JPH0584035A

JPH0584035A - 蹄鉄

Info

Publication number: JPH0584035A
Application number: JP17128291A
Authority: JP
Inventors: Junya Oe; 潤也大江; Hiroo Ozeki; 宏夫大関; Takumi Shibuya; 巧渋谷; Satoshi Kano; 智狩野
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1991-07-11
Filing date: 1991-07-11
Publication date: 1993-04-06

Abstract

(57)【要約】【目的】大荷重での使用に耐え、軽量でかつ耐食性お
よび耐摩耗性に優れた蹄鉄を提供する。【構成】チタンまたはチタン合金によって構成された
蹄鉄本体２と、この蹄鉄本体２の接地面２Ａの湾曲部中
央部に設けられた溶融拡散硬化層３と、この溶融拡散硬
化層３上に設けられた超硬合金部材４とを具備する。溶
融拡散硬化層３は、チタンまたはチタン合金を構成する
元素とニッケルとを含む金属間化合物または合金、ある
いは炭素，窒素，ホウ素，ジルコニウム，銅，タングス
テン，モリブデン，ニオブの中から選択される少なくと
も１種以上の元素を含むチタン合金からなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、競争馬等の蹄に装着さ
れる蹄鉄に係わり、特に、耐摩耗性を高め軽量化を図る
ための改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の蹄鉄としては、牛や一般馬用には
炭素鋼を用いて鍛造成形したもの、また競争馬用にはア
ルミニウム合金を鋳造成形したものが主に使用されてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】炭素鋼によって作られ
た蹄鉄は安価であるが、炭素鋼の比重が約７．６と大き
いため、競争馬に使用すると走行速度が抑制される。ま
た、炭素鋼は水分と反応して錆びるから、耐食性に劣る
欠点があった。

【０００４】一方、アルミニウム合金製の蹄鉄は軽く、
競争馬に適するが、１個当りの価格が高いうえ、比較的
軟質であるから耐摩耗性に劣り、接地面の摩耗が早い。
そのため、１または数回のレース毎に新品に交換する必
要があり、交換作業が煩雑で、コストがかかるという問
題があった。

【０００５】なお、蹄鉄の交換は必然的に蹄を痛めるた
め、蹄の成長に合わせて蹄鉄の交換頻度は制限される。
したがって、蹄鉄の耐摩耗性により、レース出場可能回
数までもが制限されることになり、軽量化かつ耐摩耗性
を高めることが強く望まれている。

【０００６】この問題を解決するために、例えば特開昭
５４−８０２２３号公報では、軽量のチタンまたはチタ
ン合金によって蹄鉄を作ることが提案されている。しか
し、チタンまたはチタン合金は軽量でかつ耐食性には優
れているものの、耐摩耗性はそれほど高くなく、アルミ
ニウム合金に比して高価なコストを考慮すると、利点に
乏しかった。

【０００７】一方、チタンの表面硬化法の１つとして、
周知のように、窒化法が広範な用途に使用されている
が、窒化法ではチタン表面のごく表層（例えば表面の数
μｍ程度）しか硬化することができず、大荷重のかかる
蹄鉄には無意味である。

【０００８】耐摩耗性の高いモリブデン等の合金をチタ
ン表面に溶射する硬化法も一部で実施されているが、チ
タンの特性上、他合金の溶接は難しく、大荷重のかかる
蹄鉄の場合には信頼性が低いうえ、コストがかかりすぎ
てこの方法は採用できない。

【０００９】さらに、特開昭５０−２８４４３号公報で
は、チタンまたはチタン合金にＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｒ
等の他種金属または合金を被覆した後、窒化、ホウ化、
浸炭等の硬化処理する方法が開示されている。ところ
が、この方法で得られる硬化層の厚さは、せいぜい数十
μｍ程度であって、多大な荷重のかかる蹄鉄には、強度
不足である。

【００１０】本発明は前記事情に鑑みてなされたもの
で、大荷重での使用に耐え、軽量でかつ耐食性および耐
摩耗性に優れた蹄鉄を提供することを課題としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係わ
る蹄鉄は、チタンまたはチタン合金によって構成された
蹄鉄本体と、この蹄鉄本体の接地面の湾曲部中央部に設
けられた溶融拡散硬化層と、この溶融拡散硬化層上に設
けられた超硬合金部材とを具備し、前記溶融拡散硬化層
は、チタンまたはチタン合金を構成する元素と、ニッケ
ルとを含むことを特徴とする。

