JP6809184B2 - Method of forming a discharge treatment film - Google Patents
Method of forming a discharge treatment film Download PDFInfo
- Publication number
- JP6809184B2 JP6809184B2 JP2016239493A JP2016239493A JP6809184B2 JP 6809184 B2 JP6809184 B2 JP 6809184B2 JP 2016239493 A JP2016239493 A JP 2016239493A JP 2016239493 A JP2016239493 A JP 2016239493A JP 6809184 B2 JP6809184 B2 JP 6809184B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- discharge
- treated
- electrode
- iron
- 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.)
- Active
Links
- 208000028659 discharge Diseases 0.000 title claims description 69
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 42
- 238000011282 treatment Methods 0.000 title claims description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 103
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 98
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 45
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 27
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 24
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 229910001567 cementite Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 3
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 44
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 40
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 40
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 37
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 29
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 13
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 13
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 10
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 description 9
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 9
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 8
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 7
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 7
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 6
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 6
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 6
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 5
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 5
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 5
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 description 4
- -1 W and Ti Chemical class 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 4
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 4
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 2
- 229910000963 austenitic stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 2
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000669 Chrome steel Inorganic materials 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001374 Invar Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018487 Ni—Cr Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002358 autolytic effect Effects 0.000 description 1
- 239000013590 bulk material Substances 0.000 description 1
- 239000010962 carbon steel Substances 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 description 1
- VNNRSPGTAMTISX-UHFFFAOYSA-N chromium nickel Chemical compound [Cr].[Ni] VNNRSPGTAMTISX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000002480 mineral oil Substances 0.000 description 1
- 235000010446 mineral oil Nutrition 0.000 description 1
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 description 1
- 239000012768 molten material Substances 0.000 description 1
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000004663 powder metallurgy Methods 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007751 thermal spraying Methods 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Description
本発明は、熱間圧延工場におけるホットランテーブルローラーなど、主として相手材と擦れ合う部材を被処理材とし、その表面に硬質な皮膜を形成する技術に関するものであり、とりわけ油中でのパルス放電によって被処理材の表面に硬質な皮膜を形成する方法に関するものである。 The present invention relates to a technique for forming a hard film on the surface of a member to be treated, such as a hot run table roller in a hot rolling mill, which mainly uses a member that rubs against a mating material, and is particularly subject to pulse discharge in oil. It relates to a method of forming a hard film on the surface of a treated material.
例えば熱間圧延工場のホットランテーブルは、熱間仕上圧延機を出た熱延ストリップを巻取機まで高速でフィードする設備であって、一般には熱延後の冷却帯を兼ねている。このようなホットランテーブルは、多数のローラーを平行に配列した構成とされており、そのローラーには高速で走行する熱延ストリップが接触して擦れ合うことになる。そこでこの種のローラーには、耐摩耗性が良好であることが望まれる。一般にこの種のローラーとしては、基材として鋼材が使用され、その鋼基材の表面に、耐摩耗性を向上させるための処理、例えば１３％Ｃｒ鋼の肉盛処理やＮｉ基自溶合金の溶射及び再溶融処理などを施すことが行われている。 For example, a hot run table in a hot rolling mill is a facility that feeds hot-rolled strips from a hot-rolling machine to a winder at high speed, and generally also serves as a cooling zone after hot rolling. Such a hot run table has a configuration in which a large number of rollers are arranged in parallel, and the hot-rolled strips traveling at high speed come into contact with the rollers and rub against each other. Therefore, it is desired that this type of roller has good wear resistance. Generally, as this type of roller, a steel material is used as a base material, and the surface of the steel base material is treated to improve wear resistance, for example, 13% Cr steel overlay treatment or Ni-based autolytic alloy. Thermal spraying and remelting treatments are performed.
ところで、耐摩耗性を向上させるための表面処理としては、従来から種々の処理方法が知られているが、その一つとして、例えば特許文献１に示されているように、油中での高電圧印加による放電を利用して、基材（表面処理対象の被処理材）表面に硬質な炭化物を主体とする皮膜（放電処理皮膜）を形成する方法が提案されている。
By the way, as a surface treatment for improving wear resistance, various treatment methods have been conventionally known, and one of them, for example, as shown in
すなわち特許文献１では、炭化物を作りやすいＷ、Ｔｉ、Ｖ、Ｔａ、Ｎｂからなる電極を用い、Ｃを多く含有する加工液（代表的には油）の中で、電極と被処理材との間に放電を生起させ、電極構成材料であるＷやＴｉ等の溶融金属を、加工液（油）の分解により生じた炭素と反応させて炭化物（ＷＣ、ＴｉＣ等）を生成させ、その炭化物を被処理材の表面に堆積させて、硬質皮膜を形成することが提案されている。
That is, in
なお、放電を利用して硬質皮膜を被処理材の表面に形成する点で、特許文献１の方法に若干類似する表面処理方法が特許文献２で提案されている。
すなわち特許文献２では、ＩＶａ族（Ｔｉ、Ｚｒ），Ｖａ族（Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ）またはＶＩａ族（Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ）の高融点化合物（例えば炭化物、窒化物など）と、結合金属としての鉄系金属とからなる混合粉末の成形体からなる電極を用い、液中で電極と被処理材との間で放電させ、電極構成材料である炭化物、窒化物などの高融点化合物と鉄系金属の結合金属とからなる皮膜を被処理材の表面に形成する方法が開示されている。
That is, in
特許文献１で提案されているように、炭素（Ｃ）を含む液中、例えば油中において、炭化物を生成しやすいＷ、Ｔｉ、Ｖ、Ｔａ、Ｎｂからなる金属電極と被処理材との間に放電を生起させれば、放電エネルギによって電極から溶融したＷ、Ｔｉ等の微小液滴と、油の熱分解によって生じた炭素とが反応して、ＷＣ、ＴｉＣ等の炭化物が生成され、その炭化物が被処理材表面に堆積され、最終的に被処理材の表面にこれらの炭化物からなる硬質な皮膜が生成される。そしてこのような硬質皮膜によって被処理材表面に耐摩耗性を付与することができる。
As proposed in
しかしながら特許文献１に示されている技術では、次のようないくつかの問題がある。
すなわち、特許文献１の技術では電極材としてＷ、Ｔｉ、Ｖ、Ｔａ、Ｎｂを用いており、これらの電極構成材料が炭素と反応して生成される炭化物は、著しく硬質であり、被処理材表面に形成される皮膜の硬さもＨｖ１５００〜３０００程度と著しく高くなる。
このように著しく硬質であることは、被処理材の耐摩耗性の顕著な向上には、確かに有効である。しかしながら、前述のような鋼板の熱間圧延工場におけるホットランテーブルのローラーに特許文献１の方法を適用した場合、ローラー表面に形成される皮膜が硬すぎるため、熱間仕上圧延機から巻取機に向けて高速でフィードされる熱延鋼板ストリップが、ローラーと高速で接触した際に傷ついてしまうことがある。
However, the technique shown in
That is, in the technique of
Such extremely hard material is certainly effective in significantly improving the wear resistance of the material to be treated. However, when the method of
また特許文献１の方法で形成される硬質皮膜は、その厚みを厚くしようとしても、２０μｍ程度以上の厚膜を形成することは困難であり、ホットランテーブルローラーのような用途では皮膜が薄すぎて十分な耐摩耗性の持続性を確保することは、実際上は困難であった。
Further, the hard film formed by the method of
さらに、特許文献１の提案では、炭化物を作りやすいＷ、Ｔｉ、Ｖ、Ｔａ、Ｎｂを電極材料として用いているが、これらの金属は、いずれも高価であり、そのため特許文献１の技術を実際に適用しようとした場合、高コストとならざるを得ない。特に皮膜を厚肉に形成しようとした場合や、ホットランテーブルローラーのように多数の被処理材に適用しようとした場合には、高価なこれらの金属を多量に消費するため、著しい高コスト化を招き、実際的ではない。
Further, in the proposal of
なお特許文献２に示される方法は、電極から溶融した溶融物と油中での炭素との反応により炭化物を生成して被処理材表面にその反応生成物を堆積させることを主眼としたものではなく、電極材料自体に炭化物や窒化物を用いて、それを被処理材表面に堆積させるものであるから、本発明で前提としている技術とは基本的に異なる。
このように電極材料自体に炭化物や窒化物を用いて、それを被処理材表面に堆積させる方法では、電極から溶融した溶融物と油中での炭素との反応により炭化物を生成して被処理材表面にその反応生成物を堆積させる方法と比較して、炭化物や窒化物を用いた電極材料が、金属を用いた電極材料に比べて高融点であるため、電極の溶融量が少なく、反応生成物の堆積速度が小さいなどの問題がある。
The method shown in
In this method, in the method of using carbides or nitrides for the electrode material itself and depositing them on the surface of the material to be treated, carbides are generated by the reaction between the melt melted from the electrodes and carbon in the oil to be treated. Compared with the method of depositing the reaction product on the surface of the material, the electrode material using carbide or nitride has a higher melting point than the electrode material using metal, so that the amount of melting of the electrode is small and the reaction occurs. There are problems such as low product deposition rate.
