JPH0270074A

JPH0270074A - タングステンカーバイト層を有する耐摩耗性物品の製造方法

Info

Publication number: JPH0270074A
Application number: JP21999088A
Authority: JP
Inventors: Katsuyoshi Sumiya; 角谷　勝嘉; Kenichi Tamura; 賢一田村; Tadashi Takano; 正高野; Atsumi Nakao; 中尾　敦巳
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1988-09-02
Filing date: 1988-09-02
Publication date: 1990-03-08

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。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、タングステンカーバイト層を有する耐摩耗性
物品の製造方法に関するものであり、さらに詳細には、
母材として、軟鋼を用いた、タングステンカーバイト層
を有する耐摩耗性物品の製造方法に関するものである。

先行技術摺動部材など、耐摩耗性が要求される金属部材において
は、表面に耐摩耗性を設けて、耐摩耗性の向上を図るこ
とが、広くおこなわれている。

たとえば、特公昭６０−５８３０７号公報は、鋼製の母
材の表面に、りん化ニッケル層を無電解ニッケル法によ
り設けた後、さらに、その上に、耐摩耗性材料であるタ
ングステンカーバイトよりなる層を化学蒸着によって設
けて、耐摩耗性に優れたダイス型を製造する方法を提案
している。

しかし、母材として、軟鋼を用いる場合には、化学蒸着
により、タングステンカーバイト層を設ける際の温度が
高温であるため、製品の硬度が低下するという問題があ
った。

したがって、このような硬度低下の問題を解決するため
、軟鋼を母材とする場合には、まず、軟鋼を、アンモニ
アガスが供給される炉内に、温度５００℃乃至５３０℃
で、３０乃至５０時間保持し、窒化処理を施して、軟鋼
の表面に鉄窒化物を形成し、しかる後に、りん化ニッケ
ル層およびタングステンカーバイト層を設けるのが一般
であった。

発明の解決しようとする問題点しかしながら、このように、軟鋼表面に窒化処理を施し
た後に、りん化ニッケル層およびタングステンカーバイ
ト層を設ける場合には、軟鋼表面に、高濃度の鉄窒化物
が発生し、このため、りん化ニッケル層と母材との密着
力が低下して、その結果、タングステンカーバイト層の
密着力も十分でなく、製品の耐摩耗性を十分に向上させ
ることができないという問題があった。

発明の目的本発明は、軟鋼を母材とした物品の耐摩耗性を十分に向
上させることのできるとともに十分な硬度を有するタン
グステンカーバイト層を有する耐摩耗性物品の製造方法
を提供することを目的とするものである。

発明の構成本発明者は、本発明のかかる目的を達成するため、鋭意
研究を重ねた結果、軟鋼の表面に鉄窒化物層を形成した
後、りん化ニッケル含有層を形成するのに先立って、不
活性ガスを炉内に供給しつつ、窒化処理条件より高い温
度の下で、軟鋼を炉内に保持することにより、軟鋼の表
面に形成された鉄窒化物が、軟鋼内に拡散し、軟鋼表面
の鉄窒化物が低下して、その後に、りん化ニッケル含有
層およびタングステンカーバイト層を形成したとき、軟
鋼表面とりん化ニッケル含有層との密着力が損なわれる
ことがなく、十分な硬度と耐摩耗性を備えた物品を得る
ことができることを見出した。

すなわち、本発明の前記目的は、軟鋼を、アンモニアガ
スが供給される炉内に、温度５００℃乃至５３０℃で、
３０乃至５０時間保持して、窒化処理し、軟鋼の表面に
鉄窒化物の層を形成し、無電解ニッケル法によって、鉄
窒化物層上にりん化ニッケル含有層を形成し、化学蒸着
によって、りん化ニッケル含有層上にタングステンカー
バイト層を形成するタングステンカーバイト層を有する
耐摩耗性物品の製造方法において、軟鋼の表面に鉄窒化
物層を形成した後、りん化ニッケル含有層を形成するの
に先立って、不活性ガスを炉内に供給し、窒化処理条件
より高い温度の下で、軟鋼を炉内に保持することによっ
て達成される。

本発明において、鉄窒化物の拡散処理は、窒化処理条件
より３０℃乃至５０℃高い温度の下でおこなうことが好
ましい。窒化処理条件における処理温度との差が、３０
℃未満では、鉄窒化物の拡散が不十分で、軟鋼表面の鉄
窒化物濃度を所望の程度に低下させることはできず、ま
た、５０℃を越えると、拡散が進みすぎて、必要以上に
、軟鋼表面の鉄窒化物濃度が低くなり、窒化処理をおこ
なった意味がなくなるだけでなく、母材に悪影響を与え
るおそれがある。

本発明において、鉄窒化物の拡散処理はまた、３時間乃
至５時間にわたっておこなうことが好ましい。３時間未
満のときは、十分鉄窒化物を拡散させることができず、
軟鋼表面の鉄窒化物濃度も所望の程度に低下しないし、
また、５時間を越えると、拡散が進みすぎて、必要以上
に、軟鋼表面の鉄窒化物濃度が低くなり、窒化処理をお
こなった意味がなくなってしまう。

本発明において、不活性ガスとは、アルゴンその他の不
活性ガスの他、窒素ガスも含まれる。

本発明において、軟鋼の窒化処理は、５００〜５３０℃
に保たれ、２．０〜３．０　ｍ’　／　ｈの流量でアン
モニアガスが供給されている炉内に、軟鋼を、３０〜５
０時間保持することによっておこなわれる。窒化処理中
に炉内に供給されるアンモニアガスの分解率は、３０〜
３５％であることが好ましい。

実施例本発明の効果を、より一層明瞭なものとするため、以下
に実施例を掲げる。

実施例ＩＪ　Ｉ　ＳＧ４２０２に規定されるロックウェル硬度３
０のアルミニウム、クロム、モリブデン鋼鋼材ＳＡＣＭ
６４５よりなる径８ｍｍＸ　１００ｎ＋ｍの丸棒を、ア
ンモニアガスを、２．３ｍ’／ｈの流量で供給しつつ、
温度を５２０℃に保った炉内に５０時間保持して、アン
モニアガス分解率３３％で、窒化処理をおこない、１１
のサンプルを得た。

これら１１のサンプルのうち、１０のサンプルは、さら
に、５５０℃に保った炉内に、３．５時間保持し、窒化
物の拡散処理を施した後、酸性無電解ニッケルメッキ浴
を用いて、９０℃で３０分にわたり、メツキを施して、
その表面に、厚さ４μのりん化ニッケル含有層を形成し
、サンプル＃１〜１０を得た。

残りの１つのサンプルは、拡散処理を施すことなく、上
述したのと同一の条件で、メツキを施して、その表面に
、厚さ４μのりん化ニッケル含有層を形成し、サンプル
＃１１を得た。

こうして得られたサンプル＃１〜１１のそれぞれにつき
、ＪＩＳＢＯ６０１に規定された方法により、りん化ニ
ッケル含有層の表面粗さを測定した。その結果を、第１
図に示す。第１図においては、サンプル＃１〜ｌＯの表
面粗さは、その平均値によって示されている。

第１図より明らかなように、窒化物の拡散処理をおこな
わないサンプル＃１１では、表面粗さは１．６μであっ
たのに対し、窒化物の拡散処理をおこなったサンプル＃
１〜１０では、０．３５μであり、本発明にかかるサン
プル＃１〜１０においては、りん化ニッケル含有層の表
面粗さが大幅に改善され、母材であるＳＡＣＭ６４５と
りん化ニッケル含有層との密着力が大幅に向上している
ことが判明した。なお、サンプル＃１〜１０の表面粗さ
は、すべて０．３〜０．４μの範囲内に入っていた。

また、サンプル＃１〜１１のそれぞれにつき、中央部に
荷重を加えて、９０度の角度に曲げ、中央部の両側３０
ｍｍの範囲に発生した割れの数を、１０倍の拡大鏡を用
いて求めた。その結果を、第２図に示す。第２図におい
ては、サンプル＃１〜１０の割れ発生数は、その平均値
によって示されている。

第２図より明らかなように、窒化物の拡散処理をおこな
わないサンプル＃１１では、割れの数は３５であったの
に対し、窒化物の拡散処理をおこなったサンプル＃１〜
１０ては、４，５であり、本発明にかかるサンプル＃１
〜１０においては、母材であるＳＡＣＭ６４５とりん化
ニッケル含有層との密着力が大幅に向上していることが
判明した。

なお、サンプル＃１〜１０の割れ発生数は、すべて４〜
５の範囲内であった。

また、りん化ニッケル層を設ける前のサンプル＃１とサ
ンプル＃１１とについて、表面からの深さと硬さとの関
係を測定した結果を、第３図に示す。第３図より明らか
なごとく、拡散処理を施さないサンプル＃１１は、表面
の硬度は高いが、内部にいくにしたがって、その硬度は
急速に低下することが認められ、他方、本発明にかかる
サンプル＃１は、表面の硬度は、サンプル＃１１より低
いものの、かなりの深さまで、その硬度は低下しないこ
とが認められた。このことは、サンプル＃１にあっては
、窒化物が内部に拡散して、ある程度の深さまで、はぼ
均一の濃度で、窒化物が分布していることを示すもので
ある。

さらに、サンプル＃１〜１１と同一の条件で窒化処理を
施し、その後、５５０℃に保った炉内に３．０時間保持
し、窒化物の拡散処理を施した後、酸性無電解ニッケル
メッキ浴を用いて、９０℃で３０分にわたり、メツキを
施して、その表面に、厚さ４μのりん化ニッケル含有層
を形成したサンプル＃２１〜３０、および、サンプル＃
１〜１１と同一の条件で窒化処理を施し、その後、５５
０℃に保った炉内に５．０時間保持し、窒化物の拡散処
理を施した後、酸性無電解ニッケルメッキ浴を用いて、
９０℃で３０分にわたり、メツキを施して、その表面に
、厚さ４μのりん化ニッケル含有層を形成したサンプル
＃３１〜４０につき、サンプル＃１〜１１と同様に、Ｊ
　Ｉ　ＳＢＯ６０１に規定された方法により、りん化ニ
ッケル含有層の表面粗さを測定したところ、その平均値
は、それぞれ、０．３６μ、０．３３μであり、各サン
プルの表面粗さは、すべて０．３〜０．４μの範囲内に
入っていた。

また、これらのサンプル＃２１〜３０およびサンプル＃
３１〜４０につキ、サンプル＃１〜１１と同様にして、
中央部に荷重を加えて、９０度の角度に曲げ、中央部の
両側３０ｍｍの範囲に発生した割れの数を、１０倍の拡
大鏡を用いて求めたところ、サンプル＃２１〜３０、サ
ンプル＃３１〜４０の割れ発生数の平均値は、それぞれ
、４，７．４．３であった。

実施例２実施例１と同一の条件で、窒化処理、窒化物の拡散処理
をおこなった後に、りん化ニッケル含有層を設けた１０
のサンプルおよび窒化物の拡散処理をおこなわずに、り
ん化ニッケル含有層を設けた１つのサンプルを得た。

これらの１１のサンプルに、フッ化タングステン、ベン
ゼン、水素およびアルゴンのモル比が、２５：１１００
：１５の混合ガスを、５β／ｈの流量で供給している１
　００Ｔｏｒｒの真空炉内に入れ、４５０℃の温度で６
０分保持し、表面に、厚さ８μのタングステンカーバイ
ト層を形成した。

こうして得られた拡散処理を施したサンプル＃４１〜５
０と拡散処理を施さなかったサンプル＃５１とにつき、
実施例１と同様にして、タングステンカーバイト層の表
面粗さおよび割れ発生数を測定した結果を、それぞれ、
第４図および第５図に示す。第４図におけるサンプル＃
４１〜５０の表面粗さおよび第５図におけるサンプル＃
４１〜５０の割れ発生数は、それぞれ、平均値で示され
ている。

第４図より明らかなように、窒化物の拡散処理をおこな
わないサンプル＃５１では、タングステンカーバイト層
の表面粗さは１．８μであったのに対し、窒化物の拡散
処理をおこなったサンプル＃４１〜５０では、０．４０
μであり、本発明にかかるサンプル＃４１〜５０におい
ては、タングステンカーバイト層の表面粗さが大幅に改
善され、母材であるＳＡＣＭ６４５とりん化ニッケル含
有層との密着力のみならず、タングステンカーバイト層
の密着力も大幅に向上していることが判明した。

また、第５図より明らかなように、窒化物の拡散処理を
おこなわないサンプル＃５１では、割れの数は３８であ
ったのに対し、窒化物の拡散処理をおこなったサンプル
＃４１〜５０では、５．０であり、本発明にかかるサン
プル＃４１〜５０においては、母材であるＳＡＣＭ６４
５とりん化ニッケル含有層との密着力のみらず、タング
ステンカーバイト層の密着力も大幅に向上していること
が判明した。

発明の効果本発明によれば、軟鋼を母材とした、タングステンカー
バイト層を有する耐摩耗性および硬度の向上した物品を
得ることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例１における表面粗さの測定結
果を示すグラフであり、第２図は、割れ発生数を示すグ
ラフ、第３図は、表面からの深さと硬さとの関係を示す
グラフである。第４図は、本発明の実施例２における表
面粗さの測定結果を示すグラフであり、第５図は、割れ
発生数を示すグラフである。敞キー　　００００冨

Claims

【特許請求の範囲】

軟鋼を、アンモニアガスが供給される炉内に、温度５０
０℃乃至５３０℃で、３０乃至５０時間保持して、窒化
処理し、軟鋼の表面に鉄窒化物の層を形成し、無電解ニ
ッケル法によって、前記鉄窒化物層上にりん化ニッケル
含有層を形成し、化学蒸着によって、該りん化ニッケル
含有層上にタングステンカーバイト層を形成するタング
ステンカーバイト層を有する耐摩耗性物品の製造方法に
おいて、前記軟鋼の表面に前記鉄窒化物層を形成した後
、前記りん化ニッケル含有層を形成するのに先立って、
不活性ガスを前記炉内に供給し、前記窒化処理条件より
高い温度の下で、前記軟鋼を前記炉内に保持することを
特徴とするタングステンカーバイト層を有する耐摩耗性
物品の製造方法。