JPH0633220A - ほう化物硬化表面処理法 - Google Patents
ほう化物硬化表面処理法Info
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- JPH0633220A JPH0633220A JP19389292A JP19389292A JPH0633220A JP H0633220 A JPH0633220 A JP H0633220A JP 19389292 A JP19389292 A JP 19389292A JP 19389292 A JP19389292 A JP 19389292A JP H0633220 A JPH0633220 A JP H0633220A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は鉄系金属材料に対するほう化物硬化
表面処理法に関するものであり、その目的とするところ
は、ほう化物処理による硬化層の硬さを一定範囲内で制
御することによつて、被処理材の目的及び用途に応じた
硬さのほう化物硬化層を得ることである。 【構成】 鉄系金属材料の母材1にFe−NiまたはF
e−Co合金層2を形成した後、ほう化物処理を施し、
合金層2中にBを拡散浸透させて高硬度のFe−B化合
物とNi−BまたはNi−B化合物及びそれらの複合体
から成る硬化層3を形成させる。ここで、合金層2中の
Fe含有量を変えることによって硬化層3の硬さを制御
する。
表面処理法に関するものであり、その目的とするところ
は、ほう化物処理による硬化層の硬さを一定範囲内で制
御することによつて、被処理材の目的及び用途に応じた
硬さのほう化物硬化層を得ることである。 【構成】 鉄系金属材料の母材1にFe−NiまたはF
e−Co合金層2を形成した後、ほう化物処理を施し、
合金層2中にBを拡散浸透させて高硬度のFe−B化合
物とNi−BまたはNi−B化合物及びそれらの複合体
から成る硬化層3を形成させる。ここで、合金層2中の
Fe含有量を変えることによって硬化層3の硬さを制御
する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は鉄系金属材料の耐食、耐
摩耗及び高強度を図るようにしたほう化物硬化表面処理
法に関するものである。
摩耗及び高強度を図るようにしたほう化物硬化表面処理
法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のほう化物硬化表面処理は、鉄系金
属材料に直接あるいはCrめっきを施した後行われてい
るが、いずれもHv1400〜1800を示し、硬さを
制御することはできない。
属材料に直接あるいはCrめっきを施した後行われてい
るが、いずれもHv1400〜1800を示し、硬さを
制御することはできない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ほう化物処理は、Bを
含む処理剤と共に被処理材を600〜1000℃に加熱
し、Bを被処理材の表面から拡散浸透させて表層部にB
化合物層を形成させて高硬度を得るものである。鉄系金
属材料においては、主成分であるFeとBが化合し、F
eB(硬さHv1800〜2300)及びFe2B(硬さ
Hv1300〜1700)が形成されて高硬度が得られ
る。硬さは材質によって多少異なるがHv1400〜1
800となるので、耐摩耗性部材の表面硬化法として利
用されている。また、Fe−B化合物は耐食性も優れて
いるため、耐食耐摩耗材料として、例えばタービンやポ
ンプの羽根等の耐エロージョンを要求される部材の表面
処理にも利用されている。更に耐食耐摩耗性の改善を図
るため、Crめっきを行った後ほう化物処理を施し、C
r−B化合物やFe−Cr−B複合体を形成させる方法
(特開昭58ー87760号)等も提案されている。し
かし、Fe−B化合物を含むそれらの化合物層は高硬度
なので、耐摩耗性は優れているが脆い欠点があり、耐衝
撃性や靭性を要求される部材への表面硬化法としては適
用できないという問題があった。そのため、耐食性と適
度な硬さを保持したまま耐衝撃性の優れたほう化物処理
法の開発が望まれていた。本発明の目的は、B硬化層の
硬さを下げて靭性を付与するため、ほう化物処理法を工
夫して硬化層の硬さを一定範囲内で自由に制御できるよ
うにすることである。
