[发明专利]防止熔损用被覆部件

说明书

技术领域

本发明涉及用于防止铁素母材等由于与铝金属熔液接触而产生熔损的防止熔损用被覆部件。

背景技术

铁系材料与铝金属熔液反应形成铁-铝合金，即，存在在铝金属熔液中溶出(熔损)的问题。

该熔损问题是包括不锈钢的铁系材料、钛系材料或硬质材料制成的机械部件、模具或刀具等的工具类、有与铝金属熔液接触机会的构件等中也同样产生的问题。

为了防止上述熔损，认为通过防止熔损用的被覆部件被覆熔损对象的铁系材料等制成的母材的表面是简单而有效的方法。在该场合，作为防止熔损用被覆部件必须基本上具有耐熔损性，由于通常与铝金属熔液突然接触，因此必须具备耐热冲击性，并且，必须通过目视来确认被覆材料的劣化状态，因此还要求表面层不是呈现一般的金属色，而是能够由目视把握劣化的特殊的颜色。

作为上述防止熔损用被覆部件的各种陶瓷系材料，是耐热性好、一般显示出高的耐熔损效果的材料，但由于质脆，是因热冲击而被破坏的可能性高的材料。另外，在铁系材料等制成的母材的表面涂覆陶瓷系材料的场合，以能够目视把握劣化的观点考虑呈金色的TiN(氮化钛)是有利的材料，但不能说耐熔损效果充分。另一方面，耐熔损效果高的CrN(氮化铬)(参照专利文献1)，由于呈金属色而存在不能够以目视确认劣化的问题，此外，TiSiN(氮化钛硅)由于呈橙色～紫色系的颜色容易确认劣化，由于耐热温度比CrN高，能够期待更高的耐熔损效果，但由于硬度高，存在热冲击时容易引起破坏的问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开平8-209331号公报

发明内容

发明所要解决的课题

本发明的技术课题在于提供通过不仅基本上具有优异的耐熔损性，而且具备耐反复热冲击性而长寿命化，此外，表面层呈现能够以目视把握劣化的特殊颜色的防止熔损用被覆部件。

用于解决课题的手段

为了解决上述课题，根据本发明提供一种防止熔损用被覆部件，其是适用于由于与铝金属熔液接触而熔损的母材的被覆部件，其特征在于，通过在上述母材上层叠最下层、和在其上面依次层叠b层、中间层和a层来构成。上述最下层是Cr金属膜，上述b层是CrN膜，上述中间层是以相同膜不重叠的方式交替地层叠作为a层的TiSiN膜和作为b层的CrN膜的叠层膜，最外层的上述a层是TiSiN膜。

在本发明涉及的防止熔损用被覆部件的优选实施方式中，作为上述母材使用包括不锈钢的铁系材料、钛系材料或硬质材料，另外作为上述a层的TiSiN膜中的金属成分，优选Ti∶Si在90∶10～50∶50(at.％)的范围内，此外，形成上述中间层的交替地层叠了a层和b层的叠层膜作为整体为2层以上，上述最下层、上述b层和上述a层各形成一层，包括层叠在该中间层的两侧的a层和b层的叠层膜的膜厚优选为2～10μm。上述各膜可以采用作为通常的成膜法的物理气相沉积法(PVD法)或等离子化学气相沉积法(P-CVD法)进行成膜。

具有上述构成的本发明的防止熔损用被覆部件，利用耐熔损效果好的CrN与耐热温度比该CrN还高的TiSiN的混合多层膜形成，因此这些材料本身显示优异的耐熔损效果，而且在母材上经由Cr金属膜涂覆硬度低的作为b层的CrN膜，在最外层配置硬度高且耐热性优异的作为a层的TiSiN，作为中间层，以相同膜不重叠的方式交替层叠CrN膜和TiSiN膜，因此在母材和被覆部件的外表面之间形成硬度梯度，由此缓和作用于外表面上的应力，并且提高被覆部件的附着性，尽管在最外层配置硬度高的TiSiN，但在热冲击时也能够抑制破坏发生。

另外，由于在上述母材与为CrN膜的b层之间形成Cr金属膜(最下层)，使Cr离子扩散到母材中，由此也能够提高被覆部件的附着性，另外，上述防止熔损用被覆部件，通过使其膜厚为2～10μm，不仅保持耐熔损特性，而且能够防止热冲击导致的破损。

另一方面，上述防止熔损用被覆部件，在最外层配置硬度高的TiSiN，由于其不是像CrN膜那样呈金属色而难以确认被覆部件的劣化状况，而是呈橙色～紫色系的颜色，容易确认被覆部件的劣化，因此是有效的被覆部件。尤其是，上述最外层的TiSiN，其Si的配合量在20～30(at.％)时显示优异的耐熔损效果，通过在其范围内改变配合量，耐熔损特性也发生若干变化，但能够根据其配合量在橙色～紫色系的范围改变颜色，成为适合于以目视把握被覆部件的熔损状况的颜色，能够容易判断维护时期或更换时期。

发明效果