JPS6280258A - 表面処理方法及びその装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、流動層式炉を用いて、鉄合金材料等の被処理
材の表面に炭化物層または窒化物層を形成する表面処理
方法及びその装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、鋼の熱処理用炉として、アルミナ粉体に空気やア
ルゴン等のガスを吹込んで流動状態とした流動層を熱媒
体として使用する流動層式炉が使用されてきた。この熱
媒体は温度分布が均一であり、しかも熱伝達が迅速であ
るので、この流動層式炉を利用すれば品物を急速に、か
つ品物の各部の温度を均一に加熱することができる。

そこで、すでにこの流動層式炉を利用して。

鉄合金材料等の被処理材表面に金属の炭化物あるいは窒
化物から成る拡散層を形成する試みが公表されている。

例えば炭化物あるいは窒化物形成元素のハロゲン化物の
ガス、水素ガス及び窒素または炭化水素ガスを、アルミ
ナ粉体が含まれる炉内に導入し、流動層を形成する。そ
してこの流動層中に被処理材を埋設して加熱する方法が
ある。この方法では上記炭化物あるいは窒化物形成元素
のハロゲン化物のガスが被処理材上で分解して被処理材
表面に炭化物層あるいは窒化物層が形成される。しかし
、ハロゲン化物のガスを発生させる装置が必要であり、
しかもキャリヤーガスとしての水素ガスを使用するため
爆発の危険がある。また処理後即座に炉蓋を開けて被処
理材を取り出すことかできないため、冷却時に母材て急
冷焼入れをほどこすことができず、母材硬化を要する場
合には、被処理材に再焼入れが必要である。

そこで２本発明者らは、上記問題点を解決しようとして
、第３図に示すような装置及び以下の処理剤を使用した
方法を考えた。

即ち、この方法は、炭化物あるいは窒化物形成元素の金
属筒たはそれらの合金及びハロゲン化アンモニウム塩等
の促進剤とよりなる処理剤粉末と、アルミナ等の耐火物
粉末との混合粉末ａを流動層式炉す中に配置すると共に
、ガス供給通路Ｃを経て該炉す中にアルゴンガスや窒素
ガスなどの流動化ガスを導入して流動層を形成せしめる
。そして、その中に被処理材ｄを埋設することにより。

炭化物層あるいは窒化物層を形成する方法である。

なお炉すの加熱は加熱器ｅにより行なう。この方法では
水素やハロゲン蒸気を使用するＣとなく安全に炭化物層
あるいは窒化物層を形成することができる。

しかしこの方法においても９条件によっては次のような
問題点が生じる。被処理材として形状が複雑なものある
いは多量の小物を密接して炉内に装入する場合には、処
理剤粉末の被処理材との反応性が大きいためわずかであ
るが処理剤粉末が被処理材表面に付着することがある。

この処理材粉末の付着は９例えばステンレス鋼板の成形
型や冷間鍛造における押出し型のようなものでは焼付き
や摩耗を起こしてしまう。そのため処理後付着粉末の除
去工程が必要となる。また層形成能力の低下した処理剤
を取り替え、る場合、処理剤粉末と耐火物粉末とが混合
しているため混合粉末ａ全体を取り替えなければならな
い。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は、流動層式炉を用いて、被処理材の表面に、処
理剤の粉末が付着することがなく、炭化物層あるいは窒
化物層を形成し、しかも炉内の処理剤を簡便に取り替え
ることができる表面処理方法及びその装置を提供すべく
なされたものである。

〔問題点を清快するだめの手段〕

本発明の表面処理方法は、流動層式炉を用いて被処理材
の表面に炭化物または窒化物から成る表面層を形成する
方法において、下記処理剤を多孔質体から成る容器に充
填し、上記炉内において上記容器とアルミナ等の耐火物
粉末とを配置すると共に被処理材を上記容器と接触しな
い状態で配置し、加熱下において上記炉内に流動化ガス
を導入して、被処理材の表面に前記表面層を形成するこ
とを特徴とするものである。なお、上記処理剤は、炭化
物または窒化物形成元素の金属またはそれらの合金粉末
と、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の塩化物、弗
化物、臭化物、ヨウ化物。

