JP2007327077A - Method for manufacturing heat-resistant component by chromizing - Google Patents

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Yasuhito Kawabata
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Takahiro Akita
隆弘 秋田
Yukio Takahashi
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method capable of suppressing roughness of a surface of a chromium cementation layer formed on a surface of a heat-resistant component by the chromizing. <P>SOLUTION: In the manufacturing method, a work such as SUS is embedded in a cementation agent consisting of a chromium powder, a carrier and an activator and subjected to chromizing, and a chromium cementation layer is formed on the surface of the work to enhance the heat resistance of the work. The activator contains chloride of 0.1-1.0 wt.% the cementation agent, and fluoride of 0.1-1.0 wt.% the cementation agent, and the surface roughness Ry of the work after the chromizing can be suppressed to ≤6.3 μm. The work can be applied to a sliding surface as it is without polishing the work after the chromizing, and is favorable for manufacturing components such as a variable wing 1 in a VGS turbocharger and a turbine frame 2 for turnably holding the wings. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、ステンレス鋼等の金属製品の表面にクロム拡散浸透層を形成するクロマイズ処理(クロム拡散浸透処理)に関するものであって、特に、高温・排ガス雰囲気下において、少ない排気ガスを適宜絞り込むために繰り返し可変翼を回動させる、いわゆるVGSタイプのターボチャージャの構成部品を製造するのに好適な新規な製造方法に係るものである。   The present invention relates to a chromization treatment (chromium diffusion permeation treatment) for forming a chromium diffusion permeation layer on the surface of a metal product such as stainless steel. In particular, in order to narrow down a small amount of exhaust gas appropriately in a high temperature / exhaust gas atmosphere. The present invention relates to a novel manufacturing method suitable for manufacturing components of a so-called VGS type turbocharger in which the variable blades are repeatedly rotated.

例えば、金属製品の高温表面硬度、耐摩耗性、耐食性などの耐熱性を向上させるための表面熱処理の一種としてクロマイズ処理が知られている。このクロマイズ処理には幾つかの方法が知られているが、そのなかでも一般に多く採用されている方法として粉末パック法がある。これは、容器内にクロム源として金属クロム粉末と、活性剤(促進剤)として塩化アンモニウム等の塩化物と、担持剤としてアルミナ粉末との混合物を敷き詰め、処理対象となる金属製品(以下、被処理材とする)を上記混合物中に埋設し、容器を密封した後、加熱炉内に収容して、所定の時間、高温状態で加熱保持するものである。これにより被処理材の表面には、クロム拡散浸透層が形成され、被処理材(表面)の高温硬度、耐摩耗性、耐食性などの耐熱性が改善されるものである。   For example, chromization treatment is known as a kind of surface heat treatment for improving heat resistance such as high-temperature surface hardness, wear resistance, and corrosion resistance of metal products. Several methods are known for this chromization treatment, and among them, a powder pack method is generally used. This is done by placing a mixture of metallic chromium powder as a chromium source, chloride such as ammonium chloride as an activator (accelerator), and alumina powder as a support agent in a container, and processing the metal product (hereinafter referred to as a coated product). The processing material is embedded in the above mixture, and the container is sealed, and then accommodated in a heating furnace, and heated and held at a high temperature for a predetermined time. As a result, a chromium diffusion layer is formed on the surface of the material to be treated, and the heat resistance such as high temperature hardness, wear resistance, and corrosion resistance of the material to be treated (surface) is improved.

このようなクロマイズ処理により、耐熱性が改善された金属部品は、高温雰囲気下で使用される装置の構成部品として好適であり、この種の装置としては、例えば自動車用エンジン等に用いられるターボチャージャが挙げられる。ターボチャージャは、エンジンの高出力化、高性能化の一手段として用いられる過給機であり、エンジンの排気エネルギによってタービンを駆動し、このタービンの出力によってコンプレッサを回転させ、エンジンに自然吸気以上の過給状態をもたらす装置である。しかしながら、ターボチャージャは、エンジンが低速回転している際には、排気流量の低下により排気タービンがほとんど働かずエンジンのパワーアップが図れなかった。また、もともとエンジンの回転数が低いディーゼルエンジンでは、ターボ効果が得にくいという欠点があった。
このため、低速回転域からでも効率的に作動するVGSタイプのターボチャージャ(以下、単にVGSターボチャージャとする)が開発されてきており、このものは排気タービンの外側に複数の可変翼を周状に等配するとともに、複数の可変翼を一挙に回動させる可変機構を具えたものであり、可変翼の回動によって少ない排気ガスを適宜絞り込み、排気の速度を増幅させ、排気タービンの仕事量を大きくすることにより、低速回転時でも高出力を発揮できるようにしたターボチャージャである。
A metal part improved in heat resistance by such a chromizing treatment is suitable as a component part of an apparatus used in a high temperature atmosphere. As this type of apparatus, for example, a turbocharger used in an automobile engine or the like. Is mentioned. A turbocharger is a turbocharger used as a means to increase the output and performance of an engine. The turbocharger is driven by the exhaust energy of the engine, and the compressor is rotated by the output of the turbine. It is a device that brings about a supercharging state. However, in the turbocharger, when the engine is rotating at a low speed, the exhaust turbine hardly works due to a decrease in the exhaust flow rate, and the engine power cannot be increased. In addition, a diesel engine having a low engine speed originally has a drawback that it is difficult to obtain a turbo effect.
For this reason, a VGS type turbocharger (hereinafter simply referred to as a VGS turbocharger) that operates efficiently even in a low-speed rotation range has been developed. And a variable mechanism for rotating a plurality of variable blades at once, and by rotating the variable blades, a small amount of exhaust gas is appropriately throttled to amplify the exhaust speed, thereby increasing the work of the exhaust turbine. It is a turbocharger that can achieve high output even at low speed rotation by increasing the.

このVGSターボチャージャの構成部材としては、例えばオーステナイト系ステンレス鋼にクロマイズ処理を施したものが用いられる。しかしながら、このようなステンレス鋼に一般的なクロマイズ処理を施した際には、以下のような問題があった。すなわちクロマイズ処理を受けたステンレス鋼は、その表面(クロム拡散浸透層)に微細な凹凸が形成され、肌面(処理表面)にザラツキを生じることが問題であった。このためクロマイズ処理後のステンレス鋼は、そのまま組み付けに供されることはなく、組み付け前に研摩等の仕上加工を受けるのが一般的となっていた。すなわちVGSターボチャージャの製造にあっては、構成部品にクロマイズ処理を施した場合、その後、必然的に研摩等の仕上加工を要しており、これが量産性、生産コスト等を阻害する要因となっていた。
特に、VGSターボチャージャは、高温・排ガス下において可変翼を回動させる操作を繰り返し行うものであるため、確実に排ガスを制御することや円滑な回動を長期にわたって維持するために、可変翼やこれを回動自在に保持する部材等では、摩擦抵抗を極力減らすべく、高い表面平滑度が要求されていた。
As a constituent member of the VGS turbocharger, for example, austenitic stainless steel subjected to chromization treatment is used. However, when such a stainless steel is subjected to a general chromization treatment, there are the following problems. That is, the stainless steel subjected to the chromization treatment has a problem that fine irregularities are formed on the surface (chromium diffusion permeation layer) and the skin surface (treated surface) is rough. For this reason, the stainless steel after the chromization treatment is not used for assembling as it is, and it is common to receive a finishing process such as polishing before assembling. That is, in the manufacture of the VGS turbocharger, if the component parts are subjected to chromization treatment, then finishing processing such as polishing is inevitably required, which becomes a factor that hinders mass productivity and production cost. It was.
In particular, since the VGS turbocharger repeatedly performs the operation of rotating the variable blades under high temperature and exhaust gas, in order to reliably control the exhaust gas and maintain smooth rotation over a long period of time, In a member or the like that holds this rotatably, high surface smoothness is required to reduce frictional resistance as much as possible.

もちろん、被処理材に適用する他の素材としては、非オーステナイト系のステンレス鋼、例えばマルテンサイト系ステンレス鋼を用い、これにクロマイズ処理を施すことも考えられるが、表面ザラツキは、オーステナイト系ステンレス鋼と同様であり、例えばVGSターボチャージャの可変翼などでは、要求される表面粗さ(平滑度)が極めて高いため、処理後の研摩加工(仕上加工)を排除できなかった。
またVGSターボチャージャは、単に高温というだけでなく、排ガス環境下で使用され、使用温度が750℃を越えることも少なくなく、マルテンサイト系ステンレス鋼に通常のクロマイズ処理を施しただけでは、耐食性ないし耐高温酸化性等の点において、まだ不充分であった。
Of course, as other materials to be applied to the material to be treated, non-austenitic stainless steel, for example, martensitic stainless steel may be used and subjected to chromization treatment. For example, in the case of a variable blade of a VGS turbocharger, the required surface roughness (smoothness) is extremely high, and thus polishing processing (finishing processing) after processing cannot be excluded.
VGS turbochargers are used not only in high temperatures but also in an exhaust gas environment, and in many cases the operating temperature exceeds 750 ° C. If martensitic stainless steel is subjected to normal chromization treatment, corrosion resistance will not It was still insufficient in terms of high temperature oxidation resistance.

本発明は、このような背景を認識して成されたものであって、塩化物とフッ化物とを含む拡散浸透処理剤を使用した斬新なクロマイズ処理を施すことにより、被処理材の表面に平滑度の高いクロム拡散浸透層を形成できるようにした新規な製造手法の開発を試みたものであり、特にVGSターボチャージャ等、高温雰囲気において繰り返し摺動(摩擦)を受ける耐熱部品の製造に適したものである。   The present invention has been made in view of such a background, and by applying a novel chromization treatment using a diffusion penetrating agent containing chloride and fluoride, the surface of the material to be treated is provided. This is an attempt to develop a new manufacturing method that can form a chromium diffusion layer with high smoothness, especially suitable for the manufacture of heat resistant parts that repeatedly slide (friction) in a high temperature atmosphere, such as VGS turbochargers. It is a thing.

すなわち請求項1記載のクロマイズ処理による耐熱部材の製造方法は、金属製の被処理材を、クロム粉末と担持剤と活性剤とを具えて成る拡散浸透処理剤中に埋設してクロマイズ処理を施し、被処理材の表面にクロム拡散浸透層を形成して被処理材の耐熱性を向上させる方法であって、前記活性剤は、拡散浸透処理剤の0.1〜1.0重量%の塩化物と、拡散浸透処理剤の0.1〜1.0重量%のフッ化物とを含んで成ることを特徴として成るものである。   That is, in the method for manufacturing a heat-resistant member by chromization treatment according to claim 1, the metal material to be treated is embedded in a diffusion penetrating treatment agent comprising chrome powder, a support agent and an activator, and chromization treatment is performed. , A method of improving the heat resistance of a material to be treated by forming a chromium diffusion and permeation layer on the surface of the material to be treated, wherein the activator comprises 0.1 to 1.0% by weight of chloride And 0.1 to 1.0% by weight of a fluoride of the diffusion penetrating agent.

また請求項2記載のクロマイズ処理による耐熱部材の製造方法は、前記請求項1記載の要件に加え、前記塩化物は塩化アンモニウムであり、また前記フッ化物はフッ化アルミニウムまたはフッ化ナトリウムであることを特徴として成るものである。   Further, in the method for producing a heat-resistant member by chromization treatment according to claim 2, in addition to the requirement of claim 1, the chloride is ammonium chloride, and the fluoride is aluminum fluoride or sodium fluoride. Is a feature.

また請求項3記載のクロマイズ処理による耐熱部材の製造方法は、前記請求項1または2記載の要件に加え、前記クロマイズ処理後の被処理材は、表面粗さRyが6.3μm以下に抑えられることを特徴として成るものである。   Moreover, in addition to the requirement of the said Claim 1 or 2, the manufacturing method of the heat-resistant member by the chromization process of Claim 3 suppresses the surface roughness Ry to the to-be-processed material after the said chromization process to 6.3 micrometers or less. It is characterized by this.

また請求項4記載のクロマイズ処理による耐熱部材の製造方法は、前記請求項1、2または3記載の要件に加え、前記クロマイズ処理は、少ない排気ガスを適宜絞り込んで排気の速度を増し、排気タービンの仕事量を大きくすることにより、エンジンが低速回転域にあっても高出力を発揮できるようにしたVGSタイプのターボチャージャの構成部品に適用されることを特徴として成るものである。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method for producing a heat-resistant member by chromizing treatment. In addition to the requirements of the first, second, or third aspect, the chromizing treatment is performed by appropriately reducing a small amount of exhaust gas and increasing an exhaust speed. It is characterized in that it is applied to a component of a VGS type turbocharger that can achieve high output even when the engine is in a low speed rotation range by increasing the work amount of the engine.

これら各請求項記載の発明の構成を手段として前記課題の解決が図られる。
すなわち本発明によれば、クロマイズ処理後の耐熱部品(被処理材)には、極めて平滑な表面のクロム拡散浸透層が形成される。その理由は次の通りである。すなわち塩化物のクロマイズ高温反応に対する活性作用の特徴は速効性にあり、一方フッ化物の活性作用の特徴は遅効性にある。そこで両者を混在させることによって活性・促進作用がクロマイズ処理中、平均化適正速度にコントロールされ、その結果、平滑表面が得られるのである。
従って、処理後の耐熱部品は、表面研摩を要することなく、高温雰囲気で使用する摺動部品や、その他の機械部品として広く適用することができる。またクロマイズ処理によって耐熱部品に形成されるクロム拡散浸透層は、表面近傍(表層表面)にクロム炭化物層が形成されるとともに、その下層(表層内部)に高Cr濃度を有する拡散層(合金層)が形成されるため、耐熱部品は、高温酸化性雰囲気においても耐摩耗性及び耐酸化性を充分に発揮することができる。
なお、このような耐熱部品は、VGSターボチャージャ(排気ガイドアッセンブリ)の構成部材、具体的には排気ガスを適宜絞り込む可変翼や、可変翼を回動自在に保持するタービンフレーム、あるいは複数の可変翼を一挙に同程度回動させる可変機構等への適用が好適である。また、他にも排気ガイドアッセンブリの周辺部材、例えば過給圧が一定値以上に上昇した場合に余分な排気ガスを逃がすウエストゲートバルブや、排気タービンの軸部を受けるベアリング等にも適用可能であるし、あるいはエンジンの排気部品にも適用できる。
The above-described problems can be solved by using the configuration of the invention described in each of the claims.
That is, according to the present invention, a chromium diffusion / penetrating layer having a very smooth surface is formed on the heat-resistant component (material to be treated) after the chromization treatment. The reason is as follows. That is, the characteristic of the active action of chloride on the high temperature reaction of chromize is fast-acting, while the characteristic of the active action of fluoride is slow-acting. Therefore, by mixing both, the activity / promoting action is controlled to an appropriate averaging speed during the chromizing process, and as a result, a smooth surface is obtained.
Therefore, the heat-resistant parts after the treatment can be widely applied as sliding parts used in a high temperature atmosphere and other machine parts without requiring surface polishing. In addition, the chromium diffusion layer formed on heat-resistant parts by chromization treatment has a chromium carbide layer formed near the surface (surface surface) and a diffusion layer (alloy layer) having a high Cr concentration below it (inside the surface layer) Therefore, the heat-resistant component can sufficiently exhibit wear resistance and oxidation resistance even in a high-temperature oxidizing atmosphere.
Such a heat-resistant component is a component of a VGS turbocharger (exhaust guide assembly), specifically, variable blades for appropriately reducing exhaust gas, a turbine frame that rotatably holds the variable blades, or a plurality of variable members. Application to a variable mechanism or the like that rotates the wings to the same extent at once is preferable. In addition, it can also be applied to peripheral members of the exhaust guide assembly, such as a wastegate valve that releases excess exhaust gas when the supercharging pressure rises above a certain value, and a bearing that receives the shaft portion of the exhaust turbine. It can also be applied to engine exhaust parts.

