JPH06299317A - 鋼の窒化又は軟窒化方法 - Google Patents

鋼の窒化又は軟窒化方法

Info

Publication number
JPH06299317A
JPH06299317A JP10621093A JP10621093A JPH06299317A JP H06299317 A JPH06299317 A JP H06299317A JP 10621093 A JP10621093 A JP 10621093A JP 10621093 A JP10621093 A JP 10621093A JP H06299317 A JPH06299317 A JP H06299317A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
nitriding
fluoride
furnace
steel
fluorine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP10621093A
Other languages
English (en)
Inventor
Katsuaki Ishihara
克昭 石原
Masanobu Takabe
政信 高部
Mamoru Ishihara
衛 石原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Osaka Oxygen Industries Ltd
Original Assignee
Osaka Oxygen Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Osaka Oxygen Industries Ltd filed Critical Osaka Oxygen Industries Ltd
Priority to JP10621093A priority Critical patent/JPH06299317A/ja
Publication of JPH06299317A publication Critical patent/JPH06299317A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 鋼の耐摩耗性、疲労強度等機械的性質の向
上。 【構成】 液状のフッ化物あるいはフッ化物を溶剤に溶
解した液体4を処理炉1内に供給し、炉内で発生するガ
ス状のフッ素又はフッ素化合物により鋼2特にステンレ
ス等の表面酸化膜をフッ化膜に代え、つづいて窒化、又
は軟窒化を行う鋼の窒化又は軟窒化方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】本発明は鋼特にステンレス鋼の窒化または
軟窒化方法に関する。
【0002】
【従来技術】鋼の耐摩耗性、疲労強度等機械的性質を向
上させる目的で表面を窒化させる方法には次のような方
法がある。
【0003】(1)シアン塩浴(NaCN,KCN,K
CNO等)に浸漬して表面を窒化させる。この場合塩浴
は表面酸化物の除去機能を有するため、ステンレススチ
ールのような鋼にも窒化は充分出来るが、塩浴は毒性が
強く、廃水処理、操業上人体への危険性等の問題がある
(タフトライド処理)。
【0004】(2)水素、窒素雰囲気(1〜5Tor
r)で直流電圧を印加し、グロー放電により、N2 をイ
オン化し、鋼の表面に窒化層を形成させる。この場合ス
パッタリング作用でステンレス表面の酸化膜を除去した
上での窒化作用があるが、複雑な形状のものには不適で
あり、また極部的加熱によるひずみの発生、被処理品の
接触部の窒化不良(不均一)等の問題がある。
【0005】(3)従来からアンモニア、RX+アンモ
ニア、あるいはアンモニア+窒素+炭酸ガス等によるガ
ス窒化、ガス軟窒化等の処理が一般の鋼の窒化処理で行
われているが、ステンレス鋼の場合表面が酸化されてい
る為(FeO,Fe3 4 ,Cr2 3 )、この表面酸
化膜を除去しなければ完全な均一的窒化は出来ない。こ
の酸化膜を還元する場合水素雰囲気下で高温(900〜
1000℃)が必要であり、窒化温度(570〜600
℃)迄降温過程で再酸化の可能性があり、均一な窒化層
は生成されない。また高温加熱によりひずみも生じやす
く、ステンレスの場合は問題がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は液状のフッ化
物あるいはフッ化物を溶剤に溶解した液体を処理炉内に
供給し、炉内でガス状のフッ素又はフッ素含有化合物を
発生させ、鋼の表面にフッ化膜を形成し、その後に窒化
又は軟窒化を行なうことによって上述の欠点は解消され
た。
【0007】上記ガス窒化またはガス軟窒化に於て、あ
らかじめ鋼、特にステンレス鋼においては、表面の酸化
膜(不働態膜)を窒化、軟窒化前に前処理としてフッ素
ガス反応により、鋼表面をフッ化膜に置換えることによ
り、温度(600℃以下)、雰囲気等に対し安定な状態
にする。この安定した均一な表面フッ化膜をもった鋼を
次にNH3 を含む雰囲気(NH3 ,NH3 +N2 、NH