含む処理剤と共に被処理材を600〜1000℃に加熱
し、Bを被処理材の表面から拡散浸透させて表層部にB
化合物層を形成させて高硬度を得るものである。鉄系金
属材料においては、主成分であるFeとBが化合し、F
eB(硬さHv1800〜2300)及びFe2B(硬さ
Hv1300〜1700)が形成されて高硬度が得られ
る。硬さは材質によって多少異なるがHv1400〜1
800となるので、耐摩耗性部材の表面硬化法として利
用されている。また、Fe−B化合物は耐食性も優れて
いるため、耐食耐摩耗材料として、例えばタービンやポ
ンプの羽根等の耐エロージョンを要求される部材の表面
処理にも利用されている。更に耐食耐摩耗性の改善を図
るため、Crめっきを行った後ほう化物処理を施し、C
r−B化合物やFe−Cr−B複合体を形成させる方法
(特開昭58ー87760号)等も提案されている。し
かし、Fe−B化合物を含むそれらの化合物層は高硬度
なので、耐摩耗性は優れているが脆い欠点があり、耐衝
撃性や靭性を要求される部材への表面硬化法としては適
用できないという問題があった。そのため、耐食性と適
度な硬さを保持したまま耐衝撃性の優れたほう化物処理
法の開発が望まれていた。本発明の目的は、B硬化層の
硬さを下げて靭性を付与するため、ほう化物処理法を工
夫して硬化層の硬さを一定範囲内で自由に制御できるよ
うにすることである。
【0004】
【課題を解決するための手段】B化合物の硬さは化合物
の種類によって一定値を示すので、上記目的を達成する
ためには、B化合物層中のFe−B等の高硬度化合物量
を少なくしてやればよいことに着目して種々検討した結
果、Feと任意の割合で固溶し、その融点が高く、か
つ、B化合物を形成してもその硬さが低いNiまたはC
oとFeの合金層を被処理材の表面に形成した後、ほう
化物処理を行い、生成したB化合物層中に一定割合のF
e−B化合物を形成させることで達成できることを見い
出した。すなわち、最初に被処理材の表面にめっき、蒸
着または溶射等によってFeの含有量が一定のFe−N
iまたはFe−Co合金層を形成させる。合金層のFe
含有量は、目的とする硬化層の硬さによって変え、例え
ば、Hv1000〜1200の硬さを得る時はFe含有
量を30%とする。残りの70%はNiまたはCo単独
とは限らず、Ni+Coの任意の割合とすることができ
る。また、合金層を形成する際の不可避不純物の混入は
問題ない。更に、合金層の厚さは目的とする硬化層の厚
さと同等の厚さとしてよい。ほう化物処理により厚さは
わずかに増加する。なお、合金層中のFe含有量を制御
することは容易である。例えば、電気めっきにより合金
層を形成する場合は、めっき液中のFe及びNiまたは
Co濃度のみを変えることによって、Fe含有量の異な
る合金層を形成することができる。以上のようにして、
合金層を形成した被処理材にほう化物処理を施し、合金
層全体にBを拡散浸透させ、一定量のFe−B化合物と
Ni(Co)−B化合物及びそれらの複合体を含む硬化層
を形成させる。この際のほう化物処理方法は、粉末パッ
ク法、溶融塩法、ガス法のいずれの方法を用いてもよ
い。
の種類によって一定値を示すので、上記目的を達成する
ためには、B化合物層中のFe−B等の高硬度化合物量
を少なくしてやればよいことに着目して種々検討した結
果、Feと任意の割合で固溶し、その融点が高く、か
つ、B化合物を形成してもその硬さが低いNiまたはC
oとFeの合金層を被処理材の表面に形成した後、ほう
化物処理を行い、生成したB化合物層中に一定割合のF
e−B化合物を形成させることで達成できることを見い
出した。すなわち、最初に被処理材の表面にめっき、蒸
着または溶射等によってFeの含有量が一定のFe−N
iまたはFe−Co合金層を形成させる。合金層のFe
含有量は、目的とする硬化層の硬さによって変え、例え
ば、Hv1000〜1200の硬さを得る時はFe含有
量を30%とする。残りの70%はNiまたはCo単独
とは限らず、Ni+Coの任意の割合とすることができ
る。また、合金層を形成する際の不可避不純物の混入は
問題ない。更に、合金層の厚さは目的とする硬化層の厚
さと同等の厚さとしてよい。ほう化物処理により厚さは
わずかに増加する。なお、合金層中のFe含有量を制御
することは容易である。例えば、電気めっきにより合金
層を形成する場合は、めっき液中のFe及びNiまたは
