JP3860105B2 - 軟窒化・酸化処理層面の処理方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は軟窒化処理及び酸化処理により鉄系金属部品に形成した酸化皮膜層の処理方法の技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、たとえばカムシャフトのように摺動特性と耐食性を必要とする部品は軟窒化処理と酸化処理を行ない、形成した酸化皮膜層に対し砥石研磨等の研磨手段により層面の粗さを密に処理していた。（この点については周知技術につき文献等の調査は実施していない。）
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した従来の処理方法は、研磨手段において除去された酸化皮膜層を補うために再度の酸化処理をする必要があり、面倒な問題点があった。
【０００４】
そこで、本発明の課題は、前述した従来の問題点を解消しようとしたもので、軟窒化処理と酸化処理をした鉄系金属部品の処理層面を再度の酸化処理を必要とせず、良好な面粗度になし得る、軟窒化・酸化処理層面の処理方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、請求項１の発明は軟窒化処理及び酸化処理により鉄系金属部品に形成した多孔質の酸化皮膜層の層面を押圧ローラの押圧により押しつぶすとともに、この押しつぶし量を該酸化皮膜層面より０．００５ｍｍ〜０．０３０ｍｍの深さに設定して平滑面を形成することを特徴とする。
【０００６】
この請求項１の発明において、鉄系金属部品の酸化皮膜層の層面は多孔質でかつ凹凸状をなすが、押圧ローラによる押しつぶしにより平滑面に形成される。この平滑面は軟窒化処理及び酸化処理されていることより摺動特性と耐食性を有するとともに、面粗度の一層良好な平滑面が得られる。また、押圧ローラにより単一ローラ又は複数のローラよりなる複式ローラを用いることができ、酸化皮膜層の押しつぶしを都合がよくなし得る。
【０００７】
【発明の実施の形態】
軟室化処理、酸化処理は通常の各処理手段にて行ない得る。軟窒化処理は窒化処理に対し、クロムやアルミニウムを含まない鉄系金属部品に広く適用でき、表面硬さを増し、耐摩耗性、耐摺動性を向上させ得る。また、軟窒化処理によれば浸炭効果および耐疲労性も得られる。
酸化処理は軟窒化処理（たとえば５８０℃）より低温度（たとえば３７０℃）にて行なわれる。
【０００８】
前記鉄系金属部品としては、耐食性と耐摺動性を必要とし、かつ鋳鉄、又は鉄鋼材よりなる各種の部品に適用することができる。
前記押圧手段はバニシングロール機又はプレス機などの機械的な押圧が可能な装置を使用し得る。
押しつぶし量は酸化皮膜層面より０．００５〜０．０３０ｍｍの押しつぶし量が表面粗さを密になし得て、摺動性を優れたものとなし得る。とくに、押しつぶし量が０．０２０〜０．０３０ｍｍの場合は摺動性をより良好なものとなし得る。押しつぶし量が０．００５ｍｍ未満の場合は、平滑性がなく、０．０３０ｍｍを超えると加圧により酸化皮膜層を傷めてしまう。
【０００９】
【実施例】
次に、本発明の実施例を、断面円形のシャフト材１の表面（仕上げ）処理の場合について図面を参照して説明する。
このシャフト材１は直径８ｍｍ、長さ２３５ｍｍで鉄系材料Ｓ４５Ｃよりなる。シャフト材１の周面は摺動性と耐食性を向上させるため、軟窒化処理と酸化処理がされ、図６の写真に示すように、周面に多孔質で凹凸状の四三酸化鉄よりなる酸化皮膜層２が形成されている。（なお、図６〜図９の写真はいずれも走査型電子顕微鏡の加速電圧１０ＫＶ、２０００倍のものである。）
【００１０】
軟窒化処理はシャフト材１をシアン酸塩の塩浴にて５８０℃で９０分間処理し、酸化処理は軟窒化処理したシャフト材１を硝酸塩の塩浴にて３７０℃で２０分間処理した。
なお、軟窒化処理はアンモニアガスを用いるガス軟窒化法でもよいし、酸化処理は蒸気を用いる雰囲気酸化法で行ってもよい。
シャフト材１は複数本用意し同一条件で処理した。
【００１１】
次いで、酸化皮膜層２を形成したシャフト材１は、図１及び図２に示すように、バニシングロール３の固定ロール４と可動ロール５との間に挟み、シャフト材１を円周方向に回転させるとともに、各ロールをシャフト材１側に各々加圧Ｐさせ、図２に示すように、周面の酸化皮膜層２を押しつぶし、周面に平滑面２Ａを形成する。
