JPS6033187B2 - 表面硬化処理方法 - Google Patents
表面硬化処理方法Info
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- JPS6033187B2 JPS6033187B2 JP56042750A JP4275081A JPS6033187B2 JP S6033187 B2 JPS6033187 B2 JP S6033187B2 JP 56042750 A JP56042750 A JP 56042750A JP 4275081 A JP4275081 A JP 4275081A JP S6033187 B2 JPS6033187 B2 JP S6033187B2
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- Japan
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- alloy
- treatment method
- powder
- film
- surface hardening
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING 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
- C23C—COATING 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
- C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
- C23C4/18—After-treatment
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
- B22F1/14—Treatment of metallic powder
- B22F1/148—Agglomerating
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C29/00—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides
- C22C29/02—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides
- C22C29/06—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides based on carbides, but not containing other metal compounds
- C22C29/067—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides based on carbides, but not containing other metal compounds comprising a particular metallic binder
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING 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
- C23C—COATING 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
- C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
- C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
- C23C4/06—Metallic material
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
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- Y10S428/922—Static electricity metal bleed-off metallic stock
- Y10S428/9335—Product by special process
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Description
【発明の詳細な説明】
WCは高硬度の特性をもっているため、プラズマ溶射、
線爆溶射、デトネィション・ガン・プロセス等により各
種金属製品に溶射して表面に超硬皮膜を形成する加工法
が行なわれるが、WCは高融点炭化物でありWCのみで
は溶射されにくいため、WC系材料はほとんどの場合、
WC粒子をCo又はNiの結合材で結合させた材料であ
る。
線爆溶射、デトネィション・ガン・プロセス等により各
種金属製品に溶射して表面に超硬皮膜を形成する加工法
が行なわれるが、WCは高融点炭化物でありWCのみで
