JPH089784B2 - 表面精度のすぐれた被覆鉄基合金及びその製造方法 - Google Patents
表面精度のすぐれた被覆鉄基合金及びその製造方法Info
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- JPH089784B2 JPH089784B2 JP10573387A JP10573387A JPH089784B2 JP H089784 B2 JPH089784 B2 JP H089784B2 JP 10573387 A JP10573387 A JP 10573387A JP 10573387 A JP10573387 A JP 10573387A JP H089784 B2 JPH089784 B2 JP H089784B2
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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、ダイス，プラグ，ロール，パンチ又は各種
の金型などの耐摩耗工具部品、ドリル，タップ，エンド
ミル又はリーマなどの穴あけ工具，施削工具，フライス
工具などの切削工具部品、ハサミ，カミソリの刃又は切
断刃などの各種工具部品、精密機械部品及び原子炉用，
宇宙開発用、半導体用、化学反応装置用，医療機器用等
の特殊用途部品に適用できる表面精度のすぐれた被覆鉄
基合金及びその製造方法に関するものである。
の金型などの耐摩耗工具部品、ドリル，タップ，エンド
ミル又はリーマなどの穴あけ工具，施削工具，フライス
工具などの切削工具部品、ハサミ，カミソリの刃又は切
断刃などの各種工具部品、精密機械部品及び原子炉用，
宇宙開発用、半導体用、化学反応装置用，医療機器用等
の特殊用途部品に適用できる表面精度のすぐれた被覆鉄
基合金及びその製造方法に関するものである。
（従来の技術） ステンレス，ダイス鋼又は高速度鋼等の鉄基合金の表
面に炭化チタン，炭窒化チタン又は炭窒酸化チタンの被
覆層を形成した被覆鉄基合金が実用化されている。鉄基
合金の表面に被覆層を形成する方法としては、大別する
と、化学蒸着法（CVD法）と物理蒸着法（PVD法）があ
る。この内、後者による被覆鉄基合金は、低温で処理で
きるけれども、耐摩耗工具部品又は穴あけ工具部品を含
めた切削工具部品等のように苛酷な条件で用いる場合は
被覆層が剥離し易いという問題がある。また、蒸着物の
方向性に関連し、複雑形状品の表面全体に、均一に被覆
層を形成するのが困難であるという問題がある。一方、
前者による被覆鉄基合金は、後者によるものよりも被膜
のつきまわりも良好で、しかも高湿で処理されることか
ら被覆層の耐剥離性がすぐれているけれども、鉄基合金
と被覆層との境界部において相互拡散が激しくなるため
に耐剥離性にバラツキが生じるという問題がある。しか
しながら、被覆層の耐剥離性は、PVD法による場合に比
較してすぐれているということから、CVD法による被覆
鉄基合金の安定化への期待が高まっている。
面に炭化チタン，炭窒化チタン又は炭窒酸化チタンの被
覆層を形成した被覆鉄基合金が実用化されている。鉄基
合金の表面に被覆層を形成する方法としては、大別する
と、化学蒸着法（CVD法）と物理蒸着法（PVD法）があ
る。この内、後者による被覆鉄基合金は、低温で処理で
きるけれども、耐摩耗工具部品又は穴あけ工具部品を含
めた切削工具部品等のように苛酷な条件で用いる場合は
被覆層が剥離し易いという問題がある。また、蒸着物の
方向性に関連し、複雑形状品の表面全体に、均一に被覆
層を形成するのが困難であるという問題がある。一方、
前者による被覆鉄基合金は、後者によるものよりも被膜
のつきまわりも良好で、しかも高湿で処理されることか
ら被覆層の耐剥離性がすぐれているけれども、鉄基合金
と被覆層との境界部において相互拡散が激しくなるため
に耐剥離性にバラツキが生じるという問題がある。しか
しながら、被覆層の耐剥離性は、PVD法による場合に比
較してすぐれているということから、CVD法による被覆
鉄基合金の安定化への期待が高まっている。
（発明が解決しようとする問題点） 本発明者らは、CVD法により超硬合金の表面に炭化チ
タンの被覆層を直接形成させた場合は一応問題なく実用
化されているのに対し、鉄基合金の表面に炭化チタンの
被覆層を直接形成させた場合には以下のような問題があ
ることを確認した。
タンの被覆層を直接形成させた場合は一応問題なく実用
化されているのに対し、鉄基合金の表面に炭化チタンの
被覆層を直接形成させた場合には以下のような問題があ
ることを確認した。
鉄基合金の表面に炭化チタンの被覆層をCVD法により
直接形成させた場合には、被覆層の表面に凹凸が生じる
こと、この被覆層表面の凹凸が被覆層の剥離を誘発する
こと及び耐摩耗工具部品や切削工具部品として応用した
場合に被加工面が荒れてしまうという問題がある。ま
た、被覆層表面に凹凸があるために被覆鉄基合金をロー
ルのように鏡面状態で使用する場合には、被覆層表面を
鏡面にするのが困難であるという問題がある。
直接形成させた場合には、被覆層の表面に凹凸が生じる
こと、この被覆層表面の凹凸が被覆層の剥離を誘発する
こと及び耐摩耗工具部品や切削工具部品として応用した
場合に被加工面が荒れてしまうという問題がある。ま
た、被覆層表面に凹凸があるために被覆鉄基合金をロー
ルのように鏡面状態で使用する場合には、被覆層表面を
鏡面にするのが困難であるという問題がある。
本発明は、上記のような問題点を解決したもので、具
体的には鉄基合金の表面にチタン化合物と鉄−チタンの
金属間化合物とでなる中間層と、チタン化合物でなる外
層とからなる被覆層を形成したもので、被覆層の密着
性，被覆層の耐剥離性及び外層の表面精度にすぐれた被
覆鉄基合金の提供を目的とするものである。
体的には鉄基合金の表面にチタン化合物と鉄−チタンの
金属間化合物とでなる中間層と、チタン化合物でなる外
層とからなる被覆層を形成したもので、被覆層の密着
性，被覆層の耐剥離性及び外層の表面精度にすぐれた被
覆鉄基合金の提供を目的とするものである。
（問題点を解決するための手段） 本発明者らは、鉄基合金の表面に炭化チタンを被覆し
た場合に生じる被覆層表面の凹凸の原因は、第１に、鉄
基合金中の鉄がCVD処理の初期に炭化チタンの被覆層中
へ拡散して鉄金属として存在すること、第２に、鉄基合
金と被覆層との界面近傍に局所的に鉄の多量な場所が生
じ、この場所から炭化チタンの柱錠晶が扇状に発達する
ことにあると確認したものである。そこで、被覆層中に
鉄を単独で存在させないようにすることを検討していた
所、被覆層中に拡散した鉄をチタンとの金属間化合物に
すると被覆層の表面が平滑になるという知見を得たもの
である。この知見に基づいて本発明を完成するに至った
ものである。
た場合に生じる被覆層表面の凹凸の原因は、第１に、鉄
基合金中の鉄がCVD処理の初期に炭化チタンの被覆層中
へ拡散して鉄金属として存在すること、第２に、鉄基合
金と被覆層との界面近傍に局所的に鉄の多量な場所が生
じ、この場所から炭化チタンの柱錠晶が扇状に発達する
ことにあると確認したものである。そこで、被覆層中に
鉄を単独で存在させないようにすることを検討していた
所、被覆層中に拡散した鉄をチタンとの金属間化合物に
すると被覆層の表面が平滑になるという知見を得たもの
である。この知見に基づいて本発明を完成するに至った
ものである。
すなわち、本発明の表面精度のすぐれた被覆鉄基合金
は、鉄基合金の基体と炭化チタン，炭窒化チタン，炭酸
化チタン，炭窒酸化チタン，窒化チタンの中の少なくと
も１種でなる外層との間に中間層を介在させてなる被覆
鉄基合金において、前記中間層は炭化チタン，炭窒化チ
タン，炭酸化チタン，炭窒酸化チタンの中の少なくとも
１種のチタン化合物と鉄−チタンの金属間化合物とから
なることを特徴とするものである。
は、鉄基合金の基体と炭化チタン，炭窒化チタン，炭酸
化チタン，炭窒酸化チタン，窒化チタンの中の少なくと
も１種でなる外層との間に中間層を介在させてなる被覆
鉄基合金において、前記中間層は炭化チタン，炭窒化チ
タン，炭酸化チタン，炭窒酸化チタンの中の少なくとも
１種のチタン化合物と鉄−チタンの金属間化合物とから
なることを特徴とするものである。
本発明の表面精度のすぐれた被覆鉄基合金における中
間層は、例えばTiCとFe2Ti, TiCとFe2TiとFeTi, TiCとFeTi, Ti（C,N）とFe2Ti, Ti（C,N）とFe2TiとFeTi, Ti（C,N）とFeTi, Ti（C,N,O）とFe2Ti, Ti（C,N,O）とFe2TiとFeTi, Ti（C,N,O）とFeTi, TiCとTi（C,N）とFe2Tiなどを挙げることができる。こ
こに挙げた中間層中のチタン化合物及び外層を形成する
チタン化合物は、化学量論値又は非化学量論値になって
いてもよい。これらの中間層は、平均厚さ２μｍ以下で
ある場合に表面精度のすぐれた被覆鉄基合金が得られる
もので、用途により異なるが中間層厚さは、特に平均厚
さ0.05〜１μｍ以下であると鉄基合金と外層との耐剥離
性にすぐれるので好ましいものである。
間層は、例えばTiCとFe2Ti, TiCとFe2TiとFeTi, TiCとFeTi, Ti（C,N）とFe2Ti, Ti（C,N）とFe2TiとFeTi, Ti（C,N）とFeTi, Ti（C,N,O）とFe2Ti, Ti（C,N,O）とFe2TiとFeTi, Ti（C,N,O）とFeTi, TiCとTi（C,N）とFe2Tiなどを挙げることができる。こ
こに挙げた中間層中のチタン化合物及び外層を形成する
チタン化合物は、化学量論値又は非化学量論値になって
いてもよい。これらの中間層は、平均厚さ２μｍ以下で
ある場合に表面精度のすぐれた被覆鉄基合金が得られる
もので、用途により異なるが中間層厚さは、特に平均厚
さ0.05〜１μｍ以下であると鉄基合金と外層との耐剥離
性にすぐれるので好ましいものである。
本発明の表面精度のすぐれた被覆鉄基合金における中
間層と外層とでなる被覆層は、用途により異なるが、１
〜20μｍの厚さからなり、特に２〜10μｍであると耐摩
耗性及び耐剥離性にすぐれることから著しい寿命向上が
達成できるものである。この被覆層中の外層は、少なく
とも１層で構成されるものである。また、外層の表面
に、更に周期律表4a,5a,6a族金属の炭化物，窒化物，炭
酸化物，窒酸化物,Alの酸化物，窒化物,Siの炭化物，窒
化物及びこれらの相互固溶体、もしくはダイヤモンド，
立方晶窒化ホウ素などの少なくとも１種の高硬質物質で
なる最外層を積層することも好ましいことである。
間層と外層とでなる被覆層は、用途により異なるが、１
〜20μｍの厚さからなり、特に２〜10μｍであると耐摩
耗性及び耐剥離性にすぐれることから著しい寿命向上が
達成できるものである。この被覆層中の外層は、少なく
とも１層で構成されるものである。また、外層の表面
に、更に周期律表4a,5a,6a族金属の炭化物，窒化物，炭
酸化物，窒酸化物,Alの酸化物，窒化物,Siの炭化物，窒
化物及びこれらの相互固溶体、もしくはダイヤモンド，
立方晶窒化ホウ素などの少なくとも１種の高硬質物質で
なる最外層を積層することも好ましいことである。
本発明の表面精度のすぐれた被覆鉄基合金を製造する
には、基体の表面に鉄とチタン又は鉄−チタンの合金を
メッキ又はPVD法で被覆した後、CVD法により外層を形成
する雰囲気中での炭素ポテンシャルを高くして800℃〜1
100℃で中間層を形成し、次いで同一反応容器内で炭素
ポテンシャルを低くして外層を形成する方法でも可能で
ある。しかしながら、工程の簡素化及び被覆鉄基合金の
安定化から次の方法が特に好ましいものである。
には、基体の表面に鉄とチタン又は鉄−チタンの合金を
メッキ又はPVD法で被覆した後、CVD法により外層を形成
する雰囲気中での炭素ポテンシャルを高くして800℃〜1
100℃で中間層を形成し、次いで同一反応容器内で炭素
ポテンシャルを低くして外層を形成する方法でも可能で
ある。しかしながら、工程の簡素化及び被覆鉄基合金の
安定化から次の方法が特に好ましいものである。
すなわち、本発明の表面精度のすぐれた被覆鉄基合金
の製造方法は、反応容器内に設置された鉄基合金の基体
を800℃〜1100℃に保持し、前記反応容器内をハロゲン
化チタンと水素と炭化水素と、必要に応じて窒素，アン
モニア，ヒドラジン，一酸化炭素，二酸化炭素の中の少
なくとも１種とからなる雰囲気に保持して、前記基体の
表面に被覆層を形成させる被覆鉄基合金の製造方法にお
いて、前記炭化水素／前記水素のガス体積比が1/10以下
で、かつ前記ハロゲン化チタン中のチタン元素／前記炭
化水素中の炭素元素の体積比が1/4以下になる雰囲気に
して、前記基体の表面に炭化チタン，炭窒化チタン，炭
酸化チタン，炭窒酸化チタンの中の少なくとも１種のチ
タン化合物と鉄−チタンの金属間化合物とでなる中間層
と、炭化チタン，炭窒化チタン，炭酸化チタン，炭窒酸
化チタン，窒化チタンの中の少なくとも１種の外層とか
らなる被覆層を形成することを特徴とするものである。
の製造方法は、反応容器内に設置された鉄基合金の基体
を800℃〜1100℃に保持し、前記反応容器内をハロゲン
化チタンと水素と炭化水素と、必要に応じて窒素，アン
モニア，ヒドラジン，一酸化炭素，二酸化炭素の中の少
なくとも１種とからなる雰囲気に保持して、前記基体の
表面に被覆層を形成させる被覆鉄基合金の製造方法にお
いて、前記炭化水素／前記水素のガス体積比が1/10以下
で、かつ前記ハロゲン化チタン中のチタン元素／前記炭
化水素中の炭素元素の体積比が1/4以下になる雰囲気に
して、前記基体の表面に炭化チタン，炭窒化チタン，炭
酸化チタン，炭窒酸化チタンの中の少なくとも１種のチ
タン化合物と鉄−チタンの金属間化合物とでなる中間層
と、炭化チタン，炭窒化チタン，炭酸化チタン，炭窒酸
化チタン，窒化チタンの中の少なくとも１種の外層とか
らなる被覆層を形成することを特徴とするものである。
本発明の表面精度のすぐれた被覆鉄基合金の製造方法
における炭化水素／水素のガス体積比とハロゲン化チタ
ン中のチタン元素／炭化水素中の炭素元素の体積比は、
反応容器内の炭素ポテンシャルに大きく影響しているも
ので、炭化チタンと鉄−チタンの金属間化合物とでなる
中間層を基体の表面に形成させる場合は、炭化水素／水
素のガス体積比を1/10〜5/100、炭窒化チタンと鉄−チ
タンの金属間化合物，炭酸化チタンと鉄−チタンの金属
間化合物又は炭室酸化チタンと鉄−チタンの金属間化合
物とでなる中間層を基体の表面に形成させる場合は、炭
化水素／水素のガス体積比を8/100〜1/100にすると、特
に被覆層の表面精度がすぐれるので好ましいことであ
る。また、これらの中間層を基体の表面に形成する場合
は、ハロゲン化チタン中のチタン元素／炭化水素中の炭
素元素の体積比を1/5以下にすると、特に基体と中間層
との密着性及び被覆層の表面精度にすぐれることから好
ましいことである。
における炭化水素／水素のガス体積比とハロゲン化チタ
ン中のチタン元素／炭化水素中の炭素元素の体積比は、
反応容器内の炭素ポテンシャルに大きく影響しているも
ので、炭化チタンと鉄−チタンの金属間化合物とでなる
中間層を基体の表面に形成させる場合は、炭化水素／水
素のガス体積比を1/10〜5/100、炭窒化チタンと鉄−チ
タンの金属間化合物，炭酸化チタンと鉄−チタンの金属
間化合物又は炭室酸化チタンと鉄−チタンの金属間化合
物とでなる中間層を基体の表面に形成させる場合は、炭
化水素／水素のガス体積比を8/100〜1/100にすると、特
に被覆層の表面精度がすぐれるので好ましいことであ
る。また、これらの中間層を基体の表面に形成する場合
は、ハロゲン化チタン中のチタン元素／炭化水素中の炭
素元素の体積比を1/5以下にすると、特に基体と中間層
との密着性及び被覆層の表面精度にすぐれることから好
ましいことである。
さらに、反応容器内は、雰囲気ガス圧力によっても炭
素ポテンシャルが変動し、特に、350torr〜650torrの減
圧状態にすることが好ましいことである。
素ポテンシャルが変動し、特に、350torr〜650torrの減
圧状態にすることが好ましいことである。
（作用） 本発明の表面精度のすぐれた被覆鉄基合金は、中間層
が基体と外層との密着性を高めるための媒介的役割を果
たすと共に、外層の表面を平滑にする作用をしているも
のである。また、本発明の表面精度のすぐれた被覆鉄基
合金の製造方法は、反応容器内の雰囲気ガス組成比が炭
素ポテンシャルの制御を容易にすると共に、基体の表面
の中間層を安定に形成する作用をしているものである。
が基体と外層との密着性を高めるための媒介的役割を果
たすと共に、外層の表面を平滑にする作用をしているも
のである。また、本発明の表面精度のすぐれた被覆鉄基
合金の製造方法は、反応容器内の雰囲気ガス組成比が炭
素ポテンシャルの制御を容易にすると共に、基体の表面
の中間層を安定に形成する作用をしているものである。
（実施例） 実施例１ 反応容器内にSKD11製の金型でなる基体を設置した
後、TiCl4,CH4,H2を用いて、反応容器内を体積比でTi/C
≒2/25,CH4/H2≒1/25の雰囲気にし、圧力600torr,温度1
030℃で30分保持し、次いで、体積比でTi/C≒2/25,CH4/
H2≒2/25の雰囲気にし、保持時間180分の他は上述と同
様の条件により基体の表面に被覆層を形成させて本発明
品Ａを得た。比較として、体積比でTi/C≒17/50,CH4/H2
≒3/50の雰囲気にし、圧力100torr,保持時間210分の他
は上述と同様の条件により基体の表面に被覆層を形成さ
せて比較品Ａを得た。こうして得た本発明品Ａと比較品
Ａとの表面を仕上げ（ラップ）加工し、Al2O3系セラミ
ックス粉末成形加工を行った。このときの、仕上げ加工
に要した作業時間，仕上げ後の表面寸法精度及び粉末成
形加工時の寿命時間を第１表に示した。
後、TiCl4,CH4,H2を用いて、反応容器内を体積比でTi/C
≒2/25,CH4/H2≒1/25の雰囲気にし、圧力600torr,温度1
030℃で30分保持し、次いで、体積比でTi/C≒2/25,CH4/
H2≒2/25の雰囲気にし、保持時間180分の他は上述と同
様の条件により基体の表面に被覆層を形成させて本発明
品Ａを得た。比較として、体積比でTi/C≒17/50,CH4/H2
≒3/50の雰囲気にし、圧力100torr,保持時間210分の他
は上述と同様の条件により基体の表面に被覆層を形成さ
せて比較品Ａを得た。こうして得た本発明品Ａと比較品
Ａとの表面を仕上げ（ラップ）加工し、Al2O3系セラミ
ックス粉末成形加工を行った。このときの、仕上げ加工
に要した作業時間，仕上げ後の表面寸法精度及び粉末成
形加工時の寿命時間を第１表に示した。
本発明品Ａ及び比較品Ａの被覆層をＸ線回折及び走査
型顕微鏡にて調べた所、本発明品Ａの被覆層は、Fe2Ti
とFeTiとTiCの混在した中間層が約１μｍ厚さとTiCの外
層が約７μｍ厚さであった。比較品Ａの被覆層は、約８
μｍのTiC層であった。本発明品ＡのＸ線回折結果を第
１図に示した。第１図中のFeの回折線は基体のSKD11に
よるものである。また、本発明品の被覆層の組織を第２
図に示した。
型顕微鏡にて調べた所、本発明品Ａの被覆層は、Fe2Ti
とFeTiとTiCの混在した中間層が約１μｍ厚さとTiCの外
層が約７μｍ厚さであった。比較品Ａの被覆層は、約８
μｍのTiC層であった。本発明品ＡのＸ線回折結果を第
１図に示した。第１図中のFeの回折線は基体のSKD11に
よるものである。また、本発明品の被覆層の組織を第２
図に示した。
実施例２ 反応容器内にSKH9製のパンチでなる基体を設置した
後、TiCl4,C2H6,H2を用いて、反応容器内を体積比で、T
i/C≒4/25,C2H6≒1/50の雰囲気にし、圧力500torr,温度
1000℃で30分保持し、次いで、体積比でTi/C≒4/25,C2H
6/H2≒7/100の雰囲気にし、保持時間150分の他は上述と
同様の条件により基体の表面に被覆層を形成させて本発
明品Ｂを得た。
後、TiCl4,C2H6,H2を用いて、反応容器内を体積比で、T
i/C≒4/25,C2H6≒1/50の雰囲気にし、圧力500torr,温度
1000℃で30分保持し、次いで、体積比でTi/C≒4/25,C2H
6/H2≒7/100の雰囲気にし、保持時間150分の他は上述と
同様の条件により基体の表面に被覆層を形成させて本発
明品Ｂを得た。
比較として、体積比でTi/C≒8/25,C2H6/H2≒1/8の雰
囲気，圧力10Torr,保持時間180分の他は上述と同様の条
件により基体の表面に被覆層を形成させて比較品Ｂを得
た。
囲気，圧力10Torr,保持時間180分の他は上述と同様の条
件により基体の表面に被覆層を形成させて比較品Ｂを得
た。
こうして得た本発明品Ｂと比較品ＢをSUS304製の0.5m
m厚板の冷間打抜きに用いた所、本発明品Ｂは、比較品
Ｂの約２倍の寿命であった。
m厚板の冷間打抜きに用いた所、本発明品Ｂは、比較品
Ｂの約２倍の寿命であった。
本発明品Ｂ及び比較品Ｂの被覆層を実施例１での方法
と同様にして調べた所、本発明品Ａの被覆層は、Fe2Ti
とTiCの混在した中間層が約0.7μｍ厚さとTiCの外層が
約４μｍ厚さであった。比較品Ｂの被覆層は、約５μｍ
のTiC層であった。
と同様にして調べた所、本発明品Ａの被覆層は、Fe2Ti
とTiCの混在した中間層が約0.7μｍ厚さとTiCの外層が
約４μｍ厚さであった。比較品Ｂの被覆層は、約５μｍ
のTiC層であった。
実施例３ SKH57製のダイスを基体とし、反応容器内の雰囲気がT
i/C≒2/25,CH4/H2≒1/25で、保持時間10分、その後反応
容器内の雰囲気がTi/C≒2/25,CH4/H2≒2/25で、保持時
間80分の他は実施例１の本発明品Ａと同様の条件により
基体の表面を被覆層に形成させて本発明品Ｃを得た。
i/C≒2/25,CH4/H2≒1/25で、保持時間10分、その後反応
容器内の雰囲気がTi/C≒2/25,CH4/H2≒2/25で、保持時
間80分の他は実施例１の本発明品Ａと同様の条件により
基体の表面を被覆層に形成させて本発明品Ｃを得た。
比較として、保持時間90分の他の実施例１の比較品Ａ
と同様の条件により基体の表面に被覆層を形成させて比
較品Ｃを得た。
と同様の条件により基体の表面に被覆層を形成させて比
較品Ｃを得た。
この本発明品Ｃと比較品Ｃを仕上げ（ラップ）加工し
た後、パーマロイ製のテープレコーダ部品の絞り加工に
用いた。このときの、仕上げ加工に要した作業時間，仕
上げ後の表面寸法精度及び絞り加工時の寿命迄の加工個
数を第２表に示した。
た後、パーマロイ製のテープレコーダ部品の絞り加工に
用いた。このときの、仕上げ加工に要した作業時間，仕
上げ後の表面寸法精度及び絞り加工時の寿命迄の加工個
数を第２表に示した。
本発明品Ｃ及び比較品Ｃの被覆層を実施例１での方法
と同様にして調べた所、本発明品Ｃの被覆層は、Fe2Ti
とFeTiとTiCの混在した中間層が約0.5μｍ厚さとTiCの
外層が約2.5μｍであった。比較品Ｃの被覆層は、約３
μｍのTiC層であった。
と同様にして調べた所、本発明品Ｃの被覆層は、Fe2Ti
とFeTiとTiCの混在した中間層が約0.5μｍ厚さとTiCの
外層が約2.5μｍであった。比較品Ｃの被覆層は、約３
μｍのTiC層であった。
実施例４ SUS440C製のシーミングロールを基体として、他は実
施例３の本発明品Ｃと同様な条件で被覆層を形成した
後、TiCl4,N2,H2を用いて、従来と同様の雰囲気にし、1
000℃,450torr,60分保持にてTiNの最外層を形成して本
発明品Ｄを得た。
施例３の本発明品Ｃと同様な条件で被覆層を形成した
後、TiCl4,N2,H2を用いて、従来と同様の雰囲気にし、1
000℃,450torr,60分保持にてTiNの最外層を形成して本
発明品Ｄを得た。
比較として、同様の基体に実施例３の比較品Ｃと同様
の条件で被覆層を形成させた後、さらに上述と同条件に
てTiNの被覆層を形成して比較品Ｄを得た。
の条件で被覆層を形成させた後、さらに上述と同条件に
てTiNの被覆層を形成して比較品Ｄを得た。
こうして得た本発明品Ｄと比較品Ｄを仕上げ加工した
後、缶胴と缶蓋との巻締めに使用した。このときの仕上
げ加工に要した作業時間，寿命迄の巻締め缶数を第３表
に示した。
後、缶胴と缶蓋との巻締めに使用した。このときの仕上
げ加工に要した作業時間，寿命迄の巻締め缶数を第３表
に示した。
本発明品Ｄ及び比較品Ｄの被覆層を実施例１での方法
と同様にして調べた所、本発明品Ｄの被覆層は、実施例
３と同様の中間層と外層の他に約３μｍのTiN外層が形
成されたものであった。比較品Ｄの被覆層は、約３μｍ
のTiC層と約３μｍのTiN層が形成されたものであった。
と同様にして調べた所、本発明品Ｄの被覆層は、実施例
３と同様の中間層と外層の他に約３μｍのTiN外層が形
成されたものであった。比較品Ｄの被覆層は、約３μｍ
のTiC層と約３μｍのTiN層が形成されたものであった。
実施例５ SKD61製の金型を基体とし、 TiCl4,CH4,H2を用いて、第１段階での雰囲気で保持時間
を20分、第２段階での雰囲気で保持時間を40分とし、そ
の他の条件は、実施例１の本発明品Ａと同様の条件で被
覆層を形成した後、20vol％N2と80vol％（TiCl4,CH4,
H2）を用いて、体積比でTi/C≒1/10,CH4/H2≒7/100の雰
囲気で、圧力450torr,温度1000℃，保持時間30分で処理
し、次いでTiCl4,NH4,H2を用いて従来と同様の雰囲気
で、圧力400trr,温度800℃，保持時間30分で処理して本
発明品Ｅを得た。
を20分、第２段階での雰囲気で保持時間を40分とし、そ
の他の条件は、実施例１の本発明品Ａと同様の条件で被
覆層を形成した後、20vol％N2と80vol％（TiCl4,CH4,
H2）を用いて、体積比でTi/C≒1/10,CH4/H2≒7/100の雰
囲気で、圧力450torr,温度1000℃，保持時間30分で処理
し、次いでTiCl4,NH4,H2を用いて従来と同様の雰囲気
で、圧力400trr,温度800℃，保持時間30分で処理して本
発明品Ｅを得た。
比較として、同様の基体に実施例１の比較品Ａを作成
した条件の内、保持時間60分の他は同条件で処理した
後、TiCl4,NH4,H2を用いて、圧力400torr,温度800℃，
保持時間30分で処理して本発明品Ｅを得た。
した条件の内、保持時間60分の他は同条件で処理した