酸化皮膜層２の押しつぶし量はシャフト材１の表面（酸化皮膜層面）より、（Ａ）０．００５〜０．０２０未満ｍｍとした場合（試験例１）と、（Ｂ）０．０２０〜０．０３０ｍｍとした場合（試験例２）について行った。
【００１２】
試験例１の場合の酸化皮膜層２Ａの表面（平滑面）の状態は図７の写真に示すようであり、試験例２の場合の酸化皮膜層２Ａの表面（平滑面）の状態は図８の写真に示すようであった。
【００１３】
なお、酸化皮膜層２を形成したシャフト材１を従来処理（砥石研磨）して形成した酸化皮膜層（従来例）２の平滑面２Ａの状態は図９の写真に示すようであり、平滑面２Ａには研磨傷が付いている。この従来例のものは研磨のために除去された酸化皮膜層２を補うために研磨後に前記した酸化処理の条件にて再度の酸化皮膜層形成の処理を約２０分行なった。
【００１４】
試験例１、試験例２及び従来例の処理をした各シャフト材１の表面粗さ（面粗度）、耐食性、摺動性を調べた。表面粗さは図３のグラフに示すようであった。すなわち、形成した酸化皮膜層２の表面粗さは４．９Ｒｚに対し、試験例１と従来例とは０．８Ｒｚで同等であり、試験例２は従来処理品よりさらに細かくて良好であった。（なお、表面粗さの測定はＪＩＳ Ｂ０６０１にしたがった。）
【００１５】
耐食性は図４のグラフに示す通りであった。試験例１及び試験例２は、酸化皮膜層２押圧加工前のものと同様に、塩水噴霧２００時間以上において錆の発生がなかった。従来例のものは１２０時間で錆が発生した。
【００１６】
摺動性は図５のグラフに示す通りであった。試験例１及び試験例２は、酸化皮膜層２の摩擦寿命が１５０分であり、加工前のものより長く、耐焼付性は良好であった。従来例のものは摩擦寿命が９０分弱であり、試験例１、試験例２は大巾に改善されていることがわかる。
【００１７】
試験例１、試験例２のシャフト材１は表面粗さ、耐食性、摺動性がいずれも良好であった。
【００１８】
【発明の効果】
本発明によれば、軟窒化処理及び酸化処理により鉄系金属部品に形成した酸化皮膜層の層面を、再度の酸化処理することなく、摺動特性と耐食性を有しかつ面粗度の一層良好な平滑面になし得ることができる。また、押圧ローラにより単一ローラ又は複数のローラよりなる複式ローラを用いることができ、酸化皮膜層の押しつぶしを都合がよくなし得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 バニシングロール機によるシャフト材の押圧状態を示す略体図である。
【図２】 シャフト材押圧状態の拡大図である。
【図３】 粗面粗さの測定結果を示すグラフである。
【図４】 耐食性の測定結果を示すグラフである。
【図５】 摺動性の測定結果を示すグラフである。
【図６】 酸化皮膜層表面の状態を示す電子顕微鏡写真である。
【図７】 押圧処理した試験例１の酸化皮膜層表面の状態を示す電子顕微鏡写真である。
【図８】 押圧処理した試験例２の酸化皮膜層表面の状態を示す電子顕微鏡写真である。
【図９】 従来加工品における酸化皮膜層の表面状態を示す電子顕微鏡写真である。
【符号の説明】
１ シャフト材
２ 酸化皮膜層
２Ａ 平滑面
３ バニシングロール
４ 固定ロール
５ 可動ロール
【発明の属する技術分野】
この発明は軟窒化処理及び酸化処理により鉄系金属部品に形成した酸化皮膜層の処理方法の技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、たとえばカムシャフトのように摺動特性と耐食性を必要とする部品は軟窒化処理と酸化処理を行ない、形成した酸化皮膜層に対し砥石研磨等の研磨手段により層面の粗さを密に処理していた。（この点については周知技術につき文献等の調査は実施していない。）
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した従来の処理方法は、研磨手段において除去された酸化皮膜層を補うために再度の酸化処理をする必要があり、面倒な問題点があった。
【０００４】
そこで、本発明の課題は、前述した従来の問題点を解消しようとしたもので、軟窒化処理と酸化処理をした鉄系金属部品の処理層面を再度の酸化処理を必要とせず、良好な面粗度になし得る、軟窒化・酸化処理層面の処理方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、請求項１の発明は軟窒化処理及び酸化処理により鉄系金属部品に形成した多孔質の酸化皮膜層の層面を押圧ローラの押圧により押しつぶすとともに、この押しつぶし量を該酸化皮膜層面より０．００５ｍｍ〜０．０３０ｍｍの深さに設定して平滑面を形成することを特徴とする。
