JP2009501844A - 金属物の複合表面処理 - Google Patents
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Abstract
【選択図】なし
Description
(i)窒化物又は炭窒化物を形成すると共に外面に多孔率が大幅に自由な白層を形成するように窒素が拡散した、前記構造体の表面から内部に伸びる拡散ゾーンを形成する第1段階;
(ii)前記表面に表面酸化物が形成されるのを防止するか、又は前記表面に形成された表面酸化物を除去する前記第1段階で形成された構造体の処理;
(iii)前記(ii)で処理した金属構造体を、不活性雰囲気下で低温で稼動する不活性微粒子耐火性材を含む流動床加熱炉内に保持し、前記流動床加熱炉の微粒子耐火性材を不活性ガス又は複数の不活性ガスによって流動化し、ハロゲン化物ガス及び微粒子金属又は金属合金の存在下で前記流動床加熱炉内の構造体を処理する、前記第1段階とは別の第2段階;を含む。
金属構造体の導入及び排出のためのアクセス開口部を有し、流動させるために調整した不活性耐火材料を含むレトルト;
前記レトルト内を予め決めた温度又は温度範囲に維持する熱供給手段;
前記レトルト内の微粒子耐火性材を流動するために分配手段を通じてレトルトの下方領域に第1不活性ガス流を導入する第1ガス供給手段;
前記第1不活性ガス流とは別に、前記レトルト又は前記下方領域付近に第2ガス流を導入するために設けられ、前記レトルトに導入する前に前記第2ガスを加熱する手段を含む第2ガス供給手段;
前記第2ガス流を形成するために、予め決めた比率で不活性キャリアガスとハロゲン化物ガスを混合する手段;
前記アクセス開口部を開閉し、処理工程の間、前記アクセス開口部を閉じるカバー手段;
前記カバー手段が前記アクセス開口部を閉じる位置にあるときに、前記カバー手段と前記レトルトの間で動作可能な第1シール手段;を含む。
金属構造体の導入及び排出のためのアクセス開口部を有し、流動させるために調整した不活性耐火材料を含むレトルト;
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前記レトルト内の微粒子耐火性材を流動化するために分配手段を通じてレトルトの下方領域に第1不活性ガス流を導入する第1ガス供給手段;
前記アクセス開口部を開閉し、処理工程の間、前記アクセス開口部を閉じるカバー手段;
前記カバー手段が前記アクセス開口部を閉じる位置にあるときに、前記カバー手段と前記レトルトの間で動作可能な第1シール手段;
前記第1シール手段は、前記アクセス開口部を囲む第1シールチャンバ及び前記第1シールチャンバに不活性ガスを供給して維持する手段を含み、これにより前記第1シールチャンバ内の不活性ガスを、大気雰囲気よりも高く、少なくとも処理工程中の前記レトルト内のガス圧よりも高い圧力にすることを含む。
(i)隣接して配置した少なくとも2つの流動床処理装置;
(ii)処理する金属対象物又は複数の対象物を前記流動床処理装置に導入又は排出することを許すために前記流動床処理装置の各々のアクセス開口手段に配置した開閉可能なシール;
(iii)処理段階の間、前記流動床処理装置の少なくとも一つを予め決めた温度又は温度範囲に維持する加熱手段;
(iv)前記流動床処理装置の各々に提供した流動化ガス供給手段;
(v)流動処理装置の上に位置すると共に前記流動床加熱炉に通じる前記アクセス開口手段の周りをシールするシール可能なチャンバ;
(vi)処理工程の間、前記シール可能なチャンバ内に不活性ガスを供給して維持する手段;
(vii)前記処理する金属対象物又は複数の対象物を前記流動床処理装置に導入又は排出すると共に、処理する金属対象物又は複数の対象物を前記流動床処理装置間で移動させるため、前記シール可能なチャンバ内に配置した対象物処理装置;
(viii)前記シール可能なチャンバ内の前記対象物処理装置に処理する金属対象物又は複数の対象物を配置することを可能にするシール可能なアクセス手段;を含む。
コンテナ又はフード54内で、必要なときに中間チャンバ51及びゾーン61に望ましい不活性ガスを選択的に供給する手段が提供されるが、説明は省略する。この装置の動作は、図3に関連してさらに後述される。
