WO2017099025A1 - 軟窒化鋼部材およびその製造方法、プレッシャプレート、並びに、ブレーキパッド - Google Patents

軟窒化鋼部材およびその製造方法、プレッシャプレート、並びに、ブレーキパッド Download PDF

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range
phosphate
nitrogen compound
compound layer
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幸廉 須貝
佐藤　隆
基洋 花田
陽子 中澤
克司 関
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曙ブレーキ工業株式会社
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
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    • F16D69/00—Friction linings; Attachment thereof; Selection of coacting friction substances or surfaces
    • F16D69/04—Attachment of linings

Definitions

  • the present invention relates to a pressure plate and other steel members constituting a brake pad, which are subjected to gas soft nitriding, and a method for manufacturing the same. Furthermore, the present invention relates to a pressure plate using the nitrocarburized steel member and a brake pad using the pressure plate.
  • Brake pads which are the main parts of disc brakes for automobiles, are composed of a pressure plate made of ferrous metal and a friction material bonded to the surface of the pressure plate.
  • a brake pad is disposed so as to sandwich a disc brake rotor that rotates with the wheel, and the braking force is obtained by pressing the brake pad against the disc brake rotor and generating a frictional force.
  • a large shearing force acts between the pressure plate of the brake pad and the friction material, an adhesion strength that can withstand the shearing force is required for the adhesion between the pressure plate and the friction material.
  • the surface of the pressure plate before bonding the friction material may be subjected to blasting such as drive blast or wet blasting.
  • the surface is roughened and rusted at the same time.
  • oxide film are removed.
  • the presence of the concavo-convex structure due to the roughening causes the adhesive to enter the recesses when bonding the pressure plate and the friction material, and high anchor strength is obtained by the anchor effect.
  • rust or oxide film is removed from the surface of a steel member such as a pressure plate, rust or oxide film easily forms at the adhesive interface between the pressure plate and the friction material if water enters from the outside. Therefore, there is a problem that the adhesive strength with the friction material is reduced due to the rust and oxide film.
  • the surface of the pressure plate roughened by shot blasting is subjected to chemical conversion treatment to obtain phosphoric acid.
  • Forming a salt film and imparting a primary rust preventive effect to the pressure plate to prevent the generation of rust and oxide film during the production process is performed.
  • rust and oxide film may be generated on the surface of the pressure plate, and the adhesive strength with the friction material may be reduced, resulting in sufficient corrosion resistance (permanent protection). It is difficult to ensure the rust effect.
  • soft nitriding is performed on the surface of the pressure plate before the friction material is bonded.
  • This soft nitriding includes salt bath soft nitriding and gas soft nitriding.
  • Japanese Patent No. 3124433 describes a technique for forming a nitrogen compound layer on the surface of a pressure plate by salt bath soft nitriding.
  • the iron component in the surface portion of the pressure plate is eluted in the salt bath, so that the surface roughness of the pressure plate can be greatly improved and the adhesive strength can be greatly improved. it can.
  • it is necessary to use a cyanide compound which is problematic in terms of safety or environmental protection.
  • Japanese Patent Publication No. 53-47218 discloses that a pressure plate is treated at a treatment temperature of 500 ° C. to 650 ° C. in a mixed gas atmosphere composed of an endothermic metamorphic gas and ammonia gas, and 0.5 to 8 hours.
  • a technique for performing a gas soft nitriding treatment with a treatment time of 1 is described.
  • the surface of the pressure plate 1 is provided with a porous layer 4 having a surface roughness (JIS B0601: 1994) of 5 ⁇ m to 50 ⁇ m and fine irregularities, and has excellent corrosion resistance. Since the nitrogen compound layer 3 can be formed, the adhesive strength and the corrosion resistance can be obtained at the same time. However, it is difficult to sufficiently improve the surface roughness of the pressure plate only by gas soft nitriding.
  • Japanese Patent No. 4563285 describes a technique in which a surface of a pressure plate is subjected to shot blasting and then subjected to gas soft nitriding.
  • rust and oxide film are easily generated on the surface of the pressure plate. Therefore, a very thin oxide film is re-formed between shot blasting and gas soft nitriding, and gas soft nitriding is performed. May impede nitrogen penetration.
  • the oxide film existing on the surface of the pressure plate is replaced with a fluoride film with a fluorine-based gas, and the gas soft nitriding treatment is performed in a state where the underlying iron substrate is also fluorinated.
  • the technique applied is described. In this case, although the influence of the oxide film is mitigated, the gas soft nitriding treatment is performed in the presence of the fluoride film, so that the penetration of nitrogen is improved. A nitrogen compound layer cannot be formed.
  • the pressure plate is coated on a portion other than the adherend surface to which the friction material is adhered, and this painted surface is exposed to the environment for a long period of time. Accordingly, in the portion of the pressure plate surface where the painted surface is formed, excellent corrosion resistance is required for the nitrogen compound layer. However, if the nitrogen compound layer is directly exposed to the environment for a long time due to deterioration of the painted surface or the like, there may be a problem in the corrosion resistance of the nitrogen compound layer. Further, regarding the adherend surface, if the pressure plate is left under special conditions until the friction material is bonded, a problem may arise in the corrosion resistance of the nitrogen compound layer.
  • Japanese Patent No. 5520535 describes that a protective film such as a phosphate film is formed on a nitrogen compound layer formed after soft nitriding treatment on a steel member.
  • This protective film is intended to prevent damage and disappearance of the nitrogen compound layer by induction-hardening the nitrogen compound layer formed on the steel member by soft nitriding as it is.
  • this technique does not take into consideration the influence of rust and oxide film generated on the surface of the steel member before the formation of the nitrogen compound layer.
  • the present invention relates to a steel member such as a pressure plate, a nitrocarburized steel member provided with a nitrogen compound layer having corrosion resistance superior to that of the prior art, and a pressure plate and a brake pad using the nitrocarburized steel member.
  • the purpose is to provide.
  • the soft nitrided steel member of the present invention has a nitrogen diffusion layer formed on at least a part of the steel member, and a thickness from the surface of the steel member in the range of 5 ⁇ m to 30 ⁇ m on the nitrogen diffusion layer.
  • a nitrogen compound layer, and the outermost surface portion of the nitrogen compound layer is a porous layer having a thickness from the surface of the steel member in the range of 3 ⁇ m to 20 ⁇ m.
  • the surface of the nitrogen compound layer preferably has an arithmetic average roughness Ra in the range of 1.0 ⁇ m to 8.0 ⁇ m and a ten-point average roughness Rz in the range of 3 ⁇ m to 40 ⁇ m.
  • the difference in height between the most protruding portion and the most recessed portion of the surface of the nitrogen compound layer is preferably 5 ⁇ m to 50 ⁇ m.
  • the pressure plate of the present invention is made of the soft nitrided steel member, and includes a bonded surface to which a friction material is bonded, and a coated surface on which a coating film is formed, and the phosphate film is bonded to the bonded surface. It is characterized by doing.
  • the brake pad of the present invention is composed of a pressure plate and a friction material bonded to the surface of the pressure plate, and the pressure plate is made of the nitrocarburized steel member.
  • the method for producing the nitrocarburized steel member of the present invention A chemical conversion treatment step of forming a phosphate film having a thickness from the surface of the steel member of 0.05 ⁇ m or more by chemical conversion treatment using phosphate on the surface of the steel member; A gas soft nitriding treatment step of forming a nitrogen compound layer having a thickness from the surface of the steel member in the range of 5 ⁇ m to 30 ⁇ m by gas soft nitriding on the steel member on which the phosphate film is formed; , It is characterized by providing.
  • any of iron phosphate, zinc phosphate, manganese phosphate, and the like can be used.
  • iron phosphate is preferably used.
  • the treatment temperature is set in the range of 500 ° C. to 600 ° C.
  • the treatment time is set in the range of 0.1 hour to 4 hours. Is preferred.
  • Roughening step of roughening at least a part of the surface of the steel member by blasting and removing an oxide film present on at least a part of the surface of the steel member before the chemical conversion treatment step is preferably further provided.
  • a nitrocarburized steel member that has been subjected to gas nitrocarburizing treatment, which is more excellent in corrosion resistance than before.
  • a pressure plate having excellent corrosion resistance and sufficient adhesive strength with a friction material is obtained without performing special processes, special treatments, and special product management. Provided at low cost. Therefore, the industrial significance of the present invention is very great.
  • FIG. 1 is a schematic view showing a cross section in the vicinity of the surface of a steel sheet obtained by the present invention (Example 4).
  • FIG. 2 is a graph showing a wide scan spectrum by scanning X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) of a steel sheet obtained by the present invention (Example 4).
  • FIG. 3 (A) is a graph showing a narrow scan spectrum by XPS of oxygen of the steel sheet obtained by the present invention (Example 4), and FIG. 3 (B) is obtained by the present invention (Example 4). It is a graph which shows the narrow scan spectrum by XPS of phosphorus of the steel plate.
  • FIG. 4 is a graph showing a wide scan spectrum by XPS of the steel sheet obtained in Comparative Example 4.
  • FIG. 5A is a graph showing a narrow scan spectrum by XPS of oxygen of the steel sheet obtained by Comparative Example 4, and FIG. 5B is a narrow by XPS of phosphorus of the steel sheet obtained by Comparative Example 4. It is a graph which shows a scan spectrum.
  • FIG. 6 is a graph showing the results of elemental analysis from the surface to the inside by high frequency glow discharge emission spectroscopy (GDS) analysis of the steel sheet obtained by the present invention (Example 1).
  • FIG. 7 is a graph showing the results of elemental analysis from the surface to the internal direction by GDS analysis of the steel sheet obtained in Comparative Example 2.
  • FIG. 8 is a graph showing the results of elemental analysis from the surface to the inside by GDS analysis of the steel sheet obtained in Comparative Example 4.
  • FIG. 9 is a schematic view showing a cross section in the vicinity of the surface of a steel sheet obtained by a conventional technique (Comparative Example 4).
  • the pretreatment includes roughening treatment such as shot blasting treatment and removal of rust and oxide film.
  • roughening treatment such as shot blasting treatment and removal of rust and oxide film.
  • the oxide film is replaced with a fluoride film by fluorination treatment, nitrogen permeation is observed compared to the oxide film, but due to residual fluoride (fluorine compound), a nitrogen diffusion layer is formed on the surface of the steel member.
  • the nitrogen compound layer is not sufficiently formed. Under such circumstances, the formation of a phosphate film by phosphating as a pretreatment for nitrocarburizing is considered to be an impediment to nitrogen penetration, and thus has been studied so far. It never happened.
