JP7095385B2

JP7095385B2 - 浸炭部品の製造方法

Info

Publication number: JP7095385B2
Application number: JP2018090570A
Authority: JP
Inventors: 裕也久野; 雄一郎徳田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2018-05-09
Filing date: 2018-05-09
Publication date: 2022-07-05
Anticipated expiration: 2038-05-09
Also published as: JP2019196518A

Description

本発明は、高融点金属部品を浸炭することにより浸炭部品を製造する方法に関する。

タンタル等の高融点金属によって形成された部品に対しては、例えば、耐久性向上等のために、浸炭処理が施されることがある。浸炭処理の際には、当該部品に、高温（例えば２０００℃以上の温度）が長時間加えられる。このため、加熱温度が融点よりも低温であっても、当該部品が、所望の寸法あるいは形状から乖離する程度に変形してしまう懸念がある。

この点、例えば、特許文献１は、平面部を有するタンタル部材の浸炭処理方法を開示する。かかる方法は、以下の工程を有する。（１）先端部がテーパー状に形成された複数の支持棒によって平面部を支持することにより、タンタル部材を、炭素源が存在するチャンバー内に配置する工程。（２）チャンバー内を減圧し加熱することにより、炭素源からの炭素をタンタル部材の表面から浸透させて浸炭処理を施す工程。

特開２０１０－２８０９４８号公報

高融点金属部品を浸炭することにより浸炭部品を製造するに際しては、特許文献１にも記載されている通り、浸炭処理による変形を可及的に抑制することが求められている。本発明は、上記に例示した事情等に鑑みてなされたものである。

請求項１に記載の、浸炭部品（１０）の製造方法は、高融点金属部品（２０）を浸炭することにより前記浸炭部品を製造する方法である。
かかる製造方法は、以下の処理を含む。
ともに剛体であり且つ炭素供給源である第一挟持部材（２１）と第二挟持部材（２２）との間に前記高融点金属部品を挟持することで、前記第一挟持部材と前記高融点金属部品と前記第二挟持部材との積層体（Ｓ）を形成し、
前記積層体を加熱しつつ浸炭処理する。
請求項３に記載の、浸炭部品（１０）の製造方法は、高融点金属部品（２０）を浸炭することにより前記浸炭部品を製造する方法である。
かかる製造方法は、以下の処理を含む。
ともに剛体である第一挟持部材（２１）と第二挟持部材（２２）との間に前記高融点金属部品を配置するとともに、前記第一挟持部材または前記第二挟持部材と前記高融点金属部品との間に炭素を含むフェルト状またはスポンジ状の炭素源部材（５０）を挟持することで、前記第一挟持部材と前記高融点金属部品と炭素源部材と前記第二挟持部材との積層体（Ｓ）を形成し、
前記積層体を加熱しつつ浸炭処理する。
請求項８に記載の、浸炭部品（１０）の製造方法は、高融点金属部品（２０）を浸炭することにより前記浸炭部品を製造する方法である。
かかる製造方法は、以下の処理を含む。
剛体である第一挟持部材（２１）および第二挟持部材（２２）と、前記高融点金属部品とは、対称軸（Ｌ２）を有する筒形状を有し、
前記第一挟持部材の熱膨張係数は、前記第二挟持部材の熱膨張係数以下であり、
前記第一挟持部材の内側に前記高融点金属部品を収容するとともに、前記高融点金属部品の内側に前記第二挟持部材を収容して、前記第一挟持部材と前記第二挟持部材との間に前記高融点金属部品を挟持することで、前記第一挟持部材と前記高融点金属部品と前記第二挟持部材との積層体（Ｓ）を形成し、
前記積層体を加熱しつつ浸炭処理する。

かかる製造方法においては、浸炭処理中に、前記高融点金属部品は、ともに剛体である前記第一挟持部材と前記第二挟持部材との間で挟持される。したがって、浸炭処理中における、加熱による前記高融点金属部品の変形が、可及的に抑制され得る。

なお、出願書類中の各欄において、各要素に括弧付きの参照符号が付されている場合、かかる参照符号は、単に、同要素と後述する実施形態に記載の具体的構成との対応関係の一例を示すものである。よって、本発明は、かかる参照符号の記載によって、何ら限定されるものではない。

