JPS62112782A - セラミツク被覆鋼材およびその製造方法 - Google Patents
セラミツク被覆鋼材およびその製造方法Info
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- JPS62112782A JPS62112782A JP25416685A JP25416685A JPS62112782A JP S62112782 A JPS62112782 A JP S62112782A JP 25416685 A JP25416685 A JP 25416685A JP 25416685 A JP25416685 A JP 25416685A JP S62112782 A JPS62112782 A JP S62112782A
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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
この発明は、例えば熱間で使用される工具等に適用した
場合にすぐれた性能が発揮される耐熱、耐酸化、耐摩耗
性にすぐれたセラミックス被覆鋼材とその製造方法に関
する。
場合にすぐれた性能が発揮される耐熱、耐酸化、耐摩耗
性にすぐれたセラミックス被覆鋼材とその製造方法に関
する。
従来技術とその問題点
近年、継目Ｍ＃Ｉ管製造用マンドレルやピアサ−等のご
とき熱間で使用される工具、部材等には益々苛酷な使用
条件が課せられつつおるが、これらを背景として、比較
的コストの安い鋼材に一段とすぐれた耐熱性、耐酸化性
、耐摩耗性を付与すべく、鋼材表面をセラミックスで被
覆することが検討されるようになってきた。
とき熱間で使用される工具、部材等には益々苛酷な使用
条件が課せられつつおるが、これらを背景として、比較
的コストの安い鋼材に一段とすぐれた耐熱性、耐酸化性
、耐摩耗性を付与すべく、鋼材表面をセラミックスで被
覆することが検討されるようになってきた。
ところで、セラミックス被覆鋼材の製造方法としては、
これまで ■鋼材表面にセラミックス成形体を接合する方法、 ■鋼材表面にセラミックスを溶射する方法、■各種蒸着
法によって鋼材表面をセラミックスで蒸着被覆する方法
、 ■鋼材表面にセラミックス粉末を塗布した後加熱処理を
施す方法、 等が研究され、一部については実用化もなされている。
これまで ■鋼材表面にセラミックス成形体を接合する方法、 ■鋼材表面にセラミックスを溶射する方法、■各種蒸着
法によって鋼材表面をセラミックスで蒸着被覆する方法
、 ■鋼材表面にセラミックス粉末を塗布した後加熱処理を
施す方法、 等が研究され、一部については実用化もなされている。
しかしながら、前記■の接合法は、接合媒体にＭ ｆ’
Ｃｕ等の低融点金属を用いるのが普通であるため被覆
鋼材製品の耐熱性が不十分であるとの問題があり、これ
ら低融点金属を用いないでセラミックス成形体を接合し
ようとすると、この場合には接合に高温、高圧力が必要
となるので大型部材や表面が平坦でない部材の製造が困
難であるといった問題があった。■の溶射法は、瑛時点
で溶射が可能なセラミックスとされているのが密着性の
点で難のある＃２０３やＺｒＯ２等の酸化物系に集中し
ていることからみて、被膜密着性の良好な製品を得難い
との懸念がある。■の蒸着法は、例えば化学気相蒸着法
（ＣＶＤ法〉は基材を比較的高温（８００°Ｃ以上）に
する必要がおることから、この方法で炭化物系、硼化物
系、窒化物系セラミックスを鋼基材表面に被覆してもセ
ラミックスと鋼とが反応して苫着性のすぐれた被覆は得
