JPH09170064A - 金属材料の表面窒化方法 - Google Patents
金属材料の表面窒化方法Info
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- JPH09170064A JPH09170064A JP33014895A JP33014895A JPH09170064A JP H09170064 A JPH09170064 A JP H09170064A JP 33014895 A JP33014895 A JP 33014895A JP 33014895 A JP33014895 A JP 33014895A JP H09170064 A JPH09170064 A JP H09170064A
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- gas
- nitriding
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ロット当りの処理ワーク数が多いような場合
でも、窒化ムラを生じさせることなくＮＦ3 ガス等の使
用量を必要最小限程度に抑えると共にサイクルタイムを
短縮する。 【解決手段】 金属材料からなるワーク１を弗化室１１
内でＮＦ3 ガスにより弗化処理した後、窒化室１２内で
ＮＨ3 ガス及び変成ガスにより窒化処理して冷却室１３
で冷却することでワーク１に窒化被膜を施す際、ワーク
１に弗化処理を施す前にワーク１を乾燥ヒータ２１によ
り予め大気中で加熱することにより、ワーク１などに混
在する水分や不純物などの弗化室１１内への侵入量を大
幅に抑えるようにした。
でも、窒化ムラを生じさせることなくＮＦ3 ガス等の使
用量を必要最小限程度に抑えると共にサイクルタイムを
短縮する。 【解決手段】 金属材料からなるワーク１を弗化室１１
内でＮＦ3 ガスにより弗化処理した後、窒化室１２内で
ＮＨ3 ガス及び変成ガスにより窒化処理して冷却室１３
で冷却することでワーク１に窒化被膜を施す際、ワーク
１に弗化処理を施す前にワーク１を乾燥ヒータ２１によ
り予め大気中で加熱することにより、ワーク１などに混
在する水分や不純物などの弗化室１１内への侵入量を大
幅に抑えるようにした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属材料の表面窒
化方法に関し、特に、耐摩耗性を要求されるエンジンバ
ルブ、切削工具、射出成形用スクリュ、各種摺動（往復
動、回転）軸などに用いる金属材料に適用すると有効で
ある。
化方法に関し、特に、耐摩耗性を要求されるエンジンバ
ルブ、切削工具、射出成形用スクリュ、各種摺動（往復
動、回転）軸などに用いる金属材料に適用すると有効で
ある。
【０００２】
【従来の技術】金属材料の表面窒化において、近年、開
発実用化に至ったその方法の概要を図５を用いて以下に
説明する。
発実用化に至ったその方法の概要を図５を用いて以下に
説明する。
【０００３】金属材料からなるエンジンバルブなどのワ
ーク１を保持フレーム２に複数セットし、当該保持フレ
ーム２を搬送台３上に載せた後、弗化室１１のゲート１
４ａを開けて、上記搬送台３を弗化室１１内へ搬送して
ワーク１を弗化室１１内に配置し、上記ゲート１４ａを
閉じる。次に、窒素ライン１４から弗化室１１内へ窒素
ガスを送り込んで弗化室１１内を窒素雰囲気に置換する
と共に、ヒータ１１ａを作動して弗化室１１内を所定の
温度に加熱することにより、ワーク１、保持フレーム
２、搬送台３、弗化室１１の壁面などに混在している水
分や不純物などをガス化して、上記窒素ガスと共に排気
ライン１９へ送り出し、排ガス処理装置２０を介して外
部へ排出する。
ーク１を保持フレーム２に複数セットし、当該保持フレ
ーム２を搬送台３上に載せた後、弗化室１１のゲート１
４ａを開けて、上記搬送台３を弗化室１１内へ搬送して
ワーク１を弗化室１１内に配置し、上記ゲート１４ａを
閉じる。次に、窒素ライン１４から弗化室１１内へ窒素
ガスを送り込んで弗化室１１内を窒素雰囲気に置換する
と共に、ヒータ１１ａを作動して弗化室１１内を所定の
温度に加熱することにより、ワーク１、保持フレーム
２、搬送台３、弗化室１１の壁面などに混在している水
分や不純物などをガス化して、上記窒素ガスと共に排気
ライン１９へ送り出し、排ガス処理装置２０を介して外
部へ排出する。
【０００４】続いて、弗化室１１内が所定の温度となっ
たら、弗化窒素ライン１６のバルブ１６ａを開けて弗化
室１１内へ弗化窒素ガスを送り込み、ワーク１の表面に