ホウ弗化物のうちの１種または２種以上の粉末。

または／およびへロゲン化アンモニウム塩、金属ハロゲ
ン化物の一万または双方の粉末とから成るものである。

また２本発明の表面処理装置は、上記方法を実施するた
めのものであり、流動化ガス導入口とガス排出口とを有
する流動層式炉と、該炉中の流動化ガス導入口側に設け
られたガス分散板と、該炉中のガス分散板よりガス排出
口側に設けられ。

処理剤を充填するための多孔質体から成る容器とから成
り、上記容器は被処理材と接融しない状態で配置されて
なることを特徴とする。

すなわち１本発明では炭化物または窒化物形成に寄与す
る処理剤粉末を容器に入れることにより流動層式炉内で
被処理材と処理剤粉末とが直接接触しないようにしたも
のである。

本発明において、流動層式炉は一般に乾燥。

焼却、還元等の目的で通常使用されている流動層式炉で
よい。例え（ば第１図及び第２図に示すように炉本体１
の下部に流動化ガスの導入口１１が開口しており、炉内
の導入口側にガス分散板１２が設けられたものである。

そして、炉上部にはガス排出口６１を有する蓋６が装着
されている。また。

炉本体と上記蓋とが一体となった構造で、該炉本体に、
処理剤充填用容器や被処理材を出入れするための開閉自
在の扉を設けた炉でもよい。

本発明では、処理剤を充填するための容器が炉内に被処
理材と接触しないように配置されてなる。該処理剤充填
用容器は、処理剤の粉末は通さないが、処理剤から発生
するガスは通す多孔質体から成る。例えばステンレス製
の金網等で作られたものである。該容器が上記の構成で
被処理材と接触しない状態であるため、処理剤の粉末が
被処理材表面に付着することがない。第１図に示すよう
に該容器４は炉内への出し入れが容易なように蓋６の内
面に設けられたフック６２により吊るされる。また被処
理材３も同様にフック６２により吊るされ、上記容器４
と接触しない状態で配置される。なお、容器や被処理材
を吊すためにフックに代えて柵を用いてもよい。また炉
本体１を加熱するための加熱体２が炉１の周囲に設けら
れてな口側に配置され、処理が行なわれる。流動化ガス
はガス導入口１１から導入され、耐火物粉末５を流動化
させて、ガス排出口６１より炉外へ排出される。

以下１本発明をより詳細に説明する。耐火物粉末は炉内
に配置され、流動化ガスが導入されると、流動化して流
動層を形成するものである。該耐火物は被処理材の構成
金属と反応しない不活性なものであり、アルミナ（Ａｊ
ｂＯｓ）　１ｍ化’ｒ　イ素（ｓｔｏ２）、、　＠化＋
タン（Ｔｉ０２）、　シル＝＋＝７（ｚｒ０２）等の通
常の熱処理で用いられるものでよい。

しかして、これら耐火物は１種または２種以上で使用す
る。その粒度は２通常の熱処理で用いられる６０〜２０
０メツシユの範囲内が望ましい。粒度が２００メツシユ
より釧かいと耐火物粉末の取扱いが難かしく、流動化が
不均一となる。逆に６０メツシユより粗いと流動化ガス
の量を多くしなければならず好１しくない。また耐火物
粉末は上記ガス分散板上に配置され、その配置量は、流
動化している状態で２分散板の上部に被処理材の長さの
２〜３倍の長さに相当する深さだけ配置されているのが
よい。上記範囲内であれば、流動層での温度を均一化し
、しかも均一な層を形成しゃすくなる。

処理剤粉末は処理中に反応して被処理材表面に炭化物層
または窒化物層を形成するものである。

該処理剤は、炭化物または窒化物形成元素の金属または
それらの合金と、アルカリ金属またはアルカリ土類金属
の塩化物、弗化物、臭化物、ヨウ化物、ホウ弗化物のう
ちの１種または２種以上から成るアルカリ金属系化合物
、または／およびハロゲン化アンモニウム塩、金属ハロ
ゲン化物の一方または双方から成るへロゲン系化合物と
から成るものである。

炭化物または窒化物形成元素の金属とは、炭素まだは窒
素と結合して炭化物または窒化物を形成しやすい金属を
いい、第■ａ族元素のチタン。

ｇｖａ族元素のバナジウム、ニオブ、タンタル。

そして第■ａ族元素のクロム、及び第■ａ族元素のマン
ガンが代表的である。また炭化物または窒化物形成元素
の合金としては、　Ｆｅ−Ｖ、　Ｆｅ　−Ｎｂ。

Ｆｅ　−Ｃｒなどの合金鉄等がある。なお、複合あるい
は二層以上の炭化物層を形成するために、２種類似上の
炭化物または窒化物形成元素の金属または合金を混合し
て使用してもよい。

上記アルカリ金属系化合物または／およびハロゲン系化
合物は、処理中に炭化物または窒化物の金属または合金
と反応して、炭化物または窒化物形成に関与する炭化物
または窒化物形成元素の化合物のガスを発生させる。例
えば、炭化物または窒化物の金属としてのバナジウムと
、ハロゲン系化合物としての塩化アンモニウム（ＮＨ４
Ｃｌ　）　、！：が反応すると塩化バナジウムのガスが
発生し、該ガスはバナジウムの炭化物または窒化物の形
成に寄与する。

該アルカリ金属系化合物としては、アルカリ金Ｈ４マた
はアルカリ土類金属の塩化物、弗化物。

臭化物、ヨウ化物、ホウ弗化物であシ１例えばＮａＣ１
，ＫＣＩ、　ＣａＣｇ２．　ＫＢＦ４等が挙げられる。

しかして、上記アルカリ金１１１．Ｉ％化合物のうちの
１ｓｔたけ２種以上を使用する。ハロゲン系化合物は、
ハロゲン化アンモニウム塩または金属ハロゲン化物の一
方または双方である。ハロゲン化アンモニウム塩として
はＮＨ４Ｃｌ　、　ＮＨ４Ｂｒ　、　ＮＨ４Ｉ　。

ＮＨ４Ｆ等があり、金属ハロゲン化物としてはＴｉＦ４
゜ＶＦＢ、　ＶＣＩＢ、　ＦｅＣＩＢ、　ＴｉＢｒ４等
がある。しかして、上記ハロゲン系化合物のうちの１種
フたは２種以上を使用する。なお、上記アルカリ金属系
化合物とハロゲン系化合物とを混合して使用してもよい
。

処理剤の配合割合は、アルカリ金属系化合物または／お
よびハロゲン系化合物が０．５〜２０ｗｔ％（以下、　
ｗｔ％を％とする〕、残部炭化物フたは窒化物形成元素
の金に４またはそれらの合斂となる範囲内が望ましい。

上記アルカリ金属系化合物または／およびハロゲン系化
合物の配合割合が０．５％より少ないと形成される層の
厚さが薄くなシ、逆に２０％よシ多くなると発生するガ
ス量が増大し、排気孔のつまシなどのトラブルが起こり
やすく好ましくない。

なお、炭化物または窒化物形成元素のハロゲン化物９例
えばＶＣＩＢ　、　Ｔｉ　Ｆ４　　等を使用する場合に
は９条件によっては該元素を形成層中に含ませることが
できる。また、処理剤粉末が強固に固化する場合には処
理剤分末と反応しないアルミナなどの耐火物粉末を処理
剤中に５〜８０％含まれる範囲で添加してもよい。

処理剤粉末の粒度は４〜３５０メツシユの範囲内が望ま
しい。粒度が４メツシユより粗いと処理剤の反応が起こ
りに＜＜、７１１形成に寄与するガスの発生量が減少す
る。一方３５０メツシュよシ細かいと取扱いが厄介とな
る。

被処理材とは、炭化物層をすど成する場合には。

炭素を含有する鉄、ニッケル、コバルト等の金属材料、
超硬合金及び黒鉛を主体とした炭素材料等がある。被処
理拐中に含１れる炭素と、処理剤中の炭化物形成元素が
結合して、被処理材表面に炭化物が形成される。なお、
被処理材中には０．２％以上の炭素を含むことが望筐し
い。炭素含有量が０．２％より少ないと、炭化物層の形
成が困難であったシ、実用的な厚さの炭化物形成に長時
間を要することがある。

また、窒化物層を形成する場合、被処理材としては炭素
を含有する必要はなく、鉄、ニッケル。

コバルト等の各種金属材料、超硬合金、アルミナ等の酸
化物焼結体等の非金属材料等が使用できる。

この場合、流動化ガスとして窒素含有ガスを使用し、こ
の窒素含有ガスと処理剤＾化物形成元素とが結合して被
処理材表面に窒化物が形成される。

被処理材中に炭素が含有されていれば、炭窒化物層が形
成される。

また、炭化物層を形成する場合でも、窒化物層を形成す
る場合でも鉄合金材料を予め窒化処理した材料を被処理
材として使用することもできる。

炭化物層形成の場合には窒素を含む炭化物層が形成され
、窒化物層形成の場合には流動化ガスとして窒素含有ガ
スを使用せずに窒化物層を形成することができる。

流動化ガスとしては、炭化物層を形成する場合、アルゴ
ン等の不活性ガスを使用し、窒化物層を形成する場合、
窒素やアンモニウム等の窒素含有ガスあるいはこれらと
アルゴンとの混合ガスを使用する。なお、流動化ガス中
に水素を爆発限界内で少量添加してもよい。またガスの
純度は普通純度のものでよい。

流動化ガスの流動層式炉内での流速は５０〜７００ｍ／
分の範囲内とするのが望ましい。流速が５０（１１１分
　より小さいと耐火物粉末の流動化が小さく、処理に長
時間を要し、一方７００ｍ／分を超える場合には、著し
いバブリングか生じ処理操作が困難になるおそれがある
。更に耐火物粉末の流動化を良くシ、処理操作をなし易
くするためには。

６０〜６００　ｎ／分　とするのが、より好ましい。ま
た、圧力は操作上流動層式炉の流動化ガス導入口で０．
５〜２　ｋｔｉ／ｃ４　の範囲内になるようにするのが
望了しい。

状でもよい。また被処理材が角状のものであれば角柱状
、薄板状でもよい。

処理剤充填用容器と被処理材とを炉内に配置する際に被
処理材表面に層形成に十分な量のガスが到着し得るよう
に、被処理材と容器間の距離および容器中に充填される
処理剤の量などが決定される。容器と被処理材間の距離
は短かい方が層形成に有利であるが、あまり短かいと流
動化が阻害されることになる。容器は第６図及び第７図
に示すように被処理材よりも流動化ガス導入口側に配置
されているのが望ましい。これは、容器中の処理剤粉末
から発生したガスが流動化ガスによシ運ばれて被処理材
表面に効率よく接触するためである。また、容器と被処
理材とが流動化ガスの流れに対して同一レベルの位置に
あるように配置してもよい。しかし同一レベルの位置に
配置する場合には、容器と被処理材との流動化ガスの流
れ方向に対して垂直な断面積の合計が、流動層の垂直断
面積の鴇以下となるようにする。％より大きいと正常な
流動化が起こりにくい。

