JPS61199066A - 表面処理方法 - Google Patents
表面処理方法Info
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- JPS61199066A JPS61199066A JP4006985A JP4006985A JPS61199066A JP S61199066 A JPS61199066 A JP S61199066A JP 4006985 A JP4006985 A JP 4006985A JP 4006985 A JP4006985 A JP 4006985A JP S61199066 A JPS61199066 A JP S61199066A
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- steel
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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〕
本発明は鋼の表面に＠質炭化物を形成させる表面処理方
法に関する。
法に関する。
従来より粉末中に鋼を埋没させて、鋼の表面にＣｒなど
の金卵の拡散層を形成させる方法（例えば日本金属学会
編亀表面処理１３４〜６５ページ）や、炭化物層を形成
させる方法（例えば特開昭５２−６２１４０ ）が知ら
れている。この場合、粉末および被処理材の酸化を防止
するために、水素流気中で加熱するか、容器を７−ル剤
などで固着密閉して大気中で加熱処理する心安がある。
の金卵の拡散層を形成させる方法（例えば日本金属学会
編亀表面処理１３４〜６５ページ）や、炭化物層を形成
させる方法（例えば特開昭５２−６２１４０ ）が知ら
れている。この場合、粉末および被処理材の酸化を防止
するために、水素流気中で加熱するか、容器を７−ル剤
などで固着密閉して大気中で加熱処理する心安がある。
ところが、従来の水素流気中で加熱する場合は、安全上
の配慮から装置が高価となり、しかも、炭化物層の形成
が十分でない問題があった。また、容器を密閉して、大
気中で加熱する場合も、容器中の残存酸素による粉末お
よび被処理材の酸化がおこるため高価な粉末の使用寿命
が短かく、炭化物層の形成も十分でない問題があった。
の配慮から装置が高価となり、しかも、炭化物層の形成
が十分でない問題があった。また、容器を密閉して、大
気中で加熱する場合も、容器中の残存酸素による粉末お
よび被処理材の酸化がおこるため高価な粉末の使用寿命
が短かく、炭化物層の形成も十分でない問題があった。
そこで本発明は、鋼の表面に第１Ｖａ族、 第Ｖａ族。
第ＶＩａ族元素の炭化物を安定して形成で株、しかも、
粉末の使用寿命を大幅に向上し得る、新規の表亜処理方
法を祈−供するものである。
粉末の使用寿命を大幅に向上し得る、新規の表亜処理方
法を祈−供するものである。
本発明は、尚期律表第屁族、第Ｖａ族、第ＶＴａ族元素
の金属あるいは合金粉末の１Ｎ＃あるいけ２種以上を合
計で１０〜６０ｗｔ％と耐火物粉末を６０〜８５ｗｔ％
とハロゲン化塩を０．２〜３０ｗｔ％混合してなる粉末
中に鋼を埋没させて加熱し、その表面に、第立族、第’
Ｖａ族、第ＶＴａ族元素の１押または２棟以上の炭化物
層を形成させるときに、被処理体を埋没した混合粉末を
真空中で加熱させることにより前記問題点を解決するも
のである。
の金属あるいは合金粉末の１Ｎ＃あるいけ２種以上を合
計で１０〜６０ｗｔ％と耐火物粉末を６０〜８５ｗｔ％
とハロゲン化塩を０．２〜３０ｗｔ％混合してなる粉末
中に鋼を埋没させて加熱し、その表面に、第立族、第’
Ｖａ族、第ＶＴａ族元素の１押または２棟以上の炭化物
層を形成させるときに、被処理体を埋没した混合粉末を
