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ホウ素(ボロン)

ホウ素(ボロン)について

図1

現在ホウ素は、硬化処理法の一つとして大いに注目されている。

そもそもホウ素(ホウ素、硼素、英: boron、羅: borium)とは、 原子番号5の元素。元素記号は B。第13族元素のひとつです。 「スイ・ヘイ・リーベ、ボ・ク・ノ・フ・ネ」と、覚える周期律表の”ボ”の部分です。 その為非常に小さく、そして何処にでもある物質と考えて頂いて問題がない。

「ダイヤモンドの次に硬い」と呼ばれる物質であり、 単体では自然界に存在しないが、容易に化合物を作ることから、 その特性によって、注目を浴びている。しかし、近年では、 排水における濃度規制が非常に厳しくなり、 いろいろな議論があるのも事実である。 自然環境に影響がある物質として規制対象になっています。 特に、ニッケル鍍金における添加剤に含まれることから、 その代替技術も最近では研究されている。

次に、技術の適応範囲ですが、前記の理由により、 多くの分野で利用されている物質でもあり、 現在でも注目されている事に変わりはありません。 例えば、湿式鍍金の世界ではNi+Bは、 クロムの代替以上の性能が出る可能性があると期待されていますし、 乾式めっきではBCN(ホウ素・炭素・窒素)の組み合わせも 実用化されております。 得意な分野では金属拡散技術で、クロムを浸透させていくモノと同じか、 それ以上にメジャーな処理となっています。

実際の適応されている例

湿式めっき(電気めっき、化学めっき(無電解めっき)→耐食性、耐摩耗性、

装飾液中でめっき行う表面処理の総称で、 (電気めっき、化学めっき(無電解めっき)に分類される。詳細は別称に譲る

→NiB(ニッケルボロン)めっきが有名。 今後、大きな可能性があるめっきであるとも言える。

乾式めっき(物理的蒸着法(PVD)、化学的蒸着法(CVD)→耐摩耗性、摺動特性、光学特性

現在最も期待されている表面処理方法の一つで、真空炉の中で加工を行う。 比較的許認可も取りやすく、非常に硬質な皮膜を形成することが可能な金属を施工できることから 、その応用分野は多い。また、表面近傍のみしか温度が上がることがないので、 母材料を痛めることが少ない。
→BCNコーティングが有名。他元素を含むと言うことは、同質物質によるイオン交換が発生しにくいと言うことであり、耐焼付性の向上が期待できる。

表面熱処理、(表面焼入、浸炭焼入、窒化処理、拡散浸透)→耐摩耗性、耐疲労性、耐熱性

最も古い表面処理法で、現在の硬化処理で最も一般的に行われている処理と言える。 その為、使用されている裾野や、技術の適応範囲も広く、各々が特徴を持って、その処理を行っている。母材の性能を引き出すモノから、積極的にイオンを入れていくモノまで多種多様な種類がある。表面処理を考えるなら、先ず最初に検討を行うべき表面処理分野である。
→ボロナイジングの手法でガスを使用する場合が、この分野に入ります。FeB、または、Fe2Bのボロン化合物が析出します。

溶融処理(クラッディング、アロイング、グレージング)耐摩耗性、耐熱性、耐食性

溶融した液体の中に、母材料を入れ、表面から金属に浸透させていく処理の総称。 密着性に優れ、確実な機能を発揮させるなど、非常に信頼性が高い。以前は表面処理の中心に来る技術と目されていた。代替技術の発展や、より簡便な処理法の開発などで、現在までメジャーとは言いがたいが、 現在でもその可能性は広がっている。
→ボロナイジングと呼ばれる手法で固体法、液体法などが、この表面処理に含まれます。 硬さはHv2000にも達し、前記同様FeBやFe2Bのボロン化合物が析出されます。