JP2006188728A - Method for continuously vacuum-carburizing fine metallic parts, and apparatus therefor - Google Patents

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JP2006188728A JP2005000338A JP2005000338A JP2006188728A JP 2006188728 A JP2006188728 A JP 2006188728A JP 2005000338 A JP2005000338 A JP 2005000338A JP 2005000338 A JP2005000338 A JP 2005000338A JP 2006188728 A JP2006188728 A JP 2006188728A
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Koji Amano
宏地 天野
Yasushi Hara
恭 原
Seiji Kawaguchi
誠司 河口
Junichi Nishimoto
純一 西本
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  • Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for carburizing fine metallic parts having high strength, high precision, and a wall thickness of several millimeters or smaller such as a micromachine, and to provide a carburizing apparatus. <P>SOLUTION: The continuous vacuum-carburizing method comprises the steps of: hooking the fine metallic parts containing a desired or less amount of carbon onto a carrier wire 7; and continuously charging the fine metallic parts and the carrier wire 7 in a carburizing atmosphere 5 having a constant reduced pressure and a constant gas composition to carburize the parts. The continuous vacuum carburization apparatus for performing the method comprises at least one of core pipes 1, 11 and 12, and mechanisms 13 and 14 for respectively supplying and winding the carrier wire, which are all accommodated in a vacuum vessel 1. A carburizing source gas is supplied into the core pipe 1 through pipes 2 and 4 to form the carburizing atmosphere 5. A heater 10 heats the core pipe 1 to activate carbon of the carburizing source gas. Thus, the apparatus carburizes a material, for instance, having a small thickness of 0.02 to 3 mm with narrow variations in a carburized amount and without oxidizing the surface and forming soot thereon. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、靭性と耐摩耗性に優れた微少金属部品の連続真空浸炭方法と、同方法を実施するための装置とに関する。   The present invention relates to a continuous vacuum carburizing method for minute metal parts having excellent toughness and wear resistance, and an apparatus for carrying out the method.

耐磨耗用材料として用いられる鋼のほとんどは、炭素含有量が比較的多く、冷間加工性が悪い。従って、例えば鋼線の冷間線引工程においては、加工硬化した線材に頻繁に歪取り焼鈍を実施して硬さを下げる必要がある。このような頻繁な歪取り焼鈍は、工程のリードタイムを長くする。
さらに、溶製材の場合には、その凝固過程で巨大一次炭化物が材料中に生成される。この巨大炭化物は、その後の熱間加工、冷間加工でも破壊しきれずに残存する。そのため、この材料を線材として使用する場合、巨大炭化物が破壊の応力集中源として作用し、欠けや折損を引き起こす。
Most steels used as wear resistant materials have a relatively high carbon content and poor cold workability. Therefore, for example, in the cold drawing process of a steel wire, it is necessary to reduce the hardness by frequently performing strain relief annealing on the work-hardened wire. Such frequent strain relief annealing increases the lead time of the process.
Furthermore, in the case of a melted material, giant primary carbides are generated in the material during the solidification process. This giant carbide remains without being destroyed even in subsequent hot working and cold working. Therefore, when this material is used as a wire rod, giant carbides act as a stress concentration source for fracture, causing chipping and breakage.

このような問題点に対して、特許文献1は、成分バランスを限定した低炭素量の鋼材を、薄板や細線形状に加工し、その後に中心部まで浸炭化する技術を開示している。この技術は、硬質な炭化物が微細かつ均一に分布して、優れた靭性と耐磨耗性を有する金属材料を、高い製造効率で提供する。しかし、この特許には、線材や帯材に浸炭する際の問題点について何の言及もない。   With respect to such problems, Patent Document 1 discloses a technique in which a low-carbon steel material with a limited component balance is processed into a thin plate or a thin wire shape and then carburized to the center. This technology provides a metal material having excellent toughness and wear resistance in which hard carbides are finely and uniformly distributed with high production efficiency. However, this patent makes no mention of problems in carburizing wires or strips.

特許文献2、3には、金属帯に連続的に浸炭する方法を開示している。しかしながら、これら特許公報は、上述の特許が示しているような、材料の中心部まで均一に浸炭することについて、開示も示唆もしていない。   Patent Documents 2 and 3 disclose a method of continuously carburizing a metal strip. However, these patent publications do not disclose or suggest carburizing uniformly to the center of the material as shown in the above-mentioned patents.

鋼を浸炭する際の浸炭深さについて、実用上半無限遠深さの大きさを有する物体に浸炭を行う場合、浸炭ガスの炭素ポテンシャルを調節して浸炭するガス浸炭や、減圧下で浸炭を行う真空浸炭は、既知の技術である。
しかし、鋼線など小径の材料の場合、材料半径と浸炭深さが同一であるので、上述の特許文献1に示されているような、被加工物を炉に入れてから浸炭源を加える浸炭方法(以下、バッチ処理)をこの材料に適用しても、浸炭条件のばらつきがそのまま材料断面内部の炭素量に反映されてしまう。
Regarding carburizing depth when carburizing steel, when carburizing an object with a practically semi-infinite depth, carburizing by carburizing by adjusting the carbon potential of the carburizing gas or by carburizing under reduced pressure. The vacuum carburizing performed is a known technique.
However, in the case of a material having a small diameter such as a steel wire, the material radius and the carburizing depth are the same. Therefore, as shown in the above-mentioned Patent Document 1, carburizing is performed by adding a carburizing source after putting the workpiece into the furnace. Even if a method (hereinafter referred to as batch processing) is applied to this material, variations in carburizing conditions are directly reflected in the carbon content inside the material cross section.

これに加えて、特にガス浸炭の場合、材料表面部へのすすの付着により、浸炭量が多くなって粗大炭化物が生成し、あるいは表面酸化によって表面欠陥が生じたり、炭素量が不足して、所定の熱処理硬さが得られないという問題が生じやすい。
特に線径が小さい材料をバッチ処理する場合には、炉内への浸炭雰囲気ガスの導入の初期段階において、所定の浸炭量に達してしまい、その制御は困難を極める。さらに、比表面積が大きいぶん、表面欠陥の影響も無視できない。
In addition to this, especially in the case of gas carburizing, the amount of carburizing increases due to the adhesion of soot to the surface of the material, coarse carbides are generated, or surface defects occur due to surface oxidation, the amount of carbon is insufficient, There is a tendency that a predetermined heat treatment hardness cannot be obtained.
In particular, when batch processing a material having a small wire diameter, a predetermined carburizing amount is reached in the initial stage of introducing the carburizing atmosphere gas into the furnace, and its control is extremely difficult. Furthermore, the influence of surface defects cannot be ignored due to the large specific surface area.

一方、近年マイクロマシン等に数mm以下の大きさの部品が使用されている。かかる部品の場合は、材料の硬さ等が硬いと加工がしにくく精密な加工ができないので、浸炭等の処理はおこなわれない。また、加工後に従来の浸炭をしても、浸炭深さが浅くしたり、浸炭量を調整することはできないので変形が大きいので、かかる微少金属部品についての浸炭は例がない。
特許第3053605号公報 特開平6−192814号公報 特開平7−126829号公報
On the other hand, parts having a size of several mm or less have been used in recent years for micromachines and the like. In the case of such a component, if the hardness of the material is hard, it is difficult to process and precise processing cannot be performed, and therefore, carburization or the like is not performed. Further, even if conventional carburizing is performed after machining, the carburizing depth cannot be reduced or the amount of carburizing cannot be adjusted, and the deformation is large, so there is no example of carburizing such a minute metal part.
Japanese Patent No. 3053605 JP-A-6-192814 Japanese Patent Laid-Open No. 7-126829

本発明の課題は、かかるマイクロマシン等の肉厚が数mm以下の大きさの部品に浸炭を施し、強度の強く、精度の高い微少金属部品の浸炭方法を提供することを目的とする。
本発明の他の目的は、上記方法を効果的に実施する浸炭装置の提供である。
An object of the present invention is to provide a carburizing method for a minute metal part having high strength and high accuracy by carburizing a part having a thickness of several mm or less such as a micromachine.
Another object of the present invention is to provide a carburizing apparatus that effectively implements the above method.

本発明者等は、別途出願した、未公開の国際出願(出願番号 PCT/JP2004/009181)において、前述した金属線等の材料への浸炭量のばらつきが極めて少なく、かつ表面酸化やスーティングの無い、金属線、金属帯もしくは金属パイプの浸炭方法を提供した。さらなる研究の結果、金属線を連続して移動させながら、浸炭処理することにより、均一で安定した浸炭が行えるので、これをさらに進めることにより、金属線ばかりでなく、微少部品を容易に浸炭できることを知得した。   The inventors of the present invention have filed a separate application in an unpublished international application (Application No. PCT / JP2004 / 009181), and there is very little variation in the amount of carburization of the material such as the metal wire, and surface oxidation and sooting. There was no carburizing method for metal wire, metal strip or metal pipe. As a result of further research, it is possible to carburize uniformly and stably by continuously carburizing while moving the metal wire continuously. By further promoting this, it is possible to easily carburize not only the metal wire but also minute parts. I knew.

この知得により、上記第1の目的を達成するために、本発明によると、5kPa以下の減圧下で、鎖式飽和炭化水素、鎖式不飽和炭化水素ガスおよび環状炭化水素のうちの一つを浸炭源として、圧力およびガス組成が一定の、少なくとも一つの浸炭雰囲気を形成することと、この浸炭雰囲気中の炭素を活性化することと、所望の炭素含有量またはそれよりも少ない炭素含有量の微少金属部品が係止されたキャリア線を連続的に前記浸炭雰囲気を通して、微少金属部品に浸炭することを含む、連続真空浸炭方法が提供される。   With this knowledge, in order to achieve the first object, according to the present invention, one of chain saturated hydrocarbon, chain unsaturated hydrocarbon gas and cyclic hydrocarbon is used under a reduced pressure of 5 kPa or less. Forming at least one carburizing atmosphere with a constant pressure and gas composition, activating the carbon in the carburizing atmosphere, and a desired carbon content or less There is provided a continuous vacuum carburizing method including continuously carburizing a carrier wire, on which the minute metal parts are locked, into the minute metal parts through the carburizing atmosphere.

上記方法を効果的に実施するため、本発明の別の様相による連続真空浸炭装置は、一定空間を囲み、微少金属部品が係止されたキャリア線を連続的に該一定空間を通すように形成した炉心部と、圧力およびガス組成が一定の、すくなくとも一つの浸炭雰囲気を形成するように、5kPa以下の減圧下で、鎖式飽和炭化水素、鎖式不飽和炭化水素ガスおよび環状炭化水素のうちの一つを浸炭源として炉心部内に供給し排気する手段と、炉心部内で浸炭源中の炭素を活性化する手段とを有する。   In order to effectively carry out the above method, a continuous vacuum carburizing apparatus according to another aspect of the present invention is formed so as to surround a fixed space and continuously pass a carrier wire locked with a minute metal part through the fixed space. Of the chain saturated hydrocarbon, the chain unsaturated hydrocarbon gas and the cyclic hydrocarbon under a reduced pressure of 5 kPa or less so as to form at least one carburizing atmosphere with a constant pressure and gas composition. One of these is used as a carburizing source to supply and exhaust in the core, and to activate carbon in the carburizing source in the core.

上記構成によると、浸炭雰囲気は、材料表面に酸化物層ができず、浸炭源が材料表面にすすを発生させない減圧状態であるとともに、炭素が活性化された状態で、圧力およびガス組成が一定である。被浸炭材料をこのような雰囲気中に通すことにより、浸透量のばらつきのすくない良好な浸炭が可能である。材料は連続して浸炭可能であり、多量の材料を効率的に処理することができる。微少金属部品はキャリア線に金属線材で結び付けたり、穴を設けキャリア線に通したり、クリップ等で止める等する。   According to the above configuration, the carburizing atmosphere is a reduced pressure state in which an oxide layer is not formed on the material surface, the carburizing source does not generate soot on the material surface, and the pressure and gas composition are constant while carbon is activated. It is. By passing the carburized material through such an atmosphere, it is possible to perform good carburizing with little variation in the amount of penetration. The material can be continuously carburized and a large amount of material can be processed efficiently. A minute metal part is tied to a carrier wire with a metal wire, or a hole is made to pass through the carrier wire, or a clip or the like is used.

上記連続真空浸炭方法は、さらに、浸炭雰囲気に続いて微少金属部品及びキャリア線が通る、浸炭源の存在しない一定領域を加熱して、微少金属部品に浸炭された炭素をその断面内部へ拡散させることを含むことが好ましい。
この一定領域には、キャリアガスを供給し排気して、キャリアガス雰囲気を形成しても良い。
そのため、上記連続真空浸炭装置は、微少金属部品及びキャリア線の移動方向に関して前記浸炭雰囲気の下流側に、浸炭源の存在しない、少なくとも一つのキャリアガス雰囲気を形成するように、炉心部にキャリアガスを供給し排気する手段を有することが好適である。
このような領域の設置によって、所望の炭素量を確実に材料内部へ拡散させることができる。
The continuous vacuum carburizing method further heats a certain area where the carburizing atmosphere does not exist, followed by the carburizing atmosphere, and diffuses the carburized carbon in the metal parts into the cross section. It is preferable to include.
In this fixed region, a carrier gas may be supplied and exhausted to form a carrier gas atmosphere.
Therefore, the continuous vacuum carburizing apparatus has a carrier gas in the core portion so as to form at least one carrier gas atmosphere that does not have a carburizing source on the downstream side of the carburizing atmosphere with respect to the moving direction of the minute metal parts and the carrier wire. It is preferable to have means for supplying and exhausting.
By setting such a region, a desired amount of carbon can be reliably diffused into the material.

上記炭素の活性化は、浸炭雰囲気を850℃〜1050℃に加熱して行うことが好ましい。浸炭源ガスは加熱によって分解し、活性炭素を生ずる。この温度範囲は、浸炭源ガスの反応と、材料中へ浸入した炭素の拡散とを促進し、一方、材料中の粒成長を抑制する。
炭素の活性化は、浸炭雰囲気の加熱に加えて、炭素をプラズマ化してもよい。その為、上記連続真空浸炭装置は、炉心部を400℃〜1050℃に加熱する電気ヒータと、グロー放電を行う放電器を有することが好ましい。炭素イオンを加速することによって、材料への浸炭を一層効率的に行うことができる。
The carbon activation is preferably performed by heating the carburizing atmosphere to 850 ° C. to 1050 ° C. The carburizing source gas is decomposed by heating to produce activated carbon. This temperature range promotes the reaction of the carburizing source gas and the diffusion of carbon that has penetrated into the material, while suppressing grain growth in the material.
For the activation of carbon, in addition to heating in a carburizing atmosphere, carbon may be converted into plasma. Therefore, it is preferable that the continuous vacuum carburizing apparatus includes an electric heater that heats the core to 400 ° C. to 1050 ° C. and a discharger that performs glow discharge. By accelerating the carbon ions, carburization of the material can be performed more efficiently.