本発明は以上の事情を背景としてなされたもので、油中での放電処理によって被処理材の表面に硬質皮膜を形成するにあたり、適度な硬さを有しかつ低コストで厚い硬質皮膜を形成し得る方法を提供することを課題としている。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and when forming a hard film on the surface of a material to be treated by electric discharge treatment in oil, a thick hard film having appropriate hardness and at low cost is formed. The challenge is to provide a possible method.
上述の課題を解決するために本発明者等が種々実験・検討を重ねたところ、油中での放電処理によって被処理材の表面に硬質皮膜を形成するにあたり、電極として、例えばオーステナイト系ステンレス鋼のような、比較的安価な鉄基材料を用いた場合でも、適度に高い硬さを有している硬質皮膜を、厚く生成することができること、そしてこの場合、相手材と擦れ合うような用途に適用しても、相手材を傷つけたり、摩耗させたりしてしまうおそれが少なくなることを知見した。言い換えれば、耐摩耗性を発揮し得る程度には高硬度ではあるが、比較的軟質な相手材を傷つけてしまうような過剰な高硬度ではない、Ｈｖ６００〜１３００程度の適度な高硬度を有する皮膜を厚膜に形成し得ることを見い出した。
一例としては、例えばホットランテーブルにおいて一般的に使用されている、１３％Ｃｒ鋼を肉盛したローラー表面の硬さ（Ｈｖ３００程度）や、Ｎｉ基自溶合金を溶射及び再溶融処理したローラー表面の硬さ（Ｈｖ３５０程度）と比べれば、Ｈｖ６００以上と格段に高硬度が得られるため、耐摩耗性を向上させることが可能となり、同時に、Ｈｖ１３００以下であれば、相手材である熱延ストリップ鋼帯を傷つけるおそれも少なくなるのである。
As a result of various experiments and studies conducted by the present inventors in order to solve the above-mentioned problems, for example, austenitic stainless steel is used as an electrode when forming a hard film on the surface of the material to be treated by electric discharge treatment in oil. Even when a relatively inexpensive iron-based material such as is used, a hard film having moderately high hardness can be formed thickly, and in this case, for applications such as rubbing against the mating material. It was found that even if it is applied, the risk of damaging or abrading the mating material is reduced. In other words, a film having a moderately high hardness of about Hv600 to 1300, which is high enough to exhibit wear resistance but not excessively high hardness that damages a relatively soft mating material. Was found to be able to form a thick film.
As an example, for example, the hardness of the roller surface overlaid with 13% Cr steel (about Hv300), which is generally used in hot run tables, and the surface of a roller obtained by spraying and remelting a Ni-based self-melting alloy. Compared to the hardness (about Hv350), a significantly higher hardness of Hv600 or higher can be obtained, so it is possible to improve wear resistance. At the same time, if it is Hv1300 or lower, the hot-rolled strip steel strip, which is the mating material, can be obtained. There is less risk of damaging it.
したがって、本発明の放電処理皮膜の形成方法は、
電極として、Ｆeを４５質量％以上（１００％含む）含有し、Ｎｉ及びＣｒのうちのいずれか１種又は２種を合計で５５質量％以下（０％を含む）含有し、しかもＦe、Ｎｉ、Ｃｒのそれぞれの含有量についてＦe≧Ｎｉ及びＦｅ≧Ｃｒの関係が成立し、残部が不可避的不純物からなる鉄基材料を用い、
油中において前記電極と被処理材との間にパルス電圧を加えて、その間にパルス放電を生起させ、これにより、前記鉄基材料に由来する成分と前記油の分解により生じた炭素との反応によって、鉄炭化物を含む皮膜を被処理材の表面に形成する。
Accordingly, the method of forming the present onset Ming discharge treatment coating,
As an electrode, Fe is contained in an amount of 45% by mass or more (including 100%), and any one or two of Ni and Cr are contained in a total amount of 55% by mass or less (including 0%), and Fe and Ni are contained. , The iron-based material in which the relationship of Fe ≧ Ni and Fe ≧ Cr is established for each content of Cr and the balance is unavoidable impurities is used.
A pulse voltage is applied between the electrode and the material to be treated in the oil, and a pulse discharge is generated between them, whereby the component derived from the iron-based material reacts with carbon generated by the decomposition of the oil. by, that to form a film containing an iron carbide on the surface of the workpiece.
そして、前記電極と被処理材との間にパルス放電を生起させるにあたり、電極と被処理材との間に加えるパルス電圧のパルス幅を、２５０〜１００００μｓの範囲内とすることを特徴とするものである。
Then, when a pulse discharge is generated between the electrode and the material to be treated, the pulse width of the pulse voltage applied between the electrode and the material to be treated is set to be within the range of 250 to 10,000 μs. Is.
前記放電によって形成される皮膜の硬さが平均でＨｖ６００〜１３００であってもよい。
Hardness of the film formed by the prior Symbol discharge may be Hv600~1300 on average.
前記放電によって形成される皮膜の厚みが、平均で２０〜２００μｍの範囲内であってもよい。
The thickness of the film formed by the prior Symbol discharge may be in the range of 20~200μm in average.
前記電極の鉄基材料として、さらにＭｏ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ａｌのうちの１種又は２種以上を合計で０．１〜５．０質量％含有する材料を用いてもよい。 As the iron-based material before Symbol electrodes, further Mo, Ti, Nb, may be employed a material containing 0.1 to 5.0 wt% of one or two or more in total of Al.