真空中で加熱させることにより前記問題点を解決するも
のである。
本発明によれば、被処理体および混合粉末は真空中で加
熱されるために、空気中の酸素によって酸化されること
はなく、粉末の使用寿命が大幅に向上すると同時に、炭
化物層も安定し７て形成できる。とくに、室温または７
００℃以下の比較的ハロゲン化塩の蒸発が少ない温度ま
で十分に真空脱気した後に、パルプ等の調整によって排
気量を絞るか、あるいけ完全に密閉して加熱すると、反
応蒸り（例えばＶＣＬｚなど）の排出を少なく抑える作
用があり、効果的である。
熱されるために、空気中の酸素によって酸化されること
はなく、粉末の使用寿命が大幅に向上すると同時に、炭
化物層も安定し７て形成できる。とくに、室温または７
００℃以下の比較的ハロゲン化塩の蒸発が少ない温度ま
で十分に真空脱気した後に、パルプ等の調整によって排
気量を絞るか、あるいけ完全に密閉して加熱すると、反
応蒸り（例えばＶＣＬｚなど）の排出を少なく抑える作
用があり、効果的である。
本発明と比較し７て、水素流気中加熱方法で炭化物層の
形Ｗが十分でなく、また粉末の寿命も短かい原因は水素
流気中では粉末間や粉末表面に残存している空気、水蒸
気を完全に除去できないことおよび、ＶＣｔｚなどの反
応蒸気が水素流気とともに排出されて有効に作用しない
ことによる。同様に、密閉容器を大気中で加熱する方法
でも、容器中の残留空気や水蒸気を除去できない原因で
ある。これに対して、本発明では真空脱気により、粉末
粒子間や粉末表面に吸着している空気や水蒸気捷で本十
分に除去できるので、上Ｎｒ！現象がおこらない。
形Ｗが十分でなく、また粉末の寿命も短かい原因は水素
流気中では粉末間や粉末表面に残存している空気、水蒸
気を完全に除去できないことおよび、ＶＣｔｚなどの反
応蒸気が水素流気とともに排出されて有効に作用しない
ことによる。同様に、密閉容器を大気中で加熱する方法
でも、容器中の残留空気や水蒸気を除去できない原因で
ある。これに対して、本発明では真空脱気により、粉末
粒子間や粉末表面に吸着している空気や水蒸気捷で本十
分に除去できるので、上Ｎｒ！現象がおこらない。
周期律表第１Ｖａ族、第Ｖａ族、第ＶＩａ族元素の金属
あるいは合金の粉末は高温で同時に混合される。
あるいは合金の粉末は高温で同時に混合される。
ハロゲン化塩の蒸気と反応して、ＶＣｌｘなどのハロゲ
ン化合物の蒸気を発生する。この蒸気は鋼の表面で還元
され、鋼中の炭素と第）族、 ｆｌＣＶａ族。
ン化合物の蒸気を発生する。この蒸気は鋼の表面で還元
され、鋼中の炭素と第）族、 ｆｌＣＶａ族。
第ＶＴａ族１の炭化物を形成する作用がある。
しかし、第−族、 Ｖａ族ｒ ＶＴａ族元素の金犀ある
いは合金粉末の１種まだは２種以上が合計で１０ｗｔ％
未満では炭化物層が安定して形成されず、逆に６０ｗｔ
％を越えると粉末どおしあるいけ、粉末と被処理体が焼
結して著しく作業性を悪くし、さらに表面形状が悪くな
る。粉末の再使用ができないなどの弊害がおこる。
いは合金粉末の１種まだは２種以上が合計で１０ｗｔ％
未満では炭化物層が安定して形成されず、逆に６０ｗｔ
％を越えると粉末どおしあるいけ、粉末と被処理体が焼
結して著しく作業性を悪くし、さらに表面形状が悪くな
る。粉末の再使用ができないなどの弊害がおこる。
第立族、第Ｖａ族、第ＶＩａ族元素の供給源としては、
Ｔｉ ＋Ｚｒ ＋Ｈｆ ＋Ｖ＋Ｎｂ ＋Ｔａ ＋Ｃｒ
＋ＭｏｔＷなどの金属粉末でもよいし、その金属どおし
の合金粉末でもよい。さらに、上記金属とＦｅ ｒ Ｎ
ｉ ＋Ｃｏ ＋ Ｍｎなどとの合金粉末でも十分に効果
が発揮できる。粉末の粒度はとくに限定されないが、−
２０メツシ一程度のものが、被処理材の表面性状、粉末
どおしの耐焼結性の点ですぐ１でいる。
Ｔｉ ＋Ｚｒ ＋Ｈｆ ＋Ｖ＋Ｎｂ ＋Ｔａ ＋Ｃｒ
＋ＭｏｔＷなどの金属粉末でもよいし、その金属どおし