形成されている酸化被膜（例えば、緻密で強固に形成さ
れたＣｒ2 Ｏ3 などの不働態膜）を弗化被膜に置換、即
ち、弗化処理する。
たら、弗化窒素ライン１６のバルブ１６ａを開けて弗化
室１１内へ弗化窒素ガスを送り込み、ワーク１の表面に
形成されている酸化被膜（例えば、緻密で強固に形成さ
れたＣｒ2 Ｏ3 などの不働態膜）を弗化被膜に置換、即
ち、弗化処理する。
【０００５】弗化処理を終えたら、前記弗化窒素ライン
１６のバルブ１６ａを閉じて弗化室１１内への弗化窒素
ガスの送給を停止した後、予め窒素置換されている窒化
室１２のゲート１４ｂを開け、前記搬送台３を当該窒化
室１２内へ搬送してワーク１を窒化室１２内に配置し、
上記ゲート１４ｂを閉じる。次に、ヒータ１２ａを作動
してワーク１を所定の温度に加熱したら、アンモニアラ
イン１７及び変成ガスライン１８の各バルブ１７ａ，１
８ａを開けて窒化室１２内へアンモニアガス及び変成ガ
ス（ＲＸガス）を送り込み、弗化処理したワーク１の前
記弗化被膜を窒化被膜に置換、即ち、窒化処理する。
１６のバルブ１６ａを閉じて弗化室１１内への弗化窒素
ガスの送給を停止した後、予め窒素置換されている窒化
室１２のゲート１４ｂを開け、前記搬送台３を当該窒化
室１２内へ搬送してワーク１を窒化室１２内に配置し、
上記ゲート１４ｂを閉じる。次に、ヒータ１２ａを作動
してワーク１を所定の温度に加熱したら、アンモニアラ
イン１７及び変成ガスライン１８の各バルブ１７ａ，１
８ａを開けて窒化室１２内へアンモニアガス及び変成ガ
ス（ＲＸガス）を送り込み、弗化処理したワーク１の前
記弗化被膜を窒化被膜に置換、即ち、窒化処理する。
【０００６】窒化処理を終えたら、前記アンモニアライ
ン１７及び変成ガスライン１８の各バルブ１７ａ，１８
ａを閉じて窒化室１２内へのアンモニアガス及び変成ガ
スの送給を停止した後、室温下の窒素で予め置換されて
いる冷却室１３のゲート１４ｃを開け、前記搬送台３を
当該冷却室１３内へ搬送してワーク１を冷却室１３内に
配置し、上記ゲート１４ｃを閉じる。続いて、冷却室１
３内へ窒素ライン１５から窒素ガスを室温下で送り込ん
でワーク１を冷却処理し、ワーク１が所定の温度まで冷
却されたら、ゲート１４ｄを開け、搬送台３を冷却室１
３内から送り出すことにより、ワーク１を取り出す。
ン１７及び変成ガスライン１８の各バルブ１７ａ，１８
ａを閉じて窒化室１２内へのアンモニアガス及び変成ガ
スの送給を停止した後、室温下の窒素で予め置換されて
いる冷却室１３のゲート１４ｃを開け、前記搬送台３を
当該冷却室１３内へ搬送してワーク１を冷却室１３内に
配置し、上記ゲート１４ｃを閉じる。続いて、冷却室１
３内へ窒素ライン１５から窒素ガスを室温下で送り込ん
でワーク１を冷却処理し、ワーク１が所定の温度まで冷
却されたら、ゲート１４ｄを開け、搬送台３を冷却室１
３内から送り出すことにより、ワーク１を取り出す。
【０００７】なお、図中、１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１
９ａ，１９ｂ，１９ｃはバルブである。
９ａ，１９ｂ，１９ｃはバルブである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】前述したようにして行
う金属材料の表面窒化では、ワーク１の処理量や雰囲気
履歴、洗浄具合などの条件によって、窒化ムラを生じて
しまう場合がある。即ち、弗化工程において、弗化室１
１内へ窒素ガスを送り込むと共に弗化室１１内を加熱す
ることにより、ワーク１、保持フレーム２、搬送台３、
弗化室１１の壁面などに混在している水分や不純物など
をガス化して上記窒素ガスと共に外部へ排出している
が、上述した条件の具合（例えば、ワーク１を多量に一
括して処理する場合、ワーク１が長期間にわたって多湿
環境下に置かれていた場合など）によっては、ワーク１
などに混在している水分や不純物が多く、ワーク１など
から発生する上記ガスが多量となって外部へ排出しきれ
ずに残留してしまい、下記の反応式に示すように、残留
した上記ガスにより弗化窒素ガスがワーク１の弗化処理
に供される前に消費され、弗化処理にムラを生じてしま
い、窒化処理時に窒化ムラを生じてしまうのである。
う金属材料の表面窒化では、ワーク１の処理量や雰囲気
履歴、洗浄具合などの条件によって、窒化ムラを生じて
しまう場合がある。即ち、弗化工程において、弗化室１
１内へ窒素ガスを送り込むと共に弗化室１１内を加熱す
ることにより、ワーク１、保持フレーム２、搬送台３、
弗化室１１の壁面などに混在している水分や不純物など
