JPS602697A - 耐摩耗性被覆層の形成方法 - Google Patents
耐摩耗性被覆層の形成方法Info
- Publication number
- JPS602697A JPS602697A JP11016083A JP11016083A JPS602697A JP S602697 A JPS602697 A JP S602697A JP 11016083 A JP11016083 A JP 11016083A JP 11016083 A JP11016083 A JP 11016083A JP S602697 A JPS602697 A JP S602697A
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- Japan
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- layer
- plating
- film
- particles
- coated layer
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- Electroplating Methods And Accessories (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (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
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は耐摩耗性が優れた被覆層の形成方法に関し、更
に詳しくは摺動部品等の基材表面に形成された場合に長
期間に亘って優れた耐摩耗性が発揮される被覆層の形成
方法に関する。
に詳しくは摺動部品等の基材表面に形成された場合に長
期間に亘って優れた耐摩耗性が発揮される被覆層の形成
方法に関する。
各種の電子部品、機械、機構々どにおいては、その動作
の構造上、互いに摺動あるいは接触することが余儀なく
される構成部品が多く存在するがそれらを構成する金属
体表面は当然高度の耐摩耗性を有することが要求される
。
の構造上、互いに摺動あるいは接触することが余儀なく
される構成部品が多く存在するがそれらを構成する金属
体表面は当然高度の耐摩耗性を有することが要求される
。
このような要求を満たすために、基材表面に高硬度を有
し、耐摩耗性が優れた被覆層を形成する方法としては、
溶射法、溶射溶着法および焼結法などがあるが、まだ充
分満足すべき性能を有するものは得られていない。すな
わち溶射法は被処理表面のサンドブラスト処理、溶射に
よる耐摩耗性金属粉末の吹きつけ溶着処理などの工程が
必要で処理工程が長い上に、被覆金属層に空孔が生じ易
いために歩留りが低いという欠点があった。溶射溶着法
は、自溶性合金を用いて金属粉末の吹き付は一溶着工程
で行なうため極めて処理効率が低くまたやはり被覆金属
に空孔が生じ易く、歩留りが低い（高々８０チ）という
欠点があった。焼結法は耐摩耗性金属粉末を基材上に塗
付した後、真空あるいは不活性雰囲気中で焼結すると同
時に基材表面部と接着させるものであるが、焼結層には
微細な空孔が残ること、焼結層の厚さを均一にするのが
困難という欠点があった。
し、耐摩耗性が優れた被覆層を形成する方法としては、
溶射法、溶射溶着法および焼結法などがあるが、まだ充
分満足すべき性能を有するものは得られていない。すな
わち溶射法は被処理表面のサンドブラスト処理、溶射に
よる耐摩耗性金属粉末の吹きつけ溶着処理などの工程が
必要で処理工程が長い上に、被覆金属層に空孔が生じ易
いために歩留りが低いという欠点があった。溶射溶着法
は、自溶性合金を用いて金属粉末の吹き付は一溶着工程
で行なうため極めて処理効率が低くまたやはり被覆金属
に空孔が生じ易く、歩留りが低い（高々８０チ）という
