JPH0230704A - 超硬合金皮膜の形成方法 - Google Patents
超硬合金皮膜の形成方法Info
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- JPH0230704A JPH0230704A JP17843388A JP17843388A JPH0230704A JP H0230704 A JPH0230704 A JP H0230704A JP 17843388 A JP17843388 A JP 17843388A JP 17843388 A JP17843388 A JP 17843388A JP H0230704 A JPH0230704 A JP H0230704A
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Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野コ
本発明は、金属基村上に超硬合金皮膜を形成する超硬合
金皮膜の形成方法に関する。
金皮膜の形成方法に関する。
[従来の技術及び解決しようとする課題]WC,TiC
,TaC等のセラミックとC01N1などの金属とのサ
ーメットである超硬合金は、硬度が高く、またセラミッ
クスに比べて靭性が高く、耐摩耗材料として優れた性質
を備えた材料である。
,TaC等のセラミックとC01N1などの金属とのサ
ーメットである超硬合金は、硬度が高く、またセラミッ
クスに比べて靭性が高く、耐摩耗材料として優れた性質
を備えた材料である。
従来、このような超硬合金の優れた性質に着目し、超硬
合金を利用する技術が開発されているが、その一つとし
て、焼結した超硬合金プレートを基材に銀ロウ付けする
方法がある。
合金を利用する技術が開発されているが、その一つとし
て、焼結した超硬合金プレートを基材に銀ロウ付けする
方法がある。
しかしながら、その方法は、複雑な形状を作成すること
が難しく、例えば摺動部材に使用することが困難であっ
た。また、銀ロウ付けする超硬合金の厚みをある程度厚
くする必要があり、超硬合金の比重が13〜14という
ように重いこともあって、全体の重量が増加してしまう
課題がある。
が難しく、例えば摺動部材に使用することが困難であっ
た。また、銀ロウ付けする超硬合金の厚みをある程度厚
くする必要があり、超硬合金の比重が13〜14という
ように重いこともあって、全体の重量が増加してしまう
課題がある。
更に、超硬合金は高価であるので、厚くするとコストア
ップにつながるという課題もある。
ップにつながるという課題もある。
また、他の形成方法として、溶射方法によって超硬合金
を碁打上に吹き付けそのまま超合金皮膜とする方法があ
る。
を碁打上に吹き付けそのまま超合金皮膜とする方法があ
る。
その方法は、基材が複雑な形状物であっても、その表面
に数10〜数100μmの超硬合金皮膜を形成でき、摺
動部材として使用可能である。しかし、そもそも溶料皮
膜は、超硬合金組成粒子を寒村上に堆積させたものであ
り、多くの気孔を含んている多孔質構造のものであるた
めに、硬度も焼結した超硬合金より低く、また組成粒子
の堆積物のために組成粒子間の結合力も強くなく、組成
粒子が脱落し易く耐摩耗性に課題がある。
に数10〜数100μmの超硬合金皮膜を形成でき、摺
動部材として使用可能である。しかし、そもそも溶料皮
膜は、超硬合金組成粒子を寒村上に堆積させたものであ
り、多くの気孔を含んている多孔質構造のものであるた
めに、硬度も焼結した超硬合金より低く、また組成粒子
の堆積物のために組成粒子間の結合力も強くなく、組成
粒子が脱落し易く耐摩耗性に課題がある。
更に、他の方法として、特開昭63−4077号公報に
開示されているように、基材の表面に超硬合金組成粒子
を堆積させ、レーザ、電子ビーム、TIGアーク等の高
密度エネルギーを照射することによって、超硬合金組成
粒子な液相焼結させる方法がある。
開示されているように、基材の表面に超硬合金組成粒子
を堆積させ、レーザ、電子ビーム、TIGアーク等の高
密度エネルギーを照射することによって、超硬合金組成
粒子な液相焼結させる方法がある。
この方法においては、複雑形状物や摺動部材上に、高硬
度且つ高密度の液相焼結合金を数10〜数100μm形
成することができる。しかしながら、その耐摩耗性を向
上させるためには、超硬合金中のWC等の硬質セラミッ
クス成分を増加させる必要がある。その結果、セラミッ
クス成分の増加につれて、超硬合金皮膜の熱膨張係数が
小ざくなり、基材との熱膨張係数の差が大きくなってし
まう。
