JPH0745709B2 - 表面硬化処理方法 - Google Patents
表面硬化処理方法Info
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- JPH0745709B2 JPH0745709B2 JP63125322A JP12532288A JPH0745709B2 JP H0745709 B2 JPH0745709 B2 JP H0745709B2 JP 63125322 A JP63125322 A JP 63125322A JP 12532288 A JP12532288 A JP 12532288A JP H0745709 B2 JPH0745709 B2 JP H0745709B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、表面硬化処理方法に関するものであり、さら
に詳しくは鉄鋼材料にて形成した物品の表面硬化処理方
法に関するものである。
に詳しくは鉄鋼材料にて形成した物品の表面硬化処理方
法に関するものである。
［従来の技術と解決しようとする課題］ スパッタリング法あるいはイオンプレーティング法など
の物理的薄膜形成法（PVD法）を鉄鋼材料などの表面硬
化処理に用いることは、従来より数多く行なわれてお
り、射出成形用金型やドットプリンタの印字ワイヤなど
では、スパッタリング法により窒化チタンなどの金属窒
化物による表面硬化被膜を形成したものが知られてい
る。
の物理的薄膜形成法（PVD法）を鉄鋼材料などの表面硬
化処理に用いることは、従来より数多く行なわれてお
り、射出成形用金型やドットプリンタの印字ワイヤなど
では、スパッタリング法により窒化チタンなどの金属窒
化物による表面硬化被膜を形成したものが知られてい
る。
ところで、近来では、金属粉末混入型硬化プラスチック
などの高硬度プラスチック、あるいはフェライト混入型
の磁性プラスチックなどの需要が高まっており、それに
ともなって成形用金型にもより高度な耐摩耗性が要求さ
れている。またドットプリンタの長寿命化のためには、
プリンタヘッドを構成する印字ワイヤの耐摩耗性の向上
が不可欠である。このように、現在、各技術分野におい
て、高度な耐摩耗性を付与することができる表面硬化処
理技術が要求されており、この要求に応えるため、高硬
度素材である炭化ケイ素を表面硬化処理に用いることが
検討されている。
などの高硬度プラスチック、あるいはフェライト混入型
の磁性プラスチックなどの需要が高まっており、それに
ともなって成形用金型にもより高度な耐摩耗性が要求さ
れている。またドットプリンタの長寿命化のためには、
プリンタヘッドを構成する印字ワイヤの耐摩耗性の向上
が不可欠である。このように、現在、各技術分野におい
て、高度な耐摩耗性を付与することができる表面硬化処
理技術が要求されており、この要求に応えるため、高硬
度素材である炭化ケイ素を表面硬化処理に用いることが
検討されている。
ところが、炭化ケイ素は、金属窒化物に比べて極めて高
い硬度を有する反面、衝撃時にクラックが発生し易く、
しかも鉄鋼材料表面との密着性が悪いため衝撃時に剥離
し易く、耐衝撃性に劣り、また加熱冷却時において鉄鋼
材料との熱膨張差に起因して剥離し易く、耐熱衝撃性に
劣り、実用化に至っていないのが実情である。
い硬度を有する反面、衝撃時にクラックが発生し易く、
しかも鉄鋼材料表面との密着性が悪いため衝撃時に剥離
し易く、耐衝撃性に劣り、また加熱冷却時において鉄鋼
材料との熱膨張差に起因して剥離し易く、耐熱衝撃性に
劣り、実用化に至っていないのが実情である。
［発明の目的］ 本発明の目的は、極めて高い耐摩耗性、耐衝撃性および
耐熱衝撃性を付与できる表面硬化処理方法を提供するこ
とにある。
耐熱衝撃性を付与できる表面硬化処理方法を提供するこ
とにある。
［課題を解決するための手段］ 本発明は、鉄鋼材料からなる被処理材の表面に物理的薄
膜形成法により表面硬化被膜を形成する表面硬化処理方
法であって、被処理材の表面に窒化チタン被膜を形成
し、当該窒化チタン被膜の表面に10〜25重量パーセント
の酸化ケイ素を含有する炭化ケイ素−酸化ケイ素複合物
被膜を表面硬化被膜の最外層被膜として形成するかある
いは被処理材の表面に金属チタン被膜を形成し、当該金
属チタン被膜の表面に窒化チタン被膜を形成し、当該窒
化チタン被膜の表面に10〜25重量パーセントの酸化ケイ
素を含有する炭化ケイ素−酸化ケイ素複合物被膜を表面
硬化被膜の最外層被膜として形成することを特徴として
いる。
膜形成法により表面硬化被膜を形成する表面硬化処理方
法であって、被処理材の表面に窒化チタン被膜を形成
し、当該窒化チタン被膜の表面に10〜25重量パーセント
の酸化ケイ素を含有する炭化ケイ素−酸化ケイ素複合物
被膜を表面硬化被膜の最外層被膜として形成するかある
いは被処理材の表面に金属チタン被膜を形成し、当該金
属チタン被膜の表面に窒化チタン被膜を形成し、当該窒
化チタン被膜の表面に10〜25重量パーセントの酸化ケイ
素を含有する炭化ケイ素−酸化ケイ素複合物被膜を表面
硬化被膜の最外層被膜として形成することを特徴として
いる。
［作用］ 炭化ケイ素−酸化ケイ素複合物被膜が表面硬化被膜の最
外層被膜として形成され、この複合物被膜に含有されて
いる酸化ケイ素が当該複合物被膜の密着性を高めて衝撃
時の該複号物被膜の剥離防止に寄与するとともに、当該
酸化ケイ素が炭化ケイ素同志のバインダとしても作用し
て衝撃時のクラックの発生防止に寄与する。特に、酸化
ケイ素の含有量が10〜25重量パーセントの範囲であるた
め、高い表面硬度を維持したまま衝撃時の剥離やクラッ
クの発生防止に有効に寄与する。
外層被膜として形成され、この複合物被膜に含有されて
いる酸化ケイ素が当該複合物被膜の密着性を高めて衝撃
時の該複号物被膜の剥離防止に寄与するとともに、当該
酸化ケイ素が炭化ケイ素同志のバインダとしても作用し
て衝撃時のクラックの発生防止に寄与する。特に、酸化
ケイ素の含有量が10〜25重量パーセントの範囲であるた
め、高い表面硬度を維持したまま衝撃時の剥離やクラッ
クの発生防止に有効に寄与する。
また、炭化ケイ素−酸化ケイ素複合物被膜と被処理材と
の間に両者の結合力を高め、かつ両者の中間の熱膨張係
数を有する窒化チタン被膜単独あるいは窒化チタン被膜
と金属チタン被膜とが介在され、これらが衝撃時の炭化
ケイ素−酸化ケイ素複合物被膜の剥離防止に寄与し、か
つ加熱冷却時に被処理材と炭化ケイ素−酸化ケイ素複合
物被膜との間に生ずる熱膨張差に起因する剥離に対する
緩衝材として作用して熱衝撃時の炭化ケイ素−酸化ケイ
素複合物被膜の剥離防止に寄与する。なお、窒化チタン
被膜は炭化ケイ素−酸化ケイ素複合物被膜と被処理材と
の間、あるいは炭化ケイ素−酸化ケイ素複合物被膜と金
属チタン被膜との間に介在され、これらの結合材および
これらの加熱冷却時における熱膨張差に起因する剥離に
対する緩衝材として作用する。また、金属チタン被膜は
窒化チタン被膜と被処理材との間に介在され、これらの
結合材およびこれらの加熱冷却時における熱膨張差に起
因する剥離に対する緩衝材として作用する。
の間に両者の結合力を高め、かつ両者の中間の熱膨張係
数を有する窒化チタン被膜単独あるいは窒化チタン被膜
と金属チタン被膜とが介在され、これらが衝撃時の炭化
ケイ素−酸化ケイ素複合物被膜の剥離防止に寄与し、か
つ加熱冷却時に被処理材と炭化ケイ素−酸化ケイ素複合
物被膜との間に生ずる熱膨張差に起因する剥離に対する
緩衝材として作用して熱衝撃時の炭化ケイ素−酸化ケイ
素複合物被膜の剥離防止に寄与する。なお、窒化チタン
被膜は炭化ケイ素−酸化ケイ素複合物被膜と被処理材と
の間、あるいは炭化ケイ素−酸化ケイ素複合物被膜と金
属チタン被膜との間に介在され、これらの結合材および
これらの加熱冷却時における熱膨張差に起因する剥離に
対する緩衝材として作用する。また、金属チタン被膜は
窒化チタン被膜と被処理材との間に介在され、これらの
結合材およびこれらの加熱冷却時における熱膨張差に起
因する剥離に対する緩衝材として作用する。
そして、炭化ケイ素−酸化ケイ素複合物被膜の高い表面
硬度の維持により、高い耐摩耗性を付与でき、炭化ケイ
素−酸化ケイ素複合物被膜の衝撃時の剥離やクラックの
発生防止作用および窒化チタン被膜単独あるいは窒化チ
タン被膜と金属チタン被膜による炭化ケイ素−酸化ケイ
素複合物被膜の衝撃時の剥離防止作用の相互作用によ
り、高い衝撃性を付与でき、窒化チタン被膜単独あるい
は窒化チタン被膜と金属チタン被膜による炭化ケイ素−
酸化ケイ素複合物被膜の熱衝撃時の剥離防止作用によ
り、高い熱衝撃性を付与できる。
硬度の維持により、高い耐摩耗性を付与でき、炭化ケイ
素−酸化ケイ素複合物被膜の衝撃時の剥離やクラックの
発生防止作用および窒化チタン被膜単独あるいは窒化チ
タン被膜と金属チタン被膜による炭化ケイ素−酸化ケイ
素複合物被膜の衝撃時の剥離防止作用の相互作用によ
り、高い衝撃性を付与でき、窒化チタン被膜単独あるい
は窒化チタン被膜と金属チタン被膜による炭化ケイ素−
酸化ケイ素複合物被膜の熱衝撃時の剥離防止作用によ
り、高い熱衝撃性を付与できる。
