JPH09104960A - 鉄基礎材料上に腐食及び磨耗防止層を形成する方法及び装置 - Google Patents
鉄基礎材料上に腐食及び磨耗防止層を形成する方法及び装置Info
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- JPH09104960A JPH09104960A JP8207515A JP20751596A JPH09104960A JP H09104960 A JPH09104960 A JP H09104960A JP 8207515 A JP8207515 A JP 8207515A JP 20751596 A JP20751596 A JP 20751596A JP H09104960 A JPH09104960 A JP H09104960A
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
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- C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
- C23C8/34—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases more than one element being applied in more than one step
-
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- C23C8/28—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases more than one element being applied in one step
- C23C8/30—Carbo-nitriding
- C23C8/32—Carbo-nitriding of ferrous surfaces
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 一方において従来の技術の欠点を持たず、か
つ他方において処理された材料の一層長い寿命を可能に
する、鉄基礎材料上に腐食及び磨耗防止層を形成する方
法を提供する。 【解決手段】 表面に近い範囲に窒素、炭素及び酸素を
豊富化する、鉄基礎材料上に腐食及び磨耗防止層を形成
する方法において、 ａ）鉄カーボンニトライドからなる化合物層を形成する
ために材料をニトロカーボン化し； ｂ）プラズマ援助した負圧法において材料の表面を活性
化し；かつ ｃ）閉じた酸化物層を形成するために材料を酸化する。
つ他方において処理された材料の一層長い寿命を可能に
する、鉄基礎材料上に腐食及び磨耗防止層を形成する方
法を提供する。 【解決手段】 表面に近い範囲に窒素、炭素及び酸素を
豊富化する、鉄基礎材料上に腐食及び磨耗防止層を形成
する方法において、 ａ）鉄カーボンニトライドからなる化合物層を形成する
ために材料をニトロカーボン化し； ｂ）プラズマ援助した負圧法において材料の表面を活性
化し；かつ ｃ）閉じた酸化物層を形成するために材料を酸化する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、表面に近い範囲に
窒素、炭素及び酸素を豊富化する、鉄基礎材料上に腐食
及び磨耗防止層を形成する方法に関する。その上さらに
本発明は、この方法を実施する装置に関する。
窒素、炭素及び酸素を豊富化する、鉄基礎材料上に腐食
及び磨耗防止層を形成する方法に関する。その上さらに
本発明は、この方法を実施する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】８０年代の初め以来、窒化物層の後から
の酸化によって鉄基礎材料の腐食及び磨耗特性がはっき
りと改善できることがわかっている。方法ステップ、ニ
トロカーボン化及びそれに続く酸化の組合わせによって
とくに良好な結果が達成された。両方の方法ステップ
は、ガス状及び液状の媒体において行なうことができ
る。その際、窒化層の後からの酸化の役割は、材料の表
面に閉じた酸化物層を形成することにある。
の酸化によって鉄基礎材料の腐食及び磨耗特性がはっき
りと改善できることがわかっている。方法ステップ、ニ
トロカーボン化及びそれに続く酸化の組合わせによって
とくに良好な結果が達成された。両方の方法ステップ
は、ガス状及び液状の媒体において行なうことができ
る。その際、窒化層の後からの酸化の役割は、材料の表
面に閉じた酸化物層を形成することにある。
【０００３】酸化物のきわめて効果的な使用に商業的に
適用可能な多くの技術が存在するとはいえ、このように
処理された材料の腐食特性のこれまでに達成された特性
値は、多数の工業的用途に対して不十分である。
適用可能な多くの技術が存在するとはいえ、このように
処理された材料の腐食特性のこれまでに達成された特性
値は、多数の工業的用途に対して不十分である。
【０００４】その上さらにとくに塩浴法がきわめて環境
に負担をかけるものであり、かつこのようにして形成さ
れた表面が粗く、それ故に中間又は後処理を受けなけれ
ばならないことは不利である。
に負担をかけるものであり、かつこのようにして形成さ
れた表面が粗く、それ故に中間又は後処理を受けなけれ
ばならないことは不利である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、一方
において前に述べた欠点を持たず、かつ他方においてこ
のようにして処理された材料の一層長い寿命を可能にす
る、鉄基礎材料上に腐食及び磨耗防止層を形成する方法
を提供することにある。さらに本発明の課題は、この方
法を実施する装置を提供することにある。
において前に述べた欠点を持たず、かつ他方においてこ
のようにして処理された材料の一層長い寿命を可能にす
る、鉄基礎材料上に腐食及び磨耗防止層を形成する方法
を提供することにある。さらに本発明の課題は、この方
法を実施する装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明によるこの課題の
方法に関する解決策は、次の方法ステップを特徴とす
る： ａ）鉄カーボンニトライドからなる化合物層を形成する
ために材料をニトロカーボン化し； ｂ）プラズマ援助した負圧法において材料の表面を活性
化し；かつ ｃ）閉じた酸化物層を形成するために材料を酸化する。
方法に関する解決策は、次の方法ステップを特徴とす
る： ａ）鉄カーボンニトライドからなる化合物層を形成する
ために材料をニトロカーボン化し； ｂ）プラズマ援助した負圧法において材料の表面を活性
化し；かつ ｃ）閉じた酸化物層を形成するために材料を酸化する。
【０００７】本発明により構成されたこの方法におい
て、方法ステップ、ニトロカーボン化において、鉄カー
ボンニトライドからなる化合物層を形成するため、表面
に近い範囲は、窒素及び炭素を豊富化する。驚くべきこ
とに、ニトロカーボン化を受けた材料が、後続の酸化の
前にプラズマ援助された負圧法を受けたときに、鉄基礎
材料の腐食及び磨耗特性は、はっきりと改善できること
がわかった。材料表面のイオン衝撃によって経過する化
学的及び物理的な相互作用反応は、ニトロカーボン化ス
テップにおいて形成された化合物層の表面に近い範囲の
活性化及び目的とした変化を引起こす。このイオン衝撃
に基づいて、酸化の際の表面に近い範囲の酸素の豊富化
は、存在する化合物層上における閉じたかつ均一な酸化
物層を生じる。このようにして処理された鉄基礎材料
は、通常の腐食テストにおいて（ＤＩＮ５００２１ＳＳ
による塩散布霧テストのような）、６００時間までの寿
命を有する。
て、方法ステップ、ニトロカーボン化において、鉄カー
ボンニトライドからなる化合物層を形成するため、表面
に近い範囲は、窒素及び炭素を豊富化する。驚くべきこ
とに、ニトロカーボン化を受けた材料が、後続の酸化の
前にプラズマ援助された負圧法を受けたときに、鉄基礎
材料の腐食及び磨耗特性は、はっきりと改善できること
がわかった。材料表面のイオン衝撃によって経過する化
学的及び物理的な相互作用反応は、ニトロカーボン化ス
テップにおいて形成された化合物層の表面に近い範囲の
活性化及び目的とした変化を引起こす。このイオン衝撃
に基づいて、酸化の際の表面に近い範囲の酸素の豊富化
は、存在する化合物層上における閉じたかつ均一な酸化
物層を生じる。このようにして処理された鉄基礎材料
は、通常の腐食テストにおいて（ＤＩＮ５００２１ＳＳ
による塩散布霧テストのような）、６００時間までの寿
命を有する。
【０００８】本発明による方法の有利な構成によれば、
方法ステップ、ニトロカーボン化及び酸化は、通常圧力
ガス法において行なわれる。
方法ステップ、ニトロカーボン化及び酸化は、通常圧力
ガス法において行なわれる。
【０００９】ニトロカーボン化の間にとくに有効な化合
物層を形成するため、表面に近い範囲における窒素と炭
素の豊富化により鉄カーボンニトライド ε−Ｆｅ２（Ｎ、Ｃ）１−ｘ 及び／又は δ’−Ｆｅ４（Ｎ、Ｃ）１−ｙ が形成される。
物層を形成するため、表面に近い範囲における窒素と炭
素の豊富化により鉄カーボンニトライド ε−Ｆｅ２（Ｎ、Ｃ）１−ｘ 及び／又は δ’−Ｆｅ４（Ｎ、Ｃ）１−ｙ が形成される。
【００１０】閉じたかつ均一な酸化物層を形成するた
め、表面に近い範囲の酸素の豊富化のために、酸化が、
定義された組成の窒素−水蒸気−混合気内において行な
われることは、とくに有利とわかった。方法の有利な構
成によれば、酸化は、４８０゜Ｃないし５２０°Ｃの温
度範囲内において行なわれる。
め、表面に近い範囲の酸素の豊富化のために、酸化が、
定義された組成の窒素−水蒸気−混合気内において行な
われることは、とくに有利とわかった。方法の有利な構
成によれば、酸化は、４８０゜Ｃないし５２０°Ｃの温
度範囲内において行なわれる。
【００１１】プラズマ援助された負圧法の間の材料表面
の活性化は、窒素、水素、炭素及び酸素イオンによる材
料表面の衝撃によって行なわれると有利である。プラズ
マ中において前に挙げたイオンを形成するためにガス混
合気の組成を適当に選択することによって、ニトロカー
ボン化ステップにおいて形成される化合物層の定義され
かつ目的とする変化を引起こすことができ、このこと
は、ここでも後続の酸化ステップに作用を及ぼす。
の活性化は、窒素、水素、炭素及び酸素イオンによる材
