(57)【要約】加熱されたレトルト内で、バナジウムおよび（または）ニオビウム源を含む粒子混合物とともに、チェーン部品およびその他の鋼品をタンブリングすることによって、チェーン部品およびその他の鋼品に硬質の耐摩耗性カーバイドコーティング層が設けられている。鋼の母材は、少なくとも０．３％、好ましくは０．７〜１．２％の炭素を含む鋼から構成されている。鋼のクロム含有量が４〜１２％、好ましくは４〜８％である領域において、化学的析出法は、鋼の母材から少量のクロムを引き出して、該クロムをバナジウムカーバイドまたはニオビウムカーバイドのコーティング層に実質的に均質に分配することを含んでいる。これにより、コーティング層に対する接着力が付与される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
０．７〜１．２重量％の炭素および４〜１２重量％のクロムを含む組成を有する鋼品の上に硬質コーティング層を形成する方法であって、
密封された容器内において１６００〜２０００°Ｆの温度下で（ａ）原子番号が４１よりも大きくない少なくとも一つの第５族の金属と（ｂ）ハロゲン化物の触媒との粒子状源とともに前記鋼品を攪拌することにより、少なくとも一つの第５族の金属を化学的析出法で前記鋼品の表面に析出させることを備えている、
ことを特徴とする硬質コーティング層の形成方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記鋼品が、０．９〜１．１重量％の炭素と、４〜８重量％のクロムとから構成されている、
ことを特徴とする硬質コーティング層の形成方法。
【請求項３】
請求項１において、
前記攪拌がタンブリングによって達成されている、
ことを特徴とする硬質コーティング層の形成方法。
【請求項４】
請求項１において、
前記密封された容器が１７００〜１９００°Ｆの温度下におかれており、前記密封された容器が実質的に不活性の雰囲気を有している、
ことを特徴とする硬質コーティング層の形成方法。
【請求項５】
請求項３において、
前記第５族の金属源がＦｅＶを有している、
ことを特徴とする硬質コーティング層の形成方法。
【請求項６】
請求項３において、
前記ハロゲン化物の触媒が塩化鉄である、
ことを特徴とする硬質コーティング層の形成方法。
【請求項７】
請求項３において、
前記鋼品を冷却し、前記鋼品を少なくともそのオーステナイト化温度まで加熱し、前記鋼品を冷却する工程をさらに備えており、これにより、前記鋼品がＲｃ４４〜５６の芯部硬度を有し、少なくともＨｖ２０００の表面硬度を有している、
ことを特徴とする硬質コーティング層の形成方法。
【請求項８】
耐摩耗性の鋼品を製造する方法であって、
（ａ）少なくとも０．２重量％の炭素含有量の鋼を含む被コーティング材の耐摩耗性鋼品を提供し、
（ｂ）密封されたレトルト内で前記被コーティング材の耐摩耗性鋼品をタンブリングして、１６００〜２０００°Ｆの温度下においてハロゲン化物の触媒の下で、原子番号が４１よりも大きくない少なくとも一つの第５族の金属の粒子源と５０％までの不活性粒子とを含む粒子状混合物と接触させ、これにより、前記金属の化学的析出によって前記鋼品の表面に耐摩耗性のカーバイドコーティング層を形成するようにした、
ことを特徴とする耐摩耗性鋼品の製造方法。
【請求項９】
請求項８において、
前記レトルト内では、前記タンブリングの前に、エアが不活性ガスによって実質的に置換されており、前記タンブリングが１７００〜１９００°Ｆの温度下で行われている、
ことを特徴とする耐摩耗性鋼品の製造方法。
【請求項１０】
請求項８において、
前記第５族の金属源がＦｅＶを有している、
ことを特徴とする耐摩耗性鋼品の製造方法。
【請求項１１】
請求項８において、
前記鋼が０．７〜１．２％の炭素と４〜１２％のクロムとを有しており、前記鋼品を前記混合物から分離して、前記鋼品をそのオーステナイト化温度まで加熱し、前記鋼品を冷却する工程を備えている、