(i)第2段階の処理工程前に、部品又は構造体の表面を再研磨などによって機械加工し、そして不活性雰囲気下におく。
(ii)部品又は構造体の表面は、第1段階から第2段階に含まれるまでの間、完全に不活性雰囲気に保持する。
(iii)部品又は構造体の表面に形成されるいずれの表面酸化物も、第2段階において、ハロゲン化物ガスと水素の組合せで除去する。
選択肢(i)は処理される部品が複雑な形状では通常不可能であるため、選択肢(ii)及び(iii)が好ましい。
(i)窒素ベースの表面処理を行っている流動床から加熱される製品が移動するのを許す前に、酸素濃度を10ppm以下に減らす。
(ii)チャンバ51の大きさは、チャンバ内をパージするガスの量を軽減し、それにより処理の全コストを軽減するために最小にすべきである。酸素が10ppm以下の望ましい濃度をなし得るために、パージチャンバの10回のガス容量変換が必要であると考える。
(iii)図4に示したように、処理工程が行われていないときに流動床をシールするため、チャンバ51の設計は移送フードに合わせなければならない。
(iv)チャンバ51の構造は、酸素の漏れ率が最小か、又はないようにしなければならない。
Claims (54)
- 金属構造体の表面に拡散表面層を形成する方法であって、
(i)窒化物又は炭窒化物を形成すると共に外面に多孔率が大幅に自由な白層を形成するように窒素が拡散した、前記構造体の表面から内部に伸びる拡散ゾーンを形成する第1段階;
(ii)前記表面に表面酸化物が形成されるのを防止するか、又は前記表面に形成された表面酸化物を除去する前記第1段階で形成された構造体の処理;
(iii)前記(ii)で処理した金属構造体を、不活性雰囲気下で低温で稼動する不活性微粒子耐火性材を含む流動床加熱炉内に保持し、前記流動床加熱炉の微粒子耐火性材を不活性ガス又は複数の不活性ガスによって流動化して、ハロゲン化物ガス及び微粒子金属又は金属合金の存在下で前記流動床加熱炉内の構造体を処理する、前記第1段階とは別の第2段階;
を含む金属構造体の表面に拡散表面層を形成する方法。 - 前記(ii)の構造体の処理は、前記表面酸化物を除去するための研磨のような機械的処理を含む、請求項1に従う金属構造体の表面に拡散表面層を形成する方法。
- 前記(ii)の構造体の処理は、前記第1段階から前記第2段階までの間、構造体を覆う不活性雰囲気を維持して構造体を移送することを含む、請求項1に従う金属構造体の表面に拡散表面層を形成する方法。
- 前記表面酸化物を第2段階の処理で除去する、請求項1、請求項2又は3のいずれかに従う金属構造体の表面に拡散表面層を形成する方法。
- 前記表面酸化物を除去するための第2段階の処理は、前記ハロゲン化物ガス及び水素の組み合わせによって前記構造体の表面を処理することを含む、請求項4に従う金属構造体の表面に拡散表面層を形成する方法。
- 前記第1段階は、塩浴,ガス熱処理装置,真空プラズマ装置のいずれか一つで実行される、請求項1〜5のいずれか1項に従う金属構造体の表面に拡散表面層を形成する方法。
- 前記第1段階は、前記第2段階が実行される前記流動床加熱炉とは別の流動床加熱炉で実行される、請求項1〜5のいずれか1項に従う金属構造体の表面に拡散表面層を形成する方法。
- 前記第1段階及び第2段階は、同一の流動床加熱炉ではあるが、異なる時間帯に行われる、請求項1〜5のいずれか1項に従う金属構造体の表面に拡散表面層を形成する方法。
- 第1段階は流動床加熱炉へのアンモニアガスの供給で行われ、アンモニアガス流は前記流動床加熱炉を満たすガス流の20%以下である、請求項7又は8に従う金属構造体の表面に拡散表面層を形成する方法。
- アンモニアガス流は、前記流動床加熱炉の全ガス流の3〜15%を構成する、請求項9に従う金属構造体の表面に拡散表面層を形成する方法。
- アンモニアガス流は、前記流動床加熱炉の全ガス流の5〜10%を構成する、請求項10に従う金属構造体の表面に拡散表面層を形成する方法。
- 金属構造体は、前記第1段階及び第2段階の間、不活性雰囲気を含むシールゾーン内に保持される、請求項7〜11のいずれか1項に従う金属構造体の表面に拡散表面層を形成する方法。
- 金属構造体は、鋼及び鋼合金,チタン,アルミニウム,及びチタンとアルミニウムの合金を含む、鉄を基礎とする金属から選択される、請求項1〜12のいずれか1項に従う金属構造体の表面に拡散表面層を形成する方法。