料表面の衝撃によって行なわれると有利である。プラズ
マ中において前に挙げたイオンを形成するためにガス混
合気の組成を適当に選択することによって、ニトロカー
ボン化ステップにおいて形成される化合物層の定義され
かつ目的とする変化を引起こすことができ、このこと
は、ここでも後続の酸化ステップに作用を及ぼす。
【００１２】本発明によれば、装置に関する解決策は、
次のような特徴を有する。すなわち通常圧力ガス法、す
なわちニトロカーボン化と酸化、及びプラズマ援助され
た負圧法が、同じ装置内において実施可能である。
次のような特徴を有する。すなわち通常圧力ガス法、す
なわちニトロカーボン化と酸化、及びプラズマ援助され
た負圧法が、同じ装置内において実施可能である。
【００１３】３つすべての方法ステップを統合すること
によって、本発明による方法は、追加的な方法ステップ
にもかかわらず簡単かつ望ましいコストで行なうことが
できる。
によって、本発明による方法は、追加的な方法ステップ
にもかかわらず簡単かつ望ましいコストで行なうことが
できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】次に本発明による方法の経過を概
略的に説明する：
略的に説明する：
【００１５】処理すべき鉄基礎材料は、まずほぼ５００
°Ｃないし５９０°Ｃの処理温度に加熱され、かつ続い
てアンモニア−窒素−二酸化炭素−雰囲気においてニト
ロカーボン化プロセスにさらされ、その際、窒素と炭素
の豊富化は、鉄カーボンニトライドからなる化合物層を
生じる。通常圧力で行なわれるニトロカーボン化法の後
に、加工片は、酸化処理の温度にされる。同様に室温へ
の加工片の冷却を行なうことができる。加工片表面の後
続のプラズマ援助されたイオン衝撃のために、プロセス
空間は排気される。同様にこの排気とともに、室温へ加
工片を前に冷却した際、酸化処理の温度に加工片を同時
に加熱することが必要である。窒素、水素、炭素及び酸
イオンから形成されるプラズマを形成するため、材料は
カソードとして接続され、一方例えば装置壁は、アノー
ドとして接続されている。高い運動エネルギーで材料の
表面に当たるイオンによって、ニトロカーボン化ステッ
プにおいて形成された化合物層の表面に近い範囲は、加
熱、インプランテーション及びスパッタリングによっ
て、後続の酸化ステップにおいて化合物層内及びその上
に閉じたかつ均一な酸化物層が形成できるように変化す
る。均一な酸化物層の形成は、活性化プロセスの間にプ
ラズマが材料の表面全体の回りに生じることによって援
助される。
°Ｃないし５９０°Ｃの処理温度に加熱され、かつ続い
てアンモニア−窒素−二酸化炭素−雰囲気においてニト
ロカーボン化プロセスにさらされ、その際、窒素と炭素
の豊富化は、鉄カーボンニトライドからなる化合物層を
生じる。通常圧力で行なわれるニトロカーボン化法の後
に、加工片は、酸化処理の温度にされる。同様に室温へ
の加工片の冷却を行なうことができる。加工片表面の後
続のプラズマ援助されたイオン衝撃のために、プロセス
空間は排気される。同様にこの排気とともに、室温へ加
工片を前に冷却した際、酸化処理の温度に加工片を同時
に加熱することが必要である。窒素、水素、炭素及び酸
イオンから形成されるプラズマを形成するため、材料は
カソードとして接続され、一方例えば装置壁は、アノー
ドとして接続されている。高い運動エネルギーで材料の
表面に当たるイオンによって、ニトロカーボン化ステッ
プにおいて形成された化合物層の表面に近い範囲は、加
熱、インプランテーション及びスパッタリングによっ
て、後続の酸化ステップにおいて化合物層内及びその上
に閉じたかつ均一な酸化物層が形成できるように変化す
る。均一な酸化物層の形成は、活性化プロセスの間にプ
ラズマが材料の表面全体の回りに生じることによって援
助される。
【００１６】プラズマプロセスの後に、装置は、通常圧
力にまで不活性ガスとして窒素により満たされ、かつ材
料は、再びほぼ４８０°Ｃないし５２０°Ｃのその処理
温度に加熱される。表面に近い化合物層の酸素の豊富化
のため、続いて酸化プロセスのために、窒素−水蒸気−
混合気を形成する水蒸気を装置内に導く。酸化プロセス
の終了後に、このようにして処理された材料は、別の窒
素を供給して冷却される。
力にまで不活性ガスとして窒素により満たされ、かつ材
料は、再びほぼ４８０°Ｃないし５２０°Ｃのその処理
温度に加熱される。表面に近い化合物層の酸素の豊富化
のため、続いて酸化プロセスのために、窒素−水蒸気−
混合気を形成する水蒸気を装置内に導く。酸化プロセス
の終了後に、このようにして処理された材料は、別の窒
素を供給して冷却される。
Claims (7)
- 【請求項１】 表面に近い範囲に窒素、炭素及び酸素を
豊富化する、鉄基礎材料上に腐食及び磨耗防止層を形成
する方法において、 ａ）鉄カーボンニトライドからなる化合物層を形成する
ために材料をニトロカーボン化し； ｂ）プラズマ援助した負圧法において材料の表面を活性
化し；かつ ｃ）閉じた酸化物層を形成するために材料を酸化する 方法ステップを特徴とする、鉄基礎材料上に腐食及び磨
耗防止層を形成する方法。 - 【請求項２】 方法ステップ、ニトロカーボン化及び酸
化が、通常圧力において行なわれることを特徴とする、
請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 ニトロカーボン化の際に鉄カーボンニト
ライド ε−Ｆｅ２（Ｎ、Ｃ）１−ｘ 及び／又は δ’−Ｆｅ４（Ｎ、Ｃ）１−ｙ が形成されることを特徴とする、請求項１又は２記載の
方法。 - 【請求項４】 酸化が、定義された組成の窒素−水蒸気
−混合気内において行なわれることを特徴とする、請求
項１ないし３の１つに記載の方法。 - 【請求項５】 酸化が、とくに４８０°Ｃないし５２０
°Ｃの温度範囲内において行なわれることを特徴とす
る、請求項１ないし４の１つに記載の方法。 - 【請求項６】 活性化の際、材料表面が、窒素、水素、
炭素及び酸素イオンによって衝撃を加えられることを特
徴とする、請求項１ないし５の１つに記載の方法。 - 【請求項７】 通常圧力法及びプラズマ援助された負圧
法が、同じ装置内において実施可能であることを特徴と
する、請求項２ないし６の少なくとも１つに記載の方法
を実施する装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19525182.2 | 1995-07-10 | ||
| DE19525182A DE19525182C2 (de) | 1995-07-11 | 1995-07-11 | Verfahren zur Erzeugung von Korrosions- und Verschleißschutzschichten auf Eisenbasiswerkstoffen |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09104960A true JPH09104960A (ja) | 1997-04-22 |
| JP3185015B2 JP3185015B2 (ja) | 2001-07-09 |
Family
ID=7766516
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20751596A Expired - Lifetime JP3185015B2 (ja) | 1995-07-11 | 1996-07-04 | 鉄基材料上に腐食及び磨耗防止層を形成する方法及び装置 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5679411A (ja) |
| EP (1) | EP0753599B2 (ja) |
| JP (1) | JP3185015B2 (ja) |
| KR (1) | KR100245361B1 (ja) |
| AT (1) | ATE178659T1 (ja) |
| BR (1) | BR9603031A (ja) |
| CA (1) | CA2180927C (ja) |
| DE (2) | DE19525182C2 (ja) |
Families Citing this family (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6162512A (en) * | 1996-04-19 | 2000-12-19 | Korea Institute Of Science And Technology | Process for modifying surfaces of nitride, and nitride having surfaces modified thereby |
| US6361836B1 (en) * | 1999-12-09 | 2002-03-26 | Johns Manville International, Inc. | Method of making spinner discs for rotary fiberization processes |
| DE10126937C2 (de) * | 2001-06-01 | 2003-11-27 | Federal Mogul Burscheid Gmbh | Gleitringdichtung mit einer Oxid-Nitrid-Verbundschicht |
| DE10127020B4 (de) * | 2001-06-01 | 2004-07-08 | Federal-Mogul Friedberg Gmbh | Kolbenring mit einer Oxid-Nitrid-Verbundschicht |
| DE102005039899A1 (de) * | 2005-08-24 | 2007-03-08 | Rheinmetall Waffe Munition Gmbh | Liderungssystem für Artilleriewaffen und Verfahren zu seiner Herstellung |
| US7622197B2 (en) * | 2006-11-20 | 2009-11-24 | Ferroxy-Aled, Llc | Seasoned ferrous cookware |
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