JPS61213369A - 炭化チタンの被覆方法 - Google Patents
炭化チタンの被覆方法Info
- Publication number
- JPS61213369A JPS61213369A JP5343785A JP5343785A JPS61213369A JP S61213369 A JPS61213369 A JP S61213369A JP 5343785 A JP5343785 A JP 5343785A JP 5343785 A JP5343785 A JP 5343785A JP S61213369 A JPS61213369 A JP S61213369A
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- JP
- Japan
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- steel material
- ions
- titanium carbide
- tic
- iron
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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
本発明は鉄鋼材料と炭化チタンの接合方法に関する。
鉄または鉄基合金からなる鉄鋼材料の表面に炭化チタン
を接合してなる被覆材は耐熱性、耐摩耗性、耐食性、耐
放射線損傷性を要求される各種機械部品や電子機器部品
として有用なものである。
を接合してなる被覆材は耐熱性、耐摩耗性、耐食性、耐
放射線損傷性を要求される各種機械部品や電子機器部品
として有用なものである。
従来技術
従来、金属と炭化チタン等のセラミックスを接合する方
法としては、（１）両者の間に接着剤の中間層を挿入し
、ホットプレス、あるいはＨＩＰ法等の高温高圧処理を
施して溶圧着する方法。
法としては、（１）両者の間に接着剤の中間層を挿入し
、ホットプレス、あるいはＨＩＰ法等の高温高圧処理を
施して溶圧着する方法。
（２） ＣＶ Ｄ法、ＰＶＤ法等によりセラミックスを
蒸着コーティ゛ングする方法が行われている。
蒸着コーティ゛ングする方法が行われている。
しかし、（１）の方法では接着剤の中間層の選択や接合
条件が狭く、精密部品には適用し難い等の欠点があり、
また（２）の方法は密着性に問題点があった。
条件が狭く、精密部品には適用し難い等の欠点があり、
また（２）の方法は密着性に問題点があった。
発明の目的
本発明はこれらの従来法ｔこおける欠点及び問題点を解
消するためになされたもので、その目的は鉄鋼材料と炭
化チタンの密着性が改善されたものを容易に製造するこ
とができる接合方法を提供するにある。
消するためになされたもので、その目的は鉄鋼材料と炭
化チタンの密着性が改善されたものを容易に製造するこ
とができる接合方法を提供するにある。
発明の構成
本発明者らは前記目的を達成すべく研究の結果、鉄鋼材
料の表面にイオン注入法によって、Ｔｉイオンを注入す
ると、鉄鋼材料の表面が改質され、この表面に炭化チタ
ンを蒸着させると鉄鋼材料と炭化チタンが強固に接合さ
れることを究明し得た。この知見に基いて本発明を完成
した０ 本発明の要旨は、鉄または鉄基合金からなる鉄鋼材料の
表面にイオン注入法によりＴｉイオンを注入し、鉄鋼表
面を非平衡相に調整し、その上に炭化チタンを蒸着させ
ることを特徴とする鉄鋼材料と炭化チタンの接合方法に
ある＠即ち、鉄鋼材料表面に加速電圧４０ＫｅＶ以上で
Ｔｉイオンを５Ｘ１０”箇／−以上注入すると、注入表
面にＴｉイオンの平均侵入深さの１／２程度の厚さでＴ
ｉ１ｌ（子を固溶限以上に含む強制固溶合金層が形成さ
れる。この強制固溶合金層は部分的にあるいは全部が非
晶質構造から構成される非平衡相である。
料の表面にイオン注入法によって、Ｔｉイオンを注入す
ると、鉄鋼材料の表面が改質され、この表面に炭化チタ
ンを蒸着させると鉄鋼材料と炭化チタンが強固に接合さ
れることを究明し得た。この知見に基いて本発明を完成
した０ 本発明の要旨は、鉄または鉄基合金からなる鉄鋼材料の
表面にイオン注入法によりＴｉイオンを注入し、鉄鋼表
面を非平衡相に調整し、その上に炭化チタンを蒸着させ
ることを特徴とする鉄鋼材料と炭化チタンの接合方法に
ある＠即ち、鉄鋼材料表面に加速電圧４０ＫｅＶ以上で