第一実施形態に係る浸炭部品の概略構成を示す側断面図である。図１に示された浸炭部品の製造方法の概略を示す側断面図である。第二実施形態に係る浸炭部品の概略構成を示す側断面図である。図３に示された浸炭部品の製造方法の概略を示す側断面図である。図４に示された高融点金属部品の概略構成を示す平面図である。図４に示された第一挟持部材の概略構成を示す平面図である。図４に示された第二挟持部材の概略構成を示す平面図である。第三実施形態に係る製造方法の概略を示す側断面図である。第四実施形態に係る浸炭部品の概略構成を示す側断面図である。図９に示された浸炭部品の製造方法の概略を示す側断面図である。

（実施形態）
以下、本発明の実施形態を、図面に基づいて説明する。なお、一つの実施形態に対して適用可能な各種の変形例については、当該実施形態に関する一連の説明の途中に挿入されると当該実施形態の理解が妨げられるおそれがあるため、当該実施形態の説明の後にまとめて記載する。

（第一実施形態）
まず、図１を参照しつつ、第一実施形態に係る浸炭部品１０の概略構成について説明する。本実施形態においては、浸炭部品１０は、板状またはブロック状の形状を有している。

本実施形態においては、浸炭部品１０は、高融点金属であるタンタルまたはタンタル合金によって形成された部品に対して浸炭処理を行うことによって形成されている。すなわち、浸炭部品１０の中心部１１は、タンタルまたはタンタル合金によって構成されている。一方、中心部１１の周囲には、浸炭層１２が形成されている。

以下、図１に示された浸炭部品１０の製造方法について、図２を参照しつつ説明する。なお、説明の便宜上、図２において、図示の通りに、右手系ＸＹＺ直交座標を設定する。また、図２において、下方向すなわちＺ軸負方向が、重力作用方向であるものとする。

まず、浸炭前のタンタルまたはタンタル合金によって形成された、板状またはブロック状の高融点金属部品２０を用意する。また、剛体であり板状またはブロック状の、第一挟持部材２１および第二挟持部材２２を用意する。本実施形態においては、第一挟持部材２１および第二挟持部材２２は、一方または双方が炭素供給源としての機能を有する。具体的には、第一挟持部材２１および第二挟持部材２２は、双方が炭素供給源としての機能を有するように、黒鉛材料によって形成されている。

次に、第一挟持部材２１と第二挟持部材２２との間に高融点金属部品２０を挟持することで、高融点金属部品２０と第一挟持部材２１と第二挟持部材２２との積層体Ｓを形成する。この積層体Ｓにおける積層方向を、図中、積層軸Ｌ１として示す。すなわち、積層体Ｓは、第一挟持部材２１と高融点金属部品２０と第二挟持部材２２とを、この順に積層方向に配列したものである。

続いて、図２に示されているように、積層体Ｓを、加熱炉３０内に投入する。具体的には、本実施形態においては、加熱炉３０内において、積層体Ｓを、耐熱材料製の載置台３１上に載置する。載置台３１の上面は、ほぼ水平に保持されている。すなわち、積層体Ｓの積層方向は、重力作用方向に沿った方向となる。具体的には、積層体Ｓの積層方向と重力作用方向とのなす角度は、０～１０度程度である。さらに、積層体Ｓの上に、密度１．５g/cm³以上の耐熱部材４０を載置する。

続いて、加熱炉３０内に投入した積層体Ｓを、加熱炉３０内にて加熱する。加熱温度は、例えば、２０００℃以上である。すると、高融点金属部品２０の両側に位置する第一挟持部材２１および第二挟持部材２２が炭素供給源として機能することで、高融点金属部品２０の表面側から炭素が浸入する。このようにして、浸炭処理が行われる。

上記の通り、本実施形態の製造方法においては、浸炭処理中に、高融点金属部品２０は、ともに剛体である第一挟持部材２１と第二挟持部材２２との間で挟持される。これにより、浸炭処理中における、高融点金属部品２０の変形が、可及的に抑制され得る。したがって、本実施形態によれば、所望の形状の浸炭部品１０を安定的に製造することが可能となる。