【０００６】
この請求項１の発明において、鉄系金属部品の酸化皮膜層の層面は多孔質でかつ凹凸状をなすが、押圧ローラによる押しつぶしにより平滑面に形成される。この平滑面は軟窒化処理及び酸化処理されていることより摺動特性と耐食性を有するとともに、面粗度の一層良好な平滑面が得られる。また、押圧ローラにより単一ローラ又は複数のローラよりなる複式ローラを用いることができ、酸化皮膜層の押しつぶしを都合がよくなし得る。
【０００７】
【発明の実施の形態】
軟室化処理、酸化処理は通常の各処理手段にて行ない得る。軟窒化処理は窒化処理に対し、クロムやアルミニウムを含まない鉄系金属部品に広く適用でき、表面硬さを増し、耐摩耗性、耐摺動性を向上させ得る。また、軟窒化処理によれば浸炭効果および耐疲労性も得られる。
酸化処理は軟窒化処理（たとえば５８０℃）より低温度（たとえば３７０℃）にて行なわれる。
【０００８】
前記鉄系金属部品としては、耐食性と耐摺動性を必要とし、かつ鋳鉄、又は鉄鋼材よりなる各種の部品に適用することができる。
前記押圧手段はバニシングロール機又はプレス機などの機械的な押圧が可能な装置を使用し得る。
押しつぶし量は酸化皮膜層面より０．００５〜０．０３０ｍｍの押しつぶし量が表面粗さを密になし得て、摺動性を優れたものとなし得る。とくに、押しつぶし量が０．０２０〜０．０３０ｍｍの場合は摺動性をより良好なものとなし得る。押しつぶし量が０．００５ｍｍ未満の場合は、平滑性がなく、０．０３０ｍｍを超えると加圧により酸化皮膜層を傷めてしまう。
【０００９】
【実施例】
次に、本発明の実施例を、断面円形のシャフト材１の表面（仕上げ）処理の場合について図面を参照して説明する。
このシャフト材１は直径８ｍｍ、長さ２３５ｍｍで鉄系材料Ｓ４５Ｃよりなる。シャフト材１の周面は摺動性と耐食性を向上させるため、軟窒化処理と酸化処理がされ、図６の写真に示すように、周面に多孔質で凹凸状の四三酸化鉄よりなる酸化皮膜層２が形成されている。（なお、図６〜図９の写真はいずれも走査型電子顕微鏡の加速電圧１０ＫＶ、２０００倍のものである。）
【００１０】
軟窒化処理はシャフト材１をシアン酸塩の塩浴にて５８０℃で９０分間処理し、酸化処理は軟窒化処理したシャフト材１を硝酸塩の塩浴にて３７０℃で２０分間処理した。
なお、軟窒化処理はアンモニアガスを用いるガス軟窒化法でもよいし、酸化処理は蒸気を用いる雰囲気酸化法で行ってもよい。
シャフト材１は複数本用意し同一条件で処理した。
【００１１】
次いで、酸化皮膜層２を形成したシャフト材１は、図１及び図２に示すように、バニシングロール３の固定ロール４と可動ロール５との間に挟み、シャフト材１を円周方向に回転させるとともに、各ロールをシャフト材１側に各々加圧Ｐさせ、図２に示すように、周面の酸化皮膜層２を押しつぶし、周面に平滑面２Ａを形成する。
酸化皮膜層２の押しつぶし量はシャフト材１の表面（酸化皮膜層面）より、（Ａ）０．００５〜０．０２０未満ｍｍとした場合（試験例１）と、（Ｂ）０．０２０〜０．０３０ｍｍとした場合（試験例２）について行った。
【００１２】
試験例１の場合の酸化皮膜層２Ａの表面（平滑面）の状態は図７の写真に示すようであり、試験例２の場合の酸化皮膜層２Ａの表面（平滑面）の状態は図８の写真に示すようであった。
【００１３】
なお、酸化皮膜層２を形成したシャフト材１を従来処理（砥石研磨）して形成した酸化皮膜層（従来例）２の平滑面２Ａの状態は図９の写真に示すようであり、平滑面２Ａには研磨傷が付いている。この従来例のものは研磨のために除去された酸化皮膜層２を補うために研磨後に前記した酸化処理の条件にて再度の酸化皮膜層形成の処理を約２０分行なった。
【００１４】
試験例１、試験例２及び従来例の処理をした各シャフト材１の表面粗さ（面粗度）、耐食性、摺動性を調べた。表面粗さは図３のグラフに示すようであった。すなわち、形成した酸化皮膜層２の表面粗さは４．９Ｒｚに対し、試験例１と従来例とは０．８Ｒｚで同等であり、試験例２は従来処理品よりさらに細かくて良好であった。（なお、表面粗さの測定はＪＩＳ Ｂ０６０１にしたがった。）
【００１５】
