JPS61194170A - 鉄系金属の表面処理方法 - Google Patents
鉄系金属の表面処理方法Info
- Publication number
- JPS61194170A JPS61194170A JP3239385A JP3239385A JPS61194170A JP S61194170 A JPS61194170 A JP S61194170A JP 3239385 A JP3239385 A JP 3239385A JP 3239385 A JP3239385 A JP 3239385A JP S61194170 A JPS61194170 A JP S61194170A
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- carbon
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- Pending
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- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
この発明は鉄系金属の表面処理方法に関するものであっ
て、特に流動床ボイラや微粉炭焚きボイラのボイラチュ
ーブ等の表面に、耐高温酸化性、耐摩耗性の優れた表面
層を形成し得る表面処理方法に係る。
て、特に流動床ボイラや微粉炭焚きボイラのボイラチュ
ーブ等の表面に、耐高温酸化性、耐摩耗性の優れた表面
層を形成し得る表面処理方法に係る。
（従来の技術）
金属の表面にクロムを拡散、浸入させるクロマイジング
法は、例えば昭和４９年１月２０日 日刊工業新聞社発
行の［金属熱処理用語辞典」にも記載されているように
公知である。これはクロム、アルミナ、塩化アンモンの
混合粉末中に被処理体を埋め、水素の気流中で１３００
〜１４００℃に加熱することにより、被処理体の表面部
にクロム鉄合金層を形成しようとする表面処理方法であ
る。また上記と同様に被処理体の表面部にクロム鉄の合
金層を形成するためのクロマイジング法としては、塩化
クロム、塩化バリウム、塩化ナトリウムの混合塩浴中に
被処理体を浸漬する方法（塩浴法）や、臭化クロムを利
用する方法（気体法）を挙げることができる。
法は、例えば昭和４９年１月２０日 日刊工業新聞社発
行の［金属熱処理用語辞典」にも記載されているように
公知である。これはクロム、アルミナ、塩化アンモンの
混合粉末中に被処理体を埋め、水素の気流中で１３００
〜１４００℃に加熱することにより、被処理体の表面部
にクロム鉄合金層を形成しようとする表面処理方法であ
る。また上記と同様に被処理体の表面部にクロム鉄の合
金層を形成するためのクロマイジング法としては、塩化
クロム、塩化バリウム、塩化ナトリウムの混合塩浴中に
被処理体を浸漬する方法（塩浴法）や、臭化クロムを利
用する方法（気体法）を挙げることができる。
一方、被処理体の表面にクロムメッキを施し、これを加
熱、拡散させる方法も、例えば昭和５１年１１月３０日
、日刊工業新聞社発行の「金属表面処理技術便覧」の第
１１６９頁に記載されているように公知である。
熱、拡散させる方法も、例えば昭和５１年１１月３０日
、日刊工業新聞社発行の「金属表面処理技術便覧」の第
１１６９頁に記載されているように公知である。
ところで本発明者等は、上記クロマイジング法法及びメ
ッキ法について種々テストを行ったが、その過程におい
て、予期に反して次の事項を知見するに至った。すなわ
ち、ある程度の炭素を含有する鉄系金属の表面にクロム
メッキを施し、これを所定の雰囲気中で拡散処理した場
合には、拡散層としては従来のものと異なり、クロム濃
度の高い（Ｆｅ、 Ｃｒ、 Ｃ）複合化合物層が厚く
形成され、この化合物層が耐摩耗性及び耐高温酸化性を
備えるということである。ここで（Ｆｅ、 Ｃｒ、 Ｃ
）複合化合物はＨｙＣｚ、 Ｍ？Ｃ，、？ｂａＣｂ （
ＭはＦｅ、 Ｃｒ等の金属原子）等の複合炭化物をいう
。
ッキ法について種々テストを行ったが、その過程におい
て、予期に反して次の事項を知見するに至った。すなわ
ち、ある程度の炭素を含有する鉄系金属の表面にクロム
メッキを施し、これを所定の雰囲気中で拡散処理した場
合には、拡散層としては従来のものと異なり、クロム濃