［実施例］ 以下、図面に基づいて本発明の実施例について説明す
る。
る。
（実施例１） 本発明の表面硬化処理方法を磁場成形用金型に適用した
実施例について説明する。
実施例について説明する。
実施例1A 第１図に本発明による表面硬化処理を施した磁場成形用
金型１の金属組織写真を示す。本実施例では、金型１を
非磁性超硬合金鋼にて形成している。
金型１の金属組織写真を示す。本実施例では、金型１を
非磁性超硬合金鋼にて形成している。
先ず、スパッタリング装置（図示せず。）内をアルゴン
ガス雰囲気とし、成形用金型１を載置した電極テーブル
を陰極として逆スパッタリングを行なう。これにより金
型１がスパッタエッチングされる。ついで該雰囲気をア
ルゴンガス雰囲気としたまま金属チタンをターゲットと
して高周波スパッタリングを行なう。これにより金型１
の表面に金属チタン被膜２が形成される。その後、スパ
ッタリング装置内をアルゴンガスに窒素ガスを少量混入
した雰囲気とし、金属チタンをターゲットとして高周波
スパッタリングによる反応性スパッタリングを行なう。
これにより金属チタン被膜２の表面に窒化チタン被膜３
が形成される。その後、再びアルゴンガスのみの雰囲気
とし、予め作成しておいた炭化ケイ素−酸化ケイ素複合
物（酸化ケイ素含有量20重量パーセント）をターゲット
として高周波スパッタリングを行なう。これにより、窒
化チタン被膜３の表面に20重量パーセントの酸化ケイ素
を含有する炭化ケイ素−酸化ケイ素複合物被膜４が表面
硬化被膜の最外層被膜として形成される。
ガス雰囲気とし、成形用金型１を載置した電極テーブル
を陰極として逆スパッタリングを行なう。これにより金
型１がスパッタエッチングされる。ついで該雰囲気をア
ルゴンガス雰囲気としたまま金属チタンをターゲットと
して高周波スパッタリングを行なう。これにより金型１
の表面に金属チタン被膜２が形成される。その後、スパ
ッタリング装置内をアルゴンガスに窒素ガスを少量混入
した雰囲気とし、金属チタンをターゲットとして高周波
スパッタリングによる反応性スパッタリングを行なう。
これにより金属チタン被膜２の表面に窒化チタン被膜３
が形成される。その後、再びアルゴンガスのみの雰囲気
とし、予め作成しておいた炭化ケイ素−酸化ケイ素複合
物（酸化ケイ素含有量20重量パーセント）をターゲット
として高周波スパッタリングを行なう。これにより、窒
化チタン被膜３の表面に20重量パーセントの酸化ケイ素
を含有する炭化ケイ素−酸化ケイ素複合物被膜４が表面
硬化被膜の最外層被膜として形成される。
なお、上述した工程は、それぞれ同一スパッタリング装
置において連続して行なったものであり、各工程におけ
る処理条件は以下の通りである。
置において連続して行なったものであり、各工程におけ
る処理条件は以下の通りである。
スパッタエッチング 高周波出力 5Watt/cm2 アルゴンガス圧 6.0×10-1Pa 到達真空度 1.0×10-3Pa スパッタリング時間 10min 金属チタンスパッタリング 高周波出力 8Watt/cm2 アルゴンガス圧 6.0×10-1Pa 到達真空度 1.0×10-3Pa ワーク温度 240℃ スパッタリング時間 20min 窒化チタンスパッタリング 高周波出力 8Watt/cm2 混合ガス圧 6.0×10-1Pa 窒素分圧 3.0×10-2Pa 到達真空度 1.0×10-3Pa ワーク温度 240℃ スパッタリング時間 3hour 炭化ケイ素−酸化ケイ素複合物スパッタリング 高周波出力 8Watt/cm2 アルゴンガス圧 6.0×10-1Pa 到達真空度 1.0×10-3Pa ワーク温度 300℃ スパッタリング時間 6hour この条件によって金属チタン被膜２の膜厚は0.4μｍ、
窒化チタン被膜３の膜厚は約3.0μm,炭化ケイ素−酸化
ケイ素複合物被膜４の膜厚は約6.0μｍが得られた。そ
して、最外層の炭化ケイ素−酸化ケイ素複合物被膜４の
表面硬度はマイクロビカース硬度で2000〜2300HVを得る
ことができ、衝撃試験および熱衝撃試験においても優れ
た特性を示した。なお、金型１の内層組織には何等変態
を生じず、所要の非磁性特性および靭性を維持している
ことが確認された。
窒化チタン被膜３の膜厚は約3.0μm,炭化ケイ素−酸化
ケイ素複合物被膜４の膜厚は約6.0μｍが得られた。そ
して、最外層の炭化ケイ素−酸化ケイ素複合物被膜４の
表面硬度はマイクロビカース硬度で2000〜2300HVを得る
ことができ、衝撃試験および熱衝撃試験においても優れ
た特性を示した。なお、金型１の内層組織には何等変態
を生じず、所要の非磁性特性および靭性を維持している
