JPS62127460A - 表面処理方法 - Google Patents
表面処理方法Info
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- JPS62127460A JPS62127460A JP26567685A JP26567685A JPS62127460A JP S62127460 A JPS62127460 A JP S62127460A JP 26567685 A JP26567685 A JP 26567685A JP 26567685 A JP26567685 A JP 26567685A JP S62127460 A JPS62127460 A JP S62127460A
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Landscapes
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Powder Metallurgy (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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は鋼の表面に硬質炭化物を形成させる表面処理方
法に関する。
法に関する。
従来より粉末中に鋼を埋没させて、鋼の表面にＣｒなど
の金属の拡散層を形成させる方法（例えば日本金属学会
編１表面処理〃５４〜３５ページ）や、炭化物層を形成
させる方法（例えば特開昭５２−６２１４０ ）が知ら
れている。この場合、粉末および被処理材の酸化を防止
するために、水素流気中で加熱するか、容器をシール剤
などで固着密閉して大気中で加熱処理する必要がある。
の金属の拡散層を形成させる方法（例えば日本金属学会
編１表面処理〃５４〜３５ページ）や、炭化物層を形成
させる方法（例えば特開昭５２−６２１４０ ）が知ら
れている。この場合、粉末および被処理材の酸化を防止
するために、水素流気中で加熱するか、容器をシール剤
などで固着密閉して大気中で加熱処理する必要がある。
ところが、従来の水素流気中で加熱する場合は、安全上
の配慮から装置が高価となり、しかも、炭化物層の形成
が十分でない問題があった。また、容器を密閉して、大
気中で加熱する場合も、容器中の残存酸素による粉末お
よび被処理材の酸化がおこるため高価な粉末の使用寿命
が短かく、炭化物層の形成も十分でない問題があった。
の配慮から装置が高価となり、しかも、炭化物層の形成
が十分でない問題があった。また、容器を密閉して、大
気中で加熱する場合も、容器中の残存酸素による粉末お
よび被処理材の酸化がおこるため高価な粉末の使用寿命
が短かく、炭化物層の形成も十分でない問題があった。
本発明は以上の問題点に鑑み、粉末および被処理材の酸
化を防止し、かつ良好な表面粗度を安定して得ることの
できる表面処理方法の提供を目的とする。
化を防止し、かつ良好な表面粗度を安定して得ることの
できる表面処理方法の提供を目的とする。
本発明は、周期律表ＩＶａ族＋Ｖａ族、ＶＩａ族元素の
金属あるいは合金粉末の１穐または２種以上を合計で１
０〜６０ｗｔ％と粉末粒度０，１〜１０μｍの耐火物粉
末を３０〜８５ｗｔ％及びハロゲン化塩を０．２〜３０
ｗｔ％混合してなる粉末中に鋼を埋没させ、真空中で加
熱保持、冷却を行なって鋼の表面に周期律表ＩＶａ族、
Ｖａ族、ＶＩａ族元素の１穐または２種以上の炭化物
層を形成させることを特徴とする表面処理方法により前
記目的を達成するものである。
金属あるいは合金粉末の１穐または２種以上を合計で１
０〜６０ｗｔ％と粉末粒度０，１〜１０μｍの耐火物粉
末を３０〜８５ｗｔ％及びハロゲン化塩を０．２〜３０
ｗｔ％混合してなる粉末中に鋼を埋没させ、真空中で加
熱保持、冷却を行なって鋼の表面に周期律表ＩＶａ族、
Ｖａ族、ＶＩａ族元素の１穐または２種以上の炭化物
層を形成させることを特徴とする表面処理方法により前
記目的を達成するものである。
以下本発明の限定理由について述べる。
本発明によれは、被処理体および混合粉末は真空中で加
熱されるために、空気中の酸素によって酸化されること