【００１２】一方、本発明の請求項２に係わる蹄鉄は、
チタンまたはチタン合金によって構成された蹄鉄本体
と、この蹄鉄本体の接地面の湾曲部中央部に設けられた
溶融拡散硬化層と、この溶融拡散硬化層上に設けられた
超硬合金部材とを具備し、前記溶融拡散硬化層は、炭
素，窒素，ホウ素，ジルコニウム，銅，タングステン，
モリブデン，ニオブの中から選択される少なくとも１種
以上の元素を含むチタン合金からなることを特徴として
いる。

【００１３】

【作用】本発明の蹄鉄は、蹄鉄本体がチタンまたはチタ
ン合金から構成されているため、軽量で耐食性に優れて
いるうえ、蹄鉄本体の接地面の湾曲部中央部には、超硬
合金部材が固定されているから、最も大荷重がかかる前
記部分の耐摩耗性が著しく高い。しかも、超硬合金部材
は、蹄鉄本体の材質よりも硬質でかつ超硬合金部材より
は軟質の溶融拡散硬化層を介して蹄鉄本体に固定されて
いるので、この溶融拡散硬化層により超硬合金合金部材
の接合界面での応力集中が緩和され、超硬合金部材の剥
離が防止できる。したがって、従来の蹄鉄に比して耐用
期間が長く、蹄鉄交換の頻度を小さくしてコスト低下が
図れ、蹄の負担も軽減できる。

【００１４】

【実施例】図１は、本発明の一実施例として、競争馬用
の蹄鉄１を接地面側からみた平面図である。この蹄鉄１
は、チタンまたはチタン合金で成形されたＵ字状の蹄鉄
本体２と、この蹄鉄本体２の接地面２Ａの湾曲部中央部
に溶融拡散硬化層３を介して固定された平板状の超硬合
金部材４とからなるものである。

【００１５】蹄鉄本体２は、チタンまたはチタンを主成
分とする合金の鋳造インゴットを、熱間及び冷間で圧延
し、その後、切断、切削及び研削を行って図示の形状に
成形したもので、寸法や形状は必要に応じて適宜変更し
てよい。

【００１６】溶融拡散硬化層３は、チタンまたはチタ
ン合金を構成する元素と、ニッケルとを含む金属間化合
物または合金、あるいは、炭素，窒素，ホウ素，ジル
コニウム，銅，タングステン，モリブデン，ニオブの中
から選択される少なくとも１種以上の元素を含むチタン
合金で構成されたもので、その厚さは０．１〜５．０ｍ
ｍ程度、より好ましくは０．５〜２．０ｍｍ程度とされ
る。０．１ｍｍ未満では溶融拡散硬化層３の強度が低下
し、超硬合金部材４の剥離を防止する効果が低下する。
また、５．０ｍｍより厚く形成しても強度は向上しない
うえ、形成困難である。

【００１７】溶融拡散硬化層３を形成するには、蹄鉄本
体２の表面に、チタンと反応して金属間化合物，炭化
物，窒化物，ほう化物等の化合物を形成しうる元素を含
む合金化材を接触させ、さらに超硬合金部材４を載せて
真空中で加熱する。すると、蹄鉄本体３と合金化材が相
互に拡散しあい、溶融拡散反応（合金化・金属間化合物
生成・金属と非金属との化合物生成）が生じて、溶融拡
散硬化層３が形成される。

【００１８】合金化材の材質としては、前記の場合に
はニッケルろう、の場合にはチタンろう等が好適であ
り、それぞれの組成例の数種を列記すると以下の通りで
ある。ただし、本発明はこれらに限定されるものではな
い。

【００１９】ニッケルろう純ＮｉＮi-７Ｃr-３Ｂ-４Ｓi-３Ｆe合金Ｎi-１５Ｃr-３Ｂ合金Ｎi-２５Ｃr合金Ｎi-０.５Ｃ-３Ｓi-１０Ｃr-２.５Ｆe-２Ｂ-０.１Ｃo合
金（コルモノイＮo４）Ｎi-０.６５Ｃ-１２Ｃr-４.２５Ｆe-４.０Ｓi-２.５Ｂ
合金（コルモノイＮo５）Ｎi-１.５Ｃ-２７Ｃr-８Ｗ-１.６Ｆe-１.５５Ｂ-０.５
Ｃo合金（コルモノイＮo８４）５０Ｎi-３２Ｍｏ-１５Ｃｒ-３Ｓｉ合金（商品名:トリバロイ７００）ＪＩＳ規定ＢＮi