  • the nitrogen compound In connection with the soft nitriding treatment applied not only to the adherend surface of the pressure plate but also to the surface to be coated which is coated and exposed to the environment for a long time through the coating, the nitrogen compound As a result of earnest examination on the improvement of corrosion resistance by the layer, heat treatment is performed in a hydrogen reduction atmosphere without impeding the penetration of nitrogen into the steel member when phosphate treatment is applied as a pretreatment for soft nitriding. It was found that the corrosion resistance of the nitrogen compound layer can be further improved by the presence of the applied phosphate film on the outermost surface of the nitrogen compound layer. The present invention has been completed based on such findings.
  • the method for producing a nitrocarburized steel member according to the present invention is as follows. 1) The surface of the steel member having a thickness of 0.05 ⁇ m or more is formed by chemical conversion treatment using phosphate on the surface of the steel member. A chemical conversion treatment step of forming a phosphate film having a thickness of 2) and 2) the steel member in the range of 5 ⁇ m to 30 ⁇ m by gas soft nitriding treatment on the steel member on which the phosphate film is formed And a gas soft nitriding treatment step of forming a nitrogen compound layer having a thickness from the surface of the substrate.
  • the steel member used as a raw material for the method of manufacturing the soft nitrided steel member of the present invention is not particularly limited, and includes a wide range of carbon steel, low alloy steel, medium alloy steel, high alloy steel, cast iron, etc. used as machine components. Including.
  • the method for producing a nitrocarburized steel member of the present invention is suitably applied to a pressure plate that constitutes a brake pad.
  • a hot-rolled sheet for automobiles such as SAPH400 and SAPH440 and a hot-rolled high-tensile steel sheet for automobiles such as SPFH590 are suitably applied.
  • a chemical conversion treatment using phosphate is performed on the surface of the steel member, and a phosphate film is formed on the surface of the steel member.
  • the phosphate coating include an iron phosphate coating, a zinc phosphate coating, and a manganese phosphate coating.
  • iron phosphate it is most preferable to use iron phosphate for forming a phosphate film on a steel member such as a steel plate.
  • iron phosphate from the viewpoint of reducing the size of the waste water treatment apparatus due to the reduction of sludge.
  • This chemical conversion treatment is performed using a predetermined solution for phosphate coating treatment.
  • a phosphate film having a thickness of 0.05 ⁇ m or more, preferably 0.1 ⁇ m or more, more preferably 0.2 ⁇ m or more from the surface of the steel member to the surface of the steel member, Formed by chemical reaction.
  • the upper limit of the thickness of the phosphate coating is not particularly limited, but is regulated by the type of phosphate coating in relation to the chemical conversion treatment.
  • the upper limit is about 2.0 ⁇ m for the iron phosphate coating, about 5.0 ⁇ m for the zinc phosphate coating, and about 15 ⁇ m for the manganese phosphate coating.
  • the formation of the phosphate film by chemical conversion treatment can be regulated by the film mass or color.
  • the iron phosphate film is 0.2 g / m 2 to 1. 2 g / m 2 , preferably 0.3 g / m 2 to 1.0 g / m 2 , more preferably 0.4 g / m 2 to 0.8 g / m 2
  • phosphoric acid In the case of the zinc coating, it is in the range of 3 g / m 2 to 8 g / m 2 , preferably in the range of 3.5 g / m 2 to 7 g / m 2 , more preferably in the range of 4 g / m 2 to 6 g / m 2 .
  • a manganese phosphate coating In the case of a manganese phosphate coating, it is in the range of 3 g / m 2 to 20 g / m 2 , preferably in the range of 3.5 g / m 2 to 15 g / m 2 , and more preferably in the range of 4 g / m 2 to 10 g / m 2 . It is a range.
  • the color of the phosphate film should be in the range of blue or purple.
  • the gas soft nitriding is performed in a reducing atmosphere with hydrogen gas, the phosphoric acid present on the surface of the steel member is not oxidized, so that the surface of the steel member is not covered with the oxide of phosphoric acid, Since the iron constituting the steel member is not oxidized and iron oxide is not generated, the iron element is exposed on the surface of the steel member.
  • the phosphate film has a pinhole of several percent of its surface area, and through this pinhole, contact between the nitrogen element in the nascent stage due to the decomposition of ammonia gas and the iron element of the steel member is not hindered. It is considered that the reaction between the inner iron substrate and the nitrogen in the nascent stage proceeds.
  • phosphoric acid Since the inside of the furnace is a reducing atmosphere, phosphoric acid is not oxidized.
  • phosphoric acid exists in the form of Fe (H 2 PO 4 ) 2 , and the furnace for gas soft nitriding treatment It is considered that at the internal temperature, the formation reaction of iron nitride and the polymerization reaction of polyphosphoric acid proceed simultaneously.
  • a gas nitriding furnace similar to the conventional one can be used.
  • the conditions for the gas nitrocarburizing treatment should be appropriately selected according to the material of the target steel member and the performance of the gas nitrocarburizing furnace.
  • the thicknesses of the nitrogen diffusion layer and the nitrogen compound layer are predetermined. From the viewpoint of controlling within this range, the following conditions are preferable.
  • the treatment temperature in the gas soft nitriding treatment is preferably in the range of 500 ° C. to 600 ° C., and more preferably in the range of 530 ° C. to 590 ° C.
  • the processing temperature is less than 500 ° C.
  • a nitrogen diffusion layer and a nitrogen compound having a sufficient thickness cannot be formed.
  • the temperature exceeds 600 ° C., hard and brittle austenite is formed in the material, and the nitrogen diffusion layer and the nitrogen compound layer may not be stably formed.
  • the holding time at the above treatment temperature is preferably in the range of 0.5 to 4 hours, more preferably in the range of 1 to 3 hours.
  • the treatment time is less than 0.5 hour, a nitrogen diffusion layer and a nitrogen compound layer having a sufficient thickness cannot be formed.
  • the treatment time exceeds 4 hours, the nitrogen diffusion layer and the nitrogen compound layer hardly grow any more, so the productivity deteriorates.
  • ammonia (NH 3 ) gas which is a nitriding gas
  • the carbon supply source is not particularly limited as long as it is a carburizing gas.
  • hydrocarbons containing alcohol such as methanol (CH 3 OH), carbon monoxide (CO), carbon dioxide (CO 2 ) etc. can be used.
  • the flow rate of NH 3 in the range of 4.5m 3 /h ⁇ 5.5m 3 / h it is preferable that the flow rate of CH 3 OH in the range of 0.03L / h ⁇ 0.10L / h.
  • the pressure in the gas nitriding furnace can be adjusted to be about 0.2 kPa to 1.0 kPa, usually about 0.5 kPa to 0.7 kPa higher than the atmospheric pressure, as in general gas soft nitriding. preferable.
  • the gas nitriding furnace is preferably in an oxygen-free state with an oxygen concentration of less than 3% and a reducing atmosphere (hydrogen atmosphere) with hydrogen gas.
  • the phosphoric acid constituting the phosphate film existing on the surface of the steel member and the oxidation of iron element on the surface of the steel member are prevented, and the polyphosphoric acid polymerization reaction in the phosphate film is considered to be a predetermined. This is to advance the reaction.
  • the nitriding potential (K N ) is controlled in the gas nitrocarburizing process.
  • K N is 2 or more at 500 ° C. and K N is 1.3 or more at 550 ° C. and K at 580 ° C.
  • N is 1.0 or more and 600 ° C.
  • K N is required to be 0.7 or more.
  • the surface of the steel member is provided with a nitrogen compound layer having a concavo-convex structure having arithmetic average roughness Ra and ten-point average roughness Rz as described below (more specifically, Can form a porous layer.
  • the drive last needs to clean the surface of the steel member such as the pressure plate after the treatment.
  • the drive last involves the generation of a large amount of dust, and in order to protect the health of workers and ensure safety, it is essential to operate a dust collection facility.
  • the drive last is a dry process, and the surface oxidation proceeds immediately after the oxide film is removed. Therefore, it may be difficult to perform the gas soft nitriding process in the absence of the oxide film.
  • wet blasting is a wet process, the process surface can be cleaned simultaneously with the roughening process, and the cleaning process after the process can be omitted.
  • wet blasting is a wet process, the process surface can be cleaned simultaneously with the roughening process, and the cleaning process after the process can be omitted.
  • wet blasting as the roughening treatment.
  • any wet blasting device can be used, but in order to manage the roughness distribution of the surface of the steel member after processing narrowly, a flat-wetting wet blasting device is used. It is preferable to use it.
  • the blasting conditions are not particularly limited.
  • the present invention when the present invention is applied to the surface of a steel member to which a large shearing force acts, such as an adherend surface of a pressure plate, specifically,
  • the arithmetic mean roughness Ra of the surface of the steel member such as the pressure plate is set in the range of 1.2 ⁇ m to 8.0 ⁇ m after the gas soft nitriding treatment.
  • the ten-point average roughness Rz is preferably in the range of 3 ⁇ m to 40 ⁇ m.
  • the arithmetic mean roughness Ra of the surface of a steel member such as a pressure plate is preferably in the range of 0.5 ⁇ m to 10 ⁇ m, more preferably 1.0 ⁇ m to 7.0 ⁇ m after the blasting process and before the gas soft nitriding process.
  • the ten-point average roughness Rz is preferably in the range of 3 ⁇ m to 40 ⁇ m, more preferably in the range of 8 ⁇ m to 37 ⁇ m.
  • the arithmetic average roughness Ra and the ten-point average roughness Rz can be measured with a surface roughness measuring machine.
  • Conditions for controlling the arithmetic average roughness Ra and ten-point average roughness Rz of the surface of the steel member within the above ranges are the material and size of the steel member, the type of abrasive (projection material), the performance of the blasting device, etc. It is appropriately selected depending on.
  • the abrasive can be appropriately selected from spherical particle-shaped shots and beads, or a non-spherical particle-shaped grid with corners. It is preferable to use a grid made of corundum such as white alumina, brown alumina, black silicon carbide, or green silicon carbide, particularly white alumina with little residual impurities.
  • a grid is used as the abrasive, one having a particle size (grid number) in the range of # 24 to # 100, preferably in the range of # 36 to # 80, more preferably in the range of # 46 to # 60 is used. .
  • the air pressure for projecting the abrasive is in the range of 0.1 MPa to 0.5 MPa, preferably in the range of 0.2 MPa to 0.45 MPa, more preferably in the range of 0.3 MPa to 0.4 MPa.
  • the processing time of the blasting process is determined by the capability of the blasting apparatus or the shape of the nozzle, but is usually in the range of 1 to 600 seconds, preferably in the range of 1.5 to 450 seconds, more preferably 2 It may be set in the range of seconds to 300 seconds. When a normal mass production type blasting apparatus is used, a range of about 1 second to 20 seconds is sufficient.
  • the grid concentration is in the range of 5% by mass to 30% by mass, preferably in the range of 10% by mass to 25% by mass, and more preferably in the range of 15% by mass. The range is 20% by mass.
  • tap water or an alkaline aqueous solution such as Top Alclean (Okuno Pharmaceutical Co., Ltd.) or Chemicleaner (Nihon CB Chemical Co., Ltd.) is used as the treatment liquid.
  • the temperature of this treatment liquid is adjusted to a range of 5 ° C. to 90 ° C., preferably in a range of 20 ° C. to 70 ° C. in a state where it is mixed with an abrasive.
  • Examples of means for drying the surface of the steel member after the treatment by wet blasting while preventing its oxidation include vacuum drying, compressed air drying, and hot air drying. Moreover, before and after the drying step, it is preferable to completely remove moisture remaining on the surface with a hydrocarbon-based cleaning liquid that is less corrosive to metals.
  • hydrocarbon-based cleaning liquids include alcohol-based mixtures such as ethanol, octanol, and isopropyl alcohol (IPA), and it is particularly preferable to use octanol-based mixtures having a high moisture removal effect and a high boiling point. .
  • a soft nitrided steel member 1a of the present invention is formed on a nitrogen diffusion layer 2 formed on at least a part of the steel member 1a and the nitrogen diffusion layer 2.
  • the nitrogen compound layer 3 has a thickness from the surface of the steel member 1a in the range of 5 ⁇ m to 30 ⁇ m.
  • the outermost part of the nitrogen compound layer 3 is a porous layer 4 having a thickness from the surface of the steel member 1a in the range of 3 ⁇ m to 20 ⁇ m, and the steel member having a thickness of 0.05 ⁇ m or more is formed on the outermost part of the nitrogen compound layer 3.
  • a phosphate film 5 having a thickness from the surface 1a is provided.
  • the phosphate film 5 is heat-treated in a hydrogen reducing atmosphere, and as a result, a predetermined reaction such as a polymerization reaction of polyphosphoric acid occurs in the phosphate film 5.
  • the nitrogen diffusion layer is a layer formed by nitrogen permeating into a steel member, which is a base material, during the gas soft nitriding treatment, and nitrogen is solid-dissolved in a supersaturated state.
  • the thickness of the nitrogen diffusion layer is in the range of 10 ⁇ m to 500 ⁇ m, preferably in the range of 20 ⁇ m to 200 ⁇ m. From the viewpoint of obtaining a sufficient antirust effect, the thickness of the nitrogen diffusion layer is preferably 20 ⁇ m or more.
  • the thickness exceeds 500 ⁇ m, the dimensional accuracy of mechanical components to which soft nitrided steel members such as pressure plates are applied deteriorates, and the time required to form the nitrogen diffusion layer becomes long, resulting in increased productivity. May get worse.
  • the nitrogen diffusion layer is the same as the practical hardened layer depth (practical, ND-P) defined in JIS G0562, and means a depth up to a hardness higher by HV50 than the hardness of the base material.
  • the thickness of the nitrogen diffusion layer can be determined by performing a tempering treatment at 300 ° C., and measuring the thickness of the portion where the Fe 4 N ( ⁇ ′) needle crystals are deposited.
  • the nitrogen compound layer is a layer made of Fe 3 N or the like and has excellent corrosion resistance.
  • the gas soft nitriding treatment is performed in the state where the phosphate film is present on the surface of the steel member, as in the state where the oxide film is not present on the surface of the steel member, Since the nitrogen compound layer can be formed thickly, the corrosion resistance is further improved accordingly.
  • the thickness of the nitrogen compound layer is in the range of 5 ⁇ m to 30 ⁇ m, preferably 5 ⁇ m to 25 ⁇ m, more preferably 7 ⁇ m to 20 ⁇ m. If the thickness of the nitrogen compound layer is less than 5 ⁇ m, pores formed in the outermost portion of the nitrogen compound layer may penetrate the nitrogen compound layer and reach the nitrogen diffusion layer, so that sufficient corrosion resistance is obtained. May not be possible. On the other hand, even if it exceeds 30 ⁇ m, no further effect is obtained, and the time required for the gas soft nitriding treatment becomes long and productivity deteriorates.
  • the thickness of the nitrogen compound layer can be measured by treating the cross section of the steel member with a nital liquid and then observing the cross section with an optical microscope.
  • the porous layer is formed on the outermost part of the nitrogen compound layer, and is formed by the infinite number of nitrogen atoms that have entered the base material by gas soft nitrogen treatment and are recombined inside the base material and released as nitrogen gas. It is a layer which consists of pores.
  • the gas soft nitriding treatment is carried out in the state where the oxide film is present without being affected, as in the case where the oxide film is not present on the surface. Compared to what has been done, more nitrogen can be penetrated deeper. For this reason, a porous layer in which more pores are formed to a deeper position can be formed.
  • the pores constituting the porous layer do not penetrate the nitrogen compound layer and reach the nitrogen diffusion layer, The presence of the porous layer or pores does not reduce the corrosion resistance.
  • the porous layer is formed on the outermost part of the nitrogen compound layer as the nitrogen compound layer is formed by gas soft nitriding, and the thickness of the porous layer is arbitrary.
  • the thickness of the porous layer is in the range of 3 ⁇ m to 20 ⁇ m, preferably in the range of 5 ⁇ m to 15 ⁇ m, more preferably in the range of 7 ⁇ m to 10 ⁇ m. Adjusted.
  • the thickness of the porous layer can be measured by the same method as the thickness of the nitrogen compound layer.
  • a phosphate film is formed on the outermost surface portion of the nitrogen compound layer.
  • the phosphate film is formed on the surface of the steel member by a chemical conversion treatment process prior to the formation of the nitrogen compound layer. Thereafter, in the gas soft nitriding treatment step, nitrogen penetrates into the steel member regardless of the presence of the phosphate film to form a nitrogen diffusion layer and a nitrogen compound layer. Therefore, the phosphate film stays on the surface of the steel member and is present at the outermost surface portion of the nitrogen compound after the soft nitriding treatment step. Due to the presence of such a phosphate film, the corrosion resistance of the nitrogen compound layer can be improved in synergy with the thick formation of the nitrogen compound layer.
  • the phosphate constituting the phosphate film may be any of iron phosphate, zinc phosphate, and manganese phosphate. From the viewpoint of compatibility with the soft nitrided steel member, It is preferable to be composed of iron acid.
  • the phosphate coating is heat-treated in a gas soft nitriding treatment furnace in an oxygen-free and hydrogen-reducing atmosphere after the phosphate treatment in a gas soft nitriding treatment step.
  • phosphoric acid constituting the phosphate film is polymerized without phosphoric acid being oxidized, that is, a predetermined reaction such as a polymerization reaction of polyphosphoric acid occurs. It is thought that. More specifically, although it is estimated, the phosphate film of the present invention includes a phosphoric acid formed by merely a phosphate treatment in that it contains a polyphosphate or is entirely constituted by a polyphosphate. This is considered to be different from the salt film.
  • FIG. 3 (A) and FIG. 3 (B) show a steel member of the present invention, that is, a steel member on which an iron phosphate film that has been heat-treated in an oxygen-free and hydrogen-reduced atmosphere is formed after phosphate treatment.
  • FIG. 3 is a graph showing a narrow scan spectrum by XPS of scanning X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), FIG. 3 (A) shows a narrow scan spectrum by XPS of oxygen, and FIG. 3 (B) shows a narrow scan spectrum by XPS of phosphorus. It is a graph.
  • FIGS. 5 (A) and 5 (B) are graphs showing a narrow scan spectrum by XPS of a conventional steel member, that is, a steel member in which an iron phosphate film is simply formed by phosphating.
  • FIG. 5A is a graph showing a narrow scan spectrum of oxygen by XPS
  • FIG. 5B is a graph showing a narrow scan spectrum of phosphorus by XPS.
  • FIGS. 5 (A) and 5 (B) only the diphosphate peak is detected, whereas in FIG. 3 (A), in addition to the diphosphate peak, an iron oxide peak is seen, In FIG. 3B, in addition to the diphosphate peak, a single phosphorus (P) peak is observed.
  • the phosphate film is formed on the outermost surface portion of the nitrogen compound layer, but also the phosphorus (P) and the two are formed by XPS from this phosphate film.
  • a peak of a phosphoric acid compound containing a metaphosphoric acid compound such as phosphoric acid is detected. Since phosphorus (P) is detected not as a phosphoric acid compound but as a single phosphorus (P), the present inventors presume that the polymerization reaction of polyphosphoric acid in which the phosphoric acid compound is polymerized proceeds. Is.
  • XPS Scanning X-ray photoelectron spectroscopy
  • the structure of polyphosphoric acid that is considered to be formed in the outermost part of the steel member (the porous layer that constitutes the nitrogen compound layer) is unknown, but for example, only a phosphate film was formed by chemical conversion treatment.
  • a chemical reaction is caused to the phosphate film in the gas soft nitriding treatment process. ) Is detected.
  • the nitrocarburized steel member of the present invention is subsequently heat treated.
  • the nitrocarburized steel member is subsequently heat treated.
  • the outermost surface of the nitrocarburized steel member the nitrogen compound layer (3) A film of phosphorus and a phosphate compound is formed on the outermost surface of the soft nitrided steel member, whether or not phosphorus is present alone in the porous layer
  • polyphosphate is present in the outermost surface portion of the nitrocarburized steel member (that is, it contains polyphosphate or is composed of polyphosphate).
  • the phosphate film heat-treated in an oxygen-free and hydrogen-reduced atmosphere of the present invention is considered to have the above-described configuration.
  • the surface of the nitrocarburized steel member The effect of blocking water, oxygen, and the like by the coating is obtained, and the corrosion resistance due to the presence of the nitrogen compound layer can be further improved.
  • the thickness of the phosphate film is 0.05 ⁇ m or more, preferably 0.1 ⁇ m or more, and more preferably 0.2 ⁇ m or more, in relation to the effect of improving the corrosion resistance.
  • the upper limit of the thickness of the phosphate coating is limited by the type of phosphate and the conditions of chemical conversion treatment, and in the case of an iron phosphate coating, about 2.0 ⁇ m is the zinc phosphate coating. In this case, the upper limit is about 5.0 ⁇ m, and in the case of the manganese phosphate film, about 15 ⁇ m. It is possible to form a phosphate film exceeding these upper limits, but in this case, the adhesiveness with the adhesive is reduced or the film becomes too thick and rubs inside. Due to defects (cracks), film peeling occurs and there is a risk of exposing the iron base on the surface of the soft nitrided steel member.
  • This phosphate film can be measured by elemental analysis in the depth direction by high frequency glow discharge optical emission spectrometry (GDS).
  • GDS glow discharge optical emission spectrometry
  • the surface roughness of nitrogen compound layer is arbitrary except for the surface of a steel member to which a large shearing force acts, such as the adherend surface of the pressure plate.
  • the surface of the nitrocarburized steel member is required to have not only excellent corrosion resistance but also a sufficient anchoring effect, the condition is set so that the required surface roughness is obtained in the nitrocarburizing process. Therefore, it is necessary to appropriately adjust the surface roughness of the nitrogen compound layer by setting the surface roughness and / or providing a roughening treatment.
