JPS63286566A - Method for adhering diffused carbide coating substance to iron-carbon alloy product - Google Patents

Method for adhering diffused carbide coating substance to iron-carbon alloy product

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JPS63286566A
JPS63286566A JP11996987A JP11996987A JPS63286566A JP S63286566 A JPS63286566 A JP S63286566A JP 11996987 A JP11996987 A JP 11996987A JP 11996987 A JP11996987 A JP 11996987A JP S63286566 A JPS63286566 A JP S63286566A
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carbide
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ISUSUREDO INST TECH AFUTOMOBIR
MOSUKO ABUTOMOBIRUNII ZABODO I
MOSUKO ABUTOMOBIRUNII ZABODO IMENI I A RIHACHIEBUA PUROIZUBUODOSUTOBUENNOE OB JIRU
N ISUSUREDO INST TECH AFUTOMOBIRINU PUROMU
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ISUSUREDO INST TECH AFUTOMOBIR
MOSUKO ABUTOMOBIRUNII ZABODO I
MOSUKO ABUTOMOBIRUNII ZABODO IMENI I A RIHACHIEBUA PUROIZUBUODOSUTOBUENNOE OB JIRU
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 発明の利用分野 本発明は、冶金、金属および合金の熱化学処理、またよ
り詳細には、鉄−炭素合金製品(iron−carbo
n  alloy  articles)に拡散炭化物
被覆物(d e p o s  i  t  i  n
 11difru、5ion  carbide  c
oatings)を付着(depos i t i n
g)せしめる方法に係る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION FIELD OF APPLICATION OF THE INVENTION The present invention relates to metallurgy, thermochemical processing of metals and alloys, and more particularly iron-carbon alloy products.
diffused carbide coating (alloy articles)
11 difru, 5ion carbide c
oatings)
g) Pertaining to the method of enforcement.

激しい摩耗を受ける機械部品およびl種部品の耐久性な
らびに実用寿命をのばすためには、それら部品を拡散飽
和せしめ、かくしてそれら部品の表面に拡散被覆(di
ffusion coating)を生成せしめる。こ
の被覆物は、該製品の材料の場合よりも硬度および耐摩
耗性が高いことを特徴とすべきである。これらの要件は
、炭化物タイプの拡散被覆物によって最も充分に満たさ
れる。
In order to extend the durability and service life of mechanical parts and type 1 parts that are subjected to severe wear, they can be diffusion saturated and thus coated with a diffusion coating (DI) on the surfaces of these parts.
fusion coating). This coating should be characterized by higher hardness and wear resistance than in the material of the product. These requirements are most fully met by carbide type diffusion coatings.

従来技術 鉄−炭素合金から造った製品を含む種々の製品上に、金
属炭化物の被覆物を付着せしめる最も普通の方法の1つ
は、炭化物を蒸気相から化学的に付着せしめる方法(化
学的蒸着法)である、“プランシー(Plansee)
” (オーストリア)、゛ベルナエージー(Berna
  AG)” (スイス)、“コンサーク′ (米国)
、サイエンティフィック コーチインゲス インコーホ
レーテッド(Scientific  Coating
s  Inc、) (米国)、トロイ(Troy)(米
国)、ビーイーディ リミテッド(PED  Ltd、
)(英国)、コレスヒル(Coleshill>(英国
)、“サンドヴイック(Sandvic)” (スウェ
ーデン)等によって大規模に生産された炭化物のおよび
他のタイプの被覆物を付着せしめるための装置には、多
様なモジュールの装置を導入し、そして反応容器の活性
容積(active  volume)を増大せしめる
ことによって、大いに有効な工程が確保される。かくし
て、化学量論的組成物Crt3CsもしくはCrtCi
またはこれら炭化物の混合物の炭化クロム被覆を鋼製工
具上に付着せしめることにより、950℃までの温度で
工具を使用することが可能になり、また工具の実用寿命
が20〜25倍延びる。炭化物層は、ハロゲン化クロム
とメタンとの化学的相互作用により、製品の加熱表面上
に生産される。製品を反応容器内に置き、真空にし、加
熱し、そして温度が850〜1050℃に上昇したら、
ハロゲン化クロム、メタン(CH4)およびキャリヤー
ガスのガス状混合物を反応容器内へ導入する。
Prior Art One of the most common methods of depositing metal carbide coatings on various products, including those made from iron-carbon alloys, is chemical deposition of the carbide from the vapor phase (chemical vapor deposition). “Plansee”
” (Austria), Berna AG (Austria)
AG)” (Switzerland), “Concerc” (USA)
, Scientific Coating
s Inc,) (USA), Troy (USA), PED Ltd,
) (UK), Coleshill (UK), “Sandvic” (Sweden), etc. The equipment for depositing carbide and other types of coatings includes a wide variety of By introducing modular equipment and increasing the active volume of the reaction vessel, a highly efficient process is ensured.
By depositing a chromium carbide coating of a mixture of these carbides on a steel tool, it is possible to use the tool at temperatures up to 950 DEG C. and the service life of the tool is increased by 20-25 times. A carbide layer is produced on the heated surface of the product due to the chemical interaction of chromium halides and methane. Place the product in the reaction vessel, apply vacuum, heat, and once the temperature rises to 850-1050 °C,
A gaseous mixture of chromium halide, methane (CH4) and carrier gas is introduced into the reaction vessel.

121JIIまでの厚さの炭化物層により、高い耐摩耗
性が確保される。12111を超える炭化物層の厚さは
、ある場合には、製品のより良い作業上のおよび摩擦学
士の性質のために必要とされるが、この厚さは、下層帯
域すなわち炭化物層のすぐ下にある基材の層の脱炭をも
たらし、これは該性質に悪影響を及ぼす、その上、炭化
物被覆物を付着せしめる上記工程においては、炭化物層
の成長速度は、一般に2pi/hを超えず、このため成
長時間が増大する。
The carbide layer thickness up to 121 JII ensures high wear resistance. A carbide layer thickness of more than 12111 mm is required in some cases for better working and tribological properties of the product, but this thickness is This results in decarburization of the layer of a certain substrate, which has a negative effect on the properties.Moreover, in the above steps of depositing the carbide coating, the growth rate of the carbide layer generally does not exceed 2 pi/h; This increases the growth time.

炭化クロムCr 7 C3の被覆物は、真空内における
加工物の加熱表面上でのビス−エチルベンゼン蒸気の分
解にによって、かなり高い速度でかつ低い温度で付着す
る。被覆物内における樹枝状結晶の形成を防ぐために、
該工程は非等温性条件(non−isothermie
  condition)下、すなわち第一段階では1
0分の間300−350℃で次いで50分の間500−
600℃で行われる0作業チャンバー(working
 chamber)内の圧力は1.33Paである。こ
の方法において付着した炭化クロム層の厚さは340u
zであり、この層は高い耐摩耗性および250ONVの
微小硬度(micro  hardness)を特徴と
する。しかしながら、かがる被覆物は、高い死荷重(s
pecific  1oads)、特に交番荷重(at
ternative  1oads)およびかなりの接
線応力の下では不適当である。なぜならば、これは、ベ
ースの金属との境界での低い接着強度のために、炭化物
層の剥離を生じせしめるからである。
The coating of chromium carbide Cr 7 C3 is deposited at a fairly high rate and at low temperature by decomposition of bis-ethylbenzene vapor on the heated surface of the workpiece in vacuum. To prevent the formation of dendrites within the coating,
The process is carried out under non-isothermal conditions.
condition), that is, in the first stage, 1
300-350°C for 0 minutes then 500-350°C for 50 minutes
0 working chamber (working at 600℃)
The pressure inside the chamber is 1.33 Pa. The thickness of the chromium carbide layer deposited in this method is 340u
z, this layer is characterized by high abrasion resistance and micro hardness of 250 ONV. However, overcast coverings have a high dead load (s
specific loads), especially alternating loads (at
ternative 1oads) and under significant tangential stresses. This is because this leads to delamination of the carbide layer due to the low adhesion strength at the interface with the base metal.

より高温において付着した炭化クロム被覆物は、ベース
の金属へのかなり高い接着強度のために注目されている
。従来技術の方法のうちの1つは、5−20%HNO,
および10%フッ化物を含んでいる溶液による加工物表
面の前処理、次いでこれら表面をクロム粉末に基づく懸
濁液で被覆することから成っている。この懸濁液は、有
機バインダーの溶液、例えばアクリル樹脂を溶媒(例え
ば、メチルクロロホルム)に溶解した溶液から調整され
る。ところで、拡散被覆は、粉末混合物で満たされたレ
トルト内に加工物を浸漬し、アルゴンまたは水素を2〜
10時間の間900−950℃で通すことによって付着
される。しかしながら、この技術は、はとんど生産的で
なく、多大の労力を要し、また揮発性有機化合物を使用
することにより、余分の労力消費および環境保護が必要
とされる(米国特許第4347267号、IPCBO5
D  7/22、DO5D  7/14、NPC427
/237.1982年8月31日発行)。
Chromium carbide coatings deposited at higher temperatures are of interest because of their significantly higher bond strength to the base metal. One of the prior art methods is to use 5-20% HNO,
and a pretreatment of the surfaces of the workpieces with a solution containing 10% fluoride and then coating these surfaces with a suspension based on chromium powder. This suspension is prepared from a solution of an organic binder, such as an acrylic resin, in a solvent such as methyl chloroform. By the way, diffusion coating involves immersing the workpiece in a retort filled with a powder mixture and then applying argon or hydrogen for 2 to 30 minutes.
Deposited by passing at 900-950°C for 10 hours. However, this technique is rarely productive, labor-intensive, and the use of volatile organic compounds requires extra labor consumption and environmental protection (US Pat. No. 4,347,267). No., IPCBO5
D 7/22, DO5D 7/14, NPC427
/237. Published August 31, 1982).

拡散炭化クロム被覆物を付着するために必要とされる労
働量は、HF流れで表面を加熱することによってかなり
削減することができる。クロムおよびハロゲン含有化合
物を含んでいる飽和混合物は、処理された表面上に自由
にまき散らされる。
The amount of labor required to deposit a diffused chromium carbide coating can be significantly reduced by heating the surface with a stream of HF. A saturated mixture containing chromium and halogen-containing compounds is sprinkled freely over the treated surface.