本実施形態においては、高融点金属部品２０、第一挟持部材２１、および第二挟持部材２２は、板状またはブロック状の形状を有している。また、積層体Ｓは、第一挟持部材２１と、高融点金属部品２０と、第二挟持部材２２とを、この順に積層方向に配列したものである。さらに、本実施形態の製造方法は、積層体Ｓにおける積層方向が重力作用方向に沿った状態で、浸炭処理を行う。したがって、浸炭処理中における、高融点金属部品２０の変形が、よりいっそう良好に抑制され得る。

本実施形態の製造方法は、積層体Ｓの上に、密度１．５g/cm³以上の耐熱部材４０を載置した状態で、浸炭処理を行う。したがって、浸炭処理中にて、高融点金属部品２０が、第一挟持部材２１と第二挟持部材２２との間で良好に保持され得る。

（第二実施形態）
以下の第二実施形態の説明においては、上記の第一実施形態と異なる部分についてのみ説明する。また、第一実施形態と第二実施形態とにおいて、互いに同一または均等である部分には、同一符号が付されている。したがって、以下の第二実施形態の説明において、第一実施形態と同一の符号を有する構成要素に関しては、技術的矛盾または特段の追加説明なき限り、第一実施形態における説明が適宜援用され得る。

図３を参照すると、本実施形態においては、浸炭部品１０は、対称軸Ｌ２を有する筒形状、具体的には円筒形状に形成されている。同様に、図４を参照すると、第一挟持部材２１および第二挟持部材２２は、対称軸Ｌ２を有する筒形状、具体的には円筒形状に形成されている。積層体Ｓは、第一挟持部材２１の内側に高融点金属部品２０を収容するとともに、高融点金属部品２０の内側に第二挟持部材２２を収容することによって形成したものである。

本実施形態においても、第一挟持部材２１および第二挟持部材２２は、双方が炭素供給源としての機能を有するように、黒鉛材料によって形成されている。また、本実施形態においては、第一挟持部材２１の熱膨張係数は、第二挟持部材２２の熱膨張係数以下である。具体的には、第一挟持部材２１の熱膨張係数をＣ１は、第二挟持部材２２の熱膨張係数をＣ２とした場合に、Ｃ１＝２．５～５．０×１０^-6［１／Ｋ］，Ｃ２＝５．０～６．６×１０^-6［１／Ｋ］である。黒鉛材料の熱膨張係数は、例えば、焼結条件の変更により、簡易に調整可能である。

図５に示されているように、高融点金属部品２０の外径をＤ０、内径をｄ０とする。また、図６に示されているように、第一挟持部材２１の内径をｄ１とする。さらに、図７に示されているように、第二挟持部材２２の外径をＤ２とする。この場合、本実施形態においては、Ｄ０＝８０～１６０［ｍｍ］，ｄ０＝７７～１５７［ｍｍ］，ｄ１＝Ｄ０＋α，α＝１．５～５［ｍｍ］，Ｄ２＝ｄ０－β，β＝１．５～３［ｍｍ］である。

以下、図３に示された浸炭部品１０の製造方法について、図４を参照しつつ説明する。なお、説明の便宜上、図４において、図示の通りに、右手系ＸＹＺ直交座標を設定する。また、図４において、下方向すなわちＺ軸負方向が、重力作用方向であるものとする。

まず、浸炭前のタンタルまたはタンタル合金によって形成された、筒状の高融点金属部品２０を用意する。また、剛体かつ筒状の、第一挟持部材２１および第二挟持部材２２を用意する。

次に、第一挟持部材２１と第二挟持部材２２との間に高融点金属部品２０を挟持することで、高融点金属部品２０と第一挟持部材２１と第二挟持部材２２との積層体Ｓを形成する。具体的には、第一挟持部材２１の内側に高融点金属部品２０を収容するとともに、高融点金属部品２０の内側に第二挟持部材２２を収容することによって、積層体Ｓを形成する。このとき、高融点金属部品２０と第一挟持部材２１とは、ほぼ密着状態となる。同様に、高融点金属部品２０と第二挟持部材２２とは、ほぼ密着状態となる。

