JPS62218567A

JPS62218567A - タングステンカ−バイト層を有する耐摩耗性物品及びその製造方法

Info

Publication number: JPS62218567A
Application number: JP6024586A
Authority: JP
Inventors: Tamio Hirahara; 平原　民雄; Kenichi Tamura; 賢一田村; Tadashi Takano; 正高野; Atsumi Nakao; 中尾　敦巳
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1986-03-17
Filing date: 1986-03-17
Publication date: 1987-09-25

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】（産業上の利用分野）本発明は、タングステンカーバイト層を有する耐摩耗性
物品およびその製造方法に関する。

（従来技術）タングステンカーバイト層を有する耐摩耗性物品として
、鋼製母材とタングステンカーバイト層との間に両者の
中間硬度を有するリン化ニッケル層を設けたダイス型が
知られている（例えば、特開昭５２−８９５８３号公報
参照）。

上記ダイス型は、例えば、触媒により活性化した鋼製ダ
イス型の素材をニッケルイオンとリン含有の還元剤とが
含まれた水溶液に浸漬することによってリン化ニッケル
層を形成し、化学蒸着法により炉内での気相反応を利用
してリン化ニッケル層の表面にタングステンカーバイト
層を形成するという方法により製造される。

かかる耐摩耗性物品は、チタンカーバイトにより耐摩耗
層を形成したものに比べ、その表面硬度は若干低いもの
の、上記化学蒸着処理を比較的低い温度で行なうことが
できるから、母材の熱変形を招くことが防止され、耐摩
耗性と寸法精度が要求される場合に適する。しかし、リ
ン化ニッケル層の上にタングステンカーバイト層を形成
した場合、リン化ニッケル層はメッキ後に極く薄い酸化
皮膜を形成し、この酸化皮膜が原因となってリン化ニッ
ケル層とタングステンカーバイト層との密着力が悪くな
り、このタングステンカーバイト層の剥離を招き易くな
るという問題がある。

（発明の目的）本発明は、かかる点に鑑み、金属製母材の表面に形成し
たリン化ニッケル層に対する結合力を向上せしめたタン
グステンカーバイト層を有する耐摩耗性物品及びその製
造方法を提供しようとするものである。

（発明の構成）本発明のタングステンカーバイト層を有する耐摩耗性物
品は、金属製母相の表面に形成したリン化ニッケル層と
耐摩耗層としての上記タングステンカーバイト層とが厚
さ１００〜１０００Åのパラジウム層を介して結合して
いることを特徴とする。

また、上記耐摩耗性物品の製造方法は、ニッケルイオン
およびリン含有還元剤を用いた無電解メッキ処理により
金属製母材の表面にリン化ニッケル層を形成し、次にパ
ラジウムメッキ処理により上記リン化ニッケル層の表面
に厚さ１００〜１０００人のパラジウム層を形成し、次
に化学蒸着により上記パラジウム層の表面にタングステ
ンカーバイト層を形成するというものである。

母材を構成する金属としては、鋳鉄、鋼などの鉄系金属
、アルミニウム系金属（合金も含む）などを適用するこ
とができる。

リン化ニッケル層は、リンとニッケルの二元合金の層で
あり、厚さは例えば１〜１５μｍとすることができる。

また、タングステンカーバイト層は、タングステンカー
バイトを含む層であり、厚さは例えば３〜２０μｍとす
ることができる。

しかして、上記パラジウム層は、リン化ニッケル層の表
面を覆うことによりこのリン化ニッケル層表面の酸化を
防止し、リン化ニッケル層とタングステンカーバイト層
との間にあって両者の密着力を高める。この場合、パラ
ジウム層の厚さが１００人未満であると、有効な酸化防
止が得られず、また、その厚さが１ｏｏｏ人を越えると
、このパラジウム層は熱硬化したリン化ニッケル層やタ
ングステンカーバイト層に比べて軟かいために、タング
ステンカーバイト層の外部応力に対する剥離抵抗が小さ
くなる不具合が生ずる。そして、リン化ニッケル層とタ
ングステンカーバイト層との密着力よりもリン化ニッケ
ル層とパラジウム層との密着力およびパラジウム層とタ
ングステンカーバイト層との密着力の方が高い。

また、本発明の製造方法の場合、リン化ニッケル層形成
のための無電解メッキ処理においては、ニッケルイオン
として例えば塩化ニッケルや硫酸ニッケルを用いること
ができ、リン含有還元剤として例えば次亜リン酸塩を用
いることができる。

また、パラジウムメッキ処理としては、例えば塩化パラ
ジウムの水溶液と還元剤を用いた無電解メッキ処理を採
用することができる。また、化学蒸着においては、例え
ば６フツ化タングステン、炭化水素及び水素ガスの混合
ガスを用いてその気相反応により行なうことができる。

