不均化反応法による機能性Crセラミックス皮膜の生成に関する研究

1992 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04650615
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 興戸 正純 名古屋大学, 工学部, 講師 (50126843)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 市野 良一 名古屋大学, 工学部, 助手 (70223104) ; 沖 猛雄 名古屋大学, 工学部, 教授 (30023039)
• Keywords: 溶融塩浸漬法 / クロム化合物皮膜 / 不均化反応 / セラミックスコーティング / 耐摩耕性材料 / 窒化物皮膜

Research Abstract

Cr-N系セラミックス皮膜の作成と、その評価に関して研究を行った。研究経過は以下の通りである。
1.ルツボ、金属材料、および処理塩を研究経費によって購入し、表面皮膜生成装置を作成した。
2.窒化処理用の塩を作成し、鉄鋼材料表面に窒化処理を施した。
3.Cr-N系セラミックス皮膜生成処理用の塩化物塩を作成し、浴組成、処理温度、処理時間を変化させて窒化処理試料表面にCr-N系セラミックス皮膜を生成させた。
4.反応生成物(Cr-N,Fe-Cr固溶体など)のX線解析、EPMAによる組成分析を行った。
5.処理材の表面硬度、断面深さ方向の硬度、耐摩耗性、耐食性等について実験を行った。
予め窒化した純鉄、極低炭素鋼、炭素工具鋼をクロムをフェロアロイおよびクロム塩を含む塩化カリウムー塩化バリウムーフッ化ナトリウム溶融塩中の700〜1000℃においてそれぞれ浸漬する実験を行い、次の知見が得られた。
1.浸漬処理により試料表面にクロムの窒化物とクロム鉄の固溶体相からなる混合皮膜が生成した。
2.処理温度が高く処理時間が長いほど被覆量は増加した。窒化予備処理の増加は、Cr窒化物の被覆量を増加させた。
3.溶融塩中のNaF、金属塩、フェロアロイの3成分は被覆を行う上で不可欠であった。このことから皮膜形成には不均化反応が関与しているものと考えられた。
4.窒化物層の生成により表面硬度はHv1000〜3000に増加した。それに対応して耐摩耗性も向上した。