度の高い（Ｆｅ、 Ｃｒ、 Ｃ）複合化合物層が厚く
形成され、この化合物層が耐摩耗性及び耐高温酸化性を
備えるということである。ここで（Ｆｅ、 Ｃｒ、 Ｃ
）複合化合物はＨｙＣｚ、 Ｍ？Ｃ，、？ｂａＣｂ （
ＭはＦｅ、 Ｃｒ等の金属原子）等の複合炭化物をいう
。
（構成）
そこで本発明の表面処理方法においては、第１図に示す
ように、重量で０．２％以上の炭素を含有する被処理体
の表面部１にクロムメッキ２を施し、次いでこれらに、
真空又は非酸化雰囲気中で拡散処理を施すことにより、
第２図に示すように、該表面部に（Ｆｅ、 Ｃｒ、 Ｃ
）化合物層３を形成するようにしである。
ように、重量で０．２％以上の炭素を含有する被処理体
の表面部１にクロムメッキ２を施し、次いでこれらに、
真空又は非酸化雰囲気中で拡散処理を施すことにより、
第２図に示すように、該表面部に（Ｆｅ、 Ｃｒ、 Ｃ
）化合物層３を形成するようにしである。
上記のようにメッキを施すこととしたのは、従来のクロ
マイジング法では、拡散するクロム濃度が低いために、
目的とする耐高温酸化性に優れた化合物層を形成し得な
いためである。
マイジング法では、拡散するクロム濃度が低いために、
目的とする耐高温酸化性に優れた化合物層を形成し得な
いためである。
また上記のように表面部１における炭素含有量を０．２
％以上としであるのは、炭素含有量がそれよりも低い場
合には、化合物層中のクロム炭化物量が少ないために充
分な硬さが得られないためである。この炭素含有量の好
ましい範囲は、実用上は０．５〜１．０％程度であるが
、鋳鉄のような高炭素材においても実施可能である。ま
た上記のような炭素量が必要なのは、被処理体の全体で
はなく、その表面部のみであり、したがって低炭素材料
、例えば軟鋼ではガスあるいは固型浸炭、従来からの浸
炭法の適用が困難なステンレス鋼等では真空浸炭等の浸
炭処理を処理を施しておくことにより上記と同様にその
実施が可能である。
％以上としであるのは、炭素含有量がそれよりも低い場
合には、化合物層中のクロム炭化物量が少ないために充
分な硬さが得られないためである。この炭素含有量の好
ましい範囲は、実用上は０．５〜１．０％程度であるが
、鋳鉄のような高炭素材においても実施可能である。ま
た上記のような炭素量が必要なのは、被処理体の全体で
はなく、その表面部のみであり、したがって低炭素材料
、例えば軟鋼ではガスあるいは固型浸炭、従来からの浸
炭法の適用が困難なステンレス鋼等では真空浸炭等の浸
炭処理を処理を施しておくことにより上記と同様にその
実施が可能である。
また上記クロムメッキ層の厚さは、２０μｍ以上、好ま
しくは５０ＩＪＩＩ＋以上であればよく、これ以上メッ
キ層厚さを増加しても、形成される化合物層の厚さに変
化ばみられない。
しくは５０ＩＪＩＩ＋以上であればよく、これ以上メッ
キ層厚さを増加しても、形成される化合物層の厚さに変
化ばみられない。
上記クロムメッキを施した表面部に拡散処理を施すのは
、真空中又は非酸化雰囲気中で行う必要がある。ここで
非酸化雰囲気中というのは、要は酸素を含まない雰囲気
ということであり、還元雰囲気や硼化雰囲気であっても
よい。その理由は、酸化クロムが炭化クロムよりも安定
であるために、酸化雰囲気中においては炭化クロムより
もむしろ酸化クロムが形成れてしまい、上記のような化
合物層を形成し得ないためである。
、真空中又は非酸化雰囲気中で行う必要がある。ここで
非酸化雰囲気中というのは、要は酸素を含まない雰囲気
ということであり、還元雰囲気や硼化雰囲気であっても
よい。その理由は、酸化クロムが炭化クロムよりも安定
であるために、酸化雰囲気中においては炭化クロムより
もむしろ酸化クロムが形成れてしまい、上記のような化
合物層を形成し得ないためである。
上記拡散処理は、クロムメッキされた表面部を７００〜
１２５０℃、実用上好ましくは８００〜１１５０℃の温
度範囲に、１時間以上、好ましくは４時間程度保持する
ことによって行う。加熱温度が上記より低い場合や、保
持時間が上記よりも短い場合には、クロムの拡散が不充
分で、所望の化合物層を形成することができないためで
ある。・また上記よりも高い温度に加熱した場合には、
第３図に示すように、化合物層の厚さは増加するものの
、鋼母材の結晶粒の粗大化、粒界への不純物の析出等の
母材劣化の問題が生じてしまうので好ましくない。