はなく、粉末の使用寿命が大幅に向上すると同時に、炭
化物層も安定して形成できる。とくに、室温または７０
０℃以下の比較的ハロゲン化塩の蒸発が少ない温度まで
十分に真空脱気した後に、バルブ等の調整によって排気
量を絞るか、あるいは完全に密閉して加熱すると、反応
蒸気（例えばＶＣＬｘなど）の排出を少なく抑える作用
があり、効果的である。
熱されるために、空気中の酸素によって酸化されること
はなく、粉末の使用寿命が大幅に向上すると同時に、炭
化物層も安定して形成できる。とくに、室温または７０
０℃以下の比較的ハロゲン化塩の蒸発が少ない温度まで
十分に真空脱気した後に、バルブ等の調整によって排気
量を絞るか、あるいは完全に密閉して加熱すると、反応
蒸気（例えばＶＣＬｘなど）の排出を少なく抑える作用
があり、効果的である。
本発明と比較して、水素流気中加熱方法で炭化物層の形
成が十分でなく、また粉末の寿命も短かい原因は水素流
気中では粉末間や粉末表面に残存している空気、水蒸気
を完全に除去できないことおよび、ＶＣｌ２などの反応
蒸気が水素流気とともに排出されて有効に作用しないこ
とによる。同様に、密閉容器を大気中で加熱する方法で
も、容器中の残留空気や水蒸気を除去できないのが原因
である。
成が十分でなく、また粉末の寿命も短かい原因は水素流
気中では粉末間や粉末表面に残存している空気、水蒸気
を完全に除去できないことおよび、ＶＣｌ２などの反応
蒸気が水素流気とともに排出されて有効に作用しないこ
とによる。同様に、密閉容器を大気中で加熱する方法で
も、容器中の残留空気や水蒸気を除去できないのが原因
である。
これに対して、本発明では真空脱気により、粉末粒子間
や粉末表面に吸着している空気や水蒸気までも十分に除
去できるので、上記現象がおこらない０ 周期律表第ＩＶａ族、第Ｖａ族、第ＶＩａ族元素の金属
あるいは合金の粉末は高温で同時に混合されるハロゲン
化塩の蒸気と反応して、ＶＣｌ２などのハロゲン化合物
の蒸気を発生する。この蒸気は鋼の表面で還元され、鋼
中の炭素と第ＩＶａ族、第Ｖａ族、第ＶＩａ族元索の炭
化物を形成する作用がある。
や粉末表面に吸着している空気や水蒸気までも十分に除
去できるので、上記現象がおこらない０ 周期律表第ＩＶａ族、第Ｖａ族、第ＶＩａ族元素の金属
あるいは合金の粉末は高温で同時に混合されるハロゲン
化塩の蒸気と反応して、ＶＣｌ２などのハロゲン化合物
の蒸気を発生する。この蒸気は鋼の表面で還元され、鋼
中の炭素と第ＩＶａ族、第Ｖａ族、第ＶＩａ族元索の炭
化物を形成する作用がある。
しかし、第Ｆｖ’ａ族、Ｖａ族＋Ｗａ族元素の金属ある
いは合金粉末の１種または２種以上が合計で１０ｗｔ％
未満では炭化物層が安定して形成されず、逆に６０ｗｔ
９６を越えると粉末どおしあるいは、粉末と被処理体が
焼結して著しく作業性を悪くし、さらに表面形状が悪く
なる。粉末の再使用ができないなどの弊害がおこる。
いは合金粉末の１種または２種以上が合計で１０ｗｔ％
未満では炭化物層が安定して形成されず、逆に６０ｗｔ
９６を越えると粉末どおしあるいは、粉末と被処理体が
焼結して著しく作業性を悪くし、さらに表面形状が悪く
なる。粉末の再使用ができないなどの弊害がおこる。
第ＩＶａ族、第Ｖａ族、第ＶＩａ族元累の供給源として
は、Ｔｉ ＋Ｚｒ ＋Ｈｆ ＋Ｖ＋Ｎｂ ＋Ｔａ ｐｃ
ｒ ｔＭｏ、Ｗなどの金属粉末でもよいし、その金属ど
おしの合金粉末でもよい。さらに、上記金属とＦｅ 、
Ｎｉ 。
は、Ｔｉ ＋Ｚｒ ＋Ｈｆ ＋Ｖ＋Ｎｂ ＋Ｔａ ｐｃ
ｒ ｔＭｏ、Ｗなどの金属粉末でもよいし、その金属ど
おしの合金粉末でもよい。さらに、上記金属とＦｅ 、
Ｎｉ 。
Ｃｏ ｒ Ｍｎなどとの合金粉末でも十分に効果が発揮
できる。粉末の粒度はとくに限定されないが、−２０メ
ツシュ程度のものが、被処理材の表面性状、粉末とおし
の耐焼結性の点ですぐれている。
できる。粉末の粒度はとくに限定されないが、−２０メ
ツシュ程度のものが、被処理材の表面性状、粉末とおし
の耐焼結性の点ですぐれている。
耐火物粉末は上記第ＩＶａ族、第Ｖａ族、第ＶＩａ族元
素の金ｌ１ｒ４または合金粉末と被処理体あるいは粉末
どおしの焼結を防止する目的で５０〜８５ｗｔ％添加す
る０３０％未満では焼結防止効果が少なく、逆に、８５