Co濃度のみを変えることによって、Fe含有量の異な
る合金層を形成することができる。以上のようにして、
合金層を形成した被処理材にほう化物処理を施し、合金
層全体にBを拡散浸透させ、一定量のFe−B化合物と
Ni(Co)−B化合物及びそれらの複合体を含む硬化層
を形成させる。この際のほう化物処理方法は、粉末パッ
ク法、溶融塩法、ガス法のいずれの方法を用いてもよ
い。
【0005】
【作用】上記のように処理した被処理材は、図1に示す
ようにほう化物処理前の母材1に形成したFe−Ni
(Co)合金層2の中に含まれるFe含有量に応じて生成
したFe−B、Ni(Co)−B化合物及びそれらの複合
体から成る硬化層3が形成される。更に、その内側は母
材1へ移行したNiまたはCo拡散層4が形成され、強
固な密着力が得られる。硬化層3の硬さはほう化物処理
前の合金層2中のFe含有量により決定される。図2に
一例としてFe−Ni合金層中のFe含有量と処理後の
硬化層硬さの関係を示す。これにより、Fe−Ni合金
層中のFe含有量を変えることによりHv750〜18
00の硬化層を得られることが分かる。従って、被処理
材の用途及び目的によって定めた表面硬さに応じて合金
層2中のFe含有量を定め、必要な硬化層厚さまで形成
した後、ほう化物処理を行うことにより目的とする表面
硬化層が得られる。なお関係線が帯状になる理由は、処
理条件の微妙な違いがB化合物形態に影響し、硬化層の
位置による硬さのバラツキが大きいこと及び高硬度なの
で測定誤差が大きいためである。
ようにほう化物処理前の母材1に形成したFe−Ni
(Co)合金層2の中に含まれるFe含有量に応じて生成
したFe−B、Ni(Co)−B化合物及びそれらの複合
体から成る硬化層3が形成される。更に、その内側は母
材1へ移行したNiまたはCo拡散層4が形成され、強
固な密着力が得られる。硬化層3の硬さはほう化物処理
前の合金層2中のFe含有量により決定される。図2に
一例としてFe−Ni合金層中のFe含有量と処理後の
硬化層硬さの関係を示す。これにより、Fe−Ni合金
層中のFe含有量を変えることによりHv750〜18
00の硬化層を得られることが分かる。従って、被処理
材の用途及び目的によって定めた表面硬さに応じて合金
層2中のFe含有量を定め、必要な硬化層厚さまで形成
した後、ほう化物処理を行うことにより目的とする表面
硬化層が得られる。なお関係線が帯状になる理由は、処
理条件の微妙な違いがB化合物形態に影響し、硬化層の
位置による硬さのバラツキが大きいこと及び高硬度なの
で測定誤差が大きいためである。
【0006】
【実施例】以下実施例を参照して本発明を説明する。 (実施例1)コンクリート破砕用ハンマー先端工具のブル
ポイント(材質JIS SCM440)に本発明による
次の表面処理を施した。硫酸第一鉄アンモニウムと塩化
ニッケルを用いて、Feイオン30g/l、Niイオン
45g/l及び硫酸マンガン(MnSO4・5H2O)
125g/lを含むめっき液を調製しPH1.0とし
た。この液を70℃に保持してPt板を陽極として陰極
電流密度3.5A/dm2で2時間ブルポイントにめっ
きを施し、Fe含有量30%のFe−Ni合金層を10
0μm形成した。次に、ブルポイントを炭化ほう素(B
4C)15%、炭化ケイ素(SiC)80%、フッ化ほ
う素カリウム(KBF4)5%から成る粉末と共に容器
に充填パックし、Arガス雰囲気中で900℃、3時間
加熱してほう化物処理を行い、その後常法により830
℃焼入れ200℃焼戻し処理を行った。このブルポイン
トの断面硬さ分布を図3に示した。これにより、硬さH
v1000〜1200の硬化層100μmが形成され、
内部硬さHv500〜600のブルポイントを得た。従
来のほう化物処理を行ったブルポイントは、コンクリー
ト破砕により硬化層が剥離してブルポイントの寿命向上
が望めなかったが、本発明の処理を行ったブルポイント
は硬化層の剥離がなく著しい寿命向上が図れた。
ポイント(材質JIS SCM440)に本発明による
次の表面処理を施した。硫酸第一鉄アンモニウムと塩化
ニッケルを用いて、Feイオン30g/l、Niイオン
45g/l及び硫酸マンガン(MnSO4・5H2O)
125g/lを含むめっき液を調製しPH1.0とし
た。この液を70℃に保持してPt板を陽極として陰極
電流密度3.5A/dm2で2時間ブルポイントにめっ