3 +N2 +CO2 ,NH3 +RX)で窒化処理を行え
ば、NH3 の分解ガスH2 がフッ化膜のフッ素と反応し
てHFとして表面より放出し表面が活性化する処へNH
3 の分解時生じる活性基Nが浸漬し、FeN,Fe
3 N,Fe4 N等均一な窒化層が形成出来る。
【0008】
【詳細内容】上記目的を達成する、本発明の構成は次の
通りである。 (1)ステンレス鋼等のように鉄分(Fe)だけでなく
クロム(Cr)を多量に含む鋼の酸化被膜を除去する前
処理として、フッ化ナトリウム(NaF)、フッ化カリ
ウム(KF)等のフッ化物を適量加熱するか、あるいは
これらのフッ化物をメタノール、エタノール等のアルコ
ール類に溶解した液を被膜除去の原料液として加熱分解
により発生するフッ素ガス反応で酸化被膜をフッ化被膜
に置換える工程。フッ化膜形成後被処理品をNH3 ある
いはNH3 ,N2 ,CO2 等の混合雰囲気中で500〜
600℃に保持してガス窒化する工程。また前記前処理
工程で、フッ素等の排ガスを外部排出する危険性防止
と、炉内で発生のフッ素ガスの効率的に利用する反応ガ
ス循環工程(原料液の補足供給含む)、に分けられる。
【0009】(2)図1に従って本発明の詳細を説明す
る。ステンレス鋼等の被処理品2を脱脂洗浄後、耐熱鋼
製の密閉容器3にセットする。この容器は被処理品をの
せるようにメッシュ板(棚)を中間に設け、底部に反応
ガスとなるフッ化物を入れるか、あるいは外部から原料
(フッ化物溶解液)4を供給することが出来るよう原料
容器(タンク)5と接続されている。この密閉容器をヒ
ーターを内蔵する熱処理炉1内に装入し、原料導入管1
1、排気管12を熱処理炉を通してこの容器に接続す
る。この原料導入管11にはフッ化物溶解液4、並びに
ブロワー8を通して排気管12からの反応ガス(フッ素
ガス)を循環させ、容器内を攪拌させる循環ライン13
に接続させる。さらに原料導入管11と排気管12の間
には冷却器7、吸着筒6を結ぶ循環ライン14、ブロワ
ー8吸入側にはN2 ガスタンクからのN2 ラインが接続
されている。
【0010】被処理品2を装入した容器3を熱処理炉1
にセット後、炉内を加温し、温度上昇初期にはN2 ガス
を供給し、温度上昇と伴に原料液タンク5からフッ化物
溶解液をN2 に添加して容器3内に供給する。容器内に
導入されたフッ化物溶解液は容器内の昇温により、分解
してフッ素ガスを発生するこのフッ素ガスがステンレス
鋼等表面の酸化被膜FeO,Fe3 4 ,Cr2 3
と次のような反応によりフッ化被膜に変換されることが
推定される。 2FeO+4F → 2FeF2 +O2 Fe3 4 +6F → 3FeF2 +2O2 2Cr2 3 +8F → 4CrF2 +3O2 この場合鋼表面の酸化膜を形成していた酵素は表面から
除去される。
【0011】容器3内で発生したフッ素ガス並びにキャ
リアガスN2 はブロワー8を通して循環ライン13で循
環しているが昇温が進み、所定の温度(500〜700
℃)に到達すれば、あらかじめフッ素ガスで飽和になっ
ている吸着筒(例えばNo.1)6を加温して循環ライ
ン13から循環ライン14にラインを切替え、吸着筒
(No.1)6内の平フッ素ガスを脱着し、容器3内の
反応ガスとして使用する。この間は均熱時間として反応
が高い時間であり、処理品、容器内フッ素濃度にもよる
が、約10分〜1時間位を均熱時間としてセットする。
【0012】均熱時間経過後はヒーターを切って降温状
態とし、この間は容器、配管ラインに残るフッ素ガスを
2 を補充しながら、水等で冷却した熱交換器である冷
却器7を通してフッ素不飽和な吸着筒6(No.2)に
吸着させる。
【0013】炉内温度が所定温度迄(200℃以下)降
下したら処理品を取出し窒化処理炉にて所定温度(57
0〜600℃),NH3 ,NH3 +RX,NH3 +N2
+CO2 等の雰囲気で処理する。
【0014】この場合、前処理で形成したフッ化被膜は
NH3 の分解H2 、あるいは炉内の微量水分等により還
元されて活性な金属表面が出来る。 FeF2 +H2 → 2Fe+2HF 2FeF2 +2H2 O → 2Fe+4HF+O2 CrF2 +H2 → Cr+2HF 2CrF2 +2H2 O → 2Cr+4HF+O2 この活性表面にNH3 の分解時生じる活性基Nが表面に
浸入し表面に窒化膜(層)を形成する(FeN,Fe2
N,Fe3 N,CrN等) 排気ガスの外部放出が必要なときは吸着筒6を通した後
スクラバー10で最終除去した後放出する。また処理品
を取出すときは前処理炉1、容器3にある検知器により
残留フッ素ガスを確認後作業する。
【0015】本発明の好ましい態様の温度プロフィール
は図5に示される。
【0016】A.昇温(スタート) (イ)被処理品を密閉容器にセットして炉内に挿入 (ロ)N2 による容器内置換、ブロワーによる循環(A
ライン)しながらフッ化物溶液を一定容器に供給。
【0017】B.昇温(一定時間経過後)100℃以上 (イ)N2 停止 (ロ)炉内発生ガス循環(Aライン)
【0018】C.均熱(所定温度到達)500〜700
