JP2003003211A - アルゴン雰囲気下での金属の連続熱処理方法 - Google Patents

アルゴン雰囲気下での金属の連続熱処理方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 例えば、ステンレス鋼板をクロムを含むニッ
ケルろう材でろう付けする場合のように、クロム、亜
鉛、マンガン、アルミニウム等の蒸発し易い金属を含む
被加熱処理品を、連続的に炉内で熱処理できることが望
まれる。 【解決手段】 トンネル状の連続炉を用い、この炉内雰
囲気をアルゴンとし、このアルゴン雰囲気による所望の
炉内圧下で、上記した種類の蒸発し易い金属の蒸発を抑
えて、ろう付けや焼結等の熱処理を行なう。空気よりも
比重の大なアルゴンによって、被加熱処理品と共に炉内
に時としてもたらされる空気等の外乱も容易に炉外に排
出され、炉内壁を構成する炭素質の働きと相まって、炉
内のアルゴン雰囲気中の酸素分圧は極めて低く保たれ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、トンネル状連続炉内で
不活性ガス雰囲気下、特にアルゴン雰囲気下で金属を連
続熱処理する新規な方法にかかるものである。
【０００２】
【従来の技術】本発明の方法で連続熱処理される金属
は、特に亜鉛、マンガン、クロム、アルミニウム等の蒸
発し易い金属の一つ又は複数を含む合金である。かかる
金属の熱処理の代表的な一例として、ステンレス鋼板を
クロムを含むニッケルろうでろう付けする熱処理があ
る。このろう付けは、該ニッケルろうの脱クロムを招く
真空炉内ろう付けに馴染まず、また該ろう中のクロムの
窒化を招く窒素雰囲気下での炉内連続ろう付けにも馴染
まないため、やむを得ず大気下での手作業にこれまで頼
ってきた。
【０００３】従って、ステンレス鋼をバッチ単位で多量
に、または連続的に大量にろう付けするためには、無酸
素銅がろう材として用いられて来た。しかし、ステンレ
ス鋼のろう付け部分の耐熱性等の物性を高める要求が最
近富に増えている。しかも、効率良くこのろう付けを進
めなければならない。このためには、クロムを含むろう
材を用いて、しかも連続的にろう付けする必要がある
が、これが前述した通りに容易ではない。
【０００４】ステンレス鋼をアルゴン雰囲気下で連続し
てろう付けする例が、本願と同一の出願人と発明者にな
る特開平０６−２３８４３３号の公開明細書に記載され
ているが、ここで用いられているろうは、やはり無酸素
銅である。
【０００５】これもまた本願と同一の出願人と発明者に
なる特開２０００−２７３５２８号の公開明細書では、
アルゴンガスを炉内雰囲気として効率よく使用して、金
属を加熱する方法が記載され、クロム鋼を無酸化で焼結
しうる効果が述べられているが、被加熱処理物の脱クロ
ムや窒化等の問題点については特に触れるところがな
い。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の目的
は、蒸発し易い金属である亜鉛、マンガン、クロム、ア
ルミニウム（これらの蒸気圧は図２に示される通りであ
る）等を含む合金の被加熱処理品を、連続的に効率よく
大量に、しかもこれらの合金中から上記した金属が蒸発
しないように及び／又はこれらの金属が窒化等の科学的
な変化を起こさないようにして、トンネル状連続雰囲気
炉内で熱処理することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の方法では、空気
（比重：１．２９３Kg/m3）よりも相当に重い比重
（１．７８３Kg/m3）を有し、しかもそれ自体が不活性
であるアルゴンガスを炉内雰囲気とすれば、一般には
０．１から０．５Paで運転されているトンネル状連続炉
の炉内圧を高め得ることに着目した。かかるアルゴン炉
内雰囲気は不活性なので、被加熱処理品の化学的変化を
惹起することがなく、しかも亜鉛、マンガン、クロム、
アルミニウム等が被加熱処理品から蒸発することをその
高い炉内圧によって防ぐことができる。
【０００８】かかる高い炉内圧はまた、これ迄に容易に
達しえなかった炉の入出口の外気に対するシールを容易
にした。 更にまた、被加熱処品を媒体として偶々炉内
にもたらされる空気やその他の外乱、または被加熱処理
品から出る汚染物質等を炉外に排気、排出するのを容易
にした。
【０００９】
【発明の実施の形態】図１に示される本発明の方法を実
