JP2821903B2 - イオン注入法によるステンレス鋼の表面処理法 - Google Patents
イオン注入法によるステンレス鋼の表面処理法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、イオン注入法によるステンレス鋼の表面処
理法に関する。
理法に関する。
（従来の技術） 従来、この種のイオン注入法によるステンレス鋼の表
面処理法として、第５図示のようなイオン注入室ａ内の
一方にステンレス鋼ｂを保持する基板ホルダーｃを配置
し、他方にイオンを発生させるイオン源と、該イオンを
加速させる加速器を備えたイオンビーム源ｄを配置した
装置を用い、ステンレス鋼に耐摩耗性を向上させるC,N,
B,Ti,Ta等の元素、或いは該元素を含む化合物からイオ
ンビーム源ｄのイオン源で必要元素のイオンを発生さ
せ、該イオンを加速器で例えば300keVの高エネルギーに
加速し、加速されたイオンビームを、基板ホルダーｃに
保持され、例えば冷却水の温度十数℃に冷却されたステ
ンレス鋼ｂに注入（矢印ｅ方向）して該ステンレス鋼の
表面処理する処理法が知られている。
面処理法として、第５図示のようなイオン注入室ａ内の
一方にステンレス鋼ｂを保持する基板ホルダーｃを配置
し、他方にイオンを発生させるイオン源と、該イオンを
加速させる加速器を備えたイオンビーム源ｄを配置した
装置を用い、ステンレス鋼に耐摩耗性を向上させるC,N,
B,Ti,Ta等の元素、或いは該元素を含む化合物からイオ
ンビーム源ｄのイオン源で必要元素のイオンを発生さ
せ、該イオンを加速器で例えば300keVの高エネルギーに
加速し、加速されたイオンビームを、基板ホルダーｃに
保持され、例えば冷却水の温度十数℃に冷却されたステ
ンレス鋼ｂに注入（矢印ｅ方向）して該ステンレス鋼の
表面処理する処理法が知られている。
また、ステンレス鋼に耐摩耗性を向上させるため該ス
テンレス鋼へ注入するイオンに２種類以上の元素を用い
る場合には、夫々の元素について前記イオン注入を繰り
返し行っている。
テンレス鋼へ注入するイオンに２種類以上の元素を用い
る場合には、夫々の元素について前記イオン注入を繰り
返し行っている。
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、前記従来のイオン注入法によるステン
レス鋼の表面処理法は、ステンレス鋼に耐摩耗性を向上
させるための元素を全てイオンにしてからステンレス鋼
に注入する必要があるため、２種類以上の元素を必要と
する場合は、ステンレス鋼に対して各元素毎にイオン注
入する必要があり処理効率が悪く、またステンレス鋼に
注入するイオン量を１×1017ions/cm2以上と多量に必要
とする問題がある。
レス鋼の表面処理法は、ステンレス鋼に耐摩耗性を向上
させるための元素を全てイオンにしてからステンレス鋼
に注入する必要があるため、２種類以上の元素を必要と
する場合は、ステンレス鋼に対して各元素毎にイオン注
入する必要があり処理効率が悪く、またステンレス鋼に
注入するイオン量を１×1017ions/cm2以上と多量に必要
とする問題がある。
また、更にステンレス鋼の耐摩耗性を向上させる表面
処理法が要求されている。
処理法が要求されている。
本発明は、前記問題点を解消し、更にステンレス鋼の
耐摩耗性を向上させるイオン注入法によるステンレス鋼
の表面処理法を提供することを目的とする。
耐摩耗性を向上させるイオン注入法によるステンレス鋼
の表面処理法を提供することを目的とする。
（課題を解決するための手段） 本発明は、前記目的を達成するイオン注入法によるス
テンレス鋼の表面処理法を提案するもので、ステンレス
鋼にイオンを注入してステンレス鋼の表面処理を行う方
法において、イオンの注入を窒素を含むガス雰囲気中で
行うことを特徴とする。
テンレス鋼の表面処理法を提案するもので、ステンレス
鋼にイオンを注入してステンレス鋼の表面処理を行う方