ことを特徴とする耐摩耗性鋼品の製造方法。
【請求項１２】
請求項８において、
前記鋼が０．９〜１．１％の炭素と４〜８％のクロムを有している、
ことを特徴とする耐摩耗性鋼品の製造方法。
【請求項１３】
請求項８において、
前記触媒が塩化鉄を含んでいる、
ことを特徴とする耐摩耗性鋼品の製造方法。
【請求項１４】
複数の耐摩耗性のチェーンピンを製造する方法であって、
（Ａ）少なくとも０．２重量％の炭素含有量の鋼を含む被コーティング材の耐摩耗性チェーンピンの最初のバッチ分を提供するとともに、前記チェーンピンを攪拌して、該チェーンピンを１６００〜２０００°Ｆの温度下においてハロゲン化物の触媒の下で、原子番号が４１よりも大きくない少なくとも一つの第５族の金属の粒子源と５０％までの不活性粒子とを含む粒子状混合物と接触させ、これにより、前記金属の析出によって前記チェーンピンの表面に耐摩耗性のカーバイドコーティング層を形成し、
（Ｂ）前記チェーンピンの前記最初のバッチ分を前記粒子状混合物から分離し、
（Ｃ）前記チェーンピンの二回目のバッチ分を提供するとともに、ステップ（Ａ）の繰り返しにおいて前記粒子状混合物の少なくとも５０％を利用するようにした、
ことを特徴とする耐摩耗性チェーンピンの製造方法。
【請求項１５】
硬質コーティング層を有する物品であって、
前記硬質コーティング層が、少なくとも一つの第５族の金属のカーバイドと、その中に実質的に均質に散在する１〜３％のクロムカーバイドと、０．７〜１．２重量％の炭素および４〜８重量％のクロムを含む芯部とから構成されている、ことを特徴とする硬質コーティング層を有する物品。
【請求項１６】
請求項１５において、
前記物品が、Ｒｃ４４〜５６の芯部硬度を有するチェーンピンである、
ことを特徴とする硬質コーティング層を有する物品。
【請求項１７】
請求項１５において、
前記製品が、少なくともＨｖ２０００の表面硬度を有している、
ことを特徴とする硬質コーティング層を有する物品。
【請求項１８】
各成分の組成が重量％で
【表１】
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であることを特徴とする鋼の組成。
【請求項１９】
請求項１８において、
炭素含有量が０．９〜１．１％である、
であることを特徴とする鋼の組成。
【請求項２０】
請求項１８において、
クロム含有量が５〜６％である、
であることを特徴とする鋼の組成。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
密封されたレトルト（回転ドラム）内でのタンブリング（回転攪拌）作用による化学的析出法が、チェーンピンのような鋼品の上に硬い耐摩耗性のバナジウムまたはニオビウムカーバイド（またはこれら双方）のコーティング層を形成するのに用いられている。
【０００２】
本発明は、とくに、二種類のチェーン、つまり、伝統的なローラチェーンと、いわゆるサイレントチェーンとに関する。ローラチェーンおよびサイレントチェーンの双方とも、重要な構成部品としてピンを使用している。
【０００３】
ローラチェーンにおいては、ピンは、硬化されたブシュ内を自由に回転し、サイレントチェーンにおいては、円柱状のピンは、内側リンクの開孔に直接当接して、外側ガイドリンク内に圧入されている。サイレントチェーンの連結部は、チェーンのノンガイド列リンクに対して回転するピンから構成されている。サイレントチェーンは、交互に配置された一連のリンクを用いている。すなわち、内側リンクはピンに圧入されており、チェーンの同じ列の内側リンクおよび隣の列またはノンガイド列の外側リンクは、ガイド列のリンクと交互に配置されている。たとえば、コザクラらによる米国特許第 ６，０６８，５６８号のＦｉｇ． ４の記載を参照のこと。
【０００４】