℃ (イ)フッ素飽和の吸着筒(No.1)を加熱 (ロ)循環ラインを A→B切換え} 吸着筒(No.
1)の脱ガスを循環。
【0019】B.C.において密閉容器にセットしたフ
ッ素検知器で容器内のフッ素濃度を検知し、所定濃度以
下になればフッ化物溶液の供給弁を開いて循環ラインに
フッ化物溶液を供給する。 D.降温(所定時間経過後)30分〜1時間 (イ)炉ヒーターOFF(降温) (ロ)排ガスを冷却器を通して不飽和吸着筒(No.
2)に切替え、フッ素ガスを吸着 (ハ)温度降下に伴ってN2 を供給(N−1)循環。密
閉容器にセットしたフッ素検知器で容器内のフッ素濃度
を検知し、所定濃度以下になればフッ化物溶液の供給弁
を開いて循環ラインにフッ化物溶液を供給する。
【0020】E.停止(所定温度迄冷却)(100℃以
下) (イ)N2 を供給し排ガスをスクラバーを通して排出。 (ロ)炉内もN2 パージ、置換。 (ハ)処理品の取出時はフッ素検知器(A−1)、(A
−2)でフッ素検知していないのを確認の上、取出作業
をする。
【0021】実施例(1) 密閉容器内にフッ素系フラックスをエタノールに溶解し
て、容器底部に供給し、中間部の棚上(メッシュ)にセ
ットしたものを熱処理炉内に装入し、加熱による前処理
を実施。
【0022】前処理仕様 被処理材質 SUS304 処理温度 ─ 550〜650℃×20分 フッ化物 ─ フッ素系フラックス(KF,NaF
含) 容器内雰囲気 ─ F 約1,000ppm 前処理後、別熱処理炉による窒化処理 窒化処理、結果 処理温度 ─ 570℃×4H 雰囲気 ─ NH3 :50% N2 :45% CO2 : 5% 窒化処理後品質 ─ 表面硬度:1.09HV 窒化層 :65μm バラツキ:なし SUSについて上記と同様な処理を行ない、同様の結果
を得た。図2は前処理(フッ化被膜形成処理)、窒化処
理した硬度分布である。図3は窒化した金属組織の顕微
鏡写真である。
【0023】本発明の実施の態様は次の通りである。
【0024】(1)フッ化物、あるいはフッ化物を溶剤
に溶解した液体を処理炉内に供給して、炉内で発生する
反応ガス(ハロゲン)により、鋼特にステンレス等の表
面酸化膜をフッ化膜に代え、つづいて窒化、あるいは軟
窒化を行うことを特徴とする鋼の窒化、軟窒化方法。
【0025】(2)フッ化物、あるいはフッ化物の溶剤
に溶解した液体を利用して鋼表面にフッ化膜を形成させ
る前処理に於て、炉内で発生する反応ガスを極力外部に
排出しないように、ガスの冷却,吸着,脱着,循環工程
による反応ガスのクローズドサイクル。
【0026】(3)フッ素ガスの洩れをなくす為、保温
構造の炉内に鋼を処理する密閉構造の容器をセットし、
液体、ガス等の固定配管、あるいは脱着可能な配管を行
う。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の方法を実施するための好ましい装置の
フローシート。
【図2】前処理(フッ化被膜形処理)−窒化処理した硬
度分布を示すグラフ。
【図3】窒化層金属組織の顕微鏡写真。
【図4】本発明の好ましい態様の温度プロフィール。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 液状のフッ化物あるいはフッ化物を溶剤
    に溶解した液体を処理炉内に供給し、炉内で発生するガ
    ス状のフッ素又はフッ素含有化合物により鋼特にステン
    レス等の表面酸化膜をフッ化膜に代え、つづいて窒化、
    又は軟窒化を行なうことを特徴とする鋼の窒化または軟
    窒化方法。
  2. 【請求項2】 フッ素ガス又はフッ素含有ガスの漏れを
    なくすため、保温構造の炉内に鋼を処理する密閉構造の
    容器をセットし、液体、ガス等の固定配管あるいは脱着
    可能な配管を行ない、その炉内にフッ化物液体あるいは
    フッ化物を溶剤に溶解した液体を炉内に供給し、炉内で
    発生するガス状のフッ素又はフッ素含有化合物により鋼
    特にステンレス等の表面酸化膜をフッ化膜に代え、つづ
    いて窒化、又は軟窒化を行なうことを特徴とする鋼の窒
    化または軟窒化方法。
JP10621093A 1993-04-08 1993-04-08 鋼の窒化又は軟窒化方法 Pending JPH06299317A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10621093A JPH06299317A (ja) 1993-04-08 1993-04-08 鋼の窒化又は軟窒化方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10621093A JPH06299317A (ja) 1993-04-08 1993-04-08 鋼の窒化又は軟窒化方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH06299317A true JPH06299317A (ja) 1994-10-25