は溶射されにくいため、WC系材料はほとんどの場合、
WC粒子をCo又はNiの結合材で結合させた材料であ
る。
しかしWC粒子をCo又はNiの結合材で結合させた材
料では何れの溶射方法によっても熔射皮膜にかなりの空
孔を生じることは回避できず、又基材に対する接着強度
も400〜800k9/めで高負荷がかかる条件下での
使用には耐えず、溶射皮膜が基材から剥離しやすい、皮
膜に亀裂が発生しやすい等の点を有している。本発明者
等はこれらの欠点を改良する目的で、先にWCとNi−
P合金からなる榎合溶射粉末を提察した。
料では何れの溶射方法によっても熔射皮膜にかなりの空
孔を生じることは回避できず、又基材に対する接着強度
も400〜800k9/めで高負荷がかかる条件下での
使用には耐えず、溶射皮膜が基材から剥離しやすい、皮
膜に亀裂が発生しやすい等の点を有している。本発明者
等はこれらの欠点を改良する目的で、先にWCとNi−
P合金からなる榎合溶射粉末を提察した。
(特許出願No.55一55602)このWCとNi−
P合金の複合溶射粉末のプラズマ溶射により、、気孔率
1%以下で鉄系基村に対する接着強度も800k9/塊
以上のものが得られるが、実用的にはさらに高密度で高
強度皮膜が要求される。そこで本発明者等はさらに実験
を重ねた結果、WCとNi−P合金からなる複合粉末を
プラズマ溶射後、非酸化性雰囲気でNi−P合金が液相
を生じる温度に加熱すれば、顕微鏡視において気孔がな
くしかも鉄系基材に対する接着強度が1500k9/節
以上の皮膜が得られることを見出し、これらの知見に基
づいて本発明をなすに至った。すなわち本発明は、個々
の粒子内にWCとNi−P合金が共存しており、その組
成がWC30〜95重量%、残Ni−P合金であるよう
な複合溶射粉末を溶射し、これを非酸化性雰囲気でNi
−P合金が液相を生じる温度に加熱することを特徴とす
る表面硬化処理方法に係るものである。この発明によれ
ば、Ni−P合金が加熱によってて液相を生じて、タン
グステン・鉄等と相互によく拡散し、従って熔射皮膜の
空孔がなくなって溶射皮膜は繊密なものとなり、耐摩耗
性も良好となるばかりでなく、皮膜強度や基村に対する
接着強度も著しく向上できる効果がある。なおWC粉末
とNi−P合金粉末との単なる機械的混合粉末を溶射し
、これを加熱する表面硬化処理方法はすでに公知である
が(例えば特公昭54−42854)この表面硬化処理
方法と、本願発明の個々の粒子内にWCとNi−P合金
が共存している、複合粉末を溶射し、これを加熱する表
面硬化処理方法とを比較すると、皮膜の繊密さ均質さ及
び皮膜の強度において格段の差がある。即ち後者の表面
硬化処理方法が格段に優れている。この理由は、WC粉
末とNi−P合金粉末との単なる機械的混合粉末の場合
、WCは高融点炭化物でありNj−P合金は低融点ろう
材であり、両者がそれぞれ別々に独立した粒子として点
在する混合粉末を総射すると、低融点のNi−P合金が
選択的に溶射付着しやすく、また溶射装置のホッパー内
でWCとNi−P合金の比重差で、、比重の大きいWC
粒子が下部に沈降し混合が不均一になりやすい。このた
め皮膜内のWC粒子の分散状態も不均一となりやすく、
また溶射皮膜内で、溶射粒子の粒界に多くの間隙を生じ
るため、加熱による繊密化処理後も空孔が残存しやすい
ためである。これに比べて本願発明の表面硬化処理方法
は、個々の粒子内にWCとNi−P合金が共存する複合
粉末を熔射するため、熔射粒子の基材への付着効率がよ
く、皮膜中のWC粒子の分散が均一でWC粒界に間隙を
生じ‘こくいため、加熱による繊密化処理後は空孔がよ
く繊密な皮膜が得られるため、皮膜の強度、耐摩耗性に
優れている。以上述べてきた如く、この発明によれば、
顕微鏡視において空孔がないWC系耐摩耗性皮膜が得ら
れしかも基材に対する接着強度も1500k9/鮒以上
、皮膜の駒断強度2000k9/が以上と強固であり、
従って高負荷がかかる条件下で使用可能な皮膜とするこ
とができる。
P合金の複合溶射粉末のプラズマ溶射により、、気孔率
1%以下で鉄系基村に対する接着強度も800k9/塊
以上のものが得られるが、実用的にはさらに高密度で高
強度皮膜が要求される。そこで本発明者等はさらに実験
を重ねた結果、WCとNi−P合金からなる複合粉末を
プラズマ溶射後、非酸化性雰囲気でNi−P合金が液相
を生じる温度に加熱すれば、顕微鏡視において気孔がな
くしかも鉄系基材に対する接着強度が1500k9/節
以上の皮膜が得られることを見出し、これらの知見に基
づいて本発明をなすに至った。すなわち本発明は、個々
の粒子内にWCとNi−P合金が共存しており、その組
成がWC30〜95重量%、残Ni−P合金であるよう
な複合溶射粉末を溶射し、これを非酸化性雰囲気でNi
−P合金が液相を生じる温度に加熱することを特徴とす
る表面硬化処理方法に係るものである。この発明によれ
ば、Ni−P合金が加熱によってて液相を生じて、タン
グステン・鉄等と相互によく拡散し、従って熔射皮膜の
空孔がなくなって溶射皮膜は繊密なものとなり、耐摩耗