しかして、上記製造方法において、ニッケルイオンは還
元されＮ１−Ｐの二元合金として母材表面に析出してリ
ン化ニッケル層を形成し、タングステンカーバイトの化
学蒸着の際の加温により同時に熱硬化し、最高Ｈｖ　１
１００程度の硬度をもつに至る。そして、リン化ニッケ
ル層の表面にパラジウム層が形成されることにより、こ
のリン化ニッケル層表面の酸化を防いだ状態でタングス
テンカーバイト層を形成することができる。

（発明の効果）従って、本発明のタングステンカーバイト層を有する耐
摩耗性物品によれば、リン化ニッケル層とタングステン
カーバイト層との結合力がパラジウム層によって高まる
ため、外部応力によってタングステンカーバイト層が剥
離するのが防止されて耐摩耗性物品の耐久性向上が図れ
、剥離片による不測の事態を招く懸念なくアルミニウム
押出ダイス、エアプラグゲージ、ジャーナルガスベアリ
ング、アルミニウムダイキャスト注入プランジャ、製缶
用の缶蓋巻締工具などに利用することができる。

また、本発明の製造方法によれば、上記タングステンカ
ーバイト層とリン化ニッケル層とがパラジウム層を介し
て結合した耐摩耗性物品を確実に得ることができるとと
もに、リン化ニッケル層の表面に酸化皮膜を形成するこ
となく化学蒸着により°タングステンカーバイト層を形
成することができる。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する。

第１図には耐摩耗性物品１の表層部構造が示されている
。同図において、２は金属製の母材、３は母材２の表面
に形成されたリン化ニッケル層、４はリン化ニッケル層
３の表面に形成されたパラジウム層、５はパラジウム層
４の表面に形成されたタングステンカーバイト層である
。

母材２は合金工具鋼（ＳＫＤＩＩ）で形成され、リン化
ニッケル層３の厚さは３μｍ、パラジウム層４の厚さは
２００人、タングステンカーバイト層５の厚さは７μｍ
である。

上記耐摩耗性物品１は、第２図に示す如く、母材２の表
面調整工程、同表面の触媒化工程、リン化ニッケルの無
電解メッキ工程、パラジウムの無電解メッキ工程および
タングステンカーバイトの化学蒸着工程を順に行なって
形成される。以下、この各工程について順に説明する。

上記表面調整工程は、母材２の表面を清掃、脱脂により
清浄にした後、ショツトブラストを施すことにより行な
う。このショツトブラストは、リン化ニッケル層３の母
材２に対する密着性を高めるためである。

上記表面触媒化工程は、無電解メッキの反応を開始させ
るための触媒核を母材２に付与する処理であり、母材２
を塩化パラジウム水溶液に浸漬することにより、母材２
の表面を活性化する。この触媒化にあたってはパラジウ
ム以外の他の貴金属を用いてもよい。

リン化ニッケル層３を形成するための無電解メッキ工程
は、塩化ニッケル（３０ｇΩ−”）、次亜リン酸ナトリ
ウム（１０ｇＱ−’）、クエン酸ナトリウム（１００ｇ
Ｑ−’）、塩化アンモニウム（５０ｇＭ−’）を含むｐ
Ｈ８〜１０（ＮａＯＨで調整）、温度４０℃の浴に母剤
２を３０分間浸漬することにより行なう。これにより、
ニッケルイオンは還元され、５〜１５％のリンを含むリ
ン化ニッケルが母材２の表面に析出し、リン化ニッケル
層３を形成する。

パラジウム層４を形成するための無電解メッキ工程は、
先のリン化ニッケル無電解メッキ後、直ちに行なうもの
であり、塩化パラジウム水溶液と還元剤（例えばヒドラ
ジンなど）とを含む浴（室温）に、上記リン化ニッケル
層３を形成した母材２を２〜４分間浸漬することにより
行なう。これにより、パラジウムイオンが還元されパラ
ジウムとしてリン化ニッケル層３の表面に析出し、パラ
ジウム層４を形成する。

タングステンカーバイト層５を形成するための化学蒸着
工程は、上記メッキ処理を施した素材をチャンバー内に
挿入した後、このチャンバー内を３００〜６００℃、好
ましくは４００℃程度に昇温せしめるとともに、排気ポ
ンプにて１０　ｔ、ｏｒｒ〜２００　ｔｏｒｒまで減圧
させる。そして、直ちに６フツ化タングステン、炭化水
素及び水素ガスを含む混合ガスをチャンバー内に流入さ
せ、気相反応によりタングステンカーバイト層５をパラ
ジウム層４の表面に析出形成せしめる。

しかして、上記製造方法において、リン化ニッケル層３
は、メッキ処理後の状態では硬度がＨｖ１００〜３００
程度であるが、タングステンカーバイト層４の被覆時に
熱硬化してＨｖ　］、　ｌ　ＯＯ近くの高い硬度となる
。

さて、第３図は上記実施例の耐摩耗性物品１について、
第４図は従来の耐摩耗性物品について、それぞれタング
ステンカーバイト層の密着力試験（３点曲げ試験）を行
なった結果の表面状態を示す写真（倍率は１０倍）であ
る。この場合、それぞれの供試材の構成は次表のとおり
である。

１なお、従来例のリン化ニッケル層およびタングステン
カーバイト層は、実施例と同様の処理によりそれぞれ形
成した。

第３図に示す実施例のものにはクラックの発生は認めら
れないが、第４図に示す従来例のものにはエツジをたて
た部分の周囲に多数のクラックの発生が認められる。

従って、本発明のようにリン化ニッケル層とタレゲステ
ンカーバイト層との間にパラジウム層を形成すると、こ
のパラジウム層がない場合に比べてタングステンカーバ
イト層の密着力が高くなることがわかる。理由は、パラ
ジウム層の形成によりリン化ニッケル層の表面に酸化皮
膜が形成されるのが防止され、また、パラジウム層自体
も酸化されにくいためと認められ、さらにパラジウム層
はリン化ニッケル層およびタングステンカーバイト層に
対する密着力が高いためと認められる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例における耐摩耗性物品の表層部
構造を示す縦断面図、第２図は同耐摩耗性物品の製造工
程図、第３図と第４図は実施例と従来例のそれぞれ密着
力試験後のタングステンカーバイト層の表面状態を示す
顕微鏡写真である。１・・・・・・耐摩耗性物品、２・・・・・・母材、３
・・・・・・リン化ニッケル層、４・・・・・・パラジ
ウム層、５・・・・・タングステンカーバイト層。第　１　図＄　２　図手続補正書（方式）昭和６１年６月２０日昭和６１年特許願第６０２４５号２、発明の名称タングステンカーバイト層を有する耐摩耗性物品及びそ
の製造方法３、補正をする者事件との関係　特許出願人住所　広島県安芸郡府中町新地３番１号名称　（３１３
）　　マツダ株式会社代表者　山水　健− ４、代理人〒６５０住所　兵庫県神戸市中央区二宮町１丁目３番１１号朝日
生命三宮ビル手続補正書５、補正命令の日付昭和６１年５月７日（発送日６１．５．２７）６、補正
の対象明細書の図面の簡単な説明の欄７、補正の内容明細書の第１２頁第１３行のｒ表面」の次に「の金属組
織のｊを加入する。以上５、補正命令の日付特許庁長官　宇　賀　道　部　殿昭和６１年特許願第６０２４５号２、発明の名称タングステンカーバイト層を有する耐摩耗性物品及びそ
の製造方法３、補正をする者事件との関係　特許出願人住所　広島県安芸郡府中町新地３番１号名称　（３１３
）　　マツダ株式会社代表者　山水　健− ４、代理人〒６５０住所　兵庫県神戸市中央区三宮町１丁目３番１１号朝日
生命三宮ビル電話神戸（０７８）３３２−２６７１　（代）−一−田氏名　（６８７３）　　１）中　清　−３′ギ、負」Ｘ ′−’　Ｚ３１．６１竜一方式■ 一１□ど＋、ｃ１　　審杏ノロ、補正の対象明ｍ書の発明の詳細な説明の欄７、補正の内容明細書の第１０頁第２０行の「表面」の次に「の金属組
織の」を加入する。以上

Claims

【特許請求の範囲】

（１）金属を母材としタングステンカーバイト層を耐摩
耗層として有する物品であって、母材の表面にリン化ニ
ッケル層が形成されていて、このリン化ニッケル層と上
記タングステンカーバイト層とが厚さ１００〜１０００
Åのパラジウム層を介して結合していることを特徴とす
るタングステンカーバイト層を有する耐摩耗性物品。
（２）ニッケルイオンおよびリン含有還元剤を用いた無
電解メッキ処理により金属製の母材表面にリン化ニッケ
ル層を形成し、次にパラジウムメッキ処理を施して上記
リン化ニッケル層の表面に１００〜１０００Åのパラジ
ウム層を形成し、次に化学蒸着により上記パラジウム層
の表面にタングステンカーバイト層を形成することを特
徴とするタングステンカーバイト層を有する耐摩耗性物
品の製造方法。