本発明によれば、油中でのパルス放電による処理によって被処理材の表面に硬質皮膜を形成するにあたり、適度な硬さを有しかつ厚い硬質皮膜を、低コストで容易に形成することができる。 According to the present invention, when forming a hard film on the surface of a material to be treated by a treatment by pulse discharge in oil, it is possible to easily form a thick hard film having an appropriate hardness at low cost. it can.
以下に、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
本発明法を実施している状況の一例を原理的に図１に示す。
図１において、鋼材など導電性を有する被処理材１に対して、空間（隙間）２を置いて電極３を対向させる。この電極３としては、本発明法では、後に詳細に説明するように、鉄（Ｆｅ）を主体とする材料、すなわち鉄基材料を用いる。
そして少なくとも被処理材１と電極３との対向空間（隙間）２が処理油４によって満たされるように、例えば容器５内において処理油４中に浸漬させる。そしてパルス電源６によって、電極３と被処理材１との間にパルス電圧を印加し、対向空間２にパルス放電を生起させる。なお本実施形態では、電極３が負極（−極）、被処理材１が正極（＋極）となるように電圧を印加することとしている。
In principle, FIG. 1 shows an example of a situation in which the method of the present invention is being implemented.
In FIG. 1, a space (gap) 2 is provided so that the
Then, it is immersed in the
上記のようにして電極３と被処理材１との間にパルス電圧を印加してパルス放電を生起させれば、その放電エネルギによって鉄基材料からなる電極３の表面が溶融し、同時に処理油が分解して炭素（Ｃ）が生じる。そして電極の溶融物であるＦｅと上記の炭素が反応して鉄の炭化物が生成され、また後述するように電極としてＣｒなどを含む鉄基材料を用いている場合には、Ｃｒなどの炭化物が生成されることもある。
When a pulse voltage is applied between the
このようにして生成された炭化物は、被処理材１の表面に堆積され、皮膜（放電処理皮膜）７が生成される。なお炭化物とともに、炭化していないＦｅなどの金属成分の溶融物も被処理材表面に付着するから、炭化物は、被処理材表面においてこれらの金属成分によって結合されて強固な皮膜を形成することになる。
The carbides thus produced are deposited on the surface of the
電極の構成材料としては、鉄（Ｆｅ）を主成分とする鉄基材料を用いる。すなわち、Ｆeを４５質量％以上（１００％含む）含有し、Ｎｉ及びＣｒのうちのいずれか１種又は２種を合計で５５質量％以下（０％を含む）含有し、しかもＦe、Ｎｉ、Ｃｒのそれぞれの含有量についてＦe≧Ｎｉ及びＦｅ≧Ｃｒの関係が成立し、残部が不可避的不純物からなる鉄基材料、あるいは上記のＮｉ、Ｃｒのいずれか一方又は双方のほか、さらに必要に応じてＭｏ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ａｌのうちの１種又は２種以上を合計で０．１〜５．０質量％含有する鉄基材料を用いる。
このように、鉄基材料を用いた場合でも、後述する実験例で示すように、油中でのパルス放電によって鉄炭化物を含むＨｖ６００以上の硬質な皮膜を２０μｍ以上の充分な厚みで形成し得ることが判明している。
As a constituent material of the electrode, an iron-based material containing iron (Fe) as a main component is used. That is, it contains 45% by mass or more (including 100%) of Fe, 55% by mass or less (including 0%) of any one or two of Ni and Cr in total, and Fe, Ni, The relationship of Fe ≧ Ni and Fe ≧ Cr is established for each content of Cr, and the iron-based material whose balance is unavoidable impurities, one or both of the above Ni and Cr, and further, if necessary. An iron-based material containing one or more of Mo, Ti, Nb, and Al in a total amount of 0.1 to 5.0% by mass is used.
As described above, even when an iron-based material is used, as shown in an experimental example described later, a hard film containing iron carbides of Hv600 or more can be formed with a sufficient thickness of 20 μm or more by pulse discharge in oil. It turns out.
ここで、Ｆeを４５質量％以上（１００％含む）含有し、Ｎｉ及びＣｒのうちのいずれか１種又は２種を合計で５５質量％以下（０％を含む）含有し、Ｆe、Ｎｉ、Ｃｒのそれぞれの含有量についてＦe≧Ｎｉ及びＦｅ≧Ｃｒの関係が成立する鉄基材料としては、次のようなものがある。 Here, Fe is contained in an amount of 45% by mass or more (including 100%), and any one or two of Ni and Cr are contained in a total amount of 55% by mass or less (including 0%). The following are iron-based materials in which the relationship of Fe ≧ Ni and Fe ≧ Cr is established for each content of Cr.
すなわち、Ｆeを４５質量％以上（１００％含む）含有し、Ｃｒ、Ｎｉの両者を合計で５５％以下含有し、Ｆe、Ｎｉ、Ｃｒのそれぞれの含有量についてＦe≧Ｎｉ及びＦｅ≧Ｃｒの関係が成立する合金鋼として、例えばＳＵＳ３０４（１８Ｃｒ−８Ｎｉ鋼）やＳＵＳ３１０（２５Ｃｒ−２０Ｎｉ鋼）で代表されるいわゆるオーステナイト系ステンレス鋼、そのほか、ＳＮＣ６３１（２．７Ｎｉ−０．８Ｃｒ鋼）、ＳＮＣ４１５（２．２Ｎｉ−０．３Ｃｒ鋼）で代表されるいわゆるニッケルクロム鋼などがある。 That is, it contains 45% by mass or more (including 100%) of Fe, contains 55% or less of both Cr and Ni in total, and has a relationship of Fe ≧ Ni and Fe ≧ Cr with respect to the respective contents of Fe, Ni, and Cr. For example, so-called austenite-based stainless steel represented by SUS304 (18Cr-8Ni steel) and SUS310 (25Cr-20Ni steel), SNC631 (2.7Ni-0.8Cr steel), SNC415 (2) .2Ni-0.3Cr steel), so-called nickel-chromium steel, etc.
またＮｉを実質的に含まず、Ｆeを４５質量％以上（１００％含む）含有し、Ｃｒを５５％以下含有し、Ｆe、Ｃｒの含有量についてＦｅ≧Ｃｒの関係が成立する合金鋼として、例えばＳＵＳ４３０鋼（１８Ｃｒ鋼）やＳＵＳ４１０（１３Ｃｒ鋼）で代表されるいわゆるフェライト系ステンレス鋼、そのほか、ＳＣｒ４４０（１.０Ｃｒ鋼）で代表されるいわゆるクロム鋼などがある。 Further, as an alloy steel which does not substantially contain Ni, contains 45% by mass or more (including 100%) of Fe, contains 55% or less of Cr, and holds a relationship of Fe ≧ Cr with respect to the contents of Fe and Cr. For example, there are so-called ferrite-based stainless steels represented by SUS430 steel (18Cr steel) and SUS410 (13Cr steel), and so-called chrome steels represented by SCr440 (1.0Cr steel).
またＣｒを実質的に含まず、Ｆeを４５質量％以上（１００％含む）含有し、Ｎｉを５５％以下含有し、Ｆe、Ｎｉの含有量についてＦe≧Ｎｉの関係が成立する合金鋼として、例えばインバー合金（３６Ｎｉ鋼）、４２アロイ（４２Ｎｉ鋼）などがある。 Further, as an alloy steel in which Cr is substantially not contained, Fe is contained in an amount of 45% by mass or more (including 100%), Ni is contained in an amount of 55% or less, and the relationship of Fe ≧ Ni is established with respect to the contents of Fe and Ni. For example, there are Invar alloy (36Ni steel) and 42 alloy (42Ni steel).
さらにＮｉ、Ｃｒを実質的に含有しない鉄基材料として、いわゆる普通鋼や純鉄がある。 Further, as an iron-based material that does not substantially contain Ni and Cr, there are so-called ordinary steel and pure iron.
そのほか、Ｎｉ、Ｃｒのいずれか一方又は双方のほか、さらにＭｏ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ａｌのうちの１種又は２種以上を合計で０．１〜５．０質量％含有する鉄基材料としては、たとえばＭｏを含有する鋼として、ＳＵＳ３１６（１８Ｃｒ−１２Ｎｉ−２．５Ｍｏ鋼）、ＳＵＳ３１７Ｊ１（１８Ｃｒ−１６Ｎｉ−５.０Ｍｏ鋼）、またＴｉを含有する鋼としてＳＵＨ４０９（１１Ｃｒ−０．２Ｔｉ鋼）、Ｎｂを含有する鋼としてＳＵＳ３４７（１８Ｃｒ−９Ｎｉ−０．５Ｎｂ鋼）、Ａｌを含有する鋼としてＳＵＳ６３１（１８Ｃｒ−７Ｎｉ−１．０Ａｌ鋼）、Ｔｉ及びＡｌを含有する鋼としてＮＣＦ８００（３２．５Ｎｉ−２１Ｃｒ−０．４Ｔｉ−０．４Ａｌ鋼）などがある。 In addition, as an iron-based material containing 0.1 to 5.0% by mass in total of one or more of Ni and Cr, and one or more of Mo, Nb, Ti, and Al. For example, as the steel containing Mo, SUS316 (18Cr-12Ni-2.5Mo steel), SUS317J1 (18Cr-16Ni-5.0Mo steel), and as the steel containing Ti, SUH409 (11Cr-0.2Ti steel), SUS347 (18Cr-9Ni-0.5Nb steel) as Nb-containing steel, SUS631 (18Cr-7Ni-1.0Al steel) as Al-containing steel, and NCF800 (32.5Ni-) as Ti and Al-containing steel. 21Cr-0.4Ti-0.4Al steel) and the like.
以上のような電極構成材料である鉄基材料において、Ｎｉ、Ｃｒのいずれか一方又は双方を含む場合には、皮膜にＮｉもしくはＣｒを含むため、皮膜の耐食性が向上する効果が得られる。なお、電極の鉄基材料にＣｒが含まれる場合、油中でのパルス放電によってＣｒ炭化物も生成され、皮膜の硬さ向上に寄与するが、炭化物を形成しなかったＣｒは、炭化物の結合金属として機能する。また電極の鉄基材料にＮｉが含まれる場合、Ｎｉは炭化物を生成しにくいため、そのほとんどは炭化物とならずに皮膜中に取り込まれ、炭化物の結合金属として機能する。 When the iron-based material which is the electrode constituent material as described above contains either one or both of Ni and Cr, the film contains Ni or Cr, so that the effect of improving the corrosion resistance of the film can be obtained. When Cr is contained in the iron base material of the electrode, Cr carbides are also generated by pulse discharge in oil, which contributes to the improvement of the hardness of the film. However, Crs that do not form carbides are bonded metals of carbides. Functions as. Further, when Ni is contained in the iron base material of the electrode, since Ni does not easily generate carbides, most of them are incorporated into the film without becoming carbides and function as a bonding metal of carbides.
ここで、Ｆeを４５質量％以上とし、Ｎｉ及びＣｒのうちのいずれか１種又は２種を５５質量％以下（０％を含む）に制限し、Ｆe、Ｎｉ、Ｃｒのそれぞれの含有量についてＦe≧Ｎｉ及びＦｅ≧Ｃｒの関係が成立するという条件を満足しなければ、その分、Ｆｅ含有量が少なくなって、油中パルス法での鉄炭化物の生成量が少なくなり、皮膜中の鉄炭化物も少なくなり、適度の硬さ（Ｈｖ６００〜１３００）を有する皮膜を形成することが困難となる。また、Ｎｉ、ＣｒのうちでもＣｒ量が多ければ、Ｃｒ炭化物が多くなって、皮膜硬さがＨｖ１３００を超える過度の高硬度となってしまうおそれがあり、そこで必要以上にＣｒ含有量は高くしないことが望ましい。一方、Ｎｉ、ＣｒのうちＮｉ量が多くても、Ｎｉ炭化物はほとんど生成されないが、上記のようにＦｅ炭化物の生成量の減少により、Ｈｖ６００以上の硬度を確保しにくくなるから、Ｎｉ含有量も必要以上に高くしないことが望ましい。 Here, Fe is 45% by mass or more, and any one or two of Ni and Cr is limited to 55% by mass or less (including 0%), and the contents of each of Fe, Ni, and Cr are adjusted. If the condition that the relationship of Fe ≧ Ni and Fe ≧ Cr is not satisfied, the Fe content is reduced by that amount, the amount of iron carbide produced by the pulse method in oil is reduced, and the iron in the film is reduced. The amount of charcoal is also reduced, and it becomes difficult to form a film having an appropriate hardness (Hv600 to 1300). Further, if the amount of Cr is large among Ni and Cr, the amount of Cr carbide may increase and the film hardness may become excessively high, exceeding Hv1300. Therefore, the Cr content should not be increased more than necessary. Is desirable. On the other hand, even if the amount of Ni among Ni and Cr is large, almost no Ni carbide is generated. However, as described above, the decrease in the amount of Fe carbide produced makes it difficult to secure a hardness of Hv600 or higher, so the Ni content is also high. It is desirable not to make it higher than necessary.
さらに、電極の鉄基材料として、Ｎｉ、Ｃｒのいずれか一方又は双方のほか、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ａｌのうちの１種又は２種以上を含有する合金鋼を使用する場合、それらの合計含有量が５．０質量％を超えれば、皮膜硬さがＨｖ１３００を超える過度の高硬度となるおそれがあるから、これらの合計含有量は５．０質量％以下に抑えることとする。
なお、これらの選択元素のうちＭｏは、Ｍｏ炭化物の形成により皮膜を高硬度化させる効果があり、Ｍｏを添加する場合のＭｏ量は、０．１〜５．０質量％の範囲内とすることが好ましい。
またＴｉは、Ｔｉ炭化物の形成により皮膜を高硬度化させる効果があり、Ｔｉを添加する場合のＴｉ量は、０．１〜１．０質量％の範囲内とすることが好ましい。
またＮｂは、Ｎｂ炭化物の形成により皮膜を高硬度化させる効果があり、Ｎｂを添加する場合のＮｂ量は、０．１〜１．０質量％の範囲内とすることが好ましい。
さらにＡｌは、Ａｌを含む硬質な金属間化合物の形成により皮膜を高硬度化させる効果があり、Ａｌを添加する場合のＡｌ量は、０．１〜１．５質量％の範囲内とすることが好ましい。
Further, when an alloy steel containing one or more of Ni, Cr, and one or more of Mo, Ti, Nb, and Al is used as the iron base material of the electrode, the total of them. If the content exceeds 5.0% by mass, the film hardness may become excessively high hardness exceeding Hv1300. Therefore, the total content thereof shall be suppressed to 5.0% by mass or less.