１２５０℃、実用上好ましくは８００〜１１５０℃の温
度範囲に、１時間以上、好ましくは４時間程度保持する
ことによって行う。加熱温度が上記より低い場合や、保
持時間が上記よりも短い場合には、クロムの拡散が不充
分で、所望の化合物層を形成することができないためで
ある。・また上記よりも高い温度に加熱した場合には、
第３図に示すように、化合物層の厚さは増加するものの
、鋼母材の結晶粒の粗大化、粒界への不純物の析出等の
母材劣化の問題が生じてしまうので好ましくない。
（作用及び効果）
上記のような表面処理方法を行うことによって鉄系金属
の表面部には、クロム炭化物濃度の高い（Ｆｅ、 Ｃｒ
、 Ｃ）化合物層が形成されるが、通常この化合物層
は１０〜４０μｍの厚さを有し、Ｈｖ ： １４００〜
１７００の高い硬度を有している。この化合物層をＥ、
Ｐ、Ｍ、Ａによって分析したところ、クロムと炭素との
両者が相互に拡散していることが確認された。
の表面部には、クロム炭化物濃度の高い（Ｆｅ、 Ｃｒ
、 Ｃ）化合物層が形成されるが、通常この化合物層
は１０〜４０μｍの厚さを有し、Ｈｖ ： １４００〜
１７００の高い硬度を有している。この化合物層をＥ、
Ｐ、Ｍ、Ａによって分析したところ、クロムと炭素との
両者が相互に拡散していることが確認された。
そして上記化合物層が、上記のような高い硬度を有する
ことから、該表面部の耐摩耗性を著しく改善することが
可能となる。
ことから、該表面部の耐摩耗性を著しく改善することが
可能となる。
また上記化合物層が熱履歴を受けた場合の硬さ変化を第
４図に、上記化合物層の高温での硬さを第５図に、それ
ぞれクロムメッキ層と対比して示すが、同図から、上記
化合物層は、熱に対して安定であり、熱サイクルを受け
ても硬度低下がなく、また高温硬さにおいても優れてい
ることが明らかである。
４図に、上記化合物層の高温での硬さを第５図に、それ
ぞれクロムメッキ層と対比して示すが、同図から、上記
化合物層は、熱に対して安定であり、熱サイクルを受け
ても硬度低下がなく、また高温硬さにおいても優れてい
ることが明らかである。
しかも上記化合物層は、耐高温酸化性及び耐食性の点に
おいてクロムメッキより優れており、さらに緻密で密着
性がよく、そのじん性も良好であることが確認された。
おいてクロムメッキより優れており、さらに緻密で密着
性がよく、そのじん性も良好であることが確認された。
また上記表面処理方法によれば、被処理体の表面にクロ
ムメッキを施し、所定の雰囲気中で拡散処理するだけの
簡単な作業で表面処理を行うことができるので、特別な
処理装置が不要であると共に、長尺物や大形の被処理体
の処理が可能となり、しかも安定した品質が得られ、低
コストであるという利点がある。さらに上記処理に先立
って、被処理体に浸炭処理を行うようにすれば、被処理
体の鋼種に制限を受けず、また浸炭による炭素濃度の調
整によって所望の表面硬さを得ることが可能となる。
ムメッキを施し、所定の雰囲気中で拡散処理するだけの
簡単な作業で表面処理を行うことができるので、特別な
処理装置が不要であると共に、長尺物や大形の被処理体
の処理が可能となり、しかも安定した品質が得られ、低
コストであるという利点がある。さらに上記処理に先立
って、被処理体に浸炭処理を行うようにすれば、被処理
体の鋼種に制限を受けず、また浸炭による炭素濃度の調
整によって所望の表面硬さを得ることが可能となる。
なお上記処理によって得られた表面部には、第２図のよ
うに、その最上層にクロムメッキ層２が存在するので、
これをそのままの状態で使用した場合、摺動部材におい
ては初期なじみを向上することが期待でき、また酸化雰
囲気中で使用される部材においては、耐酸化性の向上が
期待できる。
うに、その最上層にクロムメッキ層２が存在するので、
これをそのままの状態で使用した場合、摺動部材におい
ては初期なじみを向上することが期待でき、また酸化雰
囲気中で使用される部材においては、耐酸化性の向上が
期待できる。
（実施例）
以下にこの発明の鉄系金属の表面処理方法の実施例につ
いて説明する。
いて説明する。
スＪＬＬＩ
炭素鋼（Ｃ： ０．１５％）を浸炭処理し、表面炭素濃
度を約０．８％としたあと、表面に厚さ約５０μｍのク
ロムメッキを施し、これを真空中において、１０４０℃
で約４時間加熱した。この結果、第６図（ａ）（ｂｌに
示すように、厚さ約２０μｍの良好な化合物層を形成す
ることができた。
度を約０．８％としたあと、表面に厚さ約５０μｍのク
ロムメッキを施し、これを真空中において、１０４０℃
で約４時間加熱した。この結果、第６図（ａ）（ｂｌに
示すように、厚さ約２０μｍの良好な化合物層を形成す
ることができた。
実上狙１−
ステンレス鋼（ＳＯＳ ３０４ ）の表面に真空浸炭を
施し、表面炭素濃度０．６％の浸炭層（厚さ０．２寵）
を形成し、次いでその表面に厚さ約５０μｍのクロムメ
ッキを施し、これを真空中において１０４０℃で約４時
間加熱した。その結果、第７図（ａｌ （ｂｌに示すよ
うに、厚さ約２０μｍの良好な化合物層を形成すること
ができた。
施し、表面炭素濃度０．６％の浸炭層（厚さ０．２寵）
を形成し、次いでその表面に厚さ約５０μｍのクロムメ
ッキを施し、これを真空中において１０４０℃で約４時
間加熱した。その結果、第７図（ａｌ （ｂｌに示すよ
うに、厚さ約２０μｍの良好な化合物層を形成すること
ができた。
裏見園主＝
鋳鉄（Ｃ：２゜３％）の表面に厚さ約５０μｍのクロム
メッキを施し、これを真空中において１０４０℃で約４
時間加熱した。その結果、第８図（ａ） （ｂ）に示す
ように、厚さ約２５μｍの良好な化合物層を形成するこ
とができた。
メッキを施し、これを真空中において１０４０℃で約４
時間加熱した。その結果、第８図（ａ） （ｂ）に示す
ように、厚さ約２５μｍの良好な化合物層を形成するこ
とができた。
尖胤皿土−
炭素１１１（Ｃ： ０．４５％）の表面に厚さ約５０ｕ
ｍのクロムメッキを施し、これを硼化雰囲気中において
１０４０℃で約４時間加熱した。その結果、第９図（ａ
） （ｂ）に示すように、厚さ約２５μｍの良好な化合
物層を形成することができた。
ｍのクロムメッキを施し、これを硼化雰囲気中において
１０４０℃で約４時間加熱した。その結果、第９図（ａ
） （ｂ）に示すように、厚さ約２５μｍの良好な化合
物層を形成することができた。
旦−
低炭素鋼（Ｃ：０．１５％）の表面に厚さ約５０μｍの
クロムメッキを施し、これを真空中において、１０４０
℃で約４時間加熱した。この場合、第１０図（ａ）（ｂ
ｌに示すように、化合物層は形成されるが、その硬さは
Ｈｖ２５０程度と低い。
クロムメッキを施し、これを真空中において、１０４０
℃で約４時間加熱した。この場合、第１０図（ａ）（ｂ
ｌに示すように、化合物層は形成されるが、その硬さは
Ｈｖ２５０程度と低い。
止較皿ｌ−
炭素鋼（Ｃ：０．１５％）の表面に厚さ約５０μｍのク
ロムメッキを施し、これを空気中において１０４０℃で
約４時間加熱した。この場合、第１１図（ａ） （ｂ）
に示すように化合物層は形成されなかった。
ロムメッキを施し、これを空気中において１０４０℃で
約４時間加熱した。この場合、第１１図（ａ） （ｂ）
に示すように化合物層は形成されなかった。
第１図はこの発明の表面処理方法を説明するための説明
図、第２図は上記において形成される表面部の説明図、
第３図は加熱温度と形成される化合物層の厚さの関係を
示すグラフ、第４図は熱履歴を受けた場合の化合物層の
硬さ変化をクロムメッキ層と対比して示すグラフ、第５
図は化合物層の高温硬さをクロムメッキ層と対比して示
すグラフ、第６図（ａ） （ｂ）、第７図（ａ） （ｂ
）、第８図（ａ） （ｂ）及び第９図（ａ） （ｂ）は
いずれもこの発明の実施例における金 ′属組織を
示す顕微鏡写真、第１０図（ａ） （ｂｌ及び第１１図
（ａ） （ｂ）はいずれも比較例における金属組織を示
す顕微鏡写真である。 １・・・表面部、２・・・クロムメッキ、３・・・化合
物層。 特許出願人 川崎重工業株式会社 第３図 １１σ然（Ｇ忙 （１ご） 第６図 第７図 ７、パ・、−′１１．′、、二重・〜 ｘ １００ ねωＯネ尭に小１
＝’ｗＪｙ−ス＄、、、５−ｎＬｔ−１ｖ（ｉａＱ）
＋区 第８図 第９図 第１０図 第１１図 ｘｌＱＯｘ４００
図、第２図は上記において形成される表面部の説明図、
第３図は加熱温度と形成される化合物層の厚さの関係を
示すグラフ、第４図は熱履歴を受けた場合の化合物層の
硬さ変化をクロムメッキ層と対比して示すグラフ、第５
図は化合物層の高温硬さをクロムメッキ層と対比して示
すグラフ、第６図（ａ） （ｂ）、第７図（ａ） （ｂ
）、第８図（ａ） （ｂ）及び第９図（ａ） （ｂ）は
いずれもこの発明の実施例における金 ′属組織を
示す顕微鏡写真、第１０図（ａ） （ｂｌ及び第１１図
（ａ） （ｂ）はいずれも比較例における金属組織を示
す顕微鏡写真である。 １・・・表面部、２・・・クロムメッキ、３・・・化合
物層。 特許出願人 川崎重工業株式会社 第３図 １１σ然（Ｇ忙 （１ご） 第６図 第７図 ７、パ・、−′１１．′、、二重・〜 ｘ １００ ねωＯネ尭に小１
＝’ｗＪｙ−ス＄、、、５−ｎＬｔ−１ｖ（ｉａＱ）
＋区 第８図 第９図 第１０図 第１１図 ｘｌＱＯｘ４００
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、重量で０．２％以上の炭素を含有する被処理体の表
面部にクロムメッキを施し、次いで真空又は非酸化雰囲
気中で、該表面部に拡散処理を施すことを特徴とする鉄
系金属の表面処理方法。 ２、上記被処理体の表面部に浸炭処理が施されているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の鉄系金属の
表面処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3239385A JPS61194170A (ja) | 1985-02-20 | 1985-02-20 | 鉄系金属の表面処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3239385A JPS61194170A (ja) | 1985-02-20 | 1985-02-20 | 鉄系金属の表面処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61194170A true JPS61194170A (ja) | 1986-08-28 |
Family
ID=12357705
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3239385A Pending JPS61194170A (ja) | 1985-02-20 | 1985-02-20 | 鉄系金属の表面処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61194170A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63192854A (ja) * | 1987-02-04 | 1988-08-10 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 金属の表面硬化法 |
| JP2013127094A (ja) * | 2011-12-19 | 2013-06-27 | Canon Inc | クロム窒化物またはクロム炭窒化物の製造方法、クロム窒化物またはクロム炭窒化物、及びクロム窒化物またはクロム炭窒化物を用いた振動波駆動装置 |
| JP2014111846A (ja) * | 2005-06-02 | 2014-06-19 | Chevron Phillips Chemical Co Lp | 保護のために表面を処理する方法 |
-
1985
- 1985-02-20 JP JP3239385A patent/JPS61194170A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63192854A (ja) * | 1987-02-04 | 1988-08-10 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 金属の表面硬化法 |
| JP2014111846A (ja) * | 2005-06-02 | 2014-06-19 | Chevron Phillips Chemical Co Lp | 保護のために表面を処理する方法 |
| JP2013127094A (ja) * | 2011-12-19 | 2013-06-27 | Canon Inc | クロム窒化物またはクロム炭窒化物の製造方法、クロム窒化物またはクロム炭窒化物、及びクロム窒化物またはクロム炭窒化物を用いた振動波駆動装置 |
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