JPS6147905B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6147905B2 JPS6147905B2 JP58169323A JP16932383A JPS6147905B2 JP S6147905 B2 JPS6147905 B2 JP S6147905B2 JP 58169323 A JP58169323 A JP 58169323A JP 16932383 A JP16932383 A JP 16932383A JP S6147905 B2 JPS6147905 B2 JP S6147905B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- coating
- temperature
- tic
- carbide
- gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- 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
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
- C23C16/32—Carbides
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Description
本発明は超硬合金、セラミツク鉄鋼製品等とい
つた工具、機械部品の表面へのチタニウムカーバ
イド被覆方法に関する。 チタニウムカーバイド（以下TiC）は高硬度で
耐摩耗性に富み、鋼および超硬合金、サーメツト
等で作られた工具、機械部品の表面に数μ以上の
厚さに被覆することによつて性能向上に役立つて
いることは衆知である。しかしいずれも900℃以
上の高温で処理されている。このため鋼では母材
中の炭素の被膜中の移動による被覆境界部の脱炭
が避けられず、処理前後に浸炭等の処理を講じて
いるが必ずしも充分でない。 又超硬サーメツトではバインダー金属であるコ
バルト又はニツケル等が被膜中に移動拡散し、母
材の性能が低下し、被膜の硬さの低下をまねく原
因となる。 このような理由から被覆温度は低い方が良く、
イオンブレーテイング等物理的蒸着方法も種々提
案され実用化されているが、量産性、均一被覆性
に今一つ欠ける。 これらの理由から下記の目的で検討して到達し
たものである。 (A) 超硬合金、サーメツトにおいてはη相発生防
止と基材の高温劣化防止、および (B) 鉄鋼では処理後の焼入、焼戻し組織の粗大化
防止とTiC膜と母材境界における脱炭防止 におき、鋼については焼鈍温度、超硬サーメツト
では800℃以下が望ましく、この温度以下で実用
性のある被膜を得るべく、処理方法を研究し到達
したものである。 即ち、通常の高温TiC被覆では炭素源としてメ
タン（CH4）、プロパン（C3H8）で代表される炭
化水素を用いるが、その反応は TiCl4＋CH4＝TiC＋4HCl ……(1) TiCl4＋１／３C3H8＋1.33H2＝TiC＋4HCl ……(2) では実用性のある被膜は900℃以上の処理温度が
必要である。しかるに本法によるCH3Cl（メチル
クロライド）を炭素源とする被覆では650℃より
TiCが析出する。反応式は TiCl4（ｇ）＋CH3Cl（ｇ）＋１／２H2 ＝TiC（ｓ）＋5HCl ……(3) △GT゜＝570℃ と化学量論的な考察としてその生成反応の自由エ
ネルギーの変化を算出比較すれば（第１図参照）
840〓（567℃）前後で△GT゜＝０となり、この
温度以上よりTiCを生成する可能性がある。実際
には650℃前後で明らかにTiCの析出が見られる
が、生産性があり実用可能被膜は700℃以上であ
つた。又、900℃以上ではCH3Clが被覆炉内のガ
ス導入口付近で急速に分解し、炉内の製品位置に
よるコーテイングむらを生ずるので700〜900℃が
適当な処理温度であつた。CH4、C3H8の実用上
処理温度の下限を200℃以上も低下させることが
出来た。 又参考としてのC2H2（アセチレン）は炉内で
のすすの発生が激しく、製品面にスーチング発生
し、△GT゜＝０がCH3Clと類似温度であつて
も、高温における反応駆動力（△GT゜の変化
量）が小さく不適当であつた。 本法に使用するCH3Clの濃度は処理温度によつ
て下記に調整したが効果的である。例えばTiCl41