の合金粉末でもよい。さらに、上記金属とＦｅ ｒ Ｎ
ｉ ＋Ｃｏ ＋ Ｍｎなどとの合金粉末でも十分に効果
が発揮できる。粉末の粒度はとくに限定されないが、−
２０メツシ一程度のものが、被処理材の表面性状、粉末
どおしの耐焼結性の点ですぐ１でいる。
耐火物粉末は上記第屁族、第Ｖａ族、第ＶＩａ族元素の
金属捷たは合金粉末と被処理体あるいけ粉末どおしの焼
結を防止する目的で６０〜８５ｗｔ％添加する。３０幅
未満では焼結防止効果が少なく、逆に、８５％を越える
と炭化物層の形成が安定しなくなる。耐火物粉末として
はＡｔ ＊ Ｓｔ ＋ Ｃａ ＋ Ｍｇの酸化物、９化
物などのような、高温で安定で、金属との反応が少ない
性質を有するものであればとくに限定され々い。粉末粒
塵は微細であるほど、被処理体の表面性状がよくなる。
金属捷たは合金粉末と被処理体あるいけ粉末どおしの焼
結を防止する目的で６０〜８５ｗｔ％添加する。３０幅
未満では焼結防止効果が少なく、逆に、８５％を越える
と炭化物層の形成が安定しなくなる。耐火物粉末として
はＡｔ ＊ Ｓｔ ＋ Ｃａ ＋ Ｍｇの酸化物、９化
物などのような、高温で安定で、金属との反応が少ない
性質を有するものであればとくに限定され々い。粉末粒
塵は微細であるほど、被処理体の表面性状がよくなる。
ハロゲン化塩は前記のごとく、第攬族、 Ｖａ族。
Ｗａ族元素のハロゲン化合物蒸気を発生させ、鋼表面へ
の炭化物層生成反応を併進する作用がある。
の炭化物層生成反応を併進する作用がある。
ハロゲン化塩の添加が０．２ｗｔ％未満では上記作用が
少なく、逆に３０ｗｔ％を越えると融着・固化がおこり
、作業性、粉末の再利用性を著しく阻害する。ハロゲン
化塩としては、ＮＨ４ＣＬ 、 Ｎａ ＣＬ 。
少なく、逆に３０ｗｔ％を越えると融着・固化がおこり
、作業性、粉末の再利用性を著しく阻害する。ハロゲン
化塩としては、ＮＨ４ＣＬ 、 Ｎａ ＣＬ 。
ＫＣｔ ＊ ＮＨ４Ｆ ＋ ＮａＦ ＋ ＮＨ４Ｉなど
の１０００℃以下の温度で盛んに蒸発をおこし、第−族
、第Ｖａ族。
の１０００℃以下の温度で盛んに蒸発をおこし、第−族
、第Ｖａ族。
第ＶＴａ族元素のハロゲン化合物蒸気を形成する性質を
有するものであればとくに限定されない。
有するものであればとくに限定されない。
本発明における物とは、０．１チ以上の炭素を含有する
構造用鋼、特殊用途鋼などの鉄鋼材料の他鋳鉄、鋳鋼お
よび焼結材料を包含しており、０．１チ以上の炭素を含
有しておればハロゲン化合物蒸気を還元させしめて、そ
の表面に炭化物層を形成する作用がある。
構造用鋼、特殊用途鋼などの鉄鋼材料の他鋳鉄、鋳鋼お
よび焼結材料を包含しており、０．１チ以上の炭素を含
有しておればハロゲン化合物蒸気を還元させしめて、そ
の表面に炭化物層を形成する作用がある。
被処理体を混合粉末中に埋没さｊて加熱する温度は７０
０℃〜１２００℃の間で選択する０処理時間は処理温麿
、目的とする炭化物層の厚さによって任意に変えるもの
であり、あらかじめ予備実験にて、適正時間を求めてお
く必要がある一上記範囲の加熱温度と時間で加熱処理後
、鋼表面上に形成された炭化物層が酸化されない処理温
度以下の所定の温度（通常５００℃以下）以下までその
まま真空中で冷却するのがよいが、とくに冷却速度を速
くしたい場合は、Ｎ２ ＋ Ａｒなどの不活性ガスを導
入して冷却しても本発明全実施できる。
０℃〜１２００℃の間で選択する０処理時間は処理温麿
、目的とする炭化物層の厚さによって任意に変えるもの
であり、あらかじめ予備実験にて、適正時間を求めてお
く必要がある一上記範囲の加熱温度と時間で加熱処理後
、鋼表面上に形成された炭化物層が酸化されない処理温
度以下の所定の温度（通常５００℃以下）以下までその
まま真空中で冷却するのがよいが、とくに冷却速度を速
くしたい場合は、Ｎ２ ＋ Ａｒなどの不活性ガスを導
