JPS58157977A - 鋼製部品の表面を黒化する方法 - Google Patents
鋼製部品の表面を黒化する方法Info
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- JPS58157977A JPS58157977A JP58028390A JP2839083A JPS58157977A JP S58157977 A JPS58157977 A JP S58157977A JP 58028390 A JP58028390 A JP 58028390A JP 2839083 A JP2839083 A JP 2839083A JP S58157977 A JPS58157977 A JP S58157977A
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J9/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture, installation, removal, maintenance of electric discharge tubes, discharge lamps, or parts thereof; Recovery of material from discharge tubes or lamps
- H01J9/02—Manufacture of electrodes or electrode systems
- H01J9/14—Manufacture of electrodes or electrode systems of non-emitting electrodes
- H01J9/142—Manufacture of electrodes or electrode systems of non-emitting electrodes of shadow-masks for colour television tubes
- H01J9/146—Surface treatment, e.g. blackening, coating
-
- 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
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- 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
- C23C8/08—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 only one element being applied
- C23C8/10—Oxidising
- C23C8/16—Oxidising using oxygen-containing compounds, e.g. water, carbon dioxide
- C23C8/18—Oxidising of ferrous surfaces
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明はカラーテレビ映像管に用いル多孔マスクや支
持枠のような鋼製部品の表面を黒化する新規方法に関す
る。この方法は毒性、不快臭または可燃性のない湿潤窒
素の処理用雰囲気を用い、鋼製部品に接着してこれを保
護する深黒層を形成するものである。
持枠のような鋼製部品の表面を黒化する新規方法に関す
る。この方法は毒性、不快臭または可燃性のない湿潤窒
素の処理用雰囲気を用い、鋼製部品に接着してこれを保
護する深黒層を形成するものである。
カラーテレビ映像管に用いらｈる多孔マスクや支持枠の
ような低炭素鋼部品の表面を黒化する理由はいくつかあ
るが、中でも防錆、赤外線発射能の向上および可視光吸
収度の増大が重要である。
ような低炭素鋼部品の表面を黒化する理由はいくつかあ
るが、中でも防錆、赤外線発射能の向上および可視光吸
収度の増大が重要である。
テレビ映像管に用いるには部品表面は最適のスペクトル
光吸収度と高い赤外線発射能を持つように深黒色である
ことを要し、青色や褐色や灰色であってはならない。ま
た部品を曲げたシ加熱冷却を繰返したシしたときに黒化
層が剥離したシ消失したシしてはならない。また黒化層
は約４７５°Ｃまで化学的に安定で、湿った雰囲気中で
部品を化学的に保護する必要がある。また黒化層は部品
を変形させず、その抗磁力を増さずしかもすべてそれぞ
れ比較的安価に生成されることを要する。
光吸収度と高い赤外線発射能を持つように深黒色である
ことを要し、青色や褐色や灰色であってはならない。ま
た部品を曲げたシ加熱冷却を繰返したシしたときに黒化
層が剥離したシ消失したシしてはならない。また黒化層
は約４７５°Ｃまで化学的に安定で、湿った雰囲気中で
部品を化学的に保護する必要がある。また黒化層は部品
を変形させず、その抗磁力を増さずしかもすべてそれぞ
れ比較的安価に生成されることを要する。
従来の黒化法も有効であるが、単価の低減、工場内の健
康障害の減少および製品の品質向上の必要が常に存在す
る。従来法には水蒸気黒化法１発熱黒化法および乾燥窒
素黒化法がある。
康障害の減少および製品の品質向上の必要が常に存在す
る。従来法には水蒸気黒化法１発熱黒化法および乾燥窒
素黒化法がある。
水蒸気黒化法では部品を保護雰囲気中で約４５０〜５２
０℃に加熱する。この方法はバッチ式炉中で実施するも
ので、連続処理炉で経済的に実現されない上、生成する
接着層か明らかに青味を呈する。
０℃に加熱する。この方法はバッチ式炉中で実施するも
ので、連続処理炉で経済的に実現されない上、生成する
接着層か明らかに青味を呈する。
発熱黒化法では部品を約５５０〜６５０℃に加熱した後
１本質的Ｋ ＣＯ，ＣＯｌ；１． Ｎ２、Ｎ２０、Ｎ２
．０２の気相混合物である燃料ガスの燃焼雰囲気に露出
する。
１本質的Ｋ ＣＯ，ＣＯｌ；１． Ｎ２、Ｎ２０、Ｎ２
．０２の気相混合物である燃料ガスの燃焼雰囲気に露出
する。
この雰囲気は可燃性で、制御しなけｔば工場内の人々に
有害がつ不快であシ、また黒化に適する条件の維持に多
くの精密制御を要する。
有害がつ不快であシ、また黒化に適する条件の維持に多
くの精密制御を要する。
乾燥窒素黒化法では部品を保護雰囲気中で約６５０°Ｃ
に加熱した後、乾燥窒素雰囲気に露出する。この方法に
用いられる雰囲気は安全かつ無臭で、必要な処理制御は
比較的簡単であるが、生成する波間が鈍い灰色がかった
所要の物理特性に乏しいものである。
に加熱した後、乾燥窒素雰囲気に露出する。この方法に
用いられる雰囲気は安全かつ無臭で、必要な処理制御は
比較的簡単であるが、生成する波間が鈍い灰色がかった
所要の物理特性に乏しいものである。
この発明による鋼製部品黒化法は、本質的に窒素と水蒸
気から成〕、約−８°Ｃないし３２°Ｃの露点を有する
気相混合物を生成する段階を含んでいる。
気から成〕、約−８°Ｃないし３２°Ｃの露点を有する
気相混合物を生成する段階を含んでいる。
以後湿潤窒素と呼ぶこの混合物を例えば約６００〜７５
０°Ｃの反応温度に加熱し、鋼製部品をこの加熱混合物
の雰囲気に例えば５〜１５分間露出して、その部品の表
面に上述のように所要の化学的保護と高い赤外線発射能
とスペクトル輻射吸収度を示す酸化鉄の深黒色の接着層
を形成させる。
０°Ｃの反応温度に加熱し、鋼製部品をこの加熱混合物
の雰囲気に例えば５〜１５分間露出して、その部品の表
面に上述のように所要の化学的保護と高い赤外線発射能
とスペクトル輻射吸収度を示す酸化鉄の深黒色の接着層
を形成させる。
この発明の方法は安価で不燃性無不快臭無害のガスを使
用し、バッチ式、連続式何れの炉で実施することもでき
、従来の発熱法よシ制御の数が少なく簡単である。この
ためこの発明の方法は従来法よシ安価に上記所要特性を
すべて備えた黒化部品を生成することができる。
用し、バッチ式、連続式何れの炉で実施することもでき
、従来の発熱法よシ制御の数が少なく簡単である。この
ためこの発明の方法は従来法よシ安価に上記所要特性を
すべて備えた黒化部品を生成することができる。
この発明の方法は第１図に示す連続処理炉２１で実施す
ることが好ましい。この炉２１は容積的１．７ばて制御
雰囲気を満した３段加熱室２３を有する。
ることが好ましい。この炉２１は容積的１．７ばて制御
雰囲気を満した３段加熱室２３を有する。
加熱室２３の外部に設けた被駆動プーリ２７と駆動フ０
−り２９にステンレス鋼製ベルト２５が支持されている
。このベルト２５は被駆動プーリ２７から加熱室２３を
経て駆動７’−！Ｊ２９を逸シ、加熱室２３の下方を被
駆動プーリ２７に帰る。黒化すべき鋼製部品３１）−ｉ
被駆動フ’−！Ｊ２７付近でベルト２５に乗シ、加熱室
２３を加熱部３３、反応部３５、冷却部３７の順に通過
し、黒化さｔた部品３９Ｉ／′ｉ駆動グーリ２９付近で
冷却部３７から出て除去される。
−り２９にステンレス鋼製ベルト２５が支持されている