欠点があった。焼結法は耐摩耗性金属粉末を基材上に塗
付した後、真空あるいは不活性雰囲気中で焼結すると同
時に基材表面部と接着させるものであるが、焼結層には
微細な空孔が残ること、焼結層の厚さを均一にするのが
困難という欠点があった。
本発明は、上記した問題に対処し、製品歩留りの高い均
質な耐摩耗性被覆層の形成方法の提供を目的とする。
質な耐摩耗性被覆層の形成方法の提供を目的とする。
本発明の方法は、高硬度・高融点粒子を分散せしめた金
属メッキ浴を用いて、金属基材表面に前記メッキ用金属
と共に高硬度・高融点粒子を共析せしめる複合メッキ被
膜を得る第一工程と、該複合メッキ被膜および金属基材
を溶融加熱する第二工程により、高硬度Ｏ高融点粒子が
均一に分散された厚さの均一な複合メッキ被膜と金属基
材の合金層を得ることを特徴とするものである。以下に
おいて本発明を更に詳しく説明する。
属メッキ浴を用いて、金属基材表面に前記メッキ用金属
と共に高硬度・高融点粒子を共析せしめる複合メッキ被
膜を得る第一工程と、該複合メッキ被膜および金属基材
を溶融加熱する第二工程により、高硬度Ｏ高融点粒子が
均一に分散された厚さの均一な複合メッキ被膜と金属基
材の合金層を得ることを特徴とするものである。以下に
おいて本発明を更に詳しく説明する。
本発明第一工程において使用される高硬度・高融点粒子
は、酸化物・炭化物・窒化物・硼化物など、あるいはと
れらの組合せが好ましく粒径は、１０μ痛以下であるこ
とが好ましい。更に好ましくは１〜５μ島である。粒径
は、形成される被膜の耐摩耗性に影響を与え、粒径が大
きくなると耐摩耗性が向上し、摩耗量は減少するが摺動
部あるいは接触部相手材の損傷及び摩耗量が多くなる。
は、酸化物・炭化物・窒化物・硼化物など、あるいはと
れらの組合せが好ましく粒径は、１０μ痛以下であるこ
とが好ましい。更に好ましくは１〜５μ島である。粒径
は、形成される被膜の耐摩耗性に影響を与え、粒径が大
きくなると耐摩耗性が向上し、摩耗量は減少するが摺動
部あるいは接触部相手材の損傷及び摩耗量が多くなる。
高硬度・高融点粒子と共に共析によシ形成される金属メ
ッキ被膜は被膜の内部応力が小さく、被膜形成速度があ
る程度大きなものであればいかなるもノテもヨく、例え
ばＮｉ、Ｏｒ、Ｃｏ、Ｏｕ、Ｆｅ。
ッキ被膜は被膜の内部応力が小さく、被膜形成速度があ
る程度大きなものであればいかなるもノテもヨく、例え
ばＮｉ、Ｏｒ、Ｃｏ、Ｏｕ、Ｆｅ。
Ａｌ、Ａｕ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｎ１−Ｐ更にそれらの合金等
であれば、本発明の効果を損なうことはない。更に基材
表面上に被膜形成する層は、必ずしも一層である必要は
なく、組成の異なる積層被膜層であっても良い。
であれば、本発明の効果を損なうことはない。更に基材
表面上に被膜形成する層は、必ずしも一層である必要は
なく、組成の異なる積層被膜層であっても良い。
金属メッキ被膜に含有される高硬度・高融点粒子の量は
、良好な耐摩耗性を得るために全被覆に対して１重量％
以上であることが好ましく、更に好ましくは２．５〜４
．０重量％である。本発明の耐摩耗性が優れた被膜の形
成方法は、上記した金属メッキ被膜を与えるメッキ浴に
前記高硬度高融点粒子を分散せしめ、該メッキ浴に基材
を浸漬し、所定条件で基材表面にメッキ用金属と共に高
硬度高融点粒子を共析せしめるものである。この時メッ
キ浴中に添加される。高硬度・高融点粒子の量は、メッ
キ浴に対して５０〜３００ダ／ｌであることが好ましく
、更に好ましくは１００〜２００ｙ／ｌである。高硬度
Ｏ高融点粒子の添加量が５０ｙ／１未満であると、優れ
た耐摩耗性を有する被膜が得難く、一方、３００９／ｌ
を越えると添加量に比例した耐摩耗性の向上がみられず
、メッキ条件に悪影響を及ぼすことがある。
、良好な耐摩耗性を得るために全被覆に対して１重量％
以上であることが好ましく、更に好ましくは２．５〜４
．０重量％である。本発明の耐摩耗性が優れた被膜の形
成方法は、上記した金属メッキ被膜を与えるメッキ浴に
前記高硬度高融点粒子を分散せしめ、該メッキ浴に基材
を浸漬し、所定条件で基材表面にメッキ用金属と共に高
硬度高融点粒子を共析せしめるものである。この時メッ
キ浴中に添加される。高硬度・高融点粒子の量は、メッ
キ浴に対して５０〜３００ダ／ｌであることが好ましく
、更に好ましくは１００〜２００ｙ／ｌである。高硬度
Ｏ高融点粒子の添加量が５０ｙ／１未満であると、優れ
た耐摩耗性を有する被膜が得難く、一方、３００９／ｌ
を越えると添加量に比例した耐摩耗性の向上がみられず
、メッキ条件に悪影響を及ぼすことがある。
メッキ条件は、各メッキ浴において高硬度・高融点粒子
が共析可能な条件であればよく、例えば電流密度５〜３
０Ａ／ｄぜ、メッキ液流速０．５〜２．ＯＲＩ／Ｓｅｃ
、浴温度４０〜７０℃程度であることが好ましい。
が共析可能な条件であればよく、例えば電流密度５〜３
０Ａ／ｄぜ、メッキ液流速０．５〜２．ＯＲＩ／Ｓｅｃ
、浴温度４０〜７０℃程度であることが好ましい。
このような条件下において、例えばメッキ浴の攪拌を激
しくしてメッキ浴流速を速めると、メッキ被膜の形成速
度は速くなるが高硬度Ｑ高融点粒子の共析量が減少する
ために、メッキ浴の流速等を適宜選択することが好まし
い。
しくしてメッキ浴流速を速めると、メッキ被膜の形成速
度は速くなるが高硬度Ｑ高融点粒子の共析量が減少する
ために、メッキ浴の流速等を適宜選択することが好まし
い。
本発明第二工程においては、第一工程にて鳴られた高硬
度Ｏ高融点粒子を共析させたメッキ被膜と金属基材表面
部を溶融加熱する加熱溶融処理には、エネルギー密度１
×１０１１Ｗ／ａＩＬ以上の出力を有するものであれば
、いかなるものでも可能であるが、必要なエネルギー密
度が容易に得られかつ、処理時間の短縮・作業効率等を
考慮すると、レーザ光・電子ビームを用いる事が好まし
い。
度Ｏ高融点粒子を共析させたメッキ被膜と金属基材表面
部を溶融加熱する加熱溶融処理には、エネルギー密度１
×１０１１Ｗ／ａＩＬ以上の出力を有するものであれば
、いかなるものでも可能であるが、必要なエネルギー密
度が容易に得られかつ、処理時間の短縮・作業効率等を
考慮すると、レーザ光・電子ビームを用いる事が好まし
い。
エネルギー密度が高いと、照射時間を短かくすることに
よシ被照射材の表面を急速加熱、急速冷却することが出
来、熱影響部を極めて小さく出来るとともに、エネルギ
ー密度及び照射時間の制御によシ、溶融層の厚さ均一で
かつ、任意の厚さが得られる。これらの使用エネルギー
密度は形成すべき合金層の膜厚によシ種々選択すること
が出来例えばｌＸｌ０’〜１０’ ｗ／ｃ＋４程度、ま
た照射時間は１０−１〜１０ ” ｓｅｃ程度の条件が
挙げられる。
よシ被照射材の表面を急速加熱、急速冷却することが出
来、熱影響部を極めて小さく出来るとともに、エネルギ
ー密度及び照射時間の制御によシ、溶融層の厚さ均一で
かつ、任意の厚さが得られる。これらの使用エネルギー
密度は形成すべき合金層の膜厚によシ種々選択すること
が出来例えばｌＸｌ０’〜１０’ ｗ／ｃ＋４程度、ま
た照射時間は１０−１〜１０ ” ｓｅｃ程度の条件が
挙げられる。
かかる加熱処理時の雰囲気は、真空（好ましくは１０
’Ｔｏｒｒ以下）又は不活性雰囲気（例えばアルゴン、
ヘリウムなど）が好ましい。レーザ光又は電子ビームを
複合メッキ被膜表面上に照射するときは、加熱処理面に
溶融加熱が均一に行なわれるように、照射部分を順次移
動させるべくレーザ光又は電子ビームを移動させるか、
神処理金属体を移動させる必要がある。
’Ｔｏｒｒ以下）又は不活性雰囲気（例えばアルゴン、
ヘリウムなど）が好ましい。レーザ光又は電子ビームを
複合メッキ被膜表面上に照射するときは、加熱処理面に