この工程に使用される装置には、水冷誘導器お゛よび必
要な場合、非金属材料で作られたセパレーターが含まれ
ている。この方法は、加熱表面の局在化および被覆物の
付着に利用された材料を再生利用する可能性のために経
済的である。同時に、このようにして付着した炭化物被
覆物は、HF流れによる加工物の加熱が処理表面上での
均一な温度分布を配慮していないために、厚さ、化学組
成および相組成に関して不均一であることが指摘される
べきである(1983年6月8日に公開された英国特許
出願第2109822号、IPCC23C9102>。
The equipment used in this process includes a water-cooled inductor and, if necessary, a separator made of non-metallic material. This method is economical due to the localization of the heating surface and the possibility of recycling the material utilized for the application of the coating. At the same time, the carbide coating deposited in this way is non-uniform with respect to thickness, chemical composition and phase composition, since the heating of the workpiece by the HF stream does not allow for a uniform temperature distribution over the treated surface. It should be pointed out that (UK Patent Application No. 2109822, IPCC 23C9102, published 8 June 1983).

上記方法は、すべて、被覆製品のその後の作業の間に、
強化表面に対する許容接触圧力を低下させる下層帯域の
脱炭へと導くことが注目に値する。
All of the above methods require that during subsequent operation of the coated product,
It is noteworthy that this leads to decarburization of the lower zone which reduces the permissible contact pressure against the reinforced surface.

これは、炭化物を形成する付着した炭化物形成元素の層
へと、鉄−炭素合金に含まれた炭素が拡散されることに
帰する。
This is due to the diffusion of carbon contained in the iron-carbon alloy into the layer of deposited carbide-forming elements that form carbides.

下層帯域の脱炭作用を全体的にみて減じるがまたは除く
目的で、表面を二段階で、すなわち表面層を炭素または
窒素で予備飽和せしめ、次いで炭化物形成元素を付着せ
しめて飽和することが一般的に実施されている。第一段
階で表面層へ導入された炭素または窒素が、第二段階で
炭化物、窒化物または炭化窒化物(carbonitr
ide)を生成し、かくして下層帯域の脱炭が防止され
る。
In order to reduce or eliminate the decarburization effects of the lower zone as a whole, it is common practice to presaturate the surface layer in two stages, i.e., to presaturate the surface layer with carbon or nitrogen, and then to saturate it by depositing carbide-forming elements. It has been implemented. Carbon or nitrogen introduced into the surface layer in the first stage is converted into carbides, nitrides or carbonitrides in the second stage.
ide), thus preventing decarburization of the lower zone.

少なくとも0.2%の炭素を含んでいる鋼製品の表面に
、炭化クロムを基材とした拡散被覆物を付着する方法が
、米国において特許になっている。
A method for applying a chromium carbide-based diffusion coating to the surface of steel products containing at least 0.2% carbon is patented in the United States.

窒素−水素混合物の雰囲気内で、450−650°Cで
、5−40時間の間、100−350uzの深さまで予
備精密窒化(pre I imi naryfine 
 nitriding)を行って、窒化された層内に1
.5−2.5%の窒素を生成せしめている。この方法の
第二段階は、85〇−1100℃で5−30時間の開気
体クロマイジング(chromizing:xpowa
poiauN翼)することにあるが、この第二段階にお
いては、炭化クロムの生成層は、40μlまでの厚さで
あり、高い耐摩耗性を特徴とする。かかる被覆物の付着
(depos i t i on)工程は、非常に長く
、かなりの電力消費を必要とし、また非常に有効な工程
とみなし得ないことが注目されるべきである(1980
年12月30日発行の米国特許第4242151号、I
PCC23C11104,11/16)。
Pre fine nitriding to a depth of 100-350 uz for 5-40 hours at 450-650 °C in an atmosphere of nitrogen-hydrogen mixture.
nitriding) to add 1 in the nitrided layer.
.. 5-2.5% nitrogen is produced. The second step of the method consists of open gas chromizing (xpowa) at 850-1100°C for 5-30 hours.
In this second stage, the resulting layer of chromium carbide is up to 40 μl thick and is characterized by high wear resistance. It should be noted that such a coating deposition process is very long, requires considerable power consumption, and cannot be considered a very efficient process (1980).
U.S. Patent No. 4,242,151, I, issued December 30,
PCC23C11104, 11/16).

水素に基づく還元雰囲気中、フェロクロム、0.4−1
.0%の塩化アンモニウムおよびクロム(50−75%
)の微粉細混合物内でクロマイジングすることは、従来
技術において知られている。0.35%より多い炭素を
含んでいる鋼製品を処理している間に、クロムめっき用
混合物に0.5−1.5%のフッ化アンモニウムを添加
する。加熱の間水素雰囲気を用いなければならないこと
により、かかる工程の経済性が減じ、また特別の火災お
よび爆発の予防手段の用意が必要とされる(フランス特
許出願1/18 第2439824号、C1、C23F
  17100.1980年5月23日公開;フランス
特許第2483468号、CI 、C23C9100,
1981年12月4日公開)。
In a reducing atmosphere based on hydrogen, ferrochrome, 0.4-1
.. 0% ammonium chloride and chromium (50-75%
) is known in the prior art. While processing steel products containing more than 0.35% carbon, 0.5-1.5% ammonium fluoride is added to the chromium plating mixture. The necessity of using a hydrogen atmosphere during heating reduces the economics of such a process and requires the provision of special fire and explosion precautions (French Patent Application No. 1/18 2439824, C1, C23F
17100. Published May 23, 1980; French Patent No. 2483468, CI, C23C9100,
(Released on December 4, 1981).

該工程の第一段階において、溶融硝酸塩媒体中で、約4
00〜800℃で、12−150時間の間、工程効率を
はっきりと減じる液中窒化を行なうことG4よって同様
な結果が達成される(フランース特許出願第24544
71号、C1,C23C11104,11/14.19
80年11月14日公開)。
In the first step of the process, in molten nitrate medium, about 4
A similar result is achieved by G4 by performing submerged nitriding at 00-800° C. for 12-150 hours (French patent application no. 24544), which clearly reduces the process efficiency.
No. 71, C1, C23C11104, 11/14.19
(Released on November 14, 1980).

工程の第一段階において、浸炭、ポロナイジングまたは
浸硫を使用することも可能であり;このようにして生成
した炭化クロム被覆物は、高い耐摩耗性を有している。
In the first stage of the process it is also possible to use carburizing, polonizing or sulfurizing; the chromium carbide coatings produced in this way have high wear resistance.

いくつかの場合には、液体または気体媒体内での窒化あ
るいは浸炭工程は、処理表面上に、炭化物または窒化物
形成元素の層を付着した後に行なわれる。炭化物、窒化
物または炭化窒化物の層もまた、高い耐摩耗性を特徴と
しているが、しかしかかる被覆物の接着強さは、前途し
た被覆物の場合よりも実質的に低い(東ドイツ特許第2
005730号、IPCC23F  17100.19
83年5月18日公告)。
In some cases, a nitriding or carburizing step in a liquid or gaseous medium is performed after depositing a layer of carbide or nitride-forming elements on the treated surface. Carbide, nitride or carbonitride layers are also characterized by high wear resistance, but the adhesive strength of such coatings is substantially lower than in the case of previous coatings (East German Patent No. 2).
No. 005730, IPCC23F 17100.19
(Public announcement on May 18, 1983).

しかしながら、炭素、窒素またはホウ素による加工物表
面層の飽和および炭化物または窒化物形成元素の付着の
ような逐次操作からなる二段階処理は、いずれの順序で
も、工程の経済的および技術的パラメーターを全体とし
て悪化させる非常に長い期間を必要とする。
However, a two-step process consisting of sequential operations such as saturation of the workpiece surface layer with carbon, nitrogen or boron and deposition of carbide- or nitride-forming elements, in either order, improves the overall economic and technical parameters of the process. As it worsens, it requires a very long period of time.

鋼製品の炭化物層の迅速な生成は、炭化物形成元素例え
ばクロムを含めて合金化の添加粒子によるアンチモン溶
融物内での拡散飽和によっても、また達成できる。加工
物を溶融物に浸漬し、1090℃に加熱しそして5時間
の間保持する。
Rapid formation of carbide layers in steel products can also be achieved by diffusion saturation within the antimony melt with alloying additive particles containing carbide-forming elements such as chromium. The workpiece is immersed in the melt, heated to 1090°C and held for 5 hours.

これには、加工物表面への合金元素の原子の移行、その
後の製品の材料への拡散が伴われる[ジーンウオルフェ
 ブレークスル− イン ディフユージョンアロイイン
グ(Gene Wolfe Breakthrough
in  diffusion  alloying)、
  “プラントエンジニアリング(Plant  En
FIineering)″(米国)、1976.30.
No、25、p。
This involves the migration of atoms of the alloying elements to the workpiece surface and subsequent diffusion into the product material [Gene Wolfe Breakthrough in Diffusion Alloying].
in diffusion alloying),
“Plant Engineering
FIineering)'' (USA), 1976.30.
No. 25, p.

127−128]、なお、かかる技術的工程は、経済的
観点からみて、普遍的かつ見込みあるものとはみなされ
得ない。
127-128], yet such a technical process cannot be considered universal and promising from an economic point of view.

日本において開発された拡散炭化物被覆物の生産方法[
“トヨタ拡散法(Toyota−Diffusion)
 ”と称するコは、充分高い生産能力と生産への適合性
とを組合せである。無水ホウ砂(NaxB40t)、無
水ホウ酸すなわち酸化ホウ素(B 20 s >または
化合物K 2 B 40 rの溶融物で満たされたるつ
ぼ内へ加工物が配置される。炭化物被覆物の所要組成に
依って、ホウ砂溶融物を、1−60%の量の微粉砕化合
物の形のこれらの合金炭化物形成元素(alloyin
g carbide−forming ele+5en
ts)と混合する。炭化物形成化合物の含量は、30%
以上のホウ砂含量であるべきである。炭化物形成元素の
機能は、クロムならびにメンデレーエフの周期律の第V
a族の金属、すなわぢバナジウム、ニオブおよびタンタ
ルによって果されてもよい。
Production method of diffusion carbide coating developed in Japan [
“Toyota-Diffusion
” is a combination of sufficiently high production capacity and suitability for production. Melts of anhydrous borax (NaxB40t), anhydrous boric acid or boron oxide (B 20 s > or the compound K 2 B 40 r) The workpiece is placed in a crucible filled with the borax melt containing 1-60% of these alloying carbide-forming elements in the form of finely divided compounds, depending on the desired composition of the carbide coating. alloyin
g carbide-forming ele+5en
ts). The content of carbide-forming compounds is 30%
The borax content should be above. The functions of carbide-forming elements include chromium and V of Mendeleev's periodic law.
This may also be accomplished by group A metals, namely vanadium, niobium and tantalum.