- 金属構造体は、予め成形されるか又は予め機械加工された製品である、請求項13に従う金属構造体の表面に拡散表面層を形成する方法。
- ハロゲン化物ガスはハロゲン塩又はハロゲン酸である、請求項1〜14のいずれか1項に従う金属構造体の表面に拡散表面層を形成する方法。
- ハロゲン化物ガスはHClである、請求項1〜15のいずれか1項に従う金属構造体の表面に拡散表面層を形成する方法。
- ハロゲン化物ガスは、流動床加熱炉内に導入する前に不活性キャリアガスと混合され、前記ハロゲン化物ガス及び前記不活性ガスを不活性微粒子耐火性材を含むゾーンの下方領域に導入する、請求項16に従う金属構造体の表面に拡散表面層を形成する方法。
- ハロゲン化物ガスは、流動床加熱炉内の不活性耐火性材を流動化させる不活性キャリアガスの0.2〜3%の間で構成する、請求項17に従う金属構造体の表面に拡散表面層を形成する方法。
- ハロゲン化物ガス及びキャリアガスは、流動床加熱炉に導入する前に加熱される、請求項17又は18に従う金属構造体の表面に拡散表面層を形成する方法。
- ハロゲン化物ガス及びキャリアガスは、流動床加熱炉の少なくとも一部分で熱交換して加熱される、請求項19に従う金属構造体の表面に拡散表面層を形成する方法。
- ハロゲン化物ガスと不活性キャリアガスのための配給手段は、前記下部領域に耐火性微粒子材を含んでいる流動床加熱炉のゾーンを通過する、請求項20に従う金属構造体の表面に拡散表面層を形成する方法。
- 不活性キャリアガスは、前記流動床加熱炉の微粒子耐火性材の流動化に使用される不活性ガスと同じである、請求項17〜21のいずれか1項に従う金属構造体の表面に拡散表面層を形成する方法。
- 不活性キャリアガスは、前記流動床加熱炉の微粒子耐火性材の流動化に使用される不活性ガスとは異なる、請求項17〜21のいずれか1項に従う金属構造体の表面に拡散表面層を形成する方法。
- 前記流動床加熱炉内の微粒子不活性材の流動化に使用される不活性ガスは、不活性アルゴン又は不活性窒素から選択される、請求項1〜23のいずれか1項に従う金属構造体の表面に拡散表面層を形成する方法。
- 流動床加熱炉内の微粒子耐火性材に導入する微粒子金属又は金属合金は、IVA,VA,VIA又はVIIAのグループ,これら金属の鉄又は合金から選択される、請求項1〜24のいずれか1項に従う金属構造体の表面に拡散表面層を形成する方法。
- 微粒子金属又は金属合金は、クロム,チタン,バナジウム,ニオブ,タンタル,タングステン,モリブデン,及びマンガン、又は鉄を基礎とする合金を含むこれら金属の合金から選択される、請求項25に従う金属構造体の表面に拡散表面層を形成する方法。
- 流動床加熱炉内の微粒子耐火性材に対する前記微粒子金属の比率は5〜30重量%である、請求項26に従う金属構造体の表面に拡散表面層を形成する方法。
- 流動床加熱炉の温度は750℃以下である、請求項1〜27のいずれか1項に従う金属構造体の表面に拡散表面層を形成する方法。
- 流動床加熱炉の処理温度は500〜700℃の範囲である、請求項28に従う金属構造体の表面に拡散表面層を形成する方法。
- 構造体は流動床加熱炉で1〜16時間の間で処理される、請求項1〜29のいずれか1項に従う金属構造体の表面に拡散表面層を形成する方法。
- 構造体は流動床加熱炉で3〜8時間の間で処理される、請求項30に従う金属構造体の表面に拡散表面層を形成する方法。
- 窒化物又は炭窒化物を形成すると共に外面に白層を形成するように窒素が拡散した、金属構造体の表面から内部に伸びる拡散ゾーンを形成する方法であって、前記方法は、700℃を越えない温度で動作する流動床加熱炉内に金属構造体を置き、前記流動床加熱炉の全ガス流の20%を超えない量のアンモニアを供給すること含む、方法。
- 流動床加熱炉内のアンモニアガス流は、流動床加熱炉の全ガス流の3〜15%、好ましくは5〜10%の間である、請求項32に従う方法。
- 金属構造体の加熱処理のための流動床加熱炉であって、
金属構造体の導入及び排出のためのアクセス開口部を有し、流動させるために調整した不活性耐火材料を含むレトルト;
前記レトルト内を予め決めた温度又は温度範囲に維持する熱供給手段;
前記レトルト内の微粒子耐火性材を流動化するために分配手段を通じてレトルトの下方領域に第1不活性ガス流を導入する第1ガス供給手段;
前記第1不活性ガス流とは別に、前記レトルト又は前記下方領域付近に第2ガス流を導入するために設けられ、前記レトルトに導入する前に前記第2ガスを加熱する手段を含む第2ガス供給手段;
前記第2ガス流を形成するために、予め決めた比率で不活性キャリアガスとハロゲン化物ガスを混合する手段;
前記アクセス開口部を開閉し、処理工程の間、前記アクセス開口部を閉じるカバー手段;
前記カバー手段が前記アクセス開口部を閉じる位置にあるときに、前記カバー手段と前記レトルトの間で動作可能な第1シール手段;
を含む、流動床加熱炉。 - 前記第1シール手段は、両者の間に第1シールゾーンを定め、各々が前記レトルトのアクセス開口部を囲む第1内側周辺シールと第2外側周辺シールを含み、第1シール手段は、前記第1シールゾーンに加圧下で不活性ガスを導入し、これにより前記第1シールゾーンのいずれの不活性ガスも前記レトルトのアクセス開口部に向かって漏出する傾向があるように使用される、請求項34に従う流動床加熱炉。
- 前記第1シール手段は、前記第1内側周辺シールの内側に配置した第3周辺シールを含み、前記第3周辺シールは、前記アクセス開口部を閉じるようにカバー手段が位置したときに、不活性微粒子耐火性材を含む領域に位置可能な周辺フランジ部を含み、少なくともカバー手段が前記アクセス開口部を閉じるように移動されたときに、不活性微粒子耐火性材を流動させるために前記領域にガス流供給手段が提供される、請求項35に従う流動床加熱炉。
- 前記カバー手段は開閉装置を含み、前記開閉装置は、カバー手段をアクセス開口部から遠ざけるように軸方向に移動させ、そして回転軸廻りに平行に回転させるという、カバー手段が前記アクセス開口部を閉じるように動くときとは逆に動作してレトルトの縦軸から離れるようにすることが可能である、請求項34〜36のいずれか1項に従う流動床加熱炉。
- 前記カバー手段は前記アクセス開口部へのアクセスが可能な中間チャンバ内に収容され、前記中間チャンバは前記レトルトのアクセス開口部と連通する中間アクセス開口部を含み、中間アクセス開口部及びアクセス開口部を除いて前記カバー手段の周りにシールゾーンを提供する、請求項34〜37のいずれか1項に従う流動床加熱炉。
- 移送コンテナアクセス開口部を通じてアクセスした中間保持ゾーンを定める移送コンテナ手段、移送コンテナアクセス開口部が中間チャンバの中間アクセス開口部に隣接して配置されるときに、前記移送コンテナ手段及び中間チャンバと協働可能な第2シール手段をさらに含む、請求項38に従う流動床加熱炉。
- 請求項34又は35を通じて追加されるとき、第2シール手段は前記第1シール手段と同様に構成される、請求項39に従う流動床加熱炉。
- 前記移送コンテナ手段は、前記移送コンテナアクセス開口部を選択的に開閉する移送コンテナカバー手段を含み、コンテナカバーが前記移送コンテナアクセス開口部を閉じるように移動されたとき、前記移送コンテナカバー手段と移送コンテナアクセス開口部との間で動作可能な第3シール手段が提供される、請求項39又は40のいずれか1項に従う流動床加熱炉。
- 請求項34又は35を通じて追加されるとき、第3シール手段は前記第1シール手段と同様に構成される、請求項41に従う流動床加熱炉。
- 前記移送コンテナカバー手段は開閉するための動作装置を含み、前記動作装置は、移送コンテナカバー手段を移送コンテナアクセス開口部から遠ざけるように軸方向に移動させ、そして回転軸廻りに平行に回転させるという、移送コンテナカバー手段が前記移送コンテナアクセス開口部を閉じるように動くときとは逆に動作して、移送コンテナの縦軸から離れるようにすることが可能である、請求項41又は42に従う流動床加熱炉。
- 第2シール手段がレトルトアクセス開口部に動作的に係合されたとき、アクセス開口部と中間チャンバ及びアクセス開口部と移送コンテナが、処理する構造体を前記レトルトと移送コンテナとの間で移送可能なように配列されている、請求項41〜43のいずれか1項に従う流動床加熱炉。
- 移送コンテナカバー手段が閉じたとき、又は開いているが処理する構造体が前記コンテナから前記レトルトに移送された間に第2シール手段が係合されたとき、内部を不活性ガス雰囲気に維持可能なようにするために前記移送コンテナに不活性ガスを選択的に供給する不活性ガス供給手段が提供された、請求項41〜44のいずれか1項に従う流動床加熱炉。
- 請求項38を通じて追加されるとき、前記中間チャンバに不活性ガスを選択的に供給するための不活性ガス供給手段が提供される、請求項38〜45のいずれか1項に従う流動床加熱炉。
- 前記レトルトから粒子捕集手段を介して排気ガス処理手段に通じる排気ガス流路をさらに含み、前記ガス流路は、流路内の固形付着物を掻き取って前記捕集手段に移動させるスクレイパ手段を含む、請求項34〜46のいずれか1項に従う流動床加熱炉。
- 前記レトルトに通じる排気ガス流路、及び、前記排気ガス流路を介して前記レトルト内に予め決めた量の微粒子金属又は金属合金を配給するための計量手段をさらに含み、前記配給は排気ガスの発生が最小か又はないときに行う、請求項34〜46のいずれか1項に従う流動床加熱炉。
- 金属構造体の加熱処理のための流動床加熱炉であって、
金属構造体の導入及び排出のためのアクセス開口部を有し、流動させるために調整した不活性耐火性材を含むレトルト;
前記レトルト内を予め決めた温度又は温度範囲に維持する熱供給手段;
前記レトルト内の微粒子耐火性材料を流動化するために分配手段を通じてレトルトの下方領域に第1不活性ガス流を導入する第1ガス供給手段;
前記アクセス開口部を開閉し、処理工程の間、前記アクセス開口部を閉じるカバー手段;
前記カバー手段が前記アクセス開口部を閉じる位置にあるときに、前記カバー手段と前記レトルトの間で動作可能な第1シール手段;
前記第1シール手段は、前記アクセス開口部を囲む第1シールチャンバ及び前記第1シールチャンバに不活性ガスを供給して維持する手段を含み、これにより前記第1シールチャンバ内の不活性ガスを、大気雰囲気よりも高く、少なくとも処理工程中の前記レトルト内のガス圧よりも高い圧力にする、流動床加熱炉。 - 第1協働シールが前記レトルトと前記第1シールチャンバを隔てる第1シール手段の表面に係合する、請求項49に従う流動床加熱炉。
- 第2協働シールが大気雰囲気から前記第1シールチャンバを隔てる第1シール手段の表面に係合する、請求項50に従う流動床加熱炉。
- 前記第1シールチャンバからの不活性ガスは、前記第1シールチャンバから前記レトルトに向かって優先的に漏出する、請求項51に従う流動床加熱炉。
- 第1シール手段は、前記アクセス開口部を囲むと共に前記第1シールチャンバの内側に位置する第2シールゾーンを含み、前記第2シールゾーンは、前記アクセス開口部を閉じるようにカバー手段が位置したときに、不活性微粒子耐火性材を含む領域に位置可能な周辺フランジ部を含み、少なくともカバー手段が前記アクセス開口部を閉じるように移動されたときに、不活性微粒子耐火性材を流動化させるために前記領域にガス流供給手段が提供される、請求項49〜52のいずれか1項に従う流動床加熱炉。
- 流動床加熱炉処理配置であって、
(i)隣接して配置した少なくとも2つの流動床処理装置;
(ii)処理する金属対象物又は対象物群を前記流動床処理装置に導入又は排出することを許すために前記流動床処理装置の各々のアクセス開口手段に配置した開閉可能なシール;
(iii)処理段階の間、前記流動床処理装置の少なくとも一つを予め決めた温度又は温度範囲に維持する加熱手段;
(iv)前記流動床処理装置の各々に提供した流動化ガス供給手段;
(v)流動処理装置の上に位置すると共に前記流動床加熱炉に通じる前記アクセス開口手段の周りをシールするシール可能なチャンバ;
(vi)処理工程の間、前記シール可能なチャンバ内に不活性ガスを供給して維持する手段;
(vii)前記処理する金属対象物又は複数の対象物を前記流動床処理装置に導入又は排出すると共に、処理する金属対象物又は複数の対象物を前記流動床処理装置間で移動させるため、前記シール可能なチャンバ内に配置した対象物処理装置;
(viii)前記シール可能なチャンバ内の前記対象物処理装置に処理する金属対象物又は複数の対象物を配置することを可能にするシール可能なアクセス手段;
を含む、流動床加熱炉処理配置。
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