KR101866754B1 - 저압 범위 내에서의 침탄방법 - Google Patents

저압 범위 내에서의 침탄방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 저압 범위 내에서의 침탄방법은, 대상금속에 전처리를 수행하는 (a)단계, 상기 대상금속을 반응챔버에 투입하고, 설정온도로 승온시키는 (b)단계, 상기 반응챔버에 반응가스를 5mbar 이하 0.5mbar 초과의 압력으로 공급하여 침탄을 가속시키는 (c)단계, 상기 반응챔버에 반응가스를 0.5mbar 이상 상기 (c)단계의 반응가스의 압력 이하로 공급하여 침탄을 확산시키는 (d)단계 및 상기 (c)단계 및 상기 (d)단계를 기 설정된 시간 간격으로 반복 수행하는 (e)단계를 포함한다.

Description

저압 범위 내에서의 침탄방법{Carburizing Method in Low-Pressure Range}
본 발명은 대상금속에 침탄층을 형성하기 위한 침탄방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 저압 범위 내에서 침탄을 수행하여 침탄 효과를 향상시킬 수 있도록 한 저압 범위 내에서의 침탄방법에 관한 것이다.
일반적으로 오스테나이트(austenite)계 스테인리스강의 경우, 상대적으로 우수한 내식성을 나타내고 있으나 Cl기가 존재하는 수용액에서는 피팅 부식에 취약하며, 경도가 상대적으로 낮아 마모에 취약하며, 특히 해수 조건에서 적용되기에는 다소 한계가 있다.
따라서 이와 같은 문제를 해결하기 위하여 종래에는 다양한 표면 개질법을 적용하여 질화 및 침탄을 수행하고 있다.
다만, 종래의 진공침탄방법은 일반적으로 처리가스를 6.6mbar 이상으로 공급하는 저진공 상태에서 이루어지는 경우가 많았다.
다만, 상기와 같이 고압력 하에서 침탄처리를 수행할 경우, 침탄층이 영역 별로 불균일하게 형성되는 문제가 있었다.
따라서 이와 같은 문제점들을 해결하기 위한 방법이 요구된다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 발명으로서, 저압 범위 내에서 효과적으로 균일한 침탄층을 형성하기 위한 방법을 제공하기 위한 목적을 가진다.
또한 복잡한 형상을 가지는 대상금속에도 적용이 가능한 침탄방법을 제공하기 위한 목적을 가진다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 저압 범위 내에서의 침탄방법은, 대상금속에 전처리를 수행하는 (a)단계, 상기 대상금속을 반응챔버에 투입하고, 설정온도로 승온시키는 (b)단계, 상기 반응챔버에 반응가스를 5mbar 이상 0.5mbar 초과의 압력으로 공급하여 침탄을 가속시키는 (c)단계, 상기 반응챔버에 반응가스를 0.5mbar 이상 상기 (c)단계의 반응가스의 압력 이하로 공급하여 침탄을 확산시키는 (d)단계 및 상기 (c)단계 및 상기 (d)단계를 기 설정된 시간 간격으로 반복 수행하는 (e)단계를 포함한다.
그리고 상기 (c)단계는 상기 반응가스를 3mbar의 압력으로 공급하고, 상기 (d)단계는 상기 반응가스를 0.5mbar의 압력으로 공급하는 것으로 할 수 있다.
또한 상기 (c)단계는 상기 반응가스를 5mbar의 압력으로 공급하고, 상기 (d)단계는 상기 반응가스를 0.5mbar의 압력으로 공급하는 것으로 할 수 있다.
그리고 상기 (e)단계는, 반복되는 상기 (c)단계의 총 공정 시간을 점차 단축시키는 것으로 할 수 있다.
또한 상기 (e)단계는, 반복되는 상기 (d)단계의 총 공정 시간을 점차 증가시키는 것으로 할 수 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 저압 범위 내에서의 침탄방법은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 저압 범위 내에서 침탄을 수행함에 따라 효과적으로 대상금속에 균일한 침탄층을 형성할 수 있는 장점이 있다.