続いて、図４に示されているように、積層体Ｓを、対称軸Ｌ２が重力作用方向に沿った状態で加熱炉３０内に投入する。具体的には、対称軸Ｌ２と重力作用方向とのなす角度は、０～３度程度である。続いて、加熱炉３０内に投入した積層体Ｓを、加熱炉３０内にて加熱する。加熱温度は、例えば、２０００℃以上である。これにより、浸炭処理が行われる。

上記の通り、本実施形態の製造方法においても、浸炭処理中に、高融点金属部品２０は、ともに剛体である第一挟持部材２１と第二挟持部材２２との間で挟持される。したがって、浸炭処理中における、高融点金属部品２０の変形が、可及的に抑制され得る。

本実施形態においては、高融点金属部品２０、第一挟持部材２１、および第二挟持部材２２は、対称軸Ｌ２を有する筒形状、具体的には円筒形状を有している。また、積層体Ｓは、第一挟持部材２１の内側に高融点金属部品２０を収容するとともに、高融点金属部品２０の内側に第二挟持部材２２を収容することによって形成したものである。さらに、本実施形態の製造方法は、積層体Ｓにおける対称軸Ｌ２が重力作用方向に沿った状態で、浸炭処理を行う。したがって、浸炭処理中における、高融点金属部品２０の変形が、可及的に抑制され得る。

本実施形態の製造方法においては、第一挟持部材２１の熱膨張係数は、第二挟持部材２２の熱膨張係数以下である。具体的には、第一挟持部材２１の熱膨張係数をＣ１は、第二挟持部材２２の熱膨張係数をＣ２とした場合に、Ｃ１＝２．５～５．０×１０^-６［１／Ｋ］，Ｃ２＝５．０～６．６×１０^-６［１／Ｋ］である。さらに、高融点金属部品２０のＤ０＝８０～１６０［ｍｍ］，高融点金属部品２０の内径ｄ０＝７７～１５７［ｍｍ］，第一挟持部材２１の内径ｄ１＝Ｄ０＋α，α＝１．５～５［ｍｍ］，第二挟持部材２２の外径Ｄ２＝ｄ０－β，β＝１．５～３［ｍｍ］である。

これにより、浸炭処理中にて、第一挟持部材２１と第二挟持部材２２との間での高融点金属部品２０の挟持状態が、良好に維持され得る。すなわち、浸炭処理中における、高融点金属部品２０と、その両側に位置する第一挟持部材２１および第二挟持部材２２との密着状態が、良好に維持され得る。したがって、浸炭処理中における、高融点金属部品２０の変形が、可及的に抑制され得る。また、浸炭処理中における、高融点金属部品２０への浸炭が、良好に進行し得る。

本実施形態の製造方法は、積層体Ｓの対称軸Ｌ２が重力作用方向に沿った状態で、浸炭処理を行う。具体的には、浸炭処理中にて、対称軸Ｌ２と重力作用方向とのなす角度が０～３度となる。したがって、浸炭処理中における、高融点金属部品２０の変形が、よりいっそう良好に抑制され得る。

（第三実施形態）
以下の第三実施形態の説明においては、上記の第二実施形態と異なる部分についてのみ説明する。また、第二実施形態と第三実施形態とにおいて、互いに同一または均等である部分には、同一符号が付されている。したがって、以下の第三実施形態の説明において、第二実施形態と同一の符号を有する構成要素に関しては、技術的矛盾または特段の追加説明なき限り、第一実施形態および第二実施形態における説明が適宜援用され得る。

図８を参照すると、本実施形態においては、積層体Ｓは、炭素源部材５０を有している。本実施形態においては、炭素源部材５０は、高融点金属部品２０と第一挟持部材２１との間に設けられている。

炭素源部材５０は、炭素を含むフェルト状またはスポンジ状の部材である。具体的には、例えば、炭素源部材５０として、市販の、炭素繊維製フェルト材が利用可能である。

本実施形態においては、高融点金属部品２０、第一挟持部材２１、および第二挟持部材２２は、対称軸Ｌ２を有する筒形状、具体的には円筒形状を有している。また、本実施形態の製造方法は、高融点金属部品２０と第一挟持部材２１との間に、炭素を含むフェルト状またはスポンジ状の炭素源部材５０を挟持した状態で、積層体Ｓを形成する。