これら元素の化合物は、フェロアロイまたは酸化物の形
(米国特許第4158’578号、IPCC23C9/
10.1979年6月19日発行)、7−40%以内の
ホウ素および酸化物の質量関係において酸化物および純
金属としてのクロムまたはその合金の形(米国特許第4
230751号、IPCC23C9/16、C25D 
 3/66.1980年10月28日発行;米国特許第
4202705号、IPCC23C9/10.1980
年5月13日発行)を取ることができる。
Compounds of these elements may be used in the form of ferroalloys or oxides (US Pat. No. 4158'578, IPCC 23C9/
10. Published June 19, 1979), in the form of chromium or its alloys as oxides and pure metals in a mass relationship of boron and oxides within 7-40% (U.S. Pat.
No. 230751, IPCC23C9/16, C25D
3/66. Issued October 28, 1980; U.S. Patent No. 4,202,705, IPCC 23C9/10.1980
(issued on May 13, 2017).

この工程は、850−1100℃で、1−20時間以内
で行なわれる。このようにして生成された被覆物は高い
耐摩耗性を有しているが、この方法は加工物表面のその
後の仕上げ(d r e s s i n El)を必
要条件としており、その上、被覆物の付着後のかかる製
品の表面は、必然的に酸化されてそして多くの場合に、
必要な表面荒さを製品に与えるための追加の機械加工を
要する。
This process is carried out at 850-1100°C within 1-20 hours. Although the coating produced in this way has a high wear resistance, this method requires a subsequent finishing of the workpiece surface and, moreover, The surface of such products after application of the coating is necessarily oxidized and often
Additional machining is required to give the product the required surface roughness.

発明により解決すべき問題点 本発明の目的は、鉄−炭素合金製品上に拡散炭化物被覆
物を付着、析出、沈積等すなわち付着(depos i
 t i ng)せしめる方法であって、被覆の物理機
械的性質を改良し、また特に、硬さおよび耐摩耗性を改
良し、それによって該製品の実用寿命を延ばすような方
法を提供することにある。
Problems to be Solved by the Invention It is an object of the present invention to deposit, precipitate, deposit, etc. a diffusion carbide coating on an iron-carbon alloy product.
To provide a method for improving the physico-mechanical properties of coatings and, in particular, improving the hardness and abrasion resistance, thereby increasing the service life of the product. be.

問題点を解決するための手段 上記問題点は、 一固体成分、すなわち炭化物形成元素、炭素保有化合物
、活性剤、不活性充てん剤を含んでいる粉末混合物を容
器に装入し、そして該混合物内に鉄−炭素合金製品を浸
漬し; −該製品をそれらの表面の浸炭温度まで加熱し−製品表
面の浸炭を行ない; 一浸炭された製品を、それらの製品表面が炭化物形成元
素で飽和される温度まで加熱し;−950乃至1100
℃の範囲の温度において、炭化物形成元素により製品表
面を拡散飽和することからなる鉄−炭素合金製品上に拡
散炭化物被覆物を付着するための方法において、本発明
によれば、 一加工物表面の浸炭が、560−720℃の範囲の温度
で0,6乃至1.2時間から選ばれた期間内に起こるこ
と; 一浸炭製品を拡散飽和の温度まで加熱することが、95
0乃至1100℃の範囲から選ばれた温度で、0.8乃
至2.4度/秒(°/s)で変動する速度で行なわれる
こと; −炭化物形成元素による加工物表面の拡散飽和が950
乃至1100℃の温度で、1.2乃至1.8時間の期間
内に起こること; −炭化物形成元素による加工物表面の拡散飽和後に、加
工物が、1.2−2.4°/sの速度で、300−50
0℃の範囲から選ばれた温度まで冷却されること; 一製品を浸炭温度まで加熱することから始まる上記操作
が少なくとも一度繰返されることを特徴とする鉄−炭素
合金製品上に拡散炭化物被覆物を付着するための方法を
提供することによって解決された。
Means for Solving the Problem The above problem is solved by charging a powder mixture containing one solid component, a carbide-forming element, a carbon-bearing compound, an activator, an inert filler, into a container, and immersing iron-carbon alloy products in; - heating the products to the carburizing temperature of their surfaces; - carrying out carburization of the product surfaces; - carburizing the products so that their product surfaces are saturated with carbide-forming elements; Heat to temperature; -950 to 1100
According to the invention, in a method for depositing a diffusion carbide coating on an iron-carbon alloy product comprising diffusion saturating the product surface with carbide-forming elements at a temperature in the range of carburization occurs within a period selected from 0.6 to 1.2 hours at a temperature in the range of 560-720 °C; - heating the carburized product to the temperature of diffusion saturation;
carried out at a temperature selected from the range 0 to 1100 °C and at a rate varying from 0.8 to 2.4 degrees per second (°/s); - diffusion saturation of the workpiece surface by carbide-forming elements is 950 °C;
occur within a period of 1.2 to 1.8 hours at temperatures between speed, 300-50
A diffusion carbide coating is applied onto an iron-carbon alloy product, characterized in that the above operation is repeated at least once, starting with heating one product to the carburizing temperature; solved by providing a way to attach.

製品に最高の表面硬さおよび耐摩耗性を付与する拡散炭
化物被覆物を付着するためには、上記操作は7回まで繰
返される。
The above operation is repeated up to seven times in order to deposit a diffused carbide coating which gives the product maximum surface hardness and abrasion resistance.

発明についての詳細なる記述 鉄−炭素合金製品上に拡散炭化物被覆物を付着する方法
の詳細な説明を以下に与える。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION A detailed description of the method for depositing diffusion carbide coatings on iron-carbon alloy products is provided below.

鉄−炭素合金製品上への拡散炭化物被覆物の付着は、製
品表面の浸炭、次いで炭化物形成元素による拡散飽和か
らなる粉末混合物内での気相からの接触付着(cont
act deposition)に基づいている。この
方法での粉末混合物は、次の固体成分:炭化物形成元素
、炭素含有化合物、活性剤および不活性充てん剤を含ん
でいるべきである。炭化物形成元素は、クロム、モリブ
デン、タングステン、ニオブ、ジルコニウム、タンタル
、珪素またはそれらの混合物によって構成されていても
よい。炭素含有化合物は、ジフェニル、ナフタレン、ア
ントラセン、ピレン、トリフェニレン、3.4−ベンゾ
ピレンであってもよい、上記有機化合物に加えて、炭化
水素類の別の固体有機化合物を使用してもよく;この有
機化合物は室温で固体状態であるべきであり、その沸点
または昇華温度は100乃至700℃の範囲である。活
性剤の機能は、塩化アンモニウム、フッ化アンモニウム
、ヨウ化アンモニウム、臭化アンモニウムによって果た
されてもよい、酸化アルミニウム、酸化マグネシウムま
たは二酸化珪素が、不活性充てん剤のために使用されて
もよい。
The deposition of diffusion carbide coatings onto iron-carbon alloy products is achieved by catalytic deposition from the gas phase within a powder mixture consisting of carburization of the product surface, followed by diffusion saturation with carbide-forming elements.
act position). The powder mixture in this method should contain the following solid components: carbide-forming elements, carbon-containing compounds, activators and inert fillers. The carbide-forming elements may be constituted by chromium, molybdenum, tungsten, niobium, zirconium, tantalum, silicon or mixtures thereof. The carbon-containing compound may be diphenyl, naphthalene, anthracene, pyrene, triphenylene, 3,4-benzopyrene; in addition to the organic compounds mentioned above, other solid organic compounds of the hydrocarbon class may be used; The organic compound should be in a solid state at room temperature and its boiling point or sublimation temperature ranges from 100 to 700°C. The function of activator may be performed by ammonium chloride, ammonium fluoride, ammonium iodide, ammonium bromide, aluminum oxide, magnesium oxide or silicon dioxide may be used for inert fillers. .

粉末混合物は、粉末の形で別々に取った成分を総て50
1z以下のメツシュの振動篩によりふるい分けることに
よって調製される。ふるい分けられた部分の粒度は50
μmを超えるべきではない、この粒径の粒子によって、
浸炭段階においては炭素による、また拡散飽和段階にお
いては炭化物形成元素による表面の高い飽和比率が確保
される。その上、この粒径の粒子を有する粉末混合物を
用いると、加工物の表面への混合物粒子の他着性(st
icking)が防がれる。ふるい分けた後、各成分を
次の質量%の割合で計り分ける。
A powder mixture consists of a total of 50% of the ingredients taken separately in powder form.
It is prepared by sieving through a vibrating sieve with a mesh size of 1z or less. The particle size of the sieved part is 50
With particles of this size, which should not exceed μm,
A high degree of saturation of the surface with carbon in the carburizing stage and with carbide-forming elements in the diffusion saturation stage is ensured. Moreover, using a powder mixture with particles of this particle size, the adhesion of the mixture particles to the surface of the workpiece (st
icking) is prevented. After sieving, each component is weighed out in the following mass percentages.

炭化物形成元素     40−70 炭素含有化合物     0.5−2.5活   性 
  剤        0.2−5. 0不活性充てん
剤     残 計量後、粉末混合物の各成分を、成分の性質に依って、
一定条件下で乾燥する。炭化物形成元素の粉末は、14
0℃で4時間の間乾燥する。不活性充てん剤の粉末は、
1200℃で2時間の間か焼する。炭素含有化合物は6
0℃で0.5−1.0時間以内で乾燥する。そして、活
性剤粉末は、140℃で、4時間の間乾燥する0次いで
、全成分を40℃まで冷却し、双円錐ミキサー内で1−
2時間の間十分に混合する。
Carbide-forming elements 40-70 Carbon-containing compounds 0.5-2.5 activity
Agent 0.2-5. 0 Inert filler After weighing the remaining amount, each component of the powder mixture is added, depending on the nature of the component.
Dry under constant conditions. The carbide-forming element powder is 14
Dry for 4 hours at 0°C. The inert filler powder is
Calcinate at 1200°C for 2 hours. Carbon-containing compounds are 6
Dry within 0.5-1.0 hours at 0°C. The activator powder was then dried at 140°C for 4 hours.Then, all ingredients were cooled to 40°C and placed in a bicone mixer for 1-4 hours.
Mix thoroughly for 2 hours.

拡散炭化物被覆物の調製工程で使用することを意図した
粉末混合物中の含水率(moisturec o n 
t e n t)は、5−6%を超えてはならない。該
粉末混合物をステンレススチール製容器内に置く、製品
は、容器の底から製品まで少なくとも20肩夏の距離、
容器の側壁から容器まで1ozgの距離、製品間を少な
くとも15ivの距離そして製品から第一の容器カバー
まで少なくとも30zzの距離を離すように、混合物内
に浸漬される。
Moisture content in powder mixtures intended for use in the preparation process of diffusion carbide coatings
(ten) should not exceed 5-6%. The powder mixture is placed in a stainless steel container, the product has a distance of at least 20 shoulders from the bottom of the container to the product;
It is immersed in the mixture such that there is a distance of 1 ozg from the side wall of the container to the container, a distance of at least 15 iv between the products, and a distance of at least 30 zz from the product to the first container cover.