入して冷却しても本発明全実施できる。
次に本発明の実施例について説明する。
実施例１゜
２０ メｙ シｚ ノＦｅ Ｖ粉末（８６１Ｖ）を５
５ｗｔ％と一６５０メツシュのＡｔｔＯｓ粉末を４３ｗ
ｔ％と工業用ＮＨｓＣＬ粉末２ ｗｔ％をよ〈混合した
後、ステンレス製のポットに入れ、この混合粉末中に研
削仕上した５ＫＨ９，５ＫＤ１１．５ＫＤ６１（寸法１
５ Ｘ １５ Ｘ １０＋ｏ＋）の角材をよく洗浄１−
で埋没させた０第１図に示す加熱炉中に上記の、Ｉｉ
ｙ トを置き、バルブの調整により■密閉大気中■Ｎ２
ガス流気中■Ｈ２ガス流気中■連続真空排気中０５００
℃まで連続排気後パルプを閉じた密閉真空中の５ ｊＩ
Ｏの雰囲気中にて加熱した。加熱条件は、室温〜１０
００℃を５〜１０ ’Ｃ／ｍの速度で昇温させ、１０Ｄ
Ｄ℃で４）（ｒ保持した。保持後は、そのままの雰囲気
中で加熱電源を切って冷却させ、温度か１００℃以下に
なってから、炉中よりポットを増り出した。
５ｗｔ％と一６５０メツシュのＡｔｔＯｓ粉末を４３ｗ
ｔ％と工業用ＮＨｓＣＬ粉末２ ｗｔ％をよ〈混合した
後、ステンレス製のポットに入れ、この混合粉末中に研
削仕上した５ＫＨ９，５ＫＤ１１．５ＫＤ６１（寸法１
５ Ｘ １５ Ｘ １０＋ｏ＋）の角材をよく洗浄１−
で埋没させた０第１図に示す加熱炉中に上記の、Ｉｉ
ｙ トを置き、バルブの調整により■密閉大気中■Ｎ２
ガス流気中■Ｈ２ガス流気中■連続真空排気中０５００
℃まで連続排気後パルプを閉じた密閉真空中の５ ｊＩ
Ｏの雰囲気中にて加熱した。加熱条件は、室温〜１０
００℃を５〜１０ ’Ｃ／ｍの速度で昇温させ、１０Ｄ
Ｄ℃で４）（ｒ保持した。保持後は、そのままの雰囲気
中で加熱電源を切って冷却させ、温度か１００℃以下に
なってから、炉中よりポットを増り出した。
試料表面に形成されている炭化物層の厚さを光学顕微鏡
観察にて測定し、また、炭化物の轡類をＸ線回折法にて
同定した。第１表に炭化物層の厚さを示す。
観察にて測定し、また、炭化物の轡類をＸ線回折法にて
同定した。第１表に炭化物層の厚さを示す。
第 １ 表
密閉大気中およびＮ２ガス流気中では鋼表面上へ炭化物
層は全く形成されておらず、出ガス流気中加熱の場合に
も真空中加熱に比較し、層の厚さは約半分と薄かった。
層は全く形成されておらず、出ガス流気中加熱の場合に
も真空中加熱に比較し、層の厚さは約半分と薄かった。
連続真空排気“中と５００℃寸で連続排気後、バルブを
閉じて密閉真空中で加熱した場合では、はとんど層厚さ
に差がなかったが、や＼密閉真空中の場合が淳い傾向に
あった。Ｘ線回折の結果、形成された層はいずれもＶＣ
炭化物の強い回折ピークがあられれ、一部極く弱いＶ２
Ｃ炭化物のピーク本あられれた。
閉じて密閉真空中で加熱した場合では、はとんど層厚さ
に差がなかったが、や＼密閉真空中の場合が淳い傾向に
あった。Ｘ線回折の結果、形成された層はいずれもＶＣ
炭化物の強い回折ピークがあられれ、一部極く弱いＶ２
Ｃ炭化物のピーク本あられれた。
本実施例の結果から真空中で加熱処理することにより、
十分な厚さの炭化物層が形成されることが判る。
十分な厚さの炭化物層が形成されることが判る。
実施例２゜
実施例１に用いた混合粉末を実施例１と同じ方法にて、
繰返し処理を行ない、その都度に鋼表面に形成される炭
化物層の厚さを測定した０その結果を第２表に示す。
繰返し処理を行ない、その都度に鋼表面に形成される炭
化物層の厚さを測定した０その結果を第２表に示す。
第 ２ 表
試験に用いた鋼種は５ＫＤ１１である。この結果によれ
ば従来法のＨ２ガス流気中加熱の場合は同じ粉末で２回
目に加熱すると、既に炭化物の形成能力は喪失するのに
対し、本発明の真空中加熱の場合には、使用寿命が２倍
以上に延びた。とくに、密閉真空中で加熱する場合には
、６回繰返し使用しても、まだ炭化物の形成能力は保た
