JPH0832954B2 - イオン浸炭窒化炉 - Google Patents
イオン浸炭窒化炉Info
- Publication number
- JPH0832954B2 JPH0832954B2 JP18140687A JP18140687A JPH0832954B2 JP H0832954 B2 JPH0832954 B2 JP H0832954B2 JP 18140687 A JP18140687 A JP 18140687A JP 18140687 A JP18140687 A JP 18140687A JP H0832954 B2 JPH0832954 B2 JP H0832954B2
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- JP
- Japan
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- furnace
- ion
- gas
- processed
- heater
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- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は被処理物のイオン浸炭とイオン窒化を、単
独であるいは同時におこなうイオン浸炭窒化炉に関す
る。
独であるいは同時におこなうイオン浸炭窒化炉に関す
る。
（従来の技術） 最近鋼材などの被処理物の表面硬化法として、被処理
物を装入した真空容器中にアルゴンなどのキヤリヤーガ
スとCH系ガスあるいは窒素ガスの混合ガスから成る処理
ガスを導入し、被処理物と陽極の間にグロー放電を発生
させ、イオン化した炭素あるいは窒素を被処理物の表面
に打込むイオン浸炭（プラズマ浸炭ともいわれる）ある
いはイオン窒化（プラズマ窒化ともいわれる）が実用化
されている。第３図はこの処理法のための装置の一例を
示し、１は鋼製の炉殻、２は黒煙製の断熱材を兼ねた陽
極、３はステンレス製の陰極で、その基部は絶縁物４を
介して炉殻１に固着されている。５は搭載用の治具に取
付けた被処理物、６はこの被処理物５を載せるための黒
鉛製の炉床で、陰極３の上端部に嵌着されている。７は
黒鉛製の丸棒状のヒータで抵抗加熱により発熱し、被処
理物５を主として放射熱により加熱昇温させるものであ
り、また８は黒鉛製の処理ガス供給用の管状のガスマニ
ホールドであり、被処理物５の上方に複数本並設され、
被処理物５に向つて処理ガスを吹出す複数個の吹出口を
そなえている。17は炉殻１に接続した真空ポンプであ
る。
物を装入した真空容器中にアルゴンなどのキヤリヤーガ
スとCH系ガスあるいは窒素ガスの混合ガスから成る処理
ガスを導入し、被処理物と陽極の間にグロー放電を発生
させ、イオン化した炭素あるいは窒素を被処理物の表面
に打込むイオン浸炭（プラズマ浸炭ともいわれる）ある
いはイオン窒化（プラズマ窒化ともいわれる）が実用化
されている。第３図はこの処理法のための装置の一例を
示し、１は鋼製の炉殻、２は黒煙製の断熱材を兼ねた陽
極、３はステンレス製の陰極で、その基部は絶縁物４を
介して炉殻１に固着されている。５は搭載用の治具に取
付けた被処理物、６はこの被処理物５を載せるための黒
鉛製の炉床で、陰極３の上端部に嵌着されている。７は
黒鉛製の丸棒状のヒータで抵抗加熱により発熱し、被処
理物５を主として放射熱により加熱昇温させるものであ
り、また８は黒鉛製の処理ガス供給用の管状のガスマニ
ホールドであり、被処理物５の上方に複数本並設され、
被処理物５に向つて処理ガスを吹出す複数個の吹出口を
そなえている。17は炉殻１に接続した真空ポンプであ
る。
（発明が解決しようとする問題点） ところが上記構成のイオン浸炭炉９においては、ガス
マニホールド８が被処理物５の上方に集中して配設され
ているため、被熱物収容用の有効スペースが小さく、ま
た炉内における処理ガス濃度が不均一で被処理物の浸炭
深さのばらつきが大きく、さらにガスマニホールド８を
も昇温させる必要があるため昇温時間がかかるという問
題があつた。
マニホールド８が被処理物５の上方に集中して配設され
ているため、被熱物収容用の有効スペースが小さく、ま
た炉内における処理ガス濃度が不均一で被処理物の浸炭
深さのばらつきが大きく、さらにガスマニホールド８を
も昇温させる必要があるため昇温時間がかかるという問
題があつた。
この発明は上記従来の問題点を解決するもので、被処
理物収容用の有効スペースが大きく、被処理物の浸炭あ
るいは窒化深さのばらつきが少なく、昇温時間も短縮化
されるイオン浸炭窒化炉を提供することを目的とする。
理物収容用の有効スペースが大きく、被処理物の浸炭あ
るいは窒化深さのばらつきが少なく、昇温時間も短縮化
されるイオン浸炭窒化炉を提供することを目的とする。
（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するために、この発明のイオン浸炭窒
化炉は、真空ポンプに接続した炉殻内に、陰極と陽極と
被処理物加熱用の抵抗加熱式のヒータをそなえたイオン
浸炭窒化炉において、前記ヒータを、管壁に複数個のガ
ス吹出口を穿設した管状体で構成し、該ヒータを被処理
物を包囲する形で炉殻内に複数本配設するとともに、該
ヒータを処理ガス供給源に接続する構成とした。
化炉は、真空ポンプに接続した炉殻内に、陰極と陽極と
被処理物加熱用の抵抗加熱式のヒータをそなえたイオン
浸炭窒化炉において、前記ヒータを、管壁に複数個のガ
ス吹出口を穿設した管状体で構成し、該ヒータを被処理
物を包囲する形で炉殻内に複数本配設するとともに、該
ヒータを処理ガス供給源に接続する構成とした。
（作用） この発明のイオン浸炭窒化炉においては、CH系ガスお
よび／または窒素ガスから成る処理ガスは、ガス供給源
から管状のヒータ内に供給され、このヒータのガス吹出
口から被処理物の周囲に吹出されイオン化用の処理ガス
雰囲気を形成する。このとき処理ガスは被処理物に対し
て一方からではなく各方向から供給されるため、被処理
物の表面付近のガス濃度が均一化され、被処理物の浸炭
深さや窒化深さのばらつきが少ない。また従来のような
ヒータとは別体のガスマニホールドは不要となるので、
被処理物を装入できる有効スペースが大きくとれ、また
処理ガス流量は少なくてよいのでヒータ自身を大サイズ
化する必要はほとんどなく、上記別体のガスマニホール
ドの熱容量分の昇熱が不要となるので炉内の昇温時間も
短縮化される。
よび／または窒素ガスから成る処理ガスは、ガス供給源
から管状のヒータ内に供給され、このヒータのガス吹出
口から被処理物の周囲に吹出されイオン化用の処理ガス
雰囲気を形成する。このとき処理ガスは被処理物に対し
て一方からではなく各方向から供給されるため、被処理
物の表面付近のガス濃度が均一化され、被処理物の浸炭
深さや窒化深さのばらつきが少ない。また従来のような
ヒータとは別体のガスマニホールドは不要となるので、
被処理物を装入できる有効スペースが大きくとれ、また
処理ガス流量は少なくてよいのでヒータ自身を大サイズ
化する必要はほとんどなく、上記別体のガスマニホール
ドの熱容量分の昇熱が不要となるので炉内の昇温時間も
短縮化される。
（実施例） 以下第１図および第２図によりこの発明の一実施例を
説明する。
説明する。
図中、第３図と同一部分には第３図と同符号を付し
て、その説明を省略する。11は処理ガス供給用のガスマ
ニホールドを兼ねたヒータで、黒鉛製の抵抗加熱式のヒ
ータであり、陽極２の内面に沿つて被処理物５を包囲す
る形で配置され、加熱用の交流電源12に接続されてい
る。ヒータ11は両端を密閉した管状を呈し、その管壁に
は炉殻中心部に向う複数個のガス吹出口13が穿設してあ
り、管内に連通するガス供給口14は処理ガス供給源15に
接続されている。また炉殻１に設けた排気口16には真空
ポンプ17が接続され、陽極２と陰極３の間には直流電源
18が接続されている。19はゲート弁式の装入口の扉、20
はこの扉の昇降駆動用の空圧シリンダである。上記構成
のイオン浸炭炉21に隣接して焼入室22が設けられ、全体
でイオン浸炭装置23を形成している。24は焼入用の油
槽、25は昇降用シリンダ26により駆動される昇降枠、27
はこの昇降枠25に対して横行移動する被処理搬送用の搬
送フオークである。
て、その説明を省略する。11は処理ガス供給用のガスマ
ニホールドを兼ねたヒータで、黒鉛製の抵抗加熱式のヒ
ータであり、陽極２の内面に沿つて被処理物５を包囲す
る形で配置され、加熱用の交流電源12に接続されてい
る。ヒータ11は両端を密閉した管状を呈し、その管壁に
は炉殻中心部に向う複数個のガス吹出口13が穿設してあ
り、管内に連通するガス供給口14は処理ガス供給源15に
接続されている。また炉殻１に設けた排気口16には真空
ポンプ17が接続され、陽極２と陰極３の間には直流電源
18が接続されている。19はゲート弁式の装入口の扉、20