製品を粉末混合物内に浸漬した後、容器をステンレスス
チール製の第一カバーでふたをし、そ゛して少なくとも
30zz厚の珪砂層をその頂部に注ぐ。
After the product has been immersed in the powder mixture, the container is capped with a first stainless steel cover and a layer of silica sand at least 30zz thick is poured on top.

次いで、第二カバーを閉じ、酸化ホウ素B20゜(約4
50℃の融解温度を有する物質)をその頂部に注ぐ。
Next, close the second cover and add 20 degrees of boron oxide B (approximately 4
A substance with a melting temperature of 50° C.) is poured onto the top.

粉末混合物および製品の入った容器を抵抗炉内へ置き、
そして560乃至720℃の温度まで加熱し;次いで製
品の表面を浸炭し;本発明によれば、該浸炭は、所定の
温度で、0.6乃至1.2時間の限界内で行なわれる。
Place the container containing the powder mixture and product into the resistance furnace;
and heating to a temperature of 560-720° C.; then carburizing the surface of the product; according to the invention, the carburizing is carried out at a given temperature within the limits of 0.6-1.2 hours.

この工程中に容器内部で起こる化学反応の機構は、クロ
ム、ジフェニル、フッ化アンモニウム、および酸化アル
ミニウムからなる飽和用粉末混合物の例によって説明す
ることができる。酸化アルミニウムは、不活性充てん剤
であり、化学反応には加わらない。
The mechanism of the chemical reactions that take place inside the vessel during this process can be illustrated by the example of a saturating powder mixture consisting of chromium, diphenyl, ammonium fluoride, and aluminum oxide. Aluminum oxide is an inert filler and does not participate in chemical reactions.

加熱の間に、ジフェニルは約256℃の温度から分解を
始める: 2 CI 2 H+ o  → 5CH,+19C(1
)炭素は、容器内部の酸素と相互に作用する:C+ 0
2   →CO2(2) フッ化アンモニウムは、335℃の温度から分解が始ま
る: NH,F   −4NHff+HF     (3)2
 N H3→  N 2 + 3 Hz     (4
)次いで、ジフェニルの分解中に生成する飽和炭化水素
(メタン)は、フッ化水素の一部と相互作用し、かくし
て、四フッ化炭素を生成する。この四フッ化炭素は、製
品の表面に吸着され、製品の表面を飽和する活性炭素原
子を生成する:CH4+4HF  −+ CF、+4H
2(5)CF 4+ 4 F e  →2 F e F
 2+ C(6)反応(5)および(6)は、おもに、
浸炭の時間内に起こる。
During heating, diphenyl starts to decompose from a temperature of about 256°C: 2 CI 2 H+ o → 5CH, +19C (1
) Carbon interacts with oxygen inside the container: C+ 0
2 → CO2 (2) Ammonium fluoride begins to decompose at a temperature of 335°C: NH,F −4NHff+HF (3)2
N H3 → N 2 + 3 Hz (4
) The saturated hydrocarbon (methane) produced during the decomposition of diphenyl then interacts with some of the hydrogen fluoride, thus producing carbon tetrafluoride. This carbon tetrafluoride is adsorbed onto the surface of the product, producing active carbon atoms that saturate the surface of the product: CH4+4HF −+ CF, +4H
2(5)CF 4+ 4 Fe →2 Fe F
2+ C(6) reactions (5) and (6) are mainly
occurs during carburization time.

炉内の温度が450℃に達すると、酸化ホウ素B20.
は、融解して、容器を密閉するち密な屑を形成し、そし
て空気が含まれている酸素と一緒に容器内に浸透するこ
とが防止される。
When the temperature inside the furnace reaches 450°C, boron oxide B20.
It melts to form a compact scum that seals the container and prevents air from penetrating into the container along with the oxygen contained therein.

温度が814℃まで上昇すると、容器内のクロムが蒸発
し始め、フッ化水素と相互反応しそして拡散飽和のため
の活性ガス状媒体を作り出す。
As the temperature increases to 814° C., the chromium in the vessel begins to evaporate, interacts with the hydrogen fluoride and creates an active gaseous medium for diffusion saturation.

Cr + 2 HF   →Cr F 2 + H2(
7’)フッ化クロムは製品の表面に吸着されて、活性ク
ロム原子を生成し、このクロム原子は製品の表面層へ拡
散する: Cr25Cs  → FeFt+C(8)Cr F 2
 + H2→2 HF + Cr   (9)活性クロ
ム原子は、浸炭段階において製品の表面に拡散した炭素
と相互作用して、拡散炭化物被覆物を形成する: 23Cr+6C= Cr25Cs    (10)反応
(7)−(10)は、950−1100℃の範囲から選
ばれた温度で極めて激しく進む。
Cr + 2 HF → Cr F 2 + H2 (
7') Chromium fluoride is adsorbed on the surface of the product to generate active chromium atoms, which diffuse into the surface layer of the product: Cr25Cs → FeFt+C(8)Cr F 2
+ H2 → 2 HF + Cr (9) The active chromium atoms interact with the carbon diffused on the surface of the product during the carburizing stage to form a diffused carbide coating: 23Cr+6C= Cr25Cs (10) Reaction (7) - (10) proceeds very aggressively at temperatures chosen from the range 950-1100°C.

浸炭により、製品の表面層が、粉末混合物から製品へと
拡散する炭素で飽和されることが可能になり、かくして
次の加熱の間、拡散炭化物層の生成促進が確保される。
Carburizing allows the surface layer of the product to be saturated with carbon that diffuses from the powder mixture into the product, thus ensuring enhanced formation of a diffused carbide layer during subsequent heating.

拡散炭化物層は、粉末混合物から製品の表面へ拡散した
炭素によってのみ形成される。製品の材料内に含まれて
いた炭素は、炭化物層を作り出すために製品の表面へ拡
散しない、これは、他の従来技術の方法において存在し
ている被覆物の下の脱炭帯域の形成を実際的に妨げる。
The diffused carbide layer is formed only by carbon that has diffused from the powder mixture to the surface of the product. The carbon contained within the material of the product does not diffuse to the surface of the product to create a carbide layer, which prevents the formation of a decarburized zone under the coating that is present in other prior art methods. impede practically.

浸炭段階では、炭素含有化合物は、分解されて、多量の
ガス状飽和炭化水素発生し、また空気中の酸素とおよび
スチームと相互に作用して得られるある量の二酸化炭素
を発生するが、これらの炭化水素および二酸化炭素は、
反応(1)および(2)に従って、容器内に少量存在し
ている。
During the carburization stage, carbon-containing compounds are decomposed to produce large amounts of gaseous saturated hydrocarbons and also some amount of carbon dioxide which is obtained by interacting with the oxygen in the air and with the steam. The hydrocarbons and carbon dioxide of
According to reactions (1) and (2), a small amount is present in the container.

反応(3)に従って活性剤の分解中に生成するハロゲン
化水素と炭素含有成分の分解生成物との相互作用により
、炭素とハロゲンの1つとのガス状化合物、例えば四フ
ッ化炭素の生成がもたらされ、これは炭素による表面の
飽和を強める。製品をこれらの温度に保持して、炭素に
よる表面層の飽和をもたらし、これによって、次の加熱
中に炭化物層の早い形成が確保される。上記温度および
時間の限界が堅持されない場合には、所望の効果は達成
されない、560℃より低い温度における浸炭では、混
合物の炭素含有化合物の分解生成物から製品の表面層へ
の充分な炭素の拡散流が確保されない、720℃より高
い温度における浸炭により、製品の表面での炭化物形成
元素の早すぎる沈積およびその後の拡散がもたらされる
。浸炭時間が0.6時間より短い場合、製品表面上の炭
素濃度は減少して、拡散被覆物の下で脱炭帯域の形成を
引き起こす、脱炭帯域は、拡散炭化物被覆物を有する製
品の強度および摩擦掌上の特性を減少する。
The interaction of the hydrogen halide formed during the decomposition of the activator according to reaction (3) with the decomposition products of the carbon-containing component may also lead to the formation of gaseous compounds of carbon and one of the halogens, such as carbon tetrafluoride. This increases the saturation of the surface with carbon. The product is held at these temperatures to bring about saturation of the surface layer with carbon, thereby ensuring early formation of a carbide layer during subsequent heating. If the temperature and time limits mentioned above are not adhered to, the desired effect will not be achieved; carburization at temperatures below 560° C. will result in sufficient carbon diffusion from the decomposition products of the carbon-containing compounds of the mixture into the surface layer of the product. Carburizing at temperatures above 720° C., where flow is not ensured, leads to premature deposition and subsequent diffusion of carbide-forming elements on the surface of the product. If the carburization time is shorter than 0.6 hours, the carbon concentration on the product surface will decrease, causing the formation of a decarburized zone under the diffusion coating, which will reduce the strength of the product with the diffusion carbide coating. and reduce frictional properties on the palm.

浸炭段階が1.2時間より長くかかる場合、これは経済
的観点から不適当である。なぜならば、強度および摩擦
掌上の特性がもはや増大せず、また電力の不当な消費が
あるからである。
If the carburizing step takes longer than 1.2 hours, this is unsuitable from an economic point of view. This is because the strength and friction properties are no longer increased and there is an unreasonable consumption of power.

浸炭時間が満了したら、製品を拡散飽和温度まで加熱す
る。加熱は0.8乃至2.4°/sから選ばれた速度で
行われる。この処理手順により、浸炭段階において粉末
混合物から製品へ拡散した炭素で飽和された該製品の表
面層の上で、一定濃度の炭素が確保され、そして拡散飽
和段階において拡散炭化物被覆(diffusion 
carbide coating)の下での脱炭帯域の
形成が防止される。2.4’/sより高い速度で拡散飽
和温度まで加熱することは、より強力なヒーターによっ
て消費される多量のエネルギーを必要とするから、経済
性の観点からは実際的でない、逆に、0.8°/sより
低い速度で行なわれる加熱では、表面層からの炭素の拡
散分散が生じ;該炭素は製品へ、すなわち母材へ拡散し
始め、それによって表面層における炭素の濃度が減少す
る。拡散飽和段階においては、これは、浸炭段階におい
て表面層へ拡散した炭素の量が拡散炭化物層を形成する
ためには不充分であることに帰し;その結果として、炭
素が鋼から拡散し始め、それによって炭化物層の下に脱
炭帯域が作り出される。
Once the carburization time has expired, the product is heated to the diffusion saturation temperature. Heating is carried out at a rate selected from 0.8 to 2.4°/s. This procedure ensures a constant concentration of carbon on the surface layer of the product, saturated with carbon diffused from the powder mixture into the product during the carburization stage, and a diffusion carbide coating during the diffusion saturation stage.
The formation of decarburization zones under carbide coatings is prevented. Heating to the diffusion saturation temperature at a rate higher than 2.4'/s is impractical from an economic point of view, as it requires a large amount of energy consumed by more powerful heaters; .Heating carried out at a rate lower than 8°/s results in a diffusive dispersion of carbon from the surface layer; the carbon begins to diffuse into the product, i.e. into the matrix, thereby reducing the concentration of carbon in the surface layer. . In the diffusion saturation stage, this results in the amount of carbon diffused into the surface layer in the carburizing stage being insufficient to form a diffusion carbide layer; as a result, carbon begins to diffuse out of the steel; A decarburization zone is thereby created below the carbide layer.