【００２０】チタンろうＴi-４８Ｚr-４Ｂe Ｔi-３０Ｖ-４Ｂe Ｔi-３３Ｃr Ｔi-１３Ｖ-１１Ｃr-３Ａl

【００２１】なお、溶融拡散硬化層３にセラミック粒子
を分散させ、その硬さをさらに高めてもよい。それに
は、予め合金化材にセラミックス粉末を混入しておき、
このセラミックス粉末を溶融拡散硬化層３に分散させ
る。使用可能なセラミック粒子としては、ＴiＣ，Ｗ
Ｃ，Ｂ₄Ｃ，ＣＢＮ，ＴiＮ，Ｓi₃Ｎ₄，サイアロン，Ｓi
Ｃなどが挙げられる。また、セラミック粒子としてウイ
スカを用いてもよい。

【００２２】蹄鉄本体２に合金化材を介して超硬合金部
材４を接触させるには、以下のような方法が可能であ
る。

【００２３】（１）合金化材を厚さ数分の一〜数ｍｍ程
度の箔にして、蹄鉄本体２と超硬合金部材４の間に挟
み、スポット溶接等によりこれらを相互に固定する。

【００２４】（２）合金化材を粉体化してアルコール，
市販の有機系バインダ等のバインダに混入し、このバイ
ンダを蹄鉄本体２の表面に塗布し、超硬合金部材４を固
定する。

【００２５】（３）蹄鉄本体２の表面に無電解めっきま
たは電解めっきを施し、合金化材の薄膜を形成した後、
超硬合金部材４を固定する。

【００２６】蹄鉄本体２に合金化材および超硬合金部材
４を固定したら、これらを真空加熱炉にいれ、約９００
〜１１００℃の温度で０．５〜２．０時間程度保持し、
蹄鉄本体２と合金化材を相互拡散させ合金化する。前記
加熱温度は、合金化材の主成分と、蹄鉄本体２に含まれ
る主合金成分との共晶点の温度の近傍に設定することが
より好ましい。上記加熱条件を越えると過剰反応し、硬
化層を形成したくない部分への反応伝播という問題が生
じる。また上記加熱条件を下回ると十分な接合強度が得
られない。ただし、合金化材はその全量が蹄鉄本体２と
相互拡散しなくてもよく、一部がバルクの層として超硬
合金部材４と溶融拡散硬化層３との間に残っていてもよ
い。

【００２７】合金化材と蹄鉄本体２との反応は、温度が
高い程進行が速く、また反応時間が長い程、生成される
溶融拡散硬化層３の厚さが大きくなる。熱処理後の合金
化材は図２に示すように、溶融拡散されて蹄鉄本体２と
一体化された溶融拡散硬化層３となる。このようにして
得られる硬化層３は厚さ数ｍｍに達する。同時に、この
溶融拡散硬化層３は超硬合金部材４とも強固に接合され
る。

【００２８】超硬合金部材４の材質としては、従来使用
されているいかなる超硬合金であってもよく、具体的に
は、ＪＩＳ−Ｇ３，ＪＩＳ−Ｄ３等の材質が挙げられ
る。また、超硬合金部材４の厚さは限定されないが、一
般には０．５〜２．０ｍｍ程度が好適である。

【００２９】上記構成からなる蹄鉄１によれば、蹄鉄本
体２がチタンまたはチタン合金から構成されているた
め、軽量で耐食性に優れているうえ、蹄鉄本体２の接地
面２Ａの湾曲部中央部には、超硬合金部材４が固定され
ているから、最も大荷重がかかる前記部分の耐摩耗性が
著しく高い。しかも、超硬合金部材４は、蹄鉄本体２の
材質よりも硬質かつ超硬合金部材４よりは軟質の溶融拡
散硬化層３を介して蹄鉄本体２に固定されているので、
この溶融拡散硬化層３により超硬合金合金部材４の接合
界面での応力集中を緩和することができ、超硬合金部材
４の剥離を防ぐことができる。したがって、従来の蹄鉄
に比して耐用期間が長く、蹄鉄交換の頻度を小さくして
コスト低下が図れ、蹄の負担も軽減できる。

【００３０】なお、上記実施例では、溶融拡散硬化層３
が超硬合金部材４と対応する箇所にのみ形成されていた
が、接地面２Ａの残りの部分にも形成してよい。その場
合には、接地面２Ａ全体の耐摩耗性を高めることがで
き、一層の長寿命化が図れる。

【００３１】

【実験例】次に、実験例を挙げて本発明の効果を実証す
る。（実験例１）合金化材としてＪＩＳ規格：ＢＮi−２で
表される金属素材を溶製し、これを急圧凝固して厚さ
０．０４ｍｍの箔とした。この箔をＴi-６Ａｌ-４Ｖ合
金で成形した蹄鉄本体２にスポット溶接した後、その上
に８５Ｗ−１０Ｃｏ−５Ｃからなる図示形状の超硬合金
部材４を液圧プレスにより圧着した。

【００３２】蹄鉄本体２の寸法は、厚さ１０ｍｍ、幅１
５ｍｍ、周長３６０ｍｍとした。また、超硬合金部材４
の寸法は、厚さ２ｍｍ、幅５ｍｍ、周長１２０ｍｍ、箔
の平面形状は超硬合金部材４と同一である。

【００３３】この蹄鉄本体２を、約９００〜１１００℃
に設定した真空加熱炉にて真空雰囲気下で１時間保持
し、合金化させた。溶融拡散により合金化材は蹄鉄本体
２および超硬合金部材４と一体化するとともに、溶融拡
散硬化層３が形成された。溶融拡散硬化層３の厚さは
２．０ｍｍであり、バルクの合金化材層は残存していな
かった。

【００３４】次に、得られた蹄鉄１を加圧（圧延）した
時の割れ発生率を測定した。減面率が２５％までは、超
硬合金部材４の接合界面にクラックは発生しなかった
が、減面率が３０％を越えると、接合界面からクラック
が発生した。

【００３５】これに対し、前記と全く同じ蹄鉄本体２の
みに対して同様の加圧実験を行ったところ、減面率が３
０％に達した時点でクラックが発生した。したがって、
本発明品では超硬合金部材４が十分な接合強度で固定さ
れていることが判った。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係わる蹄
鉄は、蹄鉄本体がチタンまたはチタン合金から構成され
ているため、軽量で耐食性に優れているうえ、蹄鉄本体
の接地面の湾曲部中央部には、超硬合金部材が固定され
ているから、最も大荷重がかかる前記部分の耐摩耗性が
著しく高い。しかも、超硬合金部材は、蹄鉄本体の材質
よりも硬質かつ超硬合金部材よりは軟質の溶融拡散硬化
層を介して蹄鉄本体に固定されているので、この溶融拡
散硬化層により超硬合金合金部材の接合界面での応力集
中を緩和し、接合界面でのクラック発生を防いで、超硬
合金部材の剥離が防止できる。したがって、従来の蹄鉄
に比して耐用期間が長く、蹄鉄交換の頻度を小さくして
コスト低下が図れ、蹄の負担も軽減できるという優れた
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる蹄鉄の一実施例を示す断面図で
ある。

【図２】図１の蹄鉄のII-II線断面拡大図である。

【符号の説明】

１蹄鉄２蹄鉄本体２Ａ接地面３溶融拡散硬化層４超硬合金部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者狩野智埼玉県大宮市北袋町１丁目297番地三菱マテリアル株式会社商品開発センター内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】チタンまたはチタン合金によって構成さ
れた蹄鉄本体と、この蹄鉄本体の接地面の湾曲部中央部
に設けられた溶融拡散硬化層と、この溶融拡散硬化層上
に設けられた超硬合金部材とを具備し、前記溶融拡散硬
化層は、チタンまたはチタン合金を構成する元素と、ニ
ッケルとを含むことを特徴とする蹄鉄。
【請求項２】チタンまたはチタン合金によって構成さ
れた蹄鉄本体と、この蹄鉄本体の接地面の湾曲部中央部
に設けられた溶融拡散硬化層と、この溶融拡散硬化層上
に設けられた超硬合金部材とを具備し、前記溶融拡散硬
化層は、炭素，窒素，ホウ素，ジルコニウム，銅，タン
グステン，モリブデン，ニオブの中から選択される少な
くとも１種以上の元素を含むチタン合金からなることを
特徴とする蹄鉄。