流動化ガスは第１図及び第２図に示すように流動層式炉
のガス導入口１１から導入し、ガス分散板１２を経て耐
火物粉末５を流動化させる。耐火物粉末５は炉内に吹き
上げられ、しかも引続き流入する流動化ガスの圧力によ
り落下せず、浮遊状態で炉内を移動する流動層となる。

また加熱されることにより容器中の処理剤粉末が反応し
て炭化物または窒化物形成に関与するガスか発生し。

導入した流動イヒガスによって被処理材表面にガスが運
ばれる。

上記加熱工程は、＠媒体である流動層を加熱することに
より行なう。加熱の具体的手段は、第１図のように流動
層を含も流動層式炉１を電気炉等の外部加熱器２内に装
入して、外部から流動層を加熱する方式、あるいは流動
層式炉内に設けられたり口熱器により、直接流動層を加
熱する方式のいずれでもよい。

加熱温度は７００〜１２００℃の＠日内で選択される。

７００’Ｃ未満では２層形成速度が著しく遅くなり、１
２００’ｃを超えると、被処理材母材の劣化を生ずるお
それがあり、好ましくない。しかし。

前述の鉄合金材料を予め窒化処理したものを被処理材と
して１本発明の処理を行なう場合には、窒化処理によっ
て形成された鉄の窒化物（炭素を含む鉄合金材料の場合
には鉄の炭窒化物）中に処理剤中の炭化物または窒化物
形成元素が拡散い該元素が鉄と置換反応を起こし、該元
素の窒化物（炭素を含む鉄合金材料の場合には該元素の
炭窒化物）が形成される。この場合、比較的低温でも表
面層を形成することができ、加熱温度は４００〜１２０
０℃の範囲内でよい。

処理時間は被処理材の組成、形成する層の組成、厚さな
どを考慮して１〜５時間の範囲で選択される。一般に、
一定厚さの層を得るには、高い処理温度では比較的短か
い処理時間、低い処理温度では比較的長い処理時間を必
要とする。

なお１条件によっては、耐火物粉末がガス分散板の孔に
詰まって正常な流動化が阻害されることかあり、これを
防止するため、ガス分散板と耐火物粉末との間に粗粒（
粒度１０〜２０メツシユ）のアルミナ等の耐火物を置い
てもよい。

本発明において、流動層式炉内に処理剤を充填した容器
、被処理材及び耐火物粉末を配置し。

その後流動化ガスを導入する順序で操作してもよく、逆
に、先に流動化ガスを炉内に導入した後。

容器、被処理材及び耐火物粉末を配置する順序でもよい
。

本発明において、第８図に示すような装置を用いて処理
してもよい。すなわち流動層式炉本体１を炉本体の内径
よシ小さい内径の円筒１３で２つに仕切った構造のもの
であシ、炉本体１内面と円筒１３との間に処理剤充填容
器４を装着したものである。円筒１３内のガス導入口１
１側にガス分散板１２が設けられ、該分散板上に流動層
を構成するアルミナ等の耐火物粉末５を配置する。該円
筒１３の側面はガス分散板よりガス排出側か。

ガスは通すが処理剤粉末は通さない構造２例えば網状構
造の多孔質とする。そして流動化ガスを炉のガス導入口
１１から注入し９円筒１３内のガス分散板１２を経て耐
火物粉末を流動化させる。それと同時に処理剤粉末から
発生したガスを被処理材表面にすみやかに供給するため
炉本体１内面と円筒１３との間に装着した容器４にアル
ゴン等の不活性ガスを第２のガス導入口１４を経て導入
する。この不活性ガスの導入量は流動化ガスのＬ／１０
〜Ｖ２程度がよい。導入量かあ１り多いと処理剤の層形
成能力が早く消失い逆に導入量が少ないと処理剤から発
生したガスの被処理材への供給量が少なく、不活性ガス
の導入による効果が得られにくい。

