JPS63241156A - チタン製品の窒化処理装置 - 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〕 本発明は歯科用製品などのチタン製品の表面窒化処理装
置に関する。

〔従来の技術〕

従来、チタン製品の表面を窒化処理する方法としては、
例えば特公昭５６−４４１４８号で代表される純チタン
又はαチタン合金の表面窒化方法が存在する。この表面
窒化方法では、一つの庫内でチタン窒化物粉末と純チタ
ン又はαチタン合金を接触させた状態で窒素ガスを供給
し、７９０℃から８８０℃程度の加熱を行いながら、チ
タン製品の周りに存在させたチタン窒化物の粉末で被処
理用の純チタンなどの表面を窒化処理するものである。

又、他の方法として、窒素ガスを処理すべきチタン製品
に加熱状態下で接触させるガス窒化法が存在する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、前述の第１の方法においては、チタン窒化物を
用いて純チタン又はαチタン合金の表面に互いの反応に
より窒化物を作る構成の為、その処理時間が長くかかる
という欠点を有している。

又、第２のガス窒化法によれば、窒素ガス中に存在する
酸素や水素分の除去の為に、大型で且コスト的に大とな
る装置を必要とし、一般のローコスト化、汎用化という
意味では阻害する原因となっている。とりわけ窒素ガス
中に水素や酸素分が残存している時には、これらが処理
すべき純チタンやαチタン合金表面と反応して表面強度
を変化させたり、又はその着色を所望の色彩から他の色
彩へ変化させる傾向がある。

本発明は、このような従来の純チタンやチタン合金等の
チタン製品の表面窒化方法における、一つは装置が高額
となり複雑化することを単純化せんとするとともに、処
理時間を短時間で可能とし、窒化処理されたチタン製品
の表面状態も良好なチタン製品の窒化処理装置を提供せ
んとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕 本発明に係るチタン製品の窒化処理装置は、このような
問題点に鑑、み発明されたもので、有蓋外装管の内部に
、上方に開口した有底の内装管を内設して窒化処理用チ
タン製品配置部とし、窒素ガス供給手段に連結した前記
外装管内への流入口から内装管と外装管間との間の空間
及び内装管内を経て該内装管底部から外部へ導出し真空
手段に関係づけた流出口へかけて一つのガス流路手段を
形成し、前記窒化処理用チタン製品配置部又は該製品配
置部とは独立してガス流路にチタン小片又はチタン合金
小片を内蔵した窒素ガスフィルターを設け、前記外装管
の周囲に加熱手段を配してなることを特徴とする。

〔作　用〕

本発明の構成は上述のとおりであり、窒素ガス供給手段
と真空手段によって連続的にフローされる窒素ガスを加
熱手段により加熱状態下で流路手段に設けられた窒素ガ
スフィルターに内蔵されたチタン小片又はチタン合金小
片に接触させて窒素ガス中に含まれる水素や酸素分を除
去した後、純粋な窒素ガス状態としてこの窒素ガスを加
熱状態下でチタン製品配置部に配置した窒化処理用チタ
ン製品の表面と接触させて、その表面に窒化物層を形成
し、窒化チタン製品を得るものである。

〔実施例〕

本発明の詳細を更に図面に示した実施例にて説明する。

第１図は、本窒化処理装置の１実施例の説明図で、処理
炉１として、基板２上面に設けた凹所２゜に、有蓋管体
の下端縁外向きに形成した鍔部４゛をパツキン部材３を
介して密閉状態に設置して外装管４とし、該外装管４内
部の基板２の中央には、上端周縁から外向きに鍔部５゛
を形成した支持管体５を配し、該支持管体５上端面には
、有底で底部中央を下方へ開口した管体を配設して内装
管６とし、前記支持管５の内側及び外側位置の基板２に
は外部へ通ずる開口を設けてそれぞれ流出口８、流入ロ
アとし、該流入ロアから内装管６と外装管４との間の空
間、内装管６内及び支持管５内を経て流出口８へかけて
の一連のガス流路を形成し、流入ロアには窒素ガス供給
手段としての窒素ガスボンベ１０を絞り弁１■を経てパ
イプ９で連結し、流出口８には、真空手段としての真空
ポンプ１２及び減圧ポンプ１３をそれぞれバルブ１４及
び絞り弁１５を経てパイプ１６で連結しており、処理炉
１内のガスを吸引可能として窒素ガスを窒素ガスボンベ
１０から処理炉１内へ順次供給しうる流路を形成してい
る。又、前記処理炉１内の外装管４の周囲には処理炉１
内を処理温度まで加熱する為の加熱手段１７を配してい
る。本発明においては前記の如く処理炉１内をたて型２
重構造とすることにより、加熱手段１７による窒素ガス
の予熱活性化及びチタン製品Ｔとの反応をより効果的に
しうるちのである。

又、本実施例においては、内装管６内にチタン又はチタ
ン合金小片を充虜して窒素ガスフィルター【とするとと
もに、前記チタン又はチタン合金小片内にチタン又はチ
タン小片をチタン製品支持部材として窒化処理用チタン
製品Ｔを埋設して窒化処理用チタン製品配置部ａとし、
窒素ガスフィルターｆとチタン製品配置部ａとを一致さ
せている。

上記の窒化処理装置を使用してのチタン製品の窒化処理
の操作は、まず窒化処理用チタン製品配置部ａ及び窒素
ガスフィルターｆとしての内装管６内に充填されたチタ
ン又はチタン合金小片内に窒化処理用チタン製品Ｔを埋
没する。次いで絞り弁１１を閉じた状態で真空ポンプ１
２にて処理炉１内を高真空に減圧した後バルブ１４を閉
じ、絞り弁１１を開放して窒素ダスポンベ１０より処理
炉１内に窒素ガスを封入する。この減圧、窒素ガス封入
操作を２〜３回繰り返し、処理炉１内の空気をできるだ
け排除するとともに加熱手段により、処理炉１内を所定
処理温度、例えば７００℃〜８８０℃程度に加熱し、し
かる後窒素ガスボンベ１０に連結した絞り弁１１を調節
して窒素ガスを供給すると同時に、絞り弁１５を調節し
ながら減圧ポンプ１３を作動させ、例えば３００〜数Ｔ
ｏｒｒの減圧状態で窒素ガスをフローさせて窒化処理を
行うものである。而して、窒素ガスボンベ１０から流入
ロアを経て処理炉１内へ導入された窒素ガスは外装管４
周囲の加熱手段エフによって予め予熱されることにより
活性化された後、内装管６内の窒素ガスフィルターｆと
してのチタン又はチタン合金小片とまず接触して該窒素
ガス中に含まれている酸素や水素等の不純物が除去され
、純粋な窒素ガスとしてチタン製品Ｔと接触することに
よりチタン製品Ｔ表面と反応し、該表面に窒化物の被膜
を形成するものである。このとき、窒素ガスは、供給手
段としての窒素ガスボンベ１０と真空手段としての減圧
ポンプ１３によってフローさせることにより、常にチタ
ン製品Ｔには新鮮な窒素ガスが接触するので、より良好
な処理表面を形成しうるちのである。尚、処理時の窒素
ガス圧を上述の如く３００〜数Ｔｏｒｒの減圧状態とす
ることにより、チタン製品の窒化処理表面を良好にする
ものである。又、上記の処理操作手順としては、操作初
期において上記のように処理炉１内を真空ポンプ１２で
減圧して高真空とした状態で窒素ガスを導入したり、又
は窒素ガスを処理炉ｌ内を通過させながら該処理炉１内
を窒素ガス雰囲気にする方法等が採用される。又、加熱
も処理炉１内を窒素ガス雰囲気にした後に加熱したり、
又は予め処理炉１内を昇温させておき、この状態で処理
用部材としてのチタン製品Ｔを挿入し、且つ窒素ガスを
供給したりすることも任意にしうろことである。尚、本
実施例では真空手段として真空ポンプ１２と減圧ポンプ
１３を併用することにより、処理開始時の処理炉１内の
窒素置換を迅速に行い且つ処理時の窒素ガスのフローを
容易に調節しうるようにしているが、この真空ポンプ１
２及び減圧ポンプ１３を一つのポンプで併用することも
できる。

又、基板２内は水冷構造としてもよい。

ここで、窒素ガスフィルターｆとして用いるチタン小片
又はチタン合金小片は、加熱により窒素ガス中の酸素分
等と接触して燃焼しない程度の大きさ又は形状のものが
使用されなければならない。

即ち、窒化が通常７００℃程度から開始するので、この
温度程度でチタン又はチタン合金小片が窒素ガス中の酸
素分等と接触することにより、燃焼を始めない大きさで
あることが必要であり、その大きさとしては１００メソ
シユ程度であるが、更に窒素ガス中の酸素、水素等をチ
タン製品表面より窒素ガスフィルターｆとしてのチタン
又はフェロチタン小片と反応させ易くするためには、窒
素ガスフィルターｆの温度をチタン製品配置部ａの温度
より高（設定する方が有利であり、そのために８０メツ
シユよりも大きなチタン又はフェロチタン小片を用いる
ことがより好ましい使用態様といえる。

このような大きさのものを使用することにより、チタン
製品表面における窒化処理温度より高い温度あ加熱状態
下の窒素ガスと接触しても、窒素ガス中の酸素や水素成
分と接触して燃焼することを阻害するに充分な状態を与
えるのである。更に、窒素ガスフィルターｆと窒化処理
用チタン製品配置部ａを重合して設けた場合には、窒素
ガスがチタン小片又はチタン合金小片間を通過しチタン
部材と容易に接触させる為には、なるべく細かい小片で
ない状態、即ち通気性が良い状態が望まれるところであ
る。この意味からは、６０メツシユよりも大きな小片、
例えば３５メツシユ乃至ＬｏＩ程度の小片を用いれば、
チタンの窒化初期の温度が約７００℃程度で又、変形点
が９００℃弱であることから、窒素ガスと接触しても燃
焼が開始することもなく、且つ窒素ガスフィルターｆと
してのチタン又はチタン合金小片の寿命を延長すること
ができより好ましい使用態様といえる。尚、チタン小片
としては、純チタンの板状のもの、切屑及びスポンジチ
タン等、又チタン合金小片としてラエロチタン小片等が
使用しうる。

又、上記実施例においては、内装管６が窒素ガスフィル
ターｆとチタン製品配置部ａとを兼ねるものであるが、
第２図のように内装管６と外装管４との間の空間部を窒
素ガスフィルターｆとしてチタン小片又はチタン合金小
片を充填し、内装管６内をチタン製品配置部ａとしても
よい。この場合には、更に第３図に示したように、チタ
ン製品配置部ａに粒状、粉体状又は破砕片状部材、例え
ば石英ビーズ又は破砕片等を支持部材Ｓとしてチタン製
品Ｔの周囲に配することにより、該チタン製品Ｔに接触
する窒素ガスは、前記石英ビーズ間を通過してチタン製
品Ｔに接触する為チタン製品表面の全体に渡って均一に
接触し、もって窒化処理表面が均一状態となりより良好
な表面状態の窒化チタン製品をうるという効果を生ずる
ものである。前記支持部材Ｓとしては、上記石英ビーズ
又は破砕片の他に、該窒化処理温度７００〜８８０℃程
度以上の耐熱性を有するもの、例えばアルミナ、セラミ
ックス、バイコールガラス（高珪酸ガラス）等の粒状、
粉体状又は破砕片等のものを用いることができるが、多
孔質で内部にガス等を含有し易いものはそれらのガスが
窒化処理用チタン製品と接触してチタン製品表面と反応
して、チタン製品表面に窒化物層以外の被膜を形成した
りするので除外される。

又、本発明による窒化処理装置は、窒化ガスが窒化処理
用チタン製品Ｔに接触する前に窒素ガスフィルターｆを
通過すればよいのであるから、第４図のように内装管６
内の下部に支持部材Ｓを充議して該支持部材Ｓ内に窒化
処理用チタン製品Ｔを埋設して配置部ａとし、その上部
に窒素ガスフィルターｆとしてのチタン又はチタン合金
小片を配置してもよい。

〔発明の効果〕

以上の如く、本発明に係るチタンの窒化処理装置は、窒
素ガスを窒素ガス供給手段から前記流路手段内を通って
真空手段へ順次フローさせ、加熱状態下でフィルターに
内蔵されたチタン又はチタン合金小片に接触させて窒素
ガス中に含まれる水素や酸素等を除去した後純粋な窒素
ガス状態として加熱状態下でチタン製品配置部に配置し
た窒化処理用チタン製品の表面に常に新鮮な窒素ガスを
接触させることにより、簡単な装置で該チタン製品表面
に短時間でしかも均一な窒化物層を形成し、良好な窒化
チタン製品を提供しうるちのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るチタン製品の窒化処理装置の１実
施例を示す説明図、第２図、第３図、第４図は第１図に
おける装置の処理炉内の他の実施例を示す説明図である
。 １：処理炉、　２：基板、　３：パツキン部材、４：外
装管、　５：支持管体、　６：内装管、７：流入口、　
８：流出口、　９：バイブ、１０：窒素ガスボンベ、　
１１：絞り弁、１２：真空ポンプ、　１３：減圧ポンプ
、１４：バルブ、　１５：絞り弁、　１６：パイプ、１
７：加熱手段、 Ｔ：チタン製品、　ａ：チタン製品配置部、ｆ：窒素ガ
スフィルター、　Ｓ：支持部材。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）有蓋外装管の内部に、上方に開口した有底の内装
   管を内設して窒化処理用チタン製品配置部とし、窒素ガ
   ス供給手段に連結した前記外装管内への流入口から内装
   管と外装管間との間の空間及び内装管内を経て該内装管
   底部から外部へ導出し真空手段に関係づけた流出口へか
   けて一つのガス流路手段を形成し、前記窒化処理用チタ
   ン製品配置部又は該製品配置部とは独立してガス流路に
   チタン小片又はチタン合金小片を内蔵した窒素ガスフィ
   ルターを設け、前記外装管の周囲に加熱手段を配してな
   るチタン製品の窒化処理装置。
2. （２）窒化処理用チタン製品を内装管内に充填したチタ
   ン小片若しくはチタン合金小片、粒状、粉体状又は破砕
   片状の支持部材にて支持してなる特許請求の範囲第２項
   記載のチタン製品の窒化処理装置。