度且つ高密度の液相焼結合金を数10〜数100μm形
成することができる。しかしながら、その耐摩耗性を向
上させるためには、超硬合金中のWC等の硬質セラミッ
クス成分を増加させる必要がある。その結果、セラミッ
クス成分の増加につれて、超硬合金皮膜の熱膨張係数が
小ざくなり、基材との熱膨張係数の差が大きくなってし
まう。
そのため、レーザなどの高密度エネルギ照射後の冷却過
程における収縮差により、超硬合金皮膜と基材との間の
界面に大きい応力が生じ、皮膜が剥離するという課題が
ある。
程における収縮差により、超硬合金皮膜と基材との間の
界面に大きい応力が生じ、皮膜が剥離するという課題が
ある。
本発明は、このような従来の超硬合金形成方法に課題に
鑑み、高密度エネルギ照射後の冷却過程における収縮差
により超硬合金皮膜と基材との間の界面に生じる応力を
小さくすることによって、超硬合金皮膜が基材から剥離
することを防止できる超硬合金形成方法である。
鑑み、高密度エネルギ照射後の冷却過程における収縮差
により超硬合金皮膜と基材との間の界面に生じる応力を
小さくすることによって、超硬合金皮膜が基材から剥離
することを防止できる超硬合金形成方法である。
[課題を解決するための手段]
本発明は、超硬合金組成粒子を金属基材表面に堆積させ
る際、超硬合金の成分を基材側では金属成分が所期量よ
り多く、超硬合金皮膜の表層側に向かって、漸次セラミ
ック成分が増加するように堆積させることによって、上
記目的を達成する。
る際、超硬合金の成分を基材側では金属成分が所期量よ
り多く、超硬合金皮膜の表層側に向かって、漸次セラミ
ック成分が増加するように堆積させることによって、上
記目的を達成する。
[作用]
本発明は、基材側より超硬合金皮膜表側に向かって段階
的に金属成分を減少させるように超硬合金組成粒子を堆
積させ、レーザなどの高密度エネルギーを照射させて液
相焼結した後、高温から冷却される過程において超硬合
金皮膜最上部の超硬合金層と基材との間の体積収縮率量
の差をその間の皮膜内部で段階的に吸収させる。その結
果、体積収縮量の差によって生じる応力な超硬合金皮膜
全体に分散させて、超硬合金皮膜と基材との界面に応力
集中が生じることを防止する。
的に金属成分を減少させるように超硬合金組成粒子を堆
積させ、レーザなどの高密度エネルギーを照射させて液
相焼結した後、高温から冷却される過程において超硬合
金皮膜最上部の超硬合金層と基材との間の体積収縮率量
の差をその間の皮膜内部で段階的に吸収させる。その結
果、体積収縮量の差によって生じる応力な超硬合金皮膜
全体に分散させて、超硬合金皮膜と基材との界面に応力
集中が生じることを防止する。
[実施例]
以下に、本発明をその実施例を示す図面に基づいて説明
する。
する。
第1図は、本発明の一実施例に係る超硬合金皮膜の形成
方法によって、寒村上に形成された超硬合金皮膜の断面
図である。なお、説明を分かりやすくするため、図面に
おける寸法は誇張して描いである。
方法によって、寒村上に形成された超硬合金皮膜の断面
図である。なお、説明を分かりやすくするため、図面に
おける寸法は誇張して描いである。
炭素鋼5IOCからなる基材lの表面上に#46アルミ
ナを空気圧5 kgf/ cm2で吹き付けてプラスト
する。次に、プラズマ溶射により50%WC−50%C
o合金の第1N2.75%WC−25%Co合金の第2
層3、そして目的の硬度を有する88%WC−12%C
o合金の第3層4を、それぞれそれぞれ膜厚100μm
程度で堆積させる。次に、エネルギー密度が100OO
J/ cm2以上となるように、CO2レーザを照射し
て液相焼結させる。その結果、第1層2、第2層3、第
3層4は同種材料から出来ているため、各層の界面は良
好に形成する。また、炭素as i ocの基材1、W
C−50%Co合金の第1層2、WC−25%Co合金
の第2層3、WC−12%Co合金の第3層4の各熱膨
張係数は、それぞれ、12 X 10−6/℃、9 X
10−6/’C17X 10−6/℃、5X10−6
/’C程度である。したがって、レーザ照射後の冷却過
程における収縮率が各層で段階的に異なっているため、
その冷却過程における収縮時に生じる応力が超硬合金皮
膜の全体で吸収される。その結果、基材lと超硬合金皮
膜層2との界面での応力集中が防止される。
ナを空気圧5 kgf/ cm2で吹き付けてプラスト
する。次に、プラズマ溶射により50%WC−50%C
o合金の第1N2.75%WC−25%Co合金の第2
層3、そして目的の硬度を有する88%WC−12%C
o合金の第3層4を、それぞれそれぞれ膜厚100μm
程度で堆積させる。次に、エネルギー密度が100OO
J/ cm2以上となるように、CO2レーザを照射し
て液相焼結させる。その結果、第1層2、第2層3、第
3層4は同種材料から出来ているため、各層の界面は良
好に形成する。また、炭素as i ocの基材1、W
C−50%Co合金の第1層2、WC−25%Co合金
の第2層3、WC−12%Co合金の第3層4の各熱膨
張係数は、それぞれ、12 X 10−6/℃、9 X
10−6/’C17X 10−6/℃、5X10−6
/’C程度である。したがって、レーザ照射後の冷却過
程における収縮率が各層で段階的に異なっているため、
その冷却過程における収縮時に生じる応力が超硬合金皮
膜の全体で吸収される。その結果、基材lと超硬合金皮
膜層2との界面での応力集中が防止される。
第2図は、本発明の他の実施例に係る超硬合金皮膜の形
成方法によって、基材上に形成された超硬合金皮膜の断
面図である。なお、説明を分かりやすくするため、図面
における寸法は誇張して描いである。
成方法によって、基材上に形成された超硬合金皮膜の断
面図である。なお、説明を分かりやすくするため、図面
における寸法は誇張して描いである。
同図において、炭素fi510cの基材1の表面上に、
#46アルミナを空気圧5 Jf/ cn+2で吹き付
けてブラストする。次に、その基材1上に低炭素鋼を膜
厚50 )t m程度プラズマ溶射して第1層5を形成
する。次に第1N5で用いた低炭素鋼と、目的とする材
料である超硬合金の88%Vl/C−12%COとを混
合する。その混合は、その容積比でそれぞれ、3:l、
1:1.1:3となるように3種類用意する。そして、
そゐ順で、それぞれ第2層6、第3層7、第4層8をプ
ラズマ溶射によって、第1F’5上に堆積する。それら
、第2H6、第3層7、第4NBは、膜厚が各々50μ
mとなるように堆積する。その後、その第4層8の上に
、最上層4として、WC−12%Co合金を100〜1
50μmの膜厚でプラズマ溶射する。次に、このように
5Nになっている超硬合金皮膜の上から、エネルギー密
度カ月0000J/ cm2以上となるように照射を行
い、液相焼結させる。その結果、基材lと第1層5であ
る低炭素鋼は同種材料であるため、良好な形成が得られ
、第1層5から最上層4までの界面では各々段階的な組
成変化であるため、この場合も良好な形成状態となる。
#46アルミナを空気圧5 Jf/ cn+2で吹き付
けてブラストする。次に、その基材1上に低炭素鋼を膜
厚50 )t m程度プラズマ溶射して第1層5を形成
する。次に第1N5で用いた低炭素鋼と、目的とする材
料である超硬合金の88%Vl/C−12%COとを混
合する。その混合は、その容積比でそれぞれ、3:l、
1:1.1:3となるように3種類用意する。そして、
そゐ順で、それぞれ第2層6、第3層7、第4層8をプ
ラズマ溶射によって、第1F’5上に堆積する。それら
、第2H6、第3層7、第4NBは、膜厚が各々50μ
mとなるように堆積する。その後、その第4層8の上に
、最上層4として、WC−12%Co合金を100〜1
50μmの膜厚でプラズマ溶射する。次に、このように
5Nになっている超硬合金皮膜の上から、エネルギー密
度カ月0000J/ cm2以上となるように照射を行
い、液相焼結させる。その結果、基材lと第1層5であ
る低炭素鋼は同種材料であるため、良好な形成が得られ
、第1層5から最上層4までの界面では各々段階的な組
成変化であるため、この場合も良好な形成状態となる。
本実施例の場合は、基材1と第1F15とは、いずれも
低炭素鋼であるため、この界面に生じる応力は非常に小
さく、また、各層の界面に生じる応力は分散されるため
、いずれかの特定の界面に応力が集中する心配が無い。
低炭素鋼であるため、この界面に生じる応力は非常に小
さく、また、各層の界面に生じる応力は分散されるため
、いずれかの特定の界面に応力が集中する心配が無い。
[発明の効果]
本発明は、以上の説明から明らかなように、金属基材側
では金属成分が所期量より多く、超硬合金皮膜の表層側
に向けて漸次セラミック成分が増加し表層部で所期の配
合比率となるように、超硬合金組成粒子を堆積させ、液
相焼結させるので、超硬合金皮膜と金属基材との熱膨張
率差によって生じる応力集中を緩和することが出来、超
硬合金皮膜と基材との剥離を防止することが出来る。
では金属成分が所期量より多く、超硬合金皮膜の表層側
に向けて漸次セラミック成分が増加し表層部で所期の配
合比率となるように、超硬合金組成粒子を堆積させ、液
相焼結させるので、超硬合金皮膜と金属基材との熱膨張
率差によって生じる応力集中を緩和することが出来、超
硬合金皮膜と基材との剥離を防止することが出来る。
また、溶射方法によって、超硬合金組成粒子を金属基材
の表面に付着させるものでは、複雑形状の製品への適用
が容易となる利点もある。
の表面に付着させるものでは、複雑形状の製品への適用
が容易となる利点もある。
第1図は、本発明の一実施例に係る超硬合金皮膜の形成
方法により金属基材に形成された超硬合金皮膜の断面図
、第2図は、本発明の他の実施例に係る超硬合金皮膜の
形成方法により金属基打上に形成された超硬合金皮膜の
断面図である。 l・・・基材2.3.4.6.7.8・・・超硬合金層
5・・・低炭素鋼層 出願人 ブラザー工業株式会社
方法により金属基材に形成された超硬合金皮膜の断面図
、第2図は、本発明の他の実施例に係る超硬合金皮膜の
形成方法により金属基打上に形成された超硬合金皮膜の
断面図である。 l・・・基材2.3.4.6.7.8・・・超硬合金層
5・・・低炭素鋼層 出願人 ブラザー工業株式会社
Claims (2)
- (1)金属基材の表面にセラミック材料と金属材料との
混合物からなる超硬合金組成粒子を堆積させ、高密度エ
ネルギーを与えることによて、前記超硬合金組成粒子を
液相焼結させて超硬合金皮膜を前記基材表面に形成する
超硬合金皮膜の形成方法において、前記基材上に堆積さ
せる超硬合金組成粒子の成分を、前記基材側では金属成
分が超硬合金組成中の所期量より多く、超硬合金皮膜の
表層側に向けて、漸次セラミック成分が増加し、且つ表
層部で所期配合比率となるような配合比率で堆積させた
後、高密度エネルギーを与えることによって、前記超硬
合金組成粒子を液相焼結させることを特徴とする超硬合
金被膜の形成方法。 - (2)溶射方法によって、前記超硬合金組成粒子を金属
基材上へ堆積させることを特徴とする請求項1の超硬合
金被膜の形成方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17843388A JPH0230704A (ja) | 1988-07-18 | 1988-07-18 | 超硬合金皮膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17843388A JPH0230704A (ja) | 1988-07-18 | 1988-07-18 | 超硬合金皮膜の形成方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0230704A true JPH0230704A (ja) | 1990-02-01 |
Family
ID=16048428
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17843388A Pending JPH0230704A (ja) | 1988-07-18 | 1988-07-18 | 超硬合金皮膜の形成方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0230704A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1176228A3 (de) * | 2000-07-26 | 2005-06-08 | DaimlerChrysler AG | Oberflächenschicht und Verfahren zur Herstellung einer Oberflächenschicht |
CN110257824A (zh) * | 2019-07-12 | 2019-09-20 | 江西省科学院应用物理研究所 | 一种高铬铸铁基耐磨复合涂层的3d打印方法及装置 |
-
1988
- 1988-07-18 JP JP17843388A patent/JPH0230704A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1176228A3 (de) * | 2000-07-26 | 2005-06-08 | DaimlerChrysler AG | Oberflächenschicht und Verfahren zur Herstellung einer Oberflächenschicht |
CN110257824A (zh) * | 2019-07-12 | 2019-09-20 | 江西省科学院应用物理研究所 | 一种高铬铸铁基耐磨复合涂层的3d打印方法及装置 |
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