具体的には、例えば、積層体Ｓは、以下のようにして形成することが可能である。第二挟持部材２２の周囲に、炭素源部材５０を被覆する。高融点金属部品２０の内側に、炭素源部材５０を周囲に被覆した状態の第二挟持部材２２を収容する。その後、第一挟持部材２１の内側に、高融点金属部品２０を収容する。

続いて、積層体Ｓを、対称軸Ｌ２が重力作用方向に沿った状態で加熱炉３０内に投入する。具体的には、対称軸Ｌ２と重力作用方向とのなす角度は、０～３度程度である。続いて、加熱炉３０内に投入した積層体Ｓを、加熱炉３０内にて加熱する。加熱温度は、例えば、２０００℃以上である。これにより、浸炭処理が行われる。

本実施形態においては、浸炭処理中に、高融点金属部品２０と、その内側に収容された第一挟持部材２１との間に、炭素を含むフェルト状またはスポンジ状の炭素源部材５０が介在している。このため、熱膨張量の差異により高融点金属部品２０の内径と第二挟持部材２２の外径との差が大きくなっても、高融点金属部品２０の内面と炭素源部材５０との接触状態が良好に維持される。したがって、浸炭処理中における、高融点金属部品２０への浸炭が、良好に進行し得る。

また、加熱炉３０内の浸炭処理雰囲気ガスが、炭素源部材５０を通過可能となる。これにより、高融点金属部品２０の内面近傍にて、炭素源となり得る炭素含有ガスが発生する。したがって、浸炭処理中における、高融点金属部品２０への浸炭が、良好に進行し得る。

（第四実施形態）
以下の第四実施形態の説明においては、上記の第二実施形態と異なる部分についてのみ説明する。また、第二実施形態と第四実施形態とにおいて、互いに同一または均等である部分には、同一符号が付されている。したがって、以下の第四実施形態の説明において、第二実施形態と同一の符号を有する構成要素に関しては、技術的矛盾または特段の追加説明なき限り、第一実施形態および第二実施形態における説明が適宜援用され得る。

図９を参照すると、本実施形態においては、浸炭部品１０は、筒部１０１と、延設部１０２と、屈曲部１０３とを有している。筒部１０１は、対称軸Ｌ２に沿った筒状、具体的には円筒状に形成されている。延設部１０２は、筒部１０１から、対称軸Ｌ２と交差する径方向に延設されている。「径方向」とは、対称軸Ｌ２と直交し、且つ、対称軸Ｌ２から放射状に延びる方向である。

本実施形態においては、延設部１０２は、筒部１０１の軸方向における一端（すなわち図中下端）から、径方向外側に延設されている。「軸方向」とは、対称軸Ｌ２と平行な方向である。すなわち、浸炭部品１０は、鍔付筒状に形成されている。

屈曲部１０３は、板材がＬ字状に屈曲された部分であって、筒部１０１と延設部１０２との接続箇所に設けられている。本実施形態においては、浸炭部品１０は、継目なく一体に形成されている。すなわち、筒部１０１と延設部１０２とは、屈曲部１０３にて、継目なく一体的に接続されている。

浸炭部品１０は、図１０に示されている形状の高融点金属部品２０を浸炭することにより形成されている。具体的には、図１０を参照すると、高融点金属部品２０は、筒部２０１と、延設部２０２と、屈曲部２０３とを有している。

筒部２０１は、浸炭部品１０における筒部１０１に対応する部分であって、対称軸Ｌ２に沿った筒状、具体的には円筒状に形成されている。延設部２０２は、浸炭部品１０における延設部１０２に対応する部分であって、筒部２０１から径方向に延設されている。屈曲部２０３は、浸炭部品１０における屈曲部１０３に対応する部分であって、筒部２０１と延設部２０２との接続箇所に設けられている。

本実施形態においては、高融点金属部品２０は、継目なく一体に形成されている。具体的には、高融点金属部品２０は、高融点金属であるタンタルまたはタンタル合金によって形成された筒状部品に対して塑性加工（すなわち曲げ加工等）を行うことにより、鍔付筒状に形成されている。

本実施形態においては、第一挟持部材２１は、対称軸Ｌ２に沿った筒状、具体的には円筒状に形成されている。第一挟持部材２１は、高融点金属部品２０における筒部２０１の軸方向寸法よりも、延設部２０２の厚さ分だけ短い軸方向寸法を有している。