性も良好となるばかりでなく、皮膜強度や基村に対する
接着強度も著しく向上できる効果がある。なおWC粉末
とNi−P合金粉末との単なる機械的混合粉末を溶射し
、これを加熱する表面硬化処理方法はすでに公知である
が(例えば特公昭54−42854)この表面硬化処理
方法と、本願発明の個々の粒子内にWCとNi−P合金
が共存している、複合粉末を溶射し、これを加熱する表
面硬化処理方法とを比較すると、皮膜の繊密さ均質さ及
び皮膜の強度において格段の差がある。即ち後者の表面
硬化処理方法が格段に優れている。この理由は、WC粉
末とNi−P合金粉末との単なる機械的混合粉末の場合
、WCは高融点炭化物でありNj−P合金は低融点ろう
材であり、両者がそれぞれ別々に独立した粒子として点
在する混合粉末を総射すると、低融点のNi−P合金が
選択的に溶射付着しやすく、また溶射装置のホッパー内
でWCとNi−P合金の比重差で、、比重の大きいWC
粒子が下部に沈降し混合が不均一になりやすい。このた
め皮膜内のWC粒子の分散状態も不均一となりやすく、
また溶射皮膜内で、溶射粒子の粒界に多くの間隙を生じ
るため、加熱による繊密化処理後も空孔が残存しやすい
ためである。これに比べて本願発明の表面硬化処理方法
は、個々の粒子内にWCとNi−P合金が共存する複合
粉末を熔射するため、熔射粒子の基材への付着効率がよ
く、皮膜中のWC粒子の分散が均一でWC粒界に間隙を
生じ‘こくいため、加熱による繊密化処理後は空孔がよ
く繊密な皮膜が得られるため、皮膜の強度、耐摩耗性に
優れている。以上述べてきた如く、この発明によれば、
顕微鏡視において空孔がないWC系耐摩耗性皮膜が得ら
れしかも基材に対する接着強度も1500k9/鮒以上
、皮膜の駒断強度2000k9/が以上と強固であり、
従って高負荷がかかる条件下で使用可能な皮膜とするこ
とができる。
尚、本願発明の表面硬化処理方法に使用するWCとNi
−P合金からなる複合粉末のWC含有量を30〜95重
量%に限定したのは、実験結果WC含有量が3増重量%
禾満では皮膜の硬さが600k9/磯以下となり、WC
系材料の特性である高硬度耐摩耗性の効果が失われ、W
C含有量が95重量%を越えると空孔が多く皮膜の繊密
化が困難でありかつ皮膜と基材との付着強度も300k
9/鮒以下と著しく低下するからである。次に本発明の
実施例について述べる。実施例 200メッシュ以下のWCとNi一P合金粉末とを重量
比で70:30の割合で混合しこの混合粉末を300k
9/地の圧力で加圧した塊を、水素気流中で温度880
qoの下で1時間加熱して暁給塊とし、更にこれを粉砕
筋別して、個々の粒子内にWCとNi−P合金が共存す
る200メッシュ以下、400メッシュ以上の粉末を得
た。
−P合金からなる複合粉末のWC含有量を30〜95重
量%に限定したのは、実験結果WC含有量が3増重量%
禾満では皮膜の硬さが600k9/磯以下となり、WC
系材料の特性である高硬度耐摩耗性の効果が失われ、W
C含有量が95重量%を越えると空孔が多く皮膜の繊密
化が困難でありかつ皮膜と基材との付着強度も300k
9/鮒以下と著しく低下するからである。次に本発明の
実施例について述べる。実施例 200メッシュ以下のWCとNi一P合金粉末とを重量
比で70:30の割合で混合しこの混合粉末を300k
9/地の圧力で加圧した塊を、水素気流中で温度880
qoの下で1時間加熱して暁給塊とし、更にこれを粉砕
筋別して、個々の粒子内にWCとNi−P合金が共存す
る200メッシュ以下、400メッシュ以上の粉末を得
た。
この粉末を鉄鋼(軟鋼)基板表面に300仏mの厚さに
アークガスおよび粉末搬送用ガスとしてアルゴンを用い
たプラズマ溶射を行ない、次いで溶射された鉄鋼基板を
水素雰囲気電気炉内で30分間、110ぴ0の下で加熱
して、顕微鏡視において空孔のない超硬合金皮膜を得た
。熱処理後の超硬合金皮膜の相組成はX線回折結果、W
C,W3Ni3C(り),(Ni−P)−WC園溶相の
3相からなっていた。添付図面に得られた溶射皮膜の断
面組織写真を示す。A部分が超硬合金皮膜であり、B部
分は軟鋼基板である。空孔にない繊密な超硬皮膜が得ら
れていることがわかる。この実施例において得られた超
硬合金皮膜と、比較のために試験したWC一3の重量%
Coのプラズマ溶射皮膜、およびWCとNi−P合金と
の混合粉末(混合比WC:Ni−P=70:30)をプ
ラズマ溶射後、1100q03び分間熱処理した皮膜と
の比較試験結果を次表に示す。比較試験結果より明らか
なように実施例により得られた超硬溶射皮膜は、本発明
の処理を行なわない他の超硬綾射皮膜に比べて、基材へ
の接着強度が大きく、繊密で高硬度で強靭な皮膜である
ことがわかる。
アークガスおよび粉末搬送用ガスとしてアルゴンを用い
たプラズマ溶射を行ない、次いで溶射された鉄鋼基板を
水素雰囲気電気炉内で30分間、110ぴ0の下で加熱
して、顕微鏡視において空孔のない超硬合金皮膜を得た
。熱処理後の超硬合金皮膜の相組成はX線回折結果、W
C,W3Ni3C(り),(Ni−P)−WC園溶相の
3相からなっていた。添付図面に得られた溶射皮膜の断