をガス化して上記窒素ガスと共に外部へ排出している
が、上述した条件の具合（例えば、ワーク１を多量に一
括して処理する場合、ワーク１が長期間にわたって多湿
環境下に置かれていた場合など）によっては、ワーク１
などに混在している水分や不純物が多く、ワーク１など
から発生する上記ガスが多量となって外部へ排出しきれ
ずに残留してしまい、下記の反応式に示すように、残留
した上記ガスにより弗化窒素ガスがワーク１の弗化処理
に供される前に消費され、弗化処理にムラを生じてしま
い、窒化処理時に窒化ムラを生じてしまうのである。
【化１】
【０００９】このため、上述したような条件の具合に応
じて、弗化室１１内へ送り込む弗化窒素ガスや窒素ガス
の量を多くしたり、処理時間を長くしたりしている。し
かしながら、このようにして窒化ムラを防止しようとす
ると、弗化窒素ガスや窒素ガスを多量に用いるため、処
理コストが高くなってしまうだけでなく、処理時間が長
くなってしまうため、全工程のサイクリタイムが長くな
ってしまい、処理効率の低下を招いてしまう。
じて、弗化室１１内へ送り込む弗化窒素ガスや窒素ガス
の量を多くしたり、処理時間を長くしたりしている。し
かしながら、このようにして窒化ムラを防止しようとす
ると、弗化窒素ガスや窒素ガスを多量に用いるため、処
理コストが高くなってしまうだけでなく、処理時間が長
くなってしまうため、全工程のサイクリタイムが長くな
ってしまい、処理効率の低下を招いてしまう。
【００１０】
【課題を解決するための手段】前述した課題を解決する
ための、本発明による金属材料の表面窒化方法は、金属
材料を加熱しながらＮＦ3 ガスで弗化処理した後、当該
金属材料を加熱しながらＮＨ3 ガス及び変成ガスで窒化
処理する金属材料の表面窒化方法において、上記弗化処
理前に上記金属材料を大気中で予め加熱して乾燥処理す
ることを特徴とする。
ための、本発明による金属材料の表面窒化方法は、金属
材料を加熱しながらＮＦ3 ガスで弗化処理した後、当該
金属材料を加熱しながらＮＨ3 ガス及び変成ガスで窒化
処理する金属材料の表面窒化方法において、上記弗化処
理前に上記金属材料を大気中で予め加熱して乾燥処理す
ることを特徴とする。
【００１１】上述した金属材料の表面窒化方法において
は、大気を流動させながら前記乾燥処理を行うことを特
徴とする。
は、大気を流動させながら前記乾燥処理を行うことを特
徴とする。
【００１２】上述した金属材料の表面窒化方法において
は、前記乾燥処理を２００〜３５０℃の温度で行うこと
を特徴とする。
は、前記乾燥処理を２００〜３５０℃の温度で行うこと
を特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明による金属材料の表面窒化
方法の実施の形態を図１〜３を用いて説明する。なお、
図１は、その方法の実施に用いる表面窒化装置の概略構
成図、図２は、その要部の構造を表す概略正面図、図３
は、図２のIII −III 線矢視図である。
方法の実施の形態を図１〜３を用いて説明する。なお、
図１は、その方法の実施に用いる表面窒化装置の概略構
成図、図２は、その要部の構造を表す概略正面図、図３
は、図２のIII −III 線矢視図である。
【００１４】図１に示すように、金属材料からなるワー
ク１を弗化処理する弗化室１１には、弗化処理されたワ
ーク１を窒化処理する窒化室１２が隣接して設けられて
いる。窒化室１２には、窒化処理されたワーク１を冷却
する冷却室１３が隣接して設けられている。これら各室
１１〜１３の壁には、開閉可能な機密性を有するゲート
１４ａ〜１４ｄがそれぞれ設けられており、これらゲー
ト１４ａ〜１４ｄを開放することにより、上記各室１１
〜１３は、連通するようになっている。これら各室１１
〜１３内には、隣接する室へ搬送台３を搬送する図示し
ないコンベアがそれぞれ設けられており、ワーク１を複
数保持するフレーム２を搬送台３上に載置することによ
り、複数のワーク１を弗化室１１から窒化室１２を経由
して冷却室１３へ一括して搬送することができるように
なっている。
ク１を弗化処理する弗化室１１には、弗化処理されたワ
ーク１を窒化処理する窒化室１２が隣接して設けられて
いる。窒化室１２には、窒化処理されたワーク１を冷却
する冷却室１３が隣接して設けられている。これら各室
１１〜１３の壁には、開閉可能な機密性を有するゲート
１４ａ〜１４ｄがそれぞれ設けられており、これらゲー
ト１４ａ〜１４ｄを開放することにより、上記各室１１
〜１３は、連通するようになっている。これら各室１１
〜１３内には、隣接する室へ搬送台３を搬送する図示し
ないコンベアがそれぞれ設けられており、ワーク１を複
数保持するフレーム２を搬送台３上に載置することによ
り、複数のワーク１を弗化室１１から窒化室１２を経由
して冷却室１３へ一括して搬送することができるように
なっている。
【００１５】前記各室１１〜１３には、窒素ガスを送給
する窒素ライン１５がそれぞれ連結されている。この窒
素ライン１５の各室１１〜１３の近傍には、各室１１〜
１３への窒素ガスの流量を調整するバルブ１５ａ〜１５
ｃがそれぞれ設けられており、各室１１〜１３への窒素
ガスの流量を各室毎に独立しれそれぞれ調整できるよう
になっている。弗化室１１には、弗化窒素ガスを送給す
る弗化窒素ライン１６が連結されている。この弗化窒素
ライン１６には、弗化室１１への弗化窒素ガスの流量を
調整するバルブ１６ａが設けられている。窒化室１２に
は、アンモニアガスを送給するアンモニアライン１７及
び変成ガス（例えば、ＲＸガスなど）を送給する変成ガ
スライン１８がそれぞれ連結されている。上記アンモニ
アライン１７及び変成ガスライン１８には、窒化室１２
への流量を調整するバルブ１７ａ，１８ａが各々設けら
れている。上記弗化室１１及び窒化室１２の内部には、
ヒータ１１ａ，１２ａがそれぞれ設けられている。
する窒素ライン１５がそれぞれ連結されている。この窒
素ライン１５の各室１１〜１３の近傍には、各室１１〜
１３への窒素ガスの流量を調整するバルブ１５ａ〜１５
ｃがそれぞれ設けられており、各室１１〜１３への窒素
ガスの流量を各室毎に独立しれそれぞれ調整できるよう
になっている。弗化室１１には、弗化窒素ガスを送給す
る弗化窒素ライン１６が連結されている。この弗化窒素
ライン１６には、弗化室１１への弗化窒素ガスの流量を
調整するバルブ１６ａが設けられている。窒化室１２に
は、アンモニアガスを送給するアンモニアライン１７及
び変成ガス（例えば、ＲＸガスなど）を送給する変成ガ
スライン１８がそれぞれ連結されている。上記アンモニ
アライン１７及び変成ガスライン１８には、窒化室１２
への流量を調整するバルブ１７ａ，１８ａが各々設けら
れている。上記弗化室１１及び窒化室１２の内部には、
ヒータ１１ａ，１２ａがそれぞれ設けられている。
【００１６】前記各室１１〜１３には、これら各室１１
〜１３内のガスを排出する排気ライン１９が連結されて
いる。排気ライン１９の各室１１〜１３の近傍には、各
室１１〜１３から排出するガスの流量を調整するバルブ
１９ａ〜１９ｃがそれぞれ設けられており、各室１１〜
１３から排出されるガスの流量を各室毎に独立してそれ
ぞれ調整できるようになっている。排気ライン１９に
は、排出するガス中の有害ガスを処理する排ガス処理装
置２０が設けられている。
〜１３内のガスを排出する排気ライン１９が連結されて
いる。排気ライン１９の各室１１〜１３の近傍には、各
室１１〜１３から排出するガスの流量を調整するバルブ
１９ａ〜１９ｃがそれぞれ設けられており、各室１１〜
１３から排出されるガスの流量を各室毎に独立してそれ
ぞれ調整できるようになっている。排気ライン１９に
は、排出するガス中の有害ガスを処理する排ガス処理装
置２０が設けられている。
【００１７】一方、図１に示すように、弗化室１１のゲ
ート１４ａの外側には、ワーク１を所定の温度（２００
〜３５０℃）に加熱して乾燥処理する乾燥ヒータ２１が
上記ゲート１４ａに隣接するようにして配備されてい
る。この乾燥ヒータ２１は、図２に示すように、ワーク
１を前記保持フレーム２及び前記搬送台３と共に両側方
から挾むようにパネルヒータ２１ａを配設したものであ
り、乾燥処理したワーク１を上記保持フレーム２及び上
記搬送台３と共に弗化室１１内へ搬送できるよう、その
内側に上記弗化室１１内の前記コンベアと接続するレー
ル２２が布設されると共に、その上方及び前後方が開放
されている。つまり、乾燥ヒータ２１は、ワーク１を弗
化処理する前に大気中で加熱して乾燥処理することがで
きるようになっているのである。
ート１４ａの外側には、ワーク１を所定の温度（２００
〜３５０℃）に加熱して乾燥処理する乾燥ヒータ２１が
上記ゲート１４ａに隣接するようにして配備されてい
る。この乾燥ヒータ２１は、図２に示すように、ワーク
１を前記保持フレーム２及び前記搬送台３と共に両側方
から挾むようにパネルヒータ２１ａを配設したものであ
り、乾燥処理したワーク１を上記保持フレーム２及び上
記搬送台３と共に弗化室１１内へ搬送できるよう、その
内側に上記弗化室１１内の前記コンベアと接続するレー
ル２２が布設されると共に、その上方及び前後方が開放
されている。つまり、乾燥ヒータ２１は、ワーク１を弗
化処理する前に大気中で加熱して乾燥処理することがで
きるようになっているのである。
【００１８】上記乾燥ヒータ２１は、図３に示すよう
に、そのパネルヒータ２１ａの単位面積当りの加熱部２
１ｂの密度を下方側ほど高くなるように当該加熱部２１
ｂがレイアウトされており、パネルヒータ２１ａで挾ま
れた内側の大気が加熱に伴って下方から上方へ流動、即
ち、対流しやすくなるように構成されている。つまり、
乾燥ヒータ２１は、大気を対流させながらワーク１を加
熱して乾燥処理することができるようになっているので
ある。
に、そのパネルヒータ２１ａの単位面積当りの加熱部２
１ｂの密度を下方側ほど高くなるように当該加熱部２１
ｂがレイアウトされており、パネルヒータ２１ａで挾ま
れた内側の大気が加熱に伴って下方から上方へ流動、即
ち、対流しやすくなるように構成されている。つまり、
乾燥ヒータ２１は、大気を対流させながらワーク１を加
熱して乾燥処理することができるようになっているので
ある。
【００１９】このような金属材料の表面窒化装置を用い
た金属材料の表面窒化方法を次に説明する。ワーク１を
保持フレーム２に複数セットし、当該保持フレーム２を
搬送台３上に載せた後、当該搬送台３を乾燥ヒータ２１
の内側へ送る一方、乾燥ヒータ２１を作動して、当該乾
燥ヒータ２１の内側を所定の温度（２００〜３５０℃）
に加熱すると、乾燥ヒータ２１の内側の大気が下方から
上方へ向かって対流しながらワーク１、保持フレーム
２、搬送台３を上記温度に加熱するので、ワーク１、保
持フレーム２、搬送台３に混在している水分や不純物な
どが効率よくガス化されて、乾燥ヒータ２１の内側から
外側へ短時間で排出されるようになり、ワーク１、保持
フレーム２、搬送台３に混在する水分や不純物などがほ
とんど除去されてしまう。
た金属材料の表面窒化方法を次に説明する。ワーク１を
保持フレーム２に複数セットし、当該保持フレーム２を
搬送台３上に載せた後、当該搬送台３を乾燥ヒータ２１
の内側へ送る一方、乾燥ヒータ２１を作動して、当該乾
燥ヒータ２１の内側を所定の温度（２００〜３５０℃）
に加熱すると、乾燥ヒータ２１の内側の大気が下方から
上方へ向かって対流しながらワーク１、保持フレーム
２、搬送台３を上記温度に加熱するので、ワーク１、保
持フレーム２、搬送台３に混在している水分や不純物な
どが効率よくガス化されて、乾燥ヒータ２１の内側から
外側へ短時間で排出されるようになり、ワーク１、保持
フレーム２、搬送台３に混在する水分や不純物などがほ
とんど除去されてしまう。
【００２０】ここで、加熱温度が２００℃に満たない
と、ワーク１のスケールなどに閉じ込められた吸着水を
効率よくガス化させることが困難となってしまい、加熱
温度が３５０°を超えると、ワーク１のスケール中にｎ
Ｈ2 ＯまたはＯＨ基の構造として含まれている結晶水な
どを解離してガス化させるのに十分な熱エネルギ量、即
ち、最大必要熱エネルギ量を上回り、エネルギ的に無駄
を生じるだけでなく、ワーク１の表面酸化をさらに進行
させる恐れを生じてしまう。
と、ワーク１のスケールなどに閉じ込められた吸着水を
効率よくガス化させることが困難となってしまい、加熱
温度が３５０°を超えると、ワーク１のスケール中にｎ
Ｈ2 ＯまたはＯＨ基の構造として含まれている結晶水な
どを解離してガス化させるのに十分な熱エネルギ量、即
ち、最大必要熱エネルギ量を上回り、エネルギ的に無駄
を生じるだけでなく、ワーク１の表面酸化をさらに進行
させる恐れを生じてしまう。
【００２１】上述したような乾燥ヒータ２１でワーク
１、保持フレーム２、搬送台３を乾燥処理したら、予め
所定の温度に加熱されている窒素雰囲気下の弗化室１１
のゲート１４ａを開け、搬送台３を弗化室１１内へ搬送
してワーク１を弗化室１１内に配置し、ゲート１４ａを
閉じた後、前述した従来の場合と同様に、弗化室１１内
へ窒素ガスを送り込みながら弗化室１１内を所定の温度
に加熱することにより、ワーク１、保持フレーム２、搬
送台３などに残留している水分や不純物などをガス化し
て、上記窒素ガスと共に弗化室１１の外部へ排出する。
この際、ワーク１、保持フレーム２、搬送台３などに残
留している水分や不純物などはごくわずかであるので、
水分や不純物などのガスを弗化室１１内に残留させるこ
となく排出するのに要する時間が短くて済み、使用する
窒素ガスが必要最小限量程度に抑えられる。
１、保持フレーム２、搬送台３を乾燥処理したら、予め
所定の温度に加熱されている窒素雰囲気下の弗化室１１
のゲート１４ａを開け、搬送台３を弗化室１１内へ搬送
してワーク１を弗化室１１内に配置し、ゲート１４ａを
閉じた後、前述した従来の場合と同様に、弗化室１１内
へ窒素ガスを送り込みながら弗化室１１内を所定の温度
に加熱することにより、ワーク１、保持フレーム２、搬
送台３などに残留している水分や不純物などをガス化し
て、上記窒素ガスと共に弗化室１１の外部へ排出する。
この際、ワーク１、保持フレーム２、搬送台３などに残
留している水分や不純物などはごくわずかであるので、
水分や不純物などのガスを弗化室１１内に残留させるこ
となく排出するのに要する時間が短くて済み、使用する
窒素ガスが必要最小限量程度に抑えられる。
【００２２】上述したような弗化室１１内での前記除去
処理を終えたら、前述した従来の場合と同様に、弗化室
１１内へ弗化窒素ガスを送り込み、ワーク１の表面に形
成されている酸化被膜を弗化被膜に置換、即ち、弗化処
理する。この際、弗化室１１内やワーク１などから水分
や不純物などがほぼ完全に除去されているので、弗化室
１１内へ送給した弗化窒素ガスのほとんど全てが弗化被
膜の形成に供される。
処理を終えたら、前述した従来の場合と同様に、弗化室
１１内へ弗化窒素ガスを送り込み、ワーク１の表面に形
成されている酸化被膜を弗化被膜に置換、即ち、弗化処
理する。この際、弗化室１１内やワーク１などから水分
や不純物などがほぼ完全に除去されているので、弗化室
１１内へ送給した弗化窒素ガスのほとんど全てが弗化被
膜の形成に供される。
【００２３】弗化処理を終えたら、前述した従来の場合
と同様に、搬送台３を窒化室１２内へ搬送してワーク１
を窒化室１２内へ配置した後、ヒータ１２ａでワーク１
を所定の温度に加熱すると共に窒化室１２内へアンモニ
アガス及び変成ガス（ＲＸガス）を送り込むことによ
り、弗化処理したワーク１の前記弗化被膜を窒化被膜に
置換、即ち、窒化処理する。
と同様に、搬送台３を窒化室１２内へ搬送してワーク１
を窒化室１２内へ配置した後、ヒータ１２ａでワーク１
を所定の温度に加熱すると共に窒化室１２内へアンモニ
アガス及び変成ガス（ＲＸガス）を送り込むことによ
り、弗化処理したワーク１の前記弗化被膜を窒化被膜に
置換、即ち、窒化処理する。
【００２４】窒化処理を終えたら、前述した従来の場合
と同様に、搬送台３を冷却室１３内へ搬送してワーク１
を冷却室１３内に配置した後、冷却室１３内へ窒素ガス
を送り込むことにより、ワーク１を冷却処理する。
と同様に、搬送台３を冷却室１３内へ搬送してワーク１
を冷却室１３内に配置した後、冷却室１３内へ窒素ガス
を送り込むことにより、ワーク１を冷却処理する。
【００２５】このようにして処理されたワーク１は、窒
化ムラがなく、良好な窒化被膜が形成されていた。即
ち、ワーク１、保持フレーム２、搬送台３などに混在し
ている水分や不純物などを予め大気中で乾燥ヒータ２１
によりガス化してほとんど除去した後に、これらワーク
１、保持フレーム２、搬送台３などに残留している水分
や不純物などを弗化室１１内の窒素雰囲気下で除去する
ことで、弗化室１１内で除去する水分や不純物などをわ
ずかな量に抑えるようにしたことから、弗化室１１内へ
送り込む弗化窒素ガスや窒素ガスを必要最小限量程度に
抑えながらも水分や不純物などを弗化室１１内に残留さ
せることなく短時間でほぼ完全に排出できるようにした
ので、弗化窒素が弗化処理に供される前に消費されてし
まうことはなくなり、弗化処理がまんべんなく施され、
窒化処理がムラなく施されたのである。
化ムラがなく、良好な窒化被膜が形成されていた。即
ち、ワーク１、保持フレーム２、搬送台３などに混在し
ている水分や不純物などを予め大気中で乾燥ヒータ２１
によりガス化してほとんど除去した後に、これらワーク
１、保持フレーム２、搬送台３などに残留している水分
や不純物などを弗化室１１内の窒素雰囲気下で除去する
ことで、弗化室１１内で除去する水分や不純物などをわ
ずかな量に抑えるようにしたことから、弗化室１１内へ
送り込む弗化窒素ガスや窒素ガスを必要最小限量程度に
抑えながらも水分や不純物などを弗化室１１内に残留さ
せることなく短時間でほぼ完全に排出できるようにした
ので、弗化窒素が弗化処理に供される前に消費されてし
まうことはなくなり、弗化処理がまんべんなく施され、
窒化処理がムラなく施されたのである。
【００２６】従って、混在する水分や不純物などが多い
ワーク１に良好な窒化処理を施す場合でも、使用する弗
化窒素ガスや窒素ガスの量及び処理にかかる時間を大幅
に低減することができるので、処理コストを大幅に低減
することができると共に、処理効率を大幅に向上させる
ことができる。
ワーク１に良好な窒化処理を施す場合でも、使用する弗
化窒素ガスや窒素ガスの量及び処理にかかる時間を大幅
に低減することができるので、処理コストを大幅に低減
することができると共に、処理効率を大幅に向上させる
ことができる。
【００２７】また、乾燥ヒータ２１で大気を下方から上
方へ向けて対流させながらワーク１などから水分や不純
物などを除去するようにしたので、当該除去を効率よく
行うことができ、処理にかかる時間の短縮をさらに図る
ことができる。
方へ向けて対流させながらワーク１などから水分や不純
物などを除去するようにしたので、当該除去を効率よく
行うことができ、処理にかかる時間の短縮をさらに図る
ことができる。
【００２８】なお、本実施の形態では、ワーク１を保持
フレーム２及び搬送台３と共に両側方から挾むようにパ
ネルヒータ２１ａを配設した乾燥ヒータ２１を用いて大
気を下方から上方へ向けて対流させるようにしたが、例
えば、図４に示すように、乾燥ヒータ２０のパネルヒー
タ２１ａの上方にパネルヒータ２１ｃをさらに配設する
と共に、大気を前方から後方へ向けて流動させるように
送風ファンを配備（図示せず）して、乾燥処理をさらに
効率よく行うようにすることもできる。
フレーム２及び搬送台３と共に両側方から挾むようにパ
ネルヒータ２１ａを配設した乾燥ヒータ２１を用いて大
気を下方から上方へ向けて対流させるようにしたが、例
えば、図４に示すように、乾燥ヒータ２０のパネルヒー
タ２１ａの上方にパネルヒータ２１ｃをさらに配設する
と共に、大気を前方から後方へ向けて流動させるように
送風ファンを配備（図示せず）して、乾燥処理をさらに
効率よく行うようにすることもできる。
【００２９】
【実施例】本発明による金属材料の表面窒化方法の前述
した実施の形態に基づいて、下記に示す条件で金属材料
の表面窒化を行った。 （１）ワーク：次のような自動車用のエンジンバルブを各々用いた。 吸気バルブ：材質−ＳＵＨ１１（８．５Ｃｒマルテンサイト系耐熱鋼） 寸法−軸径５〜９ｍｍ 全長７５〜１２０ｍｍ 排気バルブ：材質−ＳＵＨ３５（２１Ｃｒ−４Ｎｉオーステナイト系耐熱鋼） 寸法−軸径５〜９ｍｍ 全長８０〜１２０ｍｍ （２）保持フレーム：材質−ＳＵＳ３１０ 寸法−幅４５０ｍｍ 奥行４５０ｍｍ 高さ１５０ｍｍ ※この保持フレームを多段多列配置して用いる （３）窒化装置：構成−三室式半連続炉 各室寸法−幅１２００ｍｍ 高さ１２００ｍｍ 奥行１８００ｍｍ 乾燥ヒータ寸法−高さ１２００ｍｍ 幅２０００ｍｍ 乾燥ヒータ最大加熱温度−４００℃ （４）処理条件：乾燥ヒータ加熱温度−１５０、２００、２５０、３００、３５ ０℃の各温度 乾燥ヒータ加熱時間−約２０分
した実施の形態に基づいて、下記に示す条件で金属材料
の表面窒化を行った。 （１）ワーク：次のような自動車用のエンジンバルブを各々用いた。 吸気バルブ：材質−ＳＵＨ１１（８．５Ｃｒマルテンサイト系耐熱鋼） 寸法−軸径５〜９ｍｍ 全長７５〜１２０ｍｍ 排気バルブ：材質−ＳＵＨ３５（２１Ｃｒ−４Ｎｉオーステナイト系耐熱鋼） 寸法−軸径５〜９ｍｍ 全長８０〜１２０ｍｍ （２）保持フレーム：材質−ＳＵＳ３１０ 寸法−幅４５０ｍｍ 奥行４５０ｍｍ 高さ１５０ｍｍ ※この保持フレームを多段多列配置して用いる （３）窒化装置：構成−三室式半連続炉 各室寸法−幅１２００ｍｍ 高さ１２００ｍｍ 奥行１８００ｍｍ 乾燥ヒータ寸法−高さ１２００ｍｍ 幅２０００ｍｍ 乾燥ヒータ最大加熱温度−４００℃ （４）処理条件：乾燥ヒータ加熱温度−１５０、２００、２５０、３００、３５ ０℃の各温度 乾燥ヒータ加熱時間−約２０分
【００３０】また、比較のため、従来の場合と同様にし
て表面窒化を行った、即ち、乾燥ヒータによる加熱を行
わずに他の条件を上述と同一にして表面窒化を行った。
その結果を表１に示す。
て表面窒化を行った、即ち、乾燥ヒータによる加熱を行
わずに他の条件を上述と同一にして表面窒化を行った。
その結果を表１に示す。
【００３１】
【表１】
【００３２】表１からわかるように、乾燥ヒータによる
加熱を行わない場合、即ち、従来の場合（比較例１〜
３）には、ロット当りの処理ワーク数を増やしていく
と、窒化ムラを生じるロット数が増えてしまう。しかし
ながら、乾燥ヒータによる加熱を行った場合、即ち、本
発明の実施の形態に基づいた場合（実施例２〜５）に
は、比較例で窒化ムラを生じるようなワーク数を処理す
る場合でも、窒化ムラを生じさせることなく弗化窒素ガ
スの使用量を抑えられると共に処理にかかる時間を短縮
することができた。
加熱を行わない場合、即ち、従来の場合（比較例１〜
３）には、ロット当りの処理ワーク数を増やしていく
と、窒化ムラを生じるロット数が増えてしまう。しかし
ながら、乾燥ヒータによる加熱を行った場合、即ち、本
発明の実施の形態に基づいた場合（実施例２〜５）に
は、比較例で窒化ムラを生じるようなワーク数を処理す
る場合でも、窒化ムラを生じさせることなく弗化窒素ガ
スの使用量を抑えられると共に処理にかかる時間を短縮
することができた。
【００３３】
【発明の効果】本発明による金属材料の表面窒化方法で
は、ロット当りの処理ワーク数が多いような場合でも窒
化ムラを生じさせることなくＮＦ3 ガス等の使用量を必
要最小限程度に抑えることができると共にサイクルタイ
ムを短縮することができるので、コストを低減すること
ができると共に効率を大幅に向上させることができる。
は、ロット当りの処理ワーク数が多いような場合でも窒
化ムラを生じさせることなくＮＦ3 ガス等の使用量を必
要最小限程度に抑えることができると共にサイクルタイ
ムを短縮することができるので、コストを低減すること
ができると共に効率を大幅に向上させることができる。
【図１】本発明による金属材料の表面窒化方法の実施の
形態で用いる表面窒化装置の概略構成図である。
形態で用いる表面窒化装置の概略構成図である。
【図２】図１の要部の構造を表す概略正面図である。
【図３】図２のIII −III 線矢視図である。
【図４】図１の要部の他の構造を表す概略正面図であ
る。
る。
【図５】金属材料の従来の表面窒化方法の実施に用いら
れる表面窒化装置の概略構成図である。
れる表面窒化装置の概略構成図である。
１ ワーク ２ 保持フレーム ３ 搬送台 １１ 弗化室 １１ａ ヒータ １２ 窒化室 １２ａ ヒータ １３ 冷却室 １５ 窒素ライン １６ 弗化窒素ライン １７ アンモニアライン １８ 変成ガスライン １９ 排気ライン ２１ 乾燥ヒータ ２１ａ，２１ｃ パネルヒータ ２１ｂ 加熱部
Claims (3)
- 【請求項１】 金属材料を加熱しながらＮＦ3 ガスで弗
化処理した後、当該金属材料を加熱しながらＮＨ3 ガス
及び変成ガスで窒化処理する金属材料の表面窒化方法に
おいて、上記弗化処理前に上記金属材料を大気中で予め
加熱して乾燥処理することを特徴とする金属材料の表面
窒化方法。 - 【請求項２】 大気を流動させながら前記乾燥処理を行
うことを特徴とする請求項１に記載の金属材料の表面窒
化方法。 - 【請求項３】 前記乾燥処理を２００〜３５０℃の温度
で行うことを特徴とする請求項１または２に記載の金属
材料の表面窒化方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33014895A JPH09170064A (ja) | 1995-12-19 | 1995-12-19 | 金属材料の表面窒化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33014895A JPH09170064A (ja) | 1995-12-19 | 1995-12-19 | 金属材料の表面窒化方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09170064A true JPH09170064A (ja) | 1997-06-30 |
Family
ID=18229356
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33014895A Withdrawn JPH09170064A (ja) | 1995-12-19 | 1995-12-19 | 金属材料の表面窒化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09170064A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112647039A (zh) * | 2020-12-08 | 2021-04-13 | 长春金工表面工程技术有限公司 | 用于大型模具表面处理的全自动氮化处理系统 |
-
1995
- 1995-12-19 JP JP33014895A patent/JPH09170064A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112647039A (zh) * | 2020-12-08 | 2021-04-13 | 长春金工表面工程技术有限公司 | 用于大型模具表面处理的全自动氮化处理系统 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20030304 |