一般に、ローラチェーンにおけるピンおよびブシュ間の接触応力は、サイレントチェーンにおけるピンおよびリンク開孔間の接触応力よりも低く、一般的に、ローラチェーンはサイレントチェーンよりも良好な摩耗特性を有しているということがいえる。したがって、本発明は、主にサイレントチェーンの摩耗特性を向上させようとしているが、双方のチェーンに適用可能であり、摩耗の影響を受けるチェーンその他の任意の鋼製部品に適用できる。
【０００５】
硬質コーティングの適用性を向上させるための基板の前処理の例が、ヘールの米国特許第 ４，６０８，０９８号に見出される。化学的蒸着（ＣＶＤ）法が、サリンらによる米国特許第 ４，９５７，７８０号に記述されている。ＦｅＶは、アライらによる米国特許第 ４，４００，２２４号によって、炭化物（カーバイド）形成材料として採用されている。
【０００６】
これまでは、バナジウムカーバイドのコーティングが小さな鋼製部品に適用されてきたが、これは、一般に、アライらによる米国特許第 ４，４００，２２４号および（または）米国特許第 ４，７７８，５４０号に記述されたような塩浴による手法であった。流動層を提供するアライらによる米国特許第 ４，６８６，１１７号、米国特許第 ４，７８６，５２６号、米国特許第 ４，８４４，９４９号および米国特許第 ４，８９２，７５９号も参照のこと。流動層はまた、米国特許第 ５，４９８，４４２号においてレナルツによっても提案されている。
【０００７】
硬質のクロムカーバイド層を有するピンが、 ９７０℃においてピン表面を覆うＦｅＣｒ粉末からクロムを析出させることによって作製される。クロムは粉末から拡散してピン表面に析出し、ピン表面において基層からカーボンを引き出してカーバイドを生成する。低炭素量の基層（母材）の鋼は、この目的のためには有用ではない。したがって、ピンを浸炭する必要があり、その分だけ処理の費用がかさむことになるのだが、このピンは、サイレントチェーンで使用される応力ほど高い応力を受けてはいないローラチェーンにおいては、満足のいく働きをしている。
【０００８】
化学的析出によるクロムカーバイドのコーティングは、サイレントチェーンのピンにも試されてきたが、サイレントチェーンの高面圧下では、表面から剥離した硬質コーティング層の微小片が、該微小片よりも著しく硬度が低い基質に付着して基質の摩耗を加速させる。ローラチェーンにおいては、ピンは、剥離したクロムカーバイド粒子により、ブシュを介して完全に摩耗する。このことは、コーティング層を母材に結合する接着層の重要性の例示となる。硬質コーティング層の良好な接着は、クロムカーバイドのコーティング層よりもバナジウムカーバイドのコーティング層の方が非常に難しいということもまた、一般的な観察結果としていえることである。
【０００９】
クロムは、拡散ボンド層を形成することによって、バナジウムカーバイドのコーティング層の母材鋼への接着状態を向上させる。このような効果は、クロム析出工程において、クロム鉄の粉末または単一のクロムの粉末を使用することにより達成される。しかしながら、クロム鉄または単一のクロムの粉末の使用は、環境上の規制によってしばしば排除または禁止されている。
【００１０】
ピンの母材鋼の組成は、バナジウムがコーティングされた鋼製ピンに大きな影響を与える。母材鋼の適切な炭素含有量がコーティング層の厚みを保証し、強度および硬度を与えるとともに、母材鋼の適切なクロム含有量が母材鋼のピンに対するコーティング層の良好な接着のために重要であるということを我々は見出した。
【００１１】
適度のクロム量を有する種々の鋼が、種々の目的のための特許文献に開示されている。たとえば、サトラーによる米国特許第 １，７７３，７９３号、コーニングによる米国特許第 １，４９６，９７９号、ナグモらによる米国特許第 ３，９０７，５５３号、フィリップらによる米国特許第 ３，９０１，６９０号、デスザによる米国特許第 ４，２２４，０６０号、カトウらによる米国特許第 ４，８４２，８１８号、アラタらによる米国特許第 ４，９０２，４７３号、ハマダらによる米国特許第 ５，０１３，５２５号、およびフクシマによる米国特許第 ５，９４４，９２０を参照のこと。
【００１２】
しかしながら、好ましい炭素およびクロムの内訳に適合する市販可能な鋼は、これまでなかった。所望のクロム含有量を有する市販可能な鋼は、非常に低い炭素含有量を有しており、コーティングされるピンおよびその他の部品または製品がコーティング処理の前に高炭素濃度まで浸炭されることを要求している。このことは、最終製品のコストを増加させるとともに、浸炭工程による変化のために統計的な品質性能を低下させる。また、市販可能な鋼の候補は、我々の目的に必要とされるよりもはるかに多くのモリブデンを含んでおり、このことは、母材鋼のコストおよび母材鋼から作製されるチェーンピンのような所望の製品のコストを余計に増加させる。コーティングピンの総コストは、鋼内部のこのような高価な成分を減少させまたは除去することによって、さらに低減できる。
【００１３】
我々は、鋼品、とくにチェーン用ピンのような小さな部品の上に硬い表面層を形成するための方法を発明した。我々は、鋼品の上にバナジウムカーバイドまたはニオビウムカーバイドのコーティング層、あるいはこれらバナジウムカーバイドおよびニオビウムカーバイドが混合されたコーティング層を形成するために、密封された容器内で回転式（ロータリー式またはタンブリング式）の接触拡散方法を採用している。
【００１４】
我々の回転式接触拡散方法は、チェーンピンのような鋼品が浸漬されまたは混合された粉末混合物（パック）の助けによって実行される化学的析出法である。このパックは、好ましくはＦｅＶおよび（または）ＦｅＮｂの形態をとる粒子状のバナジウム、ニオビウム、またはこれらバナジウムおよびニオビウムの混合物と、好ましくは塩化鉄であるハロゲン化物の触媒とを含んでいる。
【００１５】
密封されたロータリー式またはタンブリング式のレトルトまたはその他の容器内の混合物が、１６００〜２０００°Ｆ好ましくは１７００〜１９００°Ｆの温度範囲まで加熱されると、触媒がバナジウムおよび（または）ニオビウムと反応して、バナジウムおよび（または）ニオビウムの塩化物（ハロゲン化物）を生じさせる。このハロゲン化物は、パック内で拡散し、容器の回転または揺動によって引き起こされるタンブリング運動によって、鋼品の表面まで運ばれる。強力なカーバイド形成要素であるバナジウムおよび（または）ニオビウムは、母材鋼から炭素を引き出して２０００ＨＶを超える硬度を有するカーバイド層を形成する。
【００１６】
レトルト内で発生する反応は、以下のとおりである。すなわち
ＦｅＶ＋Ｃｌ２ 　⇔　ＶＣｌ２ ＋Ｆｅ
ＶＣｌ２ ＋Ｃ　⇔　ＶＣ↓＋Ｃｌ２
および（または）
ＦｅＮｂ＋Ｃｌ２ 　⇔　ＮｂＣｌ２ ＋Ｎｂ
ＮｂＣｌ２ ＋Ｃ　⇔　ＮｂＣ＋Ｃｌ２
【００１７】
簡潔に言うと、我々の発明は、タンブリング作用による化学的析出によって、鋼品の表面にバナジウムおよび（または）ニオビウムをハロゲン化物の形態で析出させることを含んでいる。ハロゲン化物は、鋼品の表面でバナジウムカーバイドおよび（または）ニオビウムカーバイドに変化する。ハロゲン化物を置換してバナジウムおよび（または）ニオビウムと結合する炭素は、母材鋼から拡散されている。したがって、我々としては、鋼の炭素含有量は０．７〜１．２重量％の範囲にある方がよい。
【００１８】
我々としてはまた、母材鋼のクロム含有量は４〜８重量％である方がよい。クロムは、拡散接着層を形成することによって、母材鋼に対するバナジウムカーバイドまたはニオビウムカーバイドのコーティング層の接着力を向上させる。しかし、母材鋼内のクロムが多すぎると、フェライトの安定性が向上して、後加熱処理時に十分なマルテンサイト組織を形成できなくなる傾向がある。
【００１９】
したがって、我々は、多くのステンレス鋼のクロム含有量よりも低いクロム含有量の鋼を使用する。一般的には、我々の方法には４〜１２％の範囲のクロム含有量が用いられるが、４〜８％が好ましく、５〜６％がより好ましいことが分かってきた。１２％よりも高いクロム含有量または４％よりも低いクロム含有量は、接着結合がとくに有用ではない個所に用いられる。
【００２０】
新たに析出したバナジウムまたはニオビウムのハロゲン化物からハロゲン化物を置換するのにカーボンが移動するだけでなく、クロムも母材鋼からコーティング層に移動して、クロムカーバイドを形成する。このクロムカーバイドは、バナジウムカーバイドおよび（または）ニオビウムカーバイドのコーティング層を通じて分配される。バナジウムカーバイドまたはニオビウムカーバイドのコーティング層を通じた、このクロムカーバイドの実質的に均質の分散は、我々の経験では独特のものであって、クロム源が粉末パック内のバナジウム源またはニオビウム源と混合される場合のあまり望ましくない、実質的に層状化される結果と対照をなしている。
【００２１】
バナジウムおよびニオビウムは、純粋・応用化学国際協会によって表されかつ推奨される１８族分類の元素の周期表において第５族に属している。ニオビウムの原子番号は４１なので、バナジウムおよびニオビウムを意味するのに、我々は、ここでは、「原子番号が４１よりも大きくない第５族の金属」という表現を用いることにする。
【００２２】
したがって、我々の発明は、０．７〜１．２％の炭素および４〜１２％のクロムを含む組成の鋼の母材の上に硬質のコーティング層を形成する方法を含んでおり、該方法は、１６００〜２０００°Ｆの温度下でタンブリングすることによる化学的析出によって、原子番号が４１よりも大きくない少なくとも一つの第５族の金属を鋼の母材の表面に用いることを含んでいる。第５族の金属としては、好ましくはＦｅＶまたはＦｅＮｂである。なお、第５族の金属に加えて、クロムもまた化学的析出方法に用いられるが、その量は、結果として生じる金属カーバイドのコーティング層のせいぜい５％が粒子混合物から生じるクロムカーバイドであるというべきである。
【００２３】
酸化アルミニウムのような他の実質的に不活性の粒子が、好ましくは粒子混合物全体の重量のせいぜい５０％の量だけ、粒子混合物の中に含まれていてもよい。
【００２４】
化学的析出法においては、ハロゲン化物の触媒が用いられる。我々は、触媒として、塩化物とくにＦｅＣｌ３ の方を使用するのを好むが、塩化アンモニウム、塩化ニオビウムおよび塩化バナジウムもまたとくに有用なものである。触媒からの少量のハロゲン化物が、第５族の金属と（もし粒子内にいくらかでも存在していればクロム金属とも）一時的に結合するものと考えられており、またこのハロゲン化物は、鋼品から引き出されたカーボンによって置換されたときに、製品の表面で解放されるようになっている。したがって、ハロゲン化物は、触媒というよりも、ほぼ間違いなく活性剤である。
【００２５】
我々は、ハロゲン化物の作用の理論におけるこのような違いのいずれか一つに拘束されるつもりはないが、便宜上触媒という用語を採用しており、ハロゲン化物の機能またはその機能の他の任意の理論のいずれかを意味するのに、この明細書全体を通じて触媒を用いている。
【００２６】
より好ましい特徴部分においては、我々の発明は、耐摩耗性の鋼品を製作する方法を含んでおり、該方法は、炭素含有量が０．９〜１．１重量％、およびクロム含有量が４〜８重量％、最も好ましくは５〜６重量％の鋼から製品を形成することと、第５族の金属の化学的析出によって、鋼品の表面に第５族の金属のカーバイドを形成することとを含んでいる。
【００２７】
我々の好ましい化学的析出法においては、初期段階（つまりコーティング前）の耐摩耗性鋼品が、第５族の金属好ましくはバナジウムの粒子混合物を含む容器の好ましくは回転によって、容器内でタンブルされる。そして、１６００〜２０００°Ｆ好ましくは１７００〜１９００°Ｆの温度下で少なくとも６０分経過した後、鋼品は、徐々に冷却され、粒子状混合物から分離される。
【００２８】
我々は、上述したような炭素含有量およびクロム含有量を有する種々の鋼を使用するが、最も好ましい母材は、以下のような組成を有する鋼である。すなわち、炭素：０．９〜１．１重量％、クロム：５〜６重量％、マンガン：０．２５〜０．４５重量％、シリコン：０．２５〜０．５５重量％、モリブデン：０．２〜０．５５重量％、リン：最大０．０３重量％、硫黄：最大０．０３重量％、アルミニウム：最大０．０５重量％である。一般的には、我々にとって好ましい鋼は
【表２】
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である。残りは、鉄を含んでおり、また、鋼に通常使用されているまたは存在している少量の他の元素および金属を含んでいてもよい。この鋼の組成は、以下、鋼組成Ａと呼称する。
【００２９】
カーバイドコーティング層が形成されると、コーティングされた製品は、コーティング部と芯部からなる新規な構成を有している。コーティング部は、バナジウムカーバイドおよび（または）ニオビウムカーバイドからなり、芯部は鋼組成Ａからなる。母材鋼が少なくとも４重量％のクロムを含んでいる個所では、バナジウムカーバイドおよび（または）ニオビウムカーバイドに加えて、コーティング部の組成は、実質的に均質に分散された１〜３％のクロムカーバイドを含んでいる。
【００３０】
我々の発明はさらに、後加熱処理を含んでいる。この後加熱処理においては、粒子混合物から分離されて冷却された後、コーティングされた製品は、少なくともオーステナイト化温度にさらされ、その後、芯部を硬化して、好ましくはＲｃ４４〜５６の最終芯部硬度が得られるように、一般的な手法で冷却される。製品は、その後、一般的な手法で研摩される。なお、コーティングされた製品は、このような後加熱硬化処理を経なくても、新規性があり、コーティングによる耐蝕性にも有用である。
【００３１】
他の特徴部分においては、我々の発明は、鋼品上に硬質のコーティング層を形成する方法を含んでいる。この方法は、好ましくは鋼品をタンブリングすることによって、原子番号が４１よりも大きくない第５族の金属の粒子に、加熱容器内においてハロゲン化物の触媒の下で鋼品を接触させる方法を用いている。タンブリングは、容器およびその内容物を回転させることによって、達成される。鋼は、少なくとも０．２重量％の炭素含有量を有しているべきである。鋼品は、好ましくは第５グループの金属の粒子および触媒内に混合されている。
【００３２】
容器は、内容物を混合して鋼品を粒子材料にほぼ常時接触させるように、回転させられる。一方、容器内の温度は、少なくともＨｖ２０００の硬度を有しかつ所望の厚みを有する第５族の金属のカーバイドコーティング層を製品上に形成するのに十分な時間の間、１６００〜２０００°Ｆ（８７０〜１２００°Ｃ）好ましくは１７００〜１９００°Ｆに維持される。
【００３３】
好ましくは、容器内のエアは真空引きされており、処理は、実質的にエアが存在していない密封容器内で行われるが、我々は、漏れに対してより細心の注意が必要な真空にするよりもむしろ、好ましくはアルゴンや窒素のような不活性ガスで容器内の空所を埋める方を好む。
【００３４】
容器が加熱されて回転する間、フェロバナジウムおよび（または）フェロニオビウムまたはその他の第５族の金属は解離させられ、これにより、ハロゲン化物の形態で鋼品の表面に析出する第５族の金属を提供する。鋼品の表面から炭素が引き出されてハロゲン化物を置換し、次に、粒子混合物に戻って他の第５族の金属と結合する。通常要求される１０〜２０ミクロンの厚みのコーティング層を提供するのに、第５族の金属源のほんの数パーセントが、これは金属源の金属の０．５〜２％と見積もられるが、処理中に消費される。
【００３５】
我々の方法発明は、粒子混合物の２回またはそれ以上の使用方法を含んでいる。すなわち、鋼品が処理されて、上述したような硬質コーティング層を形成した後は、粒子混合物および鋼品が分離されて、粒子混合物が容器（または他の容器）内での再利用のために戻され、コーティングされる他の製品の存在下で再加熱される。
【００３６】
粒子混合物は、数回の繰り返し使用の間に補給される必要はないが、我々の発明は、第５族の金属源および（または）触媒を補給する可能性を有している。連続使用における粒子混合物の少なくとも５０％が、当該目的のために以前に使用された材料を有していてもよい。バナジウム源のほぼ２％以下が単一の使用で消費されるとともに、表面で第５族の金属から置換されたハロゲン化物が粒子混合物に戻って別の第５族の金属と結合するので、我々の発明は、少なくとも２回分の製品に対して同じバッチの粒子混合物を使用することを含んでおり、設備の経済性が示唆すれば、別のバッチを使用することを含んでいる。一般的には、少なくとも５回の使用が非常に実際的である。
【００３７】
好ましくは、与えられたいかなる使用に対しても、製品に対する第５族の金属の比は、重量比で１：２より小さくはなく、１：１〜２：１が好ましい。比が２：１よりも著しく高く、たとえば１０：１にすることができないことの理論的理由はないが、このような高い比は、経済的には通常受け入れることができないものである。
【００３８】
図１（ａ）において、我々の方法は、好ましくは、ブシュ７により炉４の壁部２，３に回転可能に支持されかつシールされたシャフト９を有する回転容器１に実現されている。図示しないモータが容器１を所望の速度で回転させる一方、炉４は、１６００〜２０００°Ｆ好ましくは１７００〜１９００°Ｆの温度に維持される。容器１内には、粒子混合物５と、コーティングされるべき少なくとも一つの鋼品、ここでは鋼製チェーンピンが配置されている。この代表的な図においては、粒子混合物５は、０．８〜３ｍｍの大きさを有するフェロバナジウムを含んでおり、選択されたハロゲン化物の触媒である約１％のＦｅＣｌ３ を含んでいる。
【００３９】
図１（ｂ）は、容器の端部断面図であり、容器１の回転中に、好ましくはバッフル８の助けにより、どのようにして内容物が混合されるかを示している。粒子混合物およびコーティングされる製品は、容器１の回転中に実質的に常時接触しており、鋼製チェーンピン６の表面にバナジウムカーバイドを形成させる。
【００４０】
ハロゲン化物の触媒は、効果的な任意の量で使用されるが、我々は、第５族の金属源の約０．６〜３重量％を好む。容器、レトルトまたはコンテナ１は、回転されるのではなく、揺動されまたは攪拌されてもよい。
【００４１】
我々の発明は、原子番号が４１より大きくない第５族の金属のカーバイドでコーティングされた鋼品を含んでいる。好ましい鋼品は、０．８〜１．２％（最も好ましくは０．９〜１．１％）の炭素および４〜８％（最も好ましくは５〜６％）のクロムからなる芯部と、バナジウムカーバイド、最も好ましくはコーティング層内に均質に分配された１〜３％のクロムカーバイドを含むバナジウムカーバイドからなる硬質コーティング層とを有している。なお、ここでの％はすべて重量％である。
【００４２】
図２には、我々の方法により処理されたサイレントチェーンのピンが断面で示されている。ピンは、芯部１０と、硬質の外側コーティング層１１とを有している。芯部１０は、鋼組成Ａの鋼であり、外側コーティング層１１は、９７〜９９％のバナジウムカーバイドおよび（または）ニオビウムカーバイドと、均質に分配された１〜３％のクロムカーバイドとからなるコーティング層である。
【００４３】
コーティング処理中には、第５族の金属がハロゲン化物の形態で鋼品表面に析出する。そして、炭素が鋼表面から引き出されて第５族の金属と結合し、ハロゲン化物を置換する。なお、上記指示量の炭素およびクロムを有する好ましい鋼製母材を使用することは、我々の方法にとって本質的なことではない。我々のタンブリング接触方法は、少なくとも０．２重量％から２重量％までの炭素を含む任意の鋼に有益に用いられる。
【００４４】
図３は、１５ミクロンの厚みのコーティング層のコーティング深さ、すなわち、我々の方法によって処理されたピンのコーティング表面からの距離に対するクロムカーバイドの理想的な含有量（濃度）をプロットしたものである。この典型的なケースでは、鋼は、１．０％の炭素濃度と、５．５％のクロム濃度を有している。クロムカーバイドが均質に分散されるとともに、その勾配が、コーティング表層近傍の約１％の濃度からコーティング下層領域の約３％に到ることが分かるだろう。他の部分で述べたように、クロムカーバイドは、我々の方法の使用に先立って、鋼内部に存在しているクロムおよび炭素から形成される。
【００４５】
図４には、典型的なサイレントチェーンの一部が示されている。サイレントチェーンは、プレートの組Ａ，Ｂを有しており、各プレートは、ピン２０のための二つの穴を有している。この構成では、平行な４枚のプレートの組Ａと平行な３枚のプレートの組Ｂとが、スプロケットを受け入れるようにまたは図示しない荷重伝達装置と噛み合うように、形成されている。チェーンの設計に応じて、プレートＡ，Ｂのいくつかは、ピン２０上で関節運動をし、他のものは、ピン上で回転しないようにピンに固定されている。プレートおよびピンの界面で関節運動があろうがあるまいが、いずれにしても、ピンおよびプレートの界面では、相当な大きさの応力および摩耗が生じている。
【００４６】
我々の方法により作製されたチェーンピンを従来のピンと比較すると、万力で曲げたとき、我々のピンの硬質コーティング層はピンから剥離しなかったが、従来の方法によるピンは剥離を起こした。このことにより、我々のピンのコーティング層は、摩耗したときに、従来のピンのコーティング層よりも強固に接着されているだろうということが分かる。上述のように、硬質コーティング層の剥離またはスポーリングは、摩耗したチェーン部品の接触面にとって非常に有害である。
【００４７】
以上説明したように、本発明によれば、強固な接着力を有する硬質コーティング層が形成された鋼品およびその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、バナジウム源を含むとともに、選択された製品の上にコーティング層を形成するように用意された、好ましい回転レトルトの縦断面図であり、（ｂ）は、回転レトルトの端部断面図であって、内容物を示している。
【図２】我々の方法によってバナジウムカーバイドでコーティングされたピンの理想的な断面図である。
【図３】我々の方法によってコーティングされたピンの表面からの深さに対するクロムカーバイドの理想的な濃度をプロットしたものである。
【図４】従来の一般的なサイレントチェーンの部分図であるが、我々の方法によってコーティングされたピンを含んでいる。
【図１】
2004502033.tif 000005
【図２】
2004502033.tif 000006
【図３】
2004502033.tif 000007
【図４】
2004502033.tif 000008
【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004502033.tif 000029
2004502033.tif 000030
【手続補正書】
【提出日】平成14年10月3日(2002.10.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
０．７〜１．２重量％の炭素および４〜１２重量％のクロムを含む組成を有する鋼品の上に硬質コーティング層を形成する方法であって、
実質的にエアが存在していない密封された容器内において１６００〜２０００°Ｆの温度下で（ａ）原子番号が４１よりも大きくない少なくとも一つの第５族の金属と（ｂ）ハロゲン化物の触媒との粒子状源とともに前記鋼品をタンブリングすることにより、少なくとも一つの第５族の金属を化学的析出法で前記鋼品の表面に析出させることを備えている、
ことを特徴とする硬質コーティング層の形成方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項３】
請求項１において、
前記密封された容器がロータリー式の容器である、
ことを特徴とする硬質コーティング層の形成方法。
【国際調査報告】
2004502033.tif 000031
2004502033.tif 000032
2004502033.tif 000033