Ｔｉイオンを５Ｘ１０”箇／−以上注入すると、注入表
面にＴｉイオンの平均侵入深さの１／２程度の厚さでＴ
ｉ１ｌ（子を固溶限以上に含む強制固溶合金層が形成さ
れる。この強制固溶合金層は部分的にあるいは全部が非
晶質構造から構成される非平衡相である。
このような非平衡相は次のような機構で炭化チタンとの
密着性を向上させる。
密着性を向上させる。
非晶質相は液体構造に似た均一な固体で、結晶粒界を持
たず靭性に富んでいるため、接合表面に発生する変形歪
応力あるいは熱歪応力を容易に緩和する作用を有してい
る。また過剰に導入されたＴｉ原子は炭化チタンの蒸着
の際に未反応のＣと結合してＴｉＣ膜を強化する。
たず靭性に富んでいるため、接合表面に発生する変形歪
応力あるいは熱歪応力を容易に緩和する作用を有してい
る。また過剰に導入されたＴｉ原子は炭化チタンの蒸着
の際に未反応のＣと結合してＴｉＣ膜を強化する。
このようにしてＴｉイオンを注入された非晶質表面にＴ
ｉＣを０．１〜２μｍ厚さに蒸着する。ＴｉＣの蒸着法
は限定されるものではないが、ＣＶＤ法、真空蒸着、イ
オンブレーティング法等のＰＶＤ法、なかでも密着性を
保持するためにはイオンプレーテング法によることが好
ましい。この蒸着に際しては鉄鋼材料の温度を非晶質相
の結晶化温度４５０℃以下の温度に保持することが望ま
しい。
ｉＣを０．１〜２μｍ厚さに蒸着する。ＴｉＣの蒸着法
は限定されるものではないが、ＣＶＤ法、真空蒸着、イ
オンブレーティング法等のＰＶＤ法、なかでも密着性を
保持するためにはイオンプレーテング法によることが好
ましい。この蒸着に際しては鉄鋼材料の温度を非晶質相
の結晶化温度４５０℃以下の温度に保持することが望ま
しい。
作成した試料について、軽荷重マイクロビッカース硬度
計によるＴｉＣ膜の割れの検査と透過電子顕微鈍観察ζ
こよるＴｉＣ膜の微視割れの検査を行った結果、Ｔｉイ
オン注入による表面層を非晶質相を含む非平衡相に調整
すると、ＴｉＣ膜の割れの発生が抑制され、密着性が向
上すると共に表面硬さも向上することが確認された＠実
施例 １０ｍｍＸ １０ｍｍＸ １ｍｍの大きさの純鉄、３０
４ステンレス鋼及び０．１％Ｃ低炭素鋼の板状試片を鉄
鋼材料の母材試料とした。これらの母材試料の表面に、
イオン注入法により１５０ＫｅＶの加速電圧でＴｉイオ
ンをＩ Ｘ １０”箇／−３０４ステンレス鋼を試料と
した場合で、（ａ）は透過電子顕微写真（倍率５７，０
００） 、（ｂ）は電子回折写真である。
計によるＴｉＣ膜の割れの検査と透過電子顕微鈍観察ζ
こよるＴｉＣ膜の微視割れの検査を行った結果、Ｔｉイ
オン注入による表面層を非晶質相を含む非平衡相に調整
すると、ＴｉＣ膜の割れの発生が抑制され、密着性が向
上すると共に表面硬さも向上することが確認された＠実
施例 １０ｍｍＸ １０ｍｍＸ １ｍｍの大きさの純鉄、３０
４ステンレス鋼及び０．１％Ｃ低炭素鋼の板状試片を鉄
鋼材料の母材試料とした。これらの母材試料の表面に、
イオン注入法により１５０ＫｅＶの加速電圧でＴｉイオ
ンをＩ Ｘ １０”箇／−３０４ステンレス鋼を試料と
した場合で、（ａ）は透過電子顕微写真（倍率５７，０
００） 、（ｂ）は電子回折写真である。
このようにＴｉイオン注入処理した表面上に炭化チタン
を０．１〜２．０μｍの種々の厚さにイオンブレーティ
ング法により蒸着した。
を０．１〜２．０μｍの種々の厚さにイオンブレーティ
ング法により蒸着した。
一方、比較のために、Ｔｉイオンの未注入の試料表面に
同様な条件で炭化チタンを蒸着した。
同様な条件で炭化チタンを蒸着した。
その蒸着条件はＣ，Ｈ，圧ｌＸ１０”ＴｏｒｒでＥ。
Ｂエミッションを１０ ｋＶ 、 ０．２ ｍＡとした
。
。
得られた各試料について軽荷重マイクロビッカース硬度
計を用いて荷重を変化させながら表面硬さと、ＴｉＣ膜
の割れ発生の検査及び透過電子顕微鏡による微視割れの
検査を行・た。隻Ｉは荷重３０ｆの時圧痕の周りに発生
した３０４ステンレス鋼に蒸着したＴｉＣ膜の円形状の
膜割れの大きさを示す。（ａ）はＴｉイオンを注入した
試料、（ｂ）はＴｉイオン未注入試料の場合である。銑
♂は透過電子顕微鏡によるＴｉＣ膜の微視割れを示す写
真である。（ａ）はＴｉイオンを注入した試料、Φ）は
Ｔｉ未注入試料である。
計を用いて荷重を変化させながら表面硬さと、ＴｉＣ膜
の割れ発生の検査及び透過電子顕微鏡による微視割れの