둘째, 대상금속의 외관에 검댕(Sooting)을 발생시키지 않아 더욱 균질하고 고품질의 침탄층을 형성할 수 있는 장점이 있다.
셋째, 페룰 등 복잡한 형상을 가지는 대상에도 효과적으로 적용이 가능하다는 장점이 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 저압 범위 내에서의 침탄방법의 각 단계를 나타낸 흐름도;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 저압 범위 내에서의 침탄방법을 적용하기 위한 대상금속인 페룰의 모습을 나타낸 도면;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 저압 범위 내에서의 침탄방법에 있어서, 대상금속에 전처리를 수행하는 모습을 나타낸 도면;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 저압 범위 내에서의 침탄방법에 있어서, 대상금속을 반응챔버 내에 장입한 모습을 나타낸 도면;
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 저압 범위 내에서의 침탄방법에 있어서, 침탄 가속 과정과 침탄 확산 과정을 반복하는 과정을 나타낸 그래프;
도 6 내지 도 11은 압력 범위를 다양하게 변화시키면서 침탄처리를 수행한 결과들을 나타낸 도면; 및
도 12는 본 발명을 적용 가능한 다른 대상을 예시한 도면이다.
이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 저압 범위 내에서의 침탄방법의 각 단계를 나타낸 흐름도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 저압 범위 내에서의 침탄방법은 대상금속에 전처리를 수행하는 (a)단계와, 상기 대상금속을 반응챔버에 투입하고, 설정온도로 승온시키는 (b)단계와, 상기 반응챔버에 반응가스를 5mbar 이하의 압력으로 공급하여 침탄을 가속시키는 (c)단계와, 상기 반응챔버에 반응가스를 0.5mbar 이상 상기 (c)단계의 반응가스의 압력 이하로 공급하여 침탄을 확산시키는 (d)단계와, 상기 (c)단계 및 상기 (d)단계를 기 설정된 시간 간격으로 반복 수행하는 (e)단계를 포함한다.
그리고 본 실시예에서는, 상기 (e)단계 이후 대상금속을 냉각하는 (f)단계를 더 포함할 수 있다.
이하에서는 상기 각 단계에 대해 자세히 설명하도록 한다.
그리고 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 저압 범위 내에서의 침탄방법을 적용하기 위한 대상금속(10)은 스테인리스강 페룰(ferrule)인 것으로 하였다.
상기 페룰은 중공(12)에 의해 그 형상이 일반적인 대상에 비해 복잡하여 침탄 처리 시 불균일한 표면층이 형성되는 것은 물론, 또한 공정 변수의 제어가 어려운 단점이 존재한다. 따라서 일반적인 침탄방법을 적용하기가 어렵다는 문제가 있다.
본 실시예에 따른 저압 범위 내에서의 침탄방법은, 먼저 대상금속에 전처리를 수행하는 단계가 수행된다.
본 단계는 도 3에 도시된 바와 같이, 소정의 용기(50)에 유기용매(52)를 채운 뒤, 대상금속(10)을 유기용매(52) 내에 투입하여 세척하는 것으로 이루어질 수 있다.
이와 같이 하는 이유는 대상금속(10)인 페룰이 연삭 가공으로 인해 표면에 다양한 윤활유 및 이물질이 잔류하기 때문이다. 따라서 효과적인 침탄 공정을 위해, 유기용매(52)를 이용하여 세척을 수행하게 된다.
이때 상기 유기용매(52)로는 아세톤, 에탄올 등이 적용될 수 있으며, 본 실시예의 경우 용기(50) 하부에 구비된 초음파 진동자(55)를 이용하여 진동을 인가하며 상기 대상금속(10)을 아세톤 또는 에탄올에 약 5분간 세척하는 것으로 하였다.