容（ガス）に対し 650〜700℃ CH3Cl ２〜３容 750〜900℃ 〃 １〜２〃 と処理温度が高い程少なくすることが望ましく、 超硬合金、サーメツト 700〜800℃ 鉄 鋼 750〜850℃ の処理温度が最適である。 又、雰囲気ガスとしてH2（水素）、又はH2とア
ルゴン（Ar）又はヘリウム（He）との混合が適
切であり、これらの混合ガスの割合は70％以下
（Ar又はHe）が望ましく、低炭素鋼（C0.6以
下）のコーテイングに効果がある。 しかしながらこれらのガスは高温であり、普通
はH2雰囲気が経済的である。 実施例 (i) 条 件
つた工具、機械部品の表面へのチタニウムカーバ
イド被覆方法に関する。 チタニウムカーバイド（以下TiC）は高硬度で
耐摩耗性に富み、鋼および超硬合金、サーメツト
等で作られた工具、機械部品の表面に数μ以上の
厚さに被覆することによつて性能向上に役立つて
いることは衆知である。しかしいずれも900℃以
上の高温で処理されている。このため鋼では母材
中の炭素の被膜中の移動による被覆境界部の脱炭
が避けられず、処理前後に浸炭等の処理を講じて
いるが必ずしも充分でない。 又超硬サーメツトではバインダー金属であるコ
バルト又はニツケル等が被膜中に移動拡散し、母
材の性能が低下し、被膜の硬さの低下をまねく原
因となる。 このような理由から被覆温度は低い方が良く、
イオンブレーテイング等物理的蒸着方法も種々提
案され実用化されているが、量産性、均一被覆性
に今一つ欠ける。 これらの理由から下記の目的で検討して到達し
たものである。 (A) 超硬合金、サーメツトにおいてはη相発生防
止と基材の高温劣化防止、および (B) 鉄鋼では処理後の焼入、焼戻し組織の粗大化
防止とTiC膜と母材境界における脱炭防止 におき、鋼については焼鈍温度、超硬サーメツト
では800℃以下が望ましく、この温度以下で実用
性のある被膜を得るべく、処理方法を研究し到達
したものである。 即ち、通常の高温TiC被覆では炭素源としてメ
タン（CH4）、プロパン（C3H8）で代表される炭
化水素を用いるが、その反応は TiCl4＋CH4＝TiC＋4HCl ……(1) TiCl4＋１／３C3H8＋1.33H2＝TiC＋4HCl ……(2) では実用性のある被膜は900℃以上の処理温度が
必要である。しかるに本法によるCH3Cl（メチル
クロライド）を炭素源とする被覆では650℃より
TiCが析出する。反応式は TiCl4（ｇ）＋CH3Cl（ｇ）＋１／２H2 ＝TiC（ｓ）＋5HCl ……(3) △GT゜＝570℃ と化学量論的な考察としてその生成反応の自由エ
ネルギーの変化を算出比較すれば（第１図参照）
840〓（567℃）前後で△GT゜＝０となり、この
温度以上よりTiCを生成する可能性がある。実際
には650℃前後で明らかにTiCの析出が見られる
が、生産性があり実用可能被膜は700℃以上であ
つた。又、900℃以上ではCH3Clが被覆炉内のガ
ス導入口付近で急速に分解し、炉内の製品位置に
よるコーテイングむらを生ずるので700〜900℃が
適当な処理温度であつた。CH4、C3H8の実用上
処理温度の下限を200℃以上も低下させることが
出来た。 又参考としてのC2H2（アセチレン）は炉内で
のすすの発生が激しく、製品面にスーチング発生
し、△GT゜＝０がCH3Clと類似温度であつて
も、高温における反応駆動力（△GT゜の変化
量）が小さく不適当であつた。 本法に使用するCH3Clの濃度は処理温度によつ
て下記に調整したが効果的である。例えばTiCl41
容（ガス）に対し 650〜700℃ CH3Cl ２〜３容 750〜900℃ 〃 １〜２〃 と処理温度が高い程少なくすることが望ましく、 超硬合金、サーメツト 700〜800℃ 鉄 鋼 750〜850℃ の処理温度が最適である。 又、雰囲気ガスとしてH2（水素）、又はH2とア
ルゴン（Ar）又はヘリウム（He）との混合が適
切であり、これらの混合ガスの割合は70％以下
（Ar又はHe）が望ましく、低炭素鋼（C0.6以
下）のコーテイングに効果がある。 しかしながらこれらのガスは高温であり、普通
はH2雰囲気が経済的である。 実施例 (i) 条 件
【表】
(ii) 処理結果
Γ超硬スロアウエーチツプ（P30タイプ）で
は、被覆厚さ６〜８μ 被膜硬さHv2800〜3400（荷重50gr）、膜中へ
のCoの拡散、η相の発生がない（Photo1） Γ鋼、SUJ2SKH55では被膜厚さ７〜10μ 被膜硬さHv3000〜3400であつた。 (iii) 試験結果（第２図参照） Γ超硬；切削条件を図中に示した本法の被覆を
することにより超硬TiCコートでは非コー
トの８倍、1000℃コートの約2.0倍の切削
性能の向上が見られた。 ΓSUJ2；被膜後標準熱処理を施した砥石アダ
プター（耐摩部品）で非コートの５倍の性
能向上があつた。 ΓSKH55；アンダーハード熱処理を施したピ
アツシングパンチ（母材硬さHRC63±１
゜）は３〜５倍の性能向上をはかることが
できた。 尚本法に依るTiCを基礎被膜としてTiCN、
TiNαAl2O3等の多層被覆を構成することが可能
であり、且つ有効である。
は、被覆厚さ６〜８μ 被膜硬さHv2800〜3400（荷重50gr）、膜中へ
のCoの拡散、η相の発生がない（Photo1） Γ鋼、SUJ2SKH55では被膜厚さ７〜10μ 被膜硬さHv3000〜3400であつた。 (iii) 試験結果（第２図参照） Γ超硬；切削条件を図中に示した本法の被覆を
することにより超硬TiCコートでは非コー
トの８倍、1000℃コートの約2.0倍の切削
性能の向上が見られた。 ΓSUJ2；被膜後標準熱処理を施した砥石アダ
プター（耐摩部品）で非コートの５倍の性
能向上があつた。 ΓSKH55；アンダーハード熱処理を施したピ
アツシングパンチ（母材硬さHRC63±１
゜）は３〜５倍の性能向上をはかることが
できた。 尚本法に依るTiCを基礎被膜としてTiCN、
TiNαAl2O3等の多層被覆を構成することが可能
であり、且つ有効である。
第１図は温度と生成反応の自由エネルギーの変
化とを示すグラフ、第２図は本発明の方法で被覆
した工具チツプと従来製品との切削性能の比較を
示すグラフである。
化とを示すグラフ、第２図は本発明の方法で被覆
した工具チツプと従来製品との切削性能の比較を
示すグラフである。
Claims (1)
- １ 水素、または水素とアルゴンまたはヘリウム
との混合ガス、を雰囲気ガスとして、チタンカー
バイドの炭素源としてメチルクロライド
（CH3Cl）ガスを、チタン源としてハロゲン化チ
タンガスを使用し、温度約700℃乃至900℃で加熱
してチタニウムカーバイド被覆をすることを特徴
とするチタニウムカーバイド被覆方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16932383A JPS6063371A (ja) | 1983-09-16 | 1983-09-16 | チタニウムカ−バイド被覆方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16932383A JPS6063371A (ja) | 1983-09-16 | 1983-09-16 | チタニウムカ−バイド被覆方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6063371A JPS6063371A (ja) | 1985-04-11 |
| JPS6147905B2 true JPS6147905B2 (ja) | 1986-10-21 |
Family
ID=15884413
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16932383A Granted JPS6063371A (ja) | 1983-09-16 | 1983-09-16 | チタニウムカ−バイド被覆方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6063371A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8579768B2 (en) | 2007-05-08 | 2013-11-12 | Nike, Inc. | Training ladder formed with polygon segments |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5424914A (en) * | 1977-07-27 | 1979-02-24 | Tokyo Shibaura Electric Co | Method of making ceramic sintered body |
-
1983
- 1983-09-16 JP JP16932383A patent/JPS6063371A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6063371A (ja) | 1985-04-11 |
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