また２本発明の表面処理方法の前に、被処理材だ浸炭処
理あるいは窒化処理を予め施す場合。

本発明の装置を用いてそれらの処理を行なうことができ
る。すなわち、流動層式炉に被処理材と耐火物粉末とを
配置し、一方、処理剤充填用容器は炉外へ取り出す。そ
して、該炉中に浸炭用ガスあるいは窒化用ガスを導入し
て浸炭処理あるいは窒　　゛比処理を行なう。その後、
上記浸炭用ガスあるいは窒化用ガスをアルゴン等の流動
化ガスに切換え。

処理剤を充填した容器を炉内に配置して１本来の表面層
を形成する処理を行なう。このようにしてひとつの流動
層式炉を利用して、浸炭あるいは窒化処理と本発明の表
面処理との双方を行なうことができる。

また１本発明により炭化物から成る表面層を形成した場
合、その被処理材の表面層直下に、炭化物層形成に炭素
が奪われ、炭素憧が不足し軟化した部分が生じることが
ある。そこで９表面層形成後被処理材を加熱することに
より、上記軟化部分に母材深部から炭素を拡散供給して
軟化の回復を図ることができる。この加熱処理も上記と
同様に流動層式炉を利用して行なうことかできる。

なお、上記の浸炭処理、窒化処理及び炭素拡散の加熱処
理も通常の流動層式炉を利用する場合には、処理剤充填
用容器を炉外釦取り出す必要がある。しかし、第１０図
に示すように処理剤充填用容器を炉内で上下に移動する
装置を用いれば。

容器を炉外に出す必要はない。すなわち、浸炭処理、窒
化処理あるいは炭素拡散の加熱処理を行なう際には、容
器４を炉１の上部に移動させ、そして本発明の表面層形
成処理を行なう際には、容器４を流動化している耐火物
粉末５中に降ろし、被処理材３の近傍に１で移動させて
、処理する。この装置では、処理剤充填用容器を上下に
移動し。

導入するガスを切換えるのみで、浸炭処理等と表面層形
成処理とを即座に切換えて行なうことができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、処理剤粉末が容器に充填され、被処理
材と接触しないだめ、処理剤粉末が被処理材表面へ付着
することが全くない。そのため被処理材表面に常に鏡面
状態の炭化物Ｎまたは窒化物層を形成することができる
。

また、処理剤粉末と流動層を形成する耐火物粉末とが分
離された構造になっているため、処理剤の層形成能力が
低下し、処理剤粉末を取り替える場合、従来のように耐
火物粉末をも取り替える必要はなく容器に充填されてい
る処理剤粉末のみを取り替えればよい。従って、処理剤
粉末の交換が簡便かつ迅速に行なうことができる。

〔実施例〕

以下２本発明の詳細な説明する。

実施例１゜ 第１図に示す流動層式炉を用いて１本発明の炭化物被覆
処理を行なった。流動層式炉１は、ガス供給通路である
流動化ガス導入口１１が開口しυ６Ｄ部１１の直上に、
炉内を２つに仕切るガス分散板１２が設けられている。

ガス分散板１２け厚さ方向に貫通する多数のガス分散孔
１２１を有する。炉本体１の頂部には、取りはずし自在
の蓋６がかぶせられ、蓋６の一部には、ガス排出通路６
１が開口している。Ｍ６の炉内面側には被処理材及び処
理剤充填容器を吊るナフツク６２が設けられている。炉
本体１の外周には、加熱器２が設置されている。でた炉
本体１は耐熱鋼装であり。

かつ杉犬は内径６ｍ×高さ８０画の円柱形状である。そ
して、炉内に処理剤充填用容器と被処理材とが配置さす
るようになっている。

１ず、上記流動層式炉のガス分散板１２上に２に９のア
ルミナ（Ａｇ２０ａ）粉末（８０〜１００メツシュ］ヲ
首いた。流動化ガスとしてアルゴンガスを流動化ガス導
入口での圧力１．５Ａｐ／ｄ　、炉内での流速５０１）
７１／分で、流動化ガス導入口１１より炉本体１内に送
入することにより上記アルミナ粉末を流動化して流動層
を形成した。次いで流動層を、　　加熱器２により１０
００°Ｃに加熱した。

吹に、フェロバナジウム粉末（１ｏＯ〜２００メツシユ
）８０％、塩化アンモニウム粉末（８０〜２００メツシ
ユ）２％、残部アルミナ粉末（８０〜１００メツシユ）
とから成る処理剤８０ＯＮを用意した。また直径１，５
ｃ１Ｒ，長さ２０１の円柱状の処理剤充填用容器を４個
準備した。該容器は、被処理材と相対する側面部分は３
５０メツシユの穴を有するステンレス製金網で作られて
いる。これら容器に上記処理剤を２００ｙずつ充填した
。

炉本体１の蓋６を開け、Ｉず被処理材３として直径１１
．長さ５ａｘの炭素工具＆１ｉＪＩｓｓＫ４　を容器の
長手方向のほぼ中央に位置するように蓋６のフック６２
からステンレス環３１にょυ吊るして配置した。次いで
処理剤を充填した容器４を被ｌ　　処理材３の周囲に被
処理材から０．５ｆｆｌ＠Ｌで４個等間隔で配置した。

これら容器も蓋６のフック６２からステンレス線３１に
より吊るす０とにより配置した。

蓋６を閉めて１０００℃に２時間保持し、その後被処理
材のみを炉外へ取り出し、すげやく油冷した。被処理材
表面には約５ｊｕｎのＶＣ層が形成されており、しかも
付着物は全くなく平滑であった。

実施例２゜ １ず実施例１と同様の流動層式炉のガス分散板上に２ｋ
ｑのアルミナ粉末（８０〜１００メツシユ）を置いた。

処理剤の各成分の配合割合を７０％のフェロチタン粉末
（１００〜２００メツシユ）、２．５％の弗化チタン粉
末（８０〜２００メツシユ）及び残部アルミナ粉末（８
０〜１００メツシユ）とした処理剤８００ｙを用意した
。この処理剤を第４図に示すような外径４．５　ｎ　、
内径３．０ＣＩＩｔ、長さ１５ｃＭの円筒状で内周面が
ステンレス金網から成る容器に充填した。第４図に示す
ように、炉内に上記容器を配置し、更に、容器の円筒中
央部に被処理材としての合金工具ｆＩｊＪＩＳＳＫＤ１
１（直径１１．長さ５１）を配置した。そして、流動化
ガスとしての窒素ガスを圧力１．５　ｋｑＡ４　、流速
１００ＣＩ１１／分で送入した以外は、実施例１と同一
条件で処理を行なった。被処理材表面には２〜３μｍの
Ｔｉ（ＮＣ）　　からなるチタンの炭窒化物Ｎが形成さ
れており、付着物は全くなく平滑であった。

実施例３゜ 本実施例では、実施例１の第１図に示す流動層式炉と同
様で、処理剤充填用容器と被処理材とを第９図の炉本体
断面図に示すように配置されてなる炉を使用した。すな
わち炉本体のほげ中央部に被処理材が配置され、処理剤
充填用容器３個がその周囲に等間隔で配置されてなる。

そして上記容器と被処理材の底部はそれぞｎ炉内のガス
分散板から１ＣＩＩＩの距離とした。

処理剤の各成分の配合割合を６０％の７エロバナジウム
粉末（１００〜２００メツシユ）、５％の塩化アンモニ
ウム粉末（８０〜２００メツシユ）及び残部アルミナ粉
末（８０〜１００メツシユ）とした処理剤を用意した。