後、TiCl4,NH4,H2を用いて、圧力400torr,温度800℃，
保持時間30分で処理して本発明品Ｅを得た。
こうして得た本発明品Ｅと比較品Ｅを仕上げ加工した
後、プラスチックの射出成形に使用した。このときの、
仕上げ加工に要した作業時間，仕上げ後の表面寸法精
度，射出成形時の寿命迄の成形個数及び射出成形加工後
の被加工物の表面状態を調べて、その結果を第４表に示
した。
後、プラスチックの射出成形に使用した。このときの、
仕上げ加工に要した作業時間，仕上げ後の表面寸法精
度，射出成形時の寿命迄の成形個数及び射出成形加工後
の被加工物の表面状態を調べて、その結果を第４表に示
した。
本発明品Ｅ及び比較品Ｅの被覆層を実施例１での方法
と同様にして調べた所、本発明品Ｅの被覆層は、Fe2Ti
とFeTiとTiCの混在した中間層が約0.8μｍ厚さと約0.8
μｍ厚さのTiCの外層と約1.0μｍ厚さのTi（C,N）外層
と約1.0μｍ厚さのTiN外層が形成されたものであった。
比較品Ｅの被覆層は、約2.5μｍ厚さのTiC層と約1.0μ
ｍ厚さのTiN層とが形成されたものであった。
と同様にして調べた所、本発明品Ｅの被覆層は、Fe2Ti
とFeTiとTiCの混在した中間層が約0.8μｍ厚さと約0.8
μｍ厚さのTiCの外層と約1.0μｍ厚さのTi（C,N）外層
と約1.0μｍ厚さのTiN外層が形成されたものであった。
比較品Ｅの被覆層は、約2.5μｍ厚さのTiC層と約1.0μ
ｍ厚さのTiN層とが形成されたものであった。
（発明の効果） 本発明の表面精度のすぐれた被覆鉄基合金は、従来の
被覆鉄基合金に比較して、表面が平滑であるために鏡面
仕上げ加工して使用する場合には約40％〜10倍の加工時
間の短縮が可能で、そのときの加工面精度は、約2.5倍
〜３倍もすぐれたものが得られるという効果がある。ま
た、本発明の被覆鉄基合金は、表面精度がすぐれている
ことは、中間層が基体と被覆層との密着性も高めている
ことから約1.4倍から25倍も寿命を向上させるという効
果がある。さらに、本発明の被覆鉄基合金により加工さ
れた被加工部品の表面粗さは、従来の被覆鉄基合金で加
工された被加工部品よりもすぐれているという効果があ
る。
被覆鉄基合金に比較して、表面が平滑であるために鏡面
仕上げ加工して使用する場合には約40％〜10倍の加工時
間の短縮が可能で、そのときの加工面精度は、約2.5倍
〜３倍もすぐれたものが得られるという効果がある。ま
た、本発明の被覆鉄基合金は、表面精度がすぐれている
ことは、中間層が基体と被覆層との密着性も高めている
ことから約1.4倍から25倍も寿命を向上させるという効
果がある。さらに、本発明の被覆鉄基合金により加工さ
れた被加工部品の表面粗さは、従来の被覆鉄基合金で加
工された被加工部品よりもすぐれているという効果があ
る。
これらの他に、本発明の被覆鉄基合金の外層の表面に
外層との密着性にすぐれた、例えば窒化チタン，酸化ア
ルミニウム，ダイヤモンド又は立方晶窒化ホウ素などの
最外層の被覆層を形成すると、本発明の被覆鉄基合金
は、さらに寿命向上及び用途拡大を計ることができるも
ので産業上有用なものである。
外層との密着性にすぐれた、例えば窒化チタン，酸化ア
ルミニウム，ダイヤモンド又は立方晶窒化ホウ素などの
最外層の被覆層を形成すると、本発明の被覆鉄基合金
は、さらに寿命向上及び用途拡大を計ることができるも
ので産業上有用なものである。
第１図は、実施例１で得た本発明品Ａの中間層のＸ線回
折結果である。 第２図は、実施例１で得た本発明品Ａの被覆層の結晶の
構造である。 第２図中１が外層、２が中間層、３が基体を表わす。
折結果である。 第２図は、実施例１で得た本発明品Ａの被覆層の結晶の
構造である。 第２図中１が外層、２が中間層、３が基体を表わす。
Claims (4)
- 【請求項１】鉄基合金の基体と炭化チタン，炭窒化チタ
ン，炭酸化チタン，炭窒酸化チタン，窒化チタンの中の
少なくとも１種でなる外層との間に中間層を介在させて
なる被覆鉄基合金において、前記中間層は、炭化チタ
ン，炭窒化チタン，炭酸化チタン，炭窒酸化チタンの中
の少なくとも１種のチタン化合物と鉄−チタンの金属間
化合物とからなることを特徴とする表面精度のすぐれた
被覆鉄基合金。 - 【請求項２】上記中間層は、平均厚さ１μｍ以下である
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の表面精度
のすぐれた被覆鉄基合金。 - 【請求項３】上記金属間化合物は、FeTi及び／又はFe2T
iであることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
表面精度のすぐれた被覆鉄基合金。 - 【請求項４】反応容器内に設置された鉄基合金の基体を
800℃〜1100℃に保持し、前記反応容器内をハロゲン化
チタンと水素と炭化水素と、必要に応じて窒素，アンモ
ニア，ヒドラジン，一酸化炭素，二酸化炭素の中の少な
くとも１種とからなる雰囲気に保持して、前記基体の表
面に被覆層を形成させる被覆鉄基合金の製造方法におい
て、前記炭化水素／前記水素のガス体積比が1/10以下
で、かつ前記ハロゲン化チタン中のチタン元素／前記炭
化水素中の炭素元素の体積比が1/4以下になる雰囲気に
して、前記基体の表面に炭化チタン，炭窒化チタン，炭
酸化チタン，炭窒酸化チタンと中の少なくとも１種のチ
タン化合物と鉄−チタンの金属間化合物とでなる中間層
と、炭化チタン，炭窒化チタン，炭酸化チタン，炭窒酸
化チタン，窒化チタンの中の少なくとも１種の外層とか
らなる被覆層を形成することを特徴とする表面精度のす
ぐれた被覆鉄基合金の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10573387A JPH089784B2 (ja) | 1987-04-28 | 1987-04-28 | 表面精度のすぐれた被覆鉄基合金及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10573387A JPH089784B2 (ja) | 1987-04-28 | 1987-04-28 | 表面精度のすぐれた被覆鉄基合金及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63270467A JPS63270467A (ja) | 1988-11-08 |
| JPH089784B2 true JPH089784B2 (ja) | 1996-01-31 |
Family
ID=14415486
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10573387A Expired - Fee Related JPH089784B2 (ja) | 1987-04-28 | 1987-04-28 | 表面精度のすぐれた被覆鉄基合金及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH089784B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH088222B2 (ja) * | 1989-05-09 | 1996-01-29 | 富士通株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| KR930005947B1 (ko) * | 1989-05-09 | 1993-06-29 | 후지쓰 가부시끼가이샤 | 반도체장치 제조방법 |
| JP2856883B2 (ja) * | 1990-10-17 | 1999-02-10 | 株式会社東芝 | スピニング加工装置 |
| DE102004053502B8 (de) * | 2004-10-27 | 2006-11-30 | Universität Stuttgart | Verfahren zum Korrosionsschutz von Bauteilen aus warmfestem Stahl |
| GB2476004B (en) * | 2011-02-23 | 2011-12-28 | Portal Medical Ltd | Medicament Dispenser Device |
-
1987
- 1987-04-28 JP JP10573387A patent/JPH089784B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63270467A (ja) | 1988-11-08 |
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Legal Events
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