950乃至1100℃の拡散飽和温度範囲(brack
et)内にある温度に達したら、加熱を中止して、1.
2乃至1.8時間から選ばれた期間内で拡散飽和を行な
う、この手順により、製品の表面上に拡散炭化物層が作
り出される。拡散炭化物層の形成は、表面に付着した炭
化物形成元素と、反応(1)に従って製品の表面層を飽
和した炭素との相互作用によって確保される。製品の材
料内に含まれていた炭素は、上記期間内では、拡散炭化
物層の下での脱炭帯域の形成を妨げる拡散炭化物層の形
成に実際上加わっていない、製品の表面層が炭素で飽和
されているので、炭化物層が従来知られていた方法にお
ける場合よりもより活発に形成されることに注目すべき
である。上記温度および時間間隔が守られていない場合
、所望の効果は得られない、950℃より低い温度で行
なわれる拡散飽和の結果、被覆への炭化物形成元素の不
充分な拡散による拡散炭化物層の厚さの減少がもたらさ
れ、これは被覆の強度および摩擦掌上の特性を減じる。
Diffusion saturation temperature range from 950 to 1100°C (black
et) When the temperature reaches a certain value, stop the heating and proceed to 1.
This procedure, with diffusion saturation within a period selected from 2 to 1.8 hours, creates a diffused carbide layer on the surface of the product. The formation of the diffused carbide layer is ensured by the interaction of the carbide-forming elements adhering to the surface with the carbon that has saturated the surface layer of the product according to reaction (1). The carbon contained in the material of the product has, during the above-mentioned time period, become carbon-free in the surface layer of the product, which does not actually participate in the formation of the diffused carbide layer, which prevents the formation of a decarburized zone below the diffused carbide layer. It should be noted that, being saturated, the carbide layer forms more actively than in previously known methods. If the above temperature and time intervals are not observed, the desired effect will not be obtained, as a result of the diffusion saturation carried out at temperatures below 950 °C, the thickness of the diffused carbide layer due to insufficient diffusion of the carbide-forming elements into the coating. This results in a reduction in stiffness, which reduces the strength and friction properties of the coating.

1100℃より高い温度で行なわれる拡散飽和は同様に
不適当である。なぜならば、かかる温度では、製品材料
の粒子の寸法が増大し、それによって製品の機械的性質
、すなわちその衝撃強度が減じるからである。拡散飽和
を1.2時間より短い時間内で行なう場合、製品の表面
上での炭化物形成元素の不充分な付着速度(depos
ition  rate)およびより薄い拡散飽和層の
形成がもたらされ、それによって被覆の強度および摩擦
掌上の特性が害される。
Diffusion saturation carried out at temperatures above 1100° C. is likewise unsuitable. This is because at such temperatures the size of the particles of the product material increases, thereby reducing the mechanical properties of the product, ie its impact strength. If diffusion saturation is carried out in a time shorter than 1.2 hours, insufficient deposition rate of carbide-forming elements on the surface of the product may occur.
tion rate) and the formation of a thinner diffusion-saturated layer, thereby impairing the strength and friction properties of the coating.

逆に、拡散飽和の時間が、1.8時間を超えて延びると
、より低い濃度の炭素による拡散炭化物層の形成がもた
らされる。なぜならば、これらの条件下では、炭素はす
でに形成されていた炭化物層を通って拡散し、この拡散
工程は、表面層内の炭素濃度が減少するために、その強
さを失なうからである。それに加えて、かかる拡散飽和
時間においては、炭素が母材から被覆へと拡散すること
が起こるかもしれない。なぜならば、浸炭段階において
表面へ導入された炭素の全量は、炭化物形成元素の拡散
が続いている間に、炭化物層を作り出すためにすでに使
い尽くされていたであろうからである。この効果により
、被覆の下に脱炭帯域の形成が引き起こされる。
Conversely, extending the time of diffusion saturation beyond 1.8 hours results in the formation of a diffused carbide layer with a lower concentration of carbon. This is because under these conditions carbon diffuses through the carbide layer that was already formed and this diffusion process loses its strength due to the reduced carbon concentration in the surface layer. . Additionally, at such diffusion saturation times, carbon may diffuse from the matrix to the coating. This is because the entire amount of carbon introduced to the surface during the carburization stage would have already been used up to create the carbide layer while the diffusion of the carbide-forming elements continues. This effect causes the formation of a decarburized zone under the coating.

拡散飽和時間が満了したら、製品の入った容器は、本発
明によれば、1.2乃至2.4°/sの限界内で選ばれ
た速度で、300乃至500℃から選ばれた温度まで冷
却される。
Once the diffusion saturation time has expired, the container containing the product is heated according to the invention to a selected temperature from 300 to 500° C. at a selected speed within the limits of 1.2 to 2.4°/s. cooled down.

この技術により、拡散炭化物層の下での炭素再分配およ
び被覆の下での脱炭帯域の形成の効果を回避することが
可能になる。これらの冷却速度において、炭化物形成元
素および炭素は、粉末混合物から製品の表面に沈澱する
のを止め、その結果母材から製品の表面への炭素のどん
な拡散もない。
This technique makes it possible to avoid the effects of carbon redistribution under the diffused carbide layer and the formation of decarburized zones under the coating. At these cooling rates, carbide-forming elements and carbon stop precipitating from the powder mixture onto the surface of the product, so that there is no diffusion of carbon from the matrix to the surface of the product.

2.4°/sより高い速度における拡散飽和後の冷却は
、それが特別の冷却系の使用を必要とするので、経済的
に実用的でない、逆に、1.2°/sより低い速度で拡
散飽和後に容器を冷却することにより、該表面上に炭化
物形成元素の付着がもたらされるが、炭化物を形成する
ために表面に、より低い速度ではあるが拡散する炭化物
層内での炭素の拡散再分配を生じて、炭化物被覆物の下
に大いに好ましくない脱炭帯域を生成する。
Cooling after diffusion saturation at rates higher than 2.4°/s is not economically practical, as it requires the use of special cooling systems; conversely, at rates lower than 1.2°/s Cooling the vessel after diffusion saturation at , results in the deposition of carbide-forming elements on the surface, but the diffusion of carbon within the carbide layer, which diffuses, albeit at a lower rate, to the surface to form carbides. Redistribution occurs, creating a highly undesirable decarburization zone beneath the carbide coating.

300乃至500℃の区間から選ばれた温度まで冷却し
た後、上記処理の全工程が、本発明によれば、少なくと
も1回から7回に達するサイクル数まで繰り返される。
After cooling to a temperature chosen in the range from 300 to 500° C., the entire process steps described above are repeated according to the invention for a number of cycles ranging from at least 1 to 7 times.

これらの限界内のサイクル数は、拡散被覆物を有する製
品の使用条件に適うように選ばれるべきである。サイク
ルを6回または7回繰り返した場合、得られた被覆物は
高い強度と摩擦学上の特性とを特徴としている。
The number of cycles within these limits should be chosen to suit the conditions of use of the product with the diffusion coating. If the cycle is repeated 6 or 7 times, the resulting coating is characterized by high strength and tribological properties.

560−720℃以内の浸炭による上記処理工程を循環
すると、前サイクルで作り出された拡散炭化物層は、粉
末混合物からの炭素で飽和され、そしてその上の加熱の
間に、付着した炭化物形成元素の層へと拡散し、次いで
その炭化物が形成される。循環により、下層帯域におけ
る炭素の濃度を減少せずに拡散炭化物層の成長を促進さ
せる。
Upon cycling the above treatment steps by carburizing within 560-720°C, the diffused carbide layer created in the previous cycle becomes saturated with carbon from the powder mixture, and during heating thereon, the deposited carbide-forming elements are removed. It diffuses into the layer and then its carbide is formed. The circulation promotes the growth of the diffused carbide layer without reducing the concentration of carbon in the lower zone.

加えて、300−500℃の区間から選ばれた温度への
定期的冷却を伴なう飽和の温度条件の循環特性により、
より分散した構造の拡散炭化物層が形成される。これは
、300−500℃の温度まで冷却した後に二段階加熱
のサイクルを繰り返すことにより、すでに存在している
炭化物結晶の成長ではなくて、処理される表面上での炭
化物形成元素の結晶化の新しい該種の形成および炭化物
の発達がもたらされるという事実のためである。これに
より、製品の強度および摩擦学上の特性を改良する多数
の微細炭化物結晶が生産される。
In addition, due to the cyclic nature of the temperature condition of saturation with periodic cooling to a temperature chosen from the interval 300-500 °C,
A diffused carbide layer with a more dispersed structure is formed. By repeating the two-step heating cycle after cooling to a temperature of 300-500°C, crystallization of carbide-forming elements on the treated surface, rather than growth of already existing carbide crystals, is achieved. This is due to the fact that new species formation and carbide development result. This produces a large number of fine carbide crystals that improve the strength and tribological properties of the product.

500℃より高い温度における冷却工程の完了により、
新しい結晶化該種の形成の可能性が否定°され、その結
果、その上の加熱および浸炭により、微細な分散構造が
作り出されることなく、存在する炭化物結晶の成長のみ
が引き起こされる。
Completion of the cooling process at a temperature higher than 500°C results in
The possibility of the formation of new crystallization species is ruled out, so that subsequent heating and carburization only causes the growth of the existing carbide crystals, without creating a finely dispersed structure.

300℃より低い温度での冷却の完了は、これが次の加
熱のための余分の電力量を伴なうので、経済的観点から
不適当でる。サイクル数が2回未満であると、′循環工
程”という概念の意′義が失なわれる。8回を超えるサ
イクル数においては、粉末混合物が消耗されるようにな
り、すなわち粉末混合物から製品表面へ拡散する炭素の
量が減少し、引き続いて各サイクルの間の保持時間がよ
り長くなりそして全体からみて工程の不当な延長および
電力の追加的消費がもたらされる。
Completing the cooling at temperatures below 300° C. is unsuitable from an economic point of view, since this involves an extra amount of power for subsequent heating. If the number of cycles is less than 2, the concept of 'circulating process' loses its meaning. If the number of cycles is more than 8, the powder mixture becomes wasted, i.e. the product surface is removed from the powder mixture. The amount of carbon that diffuses into the carbon is reduced, resulting in longer holding times between each cycle and overall undue lengthening of the process and additional consumption of power.

所要とされるサイクル数が完了したら、加熱をやめて、
容器を空気中で室温まで冷却する。次いで、容器を開け
て製品および粉末混合物を取り除く、製品は顧客へ発送
され、一方飽和用粉末混合物は再生に向けられる。再生
は、粉末混合物をボールミル内で磨砕し、それを振動篩
(50μlメッシュ)を通してふるい分け、140℃で
4時間乾燥し、そして乾燥した活性剤および炭素含有化
合物を次の割合(質量%):炭素含有化合物0.5−2
.5、活性剤0.2−5.0で添加することにある。使
用された混合物は、活性剤および炭素含有物質と注意深
く混合する0次いで、新たに調製しそして乾燥した粉末
混合物を、混合物の初期重量の10%の比率で添加し、
そして注意深く再度混合する。なお、粉末混合物は要求
に応じて使用することができる。混合物は、廃棄前に1
5回まで再生可能である。
Once the required number of cycles have been completed, stop heating and
Cool the container in air to room temperature. The container is then opened and the product and powder mixture removed, and the product is shipped to the customer while the saturating powder mixture is sent for recycling. Regeneration involves grinding the powder mixture in a ball mill, sieving it through a vibrating sieve (50 μl mesh), drying it at 140 °C for 4 hours, and dissolving the dried activator and carbon-containing compound in the following proportions (% by mass): Carbon-containing compound 0.5-2
.. 5. The activator should be added in an amount of 0.2-5.0. The mixture used is carefully mixed with the activator and the carbon-containing material.Then, the freshly prepared and dried powder mixture is added in a proportion of 10% of the initial weight of the mixture;
Then carefully mix again. Note that powder mixtures can be used as required. The mixture should be
It can be played up to 5 times.

本明細書で提案した方法は、21.0−40.01の厚
さのち密な非孔質拡散炭化物被覆で、21.5−27.
0GPaの微小硬度、4.2−5.4pxの炭化物結晶
の平均高さ、4.2−7.4GPaの基材硬度、4.2
−7.4GPaの下層帯域における最小硬度、炭化物被
覆の下に脱炭帯域がないことおよび12,515 、6
g/z”sの滑り摩擦における相対的摩耗率を有するよ
うな被覆を生産する。
The method proposed herein is based on a dense non-porous diffusion carbide coating with a thickness of 21.0-40.01 and a thickness of 21.5-27.
Microhardness of 0GPa, average height of carbide crystals of 4.2-5.4px, substrate hardness of 4.2-7.4GPa, 4.2
- Minimum hardness in the lower zone of 7.4 GPa, no decarburized zone below the carbide coating and 12,515,6
A coating is produced having a relative wear rate in sliding friction of g/z''s.

炭化物被覆は魅力的な銀灰色の表面を有し、゛その表面
荒さRaは0.32ui以下である。従って、工程が完
了すると、製品にはどんな仕上げ処理もその後の機械加
工も必要とされない、被覆は、内部空間を含めて製品の
全表面にわたって均一に広がっており、そして製品の材
料に有効に接着している。
The carbide coating has an attractive silver-gray surface and its surface roughness Ra is less than 0.32 ui. Therefore, once the process is completed, the product does not require any finishing treatment or subsequent machining; the coating is evenly spread over the entire surface of the product, including the internal spaces, and effectively adheres to the material of the product. are doing.

該工程は真空装置の使用を必要としないし、また特別の
火災および爆発の予防設備の準備を必要とするガス(水
素およびアルゴン)も使用しない。
The process does not require the use of vacuum equipment, nor does it use gases (hydrogen and argon) that require the provision of special fire and explosion protection equipment.

工程は、取扱う作業員および環境に対していかなる実質
的な危険も伴なわない。
The process does not involve any substantial hazards to handling personnel or the environment.

工程は7回まで繰り返すことが可能であるけれども、そ
の全期間は、その個々の段階の期間が短いために、20
−22時間を超えない。
Although the process can be repeated up to 7 times, its total duration is less than 20 minutes due to the short duration of its individual stages.
- Not to exceed 22 hours.

本発明は、鉄−炭素合金製品上に炭化物の拡散被覆物を
付着する方法の具体化の例によって、さらに明らかとさ
れるだろう。
The invention will be further elucidated by an example embodiment of a method for depositing a carbide diffusion coating on an iron-carbon alloy article.

例1 内径Sozm、高さ1101肩、壁の厚さ5xzのステ
ンレススチール製容器に、クロム粉195゜(65%)
、ジフェニルCI2Cl2H1o3%)、塩化アンモニ
ウムNH,C11,5y(0,5%)および酸化アルミ
ニウムA1.Ozl O0、5y(33,5%)を含ん
でいる粉末混合物300gを装入した。 これらの成分
は、前もって磨砕され、50u++より下の粒度の部分
を生じるようにふるい分けされ、配合に従って計り分け
られそしてミキサー内で混合されてあった。
Example 1 Chromium powder 195° (65%) is placed in a stainless steel container with inner diameter Sozm, height 1101 shoulders, and wall thickness 5xz.
, diphenyl CI2Cl2H1o3%), ammonium chloride NH,C11,5y (0,5%) and aluminum oxide A1. 300 g of a powder mixture containing Ozl O0,5y (33.5%) were charged. These ingredients had previously been milled, sieved to yield a particle size fraction below 50u++, weighed out according to the formulation and mixed in a mixer.

次いで、直径15zi+、高さ5uの炭素および合金鋼
の試験片を、容器底と試験片との間を2011、容器側
壁と試験片との間を10%m、試験片同士の間を151
1そして試験片と容器の第一カバーとの間を30zzの
距離残して該混合物内に浸漬した。
Next, a carbon and alloy steel test piece with a diameter of 15zi+ and a height of 5u was placed with a distance of 2011 m between the container bottom and the test piece, a distance of 10% m between the container side wall and the test piece, and a distance of 151 m between the test pieces.
1 and immersed into the mixture leaving a distance of 30zz between the test piece and the first cover of the container.

試験片は、−列に配置した。試験片を粉末混合物内に置
いたら、容器を第一のステンレススチール製カバーで閉
じ、該カバーの頂部に珪砂の3Qxz厚さの層(lay
er)を流し込んだ0次いで容器の第二のステンレスス
チール製カバーを閉じ、該カバーの頂部に10履肩厚さ
の酸化ホウ素の層を流し込み、そして容器を抵抗炉内に
移動した。容器を650℃まで加熱し、この温度で1.
0時間浸炭を行なった。試験片の表面が炭素で飽和され
た。浸炭試験片を、次いで1.5°/sの速度で拡散飽
和温度(1000℃)まで加熱した。
The test pieces were arranged in the − row. Once the test specimens are in the powder mixture, the container is closed with a first stainless steel cover and a 3Qxz thick layer of silica sand is placed on top of the cover.
The second stainless steel cover of the vessel was then closed, a 10 shoulder thick layer of boron oxide was poured on top of the cover, and the vessel was moved into a resistance furnace. Heat the container to 650°C, and at this temperature 1.
Carburizing was performed for 0 hours. The surface of the specimen was saturated with carbon. The carburized specimen was then heated to the diffusion saturation temperature (1000° C.) at a rate of 1.5°/s.

1000℃の温度が達成されるや否や、クロムによる試
験片表面の拡散飽和のために、この温度を1.5時間維
持した。クロムによる拡散飽和が完了したら、試験片を
1.8°/sの速度で400℃まで冷却した0次いで、
浸炭温度までの加熱、本来の浸炭(caburizat
ion  proper)、拡散飽和点までの加熱、拡
散飽和および冷却のような上記操作をもう一度縁り返し
、その後試験片の入った容器を空気中で周囲温度まで冷
却した。
Once a temperature of 1000° C. was achieved, this temperature was maintained for 1.5 hours due to diffusion saturation of the specimen surface by chromium. Once diffusion saturation with chromium was completed, the specimen was cooled to 400°C at a rate of 1.8°/s.
Heating to carburizing temperature, original carburizing
The above operations such as ion proper), heating to diffusion saturation point, diffusion saturation and cooling were repeated once more, after which the container containing the specimen was cooled to ambient temperature in air.

そこで、容器を開は粉末飽和混合物は再生のために向け
られ、そして試験片は、生成した炭化物−クロム被覆の
物理機械的および物理化学的特性を測定するために通常
の方法によって試験した。
The container was then opened, the powder-saturated mixture was directed for regeneration, and the specimens were tested by conventional methods to determine the physico-mechanical and physico-chemical properties of the resulting carbide-chromium coating.

試験結果ニ ー炭化物被覆はち密であり、すなわち実際上細孔がない
; 一炭化物被覆の厚さ、21.011z;−炭化物被覆の
微小硬度、21.6GPa;−炭化物結晶の平均高さ、
5.2μl;−基材の硬度、5.6GPa; 一下層帯域の最小硬度、5,6GPa;−相対摩耗率、
12 、5y/z”s 。
Test results: The carbide coating is dense, i.e. practically pore-free; - Thickness of the carbide coating, 21.011z; - Microhardness of the carbide coating, 21.6 GPa; - Average height of the carbide crystals;
5.2 μl; - Hardness of the base material, 5.6 GPa; Minimum hardness of one lower zone, 5.6 GPa; - Relative wear rate,
12, 5y/z”s.

例2 例1に記載した容器内で拡散炭化物被覆物を調製した。Example 2 A diffusion carbide coating was prepared in the vessel described in Example 1.

容器にチタン粉195g(65%)、アントラセンCI
 4 H+。3g(1%)、臭化アンモニラANH4B
rl −5y(0,5%)および酸化マグネシウム10
0.5g<33.5%)を含む混合物300gを装入し
た。粉末混合物は例1におけるようにして調製されてい
た。試験片は、例1におけるよう用いかつ容器内に配置
した。粉末混合物および試験片の入った容器を抵抗炉内
に置き、560℃まで加熱した。この温度において、試
験片は1.2時間の間浸炭され、その結果それらの表面
の浸炭が得られた。
195g titanium powder (65%) in a container, anthracene CI
4 H+. 3g (1%), ammonyl bromide ANH4B
rl-5y (0,5%) and magnesium oxide 10
300 g of a mixture containing 0.5 g <33.5%) were charged. A powder mixture was prepared as in Example 1. The specimens were used as in Example 1 and placed in a container. The container containing the powder mixture and specimen was placed in a resistance furnace and heated to 560°C. At this temperature, the specimens were carburized for 1.2 hours, resulting in carburization of their surfaces.