検査を行・た。隻Ｉは荷重３０ｆの時圧痕の周りに発生
した３０４ステンレス鋼に蒸着したＴｉＣ膜の円形状の
膜割れの大きさを示す。（ａ）はＴｉイオンを注入した
試料、（ｂ）はＴｉイオン未注入試料の場合である。銑
♂は透過電子顕微鏡によるＴｉＣ膜の微視割れを示す写
真である。（ａ）はＴｉイオンを注入した試料、Φ）は
Ｔｉ未注入試料である。
このような検査をもとに、各試料における試験結果を示
すと、次表の通りであった〇（微視割れの有無の欄で、
×は微視割れが多数認められるもの、Δは若干数誌めら
れるもの、Ｏはほとんど認められないものであることを
示すＯ）メ２１１ ￥３ｍ 柵、［及び表に示す結果から明らかなように、純鉄と３
０４ステンレス鋼においてはＴｉイオン注入の場合は未
注入の場合に比べて、表面硬さが増し、割れ開始の臨界
荷重が大きく、割れ発生後の割れの大きさが小さくなり
、密着性が優れたものとなる０低炭素鋼は前記２試料に
比べてその効果は小さいが、さらにＴｉイオン９注入を
追加し、非晶質化を達成すればよいＯ発明の効果 本発明の接合法によると、従来のプレス法、における中
間接着剤層を必要としない上、高温、高圧処理を必要と
せず、単なるＴｉイオンの注入処理によって優れた密着
性を得ることができ、また浅い表面のみのＴｉイオン注
入処理でよいので母材の寸法変化も小さく、非晶質層を
利用するため接合界面が均一である等の優れた効果を有
する。
すと、次表の通りであった〇（微視割れの有無の欄で、
×は微視割れが多数認められるもの、Δは若干数誌めら
れるもの、Ｏはほとんど認められないものであることを
示すＯ）メ２１１ ￥３ｍ 柵、［及び表に示す結果から明らかなように、純鉄と３
０４ステンレス鋼においてはＴｉイオン注入の場合は未
注入の場合に比べて、表面硬さが増し、割れ開始の臨界
荷重が大きく、割れ発生後の割れの大きさが小さくなり
、密着性が優れたものとなる０低炭素鋼は前記２試料に
比べてその効果は小さいが、さらにＴｉイオン９注入を
追加し、非晶質化を達成すればよいＯ発明の効果 本発明の接合法によると、従来のプレス法、における中
間接着剤層を必要としない上、高温、高圧処理を必要と
せず、単なるＴｉイオンの注入処理によって優れた密着
性を得ることができ、また浅い表面のみのＴｉイオン注
入処理でよいので母材の寸法変化も小さく、非晶質層を
利用するため接合界面が均一である等の優れた効果を有
する。
第１図はＴｉイオン注入した３０４ステンレス鋼表面に
形成された非晶質層を示すもので、（ａ）は透過電子顕
微鏡写真（倍率Ｘ５７，０００）、Φ）は電子回折写真
である。 第２図は、３０４ステンレス鋼に蒸着したＴｉＣ膜の円
形状割れの走査電子顕微鏡写真であり、（ａ）はＴｉイ
オン注入試料の場合、（ｂ）はＴｉイオン未注入試料の
場合を示す。 第３図は、純鉄に蒸着したＴｉＣ膜の微視割れの透過電
子顕微鏡写真（倍率Ｘ６４，０００）であり、（ａ）は
Ｔｉイオン注入した試料の場合、ｃｂ＞はＴｉイオン未
注入の試料の場合を示す。 特許出願人 科学技術庁金属材料技術研究所長中 川
奄 − 脂 ＜（：Ｌ） （１））娼／図 鮒２図
形成された非晶質層を示すもので、（ａ）は透過電子顕
微鏡写真（倍率Ｘ５７，０００）、Φ）は電子回折写真
である。 第２図は、３０４ステンレス鋼に蒸着したＴｉＣ膜の円
形状割れの走査電子顕微鏡写真であり、（ａ）はＴｉイ
オン注入試料の場合、（ｂ）はＴｉイオン未注入試料の
場合を示す。 第３図は、純鉄に蒸着したＴｉＣ膜の微視割れの透過電
子顕微鏡写真（倍率Ｘ６４，０００）であり、（ａ）は
Ｔｉイオン注入した試料の場合、ｃｂ＞はＴｉイオン未
注入の試料の場合を示す。 特許出願人 科学技術庁金属材料技術研究所長中 川
奄 − 脂 ＜（：Ｌ） （１））娼／図 鮒２図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）鉄または鉄基合金からなる鉄鋼材料の表面にイオン
注入法によりＴｉイオンを注入し、鉄鋼表面を非平衡相
に調整し、その上に炭化チタンを蒸着させることを特徴
とする鉄鋼材料と炭化チタンの接合方法。 ２）イオン注入はイオン加速電圧が４０ＫｅＶ以上であ
り、注入量が５×１０＾１＾６箇／ｃｍ＾２以上である
特許請求の範囲第１項記載の接合方法。 ３）非平衡相が一部または全部が非晶質から構成された