ことが確認された。
その結果、耐摩耗性、耐衝撃性、耐熱衝撃性および磁気
特性に優れた磁場成形用金型を得ることができた。
特性に優れた磁場成形用金型を得ることができた。
なお、本実施例において、金属チタン被膜２および窒化
チタン被膜３は耐摩耗性向上のための表面硬化被膜とな
っているだけでなく、以下の作用をも有する。すなわ
ち、金属チタン被膜２は、金型１の表面と窒化チタン被
膜３との密着性を向上させる結合材としても作用して衝
撃時の炭化ケイ素−酸化ケイ素複合物被膜４の剥離防止
に寄与する。窒化チタン被膜３は金属チタン被膜２と炭
化ケイ素−酸化ケイ素複合物被膜４との密着性を向上さ
せるための結合材として作用して衝撃時の炭化ケイ素−
酸化ケイ素複合物被膜４の剥離防止に寄与する。さら
に、この金属チタン被膜２および窒化チタン被膜３は、
加熱冷却時において鉄鋼材料表面と炭化ケイ素−酸化ケ
イ素複合物被膜４との間に生じる熱膨張差に起因する剥
離に対する緩衝材としても熱衝撃時の複合物被膜４の剥
離防止に寄与する。
チタン被膜３は耐摩耗性向上のための表面硬化被膜とな
っているだけでなく、以下の作用をも有する。すなわ
ち、金属チタン被膜２は、金型１の表面と窒化チタン被
膜３との密着性を向上させる結合材としても作用して衝
撃時の炭化ケイ素−酸化ケイ素複合物被膜４の剥離防止
に寄与する。窒化チタン被膜３は金属チタン被膜２と炭
化ケイ素−酸化ケイ素複合物被膜４との密着性を向上さ
せるための結合材として作用して衝撃時の炭化ケイ素−
酸化ケイ素複合物被膜４の剥離防止に寄与する。さら
に、この金属チタン被膜２および窒化チタン被膜３は、
加熱冷却時において鉄鋼材料表面と炭化ケイ素−酸化ケ
イ素複合物被膜４との間に生じる熱膨張差に起因する剥
離に対する緩衝材としても熱衝撃時の複合物被膜４の剥
離防止に寄与する。
また、炭化ケイ素−酸化ケイ素複合物被膜４に含有され
ている酸化ケイ素は、窒化チタン被膜３と複合物被膜４
との密着性を高めて衝撃時の複合物被膜４の剥離防止に
寄与するとともに、炭化ケイ素同志のバインダとしても
作用して衝撃時のクラックの発生防止に寄与する。
ている酸化ケイ素は、窒化チタン被膜３と複合物被膜４
との密着性を高めて衝撃時の複合物被膜４の剥離防止に
寄与するとともに、炭化ケイ素同志のバインダとしても
作用して衝撃時のクラックの発生防止に寄与する。
なお、炭化ケイ素−酸化ケイ素複合物被膜４における酸
化ケイ素の含有量は、10重量パーセント以下であると密
着性が低下して衝撃時に剥離が生じ易くなり、25重量パ
ーセント以上であると高い表面硬度を維持できないこと
が確認された。すなわち、高い表面硬度を維持したまま
衝撃時の剥離やクラックの発生防止に有効に寄与するた
めには、複合物被膜４の酸化ケイ素の含有量は、10〜25
重量パーセントであることが望ましい。
化ケイ素の含有量は、10重量パーセント以下であると密
着性が低下して衝撃時に剥離が生じ易くなり、25重量パ
ーセント以上であると高い表面硬度を維持できないこと
が確認された。すなわち、高い表面硬度を維持したまま
衝撃時の剥離やクラックの発生防止に有効に寄与するた
めには、複合物被膜４の酸化ケイ素の含有量は、10〜25
重量パーセントであることが望ましい。
実施例1B 第２図はオーステナイト系ステンレス（一例としてSUS3
04）の磁場成形用金型４に本発明の表面硬化処理方法を
施したものの金属組織写真である。なお第２図において
第１図のものと実質的に同一にものには同一符号が付し
てある。
04）の磁場成形用金型４に本発明の表面硬化処理方法を
施したものの金属組織写真である。なお第２図において
第１図のものと実質的に同一にものには同一符号が付し
てある。
本実施例は、オーステナイト系ステンレスが一般に非磁
性であって磁場成形用金型の材料として適しているこ
と、およびステンレス鋼の表面に形成されている酸化ク
ロム被膜が窒化チタンに対して極めて優れた結合性を有
することに着目したものである。
性であって磁場成形用金型の材料として適しているこ
と、およびステンレス鋼の表面に形成されている酸化ク
ロム被膜が窒化チタンに対して極めて優れた結合性を有
することに着目したものである。
本実施例では、実施例1Aにて形成した金属チタン被膜２
（第１図示）の形成を省略し、金型５の表面に窒化チタ
ン被膜３をダイレクトに形成し、その上層に炭化ケイ素
−酸化ケイ素複合物被膜４を形成した。なお各被膜の形
成方法は実施例1Aと同様にスパッタリング法により、そ
の条件も同一のものとした。
（第１図示）の形成を省略し、金型５の表面に窒化チタ