法において、イオンの注入を窒素を含むガス雰囲気中で
行うことを特徴とする。
窒素を含むガス雰囲気中でイオンを注入する本表面処
理法は、SUS304に代表される低炭素含有量であって比較
的軟らかなステンレス鋼に適している。
理法は、SUS304に代表される低炭素含有量であって比較
的軟らかなステンレス鋼に適している。
本表面処理法で用いる窒素を含むガスとしては、窒素
（N2）単独ガス、アンモニア（NH3）ガス等が挙げられ
る。また、窒素を含むガス雰囲気中でイオンを注入する
際の該ガス圧力は、一般には５×10-4〜３×10-3Pa程度
に設定する。
（N2）単独ガス、アンモニア（NH3）ガス等が挙げられ
る。また、窒素を含むガス雰囲気中でイオンを注入する
際の該ガス圧力は、一般には５×10-4〜３×10-3Pa程度
に設定する。
また、窒素を含むガス雰囲気中でステンレス鋼に注入
するイオンとしては、ホウ素（B+），チタン（Ti+），
窒素（N+），炭素（C+）等が挙げられる。また、ステン
レス鋼に注入するイオン量は例えばSUS304ステンレス鋼
の場合、N2ガス雰囲気中で５×1015ions/cm2〜１×1017
ions/cm2程度とする。
するイオンとしては、ホウ素（B+），チタン（Ti+），
窒素（N+），炭素（C+）等が挙げられる。また、ステン
レス鋼に注入するイオン量は例えばSUS304ステンレス鋼
の場合、N2ガス雰囲気中で５×1015ions/cm2〜１×1017
ions/cm2程度とする。
また、もう一つのイオン注入法によるステンレス鋼の
表面処理法は、ステンレス鋼にイオンを注入してステン
レス鋼の表面処理を行う方法において、イオンの注入を
炭素を含むガス雰囲気中で行うことを特徴とする。
表面処理法は、ステンレス鋼にイオンを注入してステン
レス鋼の表面処理を行う方法において、イオンの注入を
炭素を含むガス雰囲気中で行うことを特徴とする。
炭素を含むガス雰囲気中でイオンを注入する本表面処
理法は、SUS440Cに代表される高炭素含有量であって熱
処理等を施して硬くして用いるステンレス鋼に適してい
る。
理法は、SUS440Cに代表される高炭素含有量であって熱
処理等を施して硬くして用いるステンレス鋼に適してい
る。
本表面処理法で用いる炭素を含むガスとしては、アセ
チレン系炭化水素（例えばC2H2）ガス、メタン系炭化水
素（例えばC3H8）ガス、芳香族系炭化水素（例えばC6H5
CH3）ガス等が挙げられる。また、炭素を含むガス雰囲
気中でイオンを注入する際の該ガス圧力は、一般には５
×10-4〜３×10-3Pa程度に設定する。
チレン系炭化水素（例えばC2H2）ガス、メタン系炭化水
素（例えばC3H8）ガス、芳香族系炭化水素（例えばC6H5
CH3）ガス等が挙げられる。また、炭素を含むガス雰囲
気中でイオンを注入する際の該ガス圧力は、一般には５
×10-4〜３×10-3Pa程度に設定する。
また、炭素を含むガス雰囲気中でステンレス鋼に注入
するイオンとしては、チタン（Ti+），タンタル（T
a+），ホウ素（B+），タングステン（W+）等が挙げられ
る。また、ステンレス鋼に注入するイオン量は例えばSU
S440Cステンレス鋼の場合、アセチレン（C2H2）ガス雰
囲気中で５×1015ions/cm2〜１×1016ions/cm2程度とす
る。
するイオンとしては、チタン（Ti+），タンタル（T
a+），ホウ素（B+），タングステン（W+）等が挙げられ
る。また、ステンレス鋼に注入するイオン量は例えばSU
S440Cステンレス鋼の場合、アセチレン（C2H2）ガス雰
囲気中で５×1015ions/cm2〜１×1016ions/cm2程度とす
る。
（作用） 窒素を含むガス、或いは炭素を含むガスがステンレス
鋼の表面に吸着し、同時に注入された高速のイオンビー
ムにより、その一部はスパッタリング作用により該表面
から離脱するが、ほとんどがイオンビームと共にステン
レス鋼表面層内部に取り込まれる。これらイオンビーム