  • the surface roughness of the nitrogen compound layer is an arithmetic average roughness Ra in the range of 1.0 ⁇ m to 8.0 ⁇ m, preferably in the range of 1.2 ⁇ m to 6.5 ⁇ m, more preferably in the range of 1.5 ⁇ m to 5.0 ⁇ m.
  • the ten-point average roughness Rz is in the range of 3 ⁇ m to 40 ⁇ m, preferably in the range of 11 ⁇ m to 35 ⁇ m, more preferably in the range of 12 ⁇ m to 30 ⁇ m.
  • the average roughness of the surface of the nitrogen compound layer is less than 1.0 ⁇ m in arithmetic average roughness Ra, or less than 3 ⁇ m in ten-point average roughness Rz, a sufficient anchor effect cannot be obtained, and the pressure plate In some applications, sufficient corrosion resistance and coating strength may not be obtained.
  • the average roughness of the surface of the nitrogen compound layer exceeds 8.0 ⁇ m in terms of arithmetic average roughness Ra or exceeds 40 ⁇ m in terms of the ten-point average roughness Rz, the convex portions of the concavo-convex structure apply the paint. It protrudes from the coating film formed by this, and sufficient coating-film intensity
  • the surface of the steel member on which a large shearing force acts is subjected to a roughening treatment such as blasting, in this case,
  • a roughening treatment such as blasting
  • the arithmetic mean roughness Ra of the surface of the steel member is in the range of 1.2 ⁇ m to 8.0 ⁇ m, preferably in the range of 1.5 ⁇ m to 6.5 ⁇ m, more preferably in the range of 1.7 ⁇ m to 5.0 ⁇ m.
  • the ten-point average roughness Rz is preferably in the range of 3 ⁇ m to 40 ⁇ m, preferably in the range of 11 ⁇ m to 35 ⁇ m, and more preferably in the range of 12 ⁇ m to 30 ⁇ m.
  • the average roughness of the surface of the nitrogen compound layer is less than 1.2 ⁇ m in arithmetic average roughness Ra, or less than 3 ⁇ m in ten-point average roughness Rz, a sufficient anchor effect by blasting cannot be obtained, In some applications, such as pressure plates, sufficient adhesive strength may not be obtained.
  • the convex portion of the concavo-convex structure applies the adhesive. It protrudes from the adhesive layer formed by doing this, and similarly, sufficient adhesive strength may not be obtained.
  • the difference in height (distance in the vertical direction) between the most protruding part (most convex part) and the most concave part (most concave part) of the surface part of the nitrogen compound layer is 5 ⁇ m to A range of 50 ⁇ m is preferable, and a range of 10 ⁇ m to 30 ⁇ m is preferable.
  • the adhesive strength and the corrosion resistance can be further improved together with the action of the porous layer of the nitrogen compound layer.
  • pressure plate As an application of the soft nitrided steel member to which the present invention can be suitably applied, there is a pressure plate that constitutes a brake pad of an automobile disc brake.
  • the pressure plate is coated on the adherend surface where the friction material is adhered and the anchor effect is more important, and on the surface other than the adherend surface, and is exposed to the environment for a long period of time through this paint surface. It consists of the surface to be coated that is more important.
  • the gas soft nitriding treatment method of the present invention can be applied to both the adherend surface and the painted surface.
  • the adherend surface of the pressure plate has a complex structure in which a porous layer and a phosphate film consisting of innumerable pores formed by gas soft nitriding are present on the outermost surface of the concavo-convex structure formed by blasting. It is preferable to adopt a simple structure and to cause a high anchor effect between them when the pressure plate and the friction material are bonded. That is, the nitrocarburized steel member of the present invention is used in such a manner that the phosphate film becomes the adherend surface.
  • the brake pad using the pressure plate of the present invention is composed of the pressure plate of the present invention and a friction material bonded to the adherend surface of the pressure plate via an adhesive. For this reason, in the brake pad of this invention, it becomes possible to adhere
  • the pressure plate surface has excellent corrosion resistance, it is possible to effectively prevent a decrease in adhesive strength due to the occurrence of rust on the surface to be bonded, and to maintain excellent corrosion resistance for a long time on the surface to be coated. Thus, the occurrence of problems such as the occurrence of rust and loss of product aesthetics due to the occurrence of rust is prevented.
  • Example 1 In Examples and Comparative Examples, a SAPH400 steel plate (hot rolled steel plate for automobile structure) having a thickness of 1.6 mm, a width of 25 mm, and a length of 100 mm was used as a sample.
  • a SAPH400 steel plate hot rolled steel plate for automobile structure having a thickness of 1.6 mm, a width of 25 mm, and a length of 100 mm was used as a sample.
  • This steel plate is degreased with an organic solvent and dried, and then this steel plate is put into a flat-type manual wet blasting device (Mako Co., Cocot) and a white alumina grid (grid number: # 60) and Wet blasting was performed using a slurry having a concentration of 15% by volume consisting of an alkaline cleaning solution (Chem Cleaner 576, manufactured by Nippon CB Chemical Co., Ltd.).
  • an alkaline cleaning solution Chem Cleaner 576, manufactured by Nippon CB Chemical Co., Ltd.
  • the arithmetic average roughness Ra is 2.0 ⁇ m.
  • the point average roughness Rz was 15 ⁇ m.
  • This steel sheet was immersed in a 1.0 mass% iron phosphate-containing treatment solution (Million Chemical Co., Ltd., Grander DH-40L), and subjected to immersion treatment at a temperature of room temperature to 50 ° C. for about 3 minutes. The steel sheet after the chemical conversion treatment was dried.
  • a 1.0 mass% iron phosphate-containing treatment solution Million Chemical Co., Ltd., Grander DH-40L
  • this steel sheet was put into a gas soft nitriding furnace (Fujikoshi Co., Ltd., EQ-6S), the processing temperature was 570 ° C., the holding time at this processing temperature was 100 minutes, and the nitriding potential (K N ) was 1 .6 was subjected to gas soft nitriding treatment.
  • a gas soft nitriding furnace Flujikoshi Co., Ltd., EQ-6S
  • the processing temperature was 570 ° C.
  • the holding time at this processing temperature was 100 minutes
  • the nitriding potential (K N ) was 1 .6 was subjected to gas soft nitriding treatment.
  • 5.0 m 3 / h of ammonia was used as a nitrogen supply source
  • 0.05 L / h of methanol was used as a carbon supply source.
  • the steel sheet was cooled to room temperature, and the surface roughness of the steel sheet was measured in the same manner.
  • the arithmetic average roughness Ra was 2.2 ⁇ m
  • the ten-point average roughness Rz was 17 ⁇ m. .
  • a scanning X-ray photoelectron spectrometer manufactured by ULVAC-PHI Co., Ltd., Quantara SXM, irradiation X-ray: monochromatic AlK ⁇ , X-ray output 25 W, X-ray probe diameter: 100 ⁇ m
  • wide scan measurement pass energy: 280 eV
  • narrow scan measurement pass energy: 55 eV
  • the steel sheet was treated with a nital solution obtained by mixing ethanol and nitric acid (3% by volume), and then the cross section of the steel sheet was observed with an optical microscope to thereby determine the thickness of the nitrogen compound layer and the porous layer. The thickness of each was measured.
  • the elemental analysis in the internal direction from the surface of the steel sheet was performed by GDS using a Marcus-type high-frequency glow discharge surface analysis (GDS) apparatus (GD-Profiler 2 manufactured by Horiba, Ltd.), and the thickness of the iron phosphate coating was measured. Was measured.
  • the thickness of the nitrogen compound layer, the thickness of the porous layer, and the thickness of the iron phosphate film were 14 ⁇ m, 7 ⁇ m, and 0.8 ⁇ m, respectively.
  • the measurement result of elemental analysis by GDS is shown in FIG.
  • the hardness measurement using a micro Vickers hardness tester (formerly Akashi Seisakusho Co., Ltd. (currently Mitutoyo Co., Ltd., MVK-G1)) and the steel plate were subjected to tempering treatment at 300 ° C.
  • the thickness of the nitrogen diffusion layer was specified by measuring the thickness of the portion where the needle crystal of Fe 4 N ( ⁇ ′) was deposited. As a result, the thickness of the nitrogen diffusion layer was 300 ⁇ m.
  • Example 2 A soft-nitrided steel sheet was obtained and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the treatment temperature in soft nitriding was 500 ° C., 550 ° C., 560 ° C., 580 ° C., and 600 ° C. .
  • Table 1 shows the chemical conversion treatment conditions, the soft nitriding treatment conditions, and the results of the continuous salt spray test.
  • Example 4 the schematic which shows the cross section of the surface vicinity obtained by observing the cross section of a steel plate with an optical microscope is shown in FIG.
  • Example 4 the spectrum graph of the steel plate obtained by the wide scan measurement by XPS and narrow scan measurement (oxygen and phosphorus) is shown in FIG. 2, FIG. 3 (A), and FIG. 3 (B), respectively.
  • Example 7 Instead of the iron phosphate-containing treatment solution, a 3 mass% zinc phosphate-containing treatment solution (Nippon Parkerizing Co., Ltd., Palbond SX35) is used for immersion treatment at a temperature of room temperature to 50 ° C. for about 6 minutes. Except that, a soft-nitrided steel sheet was obtained and evaluated in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the chemical conversion treatment conditions, the soft nitriding treatment conditions, and the results of the continuous salt spray test.
  • Example 8 A soft-nitrided steel sheet was obtained in the same manner as in Example 1 except that the steel sheet after the chemical conversion treatment was dried without performing the wet blasting process and the gas soft nitriding process was performed on the steel sheet. Went. Table 1 shows the chemical conversion treatment conditions, the soft nitriding treatment conditions, and the results of the continuous salt spray test.
  • Example 9 Without performing wet blasting, the steel sheet after chemical conversion treatment was dried, and a soft nitridated steel sheet was obtained in the same manner as in Example 7 except that this steel sheet was subjected to gas soft nitriding treatment. Went. Table 1 shows the chemical conversion treatment conditions, the soft nitriding treatment conditions, and the results of the continuous salt spray test.
  • Example 10 A soft-nitrided steel sheet was obtained and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the dipping time was about 1 minute and the thickness of the iron phosphate film was 0.2 ⁇ m.
  • Example 11 A soft-nitrided steel sheet was obtained and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the immersion treatment time was about 10 minutes and the thickness of the iron phosphate film was 1.4 ⁇ m.
  • Example 1 A soft-nitrided steel sheet was obtained and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the steel sheet was subjected to gas soft nitriding treatment after degreasing treatment and wet blasting treatment without performing chemical conversion treatment. .
  • this comparative example there was a problem that rust was generated on the surface of the steel plate before the gas soft nitriding treatment, and deposits generated by reduction of the rust during the gas soft nitriding treatment were generated on the surface of the steel plate.
  • Table 1 shows the chemical conversion treatment conditions, the soft nitriding treatment conditions, and the results of the continuous salt spray test.
  • Comparative Example 2 A soft-nitrided steel plate was obtained and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the steel plate was subjected to gas soft nitriding treatment after degreasing treatment without performing wet blast treatment and chemical conversion treatment.
  • Table 1 shows the chemical conversion treatment conditions, the soft nitriding treatment conditions, and the results of the continuous salt spray test.
  • the measurement result of the elemental analysis by GDS about the comparative example 2 is shown in FIG.
  • Example 4 After degreasing, without performing wet blasting, only chemical conversion treatment was performed, and gas soft nitriding treatment was not performed. In the same manner as in Example 1, a soft-nitrided steel plate was obtained and evaluated. went. Table 1 shows the chemical conversion treatment conditions, the soft nitriding treatment conditions, and the results of the continuous salt spray test. Moreover, about the comparative example 4, the schematic which shows the cross section of the surface vicinity obtained by observing the cross section of a steel plate with an optical microscope is shown in FIG.
  • FIG.4 the spectral graph of the steel plate obtained by the wide scan measurement by XPS and the narrow scan measurement (oxygen and phosphorus) about the comparative example 4 is shown in FIG.4, FIG.5 (A) and FIG.5 (B), respectively.
  • the measurement result of the elemental analysis by GDS about the comparative example 4 is shown in FIG.
  • Comparative Example 6 A soft-nitrided steel sheet was obtained in the same manner as in Example 7 except that the time for the dipping treatment was extended excessively longer than usual and the thickness of the zinc phosphate film was set to 5.5 ⁇ m. Went. In Comparative Example 6, although no problem occurred from the viewpoint of corrosion resistance, it is assumed that the adhesion with the adhesive is lowered and the adhesion performance is lowered.

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Abstract

本発明は、耐食性が改善されたプレッシャプレートなどの軟窒化鋼部材を提供することを目的とする。鋼部材の表面に、化成処理により、０．０５μｍ以上の厚さを有する、リン酸塩皮膜を形成し、その後、ガス軟窒化処理により、５μｍ～３０μｍの範囲の厚さを有する、窒素化合物層を形成することにより、鋼部材の少なくとも一部に形成された窒素拡散層と、該窒素拡散層の上に形成され、５μｍ～３０μｍの範囲の該鋼部材の表面からの厚さを有する窒素化合物層を有し、該窒素化合物層の最表部は、３μｍ～２０μｍの範囲の前記鋼部材の表面からの厚さを有するポーラス層であり、該窒素化合物層の最表部に、０．０５μｍ以上の前記鋼部材の表面からの厚さを有し、ＸＰＳにより、リンおよびリン酸化合物のピークが検出されるリン酸塩皮膜を備えた軟窒化鋼部材を得る。

Description

軟窒化鋼部材およびその製造方法、プレッシャプレート、並びに、ブレーキパッド
　本発明は、プレーキパッドを構成するプレッシャプレート、その他の鋼部材であって、ガス軟窒化処理が施された軟窒化鋼部材およびその製造方法に関する。さらに、本発明は、この軟窒化鋼部材を用いたプレッシャプレート、および、このプレッシャプレートを用いたブレーキパッドに関する。
　自動車などのディスクブレーキの主要部品であるブレーキパッドは、鉄系金属製のプレッシャプレートと、このプレッシャプレートの表面に接着される摩擦材とにより構成される。
　このようなディスクブレーキでは、車輪とともに回転するディスクブレーキロータを挟むようにブレーキパッドが配置され、ブレーキパッドをディスクブレーキロータに押圧し、摩擦力を発生させることで制動力を得ている。このとき、ブレーキパッドのプレッシャプレートと摩擦材との間には大きなせん断力が作用するため、プレッシャプレートと摩擦材との接着には、そのせん断力に耐え得る接着強度が要求される。
　このため、摩擦材を接着する前のプレッシャプレートの表面には、ドライブラストやウェットブラストなどのブラスト処理が施されている場合があり、この場合、その表面が粗面化されると同時に、錆や酸化皮膜などが除去される。粗面化による凹凸構造の存在により、プレッシャプレートと摩擦材との接着時に、接着剤が凹部に入り込み、そのアンカー効果によって高い接着強度が得られる。しかしながら、プレッシャプレートのような鋼部材の表面から錆や酸化皮膜などが除去されても、外部から水などが浸入してしまうと、プレッシャプレートと摩擦材との接着界面に錆や酸化皮膜が容易に発生するため、この錆や酸化皮膜に起因して、摩擦材との接着強度が低下してしまうという問題がある。
　このため、日本国特開２００３－１４８５２８号公報や日本国特許第４５６３２８５号公報に記載されているように、ショットブラスト処理により粗面化したプレッシャプレートの表面に、化成処理を施して、リン酸塩皮膜を形成し、製造工程中における錆や酸化皮膜の発生を防止する一次防錆効果をプレッシャプレートに付与することが行われている。しかしながら、リン酸塩皮膜の形成のみでは、使用環境によっては、プレッシャプレートの表面に錆や酸化皮膜が発生し、摩擦材との接着強度が低下する場合があり、十分な耐食性（恒久的な防錆効果）を確保することは困難である。
　これに対して、ショットブラスト処理および化成処理に代替して、摩擦材を接着する前のプレッシャプレートの表面に、軟窒化処理を施すことが行われている。この軟窒化処理には、塩浴軟窒化処理とガス軟窒化処理がある。たとえば、日本国特許第３１２４４３３号公報には、塩浴軟窒化処理により、プレッシャプレートの表面に窒素化合物層を形成する技術が記載されている。この塩浴軟窒化処理では、プレッシャプレートの表層部の鉄成分が塩浴中に溶出することに起因して、プレッシャプレートの表面粗さを大きく改善して、接着強度を大幅に向上させることができる。しかしながら、塩浴軟窒化処理では、シアン化合物を使用する必要があり、安全面または環境保護の面で問題がある。
　一方、日本国特公昭５３－４７２１８号公報には、プレッシャプレートを、吸熱変成ガスとアンモニアガスとからなる混合ガス雰囲気中で、５００℃～６５０℃の処理温度、および０．５時間～８時間の処理時間で、ガス軟窒化処理を施す技術が記載されている。図９に示すとおり、ガス軟窒化処理によれば、プレッシャプレート１の表面に、表面粗さ（ＪＩＳ　Ｂ０６０１：１９９４）が５μｍ～５０μｍで、微細な凹凸を有するポーラス層４を備え、耐食性に優れた窒素化合物層３を形成することができるため、接着強度と耐食性を同時に得ることができる。しかしながら、ガス軟窒化処理のみによって、プレッシャプレートの表面粗さを十分に改善することは困難である。
　日本国特許第４５６３２８５号公報には、プレッシャプレートの表面に、ショットブラスト処理を施した後、さらにその表面にガス軟窒化処理を施す技術が記載されている。ただし、この場合も、プレッシャプレートの表面には錆や酸化皮膜が容易に発生するため、ショットブラスト処理後でガス軟窒化処理までの間に、ごく薄い酸化皮膜が再形成され、ガス軟窒化処理における窒素の浸透が妨げられる場合がある。
　日本国特開２０１２―２５１２１６号公報では、プレッシャプレートの表面に存在する酸化皮膜をフッ素系ガスによりフッ化膜に置換するとともに、その下の鉄素地もフッ化した状態で、ガス軟窒化処理を施す技術が記載されている。この場合、酸化皮膜による影響は緩和されるものの、フッ化膜の存在下でガス軟窒化処理が行われるため、窒素の浸透は改善されるものの、残留フッ化物の影響により、十分な厚さの窒素化合物層を形成することはできない。
　日本国特開２０１５－１１７７７７号公報では、プレッシャプレートの被接着面に存在する酸化皮膜を除去した後、酸化皮膜が形成されないように、被接着面に乾燥や洗浄を施して、被接着面に酸化皮膜が形成されない状態で、ガス軟窒化処理を行っている。このような表面の清浄度がきわめて高い状態では、被接着面が活性状態にあるといえることから、ガス軟窒化処理において、より多くの窒素をより深い位置まで浸透させて、窒素化合物層をより厚く形成することにより、その耐食性を向上させることができる。
　ここで、プレッシャプレートには、摩擦材が接着される被接着面以外の部分には、塗装が施され、この塗装面は環境下に長期間にわたって晒されることとなる。したがって、プレッシャプレートの表面のうち、この塗装面を形成する部分においては、窒素化合物層に対して優れた耐食性が要求される。しかしながら、塗装面などの劣化により、窒素化合物層が直接環境下に長期間にわたって晒されると、窒素化合物層の耐食性に問題を生ずる場合がある。また、被接着面に関しても、摩擦材の接着までに特殊な条件下でプレッシャプレートが放置された場合には、窒素化合物層の耐食性に同様に問題が生ずる場合がある。
　なお、日本国特許第５５２０５３５号公報には、鋼部材に対し軟窒化処理後に形成される窒素化合物層の上に、リン酸塩皮膜などの保護膜を形成することが記載されている。この保護膜は、鋼部材の上に軟窒化処理により形成された窒素化合物層をそのまま高周波焼き入れすることによる窒素化合物層の損傷や消失の防止を図るものである。ただし、この技術でも、窒素化合物層の形成前に鋼部材の表面に生じた錆や酸化皮膜の影響については考慮されていない。
日本国特開２００３－１４８５２８号公報 日本国特許第４５６３２８５号公報 日本国特許第３１２４４３３号公報 日本国特公昭５３－４７２１８号公報 日本国特開２０１２－２５１２１６号公報 日本国特開２０１５－１１７７７７号公報 日本国特許第５５２０５３５号公報
　本発明は、プレッシャプレートなどの鋼部材であって、従来よりも優れた耐食性を備えた窒素化合物層を備えた軟窒化鋼部材、および、この軟窒化鋼部材を用いたプレッシャプレートおよびブレーキパッドを提供することを目的とする。
　本発明の軟窒化鋼部材は、該鋼部材の少なくとも一部に形成された窒素拡散層と、該窒素拡散層の上に、５μｍ～３０μｍの範囲の該鋼部材の表面からの厚さを有する窒素化合物層を有し、該窒素化合物層の最表部は、３μｍ～２０μｍの範囲の前記鋼部材の表面からの厚さを有するポーラス層であり、該窒素化合物層の最表部に、０．０５μｍ以上の前記鋼部材の表面からの厚さを有し、かつ、走査型Ｘ線光電子分光分析（ＸＰＳ）により、リン（Ｐ）およびリン酸化合物のピークが検出されるリン酸塩皮膜を備えることを特徴とする。
　前記窒素化合物層の表面は、１．０μｍ～８．０μｍの範囲にある算術平均粗さＲａと、３μｍ～４０μｍの範囲にある十点平均粗さＲｚとを備えることが好ましい。また、前記窒素化合物層の表面のうち、最も突出した部分と最も凹んだ部分の高低差は、５μｍ～５０μｍであることが好ましい。
　本発明のプレッシャプレートは、前記軟窒化鋼部材からなり、摩擦材が接着される被接着面と、塗膜が形成される被塗装面とを備え、前記リン酸塩皮膜を前記被接着面とすることを特徴とする。
　また、本発明のブレーキパッドは、プレッシャプレートと、該プレッシャプレートの表面に接着される摩擦材とにより構成され、かつ、プレッシャプレートが、前記軟窒化鋼部材からなることを特徴とする。
　本発明の軟窒化鋼部材の製造方法は、
　鋼部材の表面に、リン酸塩を用いた化成処理により、０．０５μｍ以上の前記鋼部材の表面からの厚さを有するリン酸塩皮膜を形成する、化成処理工程と、
　前記リン酸塩皮膜が形成された鋼部材に、ガス軟窒化処理により、５μｍ～３０μｍの範囲の前記鋼部材の表面からの厚さを有する、窒素化合物層を形成する、ガス軟窒化処理工程と、
を備えることを特徴とする。
　前記リン酸塩として、リン酸鉄、リン酸亜鉛、リン酸マンガンなどのいずれも用いることができるが、この中では、リン酸鉄を用いることが好ましい。
　前記ガス軟窒化処理において、アンモニアガスと浸炭性ガスとからなる混合ガス雰囲気を用い、処理温度を５００℃～６００℃の範囲に、処理時間を０．１時間～４時間の範囲に設定することが好ましい。
　前記化成処理工程の前に、ブラスト処理により、前記鋼部材の表面の少なくとも一部を粗面化するとともに、該鋼部材の表面の少なくとも一部に存在する酸化皮膜を除去する、粗面化工程がさらに設けられることが好ましい。
　本発明によれば、従来よりも耐食性により優れている、ガス軟窒化処理が施された軟窒化鋼部材が提供される。特に、本発明をプレッシャプレートに適用した場合、特殊な工程、特殊な処理、および特殊な製品管理を行うことなく、耐食性に優れ、かつ、摩擦材との十分な接着強度を備えたプレッシャプレートが低コストで提供される。したがって、本発明の工業的意義はきわめて大きい。
図１は、本発明（実施例４）により得られた鋼板の表面近傍の断面を示す概略図である。 図２は、本発明（実施例４）により得られた鋼板の走査型Ｘ線光電子分光分析（ＸＰＳ）によるワイドスキャンスペクトルを示すグラフである。 図３（Ａ）は、本発明（実施例４）により得られた鋼板の酸素のＸＰＳによるナロースキャンスペクトルを示すグラフであり、図３（Ｂ）は、本発明（実施例４）により得られた鋼板のリンのＸＰＳによるナロースキャンスペクトルを示すグラフである。 図４は、比較例４により得られた鋼板のＸＰＳによるワイドスキャンスペクトルを示すグラフである。 図５（Ａ）は、比較例４により得られた鋼板の酸素のＸＰＳによるナロースキャンスペクトルを示すグラフであり、図５（Ｂ）は、比較例４により得られた鋼板のリンのＸＰＳによるナロースキャンスペクトルを示すグラフである。 図６は、本発明（実施例１）により得られた鋼板の高周波グロー放電発光分光法（ＧＤＳ）の分析による、表面から内部方向の元素分析の結果を示すグラフである。 図７は、比較例２により得られた鋼板のＧＤＳの分析による、表面から内部方向の元素分析の結果を示すグラフである。 図８は、比較例４により得られた鋼板のＧＤＳの分析による、表面から内部方向の元素分析の結果を示すグラフである。 図９は、従来技術（比較例４）により得られた鋼板の表面近傍の断面を示す概略図である。
　従来、プレッシャプレートの被接着面などを含む、鋼部材の表面に、軟窒化処理を施す場合、その前処理として、ショットブラスト処理などによる粗面化処理や錆および酸化皮膜の除去などの処理が行われている。これは、鋼部材の表面に酸化皮膜などが存在した場合、これに起因して、軟窒化処理において窒素が鋼部材の内部まで十分に浸透しないと考えられるためである。また、フッ化処理により酸化皮膜をフッ化膜に置換した場合、酸化皮膜と比較して窒素の浸透が見られるものの、フッ化物（フッ素化合物）の残留のため、鋼部材の表面に窒素拡散層および窒素化合物層が十分に形成されない。このような事情から、軟窒化処理の前処理としてリン酸塩処理によるリン酸塩皮膜を予め形成してしまうことに関しても、窒素の浸透の阻害要因になると考えられたため、これまで検討がなされることはなかった。
　本発明者らは、プレッシャプレートの被接着面のみならず、塗装が施され、塗装を介して長期間にわたって環境下に晒される被塗装面に対しても施される軟窒化処理に関して、窒素化合物層による耐食性の向上について鋭意検討した結果、軟窒化処理の前処理として、リン酸塩処理を施した場合に、窒素の鋼部材内部への浸透を妨げることなく、かつ、水素還元雰囲気において熱処理が施されたリン酸塩皮膜を窒素化合物層の最表部に存在させることにより、窒素化合物層による耐食性をさらに改善させることが可能となるとの知見を得た。本発明は、このような知見に基づいて完成したものである。
（１）軟窒化鋼部材の製造方法
　本発明による軟窒化鋼部材の製造方法は、１）鋼部材の表面に、リン酸塩を用いた化成処理により、０．０５μｍ以上の前記鋼部材の表面からの厚さを有する、リン酸塩皮膜を形成する、化成処理工程と、２）前記リン酸塩皮膜が形成された鋼部材に、ガス軟窒化処理により、５μｍ～３０μｍの範囲の前記鋼部材の表面からの厚さを有する、窒素化合物層を形成する、ガス軟窒化処理工程とを備える。
　[鋼部材]
　本発明の軟窒化鋼部材の製造方法の原材料となる鋼部材は、特に限定されず、機械構成部品として使用される、炭素鋼、低合金綱、中合金鋼、高合金綱、鋳鉄などを広く含む。特に、本発明の軟窒化鋼部材の製造方法は、ブレーキパッドを構成するプレッシャプレートに好適に適用される。この場合、ＳＡＰＨ４００やＳＡＰＨ４４０などの自動車用熱間圧延板や、ＳＰＦＨ５９０などの自動車用加工熱間圧延高張力鋼板などが好適に適用される。
　［化成処理］
　本発明では、ガス軟窒化処理の前処理として、鋼部材の表面に、リン酸塩を用いた化成処理を施し、鋼部材の表面にリン酸塩皮膜を形成する。リン酸塩皮膜としては、リン酸鉄皮膜、リン酸亜鉛皮膜、およびリン酸マンガン皮膜が例示される。ただし、鋼板などの鋼部材へのリン酸塩皮膜の形成にはリン酸鉄を用いることが最も好ましい。また、スラッジの減少により、排水処理装置の小規模化を図る観点からも、リン酸鉄を用いることが好ましい。
　この化成処理は、所定のリン酸塩被覆処理用の溶液を用いて行われる。この化成処理により、鋼部材の表面に、鋼部材の表面から、０．０５μｍ以上の厚さ、好ましくは、０．１μｍ以上、さらに好ましくは０．２μｍ以上の厚さのリン酸塩皮膜を、化学反応により形成する。なお、本発明において、リン酸塩皮膜の厚さの上限は特に限定されるものではないが、化成処理との関係におけるリン酸塩皮膜の種類により規制される。たとえば、リン酸鉄皮膜の場合には２．０μｍ程度が、リン酸亜鉛皮膜の場合には５．０μｍ程度が、リン酸マンガン皮膜の場合には１５μｍ程度が、それぞれ上限値となる。
　また、化成処理によるリン酸塩皮膜の形成については、皮膜質量あるいは色味によって規制することも可能であり、皮膜質量によって規制する場合、リン酸鉄皮膜では、０．２ｇ／ｍ２～１．２ｇ／ｍ２の範囲、好ましくは、０．３ｇ／ｍ２～１．０ｇ／ｍ２の範囲、さらに好ましくは、０．４ｇ／ｍ２～０．８ｇ／ｍ２の範囲であり、リン酸亜鉛皮膜では、３ｇ／ｍ２～８ｇ／ｍ２の範囲、好ましくは、３．５ｇ／ｍ２～７ｇ／ｍ２の範囲、さらに好ましくは、４ｇ／ｍ２～６ｇ／ｍ２の範囲であり、リン酸マンガン皮膜では、３ｇ／ｍ２～２０ｇ／ｍ２の範囲、好ましくは、３．５ｇ／ｍ２～１５ｇ／ｍ２の範囲、さらに好ましくは、４ｇ／ｍ２～１０ｇ／ｍ２の範囲である。一方、色味によって規制する場合には、リン酸塩皮膜の色味が青ないしは紫の範囲となるようにする。
　［ガス軟窒化処理］