ン被膜３をダイレクトに形成し、その上層に炭化ケイ素
−酸化ケイ素複合物被膜４を形成した。なお各被膜の形
成方法は実施例1Aと同様にスパッタリング法により、そ
の条件も同一のものとした。
その結果、実施例1Aと同等の優れた耐摩耗性、耐衝撃
性、耐熱衝撃性および磁気特性を有する磁場成形用金型
を得ることができた。
性、耐熱衝撃性および磁気特性を有する磁場成形用金型
を得ることができた。
表１に本発明による表面硬化処理を施した試料の試験結
果を示す。表１において◎は表面硬化層に何等変化を示
さない極めて優秀なもの、○は極めて小さな剥離が観察
されるが、特性上◎とほとんど変らないもの、△は若干
の剥離が観察されるが実用上支障のないもの、×は実用
上使用困難な剥離が観察されるものである。
果を示す。表１において◎は表面硬化層に何等変化を示
さない極めて優秀なもの、○は極めて小さな剥離が観察
されるが、特性上◎とほとんど変らないもの、△は若干
の剥離が観察されるが実用上支障のないもの、×は実用
上使用困難な剥離が観察されるものである。
なお、表２は各試料の素材および表面硬化処理による形
成被膜を示す。なお、表２において、試料IIIないしＶ
は、それぞれ各素材に本発明の表面硬化処理を施したも
のである。また、試料VIは、本発明との比較のために示
したものであって、超硬合金鋼の表面にスパッタエッチ
ングを施した後、純粋の炭化ケイ素を直接に被覆したも
のである。なお、試料ＶおよびIVはそれぞれ前記実施例
1A,1Bに対応する。
成被膜を示す。なお、表２において、試料IIIないしＶ
は、それぞれ各素材に本発明の表面硬化処理を施したも
のである。また、試料VIは、本発明との比較のために示
したものであって、超硬合金鋼の表面にスパッタエッチ
ングを施した後、純粋の炭化ケイ素を直接に被覆したも
のである。なお、試料ＶおよびIVはそれぞれ前記実施例
1A,1Bに対応する。
表１から判るように、試料Ｉは試料VI（比較試料）に比
べて優れた特性を示す。これは、炭化ケイ素−酸化ケイ
素複合被膜に含有されている酸化ケイ素が、鉄鋼材料表
面と該複合物被膜との密着性を高めて衝撃時の炭化ケイ
素−酸化ケイ素複合被膜の剥離防止に寄与するとともに
炭化ケイ素同志の結合性を高めるバインダとして作用し
て衝撃時のクラックの発生防止に寄与するからである。
べて優れた特性を示す。これは、炭化ケイ素−酸化ケイ
素複合被膜に含有されている酸化ケイ素が、鉄鋼材料表
面と該複合物被膜との密着性を高めて衝撃時の炭化ケイ
素−酸化ケイ素複合被膜の剥離防止に寄与するとともに
炭化ケイ素同志の結合性を高めるバインダとして作用し
て衝撃時のクラックの発生防止に寄与するからである。
また、試料IIは試料Ｉに比べてさらに優れた特性を示
す。これは、ステンレス鋼表面に形成されている酸化ク
ロム被膜の存在により、ステンレス鋼表面と炭化ケイ素
−酸化ケイ素複合物被膜との結合力が高くなっているか
らである。
す。これは、ステンレス鋼表面に形成されている酸化ク
ロム被膜の存在により、ステンレス鋼表面と炭化ケイ素
−酸化ケイ素複合物被膜との結合力が高くなっているか
らである。
また、試料III、試料IVおよび試料Ｖは、特に熱衝撃試
験において他の試料と比較して優れた特性を示す。これ
は中間層として位置する窒化チタン被膜単独あるいは金
属チタン被膜と窒化チタン被膜とが、加熱冷却時に鉄鋼
材料表面と炭化ケイ素−酸化ケイ素複合物被膜との間に
生ずる熱膨張差に起因する剥離に対する緩衝材として作
用するからである。また、試料Ｖと試料IVとが同等な特
性を示すのは、ステンレス鋼表面の酸化クロム被膜が窒
化チタン被膜に対して優れた結合性を持つためである。
したがって、被処理材がステンレス鋼で形成したもので
ある場合には、金属チタン被膜の形成を省略することが
できる。
験において他の試料と比較して優れた特性を示す。これ
は中間層として位置する窒化チタン被膜単独あるいは金
属チタン被膜と窒化チタン被膜とが、加熱冷却時に鉄鋼
材料表面と炭化ケイ素−酸化ケイ素複合物被膜との間に
生ずる熱膨張差に起因する剥離に対する緩衝材として作
用するからである。また、試料Ｖと試料IVとが同等な特
性を示すのは、ステンレス鋼表面の酸化クロム被膜が窒
化チタン被膜に対して優れた結合性を持つためである。
したがって、被処理材がステンレス鋼で形成したもので
ある場合には、金属チタン被膜の形成を省略することが
できる。
（実施例２） 以下に、本発明の表面硬化処理を印字ワイヤに適用した
実施例について説明する。
実施例について説明する。
実施例2A この実施例では第３図に示すようにワイヤ６として鋼材