또한 본 단계에서는, 상기 대상금속에 산세 공정을 수행하는 과정이 더 수행될 수 있다. 상기 산세 공정은 산액에 침지한 후에 세정하는 공정으로서, 상기 대상금속 표면에 형성된 자연산화막을 제거 또는 약화시키기 위한 것이다. 또한 이와 같이 하는 이유는, 이후 저온 분위기에서 우수한 침탄 효과를 얻기 위해서이다.
그리고 상기 산세 공정에 사용되는 산세용액은, 플루오린화 수소 암모늄((NH4)(HF2)), 질산, 물을 포함하는 제1용액과, 과산화수소, 물을 포함하는 제2용액이 7:3의 비율로 혼합된 성분을 가질 수 있다.
또한 상기 산세용액으로는 황산 10%, 염화나트륨 4%, 증류수 86%의 중량 비로 혼합된 용액이 사용될 수 있다.
또는 상기 산세용액으로서 질산 6~25%, 불화수소(HF) 0.5~8%, 상기 질산 및 불화수소의 비율에 따른 나머지 비율의 증류수가 부피 비로 혼합된 용약이 사용될 수도 있다.
다음으로, 상기 대상금속을 반응챔버에 투입하고, 설정온도로 승온시키는 (b)단계가 수행된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 단계에서는 반응챔버(100) 내에 대상금속(10)을 위치시켜 상기 대상금속(10)의 표면 온도를 적합하게 맞추게 된다.
본 실시예에서 상기 반응챔버(100)는 상기 대상금속(10)이 안착되는 스테이지(105)와, 제1가스주입구(110a)와, 제2가스주입구(110b)를 포함한다. 다만, 이는 하나의 실시예로서 다양한 반응챔버(100)가 적용될 수 있음은 물론이다.
그리고 본 실시예에서 상기 (b)단계는, 상기 반응챔버(100)를 진공 분위기로 형성하는 (b-1)단계와, 상기 반응챔버(100) 내를 목표온도로 승온시켜 상기 대상금속의 내부응력을 약화시키는 (b-2)단계와, 상기 반응챔버(100)에 처리가스를 주입하여 상기 대상금속(10)의 표면을 처리하고, 자연산화막과 대상금속의 결합력을 약화시키는 (b-3)단계가 순차적으로 수행될 수 있다.
보다 자세히 설명하면, 먼저 (b-1)단계에서 초기 진공 분위기를 형성한 뒤, 상기 (b-2)단계에서 상기 불활성가스를 선택적으로 주입하며 목표온도까지 승온시킨다. 여기서 목표온도는 상기 대상금속의 목표경도에 따라 적합한 온도를 적용할 수 있다.
예컨대, 대상금속의 목표경도를 가공 원상태로 유지하고자 할 경우, 상기 목표온도는 이후 수행될 (c)단계 및 (d)단계의 침탄 공정에서의 온도보다 낮은 온도로 설정될 수 있다. 본 실시예에서 대상금속의 목표경도를 가공 원상태로 유지하고자 할 경우, 200 내지 350℃로 대상금속을 처리하는 것으로 하였다.
그리고 대상금속의 목표경도를 가공 원상태보다 떨어뜨리고자 할 경우, 상기 목표온도는 이후 수행될 소재의 재결정온도 이상으로 설정될 수 있다. 본 실시예에서 상기 대상금속은 스테인레스강 재질의 페룰이므로, 대상금속의 목표경도를 가공 원상태보다 떨어뜨리고자 할 경우에는 그 목표경도에 따라 800 내지 1100℃ 사이에서 처리하는 것으로 하였다.
이와 같이 하는 이유는, 전술한 산세 공정과 같이 상기 대상금속(10)의 내부응력을 약화시키기 위한 것이다. 따라서 본 과정은 산세 공정과 선택적으로 수행될 수도 있으며, 또는 양 공정이 모두 수행될 수도 있음은 물론이다.