また本発明の製造方法によってVGSターボチャージャの各構成部品を製造した場合には、通常、クロマイズ処理後に行うことが多かった研摩加工(仕上加工)を要することなく、各構成部材をそのまま組立工程に供することができ、ターボチャージャ全体の量産性を向上することができる。また、クロマイズ処理後の部材は、表面が極めて平滑であるため、可変翼を回動させる際の摩擦抵抗が低く抑えられ、可変翼の円滑な作動ひいては排気ガスの流量制御を長期にわたって安定且つ確実に行うことができる。   In addition, when each component part of the VGS turbocharger is manufactured by the manufacturing method of the present invention, each component member is used in the assembling process as it is without requiring polishing (finishing processing) that is often performed after chromizing treatment. Therefore, the mass productivity of the entire turbocharger can be improved. In addition, since the surface of the chromized member is extremely smooth, the frictional resistance when rotating the variable blades is kept low, and the smooth operation of the variable blades and consequently the flow control of the exhaust gas are stable and reliable over a long period of time. Can be done.

本発明を実施するための最良の形態は、以下の実施例に述べるものをその一つとするとともに、更にその技術思想内において改良し得る種々の手法を含むものである。なお説明にあたっては、本発明に係るクロマイズ処理に適用する素材(鋼材)についてまず説明し、その後このクロマイズ処理の実質について説明し、次いでこのような処理によって製造されるVGSターボチャージャについて説明する。
本発明に適用する被処理材としては、もともと母材自体にクロムやニッケルを含有し、クロマイズ処理を施す以前の段階で既に耐熱性を具備している鋼材が好ましい。また、耐食性を高めるためには、低炭素鋼が好ましく、具体的には炭素の含有量が0.2%以下であり、更に好ましくは0.08%C以下が望ましい。これは、被処理材中の炭素が0.2%を越えると、外部酸素との反応の確率が高まるために、被処理材本体の高温における耐食性、特に耐酸化性が低下するからである。
一方、被処理材中の炭素の下限としては、0.05%以上が好ましい。これは被処理材中に炭素源としての最低必要量が存在するためである。つまり、この数値以上であれば、クロム拡散浸透層の表面にクロム炭化物層が形成できるものである。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The best mode for carrying out the present invention includes one described in the following examples, and further includes various methods that can be improved within the technical idea. In the description, the material (steel material) applied to the chromizing process according to the present invention will be described first, then the substance of the chromizing process will be described, and then the VGS turbocharger manufactured by such a process will be described.
As the material to be treated applied to the present invention, a steel material which originally contains chromium or nickel in the base material itself and has already been heat-resistant before the chromization treatment is preferable. Moreover, in order to improve corrosion resistance, low carbon steel is preferable, specifically, the carbon content is 0.2% or less, more preferably 0.08% C or less. This is because if the carbon content in the material to be treated exceeds 0.2%, the probability of reaction with external oxygen increases, so that the corrosion resistance, particularly oxidation resistance, of the material to be treated at high temperatures decreases.
On the other hand, the lower limit of carbon in the material to be treated is preferably 0.05% or more. This is because the minimum necessary amount as a carbon source exists in the material to be treated. That is, if it is above this value, a chromium carbide layer can be formed on the surface of the chromium diffusion and penetration layer.

このような鋼材としては、例えばオーステナイト系ステンレス鋼が挙げられ、JISに規定された鉄鋼記号で例示するとSUS304、SUS316が挙げられる。他にもニッケルとクロムの含有量を更に高めた25Cr−20Ni系のSUS309SやSUS310SやSUH660、SCS13等も挙げられるが、SUS310Sがより望ましい。
また被処理材としては、上記したものの他に耐熱鋳鋼も適用でき、例えばJISに規定されているSCH21(25Cr−20Ni系)や、これよりも炭素量の多いSCH22及びSCH23(いずれも25Cr−20Ni系)、あるいはSCH24(25Cr−35Ni系でSCH21よりも高炭素)などが適用できる。
Examples of such steel materials include austenitic stainless steel, and SUS304 and SUS316 are exemplified by steel symbols specified in JIS. Other examples include 25Cr-20Ni-based SUS309S, SUS310S, SUH660, SCS13, and the like, in which the contents of nickel and chromium are further increased, but SUS310S is more desirable.
In addition to the above-mentioned materials, heat-resistant cast steel can also be applied as the material to be treated. For example, SCH21 (25Cr-20Ni system) defined in JIS, SCH22 and SCH23 having a higher carbon content than these (both 25Cr-20Ni). SCH24 (25Cr-35Ni system and higher carbon than SCH21), etc. can be applied.

このような金属素材から完成形状に形成した部品(被処理材)に対して、本発明に係るクロマイズ処理を施し、所望の耐熱部品を得るものであり、以下、このクロマイズ処理について説明する。本発明に係るクロマイズ処理は、粉末パック法であり、クロム源と担持剤と活性剤とを具えて成る拡散浸透処理剤中で被処理材を加熱処理するものである。ここでクロム源としては金属クロムの粉末を用い、担持剤としてはアルミナの粉粒を用い、活性剤としては0.1〜1.0重量%の塩化物と、0.1〜1.0重量%のフッ化物とを含む組成とする。なお、担持剤は、焼結防止作用及び活性剤の冷却過程での被処理材への吸着防止作用を担うものである。また、上記活性剤を更に具体的に説明すると、塩化物には塩化アンモニウム(NH4 Cl)を利用することができ、フッ化物にはフッ化アルミニウム(AlF3 )またはフッ化ナトリウム(NaF)が適用できるが、これらを含有する鉱物またはその混合物(例えば氷晶石など)を利用することも可能である。 A part (material to be processed) formed into a finished shape from such a metal material is subjected to the chromization process according to the present invention to obtain a desired heat-resistant part. This chromization process will be described below. The chromization treatment according to the present invention is a powder pack method, in which a material to be treated is heated in a diffusion penetrating treatment agent comprising a chromium source, a support agent, and an activator. Here, chromium powder is used as the chromium source, alumina particles are used as the supporting agent, 0.1 to 1.0% by weight of chloride and 0.1 to 1.0% by weight as the activator. % Fluoride. In addition, a support agent bears the sintering prevention effect | action and the adsorption | suction prevention effect | action to a to-be-processed material in the cooling process of an activator. Further, the activator will be described in more detail. For the chloride, ammonium chloride (NH 4 Cl) can be used, and for the fluoride, aluminum fluoride (AlF 3 ) or sodium fluoride (NaF) can be used. Although applicable, it is also possible to use minerals containing these or mixtures thereof (eg cryolite).