面組織写真を示す。A部分が超硬合金皮膜であり、B部
分は軟鋼基板である。空孔にない繊密な超硬皮膜が得ら
れていることがわかる。この実施例において得られた超
硬合金皮膜と、比較のために試験したWC一3の重量%
Coのプラズマ溶射皮膜、およびWCとNi−P合金と
の混合粉末(混合比WC:Ni−P=70:30)をプ
ラズマ溶射後、1100q03び分間熱処理した皮膜と
の比較試験結果を次表に示す。比較試験結果より明らか
なように実施例により得られた超硬溶射皮膜は、本発明
の処理を行なわない他の超硬綾射皮膜に比べて、基材へ
の接着強度が大きく、繊密で高硬度で強靭な皮膜である
ことがわかる。
なお加熱処理において、上言己の水素雰囲気炉に代えて
、真空中、または窒素雰囲気炉を使用しても結果はほぼ
同じである。以上述述べてきた如く、本発明によれば、
鉄系基材に対する接着強度が大きく、繊密で高硬度で強
籾な超硬溶射皮膜を得ることができるので、各種メカニ
カルシーリング、ロール等の耐摩耗性を必要とする機械
構成部品に広範に利用されうるものである。
、真空中、または窒素雰囲気炉を使用しても結果はほぼ
同じである。以上述述べてきた如く、本発明によれば、
鉄系基材に対する接着強度が大きく、繊密で高硬度で強
籾な超硬溶射皮膜を得ることができるので、各種メカニ
カルシーリング、ロール等の耐摩耗性を必要とする機械
構成部品に広範に利用されうるものである。
図面は、本願発明の処理方法により鉄鋼表面に得られた
超硬皮膜の100の苦の顕微鏡写真。
超硬皮膜の100の苦の顕微鏡写真。
Claims (1)
- 1 個々の粒子内にWCとNi−P合金が共存しており
、その組成がWC30〜95重量%、残Ni−P合金で
あるような複合溶射粉末を溶射し、これを非酸化性雰囲
気でNi−P合金が液相を生じる温度に加熱することを
特徴とする表面硬化処理方法。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP56042750A JPS6033187B2 (ja) | 1981-03-23 | 1981-03-23 | 表面硬化処理方法 |
NL8201205A NL8201205A (nl) | 1981-03-23 | 1982-03-23 | Werkwijze voor het pantseren van een ferrometaalsubstraat. |
US06/563,544 US4478871A (en) | 1981-03-23 | 1983-12-20 | Method for hardfacing a ferrous base material |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP56042750A JPS6033187B2 (ja) | 1981-03-23 | 1981-03-23 | 表面硬化処理方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS57158367A JPS57158367A (en) | 1982-09-30 |
JPS6033187B2 true JPS6033187B2 (ja) | 1985-08-01 |
Family
ID=12644677
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP56042750A Expired JPS6033187B2 (ja) | 1981-03-23 | 1981-03-23 | 表面硬化処理方法 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4478871A (ja) |
JP (1) | JPS6033187B2 (ja) |
NL (1) | NL8201205A (ja) |
Families Citing this family (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4588606A (en) * | 1983-10-18 | 1986-05-13 | Union Carbide Corporation | Abrasion resistant coating and method for producing the same |
JPH0714525B2 (ja) * | 1987-09-30 | 1995-02-22 | ト−カロ株式会社 | 軟質非鉄金属板搬送用ロール |
FI82094C (fi) * | 1989-02-16 | 1997-09-09 | Valmet Corp | Anvaendning av en legering av ett metallpulver och en karbid eller nitrid innefattande belaeggningskomposition foer en i en pappersmaskin anvaendbar yankeecylinder |
US5458460A (en) * | 1993-03-18 | 1995-10-17 | Hitachi, Ltd. | Drainage pump and a hydraulic turbine incorporating a bearing member, and a method of manufacturing the bearing member |
IT1303916B1 (it) * | 1997-06-04 | 2001-03-01 | China Petrochemical Corp | Difenilammine nonilate |
RU2473715C2 (ru) * | 2011-03-18 | 2013-01-27 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Брянская государственная сельскохозяйственная академия" | Способ нанесения композиционных электрохимических покрытий на изделия с последующей электротермической обработкой |
US8808870B2 (en) | 2011-11-28 | 2014-08-19 | Kennametal Inc. | Functionally graded coating |
US9346101B2 (en) | 2013-03-15 | 2016-05-24 | Kennametal Inc. | Cladded articles and methods of making the same |
US9862029B2 (en) | 2013-03-15 | 2018-01-09 | Kennametal Inc | Methods of making metal matrix composite and alloy articles |
US10221702B2 (en) | 2015-02-23 | 2019-03-05 | Kennametal Inc. | Imparting high-temperature wear resistance to turbine blade Z-notches |
CN106424700B (zh) * | 2016-08-19 | 2019-04-26 | 东北大学 | 激光直接沉积陶瓷增强Fe60合金复合耐磨涂层及方法 |
US11117208B2 (en) | 2017-03-21 | 2021-09-14 | Kennametal Inc. | Imparting wear resistance to superalloy articles |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA659644A (en) * | 1963-03-19 | J. Dittrich Ferdinand | Production of carbide-containing sprayweld coatings | |
US3974245A (en) * | 1973-12-17 | 1976-08-10 | Gte Sylvania Incorporated | Process for producing free flowing powder and product |
US4025334A (en) * | 1976-04-08 | 1977-05-24 | Gte Sylvania Incorporated | Tungsten carbide-cobalt flame spray powder and method |
US4173685A (en) * | 1978-05-23 | 1979-11-06 | Union Carbide Corporation | Coating material and method of applying same for producing wear and corrosion resistant coated articles |
-
1981
- 1981-03-23 JP JP56042750A patent/JPS6033187B2/ja not_active Expired
-
1982
- 1982-03-23 NL NL8201205A patent/NL8201205A/nl not_active Application Discontinuation
-
1983
- 1983-12-20 US US06/563,544 patent/US4478871A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
NL8201205A (nl) | 1982-10-18 |
JPS57158367A (en) | 1982-09-30 |
US4478871A (en) | 1984-10-23 |
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