料バネ用線材の１つである硬鋼線（マイクロビッカース
硬度500〜600HV）を用い、その後端部に高炭素鋼からな
るワイヤピン７をカシメ結合させてある。
料バネ用線材の１つである硬鋼線（マイクロビッカース
硬度500〜600HV）を用い、その後端部に高炭素鋼からな
るワイヤピン７をカシメ結合させてある。
ワイヤ６および印字ピン７を含む印字ワイヤ全体に，第
４図示のように順に金属チタン被覆8,窒化チタン被膜9,
炭化ケイ素−酸化ケイ素複合物10（酸化ケイ素含有量20
重量パーセント）を形成した。表面硬化被膜の形成は、
実施例１と同様にスパッタリング法を用い、金属チタン
スパッタリングを10min,窒化チタンスパッタリングを2h
our,炭化ケイ素−酸化ケイ素複合物スパッタリングを4h
our行なった。これによって、金属チタン被膜８の膜厚
は約0.2μm,窒化チタン被膜９の膜厚は約2.0μm,炭化ケ
イ素−酸化ケイ素複合物被膜10の膜厚は約4.0μｍが得
られた。最外層の炭化ケイ素−酸化ケイ素複合物被膜９
の表面硬度はマイクロビッカース硬度で2000〜2300HVが
得られた。なおワイヤ６の内層部は硬鋼線の組織に何等
変態を生じず、所要の靭性を維持していることが確認さ
れた。
４図示のように順に金属チタン被覆8,窒化チタン被膜9,
炭化ケイ素−酸化ケイ素複合物10（酸化ケイ素含有量20
重量パーセント）を形成した。表面硬化被膜の形成は、
実施例１と同様にスパッタリング法を用い、金属チタン
スパッタリングを10min,窒化チタンスパッタリングを2h
our,炭化ケイ素−酸化ケイ素複合物スパッタリングを4h
our行なった。これによって、金属チタン被膜８の膜厚
は約0.2μm,窒化チタン被膜９の膜厚は約2.0μm,炭化ケ
イ素−酸化ケイ素複合物被膜10の膜厚は約4.0μｍが得
られた。最外層の炭化ケイ素−酸化ケイ素複合物被膜９
の表面硬度はマイクロビッカース硬度で2000〜2300HVが
得られた。なおワイヤ６の内層部は硬鋼線の組織に何等
変態を生じず、所要の靭性を維持していることが確認さ
れた。
第５図に印字ワイヤの耐摩耗性の試験結果を示す。本発
明の表面硬化処理を施したワイヤ６は先端中央部で2.5
億ドット以上の耐久性を示し、実用摩耗限界の100μｍ
に対しては、3.5億ドット以上の耐久性を示し、従来の
硬鋼線ワイヤや粉末ハイスワイヤに比べて優れた特性を
有することが確認された。
明の表面硬化処理を施したワイヤ６は先端中央部で2.5
億ドット以上の耐久性を示し、実用摩耗限界の100μｍ
に対しては、3.5億ドット以上の耐久性を示し、従来の
硬鋼線ワイヤや粉末ハイスワイヤに比べて優れた特性を
有することが確認された。
また印字ピン７は、3.5億ドット以上においても実用上
支障を来たすような摩耗や変形が認められず、十分な耐
久性を示した。
支障を来たすような摩耗や変形が認められず、十分な耐
久性を示した。
なお、炭化ケイ素−酸化ケイ素複合物被膜10の酸化ケイ
素の含有量は、前述の（実施例１）と同様に10〜25重量
パーセントの範囲が望ましい。
素の含有量は、前述の（実施例１）と同様に10〜25重量
パーセントの範囲が望ましい。
実施例2B 本実施例では、ワイヤ11として高硬度ステンレス鋼から
なる線材、更に詳しくはSUS304−Ｈからなるステンレス
線材を用い、実施例2Aの硬鋼線と同等な硬度（マイクロ
ビッカース硬度500〜600HV）を確保した。
なる線材、更に詳しくはSUS304−Ｈからなるステンレス
線材を用い、実施例2Aの硬鋼線と同等な硬度（マイクロ
ビッカース硬度500〜600HV）を確保した。
第６図に示すように本実施例では、ワイヤ11の表面に直
接に窒化チタン被膜９を形成し、その上面に炭化ケイ素
−酸化ケイ素複合物を形成して、金属チタン被膜８（第
４図示）の形成を省略した。なお、第６図において、第
４図のもの（実施例2A）と実質的に同一のものには、同
一の符号が付してあり、金属チタン被膜８の形成を省略
した他は実施例2Aと同一条件で各被膜を形成した。
接に窒化チタン被膜９を形成し、その上面に炭化ケイ素
−酸化ケイ素複合物を形成して、金属チタン被膜８（第
４図示）の形成を省略した。なお、第６図において、第
４図のもの（実施例2A）と実質的に同一のものには、同
一の符号が付してあり、金属チタン被膜８の形成を省略
した他は実施例2Aと同一条件で各被膜を形成した。
これによって、表面硬度は実施例2Aと同様にマイクロビ
ッカース硬度で2000〜2300HVを得ることができた。な
お、ワイヤ11の内層部は組織に何等変化を生じず、その