Of these selected elements, Mo has the effect of increasing the hardness of the film by forming Mo carbides, and the amount of Mo when Mo is added is in the range of 0.1 to 5.0% by mass. Is preferable.
Further, Ti has an effect of increasing the hardness of the film by forming a Ti carbide, and the amount of Ti when Ti is added is preferably in the range of 0.1 to 1.0% by mass.
Further, Nb has an effect of increasing the hardness of the film by forming Nb carbide, and the amount of Nb when Nb is added is preferably in the range of 0.1 to 1.0% by mass.
Further, Al has an effect of increasing the hardness of the film by forming a hard intermetallic compound containing Al, and the amount of Al when Al is added should be in the range of 0.1 to 1.5% by mass. Is preferable.
なお電極の製造方法は特に限定されるものではなく、通常の溶解・鋳造法を適用して得られた溶製材に、適宜成形加工や機械加工を施して製造してもよく、あるいは粉末冶金法により粉末を焼結して製造してもよい。すなわち電極材は、いわゆるバルク材であっても、焼結材料であってもよい。 The method for manufacturing the electrode is not particularly limited, and the molten material obtained by applying a normal melting / casting method may be appropriately molded or machined to be manufactured, or a powder metallurgy method. The powder may be sintered and produced. That is, the electrode material may be a so-called bulk material or a sintered material.
パルス放電は、油（処理油）中で行う。油は、種々の炭化水素からなるものであって、その構成元素として炭素を多量に含んでいる。そのため、前述のようにパルス放電時のエネルギによって炭化水素が分解することによって、油中で炭素が遊離され、その炭素が電極材料の溶融物である鉄などと反応して、炭化物を生成するために寄与する。
ここで、処理油としては、従来から放電加工に広く使用されている一般的な放電加工油、例えば鉱油、ノルマルパラフィン、イソパラフィンなどの炭化水素油を主体とする油などを用いればよい。
Pulse discharge is performed in oil (processed oil). Oil is composed of various hydrocarbons and contains a large amount of carbon as a constituent element thereof. Therefore, as described above, hydrocarbons are decomposed by the energy during pulse discharge, and carbon is liberated in the oil, and the carbon reacts with iron, which is a melt of the electrode material, to generate carbides. Contribute to.
Here, as the processing oil, a general electric discharge machining oil that has been widely used for electric discharge machining, for example, an oil mainly composed of a hydrocarbon oil such as mineral oil, normal paraffin, or isoparaffin may be used.
なお図１においては、処理油４を容器５内に充満させることによって、被処理材１と電極３との対向空間（隙間）２が処理油４によって満たされるようにしているが、隙間２の間隔Ｇは１５００μｍ以下の極く狭い空間であるから、その隙間２の一端側から処理油を隙間２内に供給するようにしてもよい。
In FIG. 1, the
パルス放電の電圧は、要は電極３と被処理材１との間の隙間２に放電が生起されるように、隙間２の間隔Ｇに応じて定めれば良い。ここで、隙間２の間隔Ｇは、一般に５０〜１０００μｍ程度が好ましく、その場合、放電のための印加電圧は３０〜３００Ｖ程度とすればよい。
The voltage of the pulse discharge may be determined according to the gap G of the
パルス放電のためのパルス電圧波形を、図２に模式的に示す。
パルス放電では、電極と被処理材との間に電圧を加えて放電が生じている期間（放電期間；以下“パルス期間”と称する）Ｔｐと、電圧を加えずに放電が休止している期間（以下“休止期間”と称する）Ｔｏとが交互に繰り返されることになる。
ここで、休止期間Ｔｏを挟まない連続直流電圧印加でも放電を生起させることは可能であるが、パルス放電であれば、連続直流電圧印加の場合よりも、均一な膜厚の皮膜を安定して生成することができ、また同時に皮膜の割れが生じにくくなって、健全な皮膜を生成し得ることが確認されている。
その理由は必ずしも明確ではないが、パルス放電によれば、休止期間を放電期間の間に挟むことによって、休止期間中に、溶融状態で被処理材表面に付着した皮膜生成物質（主として鉄炭化物）が平滑化されること、また被処理材の温度が過度に上昇することが回避されて、基材の熱歪みによって皮膜に割れが生じることが回避されることが原因ではないかと考えられる。
The pulse voltage waveform for pulse discharge is schematically shown in FIG.
In pulse discharge, the period (discharge period; hereinafter referred to as "pulse period") Tp in which a voltage is applied between the electrode and the material to be treated to generate the discharge, and the period in which the discharge is stopped without applying a voltage. To (hereinafter referred to as "pause period") will be repeated alternately.
Here, it is possible to generate a discharge even when a continuous DC voltage is applied without a pause period To, but in the case of pulse discharge, a film having a uniform film thickness is more stable than when a continuous DC voltage is applied. It has been confirmed that it can be formed, and at the same time, the film is less likely to crack and a sound film can be formed.
The reason is not always clear, but according to pulse discharge, by sandwiching the rest period between the discharge periods, the film-forming substance (mainly iron carbide) adhering to the surface of the material to be treated in the molten state during the rest period. It is considered that the cause is that the temperature of the material to be treated is prevented from being excessively increased and the film is prevented from being cracked due to the thermal strain of the base material.
ここで、パルス放電におけるパルス幅（パルス期間Ｔｐの幅）ＷＴｐは、２５０〜１００００μｓの範囲内とすることが望ましい。これは、本発明者等が、パルス幅ＷＴｐが皮膜厚に及ぼす影響を調べる実験を行った結果から新規に知見したことである。そこで次にその知見のもととなった実験の概要を説明する。 Here, it is desirable that the pulse width (width of the pulse period Tp) WTp in the pulse discharge is within the range of 250 to 10,000 μs. This is a new finding from the results of experiments conducted by the present inventors to investigate the effect of the pulse width WTp on the film thickness. Therefore, the outline of the experiment that was the basis of that finding will be explained next.
電極として鉄基材料を用いての油中パルス放電におけるパルス幅ＷＴｐが皮膜厚及び皮膜硬度に及ぼす影響を、次のようにして調べた。
すなわち、電極としてオーステナイト系ステンレス鋼であるＳＵＳ３１６の焼結体からなる電極を用い、表１に示すパルス幅および休止時間の放電条件（パルス幅と休止期間との比率は、１で一定とした）で、４０分間の油中パルス放電により、被処理材である普通鋼板（ＳＳ４００材、５０ｍｍ×５０ｍｍ×４．５ｍｍｔ）の表面に皮膜を形成させる実験を行ない、生成された皮膜の厚み及び硬さを調べた。その結果を表１中に示す。なお表１において、Ｎｏ．１の放電条件は、被処理材の表面をダル加工するために従来から適用されている放電加工（すなわち被処理材表面に皮膜を生成することを目的としない放電加工）で一般に適用されている条件の、正極（＋極）と負極（−極）を逆転した条件である。
The effect of the pulse width WTp on the film thickness and film hardness in the pulse discharge in oil using an iron-based material as the electrode was investigated as follows.
That is, an electrode made of a sintered body of SUS316, which is an austenitic stainless steel, was used as the electrode, and the discharge conditions of the pulse width and the pause time shown in Table 1 (the ratio of the pulse width to the pause period was fixed at 1). Then, an experiment was conducted in which a film was formed on the surface of a normal steel sheet (SS400 material, 50 mm × 50 mm × 4.5 mmt) as a material to be treated by pulse discharge in oil for 40 minutes, and the thickness and hardness of the produced film were obtained. I checked. The results are shown in Table 1. In Table 1, No. The electric discharge condition of 1 is generally applied in the electric discharge machining conventionally applied for dulling the surface of the material to be treated (that is, the electric discharge machining not intended to form a film on the surface of the material to be treated). It is a condition in which the positive electrode (+ pole) and the negative electrode (-pole) are reversed.
その結果、表１から明らかなようにパルス幅が大きくなるほど、皮膜の膜厚は増大し、いずれの条件でも基材の硬度（Ｈｖ１４０程度）を大幅に上回るＨｖ７００程度の皮膜硬度を示すことが確認された。
なお、生成された皮膜についてＸ線回折により回折パターンを調べたところ、鉄の炭化物であるＦｅ３Ｃを主体とし、さらにクロム（Ｃｒ）の炭化物であるＣｒ２３Ｃ６を含んでいることが確認された。またこれらの炭化物が、炭化されていないＦｅ、Ｃｒ、Ｎｉによって結合されて、強固な膜となっていることが確認された。
As a result, as is clear from Table 1, the film thickness increases as the pulse width increases, and it is confirmed that the film thickness is about Hv700, which greatly exceeds the hardness of the base material (about Hv140) under any condition. Was done.
When the diffraction pattern of the formed film was examined by X-ray diffraction, it was confirmed that Fe 3 C, which is a carbide of iron, was the main component, and Cr 23 C 6, which was a carbide of chromium (Cr), was also contained. Was done. It was also confirmed that these carbides were bonded by uncarbide Fe, Cr, and Ni to form a strong film.
上述のように、パルス幅が大きいほど、皮膜の厚みが大きくなることが、確認されている。ここで、パルス幅が２５０μｓ未満では、ホットランテーブルローラーなどとして充分な耐摩耗性、耐久性を示すために望まれる厚み（望ましくは２０〜２００μｍの厚み）の皮膜を形成することが困難となる。一方１００００μｓを越えれば、皮膜に割れが発生しすくなるおそれがある。そこでパルス幅は、２５０〜１００００μｓの範囲内が好ましく、特に５００〜８０００μｓの範囲内がより望ましい。 As described above, it has been confirmed that the larger the pulse width, the thicker the film. Here, if the pulse width is less than 250 μs, it becomes difficult to form a film having a thickness (preferably a thickness of 20 to 200 μm) desired for exhibiting sufficient wear resistance and durability as a hot run table roller or the like. On the other hand, if it exceeds 10000 μs, the film may be easily cracked. Therefore, the pulse width is preferably in the range of 250 to 10,000 μs, and more preferably in the range of 500 to 8000 μs.
ここで、パルス放電における休止期間Ｔｏの長さＷＴｏは、皮膜の厚みおよび硬度にさほど影響を与えないことが本発明者等の実験により確認されている。したがって休止期間Ｔｏの長さＷＴｏは適宜設定すればよいが、通常は、パルス幅ＷＴｐと同様に２５０〜１００００μｓの範囲内とすれば良く、またパルス幅ＷＴｐと休止期間Ｔｏの長さＷＴｏとの比（デューティ比）も特に限定されず、実験例と同様に、デューティ比＝１であってかまわない。 Here, it has been confirmed by experiments by the present inventors that the length WTo of the rest period To in the pulse discharge does not significantly affect the thickness and hardness of the film. Therefore, the length WTo of the pause period To may be appropriately set, but usually, it may be within the range of 250 to 10,000 μs like the pulse width WTp, and the pulse width WTp and the length WTo of the pause period To The ratio (duty ratio) is not particularly limited, and the duty ratio may be 1 as in the experimental example.
さらに、パルス放電開始から終了までのパルスが加わっている間の合計時間、すなわち合計通電時間は特に限定しないが、２０μｍ以上の膜厚を得るためには、通常は１分以上が好ましい。また３０分を超えて長時間化しても、それ以上は膜厚の増大は少ないから、通常は３０分以下とすることが好ましい。 Further, the total time during which the pulse from the start to the end of the pulse discharge is applied, that is, the total energization time is not particularly limited, but in order to obtain a film thickness of 20 μm or more, it is usually preferably 1 minute or more. Further, even if the length is longer than 30 minutes, the film thickness does not increase much more than that, so it is usually preferably 30 minutes or less.
なお、パルス放電におけるピーク電流は、被膜厚、皮膜硬度に大きな影響を与えないことが確認されているが、通常は２〜３０Ａ程度とすることが好ましい。 It has been confirmed that the peak current in pulse discharge does not significantly affect the film thickness and film hardness, but it is usually preferably about 2 to 30 A.
最終的に得る皮膜の厚みは、２０〜２００μｍの範囲内であることが望ましい。皮膜の厚みが２０μｍ未満では、熱間圧延工場のホットランテーブルのローラー等の用途において皮膜の十分な耐摩耗性の持続性を得ることが困難となるおそれがある。一方皮膜の厚みが２００μｍを越えるような厚膜をパルス放電による皮膜形成処理によって得ようとすれば、皮膜に割れが発生しやすくなる。そこで皮膜の厚みは、２０〜２００μｍの範囲内とすることが好ましい。なお前述のように、パルス放電による皮膜形成処理では、被膜厚はパルス幅に依存するから、パルス幅を制御することによって、被膜厚を上記の範囲内となるように調整することができる。 The thickness of the finally obtained film is preferably in the range of 20 to 200 μm. If the thickness of the film is less than 20 μm, it may be difficult to obtain sufficient wear resistance of the film in applications such as rollers for hot run tables in hot rolling mills. On the other hand, if a thick film having a thickness of more than 200 μm is to be obtained by a film forming process by pulse discharge, the film is likely to be cracked. Therefore, the thickness of the film is preferably in the range of 20 to 200 μm. As described above, in the film forming process by pulse discharge, the film thickness depends on the pulse width. Therefore, the film thickness can be adjusted to be within the above range by controlling the pulse width.
また最終的に得る皮膜の硬さは、Ｈｖ６００〜１３００の範囲内であることが好ましい。
皮膜の硬さがＨｖ６００未満では、ホットランテーブルのローラー等の用途において、耐摩耗性を向上させる効果が充分に得られない。一方皮膜の硬さがＨｖ１３００を越えれば、ホットランテーブルのローラー等の用途において相手材（例えば熱延ストリップ等の製品）を傷つけることがある。したがって、最終的に得る皮膜の硬さは、Ｈｖ６００〜１３００の範囲内とすることが好ましい。なお本発明法では、炭化物として主として鉄炭化物を生成させることとしており、このような鉄炭化物は、特許文献１の場合のようなＴｉＣやＷＣよりも硬度は低く、そのため本発明法で形成した皮膜の硬さも、ＴｉＣやＷＣを主体とする炭化物で形成した皮膜よりも低いＨｖ１３００以下とすることができるため、相手材を傷つけるおそれを少なくすることができるのである。またこのようにＴｉＣやＷＣを主体とする炭化物で形成した皮膜よりも低い硬さであっても、Ｈｖ６００以上であれば、実用上十分な皮膜耐久性を確保することができるのである。
The hardness of the film finally obtained is preferably in the range of Hv600 to 1300.
If the hardness of the film is less than Hv600, the effect of improving wear resistance cannot be sufficiently obtained in applications such as hot run table rollers. On the other hand, if the hardness of the film exceeds Hv1300, the mating material (for example, a product such as a hot-rolled strip) may be damaged in applications such as a roller of a hot run table. Therefore, the hardness of the film finally obtained is preferably in the range of Hv600 to 1300. In the method of the present invention, iron carbide is mainly produced as the carbide, and such an iron carbide has a lower hardness than TiC or WC as in the case of
本発明の皮膜形成方法が適用される対象となる部材（被処理材）は、特に限定されるものではなく、ホットランテーブルのローラーのほか、例えば加熱炉と熱間圧延機の間、２基の熱間圧延機の間などの搬送用テーブルローラー、ダウンコイラーのピンチロールやラッパーロール、サイドガイド、ライナープレート、製鋼工場の連続鋳造ロールなどに適用することができる。ここで、本発明の皮膜形成方法は、特に相手材が鋼材（普通鋼のほか、ステンレス鋼、Ｃｒ鋼、Ｃｒ−Ｍｏ鋼等の合金鋼を含む）であって、高速で走行もしくは回転する部材である場合に好適に適用することができる。また、被処理材の形状も特に限定されるものではなく、円筒状もしくは円柱状の部材、あるいは板状の部材など、適宜の形状の部材に適用することができる。 The member (material to be treated) to which the film forming method of the present invention is applied is not particularly limited, and in addition to the rollers of the hot run table, for example, two units between a heating furnace and a hot rolling mill. It can be applied to transfer table rollers such as between hot rolling mills, pinch rolls and wrapper rolls of down coilers, side guides, liner plates, continuous casting rolls of steel mills, and the like. Here, in the film forming method of the present invention, a member in which the mating material is a steel material (including an alloy steel such as stainless steel, Cr steel, Cr-Mo steel, etc. in addition to ordinary steel) and traveling or rotating at high speed. It can be preferably applied in the case of. Further, the shape of the material to be treated is not particularly limited, and it can be applied to a member having an appropriate shape such as a cylindrical or columnar member or a plate-shaped member.
本発明の作用・効果を検証するため、以下の実施例に示す実験を行った。 In order to verify the action and effect of the present invention, the experiments shown in the following examples were carried out.
〔実施例１〕
表２中に示す各種の鉄基材料からなる電極を用い、普通鋼板（ＳＳ４００材）からなる板状の被処理材（寸法は５０ｍｍ×５０ｍｍ×４．５ｍｍ）の板面に、電極を負極、被処理材を正極として、表２に示すパルス幅、休止時間、ピーク電流の放電条件（パルス幅ＷＴｐと休止期間ＷＴｏとの比率は１）で、４０分間の油中でのパルス放電を行って、被処理材の表面に皮膜を形成した。そして各皮膜の平均膜厚、平均硬さを調べ、さらに皮膜の割れ発生の有無を調べた。なお、電極と被処理材との間の隙間の間隔は、いずれの場合も４００μｍとし、パルス放電の電圧は８０Ｖとした。また処理油としては、一般的な放電加工用の油であるパラフィン系炭化水素油を用いた。皮膜硬さはビッカース硬さ計を用いて、皮膜と基材の鋼板との界面から１０μｍだけ皮膜表面側の位置において、均一間隔で５点測定し、その平均を皮膜硬さとした。
その結果を表２中に示す。
[Example 1]
Using electrodes made of various iron-based materials shown in Table 2, the electrodes are placed on the plate surface of a plate-shaped material to be treated (dimensions: 50 mm x 50 mm x 4.5 mm) made of ordinary steel plate (SS400 material). Using the material to be treated as the positive electrode, pulse discharge in oil for 40 minutes was performed under the discharge conditions of pulse width, pause time, and peak current shown in Table 2 (the ratio of pulse width WTp to pause period WTo is 1). , A film was formed on the surface of the material to be treated. Then, the average film thickness and the average hardness of each film were examined, and the presence or absence of cracks in the film was further examined. The gap between the electrode and the material to be treated was 400 μm in each case, and the pulse discharge voltage was 80 V. As the processing oil, paraffinic hydrocarbon oil, which is a general oil for electric discharge machining, was used. The film hardness was measured at 5 points at uniform intervals at a position on the film surface side by 10 μm from the interface between the film and the steel plate of the base material using a Vickers hardness tester, and the average was taken as the film hardness.
The results are shown in Table 2.
表２から明らかなようにパルス幅が大きくなるほど皮膜の膜厚は増大し、パルス幅が２５０〜１００００μｓの範囲内では、膜厚が２０〜２００μｍの範囲内で、硬さがＨｖ６００〜１３００の範囲内の、割れの無い健全な皮膜が得られることが確認された。また、表２に示す結果から、パルス放電条件のうち、ピーク電流値、および休止期間は、皮膜の膜厚、硬さに実質的に影響を与えないことが確認された。 As is clear from Table 2, the film thickness increases as the pulse width increases, and when the pulse width is in the range of 250 to 10,000 μs, the film thickness is in the range of 20 to 200 μm, and the hardness is in the range of Hv600 to 1300. It was confirmed that a sound film without cracks could be obtained. Further, from the results shown in Table 2, it was confirmed that among the pulse discharge conditions, the peak current value and the rest period did not substantially affect the film thickness and hardness of the film.
〔実施例２〕
さらに、実機のホットランテーブルローラーについて、本発明法を適用した場合の効果を確認するため、次のような実験を行った。
すなわち、径が３００ｍｍで軸長が２０００ｍｍの、機械構造用炭素鋼鋼管（ＳＴＫＭ１３Ａ）からなるホットランテーブルローラー基材の外周面に、表２の例３の条件で放電表面処理を施して皮膜を形成させた。そのローラーを、実際の熱延工場にてホットランテーブルローラーとして１年間使用した。
そして従来のホットランテーブルローラーである１３％Ｃｒ鋼肉盛ローラー及びＮｉ基自溶合金溶射ローラーと、本実施例２によるローラーの消耗径とを比較した。その結果、本発明のホットランテーブルローラーの消耗量はφ０．０８ｍｍであり、従来の１３％Ｃｒ系肉盛ローラーの消耗量であるφ１．３９ｍｍやＮｉ基自溶合金溶射ローラーの消耗量であるφ０．２７ｍｍと比較して著しく小さく、耐摩耗性が優れていることが確認された。なお上記の１年間の使用期間中、相手材である熱延ストリップを傷つける事故は、全く発生しなかった。
[Example 2]
Furthermore, the following experiment was conducted to confirm the effect of applying the method of the present invention to the hot run table roller of the actual machine.
That is, a film is formed on the outer peripheral surface of a hot run table roller base material made of carbon steel pipe for machine structure (STKM13A) having a diameter of 300 mm and a shaft length of 2000 mm under the conditions of Example 3 in Table 2. I let you. The roller was used as a hot run table roller in an actual hot-rolling factory for one year.
Then, the 13% Cr steel overlay roller and the Ni-based self-melting alloy sprayed roller, which are conventional hot run table rollers, and the consumed diameter of the rollers according to the second embodiment were compared. As a result, the wear amount of the hot run table roller of the present invention is φ0.08 mm, the wear amount of the conventional 13% Cr-based overlay roller is φ1.39 mm, and the wear amount of the Ni-based self-melting alloy sprayed roller is φ0. It was confirmed that it was significantly smaller than .27 mm and had excellent wear resistance. During the above-mentioned one-year usage period, no accident occurred in which the hot-rolled strip, which is the mating material, was damaged.
以上、本発明の好ましい実施形態および実施例について説明したが、これらの実施形態、実施例は、あくまで本発明の要旨の範囲内の一つの例に過ぎず、本発明の要旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。すなわち本発明は、前述した説明によって限定されることはなく、添付の特許請求の範囲によってのみ限定され、その範囲内で適宜変更可能であることはもちろんである。 Although the preferred embodiments and examples of the present invention have been described above, these embodiments and examples are merely examples within the scope of the gist of the present invention and do not deviate from the gist of the present invention. Allows you to add, omit, replace, and make other changes to the configuration. That is, the present invention is not limited by the above description, but is limited only by the scope of the appended claims, and of course, it can be appropriately modified within the scope.
１ 被処理材
２ 対向空間（隙間）
３ 電極
４ 処理油
６ パルス電源
７ 皮膜（放電処理皮膜）
ＷＴｐ パルス幅
1 Material to be treated 2 Opposing space (gap)
3
WTp pulse width
Claims (4)
油中において前記電極と被処理材との間にパルス電圧を加えて、その間にパルス放電を生起させ、これにより、前記鉄基材料に由来する成分と前記油の分解により生じた炭素との反応によって、鉄炭化物を含む皮膜を被処理材の表面に形成し、
前記電極と被処理材との間にパルス放電を生起させるにあたり、電極と被処理材との間に加えるパルス電圧のパルス幅を、２５０〜１００００μｓの範囲内とする
ことを特徴とする放電処理皮膜の形成方法。 As an electrode, Fe is contained in an amount of 45% by mass or more (including 100%), and any one or two of Ni and Cr are contained in a total amount of 55% by mass or less (including 0%), and Fe and Ni are contained. , The iron-based material in which the relationship of Fe ≧ Ni and Fe ≧ Cr is established for each content of Cr and the balance is unavoidable impurities is used.
A pulse voltage is applied between the electrode and the material to be treated in the oil, and a pulse discharge is generated between them, whereby the component derived from the iron-based material reacts with carbon generated by the decomposition of the oil. A film containing iron carbide is formed on the surface of the material to be treated .
A discharge treatment film characterized in that the pulse width of the pulse voltage applied between the electrode and the material to be treated is within the range of 250 to 10,000 μs when a pulse discharge is generated between the electrode and the material to be treated. Forming method.
前記パルス状放電によって形成される皮膜の硬さが平均でＨｖ６００〜１３００であることを特徴とする放電処理皮膜の形成方法。 In the method for forming a discharge treatment film according to claim 1 ,
A method for forming a discharge-treated film, characterized in that the hardness of the film formed by the pulsed discharge is Hv600 to 1300 on average.
前記パルス状放電によって形成される皮膜の厚みが、平均で２０〜２００μｍの範囲内であることを特徴とする放電処理皮膜の形成方法。 In the method for forming a discharge-treated film according to claim 1 or 2 .
A method for forming a discharge-treated film, wherein the thickness of the film formed by the pulsed discharge is in the range of 20 to 200 μm on average.
前記電極の鉄基材料として、さらにＭｏ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ａｌのうちの１種又は２種以上を合計で０．１〜５．０質量％含有する材料を用いることを特徴とする放電処理皮膜の形成方法。 In the method for forming a discharge-treated film according to any one of claims 1 to 3 ,
As the iron-based material for the electrode, a discharge-treated film containing 0.1 to 5.0% by mass in total of one or more of Mo, Ti, Nb, and Al is used. Forming method.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2016239493A JP6809184B2 (en) | 2016-12-09 | 2016-12-09 | Method of forming a discharge treatment film |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2016239493A JP6809184B2 (en) | 2016-12-09 | 2016-12-09 | Method of forming a discharge treatment film |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2018094573A JP2018094573A (en) | 2018-06-21 |
| JP6809184B2 true JP6809184B2 (en) | 2021-01-06 |
Family
ID=62634143
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2016239493A Active JP6809184B2 (en) | 2016-12-09 | 2016-12-09 | Method of forming a discharge treatment film |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6809184B2 (en) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61556A (en) * | 1984-06-13 | 1986-01-06 | Kubota Ltd | Hot run table roller |
| JPH03248799A (en) * | 1990-02-27 | 1991-11-06 | Suupaa Haadoroi:Kk | Roll for steelmaking |
| JP4450812B2 (en) * | 2003-06-11 | 2010-04-14 | 三菱電機株式会社 | Discharge surface treatment method |
-
2016
- 2016-12-09 JP JP2016239493A patent/JP6809184B2/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2018094573A (en) | 2018-06-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102462210B1 (en) | Cold-rolled and recrystallisation annealed flat steel product, and method for the production thereof | |
| JP6762879B2 (en) | Steel plate with a coating that provides sacrificial cathodic protection containing lanterns | |
| US4143258A (en) | Welding microstructure control | |
| JP6838072B2 (en) | Use of steel plates, parts and parts coated with a metal coating containing titanium based on aluminum | |
| US6888088B2 (en) | Hardfacing materials & methods | |
| WO2011074131A1 (en) | Member for conveying high-temperature materials | |
| JP2016176142A (en) | Method for producing product from rolled strip material | |
| Škamat et al. | Pulsed laser processed NiCrFeCSiB/WC coating versus coatings obtained upon applying the conventional re-melting techniques: Evaluation of the microstructure, hardness and wear properties | |
| JP6809184B2 (en) | Method of forming a discharge treatment film | |
| JP2002361482A (en) | Material for build-up welding having excellent corrosion resistance, wear resistance and seizure resistance and composite tool | |
| Onan et al. | Effect of WC based coatings on the wear of CK45 sheet metal forming dies | |
| WO2010001859A1 (en) | Member for conveying high-temperature material | |
| RU2651551C1 (en) | Method for surfacing items using flammable electrode with feeding welding wire into welding bath | |
| TW201600187A (en) | Roll for winding equipment in hot rolling factory | |
| CN114571031A (en) | 430 stainless steel hot-rolled conveying roller and surfacing method thereof | |
| JP2023548771A (en) | Method of manufacturing hot rolling rolls by laser cladding | |
| RU2161211C1 (en) | Method of friction surfaces treatment | |
| CN107931338B (en) | Wear-resistant and crack-resistant withdrawal and straightening roller of cold rolling acid rolling mill | |
| EP3918104B1 (en) | Use of a dlc coated part in a galvanizing bath | |
| JP2000345313A (en) | Production of roll used for continuous casting improved in heat resistance, corrosion resistance and wear resistance of surface of base material of roll barrel part applied with repeated thermal impact and sliding wear | |
| RU2468901C2 (en) | Method of making wear-proof bimetallic sheet | |
| Makarenko et al. | Technologies and materials for the renovation of erosion-worn parts of automobile equipment | |
| JPH10237573A (en) | Electrifying roll for plating | |
| Amuda et al. | Wear and corrosion characteristics of silicon carbide surface modified mild steel | |
| JPH06315704A (en) | Two layer film formed tool for hot working |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20181019 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190805 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20200626 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200721 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200907 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20201110 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20201123 |
|
| R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6809184 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |