JPH0216383B2

JPH0216383B2 -

Info

Publication number: JPH0216383B2
Application number: JP24862885A
Authority: JP
Inventors: Takeo Oki
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-11-06
Filing date: 1985-11-06
Publication date: 1990-04-17
Also published as: JPS62109979A

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野）本発明は、ボロン化合物層を表面に備えた物
品、ならびに物品にそのボロン化合物層を形成す
る方法、特に、Cr、Ｖ、Ｗ、Mo、Zr、Hf、Nb、
Ta、Niおよびそれらの合金から選んだ金属を含
有する物品表面に溶融塩化物浴を使用して、金属
ホウ化物層を形成する方法に関する。（従来の技術）従来より、金属材料、特に鉄系材料において表
面硬度あるいはその耐摩耗性を向上させる目的で
各種金属あるいは非金属元素を例えば炭化物、ホ
ウ化物の形態で材料表面に付着させる各種の方法
が知られている。一般には、メツキ法、電解ある
いは無電解溶融塩浴浸漬法、セメンテーシヨン
法、溶射法、放電硬化法、etc.である。例えば、無電解溶融塩浴浸漬法は、溶融ホウ酸
または浴融ホウ酸塩浴中に目的とする金属を配合
し、これに被処理物品を浸漬することによつて、
上記金属の炭化物あるいはホウ化物層を被処理材
表面に付着する方法である。一般に金属炭化物あ
るいはホウ化物は硬く、耐摩耗性に富んでいるの
で、耐摩耗性部品、例えば金型、治工具、工作機
械あるいは自動車の摺動部品などとして今日広く
使用されている。（発明が解決しようとする問題点）このように、今日実用化されている処理方法に
は多くのものがあるが、溶融塩浴浸漬法はその処
理方法が簡便であるということから、実用化には
魅力のある方法である。なお、電解溶融塩浴浸漬
法は上述の浸漬時に被処理材を陰極として電解を
併せて行う方法であり、金属化合物の析出が促進
されるが、処理操作がかなり複雑となり、高価な
処理といえる。そこで、本発明者は単なる溶融塩浴浸漬法によ
る表面処理に着目して検討をおこなつた。しかし、被処理物品表面に形成する金属化合物
層は非常に安定したものが要求され、このこと
は、通常の溶融塩化物浴では多くの金属化合物は
遊離してこない、つまり反応しないということで
あり、一般にそのような金属化合物層の形成は困
難と考えられていた。そのために従来はホウ酸も
しくはホウ酸塩浴を利用しているのである。ここに、本発明者は、溶融塩の組成並びにそれ
に添加する金属化合物の種類についてその組合せ
を種々検討し、反応エネルギー的に最も可能性の
ある組合せをいくつか取り出して、実際に処理を
行つてみたところ、従来、反応しないと考えられ
ていた金属酸化物についてもフツ化物の存在下で
はフツ化金属イオンに変化し、かかる化合物の存
在下では金属炭化物（あるいはホウ化物）が容易
に被処理物品表面に析出し、そのようにして得ら
れた処理表面が基体と密着するとともにすぐれた
硬さ、耐摩耗性、さらには耐食性を有することを
見出し、先に特願昭59−207548号として特許出願
した。また、本発明者は、同様な操作によりTi材物
品についてボロン化合物層を形成することを見い
出して、特願昭60−165152号として特許出願し
た。ここに、本発明はそれをさらに発展させたもの
でその特徴とするところは、表面にCr、Ｖ、Ｗ、
Mo、Zr、Hf、Nb、Ta、Niおよびそれらの合金
から選んだ金属を含有する物品をフツ化物含有溶
融塩化物浴に浸漬することにより形成したボロン
化合物層を前記表面に備えた表面処理物品であ
る。また別の特徴によれば、本発明は、フツ化物含
有溶融塩化物浴にボロン酸化物およびボロンを含
む合金を添加して浸漬浴を調製し、次いで、表面
にCr、Ｖ、Mo、Zr、Hf、Nb、Ta、Niおよび
それらの合金から選んだ金属を含有する物品の処
理すべき表面を適宜時間該浸漬浴に浸漬すること
を特徴とする、前記物品の表面にボロン化合物層
を形成する方法である。ここに、「表面にCr、Ｖ、Ｗ、Mo、Zr、Hf、
Nb、Ta、Niおよびそれらの合金から選んだ金
属を含有する物品」とはそれらの金属で全体を構
成されたものでも、また適宜物品にそれらの金属
をめつきして得たものでもいずれであつてもよ
く、少なくともその表面にかかる金属が存在して
いる物品をいうものである。そのための方法とし
ては、例えば、電気、無電解めつき法、クラツド
法、物理蒸着法（例：スパツタリング）、化学蒸
着法（例：気相メツキ）等多くのものを挙げるこ
とができる。もちろん、物品それ自体はその限り
において何らその材質、形状等制限されるもので
はない。本発明は塩化物浴の有する利点を利用するもの
で、前記溶融塩化物浴はアルカリ金属、アルカリ
土類金属の塩化物の少なくとも一種から成るもの
であつてもよく、また一態様によれば、前記フツ
化物はアルカリ金属またはアルカリ土類金属のフ
ツ化物である。（作用）上記溶融塩化物浴は、一般にはKCl−BaCl₂を
基本組成とし、これにフツ物、例えばNaFを添
加したものである。その他、溶融塩化物浴として
は、代表的にはNaCl、LiCl、CaCl₂等が例示さ
れ、またフツ化物としては、NaF、KF、LiF、
CaF₂、BaF₂等がある。好ましくはアルカリ金属
塩化物−アルカリ土類金属塩化物−アルカリ金属
フツ化物から成る浴組成が好ましい。そのときの
具体的組成割合などはすでに当業者には明らかな
ところであるが、一般には、KCl−BaCl₂−NaF
系の場合、KClは、５〜95モル％、BaCl₂は、５
〜95モル％、そしてNaFは、５〜50モル％であ
る。フツ化物が50モル％を超えると、浴温度が高
くなりすぎるばかりでなく、腐食の問題が生じ
る。このような塩化物浴に、ボロンは酸化物として
加えられるが、酸化物は入手も容易であり、ま
た、一般的に取扱も容易であることから、有利で
ある。また、他の一部は、それを含む合金、例え
ばフエロアロイなどとして添加してもよく、これ
も本発明の有利な点である。このように、フツ化物としてナトリウム金属の
フツ化物を使用した場合、溶融塩中のNaFとボ
ロン酸化物とが反応して、部分的にフツ化ホウ素
酸カリやフツ化ホウ素酸ソーダ等が生成する。
B₂O₃→KBF₄である。そしてこれは、次いで被処
理物品表面で反応して、例えばCrB₂、VB₂とな
る。浸漬時間、温度は一般には、700〜1000℃で１
〜数時間処理すれば十分である。ボロン合金の添加量については制限はないが、
重量％で浴全重量の一般には２〜20％、好ましく
は５〜15％である。同様にボロン酸化物の量も制
限はないが、２〜７％、好ましくは５〜７％であ
る。次に本発明を実施例によつて、さらに具体的に
説明する。なお、本明細書において「％」は特に
ことわりがなければ、「重量％」である。実施例本例では、磁性ルツボにKCl、BaCl₂および
NaFをそれぞれ42.2、20.2、および37.6モル％加
えて加熱溶融した後、一旦温度を600〜700℃に下
げて、所定量のボロン酸化物および第１表に組成
を示すボロン合金粉末（フエロアロイ）を添加し
て、十分撹拌し、浸漬浴とした。このようにして
調製した浸漬浴にそれぞれ20.0μｍ厚にCrおよび
Ｖを電気めつきした冷延鋼板を所定時間だけ浸漬
した。第１表（重量％）Ｂ Al Ｃ Si Fe 19.59 4.36 0.01 0.64 残反応条件を種々変えて一連の実験を行つた。そ
れらの結果を第２表および第３表にまとめて示
す。第２表および第３表は浸漬温度および時間を
種々変えて行つたときの各生成ボロン化合物の組
成とその被覆厚さとのデータをまとめて示す。なお、本発明にかかる方法にあつては、合金
（もしくは単体金属）とフツ化金属イオンとが同
時に存在しなければ反応は進行しない。換言すれ
ば、合金（もしくは単体金属）と金属酸化物およ
びフツ化物とが共存しなければ皮膜形成は起こら
なかつた。次に、KCl15ｇ、BaCl₂20ｇ、NaF7.5ｇ、ボロ
ン酸化物１ｇ、Ｂ−Fe合金粉末５ｇを加えて調
製した浸漬浴を使い、純Zr材板を1000℃で２時
間処理した場合に得られた皮膜についてその硬
度、耐摩耗性、および耐食性をそれぞれ試験し
た。マイクロビツカース硬度計によつて測定した上
記皮膜の表面硬さは2800Hvであつた。極めて高
い硬度が得られるのが分かる。耐摩耗性の試験は往復動摩耗試験機によつて行
つたが、その結果からは、ほとんど摩耗がみられ
なかつた。なお、耐食性についても、H₂SO₄溶液中およ
びNaCl溶液中のいずれにおいてもすぐれた結果
が得られた。なお、上記のCr、Ｖ以外の金属についても、
それらについてはスパツタリングにより冷延鋼板
に厚さ40μｍに被膜層を設けてから同様な処理を
したところ、ほぼ同じ結果が確認された。（効果）このように、本発明によれば、取扱いの容易な
溶融塩化物浴を使用するという簡便な浸漬処理だ
けで従来のホウ酸塩浴で得られた、あるいは電解
処理と組合せて得られた表面皮膜と同等あるいは
それより優れた表面皮膜が得られるのであつて、
当業界の発展に寄与するところ大である。なお、本発明方法にあつて、必要によりさらに
電解処理法を組合せても良いことは明らかであ
る。

【表】

Claims

【特許請求の範囲】１表面にCr、Ｖ、Ｗ、Mo、Zr、Hf、Nb、
Ta、Niおよびそれらの合金から選んだ金属を含
有する物品をフツ化物含有溶融塩化物浴に浸漬す
ることにより形成したボロン化合物層を前記表面
に備えた表面処理物品。２フツ化物含有溶融塩化物浴にボロン酸化物お
よびボロンを含む合金を添加して浸漬浴を調製
し、次いで、表面にCr、Ｖ、Ｗ、Mo、Zr、Hf、
Nb、Ta、Niおよびそれらの合金から選んだ金
属を含有する物品の処理すべき表面を適宜時間該
浸漬浴に浸漬することを特徴とする、前記物品の
表面にボロン化合物層を形成する方法。３前記溶融塩化物浴がアルカリ金属、アルカリ
土類金属の塩化物の少なくとも一種から成る、特
許請求の範囲第２項に記載の方法。４前記フツ化物がアルカリ金属またはアルカリ
土類金属のフツ化物である、特許請求の範囲第２
項または第３項に記載の方法。