Family

ID=14427797

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP10621093A Pending JPH06299317A (ja) 1993-04-08 1993-04-08 鋼の窒化又は軟窒化方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH06299317A (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0754123A (ja) * 1994-06-17 1995-02-28 Daido Hoxan Inc 鋼の窒化方法
JPH08319554A (ja) * 1995-05-23 1996-12-03 Daido Hoxan Inc 鋼材の窒化方法
JP2006249486A (ja) * 2005-03-10 2006-09-21 Air Water Inc 金属の窒化方法
JP2007031770A (ja) * 2005-07-26 2007-02-08 Honda Motor Co Ltd 鋼製ばね部材
WO2022107753A1 (ja) * 2020-11-18 2022-05-27 パーカー熱処理工業株式会社 金属部材の処理方法及び処理装置

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0754123A (ja) * 1994-06-17 1995-02-28 Daido Hoxan Inc 鋼の窒化方法
JPH08319554A (ja) * 1995-05-23 1996-12-03 Daido Hoxan Inc 鋼材の窒化方法
JP2006249486A (ja) * 2005-03-10 2006-09-21 Air Water Inc 金属の窒化方法
JP2007031770A (ja) * 2005-07-26 2007-02-08 Honda Motor Co Ltd 鋼製ばね部材
WO2022107753A1 (ja) * 2020-11-18 2022-05-27 パーカー熱処理工業株式会社 金属部材の処理方法及び処理装置
TWI798885B (zh) * 2020-11-18 2023-04-11 日商帕卡熱處理工業股份有限公司 金屬構件之處理方法及處理裝置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR930003031B1 (ko) 강(鋼)의 질화방법
US11473183B2 (en) Enhanced activation of self-passivating metals
CN1910303B (zh) 金属构件表面的活化方法
CN112236540A (zh) 自钝化金属的化学活化
US7361233B2 (en) Methods of hydrogen cleaning of metallic surfaces
JPH06299317A (ja) 鋼の窒化又は軟窒化方法
US6090223A (en) Chromium nitride film and method for forming the same
EP0516899B1 (en) Method of nitriding steel
JPH1129848A (ja) CrN被膜およびその形成方法
JP2881111B2 (ja) 鋼の窒化方法
JP3428847B2 (ja) 窒化処理方法およびそれに用いる装置
JP2004052023A (ja) 窒化処理方法
JP2005232518A (ja) エンジンバルブの表面硬化処理法
EP3684961B1 (en) Improved pre-treatment process of a surface of a metallic substrate
JP3428776B2 (ja) 鋼の窒化方法
JPS63759Y2 (ja)
JP2506227B2 (ja) 鋼の窒化方法およびそれに用いる熱処理炉
JPH1112715A (ja) 金属材料の窒化方法
JP3396336B2 (ja) 鋼材の窒化方法
JPH03291368A (ja) 真空浸炭方法及び真空浸炭炉
JP2012072430A (ja) ガス軟窒化処理方法
JP2004346427A (ja) 金属ワークの表面処理方法及び金属ワークの表面処理装置
JPH10219418A (ja) 高クロム合金鋼のアンモニアガス窒化方法