第二挟持部材２２は、高融点金属部品２０と同様に、鍔付筒状に形成されている。具体的には、第二挟持部材２２は、内筒部２２１と延設部２２２とを有している。

内筒部２２１は、対称軸Ｌ２に沿った筒状、具体的には円筒状に形成されている。内筒部２２１は、高融点金属部品２０における筒部２０１の軸方向寸法よりも、延設部２０２の厚さ分だけ長い軸方向寸法を有している。すなわち、積層体Ｓにて、高融点金属部品２０における筒部２０１の軸方向における他端（すなわち図中上端）が軸方向にはみ出さないように、第一挟持部材２１および第二挟持部材２２の形状および寸法が設定されている。

延設部２２２は、内筒部２２１の軸方向における一端（すなわち図中下端）から、径方向外側に延設されている。延設部２２２は、外径（すなわち径方向寸法）が高融点金属部品２０における延設部２０２の外径と略一致するように形成されている。すなわち、積層体Ｓにて、高融点金属部品２０における延設部２０２が径方向外側にはみ出さないように、第一挟持部材２１および第二挟持部材２２の形状および寸法が設定されている。

本実施形態の製造方法においては、まず、塑性加工（すなわち曲げ加工等）により、筒部２０１と延設部２０２と屈曲部２０３とを有する構造の、鍔付筒状の高融点金属部品２０を形成する。また、積層体Ｓにて、高融点金属部品２０が軸方向にも径方向にもはみ出さないような形状および寸法の、第一挟持部材２１および第二挟持部材２２を用意する。具体的には、高融点金属部品２０の軸方向寸法よりも若干短い軸方向寸法を有する筒状の第一挟持部材２１を用意する。また、高融点金属部品２０の軸方向寸法よりも若干長い軸方向寸法を有する鍔付筒状の第二挟持部材２２を用意する。

次に、第一挟持部材２１と第二挟持部材２２との間に高融点金属部品２０を挟持することで、高融点金属部品２０と第一挟持部材２１と第二挟持部材２２との積層体Ｓを形成する。具体的には、第一挟持部材２１の内側に高融点金属部品２０を収容するとともに、高融点金属部品２０の内側に第二挟持部材２２を収容することによって、積層体Ｓを形成する。

このとき、高融点金属部品２０における筒部２０１および延設部２０２と、第一挟持部材２１とは、ほぼ密着状態となる。また、高融点金属部品２０における筒部２０１と、第二挟持部材２２における内筒部２２１とは、ほぼ密着状態となる。同様に、高融点金属部品２０における延設部２０２と、第二挟持部材２２における延設部２２２とは、ほぼ密着状態となる。

続いて、図１０に示されているように、積層体Ｓを、対称軸Ｌ２が重力作用方向に沿った状態で加熱炉３０内に投入する。具体的には、対称軸Ｌ２と重力作用方向とのなす角度は、０～３度程度である。続いて、加熱炉３０内に投入した積層体Ｓを、加熱炉３０内にて加熱する。加熱温度は、例えば、２０００℃以上である。これにより、浸炭処理が行われる。

ところで、塑性加工により、高融点金属部品２０には、残留応力が発生している。かかる残留応力は、屈曲部２０３にて、特に大きい。このため、仮に、第一挟持部材２１および第二挟持部材２２を用いずに、高融点金属部品２０をガス浸炭した場合、加熱に伴って残留応力が解放されることで、浸炭中に高融点金属部品２０に変形が生じることがある。すると、浸炭後に得られる浸炭部品１０における寸法あるいは形状が、所望の状態から乖離する懸念がある。

この点、本実施形態の製造方法は、塑性加工により鍔付筒状に形成された高融点金属部品２０の外形形状全体を、第一挟持部材２１と第二挟持部材２２との間で拘束しつつ、浸炭処理を行う。これにより、残留応力に起因する高融点金属部品２０および浸炭部品１０の変形の発生が、良好に抑制され得る。