れていた。
ば従来法のＨ２ガス流気中加熱の場合は同じ粉末で２回
目に加熱すると、既に炭化物の形成能力は喪失するのに
対し、本発明の真空中加熱の場合には、使用寿命が２倍
以上に延びた。とくに、密閉真空中で加熱する場合には
、６回繰返し使用しても、まだ炭化物の形成能力は保た
れていた。
本実施例の結果から、本発明の真空中加熱により、粉末
の１ψ用寿命は著しく向上することが判る。
の１ψ用寿命は著しく向上することが判る。
実施例３
第３表に示す温合粉末をステンレス容器に入れ６００℃
まで真気排気後、密閉真空中で加熱した。
まで真気排気後、密閉真空中で加熱した。
加熱粂件は実施例１と同じである。５回使用後の混合粉
末を用いて処理した５ＫＤ１１表面に形成されている炭
化物の厚さ９種類をミクｃ１観察法、Ｘ線回折法および
ＥＰＭＡ分析法にて調べた。その結果を第３表に併記す
る。
末を用いて処理した５ＫＤ１１表面に形成されている炭
化物の厚さ９種類をミクｃ１観察法、Ｘ線回折法および
ＥＰＭＡ分析法にて調べた。その結果を第３表に併記す
る。
第 ６ 表
本実施例の結果から、本発明により第ｎ族。
第ｖａ族、 Ｋ ｖＴａ族元素の炭化物層を容ＡＫ、か
つ安定して形成することができる。
つ安定して形成することができる。
第１図は、各種雰囲気下での炭化物形成能を調べるため
の実験装置の概略図である。 第１区 １、ｖ気花市υア ？ｊ＆合粉木 ３゛ 咳弘理体 ４ しＹシト ５ 勾゛ズｇＸパイプ ６ 排デーパイブ７コバルフ
０ 手続補正書（自発） １、事件の表示 昭和６０年 特許願 第４００６９号３、補正をする
者 名 称 （５０８） 日立金属株式会社代
表者 松野浩二 ４、代理人 住 所 東京都千代田区丸の内二丁目１番２号
日立金属株式会社内 明細書第４頁第１０行の［除去できない原因である。Ｊ
を［除去できないのが原因である６」に補正する。
の実験装置の概略図である。 第１区 １、ｖ気花市υア ？ｊ＆合粉木 ３゛ 咳弘理体 ４ しＹシト ５ 勾゛ズｇＸパイプ ６ 排デーパイブ７コバルフ
０ 手続補正書（自発） １、事件の表示 昭和６０年 特許願 第４００６９号３、補正をする
者 名 称 （５０８） 日立金属株式会社代
表者 松野浩二 ４、代理人 住 所 東京都千代田区丸の内二丁目１番２号
日立金属株式会社内 明細書第４頁第１０行の［除去できない原因である。Ｊ
を［除去できないのが原因である６」に補正する。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、周期律表第IVａ族、Ｖａ族、VIａ族元素の金属ある
いは合金粉末の１種または２種以上を合計で１０〜６０
ｗｔ％と耐火物粉末を３０〜８５ｗｔ％とハロゲン化塩
を０．２〜３０ｗｔ％混合してなる粉末中に鋼を埋没さ
せて加熱し、その表面に第IVａ族、Ｖａ族、VIａ族元素
の１種または２種以上の炭化物層を形成させる方法にお
いて、被処理体を埋没した混合粉末を真空中で加熱する
ことを特徴とする表面処理方法。 ２、被処理体を埋没した混合粉末を室温または処理温度
以下の所定の温度まで真空脱気した後に密閉して加熱す
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の表面処
理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4006985A JPS61199066A (ja) | 1985-02-28 | 1985-02-28 | 表面処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4006985A JPS61199066A (ja) | 1985-02-28 | 1985-02-28 | 表面処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61199066A true JPS61199066A (ja) | 1986-09-03 |
