JP2003226954A - 表面硬質層を有する刃物材とその製造方法 - Google Patents
表面硬質層を有する刃物材とその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 鋼製の基材の表面に硬質層を設けた刃物材に
おいて、高い耐食性、剛性、靭性および耐摩耗性を有
し、高精度の加工が可能であって、しかもアルカリ性の
腐食環境に耐える超鋭利な刃物材と、その製造方法を提
供すること。 【解決手段】 ４００ＨＶ以上の硬度に硬化させること
のできる鋼の基材の上に、ＮｉまたはＣｕの中間層をク
ラッドまたはメッキにより形成し、さらにその上にＡｌ
の表面層をクラッドにより形成した後、刃物の形状に成
形し、拡散を引き起こす熱処理を行なってＡｌとＮｉと
の金属間化合物またはＡｌとＣｕとの金属間化合物を形
成させ、表面の硬度を７００ＨＶ以上とする。ついで、
基材金属を熱処理して硬化させる。拡散と硬化とは、一
挙に行なってもよい。
おいて、高い耐食性、剛性、靭性および耐摩耗性を有
し、高精度の加工が可能であって、しかもアルカリ性の
腐食環境に耐える超鋭利な刃物材と、その製造方法を提
供すること。 【解決手段】 ４００ＨＶ以上の硬度に硬化させること
のできる鋼の基材の上に、ＮｉまたはＣｕの中間層をク
ラッドまたはメッキにより形成し、さらにその上にＡｌ
の表面層をクラッドにより形成した後、刃物の形状に成
形し、拡散を引き起こす熱処理を行なってＡｌとＮｉと
の金属間化合物またはＡｌとＣｕとの金属間化合物を形
成させ、表面の硬度を７００ＨＶ以上とする。ついで、
基材金属を熱処理して硬化させる。拡散と硬化とは、一
挙に行なってもよい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、表面硬化層を有す
る刃物材に関する。本発明により、高い剛性、靭性、表
面硬度、耐摩耗性および耐食性を有し、高精度の加工が
可能で、超鋭利な刃物が提供される。
る刃物材に関する。本発明により、高い剛性、靭性、表
面硬度、耐摩耗性および耐食性を有し、高精度の加工が
可能で、超鋭利な刃物が提供される。
【０００２】
【従来の技術】一般に刃物材には、高炭素含有鋼（工具
鋼、高炭素ステンレス鋼、マルテンサイト系ステンレス
鋼など）が利用されてきた。しかし、これらの材料は、
靭性は高いが、表面硬度を十分に高くすることができな
いため、耐摩耗性に限界があり、消耗が激しかった。ま
た、非常に高精度な加工を必要とされる部品にこれら在
来の材料を適用した場合、研磨工程における「カエリ」
が大きく、高精度の部品を得ることは困難である。表面
硬度の高いという点ではセラミックスがすぐれているか
ら、その利用も試みられているが、セラミックス靭性に
欠けるうえ、加工も容易でないという難点がある。
鋼、高炭素ステンレス鋼、マルテンサイト系ステンレス
鋼など）が利用されてきた。しかし、これらの材料は、
靭性は高いが、表面硬度を十分に高くすることができな
いため、耐摩耗性に限界があり、消耗が激しかった。ま
た、非常に高精度な加工を必要とされる部品にこれら在
来の材料を適用した場合、研磨工程における「カエリ」
が大きく、高精度の部品を得ることは困難である。表面
硬度の高いという点ではセラミックスがすぐれているか
ら、その利用も試みられているが、セラミックス靭性に
欠けるうえ、加工も容易でないという難点がある。
【０００３】上記の刃物用合金に、アルミナなどをＰＶ
ＤやＣＶＤによりコーティングした材料も開発されてい
る。しかしこの手法は、形成される表面硬質層の厚さが
０．１μｍのオーダーと薄すぎるため、耐摩耗性を要す
る部品には適用できない。
ＤやＣＶＤによりコーティングした材料も開発されてい
る。しかしこの手法は、形成される表面硬質層の厚さが
０．１μｍのオーダーと薄すぎるため、耐摩耗性を要す
る部品には適用できない。
【０００４】刃物の表面を硬質の材料で被覆するという
考えは、金属間化合物の利用を思い起こさせるので、そ
の試みも種々行なわれている。たとえば、厚さ２μｍ以
上のＡｌ−Ｆｅ系金属間化合物を被覆したクラッド材料
の提案がなされ（特開平９−１０４９６２）、これによ
り、高い剛性、靭性、耐摩耗性および表面硬度を兼ね備
えた刃物材が実現した。ところが、Ａｌ−Ｆｅ系金属間
化合物は、腐食環境において使用した場合、耐食性に問
題があり、刃物の用途が限定される。
考えは、金属間化合物の利用を思い起こさせるので、そ
の試みも種々行なわれている。たとえば、厚さ２μｍ以
上のＡｌ−Ｆｅ系金属間化合物を被覆したクラッド材料
の提案がなされ（特開平９−１０４９６２）、これによ
り、高い剛性、靭性、耐摩耗性および表面硬度を兼ね備
えた刃物材が実現した。ところが、Ａｌ−Ｆｅ系金属間
化合物は、腐食環境において使用した場合、耐食性に問
題があり、刃物の用途が限定される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、高い
耐食性、剛性、靭性および耐摩耗性に加えて、高精度の
加工が可能であって、しかも腐食環境に耐える、表面硬
質層を有する超鋭利な刃物材と、その製造方法を提供す
ることにある。
耐食性、剛性、靭性および耐摩耗性に加えて、高精度の
加工が可能であって、しかも腐食環境に耐える、表面硬
質層を有する超鋭利な刃物材と、その製造方法を提供す
ることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この目的に合致する本発
明の刃物材は、４００ＨＶ（ビッカース硬度）以上の硬
度をもつ基材金属の表面を、７００ＨＶ以上の硬度をも
つ、ＡｌとＮｉとの金属間化合物、またはＡｌとＣｕと
の金属間化合物が被覆している構造の刃物材である。
明の刃物材は、４００ＨＶ（ビッカース硬度）以上の硬
度をもつ基材金属の表面を、７００ＨＶ以上の硬度をも
つ、ＡｌとＮｉとの金属間化合物、またはＡｌとＣｕと
の金属間化合物が被覆している構造の刃物材である。
【０００７】
【発明の実施の形態】基材金属としては、熱処理により
４００ＨＶ以上の硬度に硬化させることのできるものを
使用する。炭素鋼、ステンレス鋼、とりわけマルテンサ
イト系ステンレス鋼、またはマルエージング鋼が好適で
ある。
４００ＨＶ以上の硬度に硬化させることのできるものを
使用する。炭素鋼、ステンレス鋼、とりわけマルテンサ
イト系ステンレス鋼、またはマルエージング鋼が好適で
ある。
【０００８】上記の刃物材を製造する本発明の方法は、
４００ＨＶ以上の硬度に硬化させることのできる基材金
属の上に、ＮｉまたはＣｕの中間層を形成し、さらにそ
の上にＡｌの表面層を形成した後、刃物の形状に成形
し、熱処理を行なって拡散を引き起こし、ＡｌとＮｉと
の金属間化合物またはＡｌとＣｕとの金属間化合物を形
成させ、それとともに、またはそれに続いて、基材金属
を４００ＨＶ以上に硬化させるに十分な温度において熱
処理することからなる。
４００ＨＶ以上の硬度に硬化させることのできる基材金
属の上に、ＮｉまたはＣｕの中間層を形成し、さらにそ
の上にＡｌの表面層を形成した後、刃物の形状に成形
し、熱処理を行なって拡散を引き起こし、ＡｌとＮｉと
の金属間化合物またはＡｌとＣｕとの金属間化合物を形
成させ、それとともに、またはそれに続いて、基材金属
を４００ＨＶ以上に硬化させるに十分な温度において熱
処理することからなる。
【０００９】図１および図２は、この工程を概念的に示