％を越えると炭化物層の形成が安定しなくなる。耐火物
粉末としてはｈｔ ＋ Ｓｔ ｒ Ｃａ＋Ｍｇの酸化物
、窒化物などのような、高温で安定で、金属との反応が
少ない性質を有するものであればとくに限定されない。
素の金ｌ１ｒ４または合金粉末と被処理体あるいは粉末
どおしの焼結を防止する目的で５０〜８５ｗｔ％添加す
る０３０％未満では焼結防止効果が少なく、逆に、８５
％を越えると炭化物層の形成が安定しなくなる。耐火物
粉末としてはｈｔ ＋ Ｓｔ ｒ Ｃａ＋Ｍｇの酸化物
、窒化物などのような、高温で安定で、金属との反応が
少ない性質を有するものであればとくに限定されない。
耐火物粉末の粒度は、形成される炭化物層の表面粗度に
大きく影響を与える。表面粗度が悪い場合は耐摩耗性が
劣り、またきびしい表面性状を要求される精密加工品の
分野に適用しえない場合がある。
大きく影響を与える。表面粗度が悪い場合は耐摩耗性が
劣り、またきびしい表面性状を要求される精密加工品の
分野に適用しえない場合がある。
耐火物粉末粒が炭化物層の結晶粒度に比べて十分大きい
場合には、被処理物に接触する位置にある耐火物粉末は
炭化物層中に埋め込まれるような形で接着し、これが表
面粗度悪化の原因となるのである。
場合には、被処理物に接触する位置にある耐火物粉末は
炭化物層中に埋め込まれるような形で接着し、これが表
面粗度悪化の原因となるのである。
そこで、本発明においては、耐火物粉末の粒度を炭化物
層に形成される炭化物結晶粒度と同等以下にして、耐火
物粉末の炭化物層中への埋込まれ、接着を防止するので
ある。炭化物結晶粒度は、形成温度によって異なってく
るのが本手法による一般的な条件では、通常０．１μｍ
〜１０μｍであり、したがってこれを耐火物粉末粒度範
囲として適用することができる。
層に形成される炭化物結晶粒度と同等以下にして、耐火
物粉末の炭化物層中への埋込まれ、接着を防止するので
ある。炭化物結晶粒度は、形成温度によって異なってく
るのが本手法による一般的な条件では、通常０．１μｍ
〜１０μｍであり、したがってこれを耐火物粉末粒度範
囲として適用することができる。
一方、耐火物粉末粒度があまり細かすぎると、粉末を真
空脱気する際の真空系への悪影響を排除するのが困難と
なり、壕だ作業衛生上からも好ましくない。さらに細か
すき゛る粉末は炭化物層へ、別の悪影響金与える危険性
もあるため、粉末粒度の下限上０．１μｍとする。
空脱気する際の真空系への悪影響を排除するのが困難と
なり、壕だ作業衛生上からも好ましくない。さらに細か
すき゛る粉末は炭化物層へ、別の悪影響金与える危険性
もあるため、粉末粒度の下限上０．１μｍとする。
ハロゲン化塩は前記のごとく、第ＩＶａ族、 Ｖａ族。
ＶＩａ族元素のハロゲン化合物蒸気を発生させ、鋼表面
への炭化物層生成反応を促進する作用がある。
への炭化物層生成反応を促進する作用がある。
ハロケン化塩の添加がＤ 、 ２ ｗｔ％未満では上記
作用が少なく、逆に３０ｗｔ％を越えると融着・固化が
おこり、作業性、粉末の再利用性を著しく阻害する。ハ
ロゲン化塩としては、ＮＨ４Ｃ１、Ｎａ ＣＬ ＋ＫＣ
１＋ ＮＨ４Ｆ ＋ ＮａＦ ＊ ＮＨ４Ｉなどの１０
００℃以下の温度で盛んに蒸発をおこし、第Ｒ’ａ族、
第Ｖａ族。
作用が少なく、逆に３０ｗｔ％を越えると融着・固化が
おこり、作業性、粉末の再利用性を著しく阻害する。ハ
ロゲン化塩としては、ＮＨ４Ｃ１、Ｎａ ＣＬ ＋ＫＣ
１＋ ＮＨ４Ｆ ＋ ＮａＦ ＊ ＮＨ４Ｉなどの１０
００℃以下の温度で盛んに蒸発をおこし、第Ｒ’ａ族、
第Ｖａ族。
第ＶＩ ａ族元素のハロゲン化合物蒸気を形成する性質
を有するものであればとくに限定されない。
を有するものであればとくに限定されない。
本発明における鋼とは、０．１％以上の炭素を含有する
慣造用鋼、＃殊用途鋼などの鉄鋼材料の他鋳鉄、鍛鋼お
よび焼結材料を包含しており、０．１チ以上の炭素を含
有しておればハロゲン化合物蒸気を還元させしめて、そ
の表面に炭化物層を形成する作用がある。
慣造用鋼、＃殊用途鋼などの鉄鋼材料の他鋳鉄、鍛鋼お
よび焼結材料を包含しており、０．１チ以上の炭素を含
有しておればハロゲン化合物蒸気を還元させしめて、そ
の表面に炭化物層を形成する作用がある。
被処理体を混合粉末中に埋没させて加熱する温度は７０
０℃〜１２００℃の間で選択する。処理時間は処理温度
、目的とする炭化物層の厚さによって任意に変えるもの
であり、あらかじめ予備実験にて、適正時間を求めてお
く必要がある。
０℃〜１２００℃の間で選択する。処理時間は処理温度
、目的とする炭化物層の厚さによって任意に変えるもの
であり、あらかじめ予備実験にて、適正時間を求めてお
く必要がある。
上記範囲の加熱温度と時間で加熱処理後、鋼表面上に形
成された炭化物層が酸化されない処理温度以下の所定の
温度（通常５００℃以下〉以下までそのまま真空中で冷
却するのがよいが、とくに冷却速度を速くしたい場合は
、Ｎ２ 、 Ａｒなどの不活性ガスを導入して冷却して
も本発明を実施できる０〔実施例〕 次に本発明の実施例について説明する。
成された炭化物層が酸化されない処理温度以下の所定の
温度（通常５００℃以下〉以下までそのまま真空中で冷
却するのがよいが、とくに冷却速度を速くしたい場合は
、Ｎ２ 、 Ａｒなどの不活性ガスを導入して冷却して
も本発明を実施できる０〔実施例〕 次に本発明の実施例について説明する。
実施例
一２０メツシュのＦｅ−Ｖ粉末（８６％Ｖ）を６０ｗｔ
％と工業用ＮＨｓＣ４粉末２ ｗｔ％、残部をＡｔ２０
ｓ粉末とする混合粉末を直径１５０馴のステンレスボッ
トに入れ、この混合粉末中に鐘面仕上した５ＫＤ６１の
丸棒材（直径３０ｍｍ）をよく洗浄させて埋没させた。
％と工業用ＮＨｓＣ４粉末２ ｗｔ％、残部をＡｔ２０
ｓ粉末とする混合粉末を直径１５０馴のステンレスボッ
トに入れ、この混合粉末中に鐘面仕上した５ＫＤ６１の
丸棒材（直径３０ｍｍ）をよく洗浄させて埋没させた。
ＡＬｚＯｓ粉末粒度は３５０μｍ以下（平均径約２００
μｍ）のもの、７０μｍ以下（平均径約３０μｍ）のも
の１０μｍ以下（平均径約３μｍ）のものの３ｓ類を用
いた。真空加熱炉中に上記のポットを置き真空脱気した
あと、９３０℃迄加熱し、加熱が終了した時点で真空系
へつながるパルプを閉じ、８Ｈｒ保持したのち冷却した
。第１表に各々のＡｔ＊Ｏｓ粒度に対する炭化物層の表
面粗度を示す。なお、パルプの調整により密閉大気中に
ても同様に処理したが、炭化物層は形成されていなかっ
た。
μｍ）のもの、７０μｍ以下（平均径約３０μｍ）のも
の１０μｍ以下（平均径約３μｍ）のものの３ｓ類を用
いた。真空加熱炉中に上記のポットを置き真空脱気した
あと、９３０℃迄加熱し、加熱が終了した時点で真空系
へつながるパルプを閉じ、８Ｈｒ保持したのち冷却した
。第１表に各々のＡｔ＊Ｏｓ粒度に対する炭化物層の表
面粗度を示す。なお、パルプの調整により密閉大気中に
ても同様に処理したが、炭化物層は形成されていなかっ
た。
第 １ 表
第１表から、Ａｌ２Ｏ５粉末粒度がＩＯａｍ（％均粒度
約３μｍ）（試験Ａ Ｉ ）の場合は７０層の表面粗度
が、ＡＬｘＯ３粉末粒度３５０ μｍ以下（平均粒度２
００μｍ）、７０μｍ以下（平均粒度ろ０μｍ）の場合
に比べ著しく向上していることがわかる。
約３μｍ）（試験Ａ Ｉ ）の場合は７０層の表面粗度
が、ＡＬｘＯ３粉末粒度３５０ μｍ以下（平均粒度２
００μｍ）、７０μｍ以下（平均粒度ろ０μｍ）の場合
に比べ著しく向上していることがわかる。
第１図には、試験Ａ Ｉ 、 Ａ ３に係る試験片を用
いて摩耗試験を行なった結果を示す。試験は大越式摩耗
試験により、摩擦距離４０Ｃ１ｔ、＃Ｐ、荷重６．８神
、相手材ＳＣＭ２１とした。なお、表面処理をしていな
いＪＩＳＳＫＤｌｌ、５ＫＤ６１の摩耗試験の結果も合
わせて示す。図から、本発明により、耐摩耗性が顕著に
向上していることがわかる。
いて摩耗試験を行なった結果を示す。試験は大越式摩耗
試験により、摩擦距離４０Ｃ１ｔ、＃Ｐ、荷重６．８神
、相手材ＳＣＭ２１とした。なお、表面処理をしていな
いＪＩＳＳＫＤｌｌ、５ＫＤ６１の摩耗試験の結果も合
わせて示す。図から、本発明により、耐摩耗性が顕著に
向上していることがわかる。
以上のように本発明によれば、従来不充分であった粉末
法による炭化物層の表面粗度を大幅に向上させ、かつ炭
化物層の酸化も防止し良好な破膜特性を付与できるため
、粉末による表面処理方法の実用性が大幅に向上する。
法による炭化物層の表面粗度を大幅に向上させ、かつ炭
化物層の酸化も防止し良好な破膜特性を付与できるため
、粉末による表面処理方法の実用性が大幅に向上する。
第１図は大越式摩耗試験による、本発明、比較例および
表面処理をしていないＪＩＳ ５ＫＤ１１ 。 ６１の摩耗試験の結果を示す図である。 第１図 摩擦速度 １ｍ／１１
表面処理をしていないＪＩＳ ５ＫＤ１１ 。 ６１の摩耗試験の結果を示す図である。 第１図 摩擦速度 １ｍ／１１
Claims (1)
- １、周期律表IVａ族、Ｖａ族、VIａ族元素の金属あるい
は合金粉末の１種または２種以上を合計で１０〜６０ｗ
ｔ％と粉末粒度０．１〜１０μｍの耐火物粉末を３０〜
８５ｗｔ％及びハロゲン化塩を０．２〜３０ｗｔ％混合
してなる粉末中に鋼を埋没させ、真空中で加熱保持、冷
却を行なって、鋼の表面に第IVａ族、Ｖａ族、VIａ族元
素の１種または２種以上の炭化物層を形成させることを
特徴とする表面処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26567685A JPS62127460A (ja) | 1985-11-26 | 1985-11-26 | 表面処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26567685A JPS62127460A (ja) | 1985-11-26 | 1985-11-26 | 表面処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62127460A true JPS62127460A (ja) | 1987-06-09 |
Family
ID=17420447
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26567685A Pending JPS62127460A (ja) | 1985-11-26 | 1985-11-26 | 表面処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62127460A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002002843A3 (en) * | 2000-06-29 | 2002-05-30 | Borgwarner Inc | Carbide coated steel articles and method of making them |
| JP2006336056A (ja) * | 2005-05-31 | 2006-12-14 | Nippon Karoraizu Kogyo Kk | 耐摩耗性鋼製部品およびその製造方法 |
| JP2007009316A (ja) * | 2005-05-31 | 2007-01-18 | Nippon Karoraizu Kogyo Kk | 耐摩耗性鋼製部品およびその製造方法 |
| JP2007063667A (ja) * | 2005-08-02 | 2007-03-15 | Honda Motor Co Ltd | 有層Ｆｅ基合金及びその製造方法 |
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| CN105887003A (zh) * | 2016-05-19 | 2016-08-24 | 中信锦州金属股份有限公司 | 利用海绵钛粒对反应器进行渗钛处理的方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4977841A (ja) * | 1972-12-01 | 1974-07-26 | ||
| JPS61199066A (ja) * | 1985-02-28 | 1986-09-03 | Hitachi Metals Ltd | 表面処理方法 |
-
1985
- 1985-11-26 JP JP26567685A patent/JPS62127460A/ja active Pending
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