またはガスの形でステンレス鋼の表面に導入された元素
は相互に或いはステンレス鋼内の元素と反応して、ステ
ンレス鋼表面層近傍にBN,TiN,TiC,TaC等の非晶質または
結晶質の化合物相または混合相を形成する。
鋼の表面に吸着し、同時に注入された高速のイオンビー
ムにより、その一部はスパッタリング作用により該表面
から離脱するが、ほとんどがイオンビームと共にステン
レス鋼表面層内部に取り込まれる。これらイオンビーム
またはガスの形でステンレス鋼の表面に導入された元素
は相互に或いはステンレス鋼内の元素と反応して、ステ
ンレス鋼表面層近傍にBN,TiN,TiC,TaC等の非晶質または
結晶質の化合物相または混合相を形成する。
（実施例） 以下添付図面に従って本発明の実施例について説明す
る。
る。
第１図は本発明表面処理法を実施するための装置の１
例を示すもので、図中、１はイオン注入室を示す。該イ
オン注入室１内を外部の真空ポンプその他の真空排気系
２に圧力調節弁３を介して接続すると共に、該イオン注
入室１内に表面処理すべきステンレス鋼４を保持する基
板ホルダー５を配置した。また、該イオン注入室１内の
他方に前記基板ホルダー５に保持されたステンレス鋼４
に対向させて窒素を含むガス、或いは炭素を含むガスを
噴射するノズル６と、イオンを発生させるイオン源と、
該イオンを加速させる加速器を備えたイオンビーム源７
を配置した。そして真空排気系２を作動させてイオン注
入室１内を所定の真空度に設定し、窒素を含むガス、或
いは炭素を含むガスのガス供給源（図示せず）に連なる
マスフローコントローラー８によって常に前記雰囲気ガ
スの所定量をノズル６からイオン注入室１内に導入（矢
印９方向）し、イオン注入室１内を前記ガス雰囲気下に
すると共に、ステンレス鋼４に注入すべき元素をイオン
ビーム源７で数10keV〜数100keVの高エネルギーに加速
されたイオンビームとし、該イオンビームをステンレス
鋼４に注入（矢印10方向）出来るようにした。
例を示すもので、図中、１はイオン注入室を示す。該イ
オン注入室１内を外部の真空ポンプその他の真空排気系
２に圧力調節弁３を介して接続すると共に、該イオン注
入室１内に表面処理すべきステンレス鋼４を保持する基
板ホルダー５を配置した。また、該イオン注入室１内の
他方に前記基板ホルダー５に保持されたステンレス鋼４
に対向させて窒素を含むガス、或いは炭素を含むガスを
噴射するノズル６と、イオンを発生させるイオン源と、
該イオンを加速させる加速器を備えたイオンビーム源７
を配置した。そして真空排気系２を作動させてイオン注
入室１内を所定の真空度に設定し、窒素を含むガス、或
いは炭素を含むガスのガス供給源（図示せず）に連なる
マスフローコントローラー８によって常に前記雰囲気ガ
スの所定量をノズル６からイオン注入室１内に導入（矢
印９方向）し、イオン注入室１内を前記ガス雰囲気下に
すると共に、ステンレス鋼４に注入すべき元素をイオン
ビーム源７で数10keV〜数100keVの高エネルギーに加速
されたイオンビームとし、該イオンビームをステンレス
鋼４に注入（矢印10方向）出来るようにした。
次に、前記装置を用いて窒素を含むガス雰囲気中でイ
オンを注入する表面処理法の場合の具体的実施例を比較
例と共に説明する。
オンを注入する表面処理法の場合の具体的実施例を比較
例と共に説明する。
実施例１ 先ず、イオン注入室１内の基板ホルダー５に厚さ2mm
の材質SUS304ステンレス鋼４を保持した状態で該イオン
処理室１内の圧力を真空排気系２を介して１×10-5Paに
設定する。
の材質SUS304ステンレス鋼４を保持した状態で該イオン
処理室１内の圧力を真空排気系２を介して１×10-5Paに
設定する。
次に、ノズル６より窒素（N2）ガスを導入し、圧力調
整バルブ３を調整して、該イオン注入室１内の圧力を２
×10-3Paに保った状態で、イオンビーム源７で70keVの
高エネルギーに加速されたホウ素（B+）のイオンビーム
をイオン量１×1017ions/cm2で、注入時間18分間ステン
レス鋼４に注入してステンレス鋼４の表面処理を行っ
た。
整バルブ３を調整して、該イオン注入室１内の圧力を２
×10-3Paに保った状態で、イオンビーム源７で70keVの
高エネルギーに加速されたホウ素（B+）のイオンビーム
をイオン量１×1017ions/cm2で、注入時間18分間ステン
レス鋼４に注入してステンレス鋼４の表面処理を行っ
た。
そして、表面処理されたステンレス鋼４を圧力１×10
-3Paの真空中でボールオンディスク試験法で擦り、その
表面に摩擦こんをつけた。
-3Paの真空中でボールオンディスク試験法で擦り、その
表面に摩擦こんをつけた。
尚、ボールオンディスク試験法の試験条件は、材質SU
S440Cステンレス鋼から成る直径10mmのボールベァリン
グを用い、荷重は0.2kg、速度は22cm/sec、時間は５分
間、回数は1500回とした。
S440Cステンレス鋼から成る直径10mmのボールベァリン
グを用い、荷重は0.2kg、速度は22cm/sec、時間は５分
間、回数は1500回とした。
摩擦こんがつけられたステンレス鋼の表面を光学顕微
鏡（倍率200倍）で観察し、その観察結果を第２図Ａに
示す。また、該表面を触針法で測定し、その測定結果を
第２図Ｂに示す。
鏡（倍率200倍）で観察し、その観察結果を第２図Ａに
示す。また、該表面を触針法で測定し、その測定結果を
第２図Ｂに示す。
比較例１ イオン注入室１内をN2ガスを導入せずに真空雰囲気と
し、また注入するB+のイオン量を２×1017ions/cm2とし
た以外は前記実施例１と同様の方法でステンレス鋼の表
面処理を行った。
し、また注入するB+のイオン量を２×1017ions/cm2とし
た以外は前記実施例１と同様の方法でステンレス鋼の表
面処理を行った。
そして、表面処理されたステンレス鋼の表面に前記実
施例１と同様の方法で摩擦こんをつけた。
施例１と同様の方法で摩擦こんをつけた。
摩擦こんがつけられたステンレス鋼の表面を前記実施
例１と同様に光学顕微鏡で観察し、その観察結果を第２
図Ｃに示す。また、該表面を前記実施例１と同様に触針
法で測定し、その測定結果を第２図Ｄに示す。
例１と同様に光学顕微鏡で観察し、その観察結果を第２
図Ｃに示す。また、該表面を前記実施例１と同様に触針
法で測定し、その測定結果を第２図Ｄに示す。
比較例２ 表面処理を全く行わなかった材質SUS304ステンレス鋼
の表面に前記実施例１と同様の方法で摩擦こんをつけ
た。
の表面に前記実施例１と同様の方法で摩擦こんをつけ
た。
摩擦こんがつけられたステンレス鋼の表面を前記実施
例１と同様に光学顕微鏡で観察し、その観察結果を第２
図Ｅに示す。また、該表面を前記実施例１と同様に触針
法で測定し、その測定結果を第２図Ｆに示す。
例１と同様に光学顕微鏡で観察し、その観察結果を第２
図Ｅに示す。また、該表面を前記実施例１と同様に触針
法で測定し、その測定結果を第２図Ｆに示す。
第２図から明らかなように、窒素ガス雰囲気中でステ
ンレス鋼にB+イオンを注入する本発明法の実施例１は、
単にB+イオンを注入する従来法の比較例１、全く表面処
理を行わなかった比較例２に比して表面の摩擦こんの荒
れ（表面の凹凸形状）が極めて小さかった。従って本発
明法の実施例１は従来法の比較例１に比してステンレス
鋼の耐摩耗性が更に向上することが確認された。
ンレス鋼にB+イオンを注入する本発明法の実施例１は、
単にB+イオンを注入する従来法の比較例１、全く表面処
理を行わなかった比較例２に比して表面の摩擦こんの荒
れ（表面の凹凸形状）が極めて小さかった。従って本発
明法の実施例１は従来法の比較例１に比してステンレス
鋼の耐摩耗性が更に向上することが確認された。
また、本発明の実施例１は従来法の比較例１に比して
イオン量が少なくてもステンレス鋼の表面の耐摩耗性を
向上させることが出来る。
イオン量が少なくてもステンレス鋼の表面の耐摩耗性を
向上させることが出来る。
次に前記装置を用いて炭素を含むガス雰囲気中でイオ
ンを注入する表面処理法の具体的実施例を比較例と共に
説明する。
ンを注入する表面処理法の具体的実施例を比較例と共に
説明する。
実施例２ 先ず、イオン注入室１内の基板ホルダー５に厚さ5mm
の材質SUS440Cステンレス鋼４を保持した状態で該イオ
ン処理室１内の圧力を真空排気系２を介して６×10-5Pa
に設定する。
の材質SUS440Cステンレス鋼４を保持した状態で該イオ
ン処理室１内の圧力を真空排気系２を介して６×10-5Pa
に設定する。
次に、ノズル６よりアセチレン（C2H2）ガスを流量0.
5SCCMで導入し、圧力調整バルブ３を調整して、該イオ
ン注入室１内の圧力を６×10-4Paに保った状態で、イオ
ンビーム源７で40keVの高エネルギーに加速されたチタ
ン（Ti+）のイオンビームをイオン量５×1015ions/cm2
で、注入時間３分間ステンレス鋼４に注入してステンレ
ス鋼４の表面処理を行った。
5SCCMで導入し、圧力調整バルブ３を調整して、該イオ
ン注入室１内の圧力を６×10-4Paに保った状態で、イオ
ンビーム源７で40keVの高エネルギーに加速されたチタ
ン（Ti+）のイオンビームをイオン量５×1015ions/cm2
で、注入時間３分間ステンレス鋼４に注入してステンレ
ス鋼４の表面処理を行った。
そして、表面処理されたステンレス鋼４を圧力１×10
-3Paの真空中でボールオンディスク試験法で擦り、その
表面に摩擦こんをつけた。
-3Paの真空中でボールオンディスク試験法で擦り、その
表面に摩擦こんをつけた。
尚、ボールオンディスク試験法の試験条件は、材質SU
S440Cステンレス鋼から成る直径10mmのボールベァリン
グを用い、荷重は0.4kg、速度は22cm/sec、時間は２分
間、回数は1200回とした。
S440Cステンレス鋼から成る直径10mmのボールベァリン
グを用い、荷重は0.4kg、速度は22cm/sec、時間は２分
間、回数は1200回とした。
摩擦こんがつけられたステンレス鋼の表面を光学顕微
鏡（倍率50倍）で観察し、その観察結果を第３図Ａに示
す。また、該表面を前記実施例１と同様に触針法で測定
し、その測定結果を第３図Ｂに示す。
鏡（倍率50倍）で観察し、その観察結果を第３図Ａに示
す。また、該表面を前記実施例１と同様に触針法で測定
し、その測定結果を第３図Ｂに示す。
実施例３ ステンレス鋼４に注入するイオンをタンタル（Ta+）
とした以外は実施例２と同様の方法でステンレス鋼４に
表面処理を行った。
とした以外は実施例２と同様の方法でステンレス鋼４に
表面処理を行った。
そして、表面処理されたステンレス鋼の表面に前記実
施例２と同様の方法で摩擦こんをつけた。
施例２と同様の方法で摩擦こんをつけた。
摩擦こんがつけられたステンレス鋼の表面を前記実施
例２と同様に光学顕微鏡で観察し、その観察結果を第３
図Ｃに示す。また、該表面を前記実施例１と同様に触針
法で測定し、その測定結果を第３図Ｄに示す。
例２と同様に光学顕微鏡で観察し、その観察結果を第３
図Ｃに示す。また、該表面を前記実施例１と同様に触針
法で測定し、その測定結果を第３図Ｄに示す。
実施例４ ステンレス鋼４に注入するイオンをタングテン（W+）
とした以外は実施例２と同様の方法でステンレス鋼４に
表面処理を行った。
とした以外は実施例２と同様の方法でステンレス鋼４に
表面処理を行った。
そして、表面処理されたステンレス鋼の表面に前記実
施例２と同様の方法で摩擦こんをつけた。
施例２と同様の方法で摩擦こんをつけた。
摩擦こんがつけられたステンレス鋼の表面を前記実施
例２と同様に光学顕微鏡で観察し、その観察結果を第３
図Ｅに示す。また、該表面を前記実施例１と同様に触針
法で測定し、その測定結果を第３図Ｆに示す。
例２と同様に光学顕微鏡で観察し、その観察結果を第３
図Ｅに示す。また、該表面を前記実施例１と同様に触針
法で測定し、その測定結果を第３図Ｆに示す。
比較例３ 表面処理を全く行わなかった材質SUS440Cステンレス
鋼の表面に前記実施例２と同様の方法で摩擦こんをつけ
た。
鋼の表面に前記実施例２と同様の方法で摩擦こんをつけ
た。
摩擦こんがつけられたステンレス鋼の表面を前記実施
例２と同様に光学顕微鏡で観察し、その観察結果を第２
図Ｇに示す。また、該表面を前記実施例１と同様に触針
法で測定し、その測定結果を第２図Ｈに示す。
例２と同様に光学顕微鏡で観察し、その観察結果を第２
図Ｇに示す。また、該表面を前記実施例１と同様に触針
法で測定し、その測定結果を第２図Ｈに示す。
比較例４ イオン処理室１内をC2H2ガスを導入せずに真空雰囲気
とし、また注入するTa+のイオン量を１×1017ions/cm2
とした以外は前記実施例２と同様の方法でステンレス鋼
の表面処理を行った。
とし、また注入するTa+のイオン量を１×1017ions/cm2
とした以外は前記実施例２と同様の方法でステンレス鋼
の表面処理を行った。
そして、表面処理されたステンレス鋼の表面に前記実
施例２と同様の方法で摩擦こんをつけた。
施例２と同様の方法で摩擦こんをつけた。
摩擦こんがつけられたステンレス鋼の表面を前記実施
例２と同様に光学顕微鏡で観察し、その観察結果を第３
図Ｉに示す。また、該表面を前記実施例１と同様に触針
法で測定し、その測定結果を第３図Ｊに示す。
例２と同様に光学顕微鏡で観察し、その観察結果を第３
図Ｉに示す。また、該表面を前記実施例１と同様に触針
法で測定し、その測定結果を第３図Ｊに示す。
第３図から明らかなように、炭素を含むガス雰囲気中
でステンレス鋼にイオンを注入する本発明法の実施例2,
3,4は、全く表面処理を行わなかった比較例３、単にTa+
イオンを注入する従来法の比較例４に比して表面の摩擦
こんの荒れ（表面の凹凸形状）が極めて小さかった。従
って本発明法の実施例2,3,4は従来法の比較例４に比し
てステンレス鋼の耐摩耗性が更に向上することが確認さ
れた。
でステンレス鋼にイオンを注入する本発明法の実施例2,
3,4は、全く表面処理を行わなかった比較例３、単にTa+
イオンを注入する従来法の比較例４に比して表面の摩擦
こんの荒れ（表面の凹凸形状）が極めて小さかった。従
って本発明法の実施例2,3,4は従来法の比較例４に比し
てステンレス鋼の耐摩耗性が更に向上することが確認さ
れた。
また、本発明実施例2,3,4は従来法の比較例４に比し
てイオン量が少なくてもステンレス鋼の耐摩耗性を向上
させることが出来る。
てイオン量が少なくてもステンレス鋼の耐摩耗性を向上
させることが出来る。
また、前記実施例３で表面処理を行ったステンレス鋼
をオージェ電子分光法によりその表面層の元素分布を測
定し、その結果を第４図に示す。尚、横軸はオージェ電
子分光法での測定の際用いたArイオンのスパッタリング
時間を示す。これはステンレス鋼の表面からの深さ方向
に対応しており、スパッタリング時間１分間が深さ2nm
に相応する。また、縦軸はステンレス鋼の表面からの各
深さにおけるステンレス鋼の各元素の組成比を示す。
をオージェ電子分光法によりその表面層の元素分布を測
定し、その結果を第４図に示す。尚、横軸はオージェ電
子分光法での測定の際用いたArイオンのスパッタリング
時間を示す。これはステンレス鋼の表面からの深さ方向
に対応しており、スパッタリング時間１分間が深さ2nm
に相応する。また、縦軸はステンレス鋼の表面からの各
深さにおけるステンレス鋼の各元素の組成比を示す。
第４図から明らかなようにステンレス鋼の表面層付近
に炭素が多く含まれていることが分かる。これはTa+イ
オン注入の際雰囲気ガスであるC2H2ガス即ち炭素を含む
ガスより炭素が供給されたものであり、耐摩耗性の向上
に大きく関与していることを示している。
に炭素が多く含まれていることが分かる。これはTa+イ
オン注入の際雰囲気ガスであるC2H2ガス即ち炭素を含む
ガスより炭素が供給されたものであり、耐摩耗性の向上
に大きく関与していることを示している。
前記実施例では１種類の雰囲気ガス中で１種類のイオ
ンをステンレス鋼に注入する方法について説明したが、
本発明はこれに限定されるものではない。複数の雰囲気
ガスを用いる場合については、例えばアンモニアガスと
アセチレンガスを雰囲気ガスとして供給し、Ti+イオン
注入を行い、ステンレス鋼の表面層にTiCNの形成を行え
ばよい。また、複数のイオンを用いる場合については、
例えばTi+イオンとN+イオンをアセチレン（C2H2）ガス
雰囲気中で注入し、ステンレス鋼の表面層にTiCNの形成
を行えばよい。また、複数の雰囲気ガスと複数のイオン
を組み合わせてステンレス鋼にイオンを注入するように
してもよい。
ンをステンレス鋼に注入する方法について説明したが、
本発明はこれに限定されるものではない。複数の雰囲気
ガスを用いる場合については、例えばアンモニアガスと
アセチレンガスを雰囲気ガスとして供給し、Ti+イオン
注入を行い、ステンレス鋼の表面層にTiCNの形成を行え
ばよい。また、複数のイオンを用いる場合については、
例えばTi+イオンとN+イオンをアセチレン（C2H2）ガス
雰囲気中で注入し、ステンレス鋼の表面層にTiCNの形成
を行えばよい。また、複数の雰囲気ガスと複数のイオン
を組み合わせてステンレス鋼にイオンを注入するように
してもよい。
（発明の効果） このように本発明によるときは、窒素を含むガス雰囲
気中、或いは炭素を含むガス雰囲気中でステンレス鋼に
イオンを注入するようにしたので、イオンビームまたは
ガスの形でステンレス鋼の表面に導入された元素は、相
互に或いはステンレス鋼内の元素と反応して、ステンレ
ス鋼表面層近傍に非晶質または結晶質の化合物相または
混合相が形成されるので、ステンレス鋼の耐摩耗性を向
上させることが出来、また、ステンレス鋼に２種類以上
の元素を導入する場合、１種類の元素のイオンの注入だ
けで表面処理が完了するので、従来法のような各元素毎
のイオンの注入を要しないから表面処理を効率よく行う
ことが出来、かつ従来法に比して少ないイオン量でステ
ンレス鋼の耐摩耗性を向上させることが出来る等の効果
を有する。
気中、或いは炭素を含むガス雰囲気中でステンレス鋼に
イオンを注入するようにしたので、イオンビームまたは
ガスの形でステンレス鋼の表面に導入された元素は、相
互に或いはステンレス鋼内の元素と反応して、ステンレ
ス鋼表面層近傍に非晶質または結晶質の化合物相または
混合相が形成されるので、ステンレス鋼の耐摩耗性を向
上させることが出来、また、ステンレス鋼に２種類以上
の元素を導入する場合、１種類の元素のイオンの注入だ
けで表面処理が完了するので、従来法のような各元素毎
のイオンの注入を要しないから表面処理を効率よく行う
ことが出来、かつ従来法に比して少ないイオン量でステ
ンレス鋼の耐摩耗性を向上させることが出来る等の効果
を有する。
第１図は本発明イオン注入法によるステンレス鋼の表面
処理法を実施するための装置の１例の截面図、第２図A,
C,Eおよび第３図A,C,E,G,Iは本発明実施例および比較例
におけるステンレス鋼の摩擦こんのこん跡写真、第２図
B,D,Fおよび第３図B,D,F,H,Jは本発明実施例および比較
例におけるステンレス鋼の摩擦こんの触針法による表面
形状特性線図、第４図は本発明法で表面処理されたステ
ンレス鋼のオージェ電子分光法による表面層の元素分布
の特性線図、第５図は従来法のステンレス鋼の表面処理
法を実施するための装置の截断面図である。
処理法を実施するための装置の１例の截面図、第２図A,
C,Eおよび第３図A,C,E,G,Iは本発明実施例および比較例
におけるステンレス鋼の摩擦こんのこん跡写真、第２図
B,D,Fおよび第３図B,D,F,H,Jは本発明実施例および比較
例におけるステンレス鋼の摩擦こんの触針法による表面
形状特性線図、第４図は本発明法で表面処理されたステ
ンレス鋼のオージェ電子分光法による表面層の元素分布
の特性線図、第５図は従来法のステンレス鋼の表面処理
法を実施するための装置の截断面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−222567（ＪＰ，Ａ) 特公 昭61−57904（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭62−19503（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C23C 14/00 - 14/58
Claims (2)
- 【請求項１】ステンレス鋼にイオンを注入してステンレ
ス鋼の表面処理を行う方法において、イオンの注入を窒
素を含むガス雰囲気中で行うことを特徴とするイオン注
入法によるステンレス鋼の表面処理法。 - 【請求項２】ステンレス鋼にイオンを注入してステンレ
ス鋼の表面処理を行う方法において、イオンの注入を炭
素を含むガス雰囲気中で行うことを特徴とするイオン注
入法によるステンレス鋼の表面処理法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13930089A JP2821903B2 (ja) | 1989-06-02 | 1989-06-02 | イオン注入法によるステンレス鋼の表面処理法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13930089A JP2821903B2 (ja) | 1989-06-02 | 1989-06-02 | イオン注入法によるステンレス鋼の表面処理法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH036362A JPH036362A (ja) | 1991-01-11 |
| JP2821903B2 true JP2821903B2 (ja) | 1998-11-05 |
Family
ID=15242074
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13930089A Expired - Lifetime JP2821903B2 (ja) | 1989-06-02 | 1989-06-02 | イオン注入法によるステンレス鋼の表面処理法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2821903B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10222453A1 (de) * | 2002-05-22 | 2003-12-04 | Voith Paper Patent Gmbh | Verfahren zur Oberflächenbehandlung eines Rakelelementes |
| AU2003252340A1 (en) * | 2002-07-31 | 2004-03-29 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Ultra-low carbon stainless steel |
| CN103898469A (zh) * | 2012-12-26 | 2014-07-02 | 核工业西南物理研究院 | 一种低温高负载状况下材料表面的无界面强化处理方法 |
-
1989
- 1989-06-02 JP JP13930089A patent/JP2821903B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH036362A (ja) | 1991-01-11 |
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