処理手段を用いて目的部分だけに図
１に示すように鉄−アルミニウム合金層（ＦｅＡｌ3 等
が分散）２を形成する。アルミニウムの層３を付着させ
るのは接着、粉末塗布、溶射等がある。アルミニウム箔
の場合は接着され、アルミニウム粉末の場合は塗布さ
れ、溶融アルミニウムの場合は溶射される。部分的に大
熱量を入力できる加熱処理手段としては例えばレーザー
加熱が用いられる。レーザーがスキャンされると、図３
に示すように８００℃以上に加熱された部分４ができ
て、この部分に鉄−アルミニウム合金層２が形成され
る。
【００１２】本発明の鉄及び鉄基合金の硬化方法の他例
は、鉄及び鉄基合金からなる基体１をアルミニウムが溶
融する温度以上に加熱した後、基体１にアルミニウム粉
末を吹き付けることにより、表面に付着したアルミニウ
ムが基体１の鉄と反応し、基体１の表面に図１に示すよ
うに鉄−アルミニウム合金層２を形成する。基体１を加
熱するアルミニウムが溶融する温度以上とは６６０℃以
上である。この基体１の加熱は赤外線加熱や高周波誘導
加熱等で行われる。このとき基体１として熱処理により
硬化可能な鉄基合金を用いると、鉄−アルミニウム合金
層２を形成すると同時に基体１の熱硬化処理が行われ、
図４に示すように熱硬化された基体の部分５ができる。
この熱処理により硬化が可能な鉄基合金の基体１となる
母材としては例えば、焼き入れ硬化型ステンレスで銀紙
６号（１３ｗｔ％Ｃｒ，０．３ｗｔ％Ｍｏ，残部Ｆｅ）
を用いることができるが、本発明はこれに限定されるも
のでない。また基体１をアルミニウムが溶融する温度以
上に加熱してアルミニウムを吹き付けるとき、溶射によ
って行ってもよい。
は、鉄及び鉄基合金からなる基体１をアルミニウムが溶
融する温度以上に加熱した後、基体１にアルミニウム粉
末を吹き付けることにより、表面に付着したアルミニウ
ムが基体１の鉄と反応し、基体１の表面に図１に示すよ
うに鉄−アルミニウム合金層２を形成する。基体１を加
熱するアルミニウムが溶融する温度以上とは６６０℃以
上である。この基体１の加熱は赤外線加熱や高周波誘導
加熱等で行われる。このとき基体１として熱処理により
硬化可能な鉄基合金を用いると、鉄−アルミニウム合金
層２を形成すると同時に基体１の熱硬化処理が行われ、
図４に示すように熱硬化された基体の部分５ができる。
この熱処理により硬化が可能な鉄基合金の基体１となる
母材としては例えば、焼き入れ硬化型ステンレスで銀紙
６号（１３ｗｔ％Ｃｒ，０．３ｗｔ％Ｍｏ，残部Ｆｅ）
を用いることができるが、本発明はこれに限定されるも
のでない。また基体１をアルミニウムが溶融する温度以
上に加熱してアルミニウムを吹き付けるとき、溶射によ
って行ってもよい。
【００１３】上記のようにして鉄及び鉄基合金の硬化を
するが、鉄及び鉄基合金を焼き入れ硬化する多くの場
合、熱硬化に必要な温度はアルミニウムの融点６６０℃
を越えており、このような高温で鉄及び鉄基合金の基体
の表面でアルミニウムと鉄とを反応させて鉄−アルミニ
ウム合金を形成するときに、アルミニウムの拡散が非常
に速いため、反応初期に形成された鉄−アルミニウム合
金のアルミニウムが合金内に拡散し、鉄−アルミニウム
合金中のアルミニウム量が減少することにより、鉄−ア
ルミニウム合金の硬度が低下する。したがって、熱処理
が過度にならないために高温で熱処理を施す場合は、温
度にもよるが、短時間で熱処理を行う必要がある。
するが、鉄及び鉄基合金を焼き入れ硬化する多くの場
合、熱硬化に必要な温度はアルミニウムの融点６６０℃
を越えており、このような高温で鉄及び鉄基合金の基体
の表面でアルミニウムと鉄とを反応させて鉄−アルミニ
ウム合金を形成するときに、アルミニウムの拡散が非常
に速いため、反応初期に形成された鉄−アルミニウム合
金のアルミニウムが合金内に拡散し、鉄−アルミニウム
合金中のアルミニウム量が減少することにより、鉄−ア
ルミニウム合金の硬度が低下する。したがって、熱処理
が過度にならないために高温で熱処理を施す場合は、温
度にもよるが、短時間で熱処理を行う必要がある。
【００１４】また通常の電気炉を用いて熱処理を施す場