はこの扉の昇降駆動用の空圧シリンダである。上記構成
のイオン浸炭炉21に隣接して焼入室22が設けられ、全体
でイオン浸炭装置23を形成している。24は焼入用の油
槽、25は昇降用シリンダ26により駆動される昇降枠、27
はこの昇降枠25に対して横行移動する被処理搬送用の搬
送フオークである。
上記構成のイオン浸炭装置23においては、被処理物５
を搬送フオーク27によりイオン浸炭炉21の炉床６上に載
置し、扉19を閉じて炉内を0.5〜10Torr程度の真空と
し、ヒータ11に通電して被熱物を所定の処理温度（たと
えば900℃）に加熱後、アルゴンと水素の混合ガスをヒ
ータ11のガス吹出口13から炉内に供給し、陽極２と被処
理物５間のグロー放電により被処理物５の表面に水素イ
オンを衝突させてクリーニング後、アルゴンガスをガス
吹出口13から炉内に供給してスパツタリングをおこな
い、しかる後CH系ガスから成る処理ガスをガス吹出口13
から炉内に供給し、陽極２と被処理物５間のグロー放電
により炭素イオンを被処理物５の表面に打込んでイオン
浸炭処理をおこなう。このとき処理ガスは被処理物５に
対して四方から供給されるので、被処理物５の表面付近
の処理ガス濃度のばらつきが少なく、浸炭深さのばらつ
きも少ない。イオン浸炭処理後の被処理物５は、搬送フ
オーク27により焼入室22内に移送して油槽24内への浸漬
により所定の冷却速度で急冷し、焼入硬化させる。
を搬送フオーク27によりイオン浸炭炉21の炉床６上に載
置し、扉19を閉じて炉内を0.5〜10Torr程度の真空と
し、ヒータ11に通電して被熱物を所定の処理温度（たと
えば900℃）に加熱後、アルゴンと水素の混合ガスをヒ
ータ11のガス吹出口13から炉内に供給し、陽極２と被処
理物５間のグロー放電により被処理物５の表面に水素イ
オンを衝突させてクリーニング後、アルゴンガスをガス
吹出口13から炉内に供給してスパツタリングをおこな
い、しかる後CH系ガスから成る処理ガスをガス吹出口13
から炉内に供給し、陽極２と被処理物５間のグロー放電
により炭素イオンを被処理物５の表面に打込んでイオン
浸炭処理をおこなう。このとき処理ガスは被処理物５に
対して四方から供給されるので、被処理物５の表面付近
の処理ガス濃度のばらつきが少なく、浸炭深さのばらつ
きも少ない。イオン浸炭処理後の被処理物５は、搬送フ
オーク27により焼入室22内に移送して油槽24内への浸漬
により所定の冷却速度で急冷し、焼入硬化させる。
上記構成のイオン浸炭炉21（ただし炉殻１の内径＝16
00mm）において、被処理物５であるS15C製試験片の１チ
ヤージ分900個に対して、CH系ガスとしてメタンガスを
用いた処理ガスによりイオン浸炭をおこない、比較例と
して第３図示の同寸のイオン浸炭炉９を用いて同条件で
イオン浸炭をおこなつた。得られた被処理物の浸炭深さ
は、本発明の実施例では0.6±0.04mm、比較例では0.6±
0.08mmであり、また空炉から炉内温度900℃までの昇温
時間は、前者が30分、後者が40分であつた。また炉内の
被処理物収容用の有効スペースは、本発明の実施例では
巾600mm×高さ600mm（第２図において）であるのに対
し、比較例では巾600mm×高さ500mm（第３図において）
しかとれなかつた。
00mm）において、被処理物５であるS15C製試験片の１チ
ヤージ分900個に対して、CH系ガスとしてメタンガスを
用いた処理ガスによりイオン浸炭をおこない、比較例と
して第３図示の同寸のイオン浸炭炉９を用いて同条件で
イオン浸炭をおこなつた。得られた被処理物の浸炭深さ
は、本発明の実施例では0.6±0.04mm、比較例では0.6±
0.08mmであり、また空炉から炉内温度900℃までの昇温
時間は、前者が30分、後者が40分であつた。また炉内の
被処理物収容用の有効スペースは、本発明の実施例では
巾600mm×高さ600mm（第２図において）であるのに対
し、比較例では巾600mm×高さ500mm（第３図において）
しかとれなかつた。
この発明は上記実施例に限定されるものではなく、た
とえば炉各部の材質や形状、処理ガスの種類等は上記以
外のものとしてもよい。
とえば炉各部の材質や形状、処理ガスの種類等は上記以
外のものとしてもよい。
またこの発明はイオン窒化炉にも適用でき、さらにイ
ン−アウト形のほかスルー形のイオン浸炭炉、イオン窒
化炉にも適用できるものである。
ン−アウト形のほかスルー形のイオン浸炭炉、イオン窒
化炉にも適用できるものである。
（発明の効果） 以上説明したようにこの発明によれば、ガスマニホー
ルドを兼ねたヒータのガス吹出口から処理ガスを炉内に
供給するようにしたので、被処理物収容用のスペースが
大きくとれ、被処理物の浸炭あるいは窒化深さのばらつ
きが少なく、昇温時間を短縮化される有用なイオン浸炭
窒化炉が提供される。
ルドを兼ねたヒータのガス吹出口から処理ガスを炉内に
供給するようにしたので、被処理物収容用のスペースが
大きくとれ、被処理物の浸炭あるいは窒化深さのばらつ
きが少なく、昇温時間を短縮化される有用なイオン浸炭
窒化炉が提供される。
第１図はこの発明の一実施例を示すイオン浸炭装置の縦
断面図、第２図は第１図のＡ−Ａ線断面図、第３図は従
来のイオン浸炭炉の一例を示す第２図相当図である。 １……炉殻、２……陽極、３……陰極、５……被処理
物、11……ヒータ、13……ガス吹出口、15……処理ガス
供給源、17……真空ポンプ、21……イオン浸炭炉。
断面図、第２図は第１図のＡ−Ａ線断面図、第３図は従
来のイオン浸炭炉の一例を示す第２図相当図である。 １……炉殻、２……陽極、３……陰極、５……被処理
物、11……ヒータ、13……ガス吹出口、15……処理ガス
供給源、17……真空ポンプ、21……イオン浸炭炉。
Claims (1)
- 【請求項１】真空ポンプに接続した炉殻内に、陰極と陽
極と被処理物加熱用の抵抗加熱式のヒータをそなえたイ
オン浸炭窒化炉において、前記ヒータを、管壁に複数個
のガス吹出口を穿設した管状体で構成し、該ヒータを被
処理物を包囲する形で炉殻内に複数本配設するととも
に、該ヒータを処理ガス供給源に接続したことを特徴と
するイオン浸炭窒化炉。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18140687A JPH0832954B2 (ja) | 1987-07-21 | 1987-07-21 | イオン浸炭窒化炉 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18140687A JPH0832954B2 (ja) | 1987-07-21 | 1987-07-21 | イオン浸炭窒化炉 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6425967A JPS6425967A (en) | 1989-01-27 |
| JPH0832954B2 true JPH0832954B2 (ja) | 1996-03-29 |
Family
ID=16100203
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18140687A Expired - Lifetime JPH0832954B2 (ja) | 1987-07-21 | 1987-07-21 | イオン浸炭窒化炉 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0832954B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0872569B1 (en) * | 1997-04-18 | 2003-12-17 | Plasma Metal S.A. | Nitriding process and nitriding furnace thereof |
| JP7236729B2 (ja) * | 2019-03-28 | 2023-03-10 | 高砂工業株式会社 | 浸炭ガスノズルおよび真空浸炭炉 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4911137U (ja) * | 1972-05-09 | 1974-01-30 | ||
| JPS54141257U (ja) * | 1978-03-27 | 1979-10-01 | ||
| JPS5917970B2 (ja) * | 1978-07-28 | 1984-04-24 | 三菱電機株式会社 | 熱処理装置 |
-
1987
- 1987-07-21 JP JP18140687A patent/JPH0832954B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6425967A (en) | 1989-01-27 |
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