られない。例えば、ＳＬＣは高温になると鉄や鋼と容易
に反応して分解し、ＳｊＣの持つ硬度特性や耐熱特性が
損われてしまうといった問題がある。この傾向は基材を
高い温度にする必要がおるＣＤＶ法ではきわめて強い。
Ｃｕ等の低融点金属を用いるのが普通であるため被覆
鋼材製品の耐熱性が不十分であるとの問題があり、これ
ら低融点金属を用いないでセラミックス成形体を接合し
ようとすると、この場合には接合に高温、高圧力が必要
となるので大型部材や表面が平坦でない部材の製造が困
難であるといった問題があった。■の溶射法は、瑛時点
で溶射が可能なセラミックスとされているのが密着性の
点で難のある＃２０３やＺｒＯ２等の酸化物系に集中し
ていることからみて、被膜密着性の良好な製品を得難い
との懸念がある。■の蒸着法は、例えば化学気相蒸着法
（ＣＶＤ法〉は基材を比較的高温（８００°Ｃ以上）に
する必要がおることから、この方法で炭化物系、硼化物
系、窒化物系セラミックスを鋼基材表面に被覆してもセ
ラミックスと鋼とが反応して苫着性のすぐれた被覆は得
られない。例えば、ＳＬＣは高温になると鉄や鋼と容易
に反応して分解し、ＳｊＣの持つ硬度特性や耐熱特性が
損われてしまうといった問題がある。この傾向は基材を
高い温度にする必要がおるＣＤＶ法ではきわめて強い。
■のセラミックス粉末の塗布法は、得られる被覆製品の
耐熱性が乏しいことに加えて、被膜密着性にすぐれた製
品が得にくいという問題がおる。
耐熱性が乏しいことに加えて、被膜密着性にすぐれた製
品が得にくいという問題がおる。
このようなことから、この発明者等は先に、密着性が良
好で均一なセラミックス被覆を得るのに最も好ましいと
考えられる蒸着法、それも大型部材や複雑形状部材への
適用が容易な気相蒸着法によって耐熱性や耐摩耗性にす
ぐれたＳＬＣ被覆鋼材を製造するための方法を提案した
（特願昭６０−６２９８３号）。この方法によれば、鋼
材表面に緻密なＳＬＣ被覆を形成することができる上、
該被Ｎ鋼材は９００℃程度までの使用環腐ですぐれた耐
血化性、耐摩耗性、耐食性を発揮するものであったが、
その後も続けられたこの発明者等の検討によれば、１１
００’Ｃを超える高温で耐摩耗性、耐酸化性にすぐれた
ＳＬ３ Ｎ ４やＳｉＣを被覆すればＴｊ Ｎ中間層の
表面に基材の鋼がしみ出し、この鋼と前記セラミックス
とが反応して分解し、これらセラミックスの持つ特性が
損われることが判明した。
好で均一なセラミックス被覆を得るのに最も好ましいと
考えられる蒸着法、それも大型部材や複雑形状部材への
適用が容易な気相蒸着法によって耐熱性や耐摩耗性にす
ぐれたＳＬＣ被覆鋼材を製造するための方法を提案した
（特願昭６０−６２９８３号）。この方法によれば、鋼
材表面に緻密なＳＬＣ被覆を形成することができる上、
該被Ｎ鋼材は９００℃程度までの使用環腐ですぐれた耐
血化性、耐摩耗性、耐食性を発揮するものであったが、
その後も続けられたこの発明者等の検討によれば、１１
００’Ｃを超える高温で耐摩耗性、耐酸化性にすぐれた
ＳＬ３ Ｎ ４やＳｉＣを被覆すればＴｊ Ｎ中間層の
表面に基材の鋼がしみ出し、この鋼と前記セラミックス
とが反応して分解し、これらセラミックスの持つ特性が
損われることが判明した。
発明の目的
この発明は前記の問題を解決するためになされたもので
、１１００°Ｃ以上の高温で被覆してもＴｊ Ｎ層の表
面に鋼かにじみ出るようなことがなく、耐酸化性、耐摩
耗性のすぐれたセラミックス被覆層を形成したセラミッ
クス被覆鋼材とその製造方法を提案することを目的とす
るものである。
、１１００°Ｃ以上の高温で被覆してもＴｊ Ｎ層の表
面に鋼かにじみ出るようなことがなく、耐酸化性、耐摩
耗性のすぐれたセラミックス被覆層を形成したセラミッ
クス被覆鋼材とその製造方法を提案することを目的とす
るものである。
発明の構成
この発明に係るセラミックス被覆鋼材は、 Ｃ０．４ｗ
ｔ％以上、Ｃｒ ２．０ＷｔＸ Ｊ’！、上を含有すｌ
］基材表面に、Ｎｉ被覆層とさらにその上に積層された
ＴｉＮ被覆層とを介してセラミック被覆層を形成したこ
とを特徴とするものであり、またその製造方法は、前記
鋼基材表面にＮｉ被覆層を形成し、さらにＮｉ被覆層の
上にＴｊ Ｎ被覆層を積層し、このＴｊ Ｎ被覆層の上
にセラミック被覆層を気相蒸着法にて形成することを特
徴とするものである。
ｔ％以上、Ｃｒ ２．０ＷｔＸ Ｊ’！、上を含有すｌ
］基材表面に、Ｎｉ被覆層とさらにその上に積層された
ＴｉＮ被覆層とを介してセラミック被覆層を形成したこ
とを特徴とするものであり、またその製造方法は、前記
鋼基材表面にＮｉ被覆層を形成し、さらにＮｉ被覆層の
上にＴｊ Ｎ被覆層を積層し、このＴｊ Ｎ被覆層の上
にセラミック被覆層を気相蒸着法にて形成することを特
徴とするものである。
以下、この発明について詳細に説明する。
Ｔｉを被覆した鋼材を高温に加熱するとＴｉＮ被覆層表
面に鋼がしみ出す現象は、純鉄や低炭素鋼では見られず
工具鋼等の合金鋼に特有な現象である。
面に鋼がしみ出す現象は、純鉄や低炭素鋼では見られず
工具鋼等の合金鋼に特有な現象である。
そこで、この発明者等は、鋼中の成分を変え、特に鋼中
の成分のうちＣ、Ｃｒ、 Ｎｉの含有量をそれぞれ独立
に変化させた鉄合金を用い、これらの鋼基材表面にＣＤ
Ｖ法で約１０μｍのＴｉ Ｎを被覆し、１３００°Ｃに
加熱して鋼のしみ出しの有無について調べたところ、鋼
中のＣ含有量が０．４ｖＨでＣｒ含有量が２．０ｗｔ％
以上の鋼材については、Ｔｊ Ｎ被覆層表面に鋼がしみ
出す現象が認められた。鋼がしみ出す理由としては、鋼
とＴＬ Ｎ界面において鋼中のＣとＣｒがＴｉ Ｎと反
応し融体が主成することによるものと考えられる。
の成分のうちＣ、Ｃｒ、 Ｎｉの含有量をそれぞれ独立
に変化させた鉄合金を用い、これらの鋼基材表面にＣＤ
Ｖ法で約１０μｍのＴｉ Ｎを被覆し、１３００°Ｃに
加熱して鋼のしみ出しの有無について調べたところ、鋼
中のＣ含有量が０．４ｖＨでＣｒ含有量が２．０ｗｔ％
以上の鋼材については、Ｔｊ Ｎ被覆層表面に鋼がしみ
出す現象が認められた。鋼がしみ出す理由としては、鋼
とＴＬ Ｎ界面において鋼中のＣとＣｒがＴｉ Ｎと反
応し融体が主成することによるものと考えられる。
そこで、この発明者等は種々検討したところ、Ｃ、Ｃｒ
とＴｊ Ｎの反応を防止するためにはＮｉが有効テおル
と考え、Ｃ０，４ｗｔ％ 、Ｃｒ ２．０ｗｔ％を含有
する鋼材表面にＮｊ被被覆施したのちＣＤＶ法で１０μ
ｍＩのＴｉ Ｎ被覆層を形成した鋼材を１３００℃に加
熱しノところ、ＴｉＮ被覆層表面に鋼のしみ出す現象は
９められなかった。Ｎｉ被覆層が鋼のしみ出す現象イ防
止する理由としては、Ｎｉ被７ｍが鋼中のＣやＣの拡散
を抑え、ＴｉＮとの反応による融体の生成イ抑止するも
のと考えられる。
とＴｊ Ｎの反応を防止するためにはＮｉが有効テおル
と考え、Ｃ０，４ｗｔ％ 、Ｃｒ ２．０ｗｔ％を含有
する鋼材表面にＮｊ被被覆施したのちＣＤＶ法で１０μ
ｍＩのＴｉ Ｎ被覆層を形成した鋼材を１３００℃に加
熱しノところ、ＴｉＮ被覆層表面に鋼のしみ出す現象は
９められなかった。Ｎｉ被覆層が鋼のしみ出す現象イ防
止する理由としては、Ｎｉ被７ｍが鋼中のＣやＣの拡散
を抑え、ＴｉＮとの反応による融体の生成イ抑止するも
のと考えられる。
この発明は以上の知見に基づいてなされたもＯテアリ、
基材としＴＣ０．４Ｗｔ＄以上、Ｃｒ ２．０ｗｔ％以
上を含有する鋼を用い、この鋼基材の表面にＮ被覆層と
さらにその上に積層されたＴｉ Ｎ被覆層２を介してセ
ラミックス被覆層を形成したものでδる。ここで、鋼材
の成分として、Ｃを０．４ｗｔｚｔ上、Ｃｒを２．０ｗ
ｔ％以上と規定したのは、これ米油の値では鋼がしみ出
す現象はなく、特にＮｉ被覆層を施す必要がないからで
ある。
基材としＴＣ０．４Ｗｔ＄以上、Ｃｒ ２．０ｗｔ％以
上を含有する鋼を用い、この鋼基材の表面にＮ被覆層と
さらにその上に積層されたＴｉ Ｎ被覆層２を介してセ
ラミックス被覆層を形成したものでδる。ここで、鋼材
の成分として、Ｃを０．４ｗｔｚｔ上、Ｃｒを２．０ｗ
ｔ％以上と規定したのは、これ米油の値では鋼がしみ出
す現象はなく、特にＮｉ被覆層を施す必要がないからで
ある。
また、鋼基材表面に施すＮｉ被覆層の厚さは一以上、好
ましくは１０Ｊ′Ｉ、上である。その理由は、１だ未纜
では鋼のしみ出す抑止効果が小さく安定したセラミック
被覆層が得られないためである。な」 お上限につい
ては特に限定するものではないが、＝Ｎｉ層が厚いと高
温においてＮｉ層の変形が生じ易く？ なるため２０
ｆ厚以下とするのが好ましい。
ましくは１０Ｊ′Ｉ、上である。その理由は、１だ未纜
では鋼のしみ出す抑止効果が小さく安定したセラミック
被覆層が得られないためである。な」 お上限につい
ては特に限定するものではないが、＝Ｎｉ層が厚いと高
温においてＮｉ層の変形が生じ易く？ なるため２０
ｆ厚以下とするのが好ましい。
また、ＴＬ Ｎ被覆層はＮｉｌ覆層とセラミックス被ｒ
１層との間に必って両者を強固に結合するととも子
に、鋼の熱膨張率とセラミックスの熱膨張との中間
の熱膨張率を備えていて両者の熱膨張差を吸収）
し、例えば高温でＭ普したセラミックス被覆層を冷却す
る等の際に生じがちな熱膨張差による被覆Ｌ 層剥離
を防止する役割を担い、ざらに耐酸化性、： 耐摩耗
性および耐食性にすぐれたセラミックスと） 強固に
一体（密着）させる役割を担うものである。
１層との間に必って両者を強固に結合するととも子
に、鋼の熱膨張率とセラミックスの熱膨張との中間
の熱膨張率を備えていて両者の熱膨張差を吸収）
し、例えば高温でＭ普したセラミックス被覆層を冷却す
る等の際に生じがちな熱膨張差による被覆Ｌ 層剥離
を防止する役割を担い、ざらに耐酸化性、： 耐摩耗
性および耐食性にすぐれたセラミックスと） 強固に
一体（密着）させる役割を担うものである。
： このＴＬ Ｎ被覆層の厚さは特に限定するもので
はなｉ いが、鋼とセラミックス被覆層との熱膨張率
の差１ をＭ和するとの”観点から２万以上とするの
が好ましく、一方、厚くなりすぎると鋼材に予想される
１ ＠械的な変形に追随できなくなる傾向が現われが
［ちとなるので、上限は２０５以下の厚さに制限するこ
とが望ましい。好ましくは５〜１０ρ程度でおる。
はなｉ いが、鋼とセラミックス被覆層との熱膨張率
の差１ をＭ和するとの”観点から２万以上とするの
が好ましく、一方、厚くなりすぎると鋼材に予想される
１ ＠械的な変形に追随できなくなる傾向が現われが
［ちとなるので、上限は２０５以下の厚さに制限するこ
とが望ましい。好ましくは５〜１０ρ程度でおる。
ＴＬ Ｎ被覆層の上に施す炭化物系、硼化物系、窒化物
系等のセラミックス被覆層のの厚さは、要求される耐熱
性、耐酸化性、耐摩耗性等の性能に応じて定めればよい
が、１１１Ｔｎを下回る場合には均一な被覆層を得るの
が困難となって、部分的に欠損したり穴が生成したりし
て所望の性能が失われるおそれがあり、また２０１Ｍを
超えると鋼材の変形による剥離が懸念されるようになる
ことから、望ましくは１〜２０．、とするのがよい。
系等のセラミックス被覆層のの厚さは、要求される耐熱
性、耐酸化性、耐摩耗性等の性能に応じて定めればよい
が、１１１Ｔｎを下回る場合には均一な被覆層を得るの
が困難となって、部分的に欠損したり穴が生成したりし
て所望の性能が失われるおそれがあり、また２０１Ｍを
超えると鋼材の変形による剥離が懸念されるようになる
ことから、望ましくは１〜２０．、とするのがよい。
第１図はこの発明に係るセラミックス被覆鋼材を示す断
面図で、（１）はＣ０，４ｗｔ％ＪＪ、上、Ｃｒ２．０
ＷｔＸ以上の成分を含有する鋼基材、（２）はＮｉ被覆
層、（３）はＴ、 Ｎ被覆層、（４）は炭化物系、硼化
物系、窒化物系等のセラミック被覆層である。
面図で、（１）はＣ０，４ｗｔ％ＪＪ、上、Ｃｒ２．０
ＷｔＸ以上の成分を含有する鋼基材、（２）はＮｉ被覆
層、（３）はＴ、 Ｎ被覆層、（４）は炭化物系、硼化
物系、窒化物系等のセラミック被覆層である。
このセラミックス被覆鋼材の製造方法としては、まず鋼
基材（１）の表面にＮｉ被覆層（２）を施す。このＮｉ
被覆層は、溶融メッキ、電気メッキ、各種蒸着メッキ法
等を用いて形成することができる。つぎに、前記Ｎｉ被
覆層（２）の上にＴｉ Ｎ被覆層（３）を形成する。Ｔ
Ｌ Ｎ被覆層（３）は、ＣＶＤ法や、イオンブレーティ
ングおよび反応性スパッタリングに代表されるＰＶＤ法
等の気相蒸着法等により形成することができる。特にこ
の中では、房着性のすぐれた被覆形成が行なえ、いずれ
の形状の鋼材にも被覆可能で、かつ能率、装置等の点で
もすぐれたＣＶＤ法が好ましい。
基材（１）の表面にＮｉ被覆層（２）を施す。このＮｉ
被覆層は、溶融メッキ、電気メッキ、各種蒸着メッキ法
等を用いて形成することができる。つぎに、前記Ｎｉ被
覆層（２）の上にＴｉ Ｎ被覆層（３）を形成する。Ｔ
Ｌ Ｎ被覆層（３）は、ＣＶＤ法や、イオンブレーティ
ングおよび反応性スパッタリングに代表されるＰＶＤ法
等の気相蒸着法等により形成することができる。特にこ
の中では、房着性のすぐれた被覆形成が行なえ、いずれ
の形状の鋼材にも被覆可能で、かつ能率、装置等の点で
もすぐれたＣＶＤ法が好ましい。
Ｔｉ Ｎ被覆層（３）の上に施す炭化物系、硼化物系、
窒化物系等のセラミックスの被覆手段としては、ＣＶ［
）法や、イオンブレーティングおよび反応性スパッタリ
ングに代表されるＰＶＤ法等の気相蒸着法が用いられる
。この中で、ＣＶＤ法（気相蒸着法）を用いる場合は１
ｉｏｏ℃以上でセラミックスを被覆する。１１００℃以
下では、生成するセラミックスの結晶は非晶質であり、
硬度、靭性のすぐれた品質の結晶が生成しない場合があ
る。。従って、耐酸化性、耐摩耗性にすぐれたセラミッ
クス被覆鋼材が得られない。また、気相蒸着法は、前記
のように高温で蒸着がなされるため基材と蒸着被覆相互
間の密着性がすぐれ、円形、円柱状等複雑な形状のもの
、あるいはパイプ内面等であっても、均一コーティング
が一工程で簡単に実現される上、使用装置も安価である
ので、気相蒸着手段としてＣＶＤ法を採用することは、
この発明方法の実施に際してより多くの利点をもたらす
こととなる。
窒化物系等のセラミックスの被覆手段としては、ＣＶ［
）法や、イオンブレーティングおよび反応性スパッタリ
ングに代表されるＰＶＤ法等の気相蒸着法が用いられる
。この中で、ＣＶＤ法（気相蒸着法）を用いる場合は１
ｉｏｏ℃以上でセラミックスを被覆する。１１００℃以
下では、生成するセラミックスの結晶は非晶質であり、
硬度、靭性のすぐれた品質の結晶が生成しない場合があ
る。。従って、耐酸化性、耐摩耗性にすぐれたセラミッ
クス被覆鋼材が得られない。また、気相蒸着法は、前記
のように高温で蒸着がなされるため基材と蒸着被覆相互
間の密着性がすぐれ、円形、円柱状等複雑な形状のもの
、あるいはパイプ内面等であっても、均一コーティング
が一工程で簡単に実現される上、使用装置も安価である
ので、気相蒸着手段としてＣＶＤ法を採用することは、
この発明方法の実施に際してより多くの利点をもたらす
こととなる。
実 施 例
比較例１゜
Ｃ０．１，０，４，０，８，１，０ｗｔ％、Ｃｒ ０．
５，１，０゜４゜０．１３．０．１８゜Ｏｗｔ％と、そ
れぞれＣとＣｒ含有量を変えた２８種の鉄基合金の鋼、
材表面に、Ｎｉ被覆層を施さずに１０通厚のＴＬ Ｎ被
覆層を施し、この上にセラミックス被覆層と、してＳＬ
３ Ｎ ａを形成した。
５，１，０゜４゜０．１３．０．１８゜Ｏｗｔ％と、そ
れぞれＣとＣｒ含有量を変えた２８種の鉄基合金の鋼、
材表面に、Ｎｉ被覆層を施さずに１０通厚のＴＬ Ｎ被
覆層を施し、この上にセラミックス被覆層と、してＳＬ
３ Ｎ ａを形成した。
その際、Ｔ、Ｎｍ覆層は、通常のＣｖＤ装置を使用し、
その反応槽内に前記鉄基合金の鋼材をセットするととも
に、これを１０００℃に加熱しながらＳＬ Ｈ４十Ｎ２
＋Ｈ２よりなる混合ガスを３０分送り込んで被覆した
。また、ＳＬ３ Ｎ ｔの被覆は、同装置を使用すると
ともにＳＬ Ｈ４＋ ＮＨ３＋Ｈ２とからなる混合ガス
を被覆層原料として１２００°Ｃで被覆した。
その反応槽内に前記鉄基合金の鋼材をセットするととも
に、これを１０００℃に加熱しながらＳＬ Ｈ４十Ｎ２
＋Ｈ２よりなる混合ガスを３０分送り込んで被覆した
。また、ＳＬ３ Ｎ ｔの被覆は、同装置を使用すると
ともにＳＬ Ｈ４＋ ＮＨ３＋Ｈ２とからなる混合ガス
を被覆層原料として１２００°Ｃで被覆した。
このようにして得られた鋼材を調べた結果、Ｃ０１４ｗ
ｔ％以上、Ｃｒ２％以上含有した鋼材では、その表面に
Ｆｅ ＳＬ系の合金層が生成し良好なＳＬ３ Ｎ ４
の被覆層は形成されなかった。
ｔ％以上、Ｃｒ２％以上含有した鋼材では、その表面に
Ｆｅ ＳＬ系の合金層が生成し良好なＳＬ３ Ｎ ４
の被覆層は形成されなかった。
これに対し、Ｃが０． ＩＷｔＸ Ｔ−Ｃｒが１．０Ｗ
ｔＸ 以下の鋼材は、ＴｉＮ＊覆層の上にα−３Ｌ３
Ｎ ４の被覆層が形成された。
ｔＸ 以下の鋼材は、ＴｉＮ＊覆層の上にα−３Ｌ３
Ｎ ４の被覆層が形成された。
比較例２゜
比較例１と同様の鋼材と純Ｎｉ＆Ｌを用い、その表面に
比較例１と同様にＳＬ３ Ｎ ｔの被覆を施した。
比較例１と同様にＳＬ３ Ｎ ｔの被覆を施した。
その結果、いずれの鋼材もその表面にＳＬを含む合金層
が生成し、Ｓ；３ Ｎ ４の被覆は得られなかった。
が生成し、Ｓ；３ Ｎ ４の被覆は得られなかった。
本発明例１゜
比較例１で使用した鋼材のうち、ＳＬ３ Ｎ ４の被覆
層が形成されなかった１５種（ＣＱ、４ｗｔ％以上でＣ
ｒ ２．ＯＷｊ％以上のもの）について、各鋼材表面に
１、 ３． ５．１０．２０Ａｍ厚さのＮｉ被覆層を通
常の電気メツキ法により形成したのち、比較例１と同様
にしてＮｉ被覆層の上に１０通厚さのＴＬ Ｎ被覆層を
形成し、”）イ１−ＣＶＤ装ＬＥ−用イ１２００．１２
５０．１３００’Ｃの各温度で加熱しながらＳＬ Ｈ４
＋ Ｎ Ｈ３＋Ｈ２からなる混合ガスを送り込んでＴ、
Ｎ被覆層の上に１０ＡｌｌＴｌ厚のＳＬ３ Ｎ ４の
被覆層を形成した。
層が形成されなかった１５種（ＣＱ、４ｗｔ％以上でＣ
ｒ ２．ＯＷｊ％以上のもの）について、各鋼材表面に
１、 ３． ５．１０．２０Ａｍ厚さのＮｉ被覆層を通
常の電気メツキ法により形成したのち、比較例１と同様
にしてＮｉ被覆層の上に１０通厚さのＴＬ Ｎ被覆層を
形成し、”）イ１−ＣＶＤ装ＬＥ−用イ１２００．１２
５０．１３００’Ｃの各温度で加熱しながらＳＬ Ｈ４
＋ Ｎ Ｈ３＋Ｈ２からなる混合ガスを送り込んでＴ、
Ｎ被覆層の上に１０ＡｌｌＴｌ厚のＳＬ３ Ｎ ４の
被覆層を形成した。
その結果、Ｎｉ被覆層が１通運のものはＴｉＮＭ覆層表
面゛に鋼がしみ出してＳＬ３ Ｎ ａ と反応しその境
界にＦａ Ｓｉ合金層が形成され、良好なセラミック
ス被覆層は得られなかった。また、Ｎｉ被覆層が３μｍ
厚のものは被覆形成に安定性がなく、ＳＬ３ Ｎ ４被
覆層が形成されるものと形成されないものとが生じた。
面゛に鋼がしみ出してＳＬ３ Ｎ ａ と反応しその境
界にＦａ Ｓｉ合金層が形成され、良好なセラミック
ス被覆層は得られなかった。また、Ｎｉ被覆層が３μｍ
厚のものは被覆形成に安定性がなく、ＳＬ３ Ｎ ４被
覆層が形成されるものと形成されないものとが生じた。
これに対し、ｈＬ被覆層が５ＪＸｎ厚以上のものはいず
れもα−３ｊ３ Ｎ ａの被覆層が安定して得られた。
れもα−３ｊ３ Ｎ ａの被覆層が安定して得られた。
このセラミックス被覆鋼材について、４００’Ｃと１２
００’Ｃの間を１００℃福の加熱・冷却速度で加熱・冷
却を繰り返す試験に供したが、ＳＬ３ Ｎ ！被覆層の
剥離や、この被覆層と鋼、ＴＬ Ｎ被覆層との反応は認
められなかった。
００’Ｃの間を１００℃福の加熱・冷却速度で加熱・冷
却を繰り返す試験に供したが、ＳＬ３ Ｎ ！被覆層の
剥離や、この被覆層と鋼、ＴＬ Ｎ被覆層との反応は認
められなかった。
本発明例２゜
セラミックスの被覆を下記■、■の条件で施し、他の条
件は本発明例１と同様にしてＳＬＣおよびＴＬ Ｂ ２
の被覆層を形成した。その結果、前記と同様Ｎｉ′４＆
覆層が５ＡＩｍ以上施されたものは、安定してセラミッ
クスを被覆することができた。このセラミックス鋼材に
ついて、１１００°Ｃで２４時間の大気中加熱試験を実
施したが、いずれもセラミック被覆層は安定で剥離や鋼
との反応は認められなかった。
件は本発明例１と同様にしてＳＬＣおよびＴＬ Ｂ ２
の被覆層を形成した。その結果、前記と同様Ｎｉ′４＆
覆層が５ＡＩｍ以上施されたものは、安定してセラミッ
クスを被覆することができた。このセラミックス鋼材に
ついて、１１００°Ｃで２４時間の大気中加熱試験を実
施したが、いずれもセラミック被覆層は安定で剥離や鋼
との反応は認められなかった。
■５ＬＣｊａ ＋Ｃ３Ｈ８＋Ｈ２の混合ガスを用い、１
３００’Ｃ×１時間のＣＶＤ処理。
３００’Ｃ×１時間のＣＶＤ処理。
■ＴＬＣｊ４＋ Ｂ Ｂｒ３ ＋Ｈ２の混合ガスを用い
、１２５０”ＣＸ ３０分（７）ＣＶ［） ｍｕ。
、１２５０”ＣＸ ３０分（７）ＣＶ［） ｍｕ。
発明の詳細
な説明したごとく、この発明に係るセラミックス被覆鋼
材はすぐれた耐熱性、耐酸化性、耐摩耗性を有するもの
であり、熱間工具等にすぐれた性能が発揮される効果を
秦する。また、この発明方法によれば、耐熱性、耐酸化
性、耐摩耗性等のすぐれた特性を有するセラミックスを
安定して被覆することが可能となり、これら性能を要求
される熱間工具等の各種部材の性能を飛躍的に向上し得
るなど、産業上きわめて有用な効果がもたらされるもの
である。
材はすぐれた耐熱性、耐酸化性、耐摩耗性を有するもの
であり、熱間工具等にすぐれた性能が発揮される効果を
秦する。また、この発明方法によれば、耐熱性、耐酸化
性、耐摩耗性等のすぐれた特性を有するセラミックスを
安定して被覆することが可能となり、これら性能を要求
される熱間工具等の各種部材の性能を飛躍的に向上し得
るなど、産業上きわめて有用な効果がもたらされるもの
である。
第１図はこの発明に係るセラミックス被覆鋼材を示す断
面図である。 １・・・鋼基材、２・・・Ｎ、被覆層、３・・・Ｔｊ
Ｎ被覆層、４・・・セラミック被覆層。
面図である。 １・・・鋼基材、２・・・Ｎ、被覆層、３・・・Ｔｊ
Ｎ被覆層、４・・・セラミック被覆層。
Claims (4)
- （１）Ｃ０．４ｗｔ％以上、Ｃｒ２．０ｗｔ％以上を含
有する鋼基材表面に、Ｎｉ被覆層とさらにその上に積層
されたＴｉＮ被覆層とを介してセラミック被覆層を形成
したことを特徴とするセラミック被覆鋼材。 - （２）Ｎｉ被覆層の厚さは５μｍ以上であることを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載のセラミック被覆鋼材
。 - （３）Ｃ０．４ｗｔ％以上、Ｃｒ２．０ｗｔ％以上を含
有する鋼基材表面に、Ｎｉ被覆層を形成し、さらに前記
Ｎｉ被覆層の上にＴｉＮ被覆層を積層し、このＴｉＮ被
覆層の上にセラミック被覆層を気相蒸着法にて形成する
ことを特徴とするセラミック被覆鋼材の製造方法。 - （４）セラミック被覆層は、化学気相蒸着法にて形成す
ることを特徴とする特許請求の範囲第３項記載のセラミ
ック被覆鋼材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25416685A JPS62112782A (ja) | 1985-11-13 | 1985-11-13 | セラミツク被覆鋼材およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25416685A JPS62112782A (ja) | 1985-11-13 | 1985-11-13 | セラミツク被覆鋼材およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62112782A true JPS62112782A (ja) | 1987-05-23 |
Family
ID=17261147
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25416685A Pending JPS62112782A (ja) | 1985-11-13 | 1985-11-13 | セラミツク被覆鋼材およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62112782A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0316970A (ja) * | 1989-04-03 | 1991-01-24 | Hydraudyne Cylinders Bv | 液圧シリンダーのピストンロッドに適用される被覆 |
-
1985
- 1985-11-13 JP JP25416685A patent/JPS62112782A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0316970A (ja) * | 1989-04-03 | 1991-01-24 | Hydraudyne Cylinders Bv | 液圧シリンダーのピストンロッドに適用される被覆 |
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