合、昇温に時間がかかるが、本発明の場合、上記のよう
に短時間で大熱量を入力できる手段を用いることによ
り、処理時間を短くできるため、鉄−アルミニウム合金
の硬度の低下を少なくできる上、急冷が容易なので、焼
き入れ硬化型合金の基体を同時に熱硬化できる。またレ
ーザー加熱のような部分的に加熱できる手段を用いるこ
とにより、より短時間で、必要な部分にだけ鉄−アルミ
ニウム合金を形成することができる。
合、昇温に時間がかかるが、本発明の場合、上記のよう
に短時間で大熱量を入力できる手段を用いることによ
り、処理時間を短くできるため、鉄−アルミニウム合金
の硬度の低下を少なくできる上、急冷が容易なので、焼
き入れ硬化型合金の基体を同時に熱硬化できる。またレ
ーザー加熱のような部分的に加熱できる手段を用いるこ
とにより、より短時間で、必要な部分にだけ鉄−アルミ
ニウム合金を形成することができる。
【００１５】また、鉄基合金によって異なるが、Ｆｅ−
Ｃｒ−Ｃ系高炭素ステンレス鋼の場合、焼き入れ硬化が
可能で表面のＡｌが拡散し、基体中のＦｅと結合して表
面近傍で金属間化合物を形成できるが、内部までアルミ
ニウムの拡散が進行しないような条件を満たす必要があ
る。Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃ系高炭素ステンレス鋼の場合、１０
５０℃からの焼き入れが理想の条件であるが、９００〜
１２００℃から焼き入れても硬化に対して十分期待でき
る。また９００℃で１８０秒以上の保持を行うと、内部
までＡｌの拡散が進行し、焼き入れによる硬化が果たせ
なくなる。しかし１５秒以下では熱の均一性の問題のた
め焼き入れが入らない部分ができ、拡散による金属間化
合物の形成も不十分である。また１１００℃以上に加熱
した場合も、Ａｌの拡散の進行が速いため表面の近傍の
Ａｌ濃度が低下し、十分な金属間化合物の形成が困難と
なり、要求する表面硬化層が得られない場合がある。
Ｃｒ−Ｃ系高炭素ステンレス鋼の場合、焼き入れ硬化が
可能で表面のＡｌが拡散し、基体中のＦｅと結合して表
面近傍で金属間化合物を形成できるが、内部までアルミ
ニウムの拡散が進行しないような条件を満たす必要があ
る。Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃ系高炭素ステンレス鋼の場合、１０
５０℃からの焼き入れが理想の条件であるが、９００〜
１２００℃から焼き入れても硬化に対して十分期待でき
る。また９００℃で１８０秒以上の保持を行うと、内部
までＡｌの拡散が進行し、焼き入れによる硬化が果たせ
なくなる。しかし１５秒以下では熱の均一性の問題のた
め焼き入れが入らない部分ができ、拡散による金属間化
合物の形成も不十分である。また１１００℃以上に加熱
した場合も、Ａｌの拡散の進行が速いため表面の近傍の
Ａｌ濃度が低下し、十分な金属間化合物の形成が困難と
なり、要求する表面硬化層が得られない場合がある。
【００１６】
【実施例】以下、実施例と比較例により詳述する。 （実施例１）厚さ×横幅×縦幅が１．０ｍｍ×５ｍｍ×
５ｍｍの高硬度ステンレス鋼（Ｆｅ−１８Ｃｒ−１２Ｎ
ｉ−１．５Ｍｎ−０．３Ｓｉ−０．１Ｃ）の板材を用意
した。その両面に厚さ１５μｍのＡｌ箔を密着させて覆
い、端から０．５ｍｍの部分（図３のハッチング部分）
を炭酸ガスレーザーにて加熱し、アルミニウムを溶融
し、表面温度１０００℃に２０ｓｅｃの間保持した。こ
れにより、図１に示すようにＦｅＡｌ3 ，Ｆｅ2 Ａｌ5
等の金属間化合物を含む鉄−アルミニウム合金表面層を
１２μｍの厚さで得た。
５ｍｍの高硬度ステンレス鋼（Ｆｅ−１８Ｃｒ−１２Ｎ
ｉ−１．５Ｍｎ−０．３Ｓｉ−０．１Ｃ）の板材を用意
した。その両面に厚さ１５μｍのＡｌ箔を密着させて覆
い、端から０．５ｍｍの部分（図３のハッチング部分）
を炭酸ガスレーザーにて加熱し、アルミニウムを溶融
し、表面温度１０００℃に２０ｓｅｃの間保持した。こ
れにより、図１に示すようにＦｅＡｌ3 ，Ｆｅ2 Ａｌ5
等の金属間化合物を含む鉄−アルミニウム合金表面層を
１２μｍの厚さで得た。
【００１７】（実施例２）厚さ×横幅×縦幅が１．０ｍ
ｍ×５ｍｍ×５ｍｍの高硬度ステンレス鋼（Ｆｅ−１８
Ｃｒ−１２Ｎｉ−１．５Ｍｎ−０．３Ｓｉ−０．１Ｃ）
の板材を用意した。平均粒径１０μｍのアルミニウム粒
１．５ｍｇに酢酸ブチル（１ｍｍｌ以下）を加えてペー
スト状にしたものを上記板材の両面に塗布し、端から
０．５ｍｍの部分（図４のハッチング部分）を炭酸ガス
レーザーにて加熱し、アルミニウムを溶融し、表面温度
１０００℃に２０ｓｅｃ間保持した。これにより図１に
示すようにＦｅＡｌ3 ，Ｆｅ2 Ａｌ5 等の金属間化合物
を含む鉄−アルミニウム合金表面層を平均２０μｍの厚
さで得た。
ｍ×５ｍｍ×５ｍｍの高硬度ステンレス鋼（Ｆｅ−１８
Ｃｒ−１２Ｎｉ−１．５Ｍｎ−０．３Ｓｉ−０．１Ｃ）
の板材を用意した。平均粒径１０μｍのアルミニウム粒
１．５ｍｇに酢酸ブチル（１ｍｍｌ以下）を加えてペー
スト状にしたものを上記板材の両面に塗布し、端から
０．５ｍｍの部分（図４のハッチング部分）を炭酸ガス
レーザーにて加熱し、アルミニウムを溶融し、表面温度
１０００℃に２０ｓｅｃ間保持した。これにより図１に
示すようにＦｅＡｌ3 ，Ｆｅ2 Ａｌ5 等の金属間化合物
を含む鉄−アルミニウム合金表面層を平均２０μｍの厚
さで得た。
【００１８】（実施例３）厚さ×横幅×縦幅が１．０ｍ
ｍ×４０ｍｍ×４０ｍｍの高炭素ステンレス鋼（Ｆｅ−
１３．５Ｃｒ−１．２Ｍｏ−０．４Ｃ−０．３Ｓｉ−
０．３Ｍｎ）のバルク材を用意した。このバルク材を電
気炉で１２５０℃に加熱しておき、その半面に、平均粒
径３０μｍのアルミニウム粒子パウダーをエアコンプレ
ッサーを用いた噴射装置で３μｍ／ｃｍ2 ／ｓｅｃで吹
き付け（例えばガス溶射ガンの噴射装置のみを用い
る）、約３０μｍの鉄−アルミニウム合金層を形成し
た。これにより、図１に示すようにＦｅＡｌ3 ，Ｆｅ2
Ａｌ5 等の金属間化合物粒子が分散した表面より約５μ
ｍの表面硬化層を持つ鉄−アルミニウム合金を得た。
ｍ×４０ｍｍ×４０ｍｍの高炭素ステンレス鋼（Ｆｅ−
１３．５Ｃｒ−１．２Ｍｏ−０．４Ｃ−０．３Ｓｉ−
０．３Ｍｎ）のバルク材を用意した。このバルク材を電
気炉で１２５０℃に加熱しておき、その半面に、平均粒
径３０μｍのアルミニウム粒子パウダーをエアコンプレ
ッサーを用いた噴射装置で３μｍ／ｃｍ2 ／ｓｅｃで吹
き付け（例えばガス溶射ガンの噴射装置のみを用い
る）、約３０μｍの鉄−アルミニウム合金層を形成し
た。これにより、図１に示すようにＦｅＡｌ3 ，Ｆｅ2
Ａｌ5 等の金属間化合物粒子が分散した表面より約５μ
ｍの表面硬化層を持つ鉄−アルミニウム合金を得た。
【００１９】（実施例４）厚さ×横幅×縦幅が２０ｍｍ
×４０ｍｍ×４０ｍｍの高炭素ステンレス鋼（Ｆｅ−１
３．５Ｃｒ−１．２Ｍｏ−０．４Ｃ−０．３Ｓｉ−０．
３Ｍｎ）のバルク材を用意した。このバルク材を電気炉
で１２５０℃に加熱しておき、一面にガス溶射により厚
さ５０μｍのＡｌ層を形成し、電気炉内で３０ｓｅｃの
間保持した後、炉外に取り出して空冷した。これにより
図１に示すようにＦｅＡｌ3 ，Ｆｅ 2 Ａｌ5 等の金属間
化合物を含む鉄−アルミニウム合金表面層を４０μｍの
厚さで得た。
×４０ｍｍ×４０ｍｍの高炭素ステンレス鋼（Ｆｅ−１
３．５Ｃｒ−１．２Ｍｏ−０．４Ｃ−０．３Ｓｉ−０．
３Ｍｎ）のバルク材を用意した。このバルク材を電気炉
で１２５０℃に加熱しておき、一面にガス溶射により厚
さ５０μｍのＡｌ層を形成し、電気炉内で３０ｓｅｃの
間保持した後、炉外に取り出して空冷した。これにより
図１に示すようにＦｅＡｌ3 ，Ｆｅ 2 Ａｌ5 等の金属間
化合物を含む鉄−アルミニウム合金表面層を４０μｍの
厚さで得た。
【００２０】（比較例１）高炭素ステンレス鋼（Ｆｅ−
１３．５Ｃｒ−１．２Ｍｏ−０．４Ｃ−０．３Ｓｉ−
０．３Ｍｎ）の厚さ０．１５ｍｍのシートを用意した。
その表面に溶融メッキにより１２μｍのＡｌ層を形成し
て、厚さ０．１７ｍｍのシートにしてから所定の形に打
ち抜きし、大気中で８００℃で３０秒加熱後、毎秒６０
℃で冷却を行った。これによりＦｅＡｌ3 ，Ｆｅ2 Ａｌ
5 等の金属間化合物粒子が分散した表面より約１０μｍ
の表面層を持つ鉄−アルミニウム合金層を得た。
１３．５Ｃｒ−１．２Ｍｏ−０．４Ｃ−０．３Ｓｉ−
０．３Ｍｎ）の厚さ０．１５ｍｍのシートを用意した。
その表面に溶融メッキにより１２μｍのＡｌ層を形成し
て、厚さ０．１７ｍｍのシートにしてから所定の形に打
ち抜きし、大気中で８００℃で３０秒加熱後、毎秒６０
℃で冷却を行った。これによりＦｅＡｌ3 ，Ｆｅ2 Ａｌ
5 等の金属間化合物粒子が分散した表面より約１０μｍ
の表面層を持つ鉄−アルミニウム合金層を得た。
【００２１】上記実施例１乃至４及び比較例１で得られ
たものの硬度測定をした結果を表１に示す。この結果よ
り、本発明の硬化方法で硬化させたものは十分が硬度が
得れることがわかる。
たものの硬度測定をした結果を表１に示す。この結果よ
り、本発明の硬化方法で硬化させたものは十分が硬度が
得れることがわかる。
【００２２】
【表１】
【００２３】
【発明の効果】本発明の請求項１の発明は鉄及び鉄基合
金からなる基体にアルミニウムを付着させた後、部分的
に加熱処理することによりアルミニウムを溶融させると
同時に鉄−アルミニウム合金を形成するので、必要な目
的部分にだけ鉄−アルミニウム合金層を形成できて、従
来例のように余分なアルミニウムの除去工程を必要とし
ないものであり、またクラッド法によりアルミニウムを
圧着する方法に比べて基体形状についての制約が少なく
なるものであり、また耐熱性、高温耐食性、耐摩耗性が
必要な部分だけに鉄−アルミニウム合金層を形成するこ
とが可能なだけでなく、一つの部品について複数箇所に
容易に鉄−アルミニウム合金層を形成することができる
ものであり、さらに熱処理により硬化可能は鉄基合金か
らなる基体では鉄−アルミニウム合金層の形成と同時に
基体を熱処理できるものである。
金からなる基体にアルミニウムを付着させた後、部分的
に加熱処理することによりアルミニウムを溶融させると
同時に鉄−アルミニウム合金を形成するので、必要な目
的部分にだけ鉄−アルミニウム合金層を形成できて、従
来例のように余分なアルミニウムの除去工程を必要とし
ないものであり、またクラッド法によりアルミニウムを
圧着する方法に比べて基体形状についての制約が少なく
なるものであり、また耐熱性、高温耐食性、耐摩耗性が
必要な部分だけに鉄−アルミニウム合金層を形成するこ
とが可能なだけでなく、一つの部品について複数箇所に
容易に鉄−アルミニウム合金層を形成することができる
ものであり、さらに熱処理により硬化可能は鉄基合金か
らなる基体では鉄−アルミニウム合金層の形成と同時に
基体を熱処理できるものである。
【００２４】また本発明の請求項２の発明は、鉄及び鉄
基合金からなる基体をアルミニウムが溶融する温度に加
熱した後、これにアルミニウム粉末を吹き付けることに
より、表面に付着したアルミニウムが基体の鉄と反応し
て基体の表面に鉄−アルミニウム合金を形成するので、
基体を加熱した状態でアルミニウム粉末を必要な箇所に
吹き付けることで、必要な箇所に容易に鉄−アルミニウ
ム合金層を形成することができるものであり、また熱処
理により硬化可能な鉄基合金からなる基体を予め硬化処
理可能温度に加熱しておき、必要な部分にだけアルミニ
ウム粉を付着させることにより、必要な部分に鉄−アル
ミニウム合金層を形成すると同時に基体全部の熱硬化処
理が可能になるものである。
基合金からなる基体をアルミニウムが溶融する温度に加
熱した後、これにアルミニウム粉末を吹き付けることに
より、表面に付着したアルミニウムが基体の鉄と反応し
て基体の表面に鉄−アルミニウム合金を形成するので、
基体を加熱した状態でアルミニウム粉末を必要な箇所に
吹き付けることで、必要な箇所に容易に鉄−アルミニウ
ム合金層を形成することができるものであり、また熱処
理により硬化可能な鉄基合金からなる基体を予め硬化処
理可能温度に加熱しておき、必要な部分にだけアルミニ
ウム粉を付着させることにより、必要な部分に鉄−アル
ミニウム合金層を形成すると同時に基体全部の熱硬化処
理が可能になるものである。
【００２５】また本発明の請求項３の発明は、溶射法に
より溶融状態のアルミニウムを付着させるので、基体へ
のアルミニウムの付きがよく、形成したい部分の全面に
均一に鉄−アルミニウム合金層を形成できるものであ
る。
より溶融状態のアルミニウムを付着させるので、基体へ
のアルミニウムの付きがよく、形成したい部分の全面に
均一に鉄−アルミニウム合金層を形成できるものであ
る。
【図１】本発明の方法で鉄−アルミニウム合金層を基体
の表面に形成した状態の断面図である。
の表面に形成した状態の断面図である。
【図２】同上の基体にアルミニウムの層を付着させた状
態の斜視図である。
態の斜視図である。
【図３】同上のレーザーをスキャンして加熱している部
分を示す斜視図である。
分を示す斜視図である。
【図４】同上の基体にも熱硬化した部分を形成したもの
の断面図である。
の断面図である。
【符号の説明】 １ 鉄及び鉄基合金からなる基体 ２ 鉄−アルミニウム合金層 ３ アルミニウムの層 ４ レーザがスキャンされて加熱された部分 ５ 熱硬化された基体の部分
Claims (3)
- 【請求項１】 鉄及び鉄基合金からなる基体にアルミニ
ウムを付着させた後、部分的に加熱処理することにより
アルミニウムを溶融させると同時に鉄−アルミニウム合
金を形成することを特徴とする鉄及び鉄基合金の硬化方
法。 - 【請求項２】 鉄及び鉄基合金からなる基体をアルミニ
ウムが溶融する温度に加熱した後、これにアルミニウム
粉末を吹き付けることにより、表面に付着したアルミニ
ウムが基体の鉄と反応して基体の表面に鉄−アルミニウ
ム合金を形成することを特徴とする鉄及び鉄基合金の硬
化方法。 - 【請求項３】 溶射法により溶融状態のアルミニウムを
付着させることを特徴とする請求項２記載の鉄及び鉄基
合金の硬化方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3798896A JPH09228024A (ja) | 1996-02-26 | 1996-02-26 | 鉄及び鉄基合金の硬化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3798896A JPH09228024A (ja) | 1996-02-26 | 1996-02-26 | 鉄及び鉄基合金の硬化方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09228024A true JPH09228024A (ja) | 1997-09-02 |
Family
ID=12512957
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3798896A Withdrawn JPH09228024A (ja) | 1996-02-26 | 1996-02-26 | 鉄及び鉄基合金の硬化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09228024A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001164355A (ja) * | 1999-10-04 | 2001-06-19 | General Electric Co <Ge> | 泡を使った技法を用いてコーティング層を形成する方法 |
-
1996
- 1996-02-26 JP JP3798896A patent/JPH09228024A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001164355A (ja) * | 1999-10-04 | 2001-06-19 | General Electric Co <Ge> | 泡を使った技法を用いてコーティング層を形成する方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20030506 |