（変形例）
本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。故に、上記実施形態に対しては、適宜変更が可能である。以下、代表的な変形例について説明する。以下の変形例の説明においては、上記実施形態と異なる部分についてのみ説明する。また、上記実施形態と変形例とにおいて、互いに同一または均等である部分には、同一符号が付されている。したがって、以下の変形例の説明において、上記実施形態と同一の符号を有する構成要素に関しては、技術的矛盾または特段の追加説明なき限り、上記実施形態における説明が適宜援用され得る。

本発明は、上記実施形態にて示された具体的な構成および製造方法に限定されない。例えば、高融点金属部品２０は、ニオブまたはニオブ合金であってもよい。その他、本発明は、高温化学用坩堝等に用いられる、浸炭された高融点金属部品の製造に、好適に適用され得る。

浸炭部品１０は、そのほぼ全体が浸炭された状態で形成され得る。すなわち、浸炭部品１０のほぼ全体が、浸炭層１２であってもよい。換言すれば、非浸炭領域としての中心部１１は、無くてもよい。

浸炭部品１０および高融点金属部品２０の形状については、本発明が良好に適用される限り、特段の限定はない。すなわち、例えば、浸炭部品１０および高融点金属部品２０は、楕円筒形状、あるいは、多角筒形状に形成され得る。あるいは、例えば、浸炭部品１０および高融点金属部品２０は、有底筒状に形成され得る。

図２において、積層軸Ｌ１は、略水平であってもよい。その他、積層軸Ｌ１および対称軸Ｌ２と、水平方向あるいは重力作用方向とのなす角度は、浸炭処理中における変形が生じない程度において、適宜設定され得る。

図２および図４において、第一挟持部材２１と第二挟持部材２２とのうちの一方は、炭素供給源としての機能を有しない部材（例えばセラミック部材）であってもよい。

加熱炉３０内には、ガス浸炭用の炭素供給源（例えば浸炭性ガス等）が導入され得る。すなわち、本発明は、いわゆる固体浸炭に限定されない。

浸炭処理温度は、２０００℃以上に限定されない。すなわち、例えば、浸炭処理温度は、１５００℃以上であってもよい。

図８に示されているように、高融点金属部品２０と第一挟持部材２１との間に炭素源部材５０が設けられる場合、第一挟持部材２１は、炭素供給源としての機能を有しない部材（例えばセラミック部材）であってもよい。

炭素源部材５０は、図２に示された製造方法にも用いられ得る。

炭素源部材５０は、高融点金属部品２０と第一挟持部材２１との間に代えて、あるいはこれとともに、高融点金属部品２０と第二挟持部材２２との間に設けられ得る。

上記実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に本発明が限定されることはない。同様に、構成要素等の形状、方向、位置関係等が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に特定の形状、方向、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、方向、位置関係等に本発明が限定されることはない。各部を構成する材料についても、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の材料に限定される場合等を除き、特段の限定はない。

変形例も、上記の例示に限定されない。また、複数の実施形態が、互いに組み合わされ得る。同様に、複数の変形例が、互いに組み合わされ得る。さらに、複数の実施形態のうちの少なくとも１つと、複数の変形例のうちの少なくとも１つとが、互いに組み合わされ得る。

