JPS63199869A - タングステン・カ−バイト層を有する耐摩耗性物品の製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はタングステン・カーバイト層を有する耐摩耗性
物品の製造方法に関する。

（従来の技術） 金属部品の表面にＣＶＤ　（化学蒸着）法によってタン
グステン・カーバイト層を析出させて耐摩耗性を得ると
いう技術は公知である。例えば、特開昭５２−８９５８
３号公報には、鋼製母材の表面にニッケルリンメッキ層
を形成し、このニッケルメッキ層の上にタング・ステン
・カーバイト層を析出させることにより、鋼製母材に対
するタングステン・カーバイト層の密着性を向上させる
技術についての記載がある。この場合、タングステン・
カーバイト層は、ＷＦ６　、炭化水素ガスおよび水素間
の気相反応を利用して形成される。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、金属基材の表面に対し部分的にタングステン
・カーバイト層を析出させた耐摩耗性物品を得ようとす
るものである。この部分的な析出にあたっては、金属基
材の非析出部分にマスキングを施してタングステン・カ
ーバイトの析出処理を行なえばよいが、その場合に次の
問題が生ずる。

すなわち、上記マスキング方式としては、銅板などを金
属基材に部分的に巻き付け、ＣＶＤの反応ガスが非析出
部分に直接触れることを防止することが考えられるが、
単純形状の金属基材への適用は可能でも、上記巻付けに
手間を要し、また複雑形状のものに対しては適用が難し
い。

これに対し、金属基材の非析出部分に対し金属メッキを
施す方式、水ガラスをコーティングする方式、セラミッ
クスをコーティングする方式なども考えられる。しかし
、メッキ方式は、部分的なメッキ処理自体が難しいとと
もに、メッキ層表面にタングステン・カーバイトが析出
し易く、ＣＶＤ処理後のメッキ層の剥離も難しい、また
、水ガラスの場合、ＣＶＤ処理による副生成物であるＨ
Ｆにより侵され易く、マスキング効果が不十分になる問
題があり、セラミックスの場合、ＣＶＤ処理後の剥離が
難しいという問題がある。なお、水ガラスやセラミック
スにおいてもタングステン・′カーバイトの析出の問題
はあり、さらに、メッキやセラミックスにおいてもＨＦ
による侵蝕の問題はある。

さらに、樹脂をマスキング材としてコーティングするこ
とが考えられるが、一般の樹脂はＣＶＤの反応温度（３
００〜１０００℃）に対する耐熱性が得られず、また、
タングステン・カーバイトの析出、ＨＦによる侵蝕の問
題もある。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、上記問題点を解決する手段として、金属基材
表面の一タングステン・カーバイト層を形成しない部分
にフッ素樹脂被膜を形成してから、この金属基材に対し
タングステン・カーバイトの析出処理を施し、次いで上
記フッ素樹脂被膜を除去することを特徴とするタングス
テン・カーバイト層を有する耐摩耗性物品の製造方法を
提供するものである。

上記金属基材としては、ステンレス鋼その他の鉄系金属
、非鉄金属による物品を用いることができ、また、金属
母材に金属メッキを施した物品も金属基材として本発明
を適用することができる。

フッ素樹脂としては、ＰＴＦＥ　（四フッ化エチレン樹
脂）　、Ｐ　Ｆ　Ａ　（四フッ化エチレンーパーフルオ
ロアルコキシエチレン共重合体）、ＦＥＰ（四フッ化エ
チレンー六フッ化プロピレン共重合体）などを用いるこ
とができる。フッ素樹脂被膜の形成にあたっては、溶剤
を用いて液状にしたフッ素樹脂をはけ塗りやエアースプ
レー等により金属基材の非析出部分にコーティングする
ことにより行なうことができる。この場合、金属基材に
対するコーティングの後、フッ素樹脂の乾燥、そして焼
成（１８０〜４００℃）を行なうことになる。

タングステン・カーバイト層の析出にあたっては、ＣＶ
Ｄ法を用いることができる。すなわち、上記非析出部分
にフッ素樹脂をコーティングしてなる金属基材に対し、
３００〜６００℃程度の温度条件、１０〜２００ｔｏｒ
ｒ程度の減圧条件の下でＷＦ、（６フツ化タングステン
）、炭化水素および水素ガスを含む混合ガスを供給し、
気相反応によりタングステン・カーバイト層を析出せし
める。

次にフッ素樹脂被膜の除去は、刃物等を用いてフッ素樹
脂被膜に傷をつけながら擦り落とすことによって行なう
ことができる。

（作用） 上記製造方法において、金属基材にコーティングしたフ
ッ素樹脂被膜の焼成温度と、タングステン・カーバイト
層析出の際の金属基材の処理温度とがオーバラップする
ため１．このタングステン・カーバイト層の析出処理に
おいて、その初期にフッ素樹脂被膜の焼成を兼ねて金属
基材の昇温を行なうことができる。

しかして、上記フッ素樹脂被膜はタングステン・カーバ
イトの析出に対するマスキングとして作用するが、タン
グステン・カーバイト自体がフッ素樹脂被膜上へは析出
し難く、ＣＶＤのための反応ガスの浪費が防止されると
ともに、フッ素樹脂被膜を剥し易くなる。また、フッ素
樹脂被膜はタングステン・カーバイト層析出の際の排ガ
スであるＨＦにより実質的な侵蝕を受けないため、上記
析出処理中にマスキング機能が低下することもない。

（発明の効果） 従って、本発明によれば、フッ素樹脂被膜の形成により
、複雑形状の金属基材に対しても、タングステン・カー
バイト層析出処理時の熱や排ガス（ＨＦ）の影響を受け
ることなく、簡単に有効なマスキングを行ない、かつこ
のマスキングの除去も手軽に行なうことができるように
なる６また、タングステン・カーバイト層析出の際の金
属基材の昇温で上記フッ素樹脂被膜の焼成を兼ねれば、
このタングステン・カーバイト層による耐摩耗性物品の
製造における処理工程数および処理時間の削減が図れる
ようになる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する。

この実施例では、第１図に示す如く金属基材１としては
、鋼製の金属母材２にニッケルリンメッキ層３（４μｍ
程度）を形成したものを用い、マスキング材として四フ
ッ化エチレン樹脂（ダイキン工業株式会社製ポリフロン
ＴＦＥタフコートエナメルＴＣ−７８００）を用いた。

ニッケルリンメッキ層３は、金属母材２を塩化パラジウ
ム水溶液に浸漬し、母材表面の活性化を行なった後、塩
化ニッケル（３０ｇｆｆｉ−’）、次亜リン酸ナトリウ
ム（１０ｇＱ−１）−クエン酸ナトリウム（１００ｇΩ
−１）、塩化アンモニウム（５Ｏｇｕ″″１）を含むｐ
Ｈ８〜１０、温度４０℃の浴に３０分程度浸漬すること
により形成することができる。

さて、本実施例の製造工程は第２図に示すとおりである
。

一前処理工程６− 前処理として、金属基材１の表面の脱脂および清浄処理
を行なう。この処理はフッ素樹脂の接着を良くするため
である。

一フッ素樹脂塗布工程７− 上記四フッ化エチレン樹脂を溶剤（シンナー）で希釈し
粘度を調整したものをエアスプレー法により、上記金属
基材１の非析出部分（タングステン・カーバイト層を形
成しない部分）に常温で塗布する。

なお、上記塗布にあたっては、静電塗装法や刷毛塗りを
採用してもよい。

一乾燥工程８− 前工程の塗膜に９０〜１００℃において２０〜３０分の
乾燥を施す。この乾燥は溶剤を蒸発させることにより、
その後の焼成で塗膜に剥離、クラック、発泡等の欠陥が
発生するのを防止するためである。

−ＣＶＤ工程９− この工程は昇温（焼成）過程９ａと反応析出過程９ｂと
からなる。

一昇温（焼成）過程９ａ− 前工程終了後の被処理物をレトルトに装入し、被処理物
を３５０℃程度にまで昇温させて、１０〜１５分間保持
する。この昇温は次工程での気相反応を円滑に行なうた
めであり、また、昇温状態での保持は前工程の塗膜の焼
成を行なうためである。すなわち、本工程は、タングス
テン・カーバイト析出のための反応温度（３００〜６０
０℃程度）と、上記塗膜の焼成温度（１８０〜４００℃
程度）とにオーバラップ領域があることから、上記反応
のための昇温と塗膜の焼成とを同時に行なうようにした
ものである。