靭性を維持していることが確認された。
ッカース硬度で2000〜2300HVを得ることができた。な
お、ワイヤ11の内層部は組織に何等変化を生じず、その
靭性を維持していることが確認された。
その結果、第５図に示すように印字ワイヤ11は前記実施
例2Aと同等な優れた特性を備えていることが確認され
た。なお本実施例においては、ワイヤ11としてオーステ
ナイト系ステンレスの１つであるSUS304−Ｈを用いた例
について説明したが、ステンレス鋼としてはフェライト
系あるいはマルテンサイト系の高硬度ステンレス鋼を用
いてもよいことは言うまでもない。
例2Aと同等な優れた特性を備えていることが確認され
た。なお本実施例においては、ワイヤ11としてオーステ
ナイト系ステンレスの１つであるSUS304−Ｈを用いた例
について説明したが、ステンレス鋼としてはフェライト
系あるいはマルテンサイト系の高硬度ステンレス鋼を用
いてもよいことは言うまでもない。
なお、以上に説明した実施例１および実施例２では、そ
れぞれスパッタリング法によって表面硬化処理を施した
例について説明したが、真空蒸着法やイオンプレーティ
ング法によって表面硬化被膜を形成することも可能であ
る。なおイオンプレーティング法による場合には、蒸発
源として金属ケイ素を用い、反応性雰囲気を炭化水素系
ガス（例えばエチレンガス，アセチレンガスなど）に適
量の酸素ガスを加えた雰囲気として、反応性イオンプレ
ーティング法によって炭化ケイ素−酸化ケイ素複合物被
膜を形成することができる。なお、炭化水素系ガスとし
てアセチレンを用いた場合には、アセチレンガス分圧２
×10-2〜１×10-1Pa,酸素ガス分圧８×10-3〜２×10-2
の範囲内で10〜25重量パーセントの酸化ケイ素を含む炭
化ケイ素−酸化ケイ素複合物被膜を形成することができ
ることを確認した。
れぞれスパッタリング法によって表面硬化処理を施した
例について説明したが、真空蒸着法やイオンプレーティ
ング法によって表面硬化被膜を形成することも可能であ
る。なおイオンプレーティング法による場合には、蒸発
源として金属ケイ素を用い、反応性雰囲気を炭化水素系
ガス（例えばエチレンガス，アセチレンガスなど）に適
量の酸素ガスを加えた雰囲気として、反応性イオンプレ
ーティング法によって炭化ケイ素−酸化ケイ素複合物被
膜を形成することができる。なお、炭化水素系ガスとし
てアセチレンを用いた場合には、アセチレンガス分圧２
×10-2〜１×10-1Pa,酸素ガス分圧８×10-3〜２×10-2
の範囲内で10〜25重量パーセントの酸化ケイ素を含む炭
化ケイ素−酸化ケイ素複合物被膜を形成することができ
ることを確認した。
そして、この場合には、炭化ケイ素−酸化ケイ素複合物
を予め作成しておく手間を省くことができ、作業工程を
簡略化できる上、蒸発源として炭化ケイ素−酸化ケイ素
複合物を用いた場合よりも低温で処理できる利点があ
る。
を予め作成しておく手間を省くことができ、作業工程を
簡略化できる上、蒸発源として炭化ケイ素−酸化ケイ素
複合物を用いた場合よりも低温で処理できる利点があ
る。
［発明の効果］ 以上に詳細に説明したように、本発明によれば、炭化ケ
イ素−酸化ケイ素複合物被膜の高い表面硬度の維持によ
り、高い耐摩耗性を付与でき、炭化ケイ素−酸化ケイ素
複合物被膜の衝撃時の剥離やクラックの発生防止作用お
よび窒化チタン被膜単独あるいは窒化チタン被膜と金属
チタン被膜による炭化ケイ素−酸化ケイ素複合物被膜の
衝撃時の剥離防止作用の相互作用により、高い衝撃性を
付与でき、窒化チタン被膜単独あるいは窒化チタン被膜
と金属チタン被膜による炭化ケイ素−酸化ケイ素複合物
被膜の熱衝撃時の剥離防止作用により、高い熱衝撃性を
付与できるという優れた効果を有する。
イ素−酸化ケイ素複合物被膜の高い表面硬度の維持によ
り、高い耐摩耗性を付与でき、炭化ケイ素−酸化ケイ素
複合物被膜の衝撃時の剥離やクラックの発生防止作用お
よび窒化チタン被膜単独あるいは窒化チタン被膜と金属
チタン被膜による炭化ケイ素−酸化ケイ素複合物被膜の
衝撃時の剥離防止作用の相互作用により、高い衝撃性を
付与でき、窒化チタン被膜単独あるいは窒化チタン被膜
と金属チタン被膜による炭化ケイ素−酸化ケイ素複合物
被膜の熱衝撃時の剥離防止作用により、高い熱衝撃性を
付与できるという優れた効果を有する。
第１図は実施例1Aにおける金型の金属組織を示す顕微鏡
写真、第２図は実施例1Bにおける金型の金属組織を示す
顕微鏡写真、第３図は印字ワイヤの断面図、第４図は実
施例2Aにおける印字ワイヤの先端部の断面を拡大して示
