JPS6018747B2 - 鉄および非鉄金属の量産部材のホウ化処理材 - Google Patents

鉄および非鉄金属の量産部材のホウ化処理材

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JPS6018747B2
JPS6018747B2 JP52088244A JP8824477A JPS6018747B2 JP S6018747 B2 JPS6018747 B2 JP S6018747B2 JP 52088244 A JP52088244 A JP 52088244A JP 8824477 A JP8824477 A JP 8824477A JP S6018747 B2 JPS6018747 B2 JP S6018747B2
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    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
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    • C23C8/62—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using solids, e.g. powders, pastes only one element being applied
    • C23C8/68—Boronising
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Description

【発明の詳細な説明】 実質上ホウ素供与物質、活性化剤、てん料および結合剤
よりなる鉄および非鉄金属の量産部材のホウ化処理剤に
関する。
耐摩耗層を製造するため鉄材料および非鉄金属をホウ素
浸透処理することは古くから公知である。
文献に記載される方法のうち現在まで粉末ホウ化処理し
か実際に有効に実施することができなかった。この場合
被処理材は種々の物質の混合物へ埋めこまれ、熱処理さ
れる。ホウ化処理剤としては多くの場合、ホウ素供与物
質としての炭化ホウ素、活性を調節するための炭化ケイ
素または他のてん料および活性化剤としてのホウフッカ
化カリウムよりなる混合物が使用される。この混合物は
さらに1部無定形炭素および活性を上昇する他の添加物
を含む。混合物は粉末または力粒の形で使用される。熱
処理はほとんどもっぱらレトルト、マツフル炉またはル
ツボ炉で行われる。この方法で満足なホウ化物層が製造
できるけれど、この方法には種々の欠点がある。材料の
ホウ化処理剤への埋込みおよび取出し‘ま手によらなけ
れば可能でない。したがってこの方法の適用範囲は初め
から個々の少量の部材の処理に限定される。しかし大き
いまたは複雑な形の部材の場合もこの方法はホゥ化処理
剤の消費量が非常に高いので、実際には有利に使用でき
ない。最後に部分的ホウ化処理すなわち個々の部材の1
部の処理は著しく困難であり、またはまったく不可能で
ある。これらの理由によりホウ化処理剤を適当な結合剤
によって塗布、吹付けまたは浸濃可能のコソシステンシ
ーにする研究がたえず行われた。この場合粉末のホウ化
処理混合物に水を加え(たとえば西ドイツ公開特許公報
第2147755号参照)、その際処理剤の可溶性塩の
成分がある程度結合に作用する。有機結合剤たとえばア
セトンに溶解したアクリル樹脂の使用も推奨される(西
ドイツ公開特許公報第2361017号参照)。ペース
トを使用する場合、保護ガス(たとえば水素、合成ガス
、Formler鉾s)、または真空下の処理が有利で
ある。
ホウ化物層はそれによってその組織および厚さが均一に
なる。上記ホゥ化処理ペーストは所望の要求を完全には
充足しないので、現在まで実地にはほとんど使用されな
かった。
たとえば現在まで提案されたペーストは混合分離の煩向
があり、すなわち炭化ホウ素および炭化ケイ素のような
重い成分が下へ沈降する欠点がある。さらにとくに有機
結合剤および溶剤で製造したペーストの場合、火災の危
険が大きい。最後に複雑な形の被処理材の場合ペースト
残部を満足に除去するのが困難である。超音波の使用も
すべての場合に満足な結果は得られない。それゆえ本発
明の目的は前記欠点を有さず、塗布、吹付けまたは浸債
によって処理しうる、鉄および非鉄金属の量産部材をホ
ウ化処理するためのペーストを得ることである。
このペーストはとくに貯蔵安定性を有し、不燃性であり
、かつ都村から容易に除去し得なければならない。さら
にこのペーストは大量の小部材をホウ化処理する連続法
を可能にするために使用できなければならない。この目
的はホウ素供与物質、てん料、活性化剤および結合剤と
しての水よりなるペーストを使用し、その際本発明によ
りペーストが付加的に熱分解すなわち焔内電解によって
製造したケイ酸を2〜8重量%含むことによって解決さ
れる。ホウ素供与物質としては無定形ホウ素または炭化
ホウ素を使用することができる。
ペーストの活性をFe2Bの単一相の層のみが発生する
ように調節するためにも役立ってん料としては酸化アル
ミニウム、酸化マグネシウム、炭化ケイ素または類似の
不活性物質を使用することができる。最後に活性剤とし
ては公知のホウフッ化カリウムを使用することができる
。熱分解ケイ酸の率は示された範囲内で作業上の要求に
応じて変化することができる。
たとえばペーストを浸債によって塗布する場合、濃厚な
コンシステンシーが選ばれ、熱分解ケイ酸の率は比較的
高く選ばれる。これに反しペーストを吹付けによって被
処理材へ塗布する場合、熱分解ケイ酸は低い率で使用さ
れる。熱分解ケイ酸2〜5重量%の使用がとくに有利で
あることが実証された。上記ペーストは技術水準に比し
て多数の大きい利点を有する。このペーストは安定であ
り、沈降の懐向がない。さらに不燃性である。そのコン
システンシーは広い範囲にわたって可変である。ホウ化
処理の終期に温度を低下させると、ペーストは意外にも
被処理材からほとんど完全に落下または剥離する。複雑
な形の被処理材になおペースト残部が残る場合、これは
溢水により、大量の場合洗浄機内で満足に除去すること
ができる。ペーストの使用により良好に形成された均一
なホウ化物層を発生させる基本的要求は理想的に充足さ
れる。このペーストの使用は保護ガスたとえばチッ素ま
たは合成ガスの使用を必要とする。
ペースト法の使用により達成される比較的高価なホウ化
処理剤の大きい節約を考えれば、保護ガス使用の必要は
経済的にほとんど影響しない。本発明のペーストの前記
利点に基き、都材の量産のための連続的ホウ化処理法が
可能になる。
自動式ベルトまたはチェーン連続炉を自動浸債または吹
付部と組合せることによって大量の都村を容易に処理す
ることができる。さらに本発明のホウ化処理ペーストに
より部分的ホウ化処理を行うこともできる。例1 次に本発明を例によって説明する。
端面が著しい摩耗にさらされる非合金鎌にk15よりな
る50×30×20側の小部材の端面を次の組成のペー
ストへ浸潰した:炭化ホウ素 2の重量% 炭化ケイ素 40重量% ホウフツ化カリウム 6.り重量% 水 3の重量% 熱分解ケイ酸 3.丸重量% ペーストは粉末成分炭化ホウ素、炭化ケイ素およびホウ
フッ化カリウムを最初十分混合し、ケイ酸の水性懸濁液
へ混合擬拝することによって製造した。
浸燈後、部材を乾燥することなく自動ベルト連続炉のベ
ルトへペーストで被覆した面が上になるようにのせた。
炉の保護ガスにはチッ素を使用した。ベルト通過速度は
部材が子熱後3時間900午○の温度にさらされ、炉の
端部までに約400qoに冷却されるように調節した。
部材はベルト端部から箱へ落下し、その中で冷却した。
この例の平滑な部分の場合、ペースト残部はまったく構
造部材へ付着していなかった。ホウ化処理は完全に要求
を充足した。
処理した端面に良好な、厚さ80〜90仏mの均一なホ
ウ化物層が発生した。この方法(機能面のみのペースト
によるホウ化処理、保護ガス下の連続炉)の場合、1部
材当り処理ペースト3.3夕の消費であったことがとく
に指摘される。常用の粉末ホウ化処理(粉末内へ全部材
の埋込み)の比較例では部材当り約130夕のホゥ化処
理剤が必要であった。例2直径55肋、高さ3比吻、中
心孔13帆の寸法および周縁に歯を有する34CrNj
Mo6のPKW部材を同機この方法で処理した。
ペーストの組成はこの場合:無定形ホウ素
1の重量% 酸化アルミニウム 45重量% ホウフッ化カリウム 6.25重量%水
35重量%熱分解ケイ酸
3.75重量%であった。
ペーストは例1の場合と同様に製造した。ペーストへの
浸漬および熱処理の方法も例1と同様であったけれど、
ベルト速度は950qC2時間の処理に調節した。ベル
ト出口で部材は約850℃にしか冷却されず、次に20
000の温度を有する塩格へ直接投入した。それによっ
てホウ化処理の直後、再加熱せずに硬化が達成された。
処理べ一スト残部は部村には見いだされず。塩裕内にあ
ったけれど、これは公知のスラツジ除去により除去する
ことができた、ホウ化物層の厚さは75〜95ムmで完
全に均一であった。構造部材の心の組織は焼入れ後に予
期されるマルテンサィト組織に相当した。ホウ化処理剤
の消費量は部材当り16夕であり、常用法では約21M
必要であった。例3 現在までホゥ化処理に多数の手作業および処理剤の大き
い消費を必要としたプラスチック押出用の4次rMo4
よりなる長さ1250肋、直径60柳のスクリューに下
記組成のホゥ化処理剤を塗布した。
炭化ホウ素 25重量%炭化ケイ素
35重量% ホウフツ化カリウム 6.5重量%水
31重量% 熱分解ケイ酸 2.5重量%この場合著し
い研削摩耗にさらされるスクリュー先端、ウェブおよび
側面のような部分のみにペーストを塗布し、スクリュー
軸には塗布しなかった。
処理はしトルト内で行い、この中へ保護ガスとしてチッ
素95%および水素5%を含む合成ガスを導入した。9
25qoで5時間のホウ化処理の後、良好な品質の14
0〜150仏mの層が得られた。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 実質上ホウ素供与物質、活性化剤、てん料および結
    合剤としての水よりなる鉄および非鉄金属をホウ化する
    ホウ化処理剤において、付加的に熱分解ケイ酸2〜8重
    量%を含むことを特徴とする鉄および非鉄金属の量産部
    材のホウ化処理剤。 2 熱分解ケイ酸2〜5重量%を含む特許請求の範囲第
    1項記載のホウ化処理剤。
JP52088244A 1976-07-23 1977-07-22 鉄および非鉄金属の量産部材のホウ化処理材 Expired JPS6018747B2 (ja)

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DE2633137.3 1976-07-23

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