以上の工程で第１図に示す厚さ２ｏ〜３０μｍ程度のフ
ッ素樹脂被膜４をニッケルリンメッキ層３の表面の非析
出部分に形成することになる。

なお、上記塗膜の焼成は気相反応のための昇温とは別工
程で、つまりその昇温の前に行なっておいてもよい。

一反応析出過程一 次に、上記レトルト内を１００ｔｏｒｒ程度に減圧し、
反応温度を３５０℃程度に保持した状態で所定モル比の
ＷＦ６　、Ｃ６Ｈ６，Ｈ２、Ａｒ　（アルゴン）の混合
ガスを少量ずつ供給するという処理を２時間径度継続し
て行なう。これにより、金属基材１、つまりニッケルリ
ンメッキ層３のフッ素樹脂被膜４が形成されていない表
面にのみ第１図に示すように厚さ３μｍ程度のタングス
テン・カーバイト層５が形成される。

上記タングステン・カーバイト層５が形成されるときの
気相反応は次のとおりであり、このタングステン・カー
バイト層５にはｗｃ、Ｗ、Ｃ。

Ｗ３Ｃが含まれている。

６　ＷＦｅ　＋　ＣａＨａ　＋　１５Ｈ２４６ＶＣ＋　
３６１１Ｆ１２ＷＦ６＋Ｃ，Ｈ，＋３３８２−＋　６Ｗ
２Ｇ＋７２ＨＦ１８１１Ｆｅ　＋　ＣｅＨｅ　＋　５１
１（２→６１１ｓＣ＋　１０８ＨＦ上記反応において、
腐食性のＨＦガスが生成されるが、上記フッ素樹脂被膜
４はこのＨＦガスに対し耐食性を有するから、マスキン
グ機能の低下はない。

一フッ素樹脂被膜除去工程１０− フッ素樹脂被膜４の除去は刃物を用いてこのフッ素樹脂
被膜４に傷をつけながら擦り落とすことによって行なう
、この場合、タングステン・カーバイトはフッ素樹脂被
膜４の表面には析出していないから、フッ素樹脂被膜４
のみの除去を簡単に行なうことができる。

第３図には、上記フッ素樹脂被膜４を除去する°前の耐
摩耗性物品の表面の金属組織が電子顕微鏡写真（１００
倍）で示されている。同図において、全体が白く写って
いる部分がタングステン・カーバイト層５、白の線模様
がある黒く写っている部分がフッ素樹脂被膜４であり、
両者の境界が明瞭に表われていることから、フッ素樹脂
被膜４がタングステン・カーバイトの析出を防止するマ
スキングとして有効なことがわかる。

第４図は、フッ素樹脂被膜４が形成されている部分の断
面の金属組織を光学顕微鏡写真（４００倍）で示すもの
であり、下側の金属母材２の上にニッケルリンメッキ層
３を介して重なった灰色状に写っている部分がフッ素樹
脂被膜４である。このフッ素樹脂被膜４の上にはタング
ステン・カーバイトの析出は認められない。

また、第５図は、タングステン・カーバイト層５が形成
されている部分の断面の金属組織を光学顕微鏡写真（４
００倍）で示すものであり、ニッケルリンメッキ層３の
上の白く写っている薄層部分がタングステン・カーバイ
ト層５である。

従って、本発明は、プレス金型や押出ダイスの型面、各
種工具の刃部なと必要箇所にのみ高い耐摩耗性を付与す
るとき、あるいは、物品の一部は後から加工等を施すた
めにタングステン・カーバイト層の析出を防止したいと
きに、マスキングおよびその除去を手軽に行なうことが
できる有効な手段となる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図はフッ素樹脂被膜
を残した状態で耐摩耗性物品を示す断面図、第２図は製
造工程濠示すブロック図、第３図は第１図の耐摩耗性物
品の表面の金属組織を示す顕微鏡写真、第４図は同耐摩
耗性物品のフッ素樹脂被膜が形成されている部分の断面
の金属組織を示す顕微鏡写真、第５図は同耐摩耗性物品
のタングステン・カーバイト層が形成されている部分の
断面の金属組織を示す顕微鏡写真である。 １・・・・・・金属基材、２・・・・・・金属母材、３
・・・・・・ニッケルリンメッキ層、４・・・・・・フ
ッ素樹脂被膜、５・・・・・・タングステン・カーバイ
ト層。 第１図 第２図 第３図 第４図 第５６１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属基材の表面に対し部分的にタングステン・カ
   ーバイト層を析出させた耐摩耗性物品を製造する方法で
   あって、金属基材表面の非析出部分にフッ素樹脂被膜を
   形成してから、この金属基材に対しタングステン・カー
   バイト析出処理を施し、次いで上記フッ素樹脂被膜を除
   去することを特徴とするタングステン・カーバイト層を
   有する耐摩耗性物品の製造方法。