本発明では、拡散浸透処理剤中に塩化物とともに上述したフッ化物を含ませており、これは活性反応を適正制御するためである。その結果、クロムは、被処理材の表面(表層表面)において分解析出後、クロム炭化物層を均一生成するとともに、被処理材の内部(表層内部)において拡散浸透による拡散層(合金層)を均一生成させる。なお、本明細書では、これらクロム炭化物層と拡散層とを総称してクロム拡散浸透層としている(図1参照)。   In the present invention, the above-mentioned fluoride is included in the diffusion penetrating agent together with the chloride, and this is for appropriately controlling the active reaction. As a result, chromium decomposes and precipitates on the surface of the material to be treated (surface surface), and then uniformly forms a chromium carbide layer, and also forms a diffusion layer (alloy layer) by diffusion and penetration inside the material to be treated (inside the surface layer). Generate uniformly. In this specification, the chromium carbide layer and the diffusion layer are collectively referred to as a chromium diffusion / permeation layer (see FIG. 1).

また塩化物とフッ化物の添加割合について、その上限及び下限の技術的意義について説明すると、塩化物を0.1重量%未満とすると、クロム析出の反応が小さくクロム炭化物層の形成が阻害され、一方、塩化物を1.0重量%より多く添加しても昇華して、損失を招くだけで不経済になるためである。
また、フッ化物が0.1重量%未満では、表面平滑化に効果がなく、表面の凹凸を防止できず、一方、フッ化物を1.0重量%より多く添加してもクロムの析出を早めてしまい、表面のザラツキ防止に役立たないためである。
Further, regarding the addition ratio of chloride and fluoride, the technical significance of the upper limit and the lower limit will be described. If the chloride is less than 0.1% by weight, the reaction of chromium precipitation is small and the formation of the chromium carbide layer is inhibited, On the other hand, even if the chloride is added in an amount of more than 1.0% by weight, it sublimates and causes loss, which is uneconomical.
Also, if the fluoride content is less than 0.1% by weight, the surface smoothing is not effective, and unevenness of the surface cannot be prevented. On the other hand, even if the fluoride is added in an amount of more than 1.0% by weight, the chromium precipitation is accelerated. This is because it is not useful for preventing surface roughness.

なお、クロム源としてのクロムは、金属クロムの他にクロム合金中のクロム成分を含んでもよく、拡散浸透処理剤中に20〜99重量%含有させることができる。
また拡散浸透処理剤は、上記活性剤を0.2〜2.0重量%含むため、残部は上記担持剤を含み、その他の添加剤を含有させても良い。
In addition, chromium as a chromium source may contain a chromium component in a chromium alloy in addition to metallic chromium, and can be contained in a diffusion infiltration treatment agent in an amount of 20 to 99% by weight.
Moreover, since the diffusion penetrating agent contains 0.2 to 2.0% by weight of the above-mentioned activator, the remainder contains the above-mentioned carrier and may contain other additives.

そして、このような拡散浸透処理剤を耐熱容器中に敷き詰め、処理剤中に被処理材を埋設した後、容器を密封する。次いで、この容器を加熱炉内に収容し、容器内温度(炉内温度)を一定に保持する。このときの加熱温度は、900℃〜1100℃が好ましく、この温度範囲で2〜20時間保持すると、被処理材に厚さが3〜30μm程度の拡散浸透層が形成できる。   Then, such a diffusion penetrating agent is spread in a heat-resistant container, and after the material to be treated is embedded in the treating agent, the container is sealed. Next, this container is accommodated in a heating furnace, and the temperature in the container (furnace temperature) is kept constant. The heating temperature at this time is preferably 900 ° C. to 1100 ° C. If the heating temperature is kept in this temperature range for 2 to 20 hours, a diffusion / penetration layer having a thickness of about 3 to 30 μm can be formed on the material to be processed.

ここで、粉末パック法による上記加熱温度を900℃〜1100℃とするのは、900℃未満では、被処理材表面へのクロム析出量が小さく、拡散浸透層であるクロム炭化物層の厚さも薄くて、耐熱部品として充分な耐摩耗性が得られないためであり、一方、上記加熱温度が1100℃を越えると、処理剤中の金属クロムや担持剤の粉末が、被処理材の表面に直接付着して、肌荒れを生じるためである。   Here, the heating temperature by the powder pack method is set to 900 ° C. to 1100 ° C. If the heating temperature is less than 900 ° C., the amount of chromium deposited on the surface of the material to be processed is small, and the thickness of the chromium carbide layer as the diffusion and penetration layer is also thin. On the other hand, if the heating temperature exceeds 1100 ° C., the metal chromium or carrier powder in the treatment agent is directly applied to the surface of the material to be treated. This is because it adheres and causes rough skin.

このようなクロマイズ処理を被処理材に施すことにより、被処理材の表面にクロム拡散浸透層が形成されるものであり、特にその表層部にあっては、均質な析出クロム炭化物粒子を含有する硬化層(クロム炭化物層)が形成される。このクロム拡散浸透層の表面粗さは、JIS B 0601(1994)に規定されたRy(最大高さ)で6.3μm以下に形成されることが好ましい。表面粗さRyが、6.3μmを越えると、例えばVGSターボチャージャの場合、可変翼(耐熱部品)を回動させる際に、軸受けとなるタービンフレームとの摩擦抵抗(回転摺動抵抗)が増大し、回動の際に大きな駆動力を要し、また部品間の表面摩擦に起因してクロム炭化物層が大きく摩耗する。逆に、表面粗さRyが6.3μm以下であれば、耐熱部品は、クロマイズ処理後に表面研摩をしなくても低い摺動抵抗を維持することができ、特にVGSターボチャージャの場合、可変翼ないしは可変翼を回動自在に保持する部材として好適に使用することができる。
なお拡散浸透層の表面粗さRyは、好ましくは5.0μm以下であり、より好ましくは3.0μm以下である。
By subjecting the material to be treated to such a chromization treatment, a chromium diffusion / permeation layer is formed on the surface of the material to be treated, and in particular, the surface layer portion contains homogeneous precipitated chromium carbide particles. A hardened layer (chromium carbide layer) is formed. The surface roughness of the chromium diffusion layer is preferably 6.3 μm or less in terms of Ry (maximum height) defined in JIS B 0601 (1994). When the surface roughness Ry exceeds 6.3 μm, for example, in the case of a VGS turbocharger, the frictional resistance (rotational sliding resistance) with the turbine frame serving as a bearing increases when the variable blade (heat resistant part) is rotated. However, a large driving force is required for rotation, and the chromium carbide layer is greatly worn due to surface friction between the parts. On the contrary, if the surface roughness Ry is 6.3 μm or less, the heat-resistant component can maintain low sliding resistance without surface polishing after chromizing treatment, and in particular, in the case of a VGS turbocharger, the variable blade Or it can be used conveniently as a member which hold | maintains a variable wing | blade rotatably.
The surface roughness Ry of the diffusion / penetration layer is preferably 5.0 μm or less, and more preferably 3.0 μm or less.