浸炭された試験片を2,4°/sの速度で950℃まで
加熱した。この温度は、製品の表面がチタンで拡散飽和
される温度である。拡散飽和は1.8時間続いた。チタ
ンによる拡散飽和が完了するや、試験片を1.2°/s
の速度で500°Cまで冷却した1次いで、浸炭温度ま
で加熱、本来の浸炭、拡散飽和の段階までの加熱、本来
の拡散飽和(diffusion 5aturatio
n proper)および冷却のような上記操作をさら
に3回繰り返した0次に、容器を開け、飽和用粉末混合
物は再生のために向けられ、そして試験片は、付着した
チタン−炭化物の被覆の物理機械的および物理化学的特
性を測定するための通常の方法で試験した。
The carburized specimens were heated to 950° C. at a rate of 2.4°/s. This temperature is the temperature at which the surface of the product becomes diffusion saturated with titanium. Diffusion saturation lasted for 1.8 hours. Once the diffusion saturation with titanium is completed, the specimen is moved at 1.2°/s.
1. Cooled to 500°C at a rate of
The above operations such as nproper) and cooling were repeated three more times.The container was then opened, the saturating powder mixture was directed for regeneration, and the specimen was exposed to the physical properties of the deposited titanium-carbide coating. Tested using conventional methods for measuring mechanical and physicochemical properties.

試験結果ニ ー炭化物被覆はち密であり、すなわち実際的に細孔がな
かった; 一炭化物被覆の厚さ、28.8uz; −炭化物被覆の微小硬度、26.8GPa;−炭化物結
晶の平均高さ、4.7μl;−基材の硬度、4.2GP
aニ ー下層帯域における最小硬度、4.2GPa;−相対摩
耗率、18 、2y/z”s 。
Test results: The carbide coating was dense, i.e. virtually pore-free; the thickness of the carbide coating, 28.8 uz; - the microhardness of the carbide coating, 26.8 GPa; - the average height of the carbide crystals; 4.7 μl; - hardness of base material, 4.2 GP
a Minimum hardness in the lower knee zone, 4.2 GPa; - relative wear rate, 18,2y/z''s.

例3 例1に記載された容器内で拡散炭化物被覆物を調製した
。容器に、珪素粉195g(65%)、ナフタレンC3
゜Ha3FI(1%)、ヨウ化アンモニウムNH4I 
1.5y(0,5%)および酸化アルミニウムA1.0
3100.5g(33,5%)を含む粉末混合物300
gを装入した。粉末混合物は例1におけるように調製さ
れていた。試験片は、丁度例1におけるように、容器内
で使用しかつ配置した。次いで、粉末混合物およびその
中に浸漬された試験片の入った容器を抵抗炉内へ置き、
720℃まで加熱した。この温度において、試験片を0
.6時間浸炭せしめて、それら試験片の表面が浸炭され
るようにした0次いで、浸炭した試験片を0.8°/s
の速度で1100℃まで加熱した。この温度は、試験片
表面の珪素による拡散飽和の温度である。拡散飽和を1
.2時間の間行なった。珪素による拡散飽和が完了した
ら、試験片を2.4°/sの速度で300℃まで冷却し
た。牧いで、浸炭温度までの加熱、本来の浸炭、拡散飽
和の段階までの加熱、本来の拡散飽和および冷却という
上記操作をさらに7回繰り返した0次いで、容器を開け
、粉末混合物は再生のために向け、そして試験片は、付
着した炭化珪素被覆の物理機械的および物理化学的特性
を測定するために試験した。
Example 3 A diffusion carbide coating was prepared in the vessel described in Example 1. In a container, 195g (65%) silicon powder, naphthalene C3
゜Ha3FI (1%), ammonium iodide NH4I
1.5y (0.5%) and aluminum oxide A1.0
Powder mixture 300 containing 3100.5g (33,5%)
g was charged. A powder mixture was prepared as in Example 1. The test specimens were used and placed in a container just as in Example 1. The container containing the powder mixture and the specimen immersed therein is then placed in a resistance furnace;
It was heated to 720°C. At this temperature, the test piece was
.. The test pieces were carburized for 6 hours to ensure that their surfaces were carburized.Then, the carburized test pieces were heated at 0.8°/s.
The mixture was heated to 1100°C at a rate of . This temperature is the temperature at which diffusion is saturated by silicon on the surface of the test piece. Diffusion saturation is 1
.. It lasted for 2 hours. Once diffusion saturation with silicon was completed, the specimen was cooled to 300° C. at a rate of 2.4°/s. The above operations of grazing, heating to carburizing temperature, original carburizing, heating to the stage of diffusion saturation, original diffusion saturation and cooling were repeated seven more times.Then, the container was opened and the powder mixture was regenerated. The specimens were then tested to determine the physico-mechanical and physico-chemical properties of the deposited silicon carbide coating.

試験結果ニ ー炭化物被覆はち密であり、すなわち実際的に細孔がな
かった; 一炭化物被覆の厚さ、39.8μl; −炭化物被覆の微小硬度、22゜3GPa ;−炭化物
結晶の平均高さ、4.3ux;−基材の硬度、7.4G
Pa; 一下層帯域の最小硬度、7.4GPa;−相対摩耗率、
20.9g/Is。
Test results The carbide coating was dense, i.e. virtually pore-free; the thickness of the carbide coating, 39.8 μl; - the microhardness of the carbide coating, 22°3 GPa; - the average height of the carbide crystals, 4.3ux; - Hardness of base material, 7.4G
Pa; Minimum hardness of one lower zone, 7.4 GPa; - relative wear rate,
20.9g/Is.

例4 例1に記載された容器内で拡散炭化物被覆物を付着せし
めた。容器にクロム粉195g(65%)、ポリ塩化ビ
ニル3g(1%)、フッ化アンモニウムNH4F1.5
y(0,5%)および塩化マグネシウムMyO100,
5g(33,5%)を含む粉末混合物300gを装入し
た。粉末混合物は例1におけるようにして調製された。
Example 4 A diffusion carbide coating was deposited in the container described in Example 1. Container contains chromium powder 195g (65%), polyvinyl chloride 3g (1%), ammonium fluoride NH4F1.5
y (0,5%) and magnesium chloride MyO100,
300 g of a powder mixture containing 5 g (33.5%) were charged. A powder mixture was prepared as in Example 1.

試験片は、また例1におけるように容器内で使用しかつ
配置した。
The specimens were also used and placed in a container as in Example 1.

粉末混合物および試験片の入った容器を抵抗炉内へ置き
、600℃まで加熱した。この温度において、試験片を
1.1時間の間浸炭せしめて、そして浸炭された試験片
を2.1°/sの速度で1000℃まで加熱した。この
温度において、試験片の表面はクロムにより拡散飽和し
た。拡散飽和は1.7時間の間行なった。クロムによる
拡散飽和が完了したら、試験片を2.1°/sの速度で
450℃まで冷却した0次いで、浸炭温度までの加熱、
本来の浸炭、拡散飽和の段階までの加熱、本来の拡散飽
和および冷却という上記操作をさらに4回繰り返した0
次いで、容器を開けて、飽和用粉末混合物は再生のため
に向け、そして試験片は、付着した炭化クロム被覆の物
理機械的および物理化学的特性を測定するために試験し
た。
The container containing the powder mixture and specimen was placed in a resistance furnace and heated to 600°C. At this temperature, the specimen was allowed to carburize for 1.1 hours, and the carburized specimen was heated to 1000° C. at a rate of 2.1°/s. At this temperature, the surface of the specimen was diffusion saturated with chromium. Diffusion saturation was performed for 1.7 hours. Once diffusion saturation with chromium was completed, the specimen was cooled to 450°C at a rate of 2.1°/s, then heated to the carburizing temperature,
The above operations of original carburization, heating to the stage of diffusion saturation, original diffusion saturation, and cooling were repeated four times.
The container was then opened, the saturating powder mixture was directed for regeneration, and the specimens were tested to determine the physico-mechanical and physico-chemical properties of the deposited chromium carbide coating.

試験結果ニ ー炭化物被覆はち密であり、すなわち実際的に細孔がな
かった; 一炭化物被覆の厚さ、23.7しl; −炭化物被覆の微小硬度、22.0GPa;−炭化物結
晶の平均高さ、5.4μl;−基材の硬度、5.6GP
a; 一下層帯域の最小硬度、5.6GPa;−相対摩耗率、
15 、6g/n’s 。
Test results The carbide coating was dense, i.e. virtually pore-free; the thickness of the carbide coating, 23.7 l; - the microhardness of the carbide coating, 22.0 GPa; - the average height of the carbide crystals. - Hardness of base material, 5.6 GP
a; Minimum hardness of one lower zone, 5.6 GPa; - relative wear rate,
15, 6g/n's.

例5 この例は、例1に従った組成の再生粉末混合物を使用す
る例であって、例1に従って利用されている。
Example 5 This example uses a regenerated powder mixture of composition according to Example 1 and utilized in accordance with Example 1.

工程が完了したら、粉末混合物を再生した。このために
、粉末混合物をショークラッシャー内で磨砕しそして5
0111より下でない粒度を有する粉末部分を得るため
に50μlを超えない篩目の寸法を有する振動篩を通し
てふるい分けた。混合物をふるい分けたら、140℃で
4時間乾燥した。次いで、この混合物266.5y(8
8,8%)に、次の成分:60℃で0.5時間の間予め
乾燥したジフェニルCl2H163−31F(1,1%
)、140℃で4時間の間まず乾燥した塩化アンモニウ
ム1.65g(10%)、乾燥クロム粉19.5fI(
6,5%)および乾燥酸化アルミニウム9.05g(3
%)を添加した0次いで、全成分を注意して混合し、そ
して調製した粉末混合物を例1記載の容器内に装入した
0例1記載の試験片を粉末混合物の入った容器内に配置
し、そしてこの容器を抵抗炉内に置いた。容器を630
℃に加熱し、この温度で0.9時間の間試験片を浸炭せ
しめた。試験片の表面を炭素で飽和した0次いで浸炭し
た試験片を1.5°/sの速度で1020℃まで加熱し
た。この温度は、試験片の表面がクロムによる拡散飽和
を受ける温度である。クロムによる拡散飽和の工程は、
1.4時間の間行なわれる0次いで、試験片を2.2°
/sの速度で350℃まで冷却した。!&後に浸炭温度
までの加熱、浸炭、拡散飽和の段階までの加熱、本来の
拡散飽和および冷却という上記操作をもう1回繰り返し
た。
Once the process was completed, the powder mixture was regenerated. For this, the powder mixture is ground in a show crusher and 5
It was sieved through a vibrating sieve with a mesh size not exceeding 50 μl in order to obtain a powder portion with a particle size not below 0.0111. Once the mixture was sieved, it was dried at 140° C. for 4 hours. Then, 266.5y (8
8,8%) with the following components: diphenyl Cl2H163-31F (1,1%
), 1.65 g (10%) ammonium chloride, first dried at 140° C. for 4 hours, 19.5 fI dry chromium powder (
6,5%) and 9.05 g dry aluminum oxide (3
%) was then mixed carefully and the prepared powder mixture was placed in the container according to Example 1.The test piece according to Example 1 was placed in the container containing the powder mixture. The container was then placed in a resistance furnace. 630 containers
The specimens were carburized at this temperature for 0.9 hours. A test piece whose surface was saturated with carbon and then carburized was heated to 1020°C at a rate of 1.5°/s. This temperature is the temperature at which the surface of the specimen undergoes diffusion saturation with chromium. The process of diffusion saturation with chromium is
The test piece was then heated to 2.2°
It was cooled to 350° C. at a rate of /s. ! & After that, the above operations of heating to carburizing temperature, carburizing, heating to diffusion saturation stage, original diffusion saturation, and cooling were repeated once more.

次いで、容器を開け、飽和用粉末混合物は再生のために
向け、そして試験片は、付着したクロム−炭化物被覆の
物理機械的および物理化学的特性について試験した。
The container was then opened, the saturating powder mixture was directed for regeneration, and the specimens were tested for physico-mechanical and physico-chemical properties of the deposited chromium-carbide coating.

試験結果ニ ー炭化物被覆はち密であり、すなわち実際的に細孔がな
かった; 一炭化物被覆の厚さ、20.9ν璽; −炭化物被覆の微小硬度、22゜5GPa ;−炭化物
結晶の平均高さ、5.1uzニー基材の硬度、4.2G
Pa; 一下層帯域の最小硬度、4.2GPa;−相対摩耗率、
14. 1!?/i”s。
Test results: The carbide coating was dense, i.e. virtually pore-free; - Thickness of the carbide coating, 20.9 ν; - Microhardness of the carbide coating, 22° 5 GPa; - Average height of the carbide crystals. , 5.1uz Knee base material hardness, 4.2G
Pa; Minimum hardness of one lower zone, 4.2 GPa; - relative wear rate,
14. 1! ? /i”s.

例に の例は、以前に知られた方法に従って行なった拡散炭化
物被覆の付着を示す。
The example shows the deposition of a diffusion carbide coating carried out according to previously known methods.

例1におけるように、粉末混合物を調製し、容器内に装
入し、また試験片を容器内に配置した。
As in Example 1, a powder mixture was prepared and charged into a container, and a test specimen was placed into the container.

粉末混合物および試験片の入った容器を抵抗炉内に置き
、800℃まで加熱した。この温度において、試験片を
3.5時間の間浸炭せしめ、そしてこれらの表面が浸炭
されるようにした。浸炭期間が完了したら、試験片を拡
散飽和の温度、すなわち1050℃まで加熱した。この
温度において、表面を3.5時間の間拡散飽和せしめた
0次いで、炉から容器を取り出し、室温まで自然に冷却
した。
The container containing the powder mixture and specimen was placed in a resistance furnace and heated to 800°C. At this temperature, the specimens were carburized for 3.5 hours, allowing their surfaces to become carburized. Once the carburization period was completed, the specimens were heated to the temperature of diffusion saturation, i.e. 1050°C. At this temperature, the surface was diffusion saturated for 3.5 hours.The container was then removed from the oven and allowed to cool to room temperature.

冷却後、容器を開けて、粉末混合物は再生のために送り
、そして試験片は、付着した炭化クロム被覆の物理機械
的および物理化学的特性を測定するために試験した。
After cooling, the container was opened, the powder mixture was sent for regeneration, and the specimens were tested to determine the physico-mechanical and physico-chemical properties of the deposited chromium carbide coating.

試験結果ニ ー炭化物被覆はち密であり、すなわち実際的にどんな細
孔も持っていない; 一炭化物被覆の厚さ、12.3uy; −炭化物被覆の微小硬度、21.3GPa;−炭化物結
晶の平均高さ、7.]、B;−基材の硬度、6.4GP
aニ ー下R(脱炭された)帯域内の最小硬度、5.8GPa
; 一説炭帯域の深さ、171ニ 一相対摩耗率、36.4g/Is。
Test results: The carbide coating is dense, i.e. does not have practically any pores; - Thickness of the carbide coating, 12.3 uy; - Microhardness of the carbide coating, 21.3 GPa; - Average height of the carbide crystals. 7. ], B;-Hardness of base material, 6.4GP
a Minimum hardness in the R (decarburized) zone below the knee, 5.8 GPa
; Depth of the coal zone, 171mm Relative wear rate, 36.4g/Is.

本明細書に提案された方法と以前から知られていた方法
とによって付着された拡散炭化物被覆を有する試験片の
物理機械的および物理化学的特性を比較すると、本発明
に従って得られた被覆の物理機械的特性が、以前から知
られていた方法に従って付着された被覆の場合よりもか
なり高いと結論することができる。
Comparing the physico-mechanical and physico-chemical properties of specimens with diffused carbide coatings deposited by the method proposed here and previously known methods, it is found that the physico-mechanical and physico-chemical properties of the coatings obtained according to the invention are It can be concluded that the mechanical properties are significantly higher than in the case of coatings applied according to previously known methods.

かくして、開示された本発明に従って生産された拡散炭
化物被覆の磨損条件下での耐摩耗性は、既知方法によっ
て生産された拡散炭化物被覆の耐摩耗性よりも2.8−
3.3倍高い。その上、本発明の方法によって付着され
た拡散炭化物被覆を有する製品は、被覆物の下にどんな
脱炭帯域も有していない。
Thus, the wear resistance under abrasive conditions of the diffusion carbide coating produced in accordance with the disclosed invention is 2.8-2.
3.3 times higher. Moreover, products with diffused carbide coatings deposited by the method of the invention do not have any decarburization zone beneath the coating.

発明の効果 開示された本発明の方法に従って付着した被覆を有する
鉄−炭素合金の製品は、24.0GPaまでの高い表面
硬度、既知方法によって付着した被覆物を有して滑り摩
擦を受ける製品の場合よりも、1・3−1.5倍高い滑
り摩擦における耐摩耗性・既知方法によって造られた被
覆の場合よりも、2.8−3.3倍高い磨損抵抗性を特
徴とする0本発明方法により得られた被覆は、35ux
までの厚さを有し、実際上どんな細孔も有せずまた該被
覆の下にはどんな脱炭帯域もない。
EFFECTS OF THE INVENTION Iron-carbon alloy articles having a coating deposited according to the method of the disclosed invention have a high surface hardness of up to 24.0 GPa, and have a high surface hardness of up to 24.0 GPa. It is characterized by a wear resistance at sliding friction that is 1.3-1.5 times higher than in the case of coatings made by known methods and a wear resistance that is 2.8-3.3 times higher than in the case of coatings made by known methods. The coating obtained by the inventive method is 35ux
The coating has a thickness of up to 100 mm and has virtually no pores and no decarburization zone beneath the coating.

本発明により、特に肝要な部品を造るために、高価な高
合金の代りに、普通の炭素鋼を利用することが可能にな
った。これは、得にくい高合金の節約になる。製品の使
用法および使用条件に依って、製品の実用寿命は2−1
0倍延びる。
The invention makes it possible to use ordinary carbon steel instead of expensive high alloys, especially for the construction of critical components. This saves on hard-to-obtain high alloys. Depending on the usage and usage conditions of the product, the practical lifespan of the product is 2-1.
Extends 0 times.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)炭化物形成元素、炭素含有化合物、活性剤および
不活性充てん剤のような固体成分を含んでいる粉末混合
物を容器に装入し、そして該混合物内に鉄−炭素合金製
品を浸漬し; 該製品をそれらの表面の浸炭温度まで加熱し;製品の表
面を該浸炭温度において浸炭せしめ;浸炭した製品を、
炭化物形成元素によるそれらの製品表面の拡散飽和の温
度まで加熱し; 950乃至1100℃の区間内から選ばれた温度におい
て、炭化物形成元素により製品の表面を拡散飽和するこ
とを包含する鉄−炭素合金製品に拡散炭化物被覆物を付
着する方法において、製品の表面の浸炭が、560乃至
720℃から選ばれた温度において、0.6乃至1.2
時間から選ばれた期間内で行われること; 950乃至1100℃以内から選ばれた拡散飽和温度ま
で浸炭製品を加熱することが0.8乃至2.4°/s速
度で行われること; 炭化物形成元素による製品表面の拡散飽和が、950乃
至1100℃の区間内で選ばれた温度で、1.2乃至1
.8時間から選ばれた時間の間行われること; 製品表面の拡散飽和後に、製品が、1.2乃至2.4°
/sから選ばれた速度で、300乃至500℃の区間内
で選ばれた温度まで冷却されること; 上記操作が、製品を浸炭温度まで加熱することから始め
て、少なくとも1回繰り返されることを特徴とする鉄−
炭素合金製品に拡散炭化物被覆物を付着する方法。
(1) charging a container with a powder mixture containing solid components such as carbide-forming elements, carbon-containing compounds, activators, and inert fillers, and immersing an iron-carbon alloy product within the mixture; heating the products to the carburizing temperature of their surfaces; causing the surfaces of the products to be carburized at the carburizing temperature;
heating to a temperature of diffusion saturation of the surfaces of those products with carbide-forming elements; and diffusion saturation of the surfaces of the products with carbide-forming elements at a temperature selected within the range of 950 to 1100°C. In the method of applying a diffusion carbide coating to a product, the carburization of the surface of the product ranges from 0.6 to 1.2 at a temperature selected from 560 to 720°C.
Heating of the carburized product to a diffusion saturation temperature selected from within 950 to 1100°C is carried out at a rate of 0.8 to 2.4°/s; Carbide formation The diffusion saturation of the product surface by the elements is 1.2 to 1 at a temperature selected within the range of 950 to 1100°C.
.. carried out for a period of time selected from 8 hours; after diffusion saturation of the product surface, the product is
/s at a rate selected from 300 to 500 °C to a selected temperature; characterized in that the above operations are repeated at least once, starting from heating the product to the carburizing temperature. Iron to be
A method of applying a diffusion carbide coating to carbon alloy products.
(2)前記操作が、7回まで繰り返されることを特徴と
する特許請求の範囲第(1)項に記載の鉄−炭素合金製
品に拡散炭化物被覆物を付着する方法。
(2) A method for depositing a diffusion carbide coating on an iron-carbon alloy product according to claim (1), characterized in that said operation is repeated up to seven times.
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