이후 (b-3)단계에서, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 반응챔버(100) 내에 처리가스를 주입하고, 대상금속에 따라 1~50시간 범위 내에서 대상금속(10)을 처리할 수 있다. 이때 본 실시예에서 상기 처리가스는 수소가스가 단독으로 사용될 수도 있으며, 수소와 탄화수소(C2H2, CH4 등)의 혼합가스가 사용될 수도 있다. 또는 질소 등과 같은 불활성분위기의 처리가스를 사용하거나, 처리가스를 주입하지 않고 진공분위기를 형성하는 것도 가능하다.
이상과 같이 (b)단계에서는 상기와 같은 공정을 수행하여 상기 대상금속(10)의 표면 온도를 상승시켜 상기 대상금속(10)의 내부응력을 약화시키고, 처리가스를 통해 표면의 자연산화막과 대상금속(10)의 결합력을 약화시켜 이후 침탄 공정이 보다 효과적으로 이루어질 수 있도록 한다.
다음으로, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 반응챔버(100)에 반응가스를 5mbar 이하 0.5mbar 초과의 압력으로 공급하여 침탄을 가속시키는 (c)단계와, 상기 반응챔버(100)에 반응가스를 0.5mbar 이상 상기 (c)단계의 반응가스의 압력 이하로 공급하여 침탄을 확산시키는 (d)단계를 반복 수행하는 (e)단계가 수행된다. 본 단계는 대상금속(10)의 표면에 침탄층을 형성하기 위한 공정이다.
구체적으로 상기 (c)단계에서는 500℃ 이하의 분위기 내에서 반응가스를 5mbar 이하 0.5mbar 초과의 압력으로 공급할 수 있다. 이때 상기 반응가스는 20~70%의 수소가스 및 30~80%의 아세틸렌가스의 혼합가스인 것으로 하였다.
상기 (d)단계의 경우, 상기 반응챔버(100)에 반응가스를 0.5mbar 이상 상기 (c)단계의 반응가스의 압력 이하로 공급할 수 있다.
상기 (e)단계는, 이상과 같은 (c)단계 및 (d)단계를 약 1시간 내지 50시간 동안 반복 수행하는 것이며, 이후 상기 대상금속(10)의 표면에 침탄층이 형성된다.
그리고 본 실시예에서, 상기 (c)단계 및 상기 (d)단계의 반복 패턴은 기 설정된 시간 간격으로 이루어질 수 있다. 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 저압 범위 내에서의 침탄방법에 있어서, 침탄 가속 과정과 침탄 확산 과정을 반복하는 과정을 나타낸 그래프가 도시된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 (e)단계는 반복되는 상기 (c)단계의 총 공정 시간을 점차 단축시키는 것으로 할 수 있으며, 또한 반복되는 상기 (d)단계의 총 공정 시간을 점차 증가시키는 것으로 할 수 있다.
이와 같은 경우 보다 우수한 침탄 효과를 얻을 수 있으며, 각 단계의 시간 간격은 대상금속(10)의 특성 및 공정 환경에 따라 설정될 수 있을 것이다.
그리고 본 실시예의 경우 상기 (c)단계의 총 공정 시간을 점차 단축시키는 방법과 상기 (d)단계의 총 공정 시간을 점차 증가시키는 방법을 동시에 적용하였으나, 이와 달리 어느 하나의 방법만이 수행될 수도 있음은 물론이다.
이상과 같이 본 발명은 0.5mbar 내지 5mbar 사이에서 침탄 가속 및 침탄 확산 과정을 반복함에 따라, 5mbar 이하의 저압 범위 내에서 종래의 침탄방법들에 비해 우수한 침탄 효과를 얻을 수 있다.
한편 본 단계 이후, 상기 대상금속(10)을 냉각하는 (e)단계가 더 수행될 수 있다. 상기 (e)단계는 상기 대상금속(10)을 자연 냉각시킬 수도 있으나, 별도의 냉각장치 또는 저온의 유체를 이용하여 급속하게 냉각시키는 방법이 적용될 수도 있다.