きを施し、Fe含有量30%のFe−Ni合金層を10
0μm形成した。次に、ブルポイントを炭化ほう素(B
4C)15%、炭化ケイ素(SiC)80%、フッ化ほ
う素カリウム(KBF4)5%から成る粉末と共に容器
に充填パックし、Arガス雰囲気中で900℃、3時間
加熱してほう化物処理を行い、その後常法により830
℃焼入れ200℃焼戻し処理を行った。このブルポイン
トの断面硬さ分布を図3に示した。これにより、硬さH
v1000〜1200の硬化層100μmが形成され、
内部硬さHv500〜600のブルポイントを得た。従
来のほう化物処理を行ったブルポイントは、コンクリー
ト破砕により硬化層が剥離してブルポイントの寿命向上
が望めなかったが、本発明の処理を行ったブルポイント
は硬化層の剥離がなく著しい寿命向上が図れた。
【0007】(実施例2)塩化第一鉄及び塩化ニッケルを
用いてFeイオン80g/l、Niイオン10g/l及
び塩化カルシウム180g/l、チオ尿素0.2g/l
を含むpH1.0のめっき液を調製した。これにより、
実施例1と同じ条件で、JIS SCM420で形成し
た回転曲げ疲労試験片に100μmめっきした。この合
金層のFe含有量は5%を示した。その後、試験片は実
施例1と同様にほう化物処理と焼入・焼戻し処理を行っ
た。本法により硬さHv800〜900の硬化層100μmが形成
され、内部硬さHv400の回転曲げ試験片を得た。別
に、実施例1により処理した回転曲げ試験片及び従来の
ほう化物処理法を施し、実施例1と同様の焼入・焼戻し
処理を行った回転曲げ試験片を得た。以上3種類の試験
片により疲労強度を求め、従来のほう化物処理によるも
のとの強度比を図4に示した。これより、本発明の処理
法は従来の処理法より機械的強度の向上が図れることが
分かった。また、上記3種類の試験片を用いて25℃にお
いて1N塩酸溶液中に7日間浸漬する腐食試験を行った
結果、3試験片の腐食減量には明確な差は現われなかっ
た。
用いてFeイオン80g/l、Niイオン10g/l及
び塩化カルシウム180g/l、チオ尿素0.2g/l
を含むpH1.0のめっき液を調製した。これにより、
実施例1と同じ条件で、JIS SCM420で形成し
た回転曲げ疲労試験片に100μmめっきした。この合
金層のFe含有量は5%を示した。その後、試験片は実
施例1と同様にほう化物処理と焼入・焼戻し処理を行っ
た。本法により硬さHv800〜900の硬化層100μmが形成
され、内部硬さHv400の回転曲げ試験片を得た。別
に、実施例1により処理した回転曲げ試験片及び従来の
ほう化物処理法を施し、実施例1と同様の焼入・焼戻し
処理を行った回転曲げ試験片を得た。以上3種類の試験
片により疲労強度を求め、従来のほう化物処理によるも
のとの強度比を図4に示した。これより、本発明の処理
法は従来の処理法より機械的強度の向上が図れることが
分かった。また、上記3種類の試験片を用いて25℃にお
いて1N塩酸溶液中に7日間浸漬する腐食試験を行った
結果、3試験片の腐食減量には明確な差は現われなかっ
た。
【0008】
【発明の効果】以上説明したように本発明の表面硬化処
理法によれば、ほう化物硬化層の硬さを一定範囲内で制
御することができ、硬さを下げて耐衝撃性の向上及び機
械的強度を上げることが可能になり、従来の処理法では
適用できなかった衝撃の加わる部材の耐摩耗性表面処理
法とてし利用することができる。また、耐食性も従来の
処理法と同等なので、腐食環境下で耐摩耗性や高強度を
要求される部材の表面処理法として利用できる。
理法によれば、ほう化物硬化層の硬さを一定範囲内で制
御することができ、硬さを下げて耐衝撃性の向上及び機
械的強度を上げることが可能になり、従来の処理法では
適用できなかった衝撃の加わる部材の耐摩耗性表面処理
法とてし利用することができる。また、耐食性も従来の
処理法と同等なので、腐食環境下で耐摩耗性や高強度を
要求される部材の表面処理法として利用できる。
【図1】本発明による表面処理部の断面図。
【図2】Fe−Ni合金層中のFe含有量とほう化物処
理後の硬さの関係を示すグラフ。
理後の硬さの関係を示すグラフ。
【図3】実施例1により処理したブルポイントの断面硬
さ分布を示すグラフ。
さ分布を示すグラフ。
【図4】本発明の処理法と従来の処理法の回転曲げ疲労
強度の比較グラフ。
強度の比較グラフ。
1は母材、2はほう化物処理前のFe−Ni(Co)合金
