JPH0217624B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、金属工具等の金属母材の表面を硬化
する表面硬化法に関する。

（従来の技術） 近来、金属の表面硬化法は、周知の如く、加熱
した硼砂塩浴中で浸透金属と母材中に含まれる炭
素とにより炭化物層を形成させるTDプロセスと
か、或はグロー放電や、高周波放電等を利用して
蒸着させる金属をイオン化し、負電圧を印加した
基板上に加速されたイオンが衝突しながら付着し
ていくイオンプレーテイングを中心としたPVD
法（Physical Vapor Deposition）或は加熱した
母材表面上でコーテイングする金属の揮発性化合
物が分解して母材表面に目的とする物質が折出、
堆積するCVD法（Chemical Vapor Deposition）
等が研究開発されている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、前記TDプロセスの方法では稍
もすると硼砂の溶融温度が878℃と高いために溶
液中に完全に浸漬されるまでの間に母材表面に酸
化膜が形成され、その表面に硬化層が形成されて
いるため衝撃、又は、ダイカスト用金型のように
200C〜700℃と温度が急変するので膨張、収縮に
より酸化膜が母材より剥れるため同時に硬化層も
剥離する問題点を有し、又、更に融点878℃の高
温で溶融した硼砂中に、温度差の大きい母材を急
に浸漬するため、各部に歪みが生じ寸法精度の点
等でも劣る問題点を有していた。又、前記PVD
法、CVD法においては、放電装置等、高度の装
置と技術を必要とする各々問題点を有していた。

（問題点を解決するための手段） 本発明は上記の問題点を解決すべく研究の結
果、密封し、温度を上げた加熱炉内の上半部に不
活性ガスと炭素を含有する母材を入れ、加熱炉の
下半部に還元剤を入れて加熱溶融し、その中に、
前記母材に炭化物形成元素の化合物を塗着して浸
漬するか、又は炭化物形成元素の化合物を混入し
て炭化物形成元素を還元遊離せしめた溶融液中に
母材を浸漬し、母材表面に、炭化物形成元素を折
出させ、炉内温度を800℃〜1100℃附近にまで上
げて拡散浸透させ、母材を引き上げて前記不活性
ガス中で冷却し、母材表面に炭化物の被膜を強固
に拡散浸透せしめることにより問題点を解決した
ものである。

以下本発明を図面に基づいて説明すると、加熱
炉１内の下半部にマグネシウム２を入れ、加熱炉
１内の上半部に炭素を含有した母材３を吊下げ
し、母材３の表面に酸化チタン４を塗着し、加熱
炉１を密封し、加熱炉１内を負圧にした後アルゴ
ンガス５を封入し、ヒーター６により炉内を加熱
昇温させ、前記マグネシウム２が溶融した溶融液
７中に、溶融液７と炉内で同温度となつた前記母
材３を降下浸漬し、表面に塗着した酸化チタン４
をマグネシウムの溶融液７で還元せしめ、更に炉
内温度を800℃〜1100℃に上げて母材表面に炭化
物形成元素を折出、拡散、浸透させ、母材を引き
上げ、冷却管８に通水して炉内を冷やし、前記ア
ルゴンガス５中で母材３を冷却して母材表面に炭
化チタンの拡散層を形成する。

（作用） 本発明を実施すると還元剤中で還元遊離した炭
化物形成元素が母材表面に折出、拡散、浸透し、
母材中の炭素と化合して母材表面に炭化物の拡散
層を形成する。

（実施例） 加熱炉１内の下半部に、マグネシウム２を入
れ、加熱炉１の上半部に炭素を含有した母材３を
吊下げし、加熱炉１を密封し、加熱炉１内を負圧
にした後アルゴンガス５を封入し、ヒーター６に
より加熱昇温させ、前記のマグネシウム２が溶融
した溶融液７に、加熱炉１の外側より供給管９を
通して、酸化チタン４′を供給し、溶融液７内に
酸化チタン４′を混入してチタンを還元遊離せし
め、チタンが還元遊離している溶融液中に、溶融
液と炉内で同温度となつた母材３を前記溶融液中
に降下浸漬させ、更に炉内温度を800℃〜1100℃
に上げて母材表面に炭化物形成元素を折出、拡
散、浸透させ、母材を引き上げ、冷却管８に通水
して炉内を冷やし、前記アルゴンガス５中で母材
３を冷却して母材表面に炭化物の拡散層を形成す
る。又、本発明の還元剤はマグネシウムを使用す
ると好成績を得たが、その他の還元剤としてはリ
チウム、ナトリウム、カリウム、カルシウムが適
する。又、炭化物形成元素の化合物としてはチタ
ンの化合物の外、バナジウム、ニオブ、硼素、硅
素の化合物が適する。又、炭化物形成元素として
はチタンが好結果を得るが、その他、バナジウ
ム、ニオブ、硼素、硅素が利用出来る。

（効果） 本発明を実施すると、母材表面が酸化膜等の無
い清浄な表面に、炭化物形成元素が折出、拡散、
浸透するために、剥離等の弊害が絶無となる。
又、密着性のよい高温処理でありながら、母材と
溶融液が同温度の時に浸漬するために、歪まない
ので高い精度のものが期待出来、又、更に炭化物
形成元素の化合物の溶着部分のみに硬化層が形成
されるため他の部分は切削加工も可能となる発明
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施する加熱炉の縦断面図で
ある。 １……加熱炉、２……マグネシウム、３……母
材、４……酸化チタン、５……アルゴンガス、６
……ヒーター、７……溶融液、８……冷却管、９
……供給管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 密封し、温度を上げた加熱炉内の上半部に不
   活性ガスと炭素を含有している母材を入れ、加熱
   炉内の下半部に還元剤を入れて加熱溶融し、溶融
   した還元剤中に、前記母材表面に炭化物形成元素
   の化合物を塗着して浸漬するか、又は、前記還元
   剤中に炭化物形成元素の化合物を先に混入し、後
   から母材を浸漬して、炭化物形成元素が還元遊離
   した状態の溶液中に母材を浸漬することにより母
   材表面に炭化物形成元素を折出させ、更に温度を
   800℃〜1100℃附近にまで上げて拡散浸透させ母
   材を引き上げて上記不活性ガス中で冷却し、母材
   表面に炭化物の被膜を強固に拡散浸透せしめるこ
   とを特徴とする金属の表面硬化法。 ２ 不活性ガスがアルゴンガスであることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の金属の表面硬
   化法。 ３ 還元剤がマグネシウムであることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の金属の表面硬化
   法。 ４ 炭化物形成元素の化合物が酸化チタンである
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の金
   属の表面硬化法。 ５ 炭化物形成元素がチタンであることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の金属の表面硬化
   法。