施するのに好適なトンネル状連続炉を参照して、該方法
を以下に更に詳しく説明する。
【００１０】図１に示される通り、この連続炉では加熱
室１の両側に予熱室２と冷却室３とがトンネル状につな
がり、それらの各室の更に両端には入口４と出口５とが
設けられており、該加熱室１を底辺として総体としては
断面がU字形状をなす。加熱室１の壁は、好適には炭素
質で作られ、炉内に微量の酸素や酸素化合物が外乱とし
て侵入すると、これらが炭素質の壁と反応して一酸化炭
素に変わり、その一部または全部が炉内壁に吸着され
る。炉内雰囲気の低酸素分圧が保証される。
【００１１】符号６は炉内を循環するメッシュベルト
で、これも好適には炭素質で作る。ベルト６を駆動する
ローラー７は図解的に示されており、ベルトを図中で矢
符方向に移動させる。被処理品を担持しないベルトの帰
路８も外気に対して密閉されており、加熱室１の上方の
供給管９から炉内に送られるアルゴンガスは、炉内に封
止されることになる。
【００１２】入口４と出口５とはそれぞれ被加熱処理品
の搬入口と搬出口とをなし、またそれぞれに炉体全体よ
り上方に起立して、ベルト即ち被加熱処理品の平面上か
らの高さＨを有するヘッドを構成する。
【００１３】入口と出口のヘッド４，５の高さＨ(mm)を
変えた時、これに対応する各アルゴン炉内圧（Pa）は、
以下の通りであった。 ヘッド高： 300 600 1200 2400 4800 炉内圧 ： 5.0 10.0 19.3 38.5 77.2
【００１４】以下の実施例１，２，３，４では、上記の
トンネル状アルゴン雰囲気連続炉を使って、本発明の方
法を実施した。
【００１５】
【実施例１】Ｃｒ１８％とＮｉ８％を含むステンレスSU
S304鋼材をテストピースとして、これをＣｒ１９％含有
のニッケルろうＢＮｉ−５を用いて、１２００℃でろう
付け熱処理した。ヘッド高を３００mm（アルゴンガス炉
内圧：５．０Pa）とした。ろう付け品を、５wt%食塩脱
イオン化水中に浸積したところ、テストピース上に９６
時間経っても錆も変色も認められなかった。一方、真空
炉内でろう付け熱処理したテストピースには、同上のイ
オン化水に浸積したところ１時間後に錆の発生が認めら
れた。
【００１６】
【実施例２】Ｃｒ３０％を含むステンレスSUS447J1鋼の
粉末を成形して、テストピースを作り、これを１３００
℃で焼結した。ヘッド高を３００mm（アルゴンガス炉内
圧：５．０Pa）とした。この様にして焼結熱処理したテ
ストピースを、５wt%食塩脱イオン化水中に２４時間浸
積した。４６時間経過後も錆も変色も認められなかっ
た。一方、真空炉内で焼結熱処理した同一のテストピー
ス上には、３０分後に錆の発生が認められた。
【００１７】
【実施例３】亜鉛３０％を含む７０／３０黄銅板を母材
とし、亜鉛１８％含有のＢＡｇ−７をろう材として用い
て、７００℃でろう付け熱処理した。 この時のヘッド
高を、それぞれ、（１）３００mm（アルゴンガス炉内
圧：５．０Pa）、（２）１２００mm（アルゴンガス炉内
圧：１９．３Pa）、（３）４８００mm（アルゴンガス炉
内圧：７７．２Pa）とした。この（１）、（２）、
（３）のそれぞれのろう付け性を目視で観察した。以下
の通りの結果であった。
【００１８】（１）ろう材中の亜鉛が蒸発し、このため
にろう材の融点が高くなり、ろう材が完全に溶けなかっ
た。また、母材の黄銅板も赤みを帯びて、そこに脱亜鉛
現象が見られた。 （２）ろう材は完全に溶けてろう付けされたが、母材に
変色が見られた。 （３）ろう材は完全に溶けてろう付けされ、母材に変色
もなかった。
【００１９】
【実施例４】Ｍｎ３０％を含むニッケルレスオーステナ
イトステンレス鋼の粉末を、プレス成形してテストピー
スを作った。これを１３００℃で焼結した。ヘッド高を
６００mm以上（アルゴンガス炉内圧：１０．０Pa以上）
とした時に、脱マンガン現象のない良好な焼結体として
のテストピースが得られた。
【００２０】図３では、本発明の方法を実施するのに適
当な、別のトンネル状連続炉が示される。図１と同一な
部分には、同一の符号が図３でも付されている。この別
の連続炉では、入口 ４’をヘッド高Ｈを有し入斜角が
αで傾斜する管とした。出口５’は、同様なヘッド高Ｈ
を有し出斜角がα’で傾斜する管とした。なお、ベルト
の復路を、この別の連続炉では必ずしも封止する必要が
ない。
【００２１】因みに、上記の入出斜角α、α’をそれぞ
れ１５°とすると、傾斜する管状の入出口４’、５’は
その水平長１mでヘッド高が２６７mmとなり、本発明の
方法を実施するのにほぼ満足しうる炉内圧が得られた。
それと同時に、被加熱処理品の炉内への出し入れがより
容易になった。該入出斜角をより大きくし且つ／或いは
該水平長をより長くして、より高いヘッド高、即ち、よ
り高い炉内圧を得ることができることは、勿論なところ
である。
【００２２】
【発明の効果】既に上述した通り、蒸発し易い亜鉛、マ
ンガン、クロム、アルミニウム等の金属を含む合金の種
々の熱処理を、確実にかつ連続して行うことが、本発明
の方法で可能になった。更にまた、本発明の方法では高
い炉内圧が得られるので、炉の入出口の外気に対する遮
蔽が容易であり、従って炉内雰囲気が汚染されることが
少なく、よって雰囲気の消費も少なくなる副次的な効果
も認められた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法を実施するのに好適なトンネル状
連続炉の説明的な断面図である。
【図２】亜鉛等の蒸発し易い金属の温度との関連での蒸
気圧を示すグラフである。
【図３】本発明の方法を実施するのに好適な別なトンネ
ル状連続炉の説明的な断面図である。
【符号の説明】
１−加熱室 ２−予熱室 ３−冷却室 ４−入口ヘッド ５−出口ヘッド ６−メッシュベルト ７−ローラー ８−ベルト戻り室 ９−アルゴン供給管 Ｈ−ヘッド高 ４’−傾斜状入口ヘッド ５’−傾斜状出口ヘッド ８’−ベルトの復路 α−傾斜状入口管の入斜角 α’−傾斜状出口管の出斜角
【手続補正書】
【提出日】平成１３年６月２１日（２００１．６．２
１）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１６】
【実施例２】Ｃｒ３０％を含むステンレスSUS447J1鋼の
粉末を成形して、テストピースを作り、これを１３００
℃で焼結した。ヘッド高を３００mm（アルゴンガス炉内
圧：５．０Pa）とした。この様にして焼結熱処理したテ
ストピースを、５wt%食塩脱イオン化水中に浸積した。
４６時間経過後も錆も変色も認められなかった。一方、
真空炉内で焼結熱処理した同一のテストピース上には、
３０分後に錆の発生が認められた。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２３Ｋ 31/02 Ｂ２３Ｋ 31/02 ３１０Ｆ Ｆ２７Ｂ 9/04 Ｆ２７Ｂ 9/04 Ｆ２７Ｄ 7/06 Ｆ２７Ｄ 7/06 Ｂ

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】トンネル状連続炉内の雰囲気をアルゴンと
    し、このアルゴン雰囲気による炉内圧下で亜鉛、マンガ
    ン、クロム、アルミニウム等の蒸発し易い金属の一つ又
    は複数を含む合金を熱処理することを特徴とするアルゴ
    ン雰囲気下での金属の連続熱処理方法。
  2. 【請求項２】前記合金がステンレス鋼と、クロムを含む
    ニッケルろうとであって、このステンレス鋼をこのニッ
    ケルろうでろう付けすることを特徴とする請求項１記載
    の金属の連続熱処理方法。
  3. 【請求項３】合金がステンレス鋼粉末の成形品であり、
    これを焼結することを特徴とする請求項１記載の金属の
    連続熱処理方法。
  4. 【請求項４】合金が亜鉛を含む黄銅と、亜鉛を含む銀ろ
    うとであって、この黄銅をこの銀ろうでろう付けするこ
    とを特徴とする請求項１記載の金属の連続熱処理方法。
  5. 【請求項５】合金がマンガンを含むステンレス鋼粉末の
    成形品であり、これを焼結することを特徴とする請求項
    １記載の金属の連続熱処理方法。
  6. 【請求項６】アルゴン雰囲気による炉内圧を、ほぼ５．
    ０〜７７．２Paとする請求項１，２，３，４又は５記載
    の金属の連続熱処理方法。
  7. 【請求項７】アルゴン雰囲気による炉内圧を炉内への合
    金の入出口として起立するヘッドの高さによって変える
    ことを特徴とする請求項１又は６記載の金属の連続熱処
    理方法。
  8. 【請求項８】アルゴン雰囲気による炉内圧の上昇を炉内
    への合金の入出口を傾斜して高めることによって変える
    請求項１又は６記載の金属の連続熱処理方法。
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