す模式図、第５図は本発明の印字ワイヤの特性を従来の
印字ワイヤの特性と比較して示した耐久ドット数と先端
部の摩耗量との関係図、第６図は実施例2Bの印字ワイヤ
の先端部の断面を拡大して示す模式図である。 ２……金属チタン被膜、 ３……窒化チタン被膜、 ４……炭化ケイ素−酸化ケイ素複合物被膜、 ８……金属チタン被膜、 ９……窒化チタン被膜、 10……炭化ケイ素−酸化ケイ素複合物被膜。
写真、第２図は実施例1Bにおける金型の金属組織を示す
顕微鏡写真、第３図は印字ワイヤの断面図、第４図は実
施例2Aにおける印字ワイヤの先端部の断面を拡大して示
す模式図、第５図は本発明の印字ワイヤの特性を従来の
印字ワイヤの特性と比較して示した耐久ドット数と先端
部の摩耗量との関係図、第６図は実施例2Bの印字ワイヤ
の先端部の断面を拡大して示す模式図である。 ２……金属チタン被膜、 ３……窒化チタン被膜、 ４……炭化ケイ素−酸化ケイ素複合物被膜、 ８……金属チタン被膜、 ９……窒化チタン被膜、 10……炭化ケイ素−酸化ケイ素複合物被膜。
Claims (2)
- 【請求項１】鉄鋼材料からなる被処理材の表面に物理的
薄膜形成法により表面硬化被膜を形成する表面硬化処理
方法であって、 上記被処理材の表面に窒化チタン被膜を形成し、当該窒
化チタン被膜の表面に10〜25重量パーセントの酸化ケイ
素を含有する炭化ケイ素−酸化ケイ素複合物被膜を上記
表面硬化被膜の最外層被膜として形成する ことを特徴とする表面硬化処理方法。 - 【請求項２】鉄鋼材料からなる被処理材の表面に物理的
薄膜形成法により表面硬化被膜を形成する表面硬化処理
方法であって、 上記被処理材の表面に金属チタン被膜を形成し、当該金
属チタン被膜の表面に窒化チタン被膜を形成し、当該窒
化チタン被膜の表面に10〜25重量パーセントの酸化ケイ
素を含有する炭化ケイ素−酸化ケイ素複合物被膜を上記
表面硬化被膜の最外層被膜として形成する ことを特徴とする表面硬化処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63125322A JPH0745709B2 (ja) | 1988-05-23 | 1988-05-23 | 表面硬化処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63125322A JPH0745709B2 (ja) | 1988-05-23 | 1988-05-23 | 表面硬化処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01294855A JPH01294855A (ja) | 1989-11-28 |
| JPH0745709B2 true JPH0745709B2 (ja) | 1995-05-17 |
Family
ID=14907246
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63125322A Expired - Fee Related JPH0745709B2 (ja) | 1988-05-23 | 1988-05-23 | 表面硬化処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0745709B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6409104B1 (en) * | 2000-04-19 | 2002-06-25 | Ford Global Technologies, Inc. | Silicon-doped amorphous carbon coating for paint bell atomizers |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5730836B2 (ja) * | 1973-02-16 | 1982-07-01 | ||
| JPS6191354A (ja) * | 1984-10-11 | 1986-05-09 | Canon Inc | 耐摩耗性多層膜付き母材 |
-
1988
- 1988-05-23 JP JP63125322A patent/JPH0745709B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01294855A (ja) | 1989-11-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |