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金属の硬化処理方法 新技術説明会

国内特許コード P110005843
整理番号 S2010-0428-N0
掲載日 2011年10月17日
出願番号 特願2010-073004
公開番号 特開2011-202260
登録番号 特許第5561638号
出願日 平成22年3月26日(2010.3.26)
公開日 平成23年10月13日(2011.10.13)
登録日 平成26年6月20日(2014.6.20)
発明者
  • 小山 真司
  • 荘司 郁夫
出願人
  • 国立大学法人群馬大学
発明の名称 金属の硬化処理方法 新技術説明会
発明の概要 【課題】高品質でかつ容易に金属表面を硬化することのできる安価な処理方法を提供する。
【解決手段】ホウ砂及びアルミニウムを溶融した溶融浴を作製するステップ、溶融浴に金属部材を浸漬するステップ、金属部材を溶融浴から取り出し、水中にて冷却するステップを基本として、必要に応じて冷却後の金属部材を水中にて煮沸処理するステップ、ないしは水中にて煮沸処理を行った金属部材に加熱拡散処理するステップも含む。この方法によれば、非常に高い硬度を金属部材に賦与することができるともに、安価なホウ素源であるホウ砂を用いて短時間で硬化処理を行うことが可能となる。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要



従来、機械部品や金型等、耐久性や耐摩耗性を要求される金属部材は、コーティング、拡散処理、熱処理等によって表面を改質し、耐食性や硬度を向上させることが行われてきた。





コーティングの処理方法には例えばめっきや蒸着によって皮膜を形成する方法がある。蒸着によって皮膜を形成する方法は、大きく分けるとPVD(Physical Vapor Deposition)法と、CVD(Chemical Vapor Deposition)法に区分できる。

PVD法は、電気エネルギーを加えることで励起、イオン化を発生させ、反応物質を被覆させる。この方法では、基本的に化学反応は生じない。これに対してCVD法は、加熱した基板表面に析出させたい物質を含んだ化合物の蒸気を送り、この蒸気を基板表面で反応させることで硬質皮膜を析出させる。

こうした蒸着法により形成された硬質被膜は、耐摩耗性や耐食性に優れており、多様な工業的応用が展開されている。

また、産業界で実用化されているレベルとしては、めっき法で1000HV程度、CVD法やPVD法等の蒸着法でも1000HV程度の硬度が得られている。





また、拡散処理によって表面改質を行う方法としては、窒化法やイオン注入法が用いられる。窒化法では、例えば金属母材をNH雰囲気中またはシアン化合物等の塩浴中で例えば570℃程度に加熱し、窒素を金属表面内部に拡散させることで窒化物による硬化層を形成する。この硬化は、生成した微細な窒化物や窒素原子による格子歪によって行われる。この窒化法では加熱温度が比較的低いという特徴があり、実用レベルで1150HV程度の硬度を鋼材に付与することができる。





また、熱処理により表面硬化する方法の典型的なものは焼き入れである。例えば鋼の場合、変態点よりも高い温度に加熱することで組織をオーステナイト化し、その後水中や油中、塩欲等で冷却を行う。この工程によって硬いマルテンサイト組織が生成される。焼き入れによって得られる硬度は上述のコーティングや拡散処理による場合よりも若干低く、800HV程度である。





一方、下記特許文献1に示すように、チタン塊表面に一ホウ化チタンウィスカーを形成することで、チタン塊の耐摩耗性や耐食性を向上させる方法も提案されている。この方法では、チタン塊をホウ素源媒体に接触させることで、チタン塊表面にチタンホウ素前駆体を形成する。そしてこのチタン塊を加熱することにより、チタン塊表面とチタンホウ素前駆体の界面においてチタンとホウ素を反応させる。これによりホウ素をチタン塊内部に溶浸させ、一ホウ化ウィスカーをチタン塊表面に形成している。

産業上の利用分野



本発明は、金属部材の硬度を向上させる表面硬化処理方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
ホウ砂及びアルミニウムを溶融した溶融浴を作製するステップと、
前記溶融浴に金属部材を浸漬するステップと、
前記金属部材を前記溶融浴から取り出し、水中にて冷却するステップと、
さらに、冷却後の前記金属部材を水中にて煮沸処理するステップと、
を含む金属の硬化処理方法。

【請求項2】
さらに、前記水中にて煮沸処理を行った前記金属部材に加熱拡散処理するステップを含む請求項1に記載の金属の硬化処理方法。
国際特許分類(IPC)
画像

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JP2010073004thum.jpg
出願権利状態 登録
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