したものであって、まず図１に見るように、基材（１）
の片方または両方（図示した例は両方）の表面に、Ｎｉ
またはＣｕの中間層（２）を形成し、その上にＡｌの表
面層（３）を形成する。ついで図２に見るように、熱処
理により両層の金属を拡散させて（主としてＮｉまたは
ＣｕのＡｌ中への拡散が起こる）、両層を一体にした金
属間化合物の層（４）に変化させる。この場合、中間層
のＮｉまたはＣｕの大部分は、表面層に向かって拡散す
るが、基材寄りの側に一部、拡散しないＮｉまたはＣｕ
が残ることがある。それは別段差し支えない。
したものであって、まず図１に見るように、基材（１）
の片方または両方（図示した例は両方）の表面に、Ｎｉ
またはＣｕの中間層（２）を形成し、その上にＡｌの表
面層（３）を形成する。ついで図２に見るように、熱処
理により両層の金属を拡散させて（主としてＮｉまたは
ＣｕのＡｌ中への拡散が起こる）、両層を一体にした金
属間化合物の層（４）に変化させる。この場合、中間層
のＮｉまたはＣｕの大部分は、表面層に向かって拡散す
るが、基材寄りの側に一部、拡散しないＮｉまたはＣｕ
が残ることがある。それは別段差し支えない。
【００１０】生成する金属間化合物は、中間層としてＮ
ｉを使用した場合は、Ａｌ３Ｎｉ、Ａｌ３Ｎｉ２および
ＡｌＮｉが代表的である。Ｃｕを使用した場合に生成す
る金属間化合物は、Ａｌ２Ｃｕ、ＡｌＣｕおよびＡｌ２
Ｃｕ７である。これらの生成量の割合が、その場におけ
る各金属の濃度に依存することは、いうまでもない。
ｉを使用した場合は、Ａｌ３Ｎｉ、Ａｌ３Ｎｉ２および
ＡｌＮｉが代表的である。Ｃｕを使用した場合に生成す
る金属間化合物は、Ａｌ２Ｃｕ、ＡｌＣｕおよびＡｌ２
Ｃｕ７である。これらの生成量の割合が、その場におけ
る各金属の濃度に依存することは、いうまでもない。
【００１１】拡散のための熱処理は、中間層がＮｉであ
る場合は５００〜６５０℃、Ｃｕである場合は４００〜
５４５℃の温度において行なうのが適切である。それに
続いて、基材を硬化させるための熱処理を行なう。金属
間化合物への反応は、Ａｌに関しては全量を化合物に変
化させることが必要であるが、ＮｉおよびＣｕに関して
は、必ずしも全量を変化させる必要はない。
る場合は５００〜６５０℃、Ｃｕである場合は４００〜
５４５℃の温度において行なうのが適切である。それに
続いて、基材を硬化させるための熱処理を行なう。金属
間化合物への反応は、Ａｌに関しては全量を化合物に変
化させることが必要であるが、ＮｉおよびＣｕに関して
は、必ずしも全量を変化させる必要はない。
【００１２】Ａｌ表面層の厚さは、必要な硬質層の厚さ
を確保することができ、かつ、拡散のための熱処理に要
する時間が不相当に長くならないという観点から、２〜
３０μｍの範囲が適当である。これに伴って、中間層の
厚さは、中間層としてＮｉを用いた場合はＡｌ層の厚さ
の１／３以上３倍まで、Ｃｕを用いた場合はＡｌ層の厚
さの２／７以上４倍までの厚さに選ぶことが好ましい。
それにより、Ａｌ全量の金属間化合物への変化が、確実
に行なわれる。
を確保することができ、かつ、拡散のための熱処理に要
する時間が不相当に長くならないという観点から、２〜
３０μｍの範囲が適当である。これに伴って、中間層の
厚さは、中間層としてＮｉを用いた場合はＡｌ層の厚さ
の１／３以上３倍まで、Ｃｕを用いた場合はＡｌ層の厚
さの２／７以上４倍までの厚さに選ぶことが好ましい。
それにより、Ａｌ全量の金属間化合物への変化が、確実
に行なわれる。
【００１３】ＮｉまたはＣｕからなる中間層の形成は、
クラッドまたはメッキにより行なうことができる。厚い
層を形成する場合はクラッドが、薄い層を形成する場合
は、メッキが有利である。薄い箔を用いるクラッドは、
厚さの均一性を保つことが困難であるのに対し、メッキ
は厚さのコントロールが容易である。Ａｌ表面層の形成
は、クラッドにより行なう。
クラッドまたはメッキにより行なうことができる。厚い
層を形成する場合はクラッドが、薄い層を形成する場合
は、メッキが有利である。薄い箔を用いるクラッドは、
厚さの均一性を保つことが困難であるのに対し、メッキ
は厚さのコントロールが容易である。Ａｌ表面層の形成
は、クラッドにより行なう。
【００１４】Ａｌ表面層があまり厚くなければ、すなわ
ち、およそ１５μｍ以下であれば、拡散による金属間化
合物の生成と基材金属の硬化とを、二段階にわたらず、
一挙に行なうことができる。この場合、中間層および表
面層を設けた素材を、基材金属の硬化が生じる温度ま
で、昇温速度１０Ｋ／秒以下の速度で加熱する。この加
熱速度の制限は、もちろん、金属間化合物を生成十分な
ものとするために必要な制限である。
ち、およそ１５μｍ以下であれば、拡散による金属間化
合物の生成と基材金属の硬化とを、二段階にわたらず、
一挙に行なうことができる。この場合、中間層および表
面層を設けた素材を、基材金属の硬化が生じる温度ま
で、昇温速度１０Ｋ／秒以下の速度で加熱する。この加
熱速度の制限は、もちろん、金属間化合物を生成十分な
ものとするために必要な制限である。
【００１５】
【実施例】［刃物用素材の製造］No.１ ＳＵＳ４２０
Ｊ２の板（厚さ０．２mm）の両面に、Ｎｉメッキを施し
て、厚さ１５μｍのＮｉ層を形成した。それらの上に、
厚さ１５μｍの純Ａｌの箔を重ねて圧延する冷間クラッ
ドを行ない、全体の厚さが０．１８mmである刃物用素材
を得た。この素材は、下記の層構成を有する。 Al(10μm)／Ni(10μm)／SUS420J2／Ni(10μm)／Al(10μ
m) なお、Ｎｉメッキ層のワレを防止する目的で、Ｎｉメッ
キに続いて、温度６００℃以上、時間１分間以上の焼鈍
を行なうことが好ましい。
Ｊ２の板（厚さ０．２mm）の両面に、Ｎｉメッキを施し
て、厚さ１５μｍのＮｉ層を形成した。それらの上に、
厚さ１５μｍの純Ａｌの箔を重ねて圧延する冷間クラッ
ドを行ない、全体の厚さが０．１８mmである刃物用素材
を得た。この素材は、下記の層構成を有する。 Al(10μm)／Ni(10μm)／SUS420J2／Ni(10μm)／Al(10μ
m) なお、Ｎｉメッキ層のワレを防止する目的で、Ｎｉメッ
キに続いて、温度６００℃以上、時間１分間以上の焼鈍
を行なうことが好ましい。
【００１６】No.２ ＳＵＳ４２０Ｊ２の板（厚さ０．
５mm）の両面に、厚さ１００μｍのＮｉ箔を重ねて圧延
する冷間クラッドを行なって、厚さ０．３５mmの下記の
層構成のクラッド材を得、 Ni(50μm)／SUS420J2／Ni(50μm) それらの上に、厚さ２５μｍの純Ａｌの箔を重ねて圧延
する冷間クラッドを行ない、全体の厚さが０．３２mmで
ある刃物用素材を得た。この素材は、下記の層構成を有
する。 Al(20μm)／Ni(40μm)／SUS420J2／Ni(40μm)／Al(20μ
m)
５mm）の両面に、厚さ１００μｍのＮｉ箔を重ねて圧延
する冷間クラッドを行なって、厚さ０．３５mmの下記の
層構成のクラッド材を得、 Ni(50μm)／SUS420J2／Ni(50μm) それらの上に、厚さ２５μｍの純Ａｌの箔を重ねて圧延
する冷間クラッドを行ない、全体の厚さが０．３２mmで
ある刃物用素材を得た。この素材は、下記の層構成を有
する。 Al(20μm)／Ni(40μm)／SUS420J2／Ni(40μm)／Al(20μ
m)
【００１７】No.３ ＳＵＳ４２０Ｊ２の板（厚さ０．
３mm）の両面に、厚さ３０μｍのＮｉメッキを施して下
記の層構成のメッキ材を得、 Ni(30μm)／SUS420J2／Ni(30μm) ７００℃に熱処理した後、両面に厚さ６０μｍの純Ａｌ
の箔を重ねて冷間圧延でクラッド接合することにより、
下記の層構成の刃物用素材を得た。 Al(40μm)／Ni(20μm)／SUS420J2／Ni(20μm)／Al(40μ
m)
３mm）の両面に、厚さ３０μｍのＮｉメッキを施して下
記の層構成のメッキ材を得、 Ni(30μm)／SUS420J2／Ni(30μm) ７００℃に熱処理した後、両面に厚さ６０μｍの純Ａｌ
の箔を重ねて冷間圧延でクラッド接合することにより、
下記の層構成の刃物用素材を得た。 Al(40μm)／Ni(20μm)／SUS420J2／Ni(20μm)／Al(40μ
m)
【００１８】No.４ ＳＵＳ４２０Ｊ２の板（厚さ０．
２mm）の両面に、厚さ１５μｍのＣｕメッキを施して下
記の層構成のメッキ材を得、 Cu(15μm)／SUS420J2／Cu(15μm) 両面に厚さ６０μｍの純Ａｌの箔を重ねて冷間圧延でク
ラッド接合することにより、下記の層構成の刃物用素材
を得た。 Al(10μm)／Cu(10μm)／SUS420J2／Cu(10μm)／Al(10μ
m)
２mm）の両面に、厚さ１５μｍのＣｕメッキを施して下
記の層構成のメッキ材を得、 Cu(15μm)／SUS420J2／Cu(15μm) 両面に厚さ６０μｍの純Ａｌの箔を重ねて冷間圧延でク
ラッド接合することにより、下記の層構成の刃物用素材
を得た。 Al(10μm)／Cu(10μm)／SUS420J2／Cu(10μm)／Al(10μ
m)
【００１９】No.５ ＳＵＳ４２０Ｊ２の板（厚さ０．
５mm）の両面に、厚さ１００μｍのＣｕ箔を重ねて圧延
する冷間クラッドを行なって、厚さ０．３５mmの下記の
層構成のクラッド材を得、 Cu(50μm)／SUS420J2／Cu(50μm) それらの上に、厚さ２５μｍの純Ａｌの箔を重ねて圧延
する冷間クラッドを行ない、全体の厚さが０．３２mmで
ある刃物用素材を得た。この素材は、下記の層構成を有
する。 Al(20μm)／Cu(40μm)／SUS420J2／Cu(40μm)／Al(20μ
m)
５mm）の両面に、厚さ１００μｍのＣｕ箔を重ねて圧延
する冷間クラッドを行なって、厚さ０．３５mmの下記の
層構成のクラッド材を得、 Cu(50μm)／SUS420J2／Cu(50μm) それらの上に、厚さ２５μｍの純Ａｌの箔を重ねて圧延
する冷間クラッドを行ない、全体の厚さが０．３２mmで
ある刃物用素材を得た。この素材は、下記の層構成を有
する。 Al(20μm)／Cu(40μm)／SUS420J2／Cu(40μm)／Al(20μ
m)
【００２０】No.６ ＳＵＳ４２０Ｊ２の板（厚さ０．
３mm）の両面に、厚さ３０μｍのＣｕメッキを施して下
記の層構成のメッキ材を得、 Cu(30μm)／SUS420J2／Cu(30μm) ７００℃に熱処理した後、両面に厚さ６０μｍの純Ａｌ
の箔を重ねて冷間圧延でクラッド接合することにより、
下記の層構成の刃物用素材を得た。 Al(40μm)／Cu(20μm)／SUS420J2／Cu(20μm)／Al(40μ
m)
３mm）の両面に、厚さ３０μｍのＣｕメッキを施して下
記の層構成のメッキ材を得、 Cu(30μm)／SUS420J2／Cu(30μm) ７００℃に熱処理した後、両面に厚さ６０μｍの純Ａｌ
の箔を重ねて冷間圧延でクラッド接合することにより、
下記の層構成の刃物用素材を得た。 Al(40μm)／Cu(20μm)／SUS420J2／Cu(20μm)／Al(40μ
m)
【００２１】No.７およびNo.８ 比較のため、下記の層
構成のアルミクラッド材（No.７）およびステンレス鋼
そのままを、刃物用の素材として使用した。 Al(15μm)／SUS420J2／Al(15μm) SUS420J2
構成のアルミクラッド材（No.７）およびステンレス鋼
そのままを、刃物用の素材として使用した。 Al(15μm)／SUS420J2／Al(15μm) SUS420J2
【００２２】［熱処理］上記素材の製造例１〜６で製造
した素材に対し、表１に記載した、３００〜１０００℃
の範囲にある種々の温度と、異なる時間の条件のもと
で、拡散のための熱処理を施した（表１の「熱処理条件
１」)。必要に応じて、ステンレス鋼ＳＵＳ４２０Ｊ２
の焼入温度である９７５℃で、焼入処理を施した（表１
の「熱処理条件１」）。
した素材に対し、表１に記載した、３００〜１０００℃
の範囲にある種々の温度と、異なる時間の条件のもと
で、拡散のための熱処理を施した（表１の「熱処理条件
１」)。必要に応じて、ステンレス鋼ＳＵＳ４２０Ｊ２
の焼入温度である９７５℃で、焼入処理を施した（表１
の「熱処理条件１」）。
【００２３】［試験方法］評価の結果を、上記諸条件と
ともに、表１に一括して示す。試験方法と評価は、つぎ
のとおりである。 耐食性（塩水噴霧試験）：３％の塩水を常温で噴霧し、
その中に試験片を２４時間さらした後に、腐食の発生の
有無を観察し、腐食なしを耐食性良好（○）、腐食あり
を耐食性不良（×）とした。 耐摩耗性（大越式摩耗試験機を使用）：回転する相手材
円板の周に試験片を押しつけ、つぎの条件で、試験時間
４０分間における摩耗量を測定した。 相手材 ＪＩＳ−ＳＵＳＪ２（硬さＨＲＣ６１） 滑り速度 ０．９４ｍ/sec 滑り距離 ２００ｍ 最終荷重 ６．３kgf 潤滑剤 なし 耐摩耗性（α、単位はmm3/kgf・mm）を下式により求
め、 α＝摩耗量（体積：実摩耗分）mm3／（滑り距離mm×最
終荷重kgf） その値が０．５×１０-7未満を良好（○）、以上を不良
（×）とした。 品質評価：クラッド界面での剥離の有無により、良好
（○）と不良（×）に区別した。
ともに、表１に一括して示す。試験方法と評価は、つぎ
のとおりである。 耐食性（塩水噴霧試験）：３％の塩水を常温で噴霧し、
その中に試験片を２４時間さらした後に、腐食の発生の
有無を観察し、腐食なしを耐食性良好（○）、腐食あり
を耐食性不良（×）とした。 耐摩耗性（大越式摩耗試験機を使用）：回転する相手材
円板の周に試験片を押しつけ、つぎの条件で、試験時間
４０分間における摩耗量を測定した。 相手材 ＪＩＳ−ＳＵＳＪ２（硬さＨＲＣ６１） 滑り速度 ０．９４ｍ/sec 滑り距離 ２００ｍ 最終荷重 ６．３kgf 潤滑剤 なし 耐摩耗性（α、単位はmm3/kgf・mm）を下式により求
め、 α＝摩耗量（体積：実摩耗分）mm3／（滑り距離mm×最
終荷重kgf） その値が０．５×１０-7未満を良好（○）、以上を不良
（×）とした。 品質評価：クラッド界面での剥離の有無により、良好
（○）と不良（×）に区別した。
【００２４】
【表１】
【００２５】
【表１】（続き）
【００２６】
【発明の効果】本発明の刃物材は、４００ＨＶ以上の基
材の表面に、Ａｌ−Ｎｉ金属間化合物またはＡｌ−Ｃｕ
金属間化合物の硬質層を有し、その硬度は７００ＨＶ以
上、９００ＨＶに達する高さであるから、刃物としての
剛性、靭性、表面硬度および耐摩耗性が十分であり、し
かも高精度の加工が可能であって、超鋭利な刃物を製造
することができる。この刃物の表面にある硬質層は、腐
食環境においても高い耐食性を発揮し、既知のＡｌ−Ｆ
ｅ金属間化合物を利用した刃物材よりすぐれている。表
面の硬質層がＡｌ−Ｃｕ金属間化合物の場合は、抗菌効
果を期待することができる。
材の表面に、Ａｌ−Ｎｉ金属間化合物またはＡｌ−Ｃｕ
金属間化合物の硬質層を有し、その硬度は７００ＨＶ以
上、９００ＨＶに達する高さであるから、刃物としての
剛性、靭性、表面硬度および耐摩耗性が十分であり、し
かも高精度の加工が可能であって、超鋭利な刃物を製造
することができる。この刃物の表面にある硬質層は、腐
食環境においても高い耐食性を発揮し、既知のＡｌ−Ｆ
ｅ金属間化合物を利用した刃物材よりすぐれている。表
面の硬質層がＡｌ−Ｃｕ金属間化合物の場合は、抗菌効
果を期待することができる。
【００２７】本発明の刃物材の製造方法は、基材へのク
ラッドまたはメッキにより中間層を形成し、クラッドに
より表面層を形成して、一段または二段の熱処理を行な
うことからなり、特別の装置を必要とせず、容易に実施
できる。とくに中間層の形成にメッキを利用する場合、
薄い層を、均一かつコントロールされら厚さで用意でき
るから、高い品質の刃物材を得ることができる。
ラッドまたはメッキにより中間層を形成し、クラッドに
より表面層を形成して、一段または二段の熱処理を行な
うことからなり、特別の装置を必要とせず、容易に実施
できる。とくに中間層の形成にメッキを利用する場合、
薄い層を、均一かつコントロールされら厚さで用意でき
るから、高い品質の刃物材を得ることができる。
【図１】 本発明の刃物材の製造方法を説明するため
の、素材の概念的な断面図であって、基材の表面に中間
層（ＮｉまたはＣｕ）および表面層（Ａｌ）を形成した
段階を示す図。
の、素材の概念的な断面図であって、基材の表面に中間
層（ＮｉまたはＣｕ）および表面層（Ａｌ）を形成した
段階を示す図。
【図２】 本発明の刃物材の製造方法を説明するため
の、刃物材の概念的な断面図であって、図１の段階に続
き熱処理を行なって、Ａｌ−Ｎｉ金属間化合物またはＡ
ｌ−Ｃｕ金属間化合物を生成させた段階を示す図。
の、刃物材の概念的な断面図であって、図１の段階に続
き熱処理を行なって、Ａｌ−Ｎｉ金属間化合物またはＡ
ｌ−Ｃｕ金属間化合物を生成させた段階を示す図。
１ 基材
２ 中間層
３ 表面層
４ 金属間化合物層
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Ｆターム(参考） 3C046 FF01 FF11 FF25
4K028 CA02 CB02 CB08 CC02 CC03
CC04 CD01 CE02
Claims (7)
- 【請求項１】 ４００ＨＶ（ビッカース硬度）４００以
上の硬度をもつ基材金属の表面を、７００ＨＶ以上の硬
度をもつ、ＡｌとＮｉとの金属間化合物、またはＡｌと
Ｃｕとの金属間化合物が被覆している構造の刃物材。 - 【請求項２】 基材金属が、４００ＨＶ以上の硬度に硬
化した炭素鋼、ステンレス鋼またはマルエージング鋼で
ある請求項１の刃物材。 - 【請求項３】 ４００ＨＶ以上の硬度に硬化させること
のできる基材金属の上に、ＮｉまたはＣｕの中間層を形
成し、さらにその上にＡｌの表面層を形成した後、刃物
の形状に成形し、拡散を引き起こす熱処理を行なってＡ
ｌとＮｉとの金属間化合物またはＡｌとＣｕとの金属間
化合物を形成させ、それとともに、またはそれに続い
て、基材金属を４００ＨＶ以上に硬化させるに十分な温
度において熱処理することからなる刃物材の製造方法。 - 【請求項４】 Ａｌ表面層の厚さを２〜３０μｍの範囲
から選び、中間層の厚さを、中間層がＮｉである場合は
Ａｌ層の厚さの１／３以上３倍まで、中間層がＣｕであ
る場合にはＡｌ層の厚さの２／７以上４倍までの厚さに
選んで実施する請求項３の刃物材の製造方法。 - 【請求項５】 中間層の形成をクラッドまたはメッキに
より行ない、表面層の形成をクラッドにより行なう請求
項３の刃物材の製造方法。 - 【請求項６】 拡散のための熱処理を、中間層がＮｉで
ある場合は５００〜６５０℃、Ｃｕである場合は４００
〜５４５℃の温度において行ない、ついで前記の基材を
硬化させるための熱処理を行なう請求項３の刃物材の製
造方法。 - 【請求項７】 Ａｌ表面層の厚さを１５μｍ以下とし、
基材金属の硬化を生じる温度まで、昇温速度１０Ｋ／秒
以下の速度で加熱することにより、金属間化合物の生成
と基材金属の硬化とを併せて行なう請求項３の刃物材の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002025022A JP2003226954A (ja) | 2002-02-01 | 2002-02-01 | 表面硬質層を有する刃物材とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002025022A JP2003226954A (ja) | 2002-02-01 | 2002-02-01 | 表面硬質層を有する刃物材とその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003226954A true JP2003226954A (ja) | 2003-08-15 |
Family
ID=27747310
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002025022A Pending JP2003226954A (ja) | 2002-02-01 | 2002-02-01 | 表面硬質層を有する刃物材とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003226954A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005083148A1 (ja) * | 2004-03-01 | 2005-09-09 | Nippon Mining & Metals Co., Ltd. | 表面欠陥の少ないスパッタリングターゲット及びその表面加工方法 |
| US9034154B2 (en) | 2009-03-03 | 2015-05-19 | Jx Nippon Mining & Metals Corporation | Sputtering target and process for producing same |
-
2002
- 2002-02-01 JP JP2002025022A patent/JP2003226954A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005083148A1 (ja) * | 2004-03-01 | 2005-09-09 | Nippon Mining & Metals Co., Ltd. | 表面欠陥の少ないスパッタリングターゲット及びその表面加工方法 |
| US8663402B2 (en) | 2004-03-01 | 2014-03-04 | Jx Nippon Mining & Metals Corporation | Sputtering target with few surface defects, and surface processing method thereof |
| US9034154B2 (en) | 2009-03-03 | 2015-05-19 | Jx Nippon Mining & Metals Corporation | Sputtering target and process for producing same |
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