。このベルト２５は被駆動プーリ２７から加熱室２３を
経て駆動７’−！Ｊ２９を逸シ、加熱室２３の下方を被
駆動プーリ２７に帰る。黒化すべき鋼製部品３１）−ｉ
被駆動フ’−！Ｊ２７付近でベルト２５に乗シ、加熱室
２３を加熱部３３、反応部３５、冷却部３７の順に通過
し、黒化さｔた部品３９Ｉ／′ｉ駆動グーリ２９付近で
冷却部３７から出て除去される。
加熱室２３の冷却部３７には本質的に窒素と水蒸気とか
ら成る気相混合物が導管４１を介して導入され、そこで
約６２０±１０°Ｃに加熱される。この加熱混合物は反
応部３５と加熱部３３を通って加熱部３３０カーテン付
き人口から逸出するが、その一部はまた冷却部３７のカ
ーテン付き出口に向って流れ、そこから逸出する。
ら成る気相混合物が導管４１を介して導入され、そこで
約６２０±１０°Ｃに加熱される。この加熱混合物は反
応部３５と加熱部３３を通って加熱部３３０カーテン付
き人口から逸出するが、その一部はまた冷却部３７のカ
ーテン付き出口に向って流れ、そこから逸出する。
その混合物は窒素ガス源４５を含む湿潤窒素発生器４３
から導管４１に供給される。ガス源４５ｉｊ湿潤または
乾燥窒素ガスを生成する装置の任意のものでよいが、圧
縮乾燥窒素のポンベが好ましい。そのガス源の如何に拘
らず、窒素ガスは発泡器４７を通って所要の水蒸気濃度
（この実施例では露点２２±２°Ｃ）を得るに要する流
量で所要温度の水中を気泡として通過させる。この所要
露点を持つ窒素を次に導管４１を介して加熱室２３に導
く。
から導管４１に供給される。ガス源４５ｉｊ湿潤または
乾燥窒素ガスを生成する装置の任意のものでよいが、圧
縮乾燥窒素のポンベが好ましい。そのガス源の如何に拘
らず、窒素ガスは発泡器４７を通って所要の水蒸気濃度
（この実施例では露点２２±２°Ｃ）を得るに要する流
量で所要温度の水中を気泡として通過させる。この所要
露点を持つ窒素を次に導管４１を介して加熱室２３に導
く。
推奨実施例において、ベルトの速度は各部品が加熱室２
３を約３０分間で通過するように調節する。
３を約３０分間で通過するように調節する。
炉の各部は各部品がそれぞれの中に約１０分ずつ留まる
ように長さが等しい。露点２２±２°Ｃの湿潤窒素は反
応部３５と冷却部３７の接合部付近で加熱室２３に約０
．３〜０．６ｔｙｆ１分の流量で導入する。室内の温度
勾配は第２図の曲線５１で示すように反応部が約６２０
±１０℃に保たれるように調節する。炉２１を上述のよ
うに動作させると１部品３１をベルト２５に乗せて約３
０分間加熱室２３を通す。
ように長さが等しい。露点２２±２°Ｃの湿潤窒素は反
応部３５と冷却部３７の接合部付近で加熱室２３に約０
．３〜０．６ｔｙｆ１分の流量で導入する。室内の温度
勾配は第２図の曲線５１で示すように反応部が約６２０
±１０℃に保たれるように調節する。炉２１を上述のよ
うに動作させると１部品３１をベルト２５に乗せて約３
０分間加熱室２３を通す。
この発明の方法において炉内雰囲気に必要な制御は流量
、露点および純度だけであることが重要で、これに対し
発熱黒化法における炉内雰囲気の制御は上述項目以外に
少なくともＣＯ２／ＣＯ比、ＣＯ２％ 、 Ｎ２０／
Ｎ２ 比オヨＵ ０２９＆カ；ｈ ル。ｔた発熱黒化法
はこの発明の方法に要しない可燃性爆発性混合物の累積
とＣｏ、Ｎ２および不快ガスの逸出の防止手段を必要と
する。
、露点および純度だけであることが重要で、これに対し
発熱黒化法における炉内雰囲気の制御は上述項目以外に
少なくともＣＯ２／ＣＯ比、ＣＯ２％ 、 Ｎ２０／
Ｎ２ 比オヨＵ ０２９＆カ；ｈ ル。ｔた発熱黒化法
はこの発明の方法に要しない可燃性爆発性混合物の累積
とＣｏ、Ｎ２および不快ガスの逸出の防止手段を必要と
する。
この発明の方法は部品表面に深黒の被膜を生成するが、
この黒さは水蒸気黒化法による青黒色や乾燥窒素黒化法
による灰黒色より望ましい。またこの被膜は表面に対す
る接着力が高く、部品の薄肉部を前後に屈曲しても、ま
た部品を保護雰囲気中で２０℃とａＯＯ℃の間で加熱冷
却を繰返しても、被膜が剥離することがない。
この黒さは水蒸気黒化法による青黒色や乾燥窒素黒化法
による灰黒色より望ましい。またこの被膜は表面に対す
る接着力が高く、部品の薄肉部を前後に屈曲しても、ま
た部品を保護雰囲気中で２０℃とａＯＯ℃の間で加熱冷
却を繰返しても、被膜が剥離することがない。
次にこの発明を第３図の工程図について説明する。区画
６１で示す第１段階では露点−８℃ないし＋３２℃の所
要の湿潤窒素混合物を生成する。この露点は水蒸気濃度
約ｏ、３〜４．７チ容に相当する。
６１で示す第１段階では露点−８℃ないし＋３２℃の所
要の湿潤窒素混合物を生成する。この露点は水蒸気濃度
約ｏ、３〜４．７チ容に相当する。
水素、酸素または炭素化合物のような他のガスは処理す
べき部品の鋼と反応するほどの置台まれない。公知の方
法によル窒素化合物を分解するか大気から分離すること
によって純粋の窒素を得ることができ、その露点（水蒸
気濃度）Ｆｉ上述の発泡器により、または公知の方法に
よシ調節することができる。何れも比較的純粋な状態で
容易に入手することができ、使用温度で互いに反応しな
い唯２つの化学的に安定なガスを用いるため、必要な制
御項目は窒素ガスの露点と流量に過ぎない。
べき部品の鋼と反応するほどの置台まれない。公知の方
法によル窒素化合物を分解するか大気から分離すること
によって純粋の窒素を得ることができ、その露点（水蒸
気濃度）Ｆｉ上述の発泡器により、または公知の方法に
よシ調節することができる。何れも比較的純粋な状態で
容易に入手することができ、使用温度で互いに反応しな
い唯２つの化学的に安定なガスを用いるため、必要な制
御項目は窒素ガスの露点と流量に過ぎない。
次に区画６３で示すように湿潤窒素を６００〜７５０℃
の所要反応温度に加熱する。これは別の装置内で行うこ
ともできるが、黒化炉の冷却部で行うのが好ましく、こ
の場合その窒素は保護雰囲気の働らきをして冷却中の部
品や鋼製ベルトから放出される熱を吸収する。当業者に
公知のように、最高反応温度と湿潤窒素流量は部品がそ
の反応温度に露出される時間と所要の黒化層厚さに対し
て選定され、露出時間が短かいほど、また黒化層と厚く
したいほど、反応温度を高く、流量を多くすべきである
。
の所要反応温度に加熱する。これは別の装置内で行うこ
ともできるが、黒化炉の冷却部で行うのが好ましく、こ
の場合その窒素は保護雰囲気の働らきをして冷却中の部
品や鋼製ベルトから放出される熱を吸収する。当業者に
公知のように、最高反応温度と湿潤窒素流量は部品がそ
の反応温度に露出される時間と所要の黒化層厚さに対し
て選定され、露出時間が短かいほど、また黒化層と厚く
したいほど、反応温度を高く、流量を多くすべきである
。
次に区画６５で示すように加熱された混合ガスを５〜１
５分間部品表面に接触させる。好ましい接触法は第１図
で説明したように炉室内で行うもので。
５分間部品表面に接触させる。好ましい接触法は第１図
で説明したように炉室内で行うもので。
部品とガスが反応部で互いに逆方向に流れ、何れもその
反応部に入る前にほぼその反応部の温度まで加熱される
。また各部品が反応部にある時間はベルトの速度で決ま
シ、ベルトが速くなるほど部品が反応部にある時間は短
かくなる。しかし加熱ガス混合物を部品表面に接触させ
る方法はその他何れを用いることもできる。
反応部に入る前にほぼその反応部の温度まで加熱される
。また各部品が反応部にある時間はベルトの速度で決ま
シ、ベルトが速くなるほど部品が反応部にある時間は短
かくなる。しかし加熱ガス混合物を部品表面に接触させ
る方法はその他何れを用いることもできる。
部品は炭素濃度１．０係重量以下のものがよい。
炭素濃度が約０．１ ％重量以上のときこの方法は脱炭
効果を呈して部品の抗張力および抗磁力を低下させるこ
とがあるが、炭素濃度が０．１％重量未満のときは抗張
力や抗磁力に実質的な影響はない。
効果を呈して部品の抗張力および抗磁力を低下させるこ
とがあるが、炭素濃度が０．１％重量未満のときは抗張
力や抗磁力に実質的な影響はない。
湿潤ガスが部品に接触している間に部品表面に酸化鉄工
としてＦｅ３０４が層として形成する。この層は厚さ約
４〜６μが好ましい。露出を長く、温度を高くするほど
、この層は厚くなる。この発明によって６μ以上の層を
形成することもできるが、後に機械的または熱的な反復
操作を受けると剥離する怖れがあるため不都合なことが
ある。
としてＦｅ３０４が層として形成する。この層は厚さ約
４〜６μが好ましい。露出を長く、温度を高くするほど
、この層は厚くなる。この発明によって６μ以上の層を
形成することもできるが、後に機械的または熱的な反復
操作を受けると剥離する怖れがあるため不都合なことが
ある。
次に部品は保護雰囲気中で２００°Ｃ以下に冷却される
。必要ではないが部品はできるだけ均一に冷却して応力
が残らないようにすることが好ましい。
。必要ではないが部品はできるだけ均一に冷却して応力
が残らないようにすることが好ましい。
この冷却は黒化層の形成に用いた湿潤窒素ガス中または
化学的に中性の雰囲気中で行うのが好ましい。保護雰囲
気は黒化層の特性を実質的に変えることの全くないもの
である。
化学的に中性の雰囲気中で行うのが好ましい。保護雰囲
気は黒化層の特性を実質的に変えることの全くないもの
である。
第１図はこの発明による方法を実施する装置の部分略示
部分側面図、＠２図は第１図の装置でこの方法により処
理される部品の温度の時間的変化を示す図、第３図はこ
の方法を示す工程図である。 ２１・・・炉、２３・・・加熱室、２５・・・ベル）、
３１・・・鋼製部分、３９・・・黒化部品、４３・・・
湿潤窒素発生器、４５・・・窒素ボンベ、４７・・・発
泡器・
部分側面図、＠２図は第１図の装置でこの方法により処
理される部品の温度の時間的変化を示す図、第３図はこ
の方法を示す工程図である。 ２１・・・炉、２３・・・加熱室、２５・・・ベル）、
３１・・・鋼製部分、３９・・・黒化部品、４３・・・
湿潤窒素発生器、４５・・・窒素ボンベ、４７・・・発
泡器・
Claims (1)
- （１）本質的に窒素と水蒸気とから成シ、約−８°Ｃな
いし＋３２°Ｃの露点を有する気相混合物を生成し、こ
の気相混合物を鋼製部品の表面に酸化鉄の深黒接着層を
形成するような反応温度に加熱して、この加熱混合物を
上記接着層が形成されるまで上記表面に接触させること
を特徴とする鋼製部品の表面を黒化する方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US35128182A | 1982-02-22 | 1982-02-22 | |
| US351281 | 1982-02-22 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58157977A true JPS58157977A (ja) | 1983-09-20 |
Family
ID=23380305
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58028390A Pending JPS58157977A (ja) | 1982-02-22 | 1983-02-21 | 鋼製部品の表面を黒化する方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4448612A (ja) |
| JP (1) | JPS58157977A (ja) |
| FR (1) | FR2522020B1 (ja) |
| IT (1) | IT1168765B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01143247U (ja) * | 1988-03-23 | 1989-10-02 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
1983
- 1983-02-14 FR FR8302292A patent/FR2522020B1/fr not_active Expired
- 1983-02-15 IT IT47709/83A patent/IT1168765B/it active
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- 1983-05-03 US US06/491,251 patent/US4448612A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01143247U (ja) * | 1988-03-23 | 1989-10-02 | ||
| JPH0526905Y2 (ja) * | 1988-03-23 | 1993-07-08 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2522020A1 (fr) | 1983-08-26 |
| US4448612A (en) | 1984-05-15 |
| IT1168765B (it) | 1987-05-20 |
| IT8347709A0 (it) | 1983-02-15 |
| FR2522020B1 (fr) | 1985-12-20 |
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