이하에서는 전술한 각 단계에서, 조건 변화에 따른 실험 결과를 설명하도록 한다.
도 6 내지 도 11은 압력 범위를 다양하게 변화시키면서 침탄처리를 수행한 결과들을 나타낸 도면이다.
먼저, 도 6의 경우 침탄 가속단계에서 반응가스의 압력을 5mbar로, 침탄 확산단계에서 반응가스의 압력을 0.5mbar로 공급하며 침탄처리를 수행한 결과이며, 도 7의 경우 침탄 가속단계에서 반응가스의 압력을 3mbar로, 침탄 확산단계에서 반응가스의 압력을 0.5mbar로 공급하며 침탄처리를 수행한 결과이다. 이때 공정의 후반으로 진행될수록 침탄 확산단계의 상대적인 처리시간을 침탄 가속단계에 비해 점차 증가시켰다.
도시된 바와 같이, 도 6 및 도 7 모두 침탄층이 균일하게 형성된 것을 명확하게 확인할 수 있으며, 특히 도 7의 경우 대상금속의 색이 밝은 은빛을 띄며, 균일한 침탄층이 육안으로 명확하게 확인된다.
즉 침탄 확산단계에서 반응가스의 압력을 0.5mbar로 하고, 침탄 가속단계에서 반응가스의 압력을 3mbar 내지 5mbar 사이로 할 경우 이상적인 침탄층을 형성할 수 있다. 특히 도면에서 확인할 수 있는 바와 같이 침탄 가속단계에서의 반응가스의 압력이 3mbar일 때 침탄층의 품질이 가장 우수하게 형성된다.
그리고 도 8의 경우 침탄 가속단계에서 반응가스의 압력을 5mbar로, 침탄 확산단계에서 반응가스의 압력을 0mbar, 즉 반응챔버 내를 진공 상태로 유지하여 공급하며 침탄처리를 수행한 결과이며, 도 9의 경우 침탄 가속단계에서 반응가스의 압력을 3mbar로, 침탄 확산단계에서 반응가스의 압력을 0mbar로 공급하며 침탄처리를 수행한 결과이다. 이때 공정의 후반으로 진행될수록 침탄 확산단계의 상대적인 처리시간을 침탄 가속단계에 비해 점차 증가시켰다.
도시된 바와 같이, 도 8의 경우 침탄층을 육안으로 확인하기가 어려우며, 도 9의 경우 침탄층이 약하게 형성되었으나 침탄층의 두께가 얇고, 대상금속의 전체 둘레에 걸쳐 불균일한 결과가 나타난다.
즉 침탄 확산단계에서 반응가스의 공급을 완전히 중단할 경우에는 침탄 효과가 크게 떨어짐을 확인할 수 있다.
그리고 도 10의 경우 침탄 가속단계 및 침탄 확산단계를 구분하지 않고 반응가스의 압력을 균일하게 3mbar로 공급하며 침탄처리를 수행한 결과이며, 도 11의 경우 침탄 가속단계에서 반응가스의 압력을 3mbar로, 침탄 확산단계에서 반응가스의 압력을 0.5mbar로 공급하되, 침탄 확산단계와 침탄 가속단계의 처리시간을 공정의 후반까지 동일 간격으로 유지한 결과이다.
도시된 바와 같이, 도 10 및 도 11 모두 침탄층을 육안으로 확인하기가 어려운 것을 확인할 수 있으며, 대상금속의 전체 둘레에 걸쳐 불균일한 결과가 나타난다.
즉 침탄 확산단계와 침탄 가속단계를 반복하지 않고 반응가스를 일정한 압력으로 공급하거나, 침탄 확산단계와 침탄 가속단계의 처리시간을 공정의 후반까지 동일 간격으로 유지할 경우 역시 침탄 효과가 크게 떨어짐을 확인할 수 있다.
한편 전술한 실시예의 경우 대상금속으로서 스테인리스강 페룰을 적용하였으나, 대상금속은 이에 제한되지 않고 다양한 종류가 사용될 수 있다.