上記方法は、さらに、浸炭雰囲気の周囲を、この浸炭雰囲気よりも低圧にすることを含んでいてもよい。
上記装置は、微少金属部品及びキャリア線を炉心部に通すための繰り出し巻き取り機構と、炉心部、供給排気手段ならびに加熱手段を収納する真空容器とを有し、この真空容器が、その内部を炉心部内よりも低圧に保つようになっていることが好ましい。
周囲を低圧にすることにより、反応劣化したガスを速やかに浸炭雰囲気外へ出すとともに、外部の汚染ガスが浸炭雰囲気内に流入することを防止する。こうして、浸炭雰囲気内のガス組成を望ましい状態に安定して保つことができる。
The method may further include lowering the surroundings of the carburizing atmosphere to a lower pressure than the carburizing atmosphere.
The apparatus includes a take-up take-up mechanism for passing a minute metal part and a carrier wire through the core, and a vacuum vessel that houses the core, supply / exhaust means, and heating means. It is preferable to keep the pressure lower than that in the core.
By making the surroundings low in pressure, the reaction-deteriorated gas is quickly taken out of the carburizing atmosphere, and outside polluted gas is prevented from flowing into the carburizing atmosphere. Thus, the gas composition in the carburizing atmosphere can be stably maintained in a desired state.

上記方法は、微少金属部品及びキャリア線を浸炭雰囲気に、次いで浸炭源のない一定領域を通すことを複数回繰り返してもよい。
このような方法を実施する為に、上記連続真空浸炭装置では、炉心部と供給排気手段が、炉心部内に複数の浸炭雰囲気を形成するようになっていることが好ましい。
鉄鋼材料によっては、中心部まで浸炭させるのに必要な炭素量を一度に浸炭すると、表面に粗大な網状炭化物を析出してしまうおそれがある。この場合には、少しづつ浸炭と拡散を複数回繰り返すパルス浸炭が有効である。炉心部に複数の浸炭雰囲気を形成することによって、このようなパルス浸炭を行うことができる。
The above method may be repeated a plurality of times by passing the minute metal part and the carrier wire through a carburizing atmosphere and then passing through a certain region without a carburizing source.
In order to carry out such a method, in the continuous vacuum carburizing apparatus, it is preferable that the core part and the supply / exhaust means form a plurality of carburizing atmospheres in the core part.
Depending on the steel material, if the amount of carbon necessary for carburizing to the center is carburized at one time, coarse reticulated carbide may be deposited on the surface. In this case, pulse carburizing that repeats carburizing and diffusing gradually a plurality of times is effective. Such pulse carburization can be performed by forming a plurality of carburizing atmospheres in the core.

浸炭は、微少金属部品が所望の炭素含有量またはそれ以上の炭素含有量となるまで行うことが好ましい。
このような方法によると、低炭素含有量の材料を用い、この材料を切削加工やプレス加工、折り曲げ加工等の一般的な加工で所望の形状にし、次いで良好な浸炭処理を行うことにより、材料の加工を容易にし、所望の強度を与えることができる。
Carburization is preferably performed until the minute metal part has a desired carbon content or higher.
According to such a method, a material having a low carbon content is used, and this material is formed into a desired shape by general processing such as cutting, pressing, and bending, and then subjected to a good carburizing process. Can be easily processed to give a desired strength.

浸炭する微少金属部品は、肉厚部の厚みが0.02mmから3mmが好ましい。3mm以上では他の従来の浸炭方法で充分である。0.02mm以下では制御が困難である。本発明の連続真空浸炭方法は、一定浸炭雰囲気の中に微少金属部品を連続的に送ることにより、大きさと浸炭深さがほぼ同じレベルの小さい材料であっても、浸炭ばらつきが極めてわずかである。
浸炭は、材料の断面中心部まででもよく、或いはその表層部のみであってもよい。
The thickness of the thick part of the minute metal parts to be carburized is preferably 0.02 mm to 3 mm. If it is 3 mm or more, other conventional carburizing methods are sufficient. Control is difficult at 0.02 mm or less. In the continuous vacuum carburizing method of the present invention, by continuously sending minute metal parts in a constant carburizing atmosphere, even if the material is small in size and carburizing depth, there is very little variation in carburizing. .
Carburization may be performed up to the center of the cross section of the material, or only the surface layer portion thereof.

浸炭する微少金属部品に材料は、機械構造用炭素鋼、機械構造用合金鋼、工具鋼、ばね鋼、またはステンレス鋼であってもよい。
或いは、浸炭する微少金属部品の材料は、ボロン、チタン、バナジウム、クロム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、ハフニウム、タンタル、およびタングステンの炭化物形成元素を1元素以上含むニッケルおよびコバルト合金のうちの一つであってもよい。
或いは、浸炭する微少金属部品の材料は、ボロン、チタン、バナジウム、クロム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、ハフニウム、タンタル、およびタングステンの炭化物形成元素のうちの1元素を主成分とする金属または合金であってもよい。キャリア線は適宜鋼線等を使用する。キャリア線の太さは、微少金属部品に合わせ、0.5〜数mm程度のものを使用すればよい。また、帯等であって、微少金属を保持する係止穴等を設けてもよい。
The material for the minute metal parts to be carburized may be carbon steel for machine structure, alloy steel for machine structure, tool steel, spring steel, or stainless steel.
Alternatively, the material of the minute metal parts to be carburized is one of nickel and cobalt alloys containing one or more carbide forming elements of boron, titanium, vanadium, chromium, zirconium, niobium, molybdenum, hafnium, tantalum, and tungsten. There may be.
Alternatively, the material of the minute metal parts to be carburized is a metal or an alloy containing as a main component one of carbide forming elements of boron, titanium, vanadium, chromium, zirconium, niobium, molybdenum, hafnium, tantalum, and tungsten. May be. As the carrier wire, a steel wire or the like is appropriately used. The thickness of the carrier wire may be about 0.5 to several mm in accordance with the minute metal parts. Moreover, it is a belt | band | zone etc., Comprising: You may provide the locking hole etc. which hold | maintain a minute metal.

以上述べた通り、本発明の連続真空浸炭方法および装置によると、微少金属部品及びキャリア線を一定浸炭雰囲気中に通すことにより、浸透量のばらつきの極めて少ない、微少金属部品の良好な浸炭を行うことが可能である。特に、材料の径や厚みが小さい微少金属部品の場合、従来、熱処理後に所定の硬さが得られない問題や、或いは粗大炭化物が生成する、あるいは変形する、精度が全くでないという問題があったが、本発明の方法および装置によると、これらの問題を防止することができる。   As described above, according to the continuous vacuum carburizing method and apparatus of the present invention, fine metal parts having a very small variation in permeation amount are satisfactorily carburized by passing the fine metal parts and the carrier wire through a constant carburizing atmosphere. It is possible. In particular, in the case of a minute metal part having a small material diameter or thickness, conventionally, there has been a problem that a predetermined hardness cannot be obtained after heat treatment, or that a coarse carbide is generated or deformed, and there is no accuracy at all. However, according to the method and apparatus of the present invention, these problems can be prevented.

本発明の連続真空浸炭方法と装置を、添付図面に示す実施例に基づいて詳細に説明する。図1は、本実施例の連続真空浸炭装置ないし炉を詳細に示している。
この連続真空浸炭炉は、細長い真空容器9と、同容器内にその長手方向に沿って配置した複数(図示例では3つ)の炉心管1,11,12と、所定径に線引き完了した鋼線7を、これら炉心管から成る炉心部に通す繰り出し巻き取り機構とを有する。
The continuous vacuum carburizing method and apparatus of the present invention will be described in detail based on the embodiments shown in the accompanying drawings. FIG. 1 shows in detail the continuous vacuum carburizing apparatus or furnace of this embodiment.
This continuous vacuum carburizing furnace includes a long and narrow vacuum vessel 9, a plurality of (three in the illustrated example) core tubes 1, 11, and 12 disposed along the longitudinal direction in the vessel, and steel that has been drawn to a predetermined diameter. It has a feed and take-up mechanism for passing the wire 7 through a core part composed of these core tubes.

各炉心管1,11または12は、両端を開いた細長い形状で、浸炭ガス導入管2と、キャリアガス導入管3と、一対の排気管4,4を備えている。さらに、各炉心管には、その長手方向に沿って電気ヒータ10が設けられている。
これら導入管2,3と排気管4,4は、真空容器9を貫いて炉心管に接続していて、真空容器外から浸炭ガスとキャリアガスを炉心管へ導入し、真空容器外へ排出するようになっている。
Each reactor core tube 1, 11 or 12 has an elongated shape with both ends open, and includes a carburizing gas introduction tube 2, a carrier gas introduction tube 3, and a pair of exhaust tubes 4 and 4. Further, each furnace core tube is provided with an electric heater 10 along its longitudinal direction.
The introduction pipes 2 and 3 and the exhaust pipes 4 and 4 are connected to the core tube through the vacuum vessel 9, and introduce carburizing gas and carrier gas from the outside of the vacuum vessel into the core tube and discharge them outside the vacuum vessel. It is like that.

排気管4,4は、炉心管の長手方向に関して浸炭ガス導入管2の両側に配置され、これら排気管の間の炉心管内は、浸炭ガスが占める浸炭部5となる。キャリアガス導入管3は、鋼線7の移動方向に関して、導入管2と排気管4,4の下流側に配置され、この下流側の炉心管内はキャリアガスの充満する拡散部6となる。
なお、図2では、炉心管1のみに参照符号2から6および10を付しているが、炉心管11,12も同様な構造である。
The exhaust pipes 4 and 4 are arranged on both sides of the carburizing gas introduction pipe 2 with respect to the longitudinal direction of the furnace core pipe, and the inside of the furnace core pipe between these exhaust pipes is a carburized portion 5 occupied by the carburizing gas. The carrier gas introduction pipe 3 is arranged on the downstream side of the introduction pipe 2 and the exhaust pipes 4 and 4 with respect to the moving direction of the steel wire 7, and the inside of the downstream core tube becomes a diffusion portion 6 filled with carrier gas.
In FIG. 2, only the core tube 1 is provided with reference numerals 2 to 6 and 10, but the core tubes 11 and 12 have the same structure.

真空容器9は、真空排気弁(図示なし)を設けた排気管8を有し、容器内を排気可能である。
繰り出し巻き取り機構は、真空容器内で炉心管1,11,12の両側に配置した繰り出し側ボビン13と、巻き取り側ボビン14とを含む。これらボビン13,14は回転駆動され、ボビン13に巻いたキャリア線7を繰り出し、炉心管1,11,12を通してボビン14に巻き取る。キャリア線7には図示しない微少金属部品が係止される。
なお、繰り出し巻き取り機構は真空容器の外に設置しても良い。この場合、差動排気機構を設けて、鋼線7の移動に伴って大気が真空容器内へ侵入しないようにすることが望ましい。
The vacuum container 9 has an exhaust pipe 8 provided with a vacuum exhaust valve (not shown), and can exhaust the interior of the container.
The pay-out take-up mechanism includes a pay-out side bobbin 13 and a take-up side bobbin 14 disposed on both sides of the core tubes 1, 11, 12 in the vacuum vessel. These bobbins 13 and 14 are rotationally driven to feed out the carrier wire 7 wound around the bobbin 13 and wind it around the bobbin 14 through the core tubes 1, 11 and 12. A minute metal part (not shown) is locked to the carrier wire 7.
Note that the pay-out and winding mechanism may be installed outside the vacuum vessel. In this case, it is desirable to provide a differential evacuation mechanism so that the atmosphere does not enter the vacuum vessel as the steel wire 7 moves.

この連続真空浸炭炉は、本発明方法の実施例に従って、次のように運転する。
先ず、微少金属部品が取り付けられたキャリア線7を、繰り出し側ボビン13から炉心管1,11,12に通して、巻き取り側ボビン14に接続する。次いで、排気管8から真空容器9全体を十分に排気する。真空容器内が10Pa以下の所定の真空度になると、ヒータ10に電流を流して、炉心管1,11,12を850℃から1050℃の所定の温度に加熱する。
This continuous vacuum carburizing furnace operates as follows according to an embodiment of the method of the present invention.
First, the carrier wire 7 to which a minute metal part is attached is passed through the core tube 1, 11, 12 from the feeding side bobbin 13 and connected to the winding side bobbin 14. Next, the entire vacuum vessel 9 is sufficiently exhausted from the exhaust pipe 8. When the inside of the vacuum vessel reaches a predetermined degree of vacuum of 10 Pa or less, a current is supplied to the heater 10 to heat the core tubes 1, 11, and 12 to a predetermined temperature of 850 ° C to 1050 ° C.

その後、浸炭ガス導入管2およびキャリアガス導入管3から、エチレンなどの浸炭源ガスおよび窒素またはアルゴンなどのキャリアガスを炉心管1,11,12内へ導入する。同時に、排気管8の真空排気弁を調節して、真空容器9内の真空を制御することにより、炉心管1,11,12内部の圧力を5kPa以下、好ましくは1〜3kPaまで復圧する。
かかる雰囲気調整の後に、繰り出し巻き取り機構を作動し、微少金属部品が取り付けられたキャリア線7を炉心管1,11,12を通過させて、ボビン14に巻き取る。必要量の微少金属部品が得られたら、炉を冷却し、真空容器を真空破壊し、ボビンごと微少金属部品及びキャリア線7を炉から取り出す。キャリア線より微少金属部品を外し、浸炭した微少金属部品が得られる。キャリア線は次の浸炭に再利用することができる。
Thereafter, a carburizing source gas such as ethylene and a carrier gas such as nitrogen or argon are introduced from the carburizing gas introduction pipe 2 and the carrier gas introduction pipe 3 into the core tubes 1, 11, and 12. At the same time, by adjusting the vacuum exhaust valve of the exhaust pipe 8 to control the vacuum in the vacuum vessel 9, the pressure inside the core tube 1, 11, 12 is restored to 5 kPa or less, preferably 1 to 3 kPa.
After such an atmosphere adjustment, the take-up take-up mechanism is operated, and the carrier wire 7 to which the minute metal parts are attached is passed through the core tubes 1, 11, 12 and taken up on the bobbin 14. When the required amount of fine metal parts is obtained, the furnace is cooled, the vacuum vessel is broken in vacuum, and the fine metal parts and the carrier wire 7 together with the bobbin are taken out of the furnace. By removing the fine metal parts from the carrier wire, carburized fine metal parts can be obtained. The carrier wire can be reused for the next carburization.

浸炭源ガスは、850℃〜1050℃に加熱された各炉心管に、導入管2と排気管4,4から連続的に導入および排気されることによって、真空浸炭可能な、圧力および組成ガスの一定な浸炭雰囲気として機能する。この雰囲気は、そこを通過する微少金属部品を浸炭させる。浸炭された微少金属部品は、続いて、各炉心管の加熱された拡散部6を通る。この拡散部には浸炭源となるガスが無く、微少金属部品の表面から浸炭された炭素が合金断面内部に拡散する。
浸炭部分は表面近傍に限定しても、中心部まで全体を浸炭してもよい。
The carburizing source gas is a pressure and composition gas capable of being vacuum carburized by being continuously introduced and exhausted from the introduction pipe 2 and the exhaust pipes 4 and 4 into each furnace core tube heated to 850 ° C. to 1050 ° C. Functions as a constant carburizing atmosphere. This atmosphere carburizes the minute metal parts passing therethrough. The carburized minute metal part then passes through the heated diffusion part 6 of each core tube. There is no gas that becomes a carburizing source in the diffusion portion, and carbon that has been carburized from the surface of the minute metal part diffuses into the inside of the alloy cross section.
The carburized portion may be limited to the vicinity of the surface or the entire carburized portion may be carburized.

本発明の連続真空浸炭方法は、5kPa以下の減圧下で、鎖式飽和炭化水素または鎖式不飽和炭化水素ガスまたは環状炭化水素を浸炭源としている。その理由は、5kPaを超える圧力では被処理材料の表面にすすが発生し、正常に浸炭できなくなるからである。また、減圧下の浸炭雰囲気とする理由は、常圧下で行うガス浸炭では、被処理材料の表面に5〜10μmの酸化物層が生成するからである。特に、比表面積の大きい肉厚部の微少金属部品においては、それによる欠陥が及ぼす影響が大きい。   The continuous vacuum carburizing method of the present invention uses a chain saturated hydrocarbon, a chain unsaturated hydrocarbon gas or a cyclic hydrocarbon as a carburizing source under a reduced pressure of 5 kPa or less. The reason is that soot is generated on the surface of the material to be treated at a pressure exceeding 5 kPa, and carburization cannot be normally performed. The reason why the carburized atmosphere is set under reduced pressure is that, in gas carburizing performed under normal pressure, an oxide layer of 5 to 10 μm is formed on the surface of the material to be treated. In particular, in a thin metal part having a large specific surface area and a thick part, the effect of the defect is large.

上述した浸炭雰囲気の加熱温度条件は、850℃以下では、アセチレン等の特定のガスを除いて、浸炭源となるべきガスが、材料の表面でセメンタイトを形成する反応を開始せず、結果として材料が浸炭されないからである。また、850℃以下では、炭素の鋼中での拡散速度が小さく、浸炭拡散作業が非能率になるからである。一方、1050℃以下としたのは、1050℃を超える温度では鋼線の粒成長が著しく、機械的性質を損なうからである。   When the heating temperature condition of the carburizing atmosphere described above is 850 ° C. or lower, the gas to be a carburizing source does not start a reaction to form cementite on the surface of the material except for a specific gas such as acetylene. Is not carburized. Further, at 850 ° C. or lower, the diffusion rate of carbon in steel is small, and the carburizing diffusion work becomes inefficient. On the other hand, the reason why the temperature is set to 1050 ° C. or lower is that at a temperature exceeding 1050 ° C., the grain growth of the steel wire is remarkable and the mechanical properties are impaired.

本発明の連続真空浸炭方法で処理する微少金属部品の材料の肉厚は0.02mm〜3mmであることが好ましい。0.02mm未満では、浸炭深さのコントロールが困難である。3mmを超える肉厚では、中心部まで浸炭するに要する浸炭時間が長く、ガス導入時間のばらつきによる影響が少ないので、浸炭にあえて本発明の方法を用いる必要性が無いからである。
なお、微少金属部品の大きさにかかわらず、その表層部分のみを一定濃度で浸炭する場合には、本発明の方法が有効であることはいうまでもない。
It is preferable that the thickness of the material of the minute metal part processed by the continuous vacuum carburizing method of the present invention is 0.02 mm to 3 mm. If it is less than 0.02 mm, it is difficult to control the carburization depth. This is because when the thickness exceeds 3 mm, the carburizing time required for carburizing to the center is long and the influence of variations in the gas introduction time is small, so there is no need to use the method of the present invention for carburizing.
Needless to say, the method of the present invention is effective when only the surface layer portion is carburized at a constant concentration regardless of the size of the minute metal part.

上記実施例では、炉心管1,11,12を加熱して浸炭源ガス中の炭素を活性化しているが、これにプラズマ化を併用してもよい。
図2は、そのような真空プラズマ浸炭を行う、本発明の別の実施例による連続真空浸炭装置の要部を示している。この装置は、プラズマ化を行う部分を除いて、図1の実施例と同様の構成でよく、同一ないし同様な構成部分には同一の参照符号を付して説明を省略する。
In the above embodiment, the core tubes 1, 11, and 12 are heated to activate carbon in the carburizing source gas.
FIG. 2 shows a main part of a continuous vacuum carburizing apparatus according to another embodiment of the present invention that performs such vacuum plasma carburizing. This apparatus may have the same configuration as that of the embodiment of FIG. 1 except for the part that converts to plasma, and the same or similar components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

この実施例の連続真空浸炭装置は、図1の装置構成に加えて、放電器15を備える。放電器15は、炉心管1と、ボビン13を介して微少金属部品及び電導可能なキャリア鋼線7とに電気接続されている。装置の作動時、放電器15は、炉心管1を陽極とし微少金属部品及びキャリア鋼線7を陰極として電圧を加える。これにより、炉心管1内にグロー放電が起こり、導入された浸炭源ガスをプラズマ化する。加えて、電気ヒータ10が、炉心管1を400℃〜1050℃に加熱する。
プラズマ浸炭源ガス中の炭素はイオン化され、この炭素イオンが微少金属部品の表面に効果的に付着する。本実施例の装置は、こうして、浸炭源ガスをプラズマ化することにより、微少金属部品の浸炭を一層促進する。
The continuous vacuum carburizing apparatus of this embodiment includes a discharger 15 in addition to the apparatus configuration of FIG. The discharger 15 is electrically connected to the furnace core tube 1 and the carrier steel wire 7 that can conduct electricity and the fine metal parts via the bobbin 13. During the operation of the apparatus, the discharger 15 applies a voltage with the core tube 1 as an anode and the fine metal parts and the carrier steel wire 7 as a cathode. Thereby, glow discharge occurs in the furnace core tube 1 and the introduced carburizing source gas is turned into plasma. In addition, the electric heater 10 heats the core tube 1 to 400 ° C. to 1050 ° C.
Carbon in the plasma carburizing source gas is ionized, and the carbon ions effectively adhere to the surface of the minute metal part. Thus, the apparatus of the present embodiment further promotes the carburizing of the minute metal parts by converting the carburizing source gas into plasma.

図3Aは、図2の連続真空浸炭装置のガス導入管2,3および排気管4,4を拡大して示している。
図3Aの管配置は、各炉心管の斜線部分のみを浸炭源ガス雰囲気すなわち浸炭部5とし、図面右側の、隣接した領域を浸炭源ガスの存在しない拡散部6とするためのものである。すなわち、浸炭ガスとキャリアガスは同時に炉心管内に導入され、その内部で混合しようとする。排気管4を導入管2と3の間に配置し、両ガスの中間部において炉心管から独立に排気することにより、浸炭ガスが炉心管の右側へ侵入することを防ぐことができる。
FIG. 3A shows an enlarged view of the gas introduction pipes 2 and 3 and the exhaust pipes 4 and 4 of the continuous vacuum carburizing apparatus of FIG.
The tube arrangement of FIG. 3A is for making the carburized source gas atmosphere, that is, the carburized portion 5 only in the hatched portion of each core tube, and the adjacent region on the right side of the drawing as the diffusion portion 6 in which no carburized source gas exists. That is, the carburizing gas and the carrier gas are simultaneously introduced into the furnace core tube, and try to mix them inside. By disposing the exhaust pipe 4 between the introduction pipes 2 and 3 and exhausting it independently from the core tube at the middle part of both gases, it is possible to prevent the carburizing gas from entering the right side of the core tube.

炉心管への浸炭源の導入および排気は炉心管内部の浸炭源を適正圧力および雰囲気に保つために行うものであり、浸炭ガスの導入位置から排気部分までの範囲に、浸炭源となるガスが存在する。このガスが拡散部に漏れるのを防止するために、ブロッキング用のキャリアガス導入管を拡散部との境界付近に設置しても良い。
あるいは、浸炭部の炉心管部分と拡散部の炉心管部分を切り離して、浸炭部に導入される浸炭源ガスを真空容器内へ逃がすことにより、浸炭ガスの拡散部への漏れ出しを防いでもよい。いずれにしても、浸炭部と拡散部を、それぞれ浸炭源ガス雰囲気と、浸炭源の存在しない雰囲気に保つことが重要である。
The introduction and exhaust of the carburizing source into the furnace core tube is performed in order to keep the carburizing source inside the furnace core tube at an appropriate pressure and atmosphere, and the carburizing source gas is located in the range from the introduction position of the carburizing gas to the exhaust part. Exists. In order to prevent this gas from leaking into the diffusion part, a blocking carrier gas introduction pipe may be installed in the vicinity of the boundary with the diffusion part.
Alternatively, it may be possible to prevent the carburizing gas from leaking to the diffusion part by separating the core tube part of the carburizing part and the core part of the diffusion part and letting the carburizing source gas introduced into the carburizing part escape into the vacuum vessel. . In any case, it is important to keep the carburized portion and the diffusion portion in a carburizing source gas atmosphere and an atmosphere in which no carburizing source exists, respectively.

図3Bと図3Cは、拡散部への浸炭ガスの漏れ出しを防ぐ為の、図3Aの配置の変更例をそれぞれ示している。
図3Bの例では、炉心管右側領域への浸炭ガスの侵入防止をより確実にするために、炉心管へのキャリアガス導入管31−33と、排気管41,42を増やしている。
図3Cの例では、浸炭領域用の炉心管と拡散領域用の炉心管とを完全に分けて設置している。この場合、浸炭ガスおよびキャリアガスはそれぞれの炉心管から真空容器内へ逃げるので、炉心管から直接排気する必要は無い。
FIG. 3B and FIG. 3C each show a modification of the arrangement of FIG. 3A in order to prevent the carburizing gas from leaking into the diffusion part.
In the example of FIG. 3B, the carrier gas introduction pipes 31-33 and the exhaust pipes 41 and 42 to the furnace core tube are increased in order to more reliably prevent the carburizing gas from entering the right side region of the furnace core tube.
In the example of FIG. 3C, the core tube for the carburizing region and the core tube for the diffusion region are installed separately. In this case, since the carburizing gas and the carrier gas escape from the respective core tubes into the vacuum vessel, there is no need to exhaust directly from the core tubes.

本発明の微少金属部品として直径(肉厚)を35μmのステンレス極細線からなる幅2cm、長さ10cmの微少金網を金網の編み目にキャリア線を通し、移動しないようにクリップで両端を止めて前述の炉内をキャリア線と共に通過させて浸炭した例について説明する。この例は本発明者等が出願した未公開の特願2004−280095号で試験した例である。図4は本発明のステンレス極細線の金網の実施の形態を示す出発材料の成分を示す表、図5は本発明のステンレス極細線の金網の浸炭前の部分拡大写真、図6本発明の実施の形態を示すステンレス極細線の金網の部分拡大写真、図7は図5のステンレス極細線を切断した部分拡大断面組織写真である。本実施例のステンレス極細線の金網は伸線等により直径を35μmにされた図4に示す成分のSUS304(JIS G 4308)相当のオーステナイト系ステンレス鋼線材を格子状に編み込み金網に製織した。製織後、互いに重なる部分の一部をつぶして接触変形させ、図5に示すような金網に成形する。このとき、オーステナイト系ステンレス鋼線材の抗張力は976MPaと低い一方、伸びは29.6%程度であり、容易に製織でき、つぶれやすく金網として精度よく成形しやすい。   The fine metal part of the present invention is a fine metal mesh having a diameter (thickness) of 35 μm and a stainless steel fine wire with a width of 2 cm and a length of 10 cm. An example of carburizing through a furnace with a carrier wire will be described. This is an example tested in the unpublished Japanese Patent Application No. 2004-280095 filed by the present inventors. FIG. 4 is a table showing components of starting materials showing an embodiment of a stainless steel wire mesh according to the present invention. FIG. 5 is a partially enlarged photograph of the stainless steel wire mesh according to the present invention before carburization. FIG. FIG. 7 is a partially enlarged cross-sectional structure photograph of the stainless fine wire shown in FIG. 5 cut. The wire mesh of the stainless fine wire of this example was woven into a wire mesh by weaving austenitic stainless steel wire equivalent to SUS304 (JIS G 4308) having a diameter of 35 μm by wire drawing or the like into a lattice shape. After weaving, some of the overlapping parts are crushed and deformed into contact, and formed into a wire mesh as shown in FIG. At this time, the tensile strength of the austenitic stainless steel wire is as low as 976 MPa, while the elongation is about 29.6%, and it can be easily woven and easily crushed and easily formed as a wire mesh.

次に、金網とした後、浸炭処理を行うことにより炭化物を表面に分散させ、また、マトリックス中に侵入型固溶体として分散させることにより、炭化物の大きさが等価円直径で2μm以下となるように浸炭量を調整する。浸炭後の金網は図6に示すように、表面に炭化物の凹凸の皺が形成されている。また、素地はオーステナイト組織となっている。図7に示すように、素地中には炭化物が黒い点となって分散している。炭化物の大きさは、0.5μm以下、即ち、等価円直径で表す粒径が2μm以下となっている。また、炭化物は外側に多く、芯側で少なくなっており、炭化物の密度が外側から芯に向かって漸減している。また、ステンレス極細線が重なった部分は表面からの浸炭が少ないので、ステンレス極細線が重なった部分の炭化物の量は露出した表面の炭化物より少ない。また、芯側とほぼ同量にされている。さらに、重ね部は浸炭処理に際しての高熱による、重ね部の離間、塑性戻り(熱により膨らんでつぶれがなくなる)、形状変化等はほとんど認められず、形状が安定した目の均一性が確保されている。なお、浸炭ゾーン温度は920℃、拡散ゾーンの温度920℃、浸炭ゾーンの全長および拡散ゾーンの全長を線送り速度で除して求めた線材通過時間、即ち浸炭、拡散時間は30秒とした。   Next, after forming a wire mesh, carburizing treatment is performed to disperse the carbide on the surface, and the dispersive solid solution is dispersed in the matrix so that the size of the carbide becomes 2 μm or less in terms of equivalent circular diameter. Adjust the carburizing amount. As shown in FIG. 6, the metal mesh after carburizing has carbide irregularities on the surface. The substrate has an austenite structure. As shown in FIG. 7, carbides are dispersed as black dots in the substrate. The size of the carbide is 0.5 μm or less, that is, the particle size represented by the equivalent circular diameter is 2 μm or less. Further, the carbide is large on the outside and decreases on the core side, and the density of the carbide gradually decreases from the outside toward the core. Further, since the portion where the stainless fine wire overlaps is less carburized from the surface, the amount of carbide in the portion where the stainless fine wire overlaps is less than the amount of carbide on the exposed surface. Moreover, it is made almost the same amount as the core side. In addition, the overlapped part is hardly heated due to high heat during carburizing treatment, the overlapped part is returned, plastic return (swells due to heat and does not collapse), shape change, etc. are hardly recognized, and the uniformity of the eyes with a stable shape is ensured. Yes. The carburizing zone temperature was 920 ° C., the diffusion zone temperature was 920 ° C., the total length of the carburizing zone and the total length of the diffusion zone were divided by the wire feed rate, that is, the carburizing and diffusion time was 30 seconds.

このように、オーステナイト組織中に浸炭された炭化物により、高い抗張力を得られる。一方、オーステナイト組織中に炭化物を浸炭させるので、伸びの低下も小さく、抗張力が高く、形状精度も確保でき、均一さ、形状安定性、強度、柔軟性がよく、肉厚の少ない微少金属部品であっても変形が少なく、強度の高い高精度の微少金属部品とすることができマイクロマシン等の長寿命化、さらなる小型化等に役立つものとなる。また、炭化物の量を大きくできるので、伸びを小さくさらに高抗張力の微少金属部品を得ることも可能である。   Thus, high tensile strength can be obtained by the carbide carburized in the austenite structure. On the other hand, since the carbide is carburized in the austenite structure, the decrease in elongation is small, the tensile strength is high, the shape accuracy is secured, the uniformity, shape stability, strength and flexibility are good, and the metal parts are small in thickness. Even if it exists, there is little deformation | transformation and it can be set as a highly precise micro metal part with high intensity | strength, and it will be useful for long life, further size reduction, etc. of a micromachine. Further, since the amount of carbide can be increased, it is also possible to obtain a minute metal part having a smaller elongation and a higher tensile strength.

本発明を実施の形態及び実施例に基づいて説明したが、本発明はこれら特定の形態のみに限定されるものでなく、添付の請求の範囲に記載する定義内で、説明した特定形態を種々に変更することが可能であり、或いは本発明は別の形態を採ることもできる。
例えば、第1の炉心管の後半部分あるいは第2、第3の炉心管に、浸炭源の代わりに例えば窒素ガスを導入し、浸炭後の金属線がこれら炉心管を通る際にその表面に窒化相を形成させて、傾斜機能材料を製造することもできる。
Although the present invention has been described based on the embodiments and examples, the present invention is not limited to only these specific forms, and various specific forms described can be made within the definitions described in the appended claims. Or the present invention may take other forms.
For example, nitrogen gas is introduced into the second half of the first core tube or the second and third core tubes in place of the carburizing source, and the surface of the carburized metal wire is nitrided when passing through these core tubes. A functionally graded material can also be produced by forming a phase.

図1の連続真空浸炭装置の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the continuous vacuum carburizing apparatus of FIG. 本発明の別の実施例による連続真空浸炭装置の要部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the principal part of the continuous vacuum carburizing apparatus by another Example of this invention. 図2の装置のガス導入管と排気管の配置を示す図である。It is a figure which shows arrangement | positioning of the gas introduction pipe | tube and exhaust pipe of the apparatus of FIG. 図4Aの管配置の変更例を示す図である。It is a figure which shows the example of a change of the pipe | tube arrangement | positioning of FIG. 4A. 図4Aの管配置の別の変更例を示す図である。It is a figure which shows another example of a change of the pipe | tube arrangement | positioning of FIG. 4A. 本発明の微少金属部品としてステンレス極細線の金網の実施例の出発材料の成分を示す表である。It is a table | surface which shows the component of the starting material of the Example of the metal mesh of a stainless steel extra fine wire as a fine metal component of this invention. 本発明の微少金属部品としてのステンレス極細線の金網の実施例の浸炭前の部分拡大写真である。It is the elements on larger scale before carburizing of the Example of the metal mesh of the stainless steel extra fine wire as a minute metal part of this invention. 本発明の微少金属部品としてのステンレス極細線の金網の実施例の浸炭後の部分拡大写真である。It is the elements on larger scale after carburizing of the Example of the metal mesh of the stainless steel extra fine wire as a minute metal part of this invention. 本発明の微少金属部品としてのステンレス極細線の金網のステンレス極細線を切断した部分拡大断面組織写真である。It is the partial expanded cross-section structure | tissue photograph which cut | disconnected the stainless steel extra fine wire of the wire mesh of the stainless extra fine wire as a micro metal component of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1、11、12 炉心管
2 浸炭ガス導入管
3 キャリアガス導入管
4 排気管
5 浸炭部
6 拡散部
7 キャリア線
8 真空容器排気管
9 真空容器
10 ヒータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 11, 12 Core tube 2 Carburizing gas introduction pipe 3 Carrier gas introduction pipe 4 Exhaust pipe 5 Carburizing part 6 Diffusion part 7 Carrier wire 8 Vacuum vessel exhaust pipe 9 Vacuum vessel 10 Heater

Claims (19)

5kPa以下の減圧下で、鎖式飽和炭化水素、鎖式不飽和炭化水素ガスおよび環状炭化水素のうちの一つを浸炭源として、圧力およびガス組成が一定の、少なくとも一つの浸炭雰囲気を形成することと、この浸炭雰囲気中の炭素を活性化することと、所望の炭素含有量またはそれよりも少ない炭素含有量の微少金属部品が係止されたキャリア線を連続的に前記浸炭雰囲気を通して、前記微少金属部品に浸炭することを含む、連続真空浸炭方法。   Under a reduced pressure of 5 kPa or less, at least one carburizing atmosphere having a constant pressure and gas composition is formed using one of chain saturated hydrocarbon, chain unsaturated hydrocarbon gas and cyclic hydrocarbon as a carburizing source. Activating the carbon in the carburizing atmosphere, and continuously passing through the carburizing atmosphere a carrier wire on which a minute metal component having a desired carbon content or a carbon content less than that is locked. A continuous vacuum carburizing method that includes carburizing minute metal parts. 請求項1による方法であって、さらに、前記浸炭雰囲気に続いて前記微少金属部品及びキャリア線が通る、前記浸炭源の存在しない一定領域を加熱して、微少金属部品に浸炭された炭素をその断面内部へ拡散させることとを含む、連続真空浸炭方法。   The method according to claim 1, further comprising heating a certain area where the carburizing atmosphere does not exist and passing through the carburizing atmosphere and the minute metal part and the carrier wire, thereby removing carbon carburized in the minute metal part. A continuous vacuum carburizing method comprising diffusing into the cross section. 請求項1による方法において、前記炭素を活性化することは、前記浸炭雰囲気を850℃〜1050℃に加熱することを含む、連続真空浸炭方法。   The method according to claim 1, wherein activating the carbon includes heating the carburizing atmosphere to 850 ° C to 1050 ° C. 請求項1による方法において、前記炭素を活性化することは、炭素をプラズマ化することと、前記浸炭雰囲気を400℃〜1050℃に加熱することとを含む、連続真空浸炭方法。   2. The continuous vacuum carburizing method according to claim 1, wherein activating the carbon includes plasmifying the carbon and heating the carburizing atmosphere to 400 ° C to 1050 ° C. 請求項1による方法であって、さらに、前記浸炭雰囲気の周囲を、該浸炭雰囲気よりも低圧にすることを含む、連続真空浸炭方法。   The continuous vacuum carburizing method according to claim 1, further comprising setting a pressure around the carburizing atmosphere to be lower than that of the carburizing atmosphere. 請求項2による方法であって、さらに、前記一定領域にキャリアガスを供給し排気して、キャリアガス雰囲気を形成することを含む、連続真空浸炭方法。   3. The continuous vacuum carburizing method according to claim 2, further comprising supplying and exhausting a carrier gas to the certain region to form a carrier gas atmosphere. 請求項2による方法において、前記微少金属部品を前記浸炭雰囲気に、次いで前記一定領域を通すことを複数回繰り返す、連続真空浸炭方法。   3. The continuous vacuum carburizing method according to claim 2, wherein the micro metal part is repeatedly passed through the carburizing atmosphere and then through the predetermined region a plurality of times. 請求項1による方法において、浸炭は、前記微少金属部品が所望の炭素含有量またはそれ以上の炭素含有量となるまで行う、連続真空浸炭方法。   The continuous vacuum carburizing method according to claim 1, wherein the carburizing is performed until the minute metal part has a desired carbon content or higher. 請求項1による方法において、前記微少金属部品は、肉厚部の厚みが0.02mmから3mmで該微少金属部品の断面中心部まで浸炭される、連続真空浸炭方法。   2. The method according to claim 1, wherein the minute metal part is carburized to the center of the cross section of the minute metal part with a thickness of the thick part of 0.02 mm to 3 mm. 請求項1による方法において、前記微少金属部品は、その表層部のみに浸炭される、連続真空浸炭方法。   2. The continuous vacuum carburizing method according to claim 1, wherein the minute metal part is carburized only on a surface layer portion thereof. 請求項1による方法において、前記微少金属部品は、機械構造用炭素鋼、機械構造用合金鋼、工具鋼、ばね鋼およびステンレス鋼のうちの一つから成る、連続真空浸炭方法。   2. The continuous vacuum carburizing method according to claim 1, wherein the minute metal part is made of one of carbon steel for machine structure, alloy steel for machine structure, tool steel, spring steel, and stainless steel. 請求項1による方法において、前記微少金属部品は、ボロン、チタン、バナジウム、クロム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、ハフニウム、タンタル、およびタングステンの炭化物形成元素を1元素以上含むニッケルおよびコバルト合金のうちの一つから成る、連続真空浸炭方法。   2. The method according to claim 1, wherein the micro metal component is one of nickel and cobalt alloys containing one or more carbide forming elements of boron, titanium, vanadium, chromium, zirconium, niobium, molybdenum, hafnium, tantalum, and tungsten. A continuous vacuum carburizing method. 請求項1による方法において、前記微少金属部品は、ボロン、チタン、バナジウム、クロム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、ハフニウム、タンタル、およびタングステンの炭化物形成元素のうちの1元素を主成分とする金属および合金のうちの一つから成る、連続真空浸炭方法。   2. The method according to claim 1, wherein the minute metal part is a metal or alloy containing as a main component one of carbide forming elements of boron, titanium, vanadium, chromium, zirconium, niobium, molybdenum, hafnium, tantalum, and tungsten. A continuous vacuum carburizing method comprising one of the above. 一定空間を囲み、微少金属部品が係止されたキャリア線を連続的に該一定空間を通すように形成した炉心部と、
圧力およびガス組成が一定の、すくなくとも一つの浸炭雰囲気を形成するように、5kPa以下の減圧下で、鎖式飽和炭化水素、鎖式不飽和炭化水素ガスおよび環状炭化水素のうちの一つを浸炭源として前記炉心部内に供給し排気する手段と、
前記炉心部内で浸炭源中の炭素を活性化する手段
とを有する、連続真空浸炭装置。
A core that surrounds the fixed space and is formed so that the carrier wire locked with the minute metal parts is continuously passed through the fixed space;
Carburize one of chain saturated hydrocarbon, chain unsaturated hydrocarbon gas, and cyclic hydrocarbon under reduced pressure of 5 kPa or less so as to form at least one carburizing atmosphere with constant pressure and gas composition Means for supplying and exhausting into the core as a source;
And a means for activating carbon in a carburizing source in the core.
請求項14による装置において、前記炭素を活性化する手段は、前記炉心部を850℃〜1050℃に加熱する電気ヒータを含む、連続真空浸炭装置。   15. The continuous vacuum carburizing apparatus according to claim 14, wherein the means for activating the carbon includes an electric heater for heating the core to 850 ° C. to 1050 ° C. 請求項14による装置において、前記炭素を活性化する手段は、前記炉心部内でグロー放電を行う放電装置と、該炉心部を400℃〜1050℃に加熱する電気ヒータとを含む、連続真空浸炭装置。   15. The continuous vacuum carburizing apparatus according to claim 14, wherein the means for activating the carbon includes a discharge device that performs glow discharge in the core portion and an electric heater that heats the core portion to 400 ° C. to 1050 ° C. . 請求項14による装置であって、さらに、前記微少金属部品が係止された前記キャリア線を前記炉心部に通す繰り出し巻き取り機構と、前記炉心部、供給排気手段および加熱手段を収納する真空容器とを有し、この真空容器は、その内部を前記炉心部内よりも低圧に保つようになっている、連続真空浸炭装置。   15. The apparatus according to claim 14, further comprising a take-up take-up mechanism for passing the carrier wire, on which the minute metal part is locked, through the core portion, and the core portion, supply exhaust means and heating means. This vacuum vessel is a continuous vacuum carburizing apparatus that keeps the inside of the vacuum vessel at a lower pressure than the inside of the core. 請求項14による装置であって、さらに、前記微少金属部品が係止された前記キャリア線の移動方向に関して前記浸炭雰囲気の下流側に、前記浸炭源の存在しない、少なくとも一つのキャリアガス雰囲気を形成するように、前記炉心部にキャリアガスを供給し排気する手段を有する、連続真空浸炭装置。   15. The apparatus according to claim 14, further comprising forming at least one carrier gas atmosphere in which the carburizing source does not exist at a downstream side of the carburizing atmosphere with respect to a moving direction of the carrier wire to which the minute metal part is locked. A continuous vacuum carburizing apparatus having means for supplying and exhausting a carrier gas to the core. 請求項14による装置において、前記炉心部と前記供給排気手段は、該炉心部内に複数の浸炭雰囲気を形成するようになっている、連続真空浸炭装置。
15. The continuous vacuum carburizing apparatus according to claim 14, wherein the core section and the supply / exhaust means form a plurality of carburizing atmospheres in the core section.
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