JPS6227578A - ボロン化合物層を備えた被処理Ti材物品およびその製造法 - Google Patents

ボロン化合物層を備えた被処理Ti材物品およびその製造法

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JPS6227578A JP16515285A JP16515285A JPS6227578A JP S6227578 A JPS6227578 A JP S6227578A JP 16515285 A JP16515285 A JP 16515285A JP 16515285 A JP16515285 A JP 16515285A JP S6227578 A JPS6227578 A JP S6227578A
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C2/00Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
    • C23C2/04Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor characterised by the coating material

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  • Chemical Treatment Of Metals (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。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用弁IF) 本発明は、ボロン化合物層を表面に備えたTi材物品、
およびTi材物品にそのボロン化合物層を形成する方法
、特に、被処理、Ti材物品表面に溶融塩化物浴を使用
して、金属ホウ化物層を形成する方法に関する。
(従来の技術) 従来より、金属材料、特に鉄系材料において表面硬度あ
るいはその耐摩耗性を向上させる目的で各種金属あるい
は非金属元素を例えば炭化物、ホウ化物の形態で材料表
面に付着させる各種の方法・が知られている。一般には
、メッキ法、電解あるいは無電解溶融塩浴浸漬法、セメ
ンチージョン法、溶射法、放電硬化法、ate、である
例えば、無電解溶融塩浴浸漬法は、溶融ホウ酸または溶
融ホウ酸塩浴中に目的とする金属を溶融し、これに被処
理物品を浸漬することによって、上記金属の炭化物ある
いはホウ化物層を被処理材表面に付着する方法である。
一般に金属炭化物あるいはホウ化物は硬く、耐摩耗性に
富んでいるので、耐摩耗性部品、例えば金型、治工具、
工作機械あるいは自動車の摺動部品などとして今日広く
使用されている。
(発明が解決しようとする問題点) このように、今日実用化されている処理方法には多くの
ものがあるが、溶融塩浴浸漬法はその処理方法が簡便で
あるということから、実用化には魅力のある方法である
。なお、電解溶融塩浴侵1貞法は上述の浸漬時に被処理
材を陰極として電解を併せて行う方法であり、金属化合
物の析出が促進されるが、処理操作がかなり複雑となり
、高価な処理といえる。
そこで、本発明者は単なる溶融塩浴浸漬法による表面処
理に着目して検討をおこなった。
しかし、被処理物品表面に形成する金属化合物層は非常
に安定したものが要求され、このことは、通常の溶融塩
化物浴では多くの金属化合物は遊離してこない、つまり
反応しないということであり、−iにそのような金属化
合物の形成は困難と考えられていた。そのために従来は
ホウ酸もしくはホウ酸塩浴を利用しているのである。
ここに、本発明者は、溶融塩の組成並び5こそれに添加
する金属化合物の種+1についてその組合ぜを種々検罰
し、反応エネルギー的に最も可能性のある組合せをいく
つか取り出して、実際に処理を行ってみたところ、従来
、反応しないと考えられていた金属酸化物についてもフ
ッ化物の存在下ではフッ化金属イオンに変化し、かかる
化合物の存在下では金属炭化物(あるいはホウ化物)が
容易に被処理物品表面に析出し、そのようにして得られ
た処理表面が基体と密着するとともにすくれた硬さ、耐
摩耗性、さらには耐食性を有することを見出し、先に特
願昭59−207548号として特許出願した。
ここに、本発明はそれをさらに発展させたものでその特
徴とするところは、フッ化物含有溶融塩化物浴に浸漬す
ることSこより形成したボロン化合物層を表面に備えた
表面処理Tl材物品である。
また別の特徴によれば、本発明は、フッ化物含有溶融塩
化物浴にボロン酸化物およびボロンを含む合金を添加し
て浸漬浴を調製し、次いで、被部EI T i材物品の
処理すべき表面を適宜時間該浸漬浴に浸漬することを特
徴とする、被処理Ti材物品表面にボロン化合物層を形
成する方法である。
ここに、Ti材としては’4@ T i材はもちろん、
各種Ti合金、さらにはそれらと鋼とのTiクラツド材
およびTi被覆材をも包含するものである。
本発明は塩化物浴の有する利点を利用するもので、前記
溶融塩化物浴はアルカリ金属、アルカリ土類金属の塩化
物の少なくとも一種から成るものであってもよく、また
−態様によれば、前記フ。
化物はアルカリ金属またはアルカリ土類金属のフッ化物
である。
(作用) 上記溶融塩化物浴は、−InにはKCl−BaC1□を
基本組成とし、これにフッ物、例えばNaFを添加した
ものである。その他、溶融塩化物浴としては、代表的に
はNaCn5 LiC1、CaC1z等が例示され、ま
たフッ化物としては、NaF 、、 KF−LiF 、
CaF2、BaFz等がある。好ましくはアルカリ金属
塩化物−アルカリ土類金属塩化物−アルカリ金匡フ。
化物から成る浴組成が好ましい。そのときの具体的組成
割合などはすでに当業昔には明らかなところであるが、
−俵には、KCl、−BaC1z−NaF系の場合、K
CI は、5〜95モルZ 、BaCIz は、5〜9
5モルχ、そしてNaFは、5〜50モル2である。フ
ッ化1勿が50モル%を超えると、浴温度が高(なりす
ぎるばかりでなく、腐食の問題が生じる。
このような塩化物浴に、ボロンは酸化物として加えられ
るが、酸化物は入手も容易であり、また、−m的に取扱
も容易であることかる、有IIである。
また、他の一部は、それを含む合金、例えばフェロアロ
イなどとして添加してもよく、これも本発明の有fりな
点である。
このように、フッ化1勿としてナトリウJ、’JZ属の
フッ化物を使用した場合、l6融塩中のNaFとボロン
酸化物とが反応して、部分的にフッ化ホウ素酸カリやフ
ッ化ホウ素酸ソーダ等が化成する。BzOz−KBF、
である。そしてこれは、次いで被処理Ti材表面で反応
して、TiBzとなる。
7受漬時間、/晶度は一般には、800〜1000°C
で1〜数時間処理°づれば十分である。
ボロン合金の添加量については制限はないが、1R里%
で浴全重量の一最には2〜20%、好ましくは5〜15
%である。同様にボロン酸化物の量も2〜7%、好まし
くは5〜7%である。
次に本発明を実施例によって、さらに具体的に説明する
。なお、本明細占において「χ」は特にことわりがなけ
れば、「重量χ」である。
(シし4!1 本例では、磁性ルツボにKCI、BaCIzおよびNa
Fをそれぞれ42.2.20.2、および37.6モル
χ加えて加熱l8融した後、一旦温度を700℃に下げ
て、所定量のボロン酸化物およびボロン合金粉末(フエ
「170イ)を(・6カロして、十分攪拌し、浸/11
浴とした。 このようにして調製した浸漬浴に第1表j
こ云ずVJI成のTi阪試験片(J Is II 46
00)を所定時間だけ侵ン青した。
爪上表    (重量%) 1ON (第3種)  0.013以下 0.30以下 0.0
7以下Fe       Ti 0.30以下 残部 第2表   (重量%) 反応条件を種々変えて一連の実験を行った。それらの結
果を第3表にまとめて示す。第3表は浸潤温度および時
間を種々変えて行ったときの各生成ボロン化合物の組成
とその被1厚さとのデータをまとめて示す。浸漬時間は
2時間であった。
なお、本発明にかかる方法Gこあっては、合金(もしく
は単体金属)とフッ化金属イオンとが同時に存在しなけ
れば反応は進行しない。換言すれば、合金(もしくは単
体金属)と金属酸化物およびフッ化物とが共存しなけれ
ば皮膜形成は起こらなか次に、MCI 15g 5Ba
C1z 20g 、 NaF 7.5g、ボロン酸化物
1g 、 B−Fe合金粉末5gを加えて調製した浸漬
浴を使い、純Ti材板を1000°Cで2時間処理した
場合に得られた皮膜についてその硬度、耐摩1、t I
生、および51食1生をそれぞれ二人験した。
マイクロビ・ノカース硬度計によって測定しり上記皮1
1りの表面硬さは4,20011νであった。掘めて高
い硬度が(7られるのが分かる。
耐摩耗性の試験は往復動摩耗試験機によって行ったが、
その結果からは、はとんど摩耗がみられなかった。
なお、耐食性についても、H2SO4?’d液中および
〜acI溶液中のいずれにおいてもすぐれた結果が得ら
れた。
(効果) このように、本発明によれば、取扱いの容易な溶融塩化
物浴を使用するという簡便な浸漬処理だけで従来のホウ
酸塩浴で得られた、あるいは電解処理と〜且合セで得ら
れた表面皮膜と同等あるいはそれより優れた表面皮膜が
得られるのであって、当業界の発展に寄与するところ大
である。
なお、本発明方法にあって、必要によりさらに電解処理
法を組合せても良いことは明らかである。
第3表

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)フッ化物含有溶融塩化物浴に浸漬することにより
    形成したボロン化合物層を表面に備えた表面処理Ti材
    物品。
  2. (2)フッ化物含有溶融塩化物浴にボロン酸化物および
    ボロンを含む合金を添加して浸漬浴を調製し、次いで、
    被処理Ti材物品の処理すべき表面を適宜時間該浸漬浴
    に浸漬することを特徴とする、被処理Ti材物品表面に
    ボロン化合物層を形成する方法。
  3. (3)前記溶融塩化物浴がアルカリ金属、アルカリ土類
    金属の塩化物の少なくとも一種から成る、特許請求の範
    囲第2項に記載の方法。
  4. (4)前記フッ化物がアルカリ金属またはアルカリ土類
    金属のフッ化物である、特許請求の範囲第2項ないし第
    3項に記載の方法。
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