예컨대, 도 12에 도시된 바와 같이 판형 열교환기가 대상금속으로서 적용될 수도 있다. 상기 판형 열교환기는 특성 상 우수한 내마모성과 내부식성을 동시에 나타낼 필요가 있으므로, 본 발명의 적용 대상으로서 적합하다.
이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.
10: 대상금속 50: 용기
52: 유기용매 55: 초음파 진동자
100: 반응챔버 105: 스테이지
110a: 제1가스주입구 110b: 제2가스주입구

Claims (5)

  1. 스테인리스강에 전처리를 수행하는 (a)단계;
    상기 스테인리스강을 반응챔버에 투입하고, 상기 반응챔버 내의 온도를 200~1100℃의 분위기로 형성하여 상기 스테인리스강의 표면 온도를 상승시킴에 따라, 상기 스테인리스강의 내부응력을 약화시키고 상기 스테인리스강과 자연산화막의 결합력을 약화시키는 (b)단계;
    상기 반응챔버에, 20~70%의 수소가스 및 30~80%의 아세틸렌가스가 혼합된 반응가스를 5mbar 이하 0.5mbar 초과의 압력으로 공급하여 침탄을 가속시키는 (c)단계;
    상기 반응챔버에, 20~70%의 수소가스 및 30~80%의 아세틸렌가스가 혼합된 상기 반응가스를 0.5mbar 이상으로 공급하는 상태를 유지하되, 상기 (c)단계의 반응가스 공급 압력보다는 낮은 압력으로 공급하여 침탄을 확산시키는 (d)단계; 및
    상기 (c)단계 및 상기 (d)단계를 기 설정된 시간 간격으로 반복 수행하는 (e)단계;
    를 포함하며,
    상기 (e)단계는,
    반복되는 상기 (c)단계의 총 공정 시간을 점차 단축시키는 것으로 하며,
    반복되는 상기 (d)단계의 총 공정 시간을 점차 증가시키는 것으로 하는 저압 범위 내에서의 침탄방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102188995B1 (ko) * 2018-10-31 2020-12-09 한국생산기술연구원 자연산화막 제거가스를 이용한 저온 침탄처리방법
KR102188994B1 (ko) * 2018-10-31 2020-12-09 한국생산기술연구원 탄소포텐셜 제어를 통한 저온 침탄처리방법

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004068154A (ja) * 2002-08-01 2004-03-04 Ipsen Internatl Gmbh 部材を黒化するための方法及び装置
KR20050106534A (ko) * 2004-05-04 2005-11-10 주식회사 케이피티 압력조절이 자유로운 철계 금속의 저온/저압 가스산질화 방법
KR20080095996A (ko) * 2007-04-26 2008-10-30 학교법인 동의학원 저온 플라즈마 기술을 이용한 스테인리스 스틸침탄질화층의 형성방법
KR20170052457A (ko) * 2016-09-20 2017-05-12 한국생산기술연구원 저온 진공침탄방법

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2681332B1 (fr) * 1991-09-13 1994-06-10 Innovatique Sa Procede et dispositif de cementation d'un acier dans une atmosphere a basse pression.
JPH06108223A (ja) * 1992-09-30 1994-04-19 Daido Steel Co Ltd 含Ｃｒ鋼製部材の浸炭前処理方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004068154A (ja) * 2002-08-01 2004-03-04 Ipsen Internatl Gmbh 部材を黒化するための方法及び装置
KR20050106534A (ko) * 2004-05-04 2005-11-10 주식회사 케이피티 압력조절이 자유로운 철계 금속의 저온/저압 가스산질화 방법
KR20080095996A (ko) * 2007-04-26 2008-10-30 학교법인 동의학원 저온 플라즈마 기술을 이용한 스테인리스 스틸침탄질화층의 형성방법
KR20170052457A (ko) * 2016-09-20 2017-05-12 한국생산기술연구원 저온 진공침탄방법

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