この処理剤を直径２備、長式５３としての合金工具ｇＪ
ＺＳＳＫＤＩＩ（直径１ＣＭ。

長さ５ＣＩ１１）とを前記のように炉１内に配置い流動
化ガスとしてのアルゴンガスを圧力１．５　ｋｇ／ｄ　
。

流速１１００ｃ／分で送入した以外は実施例１と同一条
件で処理を行なった。被処理材表面には３〜４μｍの７
６層が形成されており、付着物は全くなく平滑であった
。

実施例４゜ 本実施例では、流動層式炉を用いて被処理材に浸炭処理
を行ない、その後炭化物被覆処理を行なった例を示す。

実施例１と同様な流動層式炉内に２に９のアルミナ粉末
（８０〜１００メツシユ）を配置し、流動化ガスとして
のアルゴンガスを導入してアルミナ粉末を流動化させた
。次いで骸炉を９５０°Ｃに加熱した後、被処理材とし
ての純鉄（直径１Ｇ、長さ５ＣＭ）を炉内に装入した。

炉上部に蓋をした後、アルゴンガスの供給を止めると同
時に浸炭用ガスを導入し、９５０″Ｃに１時間保持して
浸炭処理を行なった。なお浸炭用ガスはプロパンと空気
とを１：４の割合で混合したもので１００〜傅の流速で
導入した。その後、浸炭用ガスの供給を止めると同時に
アルゴンガスを１００Ｃ１１Ｉ／分の流速で導入してア
ルミナ粉末の流動化を維持した。次いで、実施例１と同
様な処理剤を充填した容器を実施例１と同様に被処理材
の周囲に配置し、炉を９５０°Ｃで２時間保持した。

その結果、被処理材表面には３〜４μｍ　（７）　７６
層が形成されており、付着物は全くなく平滑であった。

【図面の簡単な説明】

第１図、第４図、第６図、第８図、第１０図は１本発明
の装置の例を示す説明図であり、第２図は第１図の■−
■に沿う流動層式炉本体の断面■、第５図は第４図のｖ
−■に沿う炉本体の断面図、第７図は第６図の■−■に
沿う炉本体の断面図、第９図は実施例３の流動層式炉本
体の断面１て。 第３図は従来技術の装！を示す説明図である。 １・・・炉本体　　３・・・被処理材 ４・・・処理剤充填用容器　　５・・・耐火物粉末６・
・・蓋 第４図 第３図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）流動層式炉を用いて被処理材の表面に炭化物また
   は窒化物から成る表面層を形成する方法において、下記
   処理剤を多孔質体から成る容器に充填し、上記炉内にお
   いて上記容器とアルミナ等の耐火物粉末とを配置すると
   共に被処理材を上記容器と接触しない状態で配置し、加
   熱下において上記炉内に流動化ガスを導入して、被処理
   材の表面に前記表面層を形成することを特徴とする表面
   処理方法。 上記処理剤は、炭化物または窒化物形成元素の金属また
   はそれらの合金粉末と、アルカリ金属またはアルカリ土
   類金属の塩化物、弗化物、臭化物、ヨウ化物、ホウ弗化
   物のうちの１種または２種以上の粉末、または／および
   ハロゲン化アンモニウム塩、金属ハロゲン化物の一方ま
   たは双方の粉末とから成るものである。
2. （２）上記流動化ガスは、流動層式炉内での流速が５０
   〜７００ｃｍ／分となるように流動層式炉内に導入する
   特許請求の範囲第（１）項記載の表面処理方法。
3. （３）流動化ガス導入口とガス排出口とを有する流動層
   式炉と、該炉中の流動化ガス導入口側に設けられたガス
   分散板と、該炉中のガス分散板よりガス排出口側に設け
   られ、処理剤を充填するための多孔質体から成る容器と
   から成り、上記容器は被処理材と接触しない状態で配置
   されてなることを特徴とする表面処理装置。
4. （４）上記多孔質体から成る容器は、被処理材より流動
   化ガス導入口側に配置されてなる特許請求の範囲第（３
   ）項記載の表面処理装置。