耐食性は図４のグラフに示す通りであった。試験例１及び試験例２は、酸化皮膜層２押圧加工前のものと同様に、塩水噴霧２００時間以上において錆の発生がなかった。従来例のものは１２０時間で錆が発生した。
【００１６】
摺動性は図５のグラフに示す通りであった。試験例１及び試験例２は、酸化皮膜層２の摩擦寿命が１５０分であり、加工前のものより長く、耐焼付性は良好であった。従来例のものは摩擦寿命が９０分弱であり、試験例１、試験例２は大巾に改善されていることがわかる。
【００１７】
試験例１、試験例２のシャフト材１は表面粗さ、耐食性、摺動性がいずれも良好であった。
【００１８】
【発明の効果】
本発明によれば、軟窒化処理及び酸化処理により鉄系金属部品に形成した酸化皮膜層の層面を、再度の酸化処理することなく、摺動特性と耐食性を有しかつ面粗度の一層良好な平滑面になし得ることができる。また、押圧ローラにより単一ローラ又は複数のローラよりなる複式ローラを用いることができ、酸化皮膜層の押しつぶしを都合がよくなし得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 バニシングロール機によるシャフト材の押圧状態を示す略体図である。
【図２】 シャフト材押圧状態の拡大図である。
【図３】 粗面粗さの測定結果を示すグラフである。
【図４】 耐食性の測定結果を示すグラフである。
【図５】 摺動性の測定結果を示すグラフである。
【図６】 酸化皮膜層表面の状態を示す電子顕微鏡写真である。
【図７】 押圧処理した試験例１の酸化皮膜層表面の状態を示す電子顕微鏡写真である。
【図８】 押圧処理した試験例２の酸化皮膜層表面の状態を示す電子顕微鏡写真である。
【図９】 従来加工品における酸化皮膜層の表面状態を示す電子顕微鏡写真である。
【符号の説明】
１ シャフト材
２ 酸化皮膜層
２Ａ 平滑面
３ バニシングロール
４ 固定ロール
５ 可動ロール
Claims (1)
- 軟窒化処理及び酸化処理により鉄系金属部品に形成した多孔質の酸化皮膜層の層面を押圧ローラの押圧により押しつぶすとともに、この押しつぶし量を該酸化皮膜層面より０．００５ｍｍ〜０．０３０ｍｍの深さに設定して平滑面を形成することを特徴とした軟窒化・酸化処理層面の処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002297661A JP3860105B2 (ja) | 2002-10-10 | 2002-10-10 | 軟窒化・酸化処理層面の処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002297661A JP3860105B2 (ja) | 2002-10-10 | 2002-10-10 | 軟窒化・酸化処理層面の処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004131795A JP2004131795A (ja) | 2004-04-30 |
| JP3860105B2 true JP3860105B2 (ja) | 2006-12-20 |
Family
ID=32287303
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002297661A Expired - Lifetime JP3860105B2 (ja) | 2002-10-10 | 2002-10-10 | 軟窒化・酸化処理層面の処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3860105B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110777323A (zh) * | 2019-12-06 | 2020-02-11 | 上海大学 | 气体氮碳共渗及后氧化工艺复合处理方法 |
-
2002
- 2002-10-10 JP JP2002297661A patent/JP3860105B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2004131795A (ja) | 2004-04-30 |
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