１０浸炭部品
２０高融点金属部品
２１第一挟持部材
２２第二挟持部材
３０加熱炉
３１載置台
４０耐熱部材
Ｌ１積載軸
Ｌ２対称軸
Ｓ積層体

Claims

高融点金属部品（２０）を浸炭することにより浸炭部品（１０）を製造する方法であって、
ともに剛体であり且つ炭素供給源である第一挟持部材（２１）と第二挟持部材（２２）との間に前記高融点金属部品を挟持することで、前記第一挟持部材と前記高融点金属部品と前記第二挟持部材との積層体（Ｓ）を形成し、
前記積層体を加熱しつつ浸炭処理する、
浸炭部品の製造方法。
前記第一挟持部材または前記第二挟持部材と、前記高融点金属部品との間に、炭素を含むフェルト状またはスポンジ状の炭素源部材（５０）を挟持した状態で、前記積層体を形成する、
請求項１に記載の製造方法。
高融点金属部品（２０）を浸炭することにより浸炭部品（１０）を製造する方法であって、
ともに剛体である第一挟持部材（２１）と第二挟持部材（２２）との間に前記高融点金属部品を配置するとともに、前記第一挟持部材または前記第二挟持部材と前記高融点金属部品との間に炭素を含むフェルト状またはスポンジ状の炭素源部材（５０）を挟持することで、前記第一挟持部材と前記高融点金属部品と炭素源部材と前記第二挟持部材との積層体（Ｓ）を形成し、
前記積層体を加熱しつつ浸炭処理する、
浸炭部品の製造方法。
前記第一挟持部材、前記高融点金属部品、および前記第二挟持部材は、板状またはブロック状の形状を有し、
前記積層体は、前記第一挟持部材と前記高融点金属部品と前記第二挟持部材とを積層方向に配列したものであり、
前記積層方向が重力作用方向に沿った状態で、前記浸炭処理を行う、
請求項１～３のいずれか１つに記載の製造方法。
前記積層体の上に、密度１．５g/cm³以上の耐熱部材（４０）を載置した状態で、前記浸炭処理を行う、
請求項４に記載の製造方法。
前記第一挟持部材、前記高融点金属部品、および前記第二挟持部材は、対称軸（Ｌ２）を有する筒形状を有し、
前記積層体は、前記第一挟持部材の内側に前記高融点金属部品を収容するとともに、前記高融点金属部品の内側に前記第二挟持部材を収容することによって形成した、
請求項１～３のいずれか１つに記載の製造方法。
前記第一挟持部材の熱膨張係数は、前記第二挟持部材の熱膨張係数以下である、
請求項６に記載の製造方法。
高融点金属部品（２０）を浸炭することにより浸炭部品（１０）を製造する方法であって、
剛体である第一挟持部材（２１）および第二挟持部材（２２）と、前記高融点金属部品とは、対称軸（Ｌ２）を有する筒形状を有し、
前記第一挟持部材の熱膨張係数は、前記第二挟持部材の熱膨張係数以下であり、
前記第一挟持部材の内側に前記高融点金属部品を収容するとともに、前記高融点金属部品の内側に前記第二挟持部材を収容して、前記第一挟持部材と前記第二挟持部材との間に前記高融点金属部品を挟持することで、前記第一挟持部材と前記高融点金属部品と前記第二挟持部材との積層体（Ｓ）を形成し、
前記積層体を加熱しつつ浸炭処理する、
浸炭部品の製造方法。
前記第一挟持部材の熱膨張係数をＣ１は、前記第二挟持部材の熱膨張係数をＣ２とした場合に、
Ｃ１＝２．５～５．０×１０^-６［１／Ｋ］であり、
Ｃ２＝５．０～６．６×１０^-６［１／Ｋ］である、
請求項７または８に記載の製造方法。
前記対称軸が重力作用方向に沿った状態で、前記浸炭処理を行う、
請求項６～９のいずれか１つに記載の製造方法。
前記高融点金属部品は、塑性加工により、前記対称軸に沿った筒状に形成された筒部（２０１）と、前記筒部から前記対称軸と交差する方向に延設された延設部（２０２）と、前記筒部と前記延設部との接続箇所に設けられた屈曲部（２０３）とを有する構造に形成された、
請求項６～１０のいずれか１つに記載の製造方法。
前記第一挟持部材、前記高融点金属部品、および前記第二挟持部材は、円筒形状を有し、
前記高融点金属部品の外径をＤ０、内径をｄ０とし、
前記第一挟持部材の内径をｄ１とし、
前記第二挟持部材の外径をＤ２とした場合、
Ｄ０＝８０～１６０［ｍｍ］，ｄ０＝７７～１５７［ｍｍ］であり、
ｄ１＝Ｄ０＋α， α＝１．５～５［ｍｍ］であり、
Ｄ２＝ｄ０－β， β＝１．５～３［ｍｍ］である、
請求項６～１１のいずれか１つに記載の製造方法。
前記第一挟持部材および前記第二挟持部材は、一方または双方が炭素供給源として用いられる、
請求項３～１２のいずれか１つに記載の製造方法。
前記浸炭処理にて、前記高融点金属部品を２０００℃以上の温度で加熱する、
請求項１～１３のいずれか１つに記載の製造方法。
前記高融点金属部品は、タンタル、タンタル合金、ニオブ、またはニオブ合金である、
請求項１～１４のいずれか１つに記載の製造方法。