層、3はほう化物処理後の硬化層、4はNiまたはCo
拡散層である。
層、3はほう化物処理後の硬化層、4はNiまたはCo
拡散層である。
Claims (3)
- 【請求項1】 鉄系金属材料の表面に、めっき等により
Fe−NiまたはFe−Coから成る合金層を形成した
後、ほう化物処理を施して合金層にBを拡散浸透させて
硬化層を形成したことを特徴とするほう化物硬化表面処
理法。 - 【請求項2】 前記合金層のFe含有量を変えることに
より、ほう化物処理後の硬化層硬さを制御するようにし
たことを特徴とする請求項1記載のほう化物硬化表面処
理法。 - 【請求項3】 前記合金層の厚さを変えることにより、
任意の硬さの硬化層厚さに制御できるようにしたことを
特徴とする請求項1または請求項2記載のほう化物硬化
表面処理法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19389292A JPH0633220A (ja) | 1992-07-21 | 1992-07-21 | ほう化物硬化表面処理法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19389292A JPH0633220A (ja) | 1992-07-21 | 1992-07-21 | ほう化物硬化表面処理法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0633220A true JPH0633220A (ja) | 1994-02-08 |
Family
ID=16315480
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP19389292A Withdrawn JPH0633220A (ja) | 1992-07-21 | 1992-07-21 | ほう化物硬化表面処理法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0633220A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0609285A4 (en) * | 1991-10-17 | 1995-03-29 | Sheen Biotechnology Pty Ltd | PESTICIDE AND FUNGICIDE. |
WO2016090288A1 (en) * | 2014-12-05 | 2016-06-09 | Baker Hughes Incorporated | Borided metals and downhole tools, components thereof, and methods of boronizing metals, downhole tools and components |
-
1992
- 1992-07-21 JP JP19389292A patent/JPH0633220A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0609285A4 (en) * | 1991-10-17 | 1995-03-29 | Sheen Biotechnology Pty Ltd | PESTICIDE AND FUNGICIDE. |
WO2016090288A1 (en) * | 2014-12-05 | 2016-06-09 | Baker Hughes Incorporated | Borided metals and downhole tools, components thereof, and methods of boronizing metals, downhole tools and components |
US10060041B2 (en) | 2014-12-05 | 2018-08-28 | Baker Hughes Incorporated | Borided metals and downhole tools, components thereof, and methods of boronizing metals, downhole tools and components |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19991005 |