Family
ID=12570638
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4006985A Pending JPS61199066A (ja) | 1985-02-28 | 1985-02-28 | 表面処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61199066A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62127460A (ja) * | 1985-11-26 | 1987-06-09 | Hitachi Metals Ltd | 表面処理方法 |
| JP2007038250A (ja) * | 2005-08-02 | 2007-02-15 | Honda Motor Co Ltd | 鍛造用金型及びその製造方法 |
| JP2007038251A (ja) * | 2005-08-02 | 2007-02-15 | Honda Motor Co Ltd | 鍛造用金型及びその製造方法 |
| JP2007038249A (ja) * | 2005-08-02 | 2007-02-15 | Honda Motor Co Ltd | 鍛造用金型及びその製造方法 |
| JP2009035761A (ja) * | 2007-07-31 | 2009-02-19 | Nippon Karoraizu Kogyo Kk | 高硬度、耐摩耗性部品およびその製造方法 |
| JP2012505969A (ja) * | 2008-10-16 | 2012-03-08 | ボーグワーナー インコーポレーテッド | ５族金属源の炭化物でコーティングされた鋼物品およびその製造方法 |
-
1985
- 1985-02-28 JP JP4006985A patent/JPS61199066A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62127460A (ja) * | 1985-11-26 | 1987-06-09 | Hitachi Metals Ltd | 表面処理方法 |
| JP2007038250A (ja) * | 2005-08-02 | 2007-02-15 | Honda Motor Co Ltd | 鍛造用金型及びその製造方法 |
| JP2007038251A (ja) * | 2005-08-02 | 2007-02-15 | Honda Motor Co Ltd | 鍛造用金型及びその製造方法 |
| JP2007038249A (ja) * | 2005-08-02 | 2007-02-15 | Honda Motor Co Ltd | 鍛造用金型及びその製造方法 |
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| JP2012505969A (ja) * | 2008-10-16 | 2012-03-08 | ボーグワーナー インコーポレーテッド | ５族金属源の炭化物でコーティングされた鋼物品およびその製造方法 |
| US8864917B2 (en) | 2008-10-16 | 2014-10-21 | Borgwarner Inc. | Group 5 metal source carbide coated steel article and method for making same |
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