溶融加熱が均一に行なわれるように、照射部分を順次移
動させるべくレーザ光又は電子ビームを移動させるか、
神処理金属体を移動させる必要がある。
本発明の方法によれば、被覆層の厚さを任意に精成よく
制御出来、かつ高硬度・高融点粒子が均一に分散された
メッキ金属と金属基材との合金層が得られ、その耐摩耗
性は高硬度０高融点粒子の分散と合金化により、向上し
優れた耐摩耗性が長期間に亘って発揮されるものである
。さらに金属基材あるいはメッキ金属の組成を選択する
ことにより、耐食性の向上を企ることか可能となる。又
本発明の形成方法は優れた耐摩耗性を有する被覆を簡便
に形成することが可能なものである。
制御出来、かつ高硬度・高融点粒子が均一に分散された
メッキ金属と金属基材との合金層が得られ、その耐摩耗
性は高硬度０高融点粒子の分散と合金化により、向上し
優れた耐摩耗性が長期間に亘って発揮されるものである
。さらに金属基材あるいはメッキ金属の組成を選択する
ことにより、耐食性の向上を企ることか可能となる。又
本発明の形成方法は優れた耐摩耗性を有する被覆を簡便
に形成することが可能なものである。
以下において実施例を掲げ、本発明方法を図を用いて更
に詳しく説明する。
に詳しく説明する。
実施例１゜
金属基材（１）として、外径４０ｒｎｍ内径１６１ｍ厚
さ１０ｍｍを有する無酸素鋼（ＪＩＳ−０１０１１ＢＢ
）を用いその外周面上に平均流径１μｍのアルミナ粒
子が共析したＮｉ複合メッキ被膜（２）を施した。メッ
キ方法はニッケルメッキ浴に平均粒径／μ播を有するア
ルミナ粒子を分散せしめた下記組成のメッキ浴を調製し
た。
さ１０ｍｍを有する無酸素鋼（ＪＩＳ−０１０１１ＢＢ
）を用いその外周面上に平均流径１μｍのアルミナ粒
子が共析したＮｉ複合メッキ被膜（２）を施した。メッ
キ方法はニッケルメッキ浴に平均粒径／μ播を有するア
ルミナ粒子を分散せしめた下記組成のメッキ浴を調製し
た。
しアルミナ粒子 ２００ ｆ／／１
上記メッキ浴を使用して無酸素銅を陰極とし、とれに対
向して設置した電解ニッケル材を陽極として、下記メッ
キ条件によシメッキ処理を施して無酸素銅表面にニッケ
ルーアルミナ粒子から成る厚さ約８０ｐｔｓの複合メッ
キ層を形成した。
向して設置した電解ニッケル材を陽極として、下記メッ
キ条件によシメッキ処理を施して無酸素銅表面にニッケ
ルーアルミナ粒子から成る厚さ約８０ｐｔｓの複合メッ
キ層を形成した。
電解条件
を電流密度 ２０Ａ／ｄｍ’
同時に比較材として、上記処理においてアルミナ粒子を
含有していないメッキ浴を使用した他は、すべて同様の
操作にてメッキ層を形成したものを得た。
含有していないメッキ浴を使用した他は、すべて同様の
操作にてメッキ層を形成したものを得た。
上記の複合メッキ材および比較材に対し、メッキ層表面
にレーザ光（５）をＡｒ雰囲気中でエネルギー密度Ｉ
Ｘ １０ ’ ｗ／ｄ １走査速度１０ｍｍ／ｓｅｃ
（被処理材を回転）にて照射し、メッキ層および基材表
層部を溶融加熱＋４）ｌ、、外周面上に合金層を形成し
た。
にレーザ光（５）をＡｒ雰囲気中でエネルギー密度Ｉ
Ｘ １０ ’ ｗ／ｄ １走査速度１０ｍｍ／ｓｅｃ
（被処理材を回転）にて照射し、メッキ層および基材表
層部を溶融加熱＋４）ｌ、、外周面上に合金層を形成し
た。
上記処理を施して得られた基材について断面金属組織を
観察したところ、合金層は外表面から約２００ｐ％±２
０でほぼ均一な厚さであった。複合メッキ材においては
、アルミナ粒子もほぼ均一に分散していることが確認さ
れた。
観察したところ、合金層は外表面から約２００ｐ％±２
０でほぼ均一な厚さであった。複合メッキ材においては
、アルミナ粒子もほぼ均一に分散していることが確認さ
れた。
上記処理によシ得られたそれぞれの試験片について、ア
ムスラー型摩耗試験機を用いて潤滑油の存在下、以下に
示した条件ですベシ摩耗試験を行なつた。その結果を第
１表に示す。
ムスラー型摩耗試験機を用いて潤滑油の存在下、以下に
示した条件ですベシ摩耗試験を行なつた。その結果を第
１表に示す。
試験条件
第 １ 表
実施例２
金属基材として、外径４０ｍｍ、内径１６闘、厚さ１０
ｍｍを有するみがき棒鋼（ＪＩＳ ８ＧＤＩ）を用い
その外周面上に平均粒径／μ島のＴｉＮ粒子が共析した
Ｏｒ複合メッキ被膜を施したメッキ法はクロム酸−硫酸
浴に平均粒径／μ島を有するＴｉＮ粒子を分散せしめた
下記組成のメッキ浴を調整した。
ｍｍを有するみがき棒鋼（ＪＩＳ ８ＧＤＩ）を用い
その外周面上に平均粒径／μ島のＴｉＮ粒子が共析した
Ｏｒ複合メッキ被膜を施したメッキ法はクロム酸−硫酸
浴に平均粒径／μ島を有するＴｉＮ粒子を分散せしめた
下記組成のメッキ浴を調整した。
上記メッキ浴を使用して、みがき棒鋼を陰極として、こ
れに対向して設置した鉛合金材を陽極として、下記メッ
キ条件によシメッキ処理を施してみがき棒鋼表面に０ｉ
−ＴｉＮ粒子から成る厚さ約７０μ痛の複合メッキ層を
形成した。
れに対向して設置した鉛合金材を陽極として、下記メッ
キ条件によシメッキ処理を施してみがき棒鋼表面に０ｉ
−ＴｉＮ粒子から成る厚さ約７０μ痛の複合メッキ層を
形成した。
電解条件
同時に比較材として上記処理において、ＴｉＮ粒子を含
有していないメッキ浴を使用した他は、すべて同様の操
作にてメッキ層を形成したものを得た。
有していないメッキ浴を使用した他は、すべて同様の操
作にてメッキ層を形成したものを得た。
上記の複合メッキ材および比較材に対し、メッキ層表面
に電子ビームを２Ｘ ’Ｔｏｒｒの真空中でエネルギー
密度２ Ｘ １０ ’ ｗ／ｄ ｓ走査速度２５ｕ／ｓ
ｅｃ （被処理材を回転）にて照射し、メッキ層および
基材表面部を溶融加熱し、外周面上に合金層を形成した
。
に電子ビームを２Ｘ ’Ｔｏｒｒの真空中でエネルギー
密度２ Ｘ １０ ’ ｗ／ｄ ｓ走査速度２５ｕ／ｓ
ｅｃ （被処理材を回転）にて照射し、メッキ層および
基材表面部を溶融加熱し、外周面上に合金層を形成した
。
上記処理を施して得られた基材について、断面金属組織
を観察したところ、合金層は外表面から約４００μ蕩±
３０でほぼ均一な厚さであった。このことよりＯｒ濃度
は約１７チとなシ、中Ｏｒフェライト系スステンレス鋼
組成となっておシ、耐食性の向上が期待される。複合メ
ッキ材においては、ＴｉＮ粒子もほぼ均一に分散してい
ることが確認された。
を観察したところ、合金層は外表面から約４００μ蕩±
３０でほぼ均一な厚さであった。このことよりＯｒ濃度
は約１７チとなシ、中Ｏｒフェライト系スステンレス鋼
組成となっておシ、耐食性の向上が期待される。複合メ
ッキ材においては、ＴｉＮ粒子もほぼ均一に分散してい
ることが確認された。
上記処理によシ得られた、それぞれの試験片についてア
ムスラー型摩耗試験機を用いて潤滑油の存在下、以下に
示した条件ですべり摩耗試験を行なった。その結果を第
２表に示す。
ムスラー型摩耗試験機を用いて潤滑油の存在下、以下に
示した条件ですべり摩耗試験を行なった。その結果を第
２表に示す。
試験条件
第 ２ 表
以上の結果から明らかなように、本発明の表面処理法に
よれば、耐摩耗性に優れた高硬度・高融点粒子が均一に
分散され、かつ均一な厚さを持つ合金層を比較的簡便な
操作により付与せしめられることが確認された。
よれば、耐摩耗性に優れた高硬度・高融点粒子が均一に
分散され、かつ均一な厚さを持つ合金層を比較的簡便な
操作により付与せしめられることが確認された。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明方法を説明する断面図。
＋１１・・・金属基材、（２）・・・被膜（複合メッキ
層）、（３）・・・耐摩耗被覆層、（４）・・・溶融加
熱領域、（５）・・・レーザ光。 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 （他１名）第１図
層）、（３）・・・耐摩耗被覆層、（４）・・・溶融加
熱領域、（５）・・・レーザ光。 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 （他１名）第１図
Claims (1)
- （１）金属基材表面上にメッキ用金属と共に、高硬度Ｑ
高融点粒子を共析せしめた被膜を形成する第一工程と、
該被膜および金属基材表面層を溶融加熱する第二工程か
らなることを特徴とする耐摩耗性被覆層の形成方法。 （２、特許請求の範囲第１項において、第二工程として
レーザ光あるいは電子ビームにより溶融加熱することを
特徴とする、耐摩耗性被覆層の形成力°法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11016083A JPS602697A (ja) | 1983-06-21 | 1983-06-21 | 耐摩耗性被覆層の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11016083A JPS602697A (ja) | 1983-06-21 | 1983-06-21 | 耐摩耗性被覆層の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS602697A true JPS602697A (ja) | 1985-01-08 |
Family
ID=14528566
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11016083A Pending JPS602697A (ja) | 1983-06-21 | 1983-06-21 | 耐摩耗性被覆層の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS602697A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6260855A (ja) * | 1985-09-09 | 1987-03-17 | Toyota Motor Corp | デイスクロ−タの製造方法 |
| JPS6376886A (ja) * | 1986-09-18 | 1988-04-07 | Chiyoda Chem Eng & Constr Co Ltd | 気密性セラミツク塗膜及びその製造方法 |
| JPH04365894A (ja) * | 1991-06-12 | 1992-12-17 | Shimizu:Kk | Ｎｉ−Ｗ合金めっき被膜の加熱処理方法およびＮｉ−Ｗ合金めっき被膜を有する通電ロール |
| EP1329533A1 (de) * | 2002-01-22 | 2003-07-23 | Federal-Mogul Nürnberg GmbH | Lasernitrieren von Aluminiumbasis-Verbundwerkstoffen |
| US7022419B2 (en) * | 2000-12-20 | 2006-04-04 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Composite plating film and a process for forming the same |
| CN103917692A (zh) * | 2011-08-31 | 2014-07-09 | 钴碳化钨硬质合金公司 | 用于在金属表面上形成耐磨损层的方法 |
-
1983
- 1983-06-21 JP JP11016083A patent/JPS602697A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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