ものである特許請求の範囲第１項記載の接合方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5343785A JPS61213369A (ja) | 1985-03-19 | 1985-03-19 | 炭化チタンの被覆方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5343785A JPS61213369A (ja) | 1985-03-19 | 1985-03-19 | 炭化チタンの被覆方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61213369A true JPS61213369A (ja) | 1986-09-22 |
| JPH0229743B2 JPH0229743B2 (ja) | 1990-07-02 |
Family
ID=12942820
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5343785A Granted JPS61213369A (ja) | 1985-03-19 | 1985-03-19 | 炭化チタンの被覆方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61213369A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02285064A (ja) * | 1989-04-25 | 1990-11-22 | Tdk Corp | 金型の表面処理方法 |
| CN103962668A (zh) * | 2013-01-24 | 2014-08-06 | 中广核工程有限公司 | 表面处理钢与钛或钛合金的钎焊方法 |
| RU2648810C2 (ru) * | 2016-06-16 | 2018-03-28 | Акционерное общество "Военно-промышленная корпорация "Научно-производственное объединение машиностроения" | Способ изготовления деталей из титановых сплавов |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54139891A (en) * | 1978-04-24 | 1979-10-30 | Nagaoka Kk | Specific work metal material and its manufacturing method |
-
1985
- 1985-03-19 JP JP5343785A patent/JPS61213369A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54139891A (en) * | 1978-04-24 | 1979-10-30 | Nagaoka Kk | Specific work metal material and its manufacturing method |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02285064A (ja) * | 1989-04-25 | 1990-11-22 | Tdk Corp | 金型の表面処理方法 |
| CN103962668A (zh) * | 2013-01-24 | 2014-08-06 | 中广核工程有限公司 | 表面处理钢与钛或钛合金的钎焊方法 |
| RU2648810C2 (ru) * | 2016-06-16 | 2018-03-28 | Акционерное общество "Военно-промышленная корпорация "Научно-производственное объединение машиностроения" | Способ изготовления деталей из титановых сплавов |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0229743B2 (ja) | 1990-07-02 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |