JPH0351796B2 - - Google Patents
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- JPH0351796B2 JPH0351796B2 JP60165152A JP16515285A JPH0351796B2 JP H0351796 B2 JPH0351796 B2 JP H0351796B2 JP 60165152 A JP60165152 A JP 60165152A JP 16515285 A JP16515285 A JP 16515285A JP H0351796 B2 JPH0351796 B2 JP H0351796B2
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
- C23C2/04—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor characterised by the coating material
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- Organic Chemistry (AREA)
- Chemically Coating (AREA)
- Chemical Treatment Of Metals (AREA)
Description
（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Ti
材物品、およびTi材物品にそのボロン化合物層
を形成する方法、特に、被処理Ti材物品表面に
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
または溶融ホウ酸塩浴中に目的とする金属を溶融
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。 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、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
物層を表面に備えた表面処理Ti材物品である。 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、被処
理Ti材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、被処理Ti材物
品表面にボロン化合物層を形成する方法である。 ここに、Ti材としては純Ti材はもちろん、各
種Ti合金、さらにはそれらと鋼とのTiクラツド
材およびTi被覆材をも包含するものである。 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Ti材表面で反応して、TiB2となる。 浸漬時間、温度は一般には、800〜1000℃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700℃に下げて、
所定量のボロン酸化物およびボロン合金粉末（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第１表に
示す組成のTi板試験片（JIS Ｈ 4600）を所定
時間だけ浸漬した。
材物品、およびTi材物品にそのボロン化合物層
を形成する方法、特に、被処理Ti材物品表面に
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
または溶融ホウ酸塩浴中に目的とする金属を溶融
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。 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、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
物層を表面に備えた表面処理Ti材物品である。 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、被処
理Ti材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、被処理Ti材物
品表面にボロン化合物層を形成する方法である。 ここに、Ti材としては純Ti材はもちろん、各
種Ti合金、さらにはそれらと鋼とのTiクラツド
材およびTi被覆材をも包含するものである。 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Ti材表面で反応して、TiB2となる。 浸漬時間、温度は一般には、800〜1000℃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700℃に下げて、
所定量のボロン酸化物およびボロン合金粉末（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第１表に
示す組成のTi板試験片（JIS Ｈ 4600）を所定
時間だけ浸漬した。
【表】
以下 以下 以下 以下
【表】
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３表にまとめて示す。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。浸漬時間は２時間であつた。 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Ti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4200Hv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。 （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。
れらの結果を第３表にまとめて示す。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。浸漬時間は２時間であつた。 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Ti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4200Hv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。 （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。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 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表面に備えた被処
理Ti材物品。 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、被処理Ti材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、被処理Ti材物品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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16515285A JPS6227578A (ja) | 1985-07-26 | 1985-07-26 | ボロン化合物層を備えた被処理Ｔｉ材物品およびその製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16515285A JPS6227578A (ja) | 1985-07-26 | 1985-07-26 | ボロン化合物層を備えた被処理Ｔｉ材物品およびその製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6227578A JPS6227578A (ja) | 1987-02-05 |
| JPH0351796B2 true JPH0351796B2 (ja) | 1991-08-07 |
Family
ID=15806861
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16515285A Granted JPS6227578A (ja) | 1985-07-26 | 1985-07-26 | ボロン化合物層を備えた被処理Ｔｉ材物品およびその製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6227578A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS64279A (en) * | 1987-06-23 | 1989-01-05 | Nippon Stainless Steel Co Ltd | Method for coloring titanium and titanium alloy material |
| DE10163107C1 (de) * | 2001-12-24 | 2003-07-10 | Univ Hannover | Magnesium-Werkstück und Verfahren zur Ausbildung einer korrosionsschützenden Deckschicht eines Magnesium-Werkstücks |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS556425A (en) * | 1978-06-26 | 1980-01-17 | Seiko Epson Corp | External part for portable watch |
| JPS6187873A (ja) * | 1984-10-03 | 1986-05-06 | Takeo Oki | 被処理物品表面に金属化合物層を形成する方法 |
-
1985
- 1985-07-26 JP JP16515285A patent/JPS6227578A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS556425A (en) * | 1978-06-26 | 1980-01-17 | Seiko Epson Corp | External part for portable watch |
| JPS6187873A (ja) * | 1984-10-03 | 1986-05-06 | Takeo Oki | 被処理物品表面に金属化合物層を形成する方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6227578A (ja) | 1987-02-05 |
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