[其他]表面处理法及其处理材料

说明书

本发明涉及在铁合金之类的被处理制品表面形成碳化物层或扩散层的方法，及其所用的熔浴剂。

表面具有碳化物层或扩散层的铁合金制品，如钢制模具和工具，其硬度和耐磨性能大为提高。这一点已为人们所熟知，并使之工业化。

本发明人业已研制出一种用以在诸如模具或工具之类的被处理制品表面形成一层由周期表中第V族主族（Va）元素或铬元素所生成的扩散层或碳化物层的优良方法。这种表面处理方法系将待处理的制品浸入基本上由硼砂、一种表面层形成元素（SFE，或称形成表面层的元素）的氧化物和还原剂所组成的熔盐浴中，以形成前面提到的表面层，其中表面层形成元素系指上述Va族元素或铬之类的元素，而还原剂系指铝、钙、硅或其他类似物质（日本专利公告号：4054/1978）。按照这一方法，还原剂将表面层形成元素的氧化物还原成金属，从而恢复处理熔体（或熔浴）。

然而，上述方法中尚有些问题或缺点有待排除。例如，当还原剂的含量与表面层形成元素的氧化物的量相比而太低时，则有时不能在被处理的制品表面形成表面层。相反，若还原剂的含量太高，则有时在制品表面形成硼化物层，结果并非形成如上所述的Va族元素或铬元素的扩散层或碳化物层。此外还遇到下述问题，即熔融（浴）体的粘度取决于还原剂的种类，有些还原剂可导致其粘度增加，结果往往难于将欲处理的制品浸入熔融浴中，或不易将附着在处理后制品表面的熔浴物质去除，以致使处理后制品的表面层粗糙。此外，高粘度的熔融体导致所形成的表面层不均匀。

为排除上述问题或缺点，本发明人专心致志地进行研究，并进行了大量实验，终于完成了本发明。

因此，本发明的目的在于提供一种用于在被处理制品的表面形成由周期表Va族元素或铬所形成的扩散层或碳化物层之改进的方法及熔浴剂，它们尽可能满足与熔融体粘度，以及从处理后制品表面去除熔浴物质等方面有关的要求。

本发明之第一方面的目标在于对下述方法进行改进，这种方法系通过将被处理的制品浸入熔盐浴中，而在其表面形成一层至少由一种表面层形成元素所构成的碳化物层或扩散层，其中表面层形成元素选自由周期表Va族元素和铬元素所组成的组，所说熔盐由硼砂、至少一种选自由周期表Va族元素的氧化物和铬的氧化物所组成的组中作为表面层形成元素的氧化物，以及铝所组成，而在熔盐浴中，表面层形成元素的氧化物和铝的含量分别如下：

（A）表面层形成元素的氧化物选自由含量不大于12%（重量百分数，以下同）的氧化钒、不大于17%的氧化铌、不大于16%的氧化钽和不大于21.5%的氧化铬所组成的这一组中一种或一种以上的组分，而氧化物总量若以熔（融）体的总量为基准进行计算，则为9.5～21.5%;和

（B）铝含量相对于熔（融）体的总量而言为～7.5%。

本发明的第二个目标是一种用于形成供表面处理用的处理熔浴的熔剂，它由硼砂、一种或几种表面层形成元素的氧化物、以及铝所组成，其中所说表面层形成元素的氧化物是选自由周期表Va族元素和铬所组成的组，而此种表面层形成元素的氧化物和铝的含量分别如以上所述（A）和（B）。

图1至图4表明硼砂熔浴中表面层形成元素的氧化物含量和铝的含量对表面层形成的影响。

图1所示系用V₂O₅作为表面层形成元素的氧化物的情况;

图2所示系用Cr₂O₃作为表面层形成元素的氧化物的情况;

图3所示系用Nb₂O₅作为表面层形成元素的氧化物的情况;

图4所示系用Ta₂O₅作为表面层形成元素的氧化物的情况。

图5至图8表明表面层形成元素的氧化物的含量对熔剂的附着性、洗脱熔剂所需的时间、以及处理后制品的氧化状况的影响：

图5所示系用V₂O₅作为表面层形成元素的氧化物的情况;

图6所示系用Cr₂O₃作为表面层形成元素的氧化物的情况;

图7所示系用Nb₂O₅作为表面层形成元素的氧化物的情况;和

图8所示系用Ta₂O₅作为表面层形成元素的氧化物的情况。