以下、塩化物とフッ化物とを含む拡散浸透処理剤を使用した本発明のクロマイズ処理の効果を、具体的な実施例を挙げて説明する。
被処理材としては、SUS310S(25Cr−20Ni系のオーステナイト系ステンレス鋼)から板厚4mm、板幅7mm、長さ20mm、表面粗さ0.5μmの供試片を作製し、この供試片にクロマイズ処理を施した。
Hereinafter, the effect of the chromization treatment of the present invention using the diffusion penetrating agent containing chloride and fluoride will be described with reference to specific examples.
As a material to be treated, a test piece having a thickness of 4 mm, a width of 7 mm, a length of 20 mm and a surface roughness of 0.5 μm was prepared from SUS310S (25Cr-20Ni austenitic stainless steel). Chromized.

拡散浸透処理剤は、クロム源としての金属クロム粉を75重量%、活性剤を1.0重量%混合するととともに、残部に担持剤としてのアルミナ粉末を混合、調整した。なお、活性剤は、塩化アンモニウムとフッ化アルミニウムの和(合計)を拡散浸透処理剤の1.0重量%一定とし、それぞれの重量%を表1に示す5通りとした。このうち、番号1〜3の処理剤を使用したクロマイズ処理が本発明に該当し、番号4、5の処理剤を使用したクロマイズ処理が本発明の効果を示す参考例となる。   The diffusion and penetration treating agent was prepared by mixing 75% by weight of metal chromium powder as a chromium source and 1.0% by weight of activator, and mixing and adjusting alumina powder as a supporting agent in the balance. In addition, as for the activator, the sum (total) of ammonium chloride and aluminum fluoride was constant at 1.0% by weight of the diffusion penetrating agent, and the respective weight percents were five as shown in Table 1. Among these, the chromization process using the processing agents of Nos. 1 to 3 corresponds to the present invention, and the chromization process using the processing agents of Nos. 4 and 5 is a reference example showing the effect of the present invention.

クロマイズ処理は、このような5種の拡散浸透処理剤を耐熱容器中に敷き詰めた後、前記供試片をこの処理剤中に埋設させ、該容器を不活性ガス雰囲気下において電気炉中で1050℃、10時間加熱した後、該容器を炉外で放冷するという手順で行った。
このようなクロマイズ処理によって得られた供試片(被処理材)を、JIS B 0601(1994)に規定された表面粗さ(Ry)測定に供し、その結果を表1に示した。
In the chromization treatment, such five kinds of diffusion penetrating treatment agents are spread in a heat-resistant container, and then the specimen is embedded in the treatment agent, and the container is placed in an electric furnace in an inert gas atmosphere at 1050. After heating at 10 ° C. for 10 hours, the vessel was allowed to cool outside the furnace.
The specimen (material to be treated) obtained by such chromization treatment was subjected to surface roughness (Ry) measurement specified in JIS B 0601 (1994), and the results are shown in Table 1.

表1から活性剤として塩化アンモニウムとフッ化アルミニウムを含有する番号1〜3(供試片)の表面粗さRyが3.0μm未満となり、これらが平滑で良好な表面性状を呈することが判明した。更に、この表から判別されることは、塩化アンモニウムまたはフッ化アルミニウムを単独で1.0重量%含む番号4、5(供試片)は、表面粗さRyが10μm以上となり、顕著な肌荒れを生じるということである。   From Table 1, it was found that the surface roughness Ry of Nos. 1 to 3 (test pieces) containing ammonium chloride and aluminum fluoride as the activator was less than 3.0 μm, and these exhibited smooth and good surface properties. . Furthermore, it can be discriminated from this table that numbers 4 and 5 (test specimens) containing 1.0% by weight of ammonium chloride or aluminum fluoride alone have a surface roughness Ry of 10 μm or more, resulting in remarkable skin roughness. It will occur.

また図1に番号1(供試片)の拡散浸透層をEPMAで観察したSE像を示す。図1から、本発明に係るクロマイズ処理を施すと被処理材表面に形成される拡散浸透層厚が、比較的均一で、表面も平滑であることが判る。   FIG. 1 shows an SE image obtained by observing the diffusion / penetration layer of No. 1 (specimen) with EPMA. From FIG. 1, it can be seen that when the chromization treatment according to the present invention is performed, the thickness of the diffusion / penetration layer formed on the surface of the material to be processed is relatively uniform and the surface is also smooth.

番号1(供試片)のEPMA線分析による成分の濃度分布を図2に示す。図2中、内質部のCr、Ni、Feの濃度は、母材であるSUS310Sの値である。しかるに表層表面では、Crが濃化しNi、Feの含有量が低下している。この部分が被処理材表面に形成されたクロム拡散浸透層であり、その厚みは約20μm程度である。すなわち上記図1、2から本発明に係るクロマイズ処理の拡散浸透層は、高い濃度のクロム層から成っていることが判る。   The concentration distribution of the component by the EPMA line analysis of No. 1 (test piece) is shown in FIG. In FIG. 2, the concentrations of Cr, Ni, and Fe in the internal parts are values of SUS310S that is the base material. However, on the surface of the surface layer, Cr is concentrated and the contents of Ni and Fe are reduced. This portion is a chromium diffusion / penetration layer formed on the surface of the material to be treated, and its thickness is about 20 μm. That is, it can be seen from FIGS. 1 and 2 that the diffusion and permeation layer of the chromization treatment according to the present invention is composed of a high concentration chromium layer.

図3に塩化物のみによるクロマイズ処理を施した番号5の供試片断面をEPMAで観察したSE像の一例を示す。図3では、図1と比較して供試片表面に大きな突起物(実際には微細な凹凸)が存在しており、処理後の表面平滑度(表面粗さ)を阻害する一因となっている。また、このものの線分析結果を図4に示す。突起物は非常に高いCr濃度を示しており、金属クロムの付着物またはクロム化合物と見られる。   FIG. 3 shows an example of an SE image obtained by observing a cross section of a test piece of No. 5 subjected to chromization treatment only with chloride with EPMA. In FIG. 3, there are large protrusions (actually fine irregularities) on the surface of the specimen as compared with FIG. 1, which contributes to hindering the surface smoothness (surface roughness) after the treatment. ing. Moreover, the line analysis result of this thing is shown in FIG. The protrusions show a very high Cr concentration and appear to be metallic chromium deposits or chromium compounds.

図5に、図3と同じく、SUS310Sに従来の塩化物のみによるクロマイズ処理を施した被処理材のSEMによる解析結果を示す。本図(A)はSEI像であり、(B)〜(D)は順次このSEI像のAl、O、Crの面分析マッピング画像である。図5(A)中の符号1、2、3は、クロム拡散浸透層の表面上に形成された突起物を表している。図5(B)、(C)から符号1は金属CrまたはCr酸化物を、符号2、3はAl、O、Crから成る複合アルミナ粒子であることを示唆している。このように従来のクロマイズ処理を施した被処理材(耐熱部品)では、突起物中にCrとAlとOの存在が観察されており、種々の突起物の起因がクロムの異常な析出とともに、担持剤であるアルミナ粒子とCrの付着があると考えられる。しかしながら、本発明に係るクロマイズ処理を施した被処理材(表1中の番号1〜3)では、拡散浸透層にこのような過剰なクロムの析出や複合アルミナ粒子の付着に起因した突起物は形成されず、その表面粗さRyは6.3μm以下に確保できるものである。   FIG. 5 shows the analysis result by SEM of the material to be processed in which SUS310S was subjected to the conventional chromization treatment only with chloride, as in FIG. This figure (A) is a SEI image, and (B) to (D) are Al, O, and Cr surface analysis mapping images of this SEI image in sequence. Reference numerals 1, 2, and 3 in FIG. 5 (A) represent protrusions formed on the surface of the chromium diffusion and penetration layer. 5 (B) and 5 (C), it is suggested that reference numeral 1 is a composite Cr particle made of metal Cr or Cr oxide, and reference numerals 2 and 3 are Al, O, and Cr. Thus, in the material to be treated (heat-resistant parts) subjected to the conventional chromization treatment, the presence of Cr, Al, and O is observed in the protrusions, and the cause of various protrusions is accompanied by abnormal precipitation of chromium, It is thought that there is adhesion between the alumina particles as the support agent and Cr. However, in the material to be treated (numbers 1 to 3 in Table 1) subjected to the chromization treatment according to the present invention, the protrusions caused by such excessive precipitation of chromium or adhesion of composite alumina particles to the diffusion and permeation layer are It is not formed, and its surface roughness Ry can be secured to 6.3 μm or less.

本発明に係るクロマイズ処理は、被処理材(耐熱部品)に更なる耐熱性、耐酸化性、耐食性等を付与する製造手法の一種である。しかも、処理後の表面平滑度を高いレベルに実現できるため、処理後の被処理材は研摩することなく、そのまま組立に供することができる。このようなことから、本発明に係るクロマイズ処理は、VGSターボチャージャの構成部材、特に完成形状を成した構成部品へのクロマイズ処理に適しており、以下、このVGSターボチャージャについて説明する。   The chromization treatment according to the present invention is a kind of manufacturing technique for imparting further heat resistance, oxidation resistance, corrosion resistance, and the like to a material to be treated (heat resistant component). Moreover, since the surface smoothness after the treatment can be realized at a high level, the treated material after the treatment can be used as it is without being polished. For this reason, the chromizing process according to the present invention is suitable for the chromizing process on the constituent members of the VGS turbocharger, in particular, the components having the finished shape. The VGS turbocharger will be described below.

VGSターボチャージャは、特にエンジンの低速回転時において排気ガスGを絞り込んで排気流量を調節するものであり、排気ガイドアッセンブリAを主な構成要素として成る。排気ガイドアッセンブリAは、一例として図6に示すように、排気タービンTの外周に設けられ実質的に排気ガスを絞る複数の可変翼1と、可変翼1を回動自在に保持するタービンフレーム2と、排気ガスGの流量を適宜設定すべく可変翼1を一定角度回動させる可変機構3とを具えて成るものである。以下、各構成部について更に説明する。   The VGS turbocharger adjusts the exhaust gas flow by restricting the exhaust gas G especially when the engine is rotating at a low speed, and the exhaust gas guide assembly A is a main component. As shown in FIG. 6 as an example, the exhaust guide assembly A includes a plurality of variable blades 1 that are provided on the outer periphery of the exhaust turbine T and substantially throttle exhaust gas, and a turbine frame 2 that rotatably holds the variable blades 1. And a variable mechanism 3 for rotating the variable blade 1 by a certain angle so as to appropriately set the flow rate of the exhaust gas G. Hereinafter, each component will be further described.

まず可変翼1について説明する。このものは一例として図6に示すように、排気タービンTの外周に沿って円弧状に複数(一基の排気ガイドアッセンブリAに対して概ね10個から15個程度)配設され、そのそれぞれが、ほぼ同程度づつ回動して排気流量を適宜調節するものである。可変翼1は、翼部11と軸部12とを具えて成り、以下これらについて説明する。
翼部11は、主に排気タービンTの幅寸法に応じて一定幅を有するように形成されるものであり、その幅方向における断面が概ね翼形に形成され、排気ガスGが効果的に排気タービンTに向かうように構成されている。なお、ここで翼部11の幅寸法を便宜上、翼幅hとする。
また軸部12は、翼部11と一体的に連続形成されるものであり、翼部11を動かす際の回動軸となる。
First, the variable blade 1 will be described. As an example, as shown in FIG. 6, a plurality of these are arranged in an arc shape along the outer periphery of the exhaust turbine T (approximately 10 to 15 with respect to one exhaust guide assembly A). The exhaust flow rate is adjusted appropriately by rotating approximately the same degree. The variable wing 1 includes a wing portion 11 and a shaft portion 12, which will be described below.
The blade portion 11 is formed to have a constant width mainly in accordance with the width dimension of the exhaust turbine T, and the cross section in the width direction is formed in a substantially airfoil shape so that the exhaust gas G can be effectively exhausted. It is configured to go to the turbine T. Here, the width dimension of the wing part 11 is referred to as a wing width h for convenience.
Further, the shaft portion 12 is formed integrally and continuously with the wing portion 11 and serves as a rotating shaft when the wing portion 11 is moved.

また翼部11と軸部12との接続部位には、軸部12から翼部11に向かって窄まるようなテーパ部13と、軸部12より幾分大径の鍔部14とが連なるように形成されている。なお、鍔部14の底面は、翼部11における軸部12側の端面と、ほぼ同一平面上に形成され、この平面が、可変翼1をタービンフレーム2に取り付けた際の座面となり、排気タービンTにおける幅方向(翼幅hの方向)の位置規制を図る作用を担っている。
更に軸部12の先端部には、可変翼1の取付状態の基準となる基準面15が形成される。この基準面15は、後述する可変機構3に対しカシメ等によって固定される部位であり、一例として図6に示すように、軸部12を対向的に切り欠いた二平面が、翼部11に対してほぼ一定の傾斜状態に形成されて成るものである。
In addition, a tapered portion 13 that is narrowed from the shaft portion 12 toward the wing portion 11 and a flange portion 14 that is somewhat larger in diameter than the shaft portion 12 are connected to the connection portion between the wing portion 11 and the shaft portion 12. Is formed. Note that the bottom surface of the flange portion 14 is formed on substantially the same plane as the end surface of the blade portion 11 on the shaft portion 12 side, and this plane serves as a seating surface when the variable blade 1 is attached to the turbine frame 2. The turbine T is responsible for regulating the position in the width direction (the direction of the blade width h).
Further, a reference surface 15 serving as a reference for the mounting state of the variable wing 1 is formed at the tip of the shaft portion 12. The reference surface 15 is a part fixed to the variable mechanism 3 to be described later by caulking or the like. As an example, as shown in FIG. 6, two planes formed by cutting away the shaft portion 12 are formed on the wing portion 11. On the other hand, it is formed in a substantially constant inclined state.

次にタービンフレーム2について説明する。このものは、複数の可変翼1を回動自在に保持するフレーム部材として構成されるものであって、一例として図6に示すように、フレームセグメント21と保持部材22とによって可変翼1(翼部11)を挟み込むように構成される。
フレームセグメント21は、可変翼1の軸部12を受け入れるフランジ部23と、後述する可変機構3を外周に嵌めるボス部24とを具えて成る。なお、このような構造からフランジ部23には、周縁部分に可変翼1と同数の軸受孔25が等間隔で形成されるものである。
また保持部材22は、図6に示すように中央部分が開口された円板状に形成されている。そして、これらフレームセグメント21と保持部材22とによって挟み込まれた可変翼1の翼部11を、常に円滑に回動させ得るように、両部材間の寸法が、ほぼ一定(概ね可変翼1の翼幅寸法程度)に維持されるものであり、一例として軸受孔25の外周部分に、四カ所設けられたカシメピン26によって両部材間の間隔が維持されている。ここで、このカシメピン26を受け入れるためにフレームセグメント21及び保持部材22に開口される孔をピン孔27とする。
Next, the turbine frame 2 will be described. This is configured as a frame member that rotatably holds a plurality of variable blades 1. As an example, as shown in FIG. 6, the variable blade 1 (blade) is constituted by a frame segment 21 and a holding member 22. Part 11).
The frame segment 21 includes a flange portion 23 that receives the shaft portion 12 of the variable wing 1 and a boss portion 24 that fits the variable mechanism 3 described later on the outer periphery. Because of this structure, the flange portion 23 is formed with the same number of bearing holes 25 as the variable blades 1 at equal intervals in the peripheral portion.
In addition, the holding member 22 is formed in a disk shape having an open central portion as shown in FIG. The dimension between the two members is substantially constant (generally the blade of the variable blade 1 so that the blade portion 11 of the variable blade 1 sandwiched between the frame segment 21 and the holding member 22 can be rotated smoothly at all times. As an example, the distance between the two members is maintained by caulking pins 26 provided at four locations on the outer peripheral portion of the bearing hole 25. Here, a hole opened in the frame segment 21 and the holding member 22 to receive the caulking pin 26 is referred to as a pin hole 27.

なお、図6に示す実施例では、フレームセグメント21のフランジ部23は、保持部材22とほぼ同径のフランジ部23Aと、保持部材22より幾分大きい径のフランジ部23Bとの二つのフランジ部分から成り、これらを同一部材で形成するものであるが、同一部材での加工が複雑化する場合等にあっては、径の異なる二つのフランジ部を分割して形成し、後にカシメ加工やブレージング加工等によって接合することも可能である。   In the embodiment shown in FIG. 6, the flange portion 23 of the frame segment 21 has two flange portions, that is, a flange portion 23 </ b> A having substantially the same diameter as the holding member 22 and a flange portion 23 </ b> B having a slightly larger diameter than the holding member 22. These are formed with the same member, but when processing with the same member is complicated, two flange parts with different diameters are formed separately, and then caulking or brazing is performed. It is also possible to join by processing or the like.

次に可変機構3について説明する。このものはタービンフレーム2のボス部24の外周側に設けられ、排気流量を調節するために可変翼1を適宜回動させるものであり、一例として図6に示すように、アッセンブリ内において実質的に可変翼1の回動を生起する回動部材31と、この回動を可変翼1に伝える伝達部材32とを具えて成るものである。
回動部材31は、図示するように中央部分が開口された略円板状に形成され、その周縁部分に可変翼1と同数の伝達部材32を等間隔で設けるものである。なお、この伝達部材32は、回動部材31に対し回転自在に取り付けられる駆動要素32Aと、可変翼1の基準面15に固定状態に取り付けられる受動要素32Bとを具えて成り、これら駆動要素32Aと受動要素32Bとが接続された状態で、回動が伝達される。具体的には四角片状の駆動要素32Aを、回動部材31に対して回転自在にピン止めするとともに、この駆動要素32Aを受け入れ得るように略U字状に形成された受動要素32Bを、可変翼1の先端の基準面15に固定し、四角片状の駆動要素32AをU字状の受動要素32Bに嵌め込み、双方を係合させるように、回動部材31をボス部24に取り付ける。
Next, the variable mechanism 3 will be described. This is provided on the outer peripheral side of the boss portion 24 of the turbine frame 2 and appropriately rotates the variable blade 1 in order to adjust the exhaust flow rate. As an example, as shown in FIG. In addition, a rotating member 31 that causes the variable wing 1 to rotate and a transmission member 32 that transmits the rotation to the variable wing 1 are provided.
As shown in the figure, the rotating member 31 is formed in a substantially disk shape with an open central portion, and the same number of transmission members 32 as the variable blades 1 are provided at equal intervals on the peripheral portion. The transmission member 32 includes a driving element 32A that is rotatably attached to the rotating member 31, and a passive element 32B that is fixedly attached to the reference surface 15 of the variable blade 1, and these driving elements 32A. The rotation is transmitted in a state where the passive element 32B and the passive element 32B are connected. Specifically, a square piece drive element 32A is rotatably pinned to the rotation member 31, and a passive element 32B formed in a substantially U shape so as to receive the drive element 32A is provided. The rotating member 31 is attached to the boss portion 24 so as to be fixed to the reference surface 15 at the tip of the variable wing 1 and to be fitted with the square-shaped drive element 32A into the U-shaped passive element 32B.

なお、複数の可変翼1を取り付けた初期状態において、これらを周状に整列させるにあたっては、各可変翼1と受動要素32Bとが、ほぼ一定の角度で取り付けられる必要があり、図6に示す実施例においては、主に可変翼1の基準面15がこの作用を担っている。また回動部材31を単にボス部24に嵌め込んだままでは、回動部材31がタービンフレーム2と僅かに離反した際、伝達部材32の係合が解除されてしまうことが懸念されるため、これを防止すべく、タービンフレーム2の対向側から回動部材31を挟むようにリング33等を設け、回動部材31に対してタービンフレーム2側への押圧傾向を賦与するものである。
このような構成によって、エンジンが低速回転を行った際には、可変機構3の回動部材31を適宜回動させ、伝達部材32を介して軸部12に伝達し、図6に示すように可変翼1を回動させ、排気ガスGを適宜絞り込んで、排気流量を調節するものである。
In the initial state where a plurality of variable blades 1 are attached, in order to align them in a circumferential shape, each variable blade 1 and the passive element 32B must be attached at a substantially constant angle, as shown in FIG. In the embodiment, the reference surface 15 of the variable wing 1 is mainly responsible for this function. Further, if the rotating member 31 is simply fitted in the boss portion 24, there is a concern that the engaging of the transmission member 32 is released when the rotating member 31 is slightly separated from the turbine frame 2. In order to prevent this, a ring 33 or the like is provided so as to sandwich the rotating member 31 from the opposite side of the turbine frame 2, and a tendency to press the rotating member 31 toward the turbine frame 2 is imparted.
With such a configuration, when the engine rotates at a low speed, the rotation member 31 of the variable mechanism 3 is appropriately rotated and transmitted to the shaft portion 12 via the transmission member 32, as shown in FIG. The variable vane 1 is rotated and the exhaust gas G is appropriately throttled to adjust the exhaust flow rate.

このようなVGSターボチャージャにあっては、エンジンの回転数に応じて、可変翼1を繰り返し回動させる必要があるため、例えば可変翼1(軸部12)と、タービンフレーム2(軸受孔25)とは、絶えず摺接する関係にある。このような関係にある部品同士に、本発明に係るクロマイズ処理を施すことは、処理後、研摩工程を経ずに組付けに供することができるだけでなく、部品表面の平滑度が極めて高く形成できるため、可変翼1を回動させる際の駆動力の低減化、回動時の摩擦抵抗の低減化、可変翼1の円滑且つ確実な制御等を実現するという格別な効果をもたらすものである。   In such a VGS turbocharger, since it is necessary to repeatedly rotate the variable blade 1 in accordance with the rotational speed of the engine, for example, the variable blade 1 (shaft portion 12) and the turbine frame 2 (bearing hole 25). ) Is constantly in sliding contact. Applying the chromization treatment according to the present invention to the parts having such a relationship not only can be used for assembly without undergoing a polishing step after the treatment, but also the surface of the parts can be formed with extremely high smoothness. Therefore, it brings about special effects such as reduction of driving force when rotating the variable blade 1, reduction of frictional resistance during rotation, smooth and reliable control of the variable blade 1, and the like.

本発明の製造方法は、被処理材にクロマイズ処理を施す際、拡散浸透処理剤中に活性剤として塩化物とともにフッ化物を配合することにより、被処理材の表面に平滑度の高い均質なクロム拡散浸透層を形成することができ、耐熱部品、特に他の部材に接触した状態で摺動する耐熱部品や、種々の機械部品の製造に適用することができる。   In the manufacturing method of the present invention, when the material to be treated is subjected to chromization treatment, the surface of the material to be treated is mixed with fluoride with a chloride as an activator, thereby mixing homogeneous chromium with high smoothness. The diffusion / penetration layer can be formed, and can be applied to the production of heat-resistant parts, particularly heat-resistant parts that slide in contact with other members, and various machine parts.

また本発明は、処理後の被処理材の表面粗さRyを6.3μm以下に形成できるため、クロマイズ処理後に被処理材を研摩・研削することなく、そのまま組み付けに供することができ、特にVGSターボチャージャの構成部品の製造に好適である。   In addition, since the surface roughness Ry of the processed material after the treatment can be formed to 6.3 μm or less, the present invention can be used for assembling without grinding or grinding the processed material after the chromizing treatment. It is suitable for the manufacture of turbocharger components.

本発明を適用した被処理材のクロム拡散浸透層を含む断面部位の金属組織を表したEPMA観察写真である。It is the EPMA observation photograph showing the metal structure of the cross-sectional site | part containing the chromium diffusion penetration layer of the to-be-processed material to which this invention is applied. 図1に示した被処理材のEPMA分析による成分の濃度分布を示すグラフである。It is a graph which shows the density | concentration distribution of the component by the EPMA analysis of the to-be-processed material shown in FIG. 塩化物のみによる従来のクロマイズ処理を施した被処理材(比較例)において、突起物が形成された表面部分の金属組織を表したEPMA観察写真である。It is the EPMA observation photograph showing the metal structure of the surface part in which the protrusion was formed in the to-be-processed material (comparative example) which performed the conventional chromization process only with a chloride. 図3に示した被処理材のEPMA分析による成分の濃度分布を示すグラフである。It is a graph which shows the density | concentration distribution of the component by the EPMA analysis of the to-be-processed material shown in FIG. 従来のクロマイズ処理を施した被処理材の走査型電子顕微鏡による解析結果であって、(A)はSEI像であり、(B)〜(D)はそれぞれAl、O、Crの面分析マッピング画像である。It is the analysis result by the scanning electron microscope of the to-be-processed material which performed the conventional chromization process, Comprising: (A) is a SEI image, (B)-(D) is an area analysis mapping image of Al, O, and Cr, respectively. It is. 本発明によって製造された耐熱部品を組み付けて成る排気ガイドアッセンブリの斜視図(a)、並びにこの排気ガイドアッセンブリを組み込んで成るVGSタイプのターボチャージャの斜視図(b)である。FIG. 2 is a perspective view (a) of an exhaust guide assembly formed by assembling a heat-resistant component manufactured according to the present invention, and a perspective view (b) of a VGS type turbocharger incorporating the exhaust guide assembly.

符号の説明Explanation of symbols

1 可変翼
2 タービンフレーム
3 可変機構
11 翼部
12 軸部
13 テーパ部
14 鍔部
15 基準面
21 フレームセグメント
22 保持部材
23 フランジ部
23A フランジ部(小)
23B フランジ部(大)
24 ボス部
25 軸受孔
26 カシメピン
27 ピン孔
31 回動部材
32 伝達部材
32A 駆動要素
32B 受動要素
33 リング
A 排気ガイドアッセンブリ
G 排気ガス
h 翼幅
T 排気タービン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Variable wing | blade 2 Turbine frame 3 Variable mechanism 11 wing | blade part 12 axial part 13 taper part 14 collar part 15 reference plane 21 frame segment 22 holding member 23 flange part 23A flange part (small)
23B Flange (Large)
24 Boss portion 25 Bearing hole 26 Caulking pin 27 Pin hole 31 Rotating member 32 Transmission member 32A Drive element 32B Passive element 33 Ring A Exhaust guide assembly G Exhaust gas h Blade width T Exhaust turbine

Claims (4)

金属製の被処理材を、クロム粉末と担持剤と活性剤とを具えて成る拡散浸透処理剤中に埋設してクロマイズ処理を施し、被処理材の表面にクロム拡散浸透層を形成して被処理材の耐熱性を向上させる方法であって、
前記活性剤は、拡散浸透処理剤の0.1〜1.0重量%の塩化物と、拡散浸透処理剤の0.1〜1.0重量%のフッ化物とを含んで成ることを特徴とするクロマイズ処理による耐熱部品の製造方法。
A metal material to be treated is embedded in a diffusion and permeation treatment agent comprising chromium powder, a support agent, and an activator, and subjected to chromization treatment, and a chromium diffusion and permeation layer is formed on the surface of the treatment material to be treated. A method for improving the heat resistance of a treatment material,
The activator comprises 0.1 to 1.0% by weight of a chloride of the diffusion penetrating agent and 0.1 to 1.0% by weight of a fluoride of the diffusion penetrating agent. To manufacture heat-resistant parts by chromizing treatment.
前記塩化物は塩化アンモニウムであり、また前記フッ化物はフッ化アルミニウムまたはフッ化ナトリウムであることを特徴とする請求項1記載のクロマイズ処理による耐熱部品の製造方法。   The method for producing a heat-resistant component by chromization treatment according to claim 1, wherein the chloride is ammonium chloride, and the fluoride is aluminum fluoride or sodium fluoride. 前記クロマイズ処理後の被処理材は、表面粗さRyが6.3μm以下に抑えられることを特徴とする請求項1または2記載のクロマイズ処理による耐熱部品の製造方法。   The method for manufacturing a heat-resistant component by chromization treatment according to claim 1 or 2, wherein the material to be treated after the chromization treatment has a surface roughness Ry of 6.3 µm or less. 前記クロマイズ処理は、少ない排気ガスを適宜絞り込んで排気の速度を増し、排気タービンの仕事量を大きくすることにより、エンジンが低速回転域にあっても高出力を発揮できるようにしたVGSタイプのターボチャージャの構成部品に適用されることを特徴とする請求項1、2または3記載のクロマイズ処理による耐熱部品の製造方法。   The chromizing process is a VGS type turbo engine that is capable of exerting high output even when the engine is in a low speed rotation region by appropriately reducing the amount of exhaust gas to increase the exhaust speed and increasing the work of the exhaust turbine. 4. The method for producing a heat-resistant component by chromization treatment according to claim 1, wherein the method is applied to a component of a charger.
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