JPH0735565B2 - 耐食耐摩耗性被覆鋼材及びその製造方法 - Google Patents

耐食耐摩耗性被覆鋼材及びその製造方法

Info

Publication number
JPH0735565B2
JPH0735565B2 JP63280857A JP28085788A JPH0735565B2 JP H0735565 B2 JPH0735565 B2 JP H0735565B2 JP 63280857 A JP63280857 A JP 63280857A JP 28085788 A JP28085788 A JP 28085788A JP H0735565 B2 JPH0735565 B2 JP H0735565B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
steel material
resistant
corrosion
wear
coated steel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP63280857A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH02129360A (ja
Inventor
祐二 千葉
淳雄 川名
修二 山本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Metal Mining Co Ltd filed Critical Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority to JP63280857A priority Critical patent/JPH0735565B2/ja
Publication of JPH02129360A publication Critical patent/JPH02129360A/ja
Publication of JPH0735565B2 publication Critical patent/JPH0735565B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、耐食耐摩耗性被覆鋼材及びその製造方法に関
し、更に詳しくは、耐食性に優れた窒化クロム被覆鋼材
及びその製造方法に関するものである。
〔従来の技術〕
工具や金型などの鋼材の耐摩耗性及び耐食性を向上させ
るために、その表面にイオンプレーティング法により窒
化クロムの被膜を被覆することは知られている。このイ
オンプレーティング法は、低温で処理することができる
ので上記鋼材を熱で変質させることなく、平滑で寸法変
形のない被覆を行い得て、有用な方法である。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、従来このようにして製造された被覆鋼材
は、充分な耐食性を有するものではなかった。
本発明は、上記問題点に鑑み、耐食性が一段と向上した
被覆鋼材及びその鋼材を製造する方法(イオンプレーテ
ィング法)を提供することを目的としている。
〔課題を解決するための手段及び作用〕
上記目的を達成するものとして、本発明の耐食耐摩耗性
被覆鋼材は、鋼材上に、X線回折測定による最大の回折
強度をCrNの(220)面に持つCrの窒化物の被膜が形成さ
れてなるものである。例えば、用いられる鋼材として
は、S15Cなどの肌焼鋼,S45Cなどの構造用鋼,SUP10など
のバネ鋼,SUJ2などの軸受鋼,SACM1などの窒化物,SKD6な
どの熱間加工用工具鋼、SKD11などの冷間加工用工具鋼,
SKH51などの高速度鋼,SUS310Sなどの耐熱鋼,SUS410など
の耐食耐酸鋼などが挙げられる。このような鋼材上にX
線回折測定によりCrNの(220)面が最大の回折強度を持
つCrの窒化物の被膜が被覆される。このCrの窒化物の被
膜は、結晶が微細で緻密であるため、耐食性が一段と向
上する。この被膜の膜厚は0.2〜20μmであることが好
ましい。0.2μm未満では被覆する効果が希薄で耐食性
が充分向上せず、一方20μmを超えると被覆した被膜が
剥離し易くなる。
本発明の耐食耐摩耗性被覆鋼材において、上記のX線回
折測定による最大の回折強度をCrNの(220)面にもつCr
の窒化物の被膜は、鋼材上に(1)直接形成されても、
(2)鋼材植上に公知の、周期律表IVの族及びVa族の元
素の窒化物,炭化物及び酸化物のうちの少なくとも1種
から成る被膜が形成された後に形成されてもよい。
上記(1)で形成された上に、更に装飾などの目的で上
記(2)の窒化物、炭化物及び酸化物のうちの少なくと
も1種から成る被膜を形成してもよい。又、上記(2)
のように形成される場合、第1層としての、上記(2)
の窒化物,炭化物及び酸化物のうちの少なくとも1種か
ら成る被膜を、残留圧縮応力5GPa以下、厚み20μm以上
のTi,Zr及びHfの窒化物のうちの少なくとも1種からな
る被膜とすることにより、耐食性を最も好ましいものと
することができる。これは鋼材と第2層との間に第1層
を形成させ、厚膜化と積層化により、第2層の表面から
鋼材表面につながるピンホールなどを大幅に減少させ得
るためと推察される。
第1層の残留圧縮応力が5GPaを超えると、厚みが20μm
以上では第1層が剥離する傾向が生じる。又、厚みが20
μm未満では、上記第1層を形成した効果が充分発揮さ
れない。
本発明における、X線回折測定による最大の回折強度を
CrNの(220)面に持つCrの窒化物の被膜は、金属クロム
及び窒素ガスを原料として、イオンプレーティング法に
より鋼材上に、該鋼材に印加されるバイアス電圧を−50
〜−500VとしてCrの窒化物の被膜を形成する方法におい
て、窒素圧を5mTorr以上とすることを特徴とする方法に
より製造される。このイオンプレーティング法は、
(1)金属を蒸発させる工程、(2)蒸発した金属をイ
オン化する工程、(3)イオン化した金属を加速する工
程、(4)反応性ガスを導入する工程よりなるが、工程
(4)において窒素圧を5mTorr以上、好ましくは100mTo
rr以下とすること以外は公知の方法によればよい。
バイアス電圧の絶対値が50V未満では、Crの窒化物の被
膜が柱状晶組織となり、耐食性が充分向上し難く、一
方、500Vを超えると、鋼材の温度が上昇し過ぎて鋼材が
変質し易くなる。
雰囲気ガス中に反応性ガスとしての窒素以外に、非反応
性のAr,Heなどのガスが含有される場合は、上記窒素圧
は分圧を意味する。これが5mTorr未満では、被膜の硬度
が未反応Crのために低下する。又、窒素圧が100mTorrを
超えると、製膜速度の低下が著しくなる。
本発明における、前記残留圧縮応力5GPa以下、厚み20μ
m以上のTi,Zr及びHgの窒化物のうちの少なくとも1種
から成る被膜は、(a)該鋼材に印加されるバイアス電
圧を0〜−50Vとし、且つ(b)窒素圧を5mTorr以上と
して、厚み20μm以上の被膜を形成することにより製造
される。上記(a)及び(b)以外は公知の方法によれ
ばよい。バイアス電圧の絶対値が50Vを超えると、形成
される窒化物被膜の残留圧縮応力が5GPaを超え、該被膜
が剥離し易くなる。
雰囲気ガス中の窒素ガスの圧力が分圧であること、その
圧力が5mTorr未満又は100mTorrを超える場合問題がある
ことは前述と同様である。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を比較例と共に説明する。
実施例1 17mm角、厚み2mmのステンレス鋼(SUS304)基板を有機
溶剤で洗浄し、真空アーク放電型イオンプレーティング
装置に取付けた。
まず、真空度を1×10-5Torr以上とした後、Crイオン衝
撃により基板の洗浄,加熱を行なった。次に、反応ガス
として窒素ガスを導入して装置内圧力を30mTorrとし、
またCrターゲットに70Aの電流を流し、真空アーク放電
でCrイオンを放出させて、−200Vのバイアス電圧が印加
された基板上にCrの窒化物の被膜を1時間形成した。形
成された膜の厚みは、螢光X線法により測定して3μm
であった。
得られた被覆鋼材の被膜のX線回折測定を行った結果、
最大の回折強度を示すピークがCrNの(220)面である回
折チャートが得られた。尚、このX線回折測定はグラフ
ァイト(002)モノクロメーターを備えたディフラクト
メーターを使用し、CuKα線によった。又、この被覆鋼
材の耐食性を、常温の12重量%HCl水溶液に浸漬した後
の重量減(腐食面積15mm角)を求めることにより測定し
た。この結果を下記表に示す。
比較例1 基板上に印加されたバイアス電圧を−25Vとした以外
は、実施例1と全く同様にして試験をした。
被膜のX線回折測定の結果、最大の回折強度を示すピー
クがCrNの(200)面である回折チャートが得られた。
耐食性を測定した結果を下記表に示す。
実施例2 Tiターゲットを使用して基板上にTiの窒化物の被膜を2
μm形成した以外は、実施例1と同様に第1層を製膜し
た後、ターゲットをCrとし、更に第2層を2μm形成し
た。
得られた被覆鋼材の第2層被膜のX線回折及び耐食性を
実施例1と同様に測定した。その結果、前者は実施例1
と同様であった。又、後者の結果を下記表に示す。
実施例3 基板上に印加されたバイアス電圧を−25Vとし基板上にT
iの窒化物の被膜を6時間形成した以外は、実施例1と
同様にして第1層を製膜した後、上記バイアス電圧を−
300Vとし、更に第2層を1時間形成した。膜の厚みは、
走査型電子顕微鏡により測定したところ第1層が23μ
m、第2層が2μmであった。
得られた被覆鋼材の被膜のX線回折及び耐食性を実施例
1と同様に測定した。その結果、前者は第1層の残留圧
縮応力が1GPaで、第2層が実施例1と同様であった。
又、後者の結果を下記表に示す。
比較例2 基板上にCrの窒化物の被膜を5時間形成した以外は、実
施例1と同様に製膜した。膜の厚みは、走査型電子顕微
鏡により測定したところ22μmであった。
得られた被覆鋼材の被膜のX線回折及び耐食性を実施例
1と同様に測定した。その結果、前者は実施例1と同様
であり、後者は下記表のようであった。尚、この鋼材の
被膜上には目視でチッピングが散在しているのが観察さ
れた。
従来例 17mm角、厚み2mmのステンレス鋼(SUS304)基板を有機
溶剤で洗浄し、電子銃加熱型イオンプレーティング装置
に取付けた。
まず、真空度を1×10-5Torr以上とした後、Crイオン衝
撃により基板の洗浄,加熱を行った。次に、反応ガスと
して窒素ガスを導入して装置内圧力を0.5mTorrとし、ま
たイオン化電圧を40Vとし、Cr蒸発源から電子銃加熱でC
rイオンを放出させて、−100Vのバイアス電圧が印加さ
れた基板上にCrの窒化物の被膜を3μm形成した。
得られた被覆鋼材の被膜のX線回折及び耐食性を実施例
1と同様に測定した。その結果、前者は最大の回折強度
を示すピークがCrNの(111)面である回折チャートが得
られ、後者は下記表のようであった。
〔発明の効果〕 以上から明らかなように、本発明による耐食耐摩耗性被
覆鋼材は耐食性が大幅に向上し、又本発明による製造方
法により該被覆鋼材を得ることができる。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】鋼材とX線回折測定による最大の回折強度
    をCrNの(220)面に持つCrの窒化物の被膜との間、又は
    該Crの窒化物の被膜上に、周期律表IVa族及びVa族の元
    素の窒化物,炭化物及び酸化物のうちの少なくとも1種
    から成る被膜が形成された耐食耐摩耗性被覆鋼材。
  2. 【請求項2】金属クロム及び窒素ガスを原料として、イ
    オンプレーティング法により鋼材上に、該鋼材に印加さ
    れるバイアス電圧を−50〜−500VとしてCrの窒化物の被
    膜を形成する方法において、窒素圧を5mTorr以上とする
    ことを特徴とする請求項(1)に記載の耐食耐摩耗性被
    覆鋼材の製造方法。
  3. 【請求項3】鋼材上に、第1層として、残留圧縮応力5G
    Pa以下、厚み20μm以上の、Ti,Zr及びHfの窒化物のう
    ちの少なくとも1種から成る被膜が形成され、第2層と
    して、X線回折測定による最大の回折強度をCrNの(22
    0)面に持つCrの窒化物の被膜が形成されてなる請求項
    (1)に記載の耐食耐摩耗性被覆鋼材。
  4. 【請求項4】金属及び窒素ガスを原料として、イオンプ
    レーティング法により鋼材上に窒化物の被膜を形成する
    際、第1層として、(a)該金属をTi,Zr及びHfのうち
    の少なくとも1種とし、(b)該鋼材に印加されるバイ
    アス電圧を0〜−50Vとして、且つ(c)窒素圧を5mTor
    r以上として厚み20μm以上の被膜を形成し、次に第2
    層として、(a)該金属をCrとし、(b)該鋼材に印加
    されるバイアス電圧を−50〜−500Vとし、且つ(c)窒
    素圧を5mTorr以上とすることを特徴とする請求項(4)
    に記載の耐食耐摩耗性被覆鋼材の製造方法。
JP63280857A 1988-11-07 1988-11-07 耐食耐摩耗性被覆鋼材及びその製造方法 Expired - Fee Related JPH0735565B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63280857A JPH0735565B2 (ja) 1988-11-07 1988-11-07 耐食耐摩耗性被覆鋼材及びその製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63280857A JPH0735565B2 (ja) 1988-11-07 1988-11-07 耐食耐摩耗性被覆鋼材及びその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH02129360A JPH02129360A (ja) 1990-05-17
JPH0735565B2 true JPH0735565B2 (ja) 1995-04-19

Family

ID=17630943

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP63280857A Expired - Fee Related JPH0735565B2 (ja) 1988-11-07 1988-11-07 耐食耐摩耗性被覆鋼材及びその製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0735565B2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021188628A (ja) * 2020-05-26 2021-12-13 株式会社東芝 締結部材

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02175858A (ja) * 1988-12-27 1990-07-09 Sumitomo Metal Mining Co Ltd 耐摩耗性被覆綱材及びその製造方法
JP2608234B2 (ja) * 1992-02-26 1997-05-07 東洋エンジニアリング株式会社 尿素合成プラント用減圧弁
JP5824010B2 (ja) * 2013-08-14 2015-11-25 Dowaサーモテック株式会社 硬質皮膜被覆部材

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56156767A (en) * 1980-05-02 1981-12-03 Sumitomo Electric Ind Ltd Highly hard substance covering material
JPS61257467A (ja) * 1985-05-09 1986-11-14 Mitsubishi Heavy Ind Ltd セラミツク被膜
JPS6324055A (ja) * 1986-07-17 1988-02-01 Kawasaki Steel Corp 密着性および均質性に富む装飾品被膜のコ−テイング方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021188628A (ja) * 2020-05-26 2021-12-13 株式会社東芝 締結部材

Also Published As

Publication number Publication date
JPH02129360A (ja) 1990-05-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Komiya et al. Physical vapor deposition of thick Cr and its carbide and nitride films by hollow‐cathode discharge
US20020110698A1 (en) Thermal barrier coatings and electron-beam, physical vapor deposition for making same
Lugscheider et al. Comparison of the structure of PVD-thin films deposited with different deposition energies
US6274257B1 (en) Forming members for shaping a reactive metal and methods for their fabrication
Guzman et al. Vapour deposited Zn–Cr Alloy coatings for enhanced manufacturing and corrosion resistance of steel sheets
Chou et al. Effect of heat treatment on the structure and properties of ion-plated TiN films
JP2022088457A5 (ja)
JPH0735565B2 (ja) 耐食耐摩耗性被覆鋼材及びその製造方法
Kusano et al. Preparation of TiC films by alternate deposition of Ti and C layers using a dual magnetron sputtering source
KR100783213B1 (ko) 초친수성 금속제품의 제조방법 및 초친수성을 갖는 금속제품
Gopi et al. A Review on nitride-based coating techniques
Richter et al. Fundamental mechanisms of titanium nitride formation by dc. magnetron sputtering
JPH05239620A (ja) 耐食性硬質多層膜の製造方法
JP4392888B2 (ja) 耐食性に優れた硬質被膜の製造方法
JPH07150337A (ja) 窒化膜の製造方法
US20230374650A1 (en) Al-rich alcrn coating layers produced by pvd from metallic targets
Shankernath et al. Growth and properties of nanocrystalline TiN—amorphous Si3N4 composite thin films deposited on IN718 and phynox alloy substrates
JPH08325706A (ja) 鋼板剪断用平刃
JP3091824B2 (ja) セラミックス被覆鋼管成形ロール
JPH07150336A (ja) 膜被覆基体
JPH05125521A (ja) 摺動材料及びその製造方法
Musil et al. Nanocrystalline titanium carbide thin films deposited by reactive magnetron sputtering
JPH05239624A (ja) 耐食性硬質被膜の製造方法
JP2023542734A (ja) 金属ターゲットからPVDによって製造されたAlリッチAlTiNコーティング層
JPH03253558A (ja) 被膜製品及びその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees