JP3643882B2 - 酸化皮膜の除去方法、ガス軟窒化処理方法、有機系塩化物の使用方法 - Google Patents
酸化皮膜の除去方法、ガス軟窒化処理方法、有機系塩化物の使用方法 Download PDFInfo
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、合金鋼材の表面の酸化皮膜を除去する方法、該方法を含むガス軟窒化処理方法、および、有機系塩化物の使用方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
合金鋼のうち、ステンレス鋼，耐熱鋼等の、クロムやニッケルを多く含有するものにおいては、その表面の、緻密で密着性のある酸化皮膜（酸化クロム）が窒素ガスの浸透を妨げるため、一般に、ガス軟窒化処理が困難である。
【０００３】
そこで、従来、塩酸やリン酸を用いて酸化皮膜を除去し、その後でガス軟窒化処理を行うようにしたり、ガス軟窒化処理に代えて、塩浴軟窒化処理を行ったりしていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、塩酸やリン酸を用いて酸化皮膜を除去する方法では、酸化皮膜を完全には除去することができないので、ガス軟窒化処理において窒化層にバラツキが生ずるという問題があった。
【０００５】
また、塩浴軟窒化処理を実施するには、塩の主剤として、有害物質であるシアン塩やシアン酸塩を用いざるを得なかったので、これら有害物質の取り扱いが難しいほか、その管理が煩雑であった。さらに、表面に付着した有害物質を除去するため、塩浴処理後に、処理済品の洗浄を行う手数がかかるほか、処理済品の表面から流れ落ちる洗浄水には有害物質が混入してしまうので、それを除去しなければ排水できない、等の欠点があった。
【０００６】
本発明は、こうした事情に鑑みてなされたもので、その第一の解決課題は、合金鋼材の表面の酸化皮膜を完全に除去し得る、酸化皮膜の除去方法を提供することである。
【０００７】
第二の解決課題は、窒化層にバラツキを生ずることのないガス軟窒化処理方法を提供することである。
【０００８】
第三の解決課題は、有害物質の取り扱いを要せず、したがって、少ない手数で安全かつ簡単に窒化処理済品を得ることができるガス軟窒化処理方法を提供することである。
【０００９】
第四の解決課題は、一般に長時間を要するガス軟窒化処理の時間短縮を達成し得る、ガス軟窒化処理方法を提供することである。
【００１０】
第五の解決課題は、前記各課題を解決する上で有効な、有機系塩化物の使用方法を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記第一の課題を解決するため、本発明に係る酸化皮膜の除去方法は、合金鋼材の表面の酸化皮膜を、２５０℃以上の窒化雰囲気中において１０ないし２５０ｍｌ／ｍ３の有機系塩化物を用いて除去するものである（請求項１）。
【００１２】
前記第二ないし第四の課題を解決するため、本発明に係るガス軟窒化処理方法は、ガス軟窒化処理における合金鋼材の酸化皮膜除去剤として、２５０℃以上の窒化雰囲気中において１０ないし２５０ｍｌ／ｍ３の有機系塩化物を用いるものである（請求項２）。具体的には、合金鋼材の表面の酸化皮膜を、２５０℃以上の窒化雰囲気中において１０ないし２５０ｍｌ／ｍ３の有機系塩化物を用いて除去するとともに、ガス軟窒化処理を行う（請求項３）。この場合、合金鋼材の表面の酸化皮膜を、２５０℃以上の窒化雰囲気中において１０ないし２５０ｍｌ／ｍ３の有機系塩化物を用いて除去した後に、ガス軟窒化処理を行うようにする（請求項４）。
【００１３】
より具体的には、例えば、窒化雰囲気中に処理対象物を入れて２５０℃以上に加熱し、１０ないし２５０ｍｌ／ｍ３の有機系塩化物を用いて前記処理対象物の表面の酸化皮膜を除去し、その後さらに加熱して窒化処理を行う（請求項５）。
【００１４】
前記第五の課題を解決するため、本発明に係る有機系塩化物の使用方法は、２５０℃以上の窒化雰囲気中において１０ないし２５０ｍｌ／ｍ３の有機系塩化物を合金鋼材の酸化皮膜除去剤として用いるものである（請求項６）。
【００１５】
【発明の実施の形態】
熱処理炉である窒化炉中に、アンモニアガスまたはアンモニアと窒素の混合ガスを流入させて、窒化雰囲気をつくる。この窒化雰囲気中に、処理対象物である合金鋼材を入れて、２５０℃以上に加熱する。その後、有機系塩化物である塩化ビニリデンまたは塩化メチレンを１０ないし２５０ｍｌ／ｍ３ 注入する。すると、注入された前記有機系塩化物の作用で、前記合金鋼材の表面の酸化皮膜が除去される。続いて、５００ないし６００℃まで昇温させ、０．５ないし８時間のガス軟窒化処理を行う。
【００１６】
なお、前記有機系塩化物は、前記合金鋼材と一緒に前記軟窒化雰囲気中に入れて（、酸化膜除去工程に引き続きガス軟窒化を行って）もよい。
【００１７】
【実施例】
第一実施例を説明する。
【００１８】
窒化処理対象物として、耐熱鋼（ＳＵＨ３５）棒材を準備し、これを、窒化炉に入れた。該窒化炉内の窒化雰囲気を、アンモニアガス５０炉内％，窒素ガス５０炉内％とし、５００℃まで加熱した。その後、前記窒化炉内に、塩化ビニリデンを１２５ｍｌ／ｍ３ 注入した。そして、窒化炉内の温度を５００℃に保持したままで、８時間ガス軟窒化処理を行い、前記耐熱鋼棒材を前記窒化炉から取り出した。前記耐熱鋼棒材の表面には、３５μｍの均一な窒化層が形成されていた。
【００１９】
第二実施例を説明する。
【００２０】
窒化処理対象物として、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）材を準備し、これを、窒化炉に入れた。該窒化炉内の窒化雰囲気を、アンモニアガス４０炉内％，窒素ガス６０炉内％とし、５７０℃まで加熱した。その後、前記窒化炉内に、塩化ビニリデンを２５０ｍｌ／ｍ３ 注入した。そして、窒化炉内の温度を５７０℃に保持したままで、１時間ガス軟窒化処理を行い、前記ステンレス鋼材を前記窒化炉から取り出した。前記ステンレス鋼材の表面には、４０μｍの均一な窒化層が形成されていた。
【００２１】
第三実施例を説明する。
【００２２】
窒化処理対象物として、ステンレス鋼（ＳＵＳ３１６）材を準備した。窒化炉内を、アンモニアガス５０炉内％，窒素ガス５０炉内％の窒化雰囲気とし、３００℃に保持した。この状態の窒化炉内に、前記ステンレス鋼材を塩化ビニリデン１２．５ｍｌ／ｍ３ とともに入れ、５７０℃まで昇温させた。そのまま２時間ガス軟窒化処理を行い、前記ステンレス鋼材を前記窒化炉から取り出した。前記ステンレス鋼材の表面には、４５μｍの均一な窒化層が形成されていた。
【００２３】
第四実施例を説明する。
【００２４】
窒化処理対象物として、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）材を準備し、これを窒化炉に入れた。該窒化炉内の窒化雰囲気を、アンモニアガス４０炉内％，窒素ガス６０炉内％とし、５７０℃まで加熱した。その後、前記窒化炉内に、塩化メチレンを９０ｍｌ／ｍ３ 注入した。そして、窒化炉内の温度を５７０℃に保持したままで、１時間ガス軟窒化処理を行い、前記ステンレス鋼材を前記窒化炉から取り出した。前記ステンレス鋼材の表面には、４５μｍの均一な窒化層が形成されていた。
【００２５】
第五実施例を説明する。
【００２６】
窒化処理対象物として、耐熱鋼（ＳＵＨ３５）棒材を準備し、これを、窒化炉に入れた。該窒化炉内の窒化雰囲気を、アンモニアガス５０炉内％，窒素ガス５０炉内％とし、５７０℃まで加熱した。その後、前記窒化炉内に、塩化メチレンを４５ｍｌ／ｍ３ 注入した。そして、窒化炉内の温度を５７０℃に保持したままで、１時間ガス軟窒化処理を行い、前記耐熱鋼棒材を前記窒化炉から取り出した。前記耐熱鋼棒材の表面には、４０μｍの均一な窒化層が形成されていた。
【００２７】
第六実施例を説明する。
【００２８】
窒化処理対象物として、工具鋼（ＳＫＤ６１）棒材を準備し、これを窒化炉に入れた。該窒化炉内の窒化雰囲気を、アンモニアガス４５炉内％，窒素ガス５５炉内％とし、５７０℃まで加熱した。その後、前記窒化炉内に、塩化メチレンを９０ｍｌ／ｍ３ 注入した。そして、窒化炉内の温度を５７０℃に保持したままで、１時間ガス軟窒化処理を行い、前記工具鋼棒材を前記窒化炉から取り出した。前記工具鋼棒材の表面には、１００μｍの均一な窒化層が形成されていた。
【００２９】
【発明の効果】
請求項１に記載の本発明によれば、有機系塩化物の作用により、合金鋼材の表面の酸化皮膜を完全に除去できる。
【００３０】
請求項２ないし６に記載の本発明によれば、合金鋼材の表面に、均一な窒化層が得られる。また、ガス軟窒化処理が困難との理由で従来採用されていた塩浴処理とは異なり、有害物質の取り扱いを要しないので、少ない手数で安全かつ簡単に窒化処理済品を得ることができる。さらに、一般に長時間を要するガス軟窒化処理の時間が短縮される。
Claims (6)
- 合金鋼材の表面の酸化皮膜を、２５０℃以上の窒化雰囲気中において１０ないし２５０ｍｌ／ｍ３の有機系塩化物を用いて除去することを特徴とする、酸化皮膜の除去方法。
- ガス軟窒化処理における合金鋼材の酸化皮膜除去剤として、２５０℃以上の窒化雰囲気中において１０ないし２５０ｍｌ／ｍ３の有機系塩化物を用いることを特徴とする、ガス軟窒化処理方法。
- 合金鋼材の表面の酸化皮膜を、２５０℃以上の窒化雰囲気中において１０ないし２５０ｍｌ／ｍ３の有機系塩化物を用いて除去するとともに、ガス軟窒化処理を行うことを特徴とする、ガス軟窒化処理方法。
- 合金鋼材の表面の酸化皮膜を、２５０℃以上の窒化雰囲気中において１０ないし２５０ｍｌ／ｍ３の有機系塩化物を用いて除去した後に、ガス軟窒化処理を行うことを特徴とする、ガス軟窒化処理方法。
- 窒化雰囲気中に処理対象物を入れて２５０℃以上に加熱し、１０ないし２５０ｍｌ／ｍ３の有機系塩化物を用いて前記処理対象物の表面の酸化皮膜を除去し、その後さらに加熱して窒化処理を行うことを特徴とする、ガス軟窒化処理方法。
- ２５０℃以上の窒化雰囲気中において１０ないし２５０ｍｌ／ｍ３の有機系塩化物を合金鋼材の酸化皮膜除去剤として用いることを特徴とする、有機系塩化物の使用方法。
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