　本発明では、化成処理において、鋼部材の表面に化学反応によりリン酸塩皮膜を形成した状態で、この鋼部材に対して、無酸素状態かつ水素ガスによる還元雰囲気のガス窒化炉内で、ガス軟窒化処理を施す。このガス軟窒化処理により、鋼部材の表面にリン酸塩皮膜が存在する状態にも拘わらず、窒素がリン酸塩皮膜を含む鋼部材の表層部に、該リン酸塩皮膜がない状態と同様の深い位置まで浸透する。このメカニズムは、その解明はなされていないものの、以下のように推定される。
　すなわち、ガス軟窒化処理は水素ガスによる還元雰囲気で行われるため、鋼部材の表面に存在するリン酸が酸化されないために、鋼部材の表面がリン酸の酸化物で覆われることがなく、また、鋼部材を構成する鉄も酸化されず、酸化鉄が生成しないため、鋼部材の表面に鉄元素が露出している状態となる。リン酸塩皮膜には、その表面積に対して数パーセント程度のピンホールが存在し、このピンホールを通じて、アンモニアガスの分解による発生期の窒素元素と鋼部材の鉄元素との接触が妨げられず、内部鉄素地と発生期の窒素との反応が進行するものと考えられる。炉内が還元雰囲気であることから、リン酸が酸化されずに、たとえば、リン酸鉄皮膜の場合、リン酸がＦｅ（Ｈ２ＰＯ４）２の形態で存在し、ガス軟窒化処理の炉内温度において、窒化鉄の生成反応と、ポリリン酸の重合反応が同時に進行しているものと考えられる。
　本発明の軟窒化鋼部材の製造方法では、従来と同様のガス窒化炉を使用することができる。また、ガス軟窒化処理の条件としては、対象となる鋼部材の材質やガス軟窒化炉の性能に応じて適宜選択されるべきものであるが、窒素拡散層および窒素化合物層の厚さを所定の範囲に制御する観点から、以下のような条件で行うことが好ましい。
　すなわち、ガス軟窒化処理における処理温度は、５００℃～６００℃の範囲とすることが好ましく、５３０℃～５９０℃の範囲とすることがより好ましい。処理温度が５００℃未満の場合には、十分な厚さを有する窒素拡散層および窒素化合物を形成することができない。一方、６００℃を超える場合には、素材中に硬くて脆いオーステナイトが形成され、窒素拡散層および窒素化合物層が安定して形成されなくなる可能性がある。
　上記処理温度での保持時間は、好ましくは０．５時間～４時間の範囲、より好ましくは１時間～３時間の範囲とする。処理時間が０．５時間未満では、十分な厚さを有する窒素拡散層および窒素化合物層を形成することができない。一方、処理時間が４時間を超えても、窒素拡散層および窒素化合物層はそれ以上ほとんど成長しないため、生産性が悪化する。
　窒素供給源としては、窒化性ガスであるアンモニア（ＮＨ３）ガスを使用することができる。一方、炭素供給源としては、浸炭性ガスであれば特に限定されることはなく、たとえば、メタノール（ＣＨ３ＯＨ）などアルコールを含む炭化水素、あるいは、一酸化炭素（ＣＯ）、二酸化炭素（ＣＯ２）などを使用することができる。特に、低コストで、効率的に、窒素拡散層および窒素化合物層を形成する観点から、ＮＨ３とＣＨ３ＯＨの混合ガスにより、窒素および炭素を供給することが好ましい。この場合、ＮＨ３の流量を４．５ｍ３／ｈ～５．５ｍ３／ｈの範囲とし、ＣＨ３ＯＨの流量を０．０３Ｌ／ｈ～０．１０Ｌ／ｈの範囲とすることが好ましい。
　ガス窒化炉内の圧力は、一般的なガス軟窒化処理と同様に、大気圧よりも０．２ｋＰａ～１．０ｋＰａ程度、通常は０．５ｋＰａ～０．７ｋＰａ程度大きくなるように調整することが好ましい。また、ガス窒化炉内は、酸素濃度が３％未満の無酸素状態で、かつ、水素ガスによる還元雰囲気（水素雰囲気）とすることが好ましい。上述の通り、鋼部材の表面に存在するリン酸塩皮膜を構成するリン酸および鋼部材の表面における鉄元素の酸化を防止するとともに、リン酸塩皮膜におけるポリリン酸の重合反応などと考えられる所定の反応を進行させるためである。
　なお、本発明の軟窒化鋼部材の製造方法においても、ガス軟窒化処理において、窒化ポテンシャル（ＫＮ）が制御される。窒化ポテンシャル（ＫＮ）とは、反応に寄与する反応種の窒素ポテンシャルを意味し、ＫＮ＝Ｐ（ＮＨ３）／Ｐ（Ｈ２）３／２（Ｐ（ＨＮ３）はアンモニアの濃度（分圧）であり、Ｐ（Ｈ２）３／２は水素の濃度（分圧）である。）で定義される。軟窒化鋼部材の耐食性を向上させるためには、ε相を形成させる必要があり、このε相を得るためには、適切な窒化ポテンシャルでの制御が必要とされるためである。具体的には、５００℃～６００℃の範囲の処理温度では、５００℃の場合にはＫＮが２以上、５５０℃の場合にはＫＮが１．３以上、５８０℃の場合にはＫＮが１．０以上、６００℃の場合にはＫＮが０．７以上それぞれ必要とされる。
　［粗面化処理］
　本発明のガス軟窒化処理方法を、ブレーキパッドを構成するプレッシャプレートの被接着面に適用する場合など、その表面に粗面化処理が必要とされる鋼部材に適用する場合には、任意的に、前記化成処理工程の前に、ブラスト処理、より具体的には、ウェットブラストあるいはドライブラストによる、粗面化工程を設けることができる。このようなブラスト処理により、鋼部材の表面の少なくとも一部を粗面化するとともに、この鋼部材の表面の少なくとも一部、特にプレッシャプレートの被接着面から、酸化皮膜などを除去して、その表面を清浄化および活性化させると同時に、この鋼部材の表面に、次述するような算術平均粗さＲａおよび十点平均粗さＲｚを備える凹凸構造を備えた窒素化合物層（より具体的にはポーラス層）を形成することができる。
　ブラスト処理のうち、ドライブラストは、処理後にプレッシャプレートなどの鋼部材の表面を洗浄する必要がある。また、ドライブラストは大量の粉塵の発生を伴い、作業者の健康を守り、安全性を確保するためには、集塵設備の稼働が必須となる。さらに、ドライブラストは乾式の処理であり、酸化皮膜が除去された直後から表面の酸化が進行するため、酸化皮膜が存在しない状態で、ガス軟窒化処理をすることが困難となる場合がある。これに対して、ウェットブラストは湿式の処理であるため、粗面化処理と同時に、処理面の洗浄を行うことができ、処理後の洗浄工程を省略することが可能である。また、粉塵の発生に起因する問題は存在せず、処理中に酸化が進行するということもない。このため、粗面化処理としては、ウェットブラストを採用することが好ましい。
　なお、ウェットブラストを行う際には、任意のウェットブラスト装置を使用することができるが、処理後の鋼部材の表面の粗さ分布を狭く管理するためには、平置き式のウェットブラスト装置を用いることが好ましい。
　本発明において、ブラスト処理の条件は、特に限定されることはないが、本発明をプレッシャプレートの被接着面など大きなせん断力が作用する鋼部材の表面に適用する場合には、具体的には、プレッシャプレートと摩擦材とを高い接着強度で接着するためには、ガス軟窒化処理後において、プレッシャプレートなどの鋼部材の表面の算術平均粗さＲａを１．２μｍ～８．０μｍの範囲とし、かつ、十点平均粗さＲｚを３μｍ～４０μｍの範囲とすることが好ましい。このため、ブラスト処理後かつガス軟窒化処理前において、プレッシャプレートなどの鋼部材の表面の算術平均粗さＲａを、好ましくは０．５μｍ～１０μｍの範囲、より好ましくは１．０μｍ～７．０μｍの範囲とし、かつ、十点平均粗さＲｚを、好ましくは３μｍ～４０μｍの範囲、より好ましくは８μｍ～３７μｍの範囲とする。なお、算術平均粗さＲａおよび十点平均粗さＲｚは、表面粗さ測定機により測定することができる。
　鋼部材の表面の算術平均粗さＲａおよび十点平均粗さＲｚを上記範囲に制御するための条件は、鋼部材の材質や大きさ、研磨材（投射材）の種類、ブラスト装置の性能などに応じて適宜選択される。
　なお、研磨材としては、球形粒子状のショットやビーズ、または、角のある非球形粒子状のグリッドなどから適宜選択することができる。ホワイトアルミナ、褐色アルミナ、黒色炭化ケイ素、緑色炭化ケイ素などのコランダムからなるグリッド、特に残留不純物の少ないホワイトアルミナを使用することが好ましい。研磨材としてグリッドを使用する場合、粒度（グリッド番号）が、＃２４～＃１００の範囲、好ましくは＃３６～＃８０の範囲、より好ましくは＃４６～＃６０の範囲にあるものを使用する。
　また、研磨材を投射するためのエア圧は、０．１ＭＰａ～０．５ＭＰａの範囲、好ましくは０．２ＭＰａ～０．４５ＭＰａの範囲、より好ましくは０．３ＭＰａ～０．４ＭＰａの範囲とする。さらに、ブラスト処理の処理時間は、ブラスト装置の能力ないしはノズルの形状などにより決定されるが、通常、１秒～６００秒の範囲、好ましくは１．５秒～４５０秒の範囲、より好ましくは２秒～３００秒の範囲に設定すればよい。なお、通常の量産型のブラスト装置を用いた場合、１秒～２０秒程度の範囲で十分である。
　ウェットブラストにより粗面化処理をする場合には、グリッド濃度（スラリー濃度）を、５質量％～３０質量％の範囲、好ましくは１０質量％～２５質量％の範囲、より好ましくは１５質量％～２０質量％の範囲とする。この場合、処理液として、水道水、あるいは、トップアルクリーン（奥野製薬工業株式会社製）やケミクリーナ（日本シー・ビー・ケミカル株式会社製）などのアルカリ水溶液を使用する。この処理液の温度を、研磨材と混合した状態で、５℃～９０℃の範囲に、好ましくは２０℃～７０℃の範囲に調整する。また、ウェットブラストによる処理後に鋼部材の表面を、その酸化を防止しつつ、乾燥する手段としては、真空乾燥、圧縮空気乾燥、熱風乾燥などを挙げることができる。また、乾燥工程の前後において、金属への腐食性が小さい炭化水素系洗浄液で表面に残存する水分を完全に除去することが好ましい。このような炭化水素系洗浄液としては、エタノール、オクタノール、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）などのアルコール系混合物を挙げることができ、特に、水分除去効果が高く、高沸点のオクタノール系混合物を使用することが好ましい。
（２）軟窒化鋼部材
　図１に示すように、本発明の軟窒化鋼部材１ａは、鋼部材１ａの少なくとも一部に形成された窒素拡散層２と、窒素拡散層２の上に形成され、５μｍ～３０μｍの範囲の鋼部材１ａの表面からの厚さを有する、窒素化合物層３を有する。窒素化合物層３の最表部は、３μｍ～２０μｍの範囲の鋼部材１ａの表面からの厚さを有するポーラス層４であり、窒素化合物層３の最表部に、０．０５μｍ以上の鋼部材１ａの表面からの厚さを有するリン酸塩皮膜５を備える。リン酸塩皮膜５は、水素還元雰囲気において熱処理されており、その結果、リン酸塩皮膜５においてポリリン酸の重合反応などの所定の反応が生じていることを特徴とする。
　［窒素拡散層］
　窒素拡散層は、ガス軟窒化処理の際に、母材である鋼部材中に、窒素が浸透して、窒素が過飽和に固溶することにより形成される層である。窒素拡散層の厚さは、１０μｍ～５００μｍの範囲、好ましくは２０μｍ～２００μｍの範囲となる。十分な防錆効果を得る観点から、窒素拡散層の厚さは２０μｍ以上であることが好ましい。一方、その厚さが５００μｍを超えると、プレッシャプレートなど軟窒化鋼部材が適用される機械構成部品の寸法精度が悪化したり、窒素拡散層の形成に要する時間が長時間となって、生産性が悪化したりするおそれがある。
　なお、窒素拡散層とは、ＪＩＳ　Ｇ０５６２で定められている実用硬化層深さ（プラクティカル、ＮＤ－Ｐ）と同一であり、母材の硬さよりＨＶ５０高い硬さまでの深さを意味する。また、窒素拡散層の厚さは、３００℃で焼戻し処理を行い、その際に、Ｆｅ４Ｎ（γ′）の針状結晶が析出した部分の厚さを測定することにより求めることができる。
　［窒素化合物層］
　窒素化合物層は、Ｆｅ３Ｎなどから構成される層であり、優れた耐食性を有する。特に、本発明では、鋼部材の表面にリン酸塩皮膜が存在している状態でガス軟窒化処理を行っているにも拘わらず、鋼部材の表面に酸化皮膜が存在しない状態と同様に、窒素化合物層を厚く形成することができるため、その分、耐食性もより優れたものとなっている。
　窒素化合物層の厚さは、５μｍ～３０μｍの範囲、好ましくは５μｍ～２５μｍ、より好ましくは７μｍ～２０μｍの範囲である。窒素化合物層の厚さが５μｍ未満では、この窒素化合物層の最表部に形成される細孔が、窒素化合物層を貫通し、窒素拡散層まで達することがあるため、十分な耐食性を得ることができない可能性がある。一方、３０μｍを超えても、それ以上の効果が得られず、ガス軟窒化処理に要する時間が長時間となり、生産性が悪化する。なお、窒素化合物層の厚さは、鋼部材の断面をナイタール液により処理した後、この断面を光学顕微鏡で観察することにより測定することができる。
　［ポーラス層］
　ポーラス層は、窒素化合物層の最表部に形成され、ガス軟窒処理により母材中に侵入した窒素原子が、母材内部で再結合し、窒素ガスとして放出される際に形成される無数の細孔からなる層である。本発明では、鋼部材の表面にリン酸塩皮膜が存在するものの、その影響を受けることなく、その表面に酸化皮膜が存在しない場合と同様に、酸化皮膜が存在する状態でガス軟窒化処理を行ったものと比べて、より多くの窒素を、より深い位置まで浸透させることができる。このため、より多くの細孔が、より深い位置まで形成されたポーラス層を形成することができる。なお、このようなポーラス層は、窒素化合物層の最表部に形成されるため、このポーラス層を構成する細孔が、窒素化合物層を貫通して、窒素拡散層まで到達することはなく、このポーラス層または細孔の存在によって、耐食性が低下することはない。
　ポーラス層は、ガス軟窒化処理による窒素化合物層の形成に伴って、窒素化合物層の最表部に形成されるものであり、ポーラス層の厚さは任意である。通常、５μｍ～３０μｍの範囲の厚さの窒素化合物の形成に伴い、ポーラス層の厚さは３μｍ～２０μｍの範囲となるが、好ましくは５μｍ～１５μｍの範囲、より好ましくは７μｍ～１０μｍの範囲に調整される。ポーラス層の厚さは、窒素化合物層の厚さと同様の方法により測定することができる。
　［リン酸塩皮膜］
　本発明の軟窒化鋼部材では、窒素化合物層の最表部にリン酸塩皮膜が形成されている。リン酸塩皮膜は、窒素化合物層の形成に先立って、化成処理工程により鋼部材の表面に形成される。その後、ガス軟窒化処理工程において、窒素が、このリン酸塩皮膜の存在に拘わらず、鋼部材の内部に侵入して、窒素拡散層および窒素化合物層を形成する。したがって、リン酸塩皮膜は、鋼部材の表面にとどまって、軟窒化処理工程の後では、窒素化合物の最表部に存在する。かかるリン酸塩皮膜の存在により、窒素化合物層が厚く形成されることと相乗して、窒素化合物層の耐食性を向上させることができる。
　リン酸塩皮膜を構成するリン酸塩としては、リン酸鉄、リン酸亜鉛、およびリン酸マンガンのいずれでもよいが、軟窒化鋼部材との相性の観点から、このリン酸塩皮膜は、リン酸鉄により構成されることが好ましい。
　また、本発明では、リン酸塩皮膜は、リン酸塩処理後に、ガス軟窒化処理の工程において、ガス軟窒化処理炉内において、無酸素状態かつ水素による還元雰囲気において熱処理される。この結果、本発明のリン酸塩皮膜では、リン酸が酸化されることなく、リン酸塩皮膜を構成するリン酸が高分子化する、すなわち、ポリリン酸の重合反応などの所定の反応が生じているものと考えられる。より具体的には、推定ではあるが、本発明のリン酸塩皮膜は、ポリリン酸塩を含む、もしくはポリリン酸塩により全体が構成される点で、単にリン酸塩処理により形成されたリン酸塩皮膜とは相違するものと考えられる。
　このことは、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）と、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）との対比により理解される。図３（Ａ）及び図３（Ｂ）は、本発明の鋼部材、すなわち、リン酸塩処理後に、無酸素状態かつ水素による還元雰囲気において熱処理されたリン酸鉄皮膜が形成された鋼部材の、走査型Ｘ線光電子分光分析（ＸＰＳ）によるナロースキャンスペクトルを示すグラフであり、図３（Ａ）は酸素のＸＰＳによるナロースキャンスペクトル、図３（Ｂ）はリンのＸＰＳによるナロースキャンスペクトルを示すグラフである。図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は、従来技術の鋼部材、すなわち、単にリン酸塩処理によりリン酸鉄皮膜が形成されている鋼部材のＸＰＳによるナロースキャンスペクトルを示すグラフであり、図５（Ａ）は酸素のＸＰＳによるナロースキャンスペクトル、図５（Ｂ）はリンのＸＰＳによるナロースキャンスペクトルを示すグラフである。図５（Ａ）及び図５（Ｂ）ではいずれも二リン酸のピークしか検出されないのに対して、図３（Ａ）では二リン酸のピークのほかに、酸化鉄のピークが見られ、図３（Ｂ）では二リン酸のピークのほか、単独のリン（Ｐ）のピークが見られる。
　このように、本発明の軟窒化鋼部材では、窒素化合物層の最表部にリン酸塩皮膜が形成されていることのみならず、このリン酸塩皮膜からＸＰＳにより、リン（Ｐ）と二リン酸などのメタリン酸化合物を含むリン酸化合物のピークが検出されることを特徴とする。リン（Ｐ）がリン酸化合物としてではなく、単独のリン（Ｐ）として検出されることから、本発明者らは、リン酸化合物が重合する、ポリリン酸の重合反応が進行したものと推定したものである。なお、ポリリン酸塩が存在する場合には、フィルム状の皮膜として存在すると考えられる。
　なお、走査型Ｘ線光電子分光分析（ＸＰＳ）は、固体試料にＸ線を照射することにより、試料表面から数ｎｍの深さの領域で放出される光電子のエネルギを分析、試料表面に存在する元素の組成や化学結合状態の測定を可能とするものである。
　現時点では、鋼部材の最表部（窒素化合物層を構成するポーラス層）に形成されていると考えられるポリリン酸の構造は不明であるが、たとえば、化成処理によりリン酸塩皮膜を形成しただけの場合と、化成処理後、リン酸塩皮膜にガス軟窒化処理工程において化学反応を生じさせた場合では、リン酸が高分子化していることなどに起因して、ＸＰＳにおいて単独のリン（Ｐ）のピークが検出されることが確認される。
　したがって、本発明の軟窒化鋼部材におけるリン酸塩皮膜と、たとえば、軟窒化処理を行った後に、その保護膜として形成されたリン酸塩皮膜とでは、その後に軟窒化鋼部材に熱処理がなされるといった特殊な事情がない限りにおいて、（１）ＸＰＳにより、リン（Ｐ）とリン酸化合物のピークが検出されるか否か、（２）軟窒化鋼部材の最表部（窒素化合物層を構成するポーラス層）にリンが、リン酸化合物の形態ではなく、単独で存在しているか否か、（３）軟窒化鋼部材の最表部にリンとリン酸塩化合物との皮膜が形成されているか否か、あるいは、（４）軟窒化鋼部材の最表部にポリリン酸塩が存在する（すなわち、ポリリン酸塩を含む、もしくはポリリン酸塩により構成される。）か否かのいずれかによって、明確に区別される。
　このように、本発明の無酸素状態かつ水素による還元雰囲気において熱処理されたリン酸塩皮膜は、上述のような構成を備えると考えられるが、このような構成により、軟窒化鋼部材の表面の被覆による水、酸素などが遮断されるという効果が得られ、窒素化合物層の存在による耐食性をさらに向上させることができる。
　なお、リン酸塩皮膜の厚さは、その耐食性向上の効果との関係から、０．０５μｍ以上、好ましくは、０．１μｍ以上、さらに好ましくは０．２μｍ以上である。なお、上述のように、リン酸塩皮膜の厚さの上限は、リン酸塩の種類と化成処理の条件により制約され、リン酸鉄皮膜の場合には２．０μｍ程度が、リン酸亜鉛皮膜の場合には５．０μｍ程度が、リン酸マンガン皮膜の場合には１５μｍ程度が、それぞれ上限値となる。これらの上限値を超えて、リン酸塩皮膜を形成することは可能ではあるが、この場合には、接着剤との密着性の低下が生じたり、皮膜が厚くなりすぎて、内部に発生擦る欠陥（ヒビ）に起因して、皮膜剥がれが生じ、軟窒化鋼部材の表面において、鉄素地露出を招いたりするおそれがある。
　このリン酸塩皮膜の厚さは、高周波グロー放電発光分光分析（ＧＤＳ）による深さ方向の元素分析によって測定することができる。
　［窒素化合物層の表面粗さ］
　本発明の軟窒化鋼部材において、プレッシャプレートの被接着面など大きなせん断力が作用する鋼部材の表面を除いては、その表面粗さについては任意である。ただし、軟窒化鋼部材の表面に、優れた耐食性のみならず、十分なアンカー効果を奏することが要求される場合には、軟窒化処理工程において、必要とされる表面粗さとなるようにその条件を設定する、および／または粗面化処理を設けることによって、適切に窒素化合物層の表面粗さを調整する必要がある。
　この場合、窒素化合物層の表面粗さは、算術平均粗さＲａで１．０μｍ～８．０μｍの範囲、好ましくは１．２μｍ～６．５μｍの範囲、より好ましくは１．５μｍ～５．０μｍの範囲とし、かつ、十点平均粗さＲｚで３μｍ～４０μｍの範囲、好ましくは１１μｍ～３５μｍの範囲、より好ましくは１２μｍ～３０μｍの範囲とする。窒素化合物層の表面の平均粗さが、算術平均粗さＲａで１．０μｍ未満、または、十点平均粗さＲｚで３μｍ未満の場合には、十分なアンカー効果が得られず、プレッシャプレートの用途などでは十分な耐食性および塗膜強度を得ることができない場合がある。一方、窒素化合物層の表面の平均粗さが、算術平均粗さＲａで８．０μｍを超え、または、十点平均粗さＲｚで４０μｍを超えると、凹凸構造の凸部が、塗料を塗布することにより形成される塗膜から突出し、同様に、十分な塗膜強度を得ることができない場合がある。
　なお、本発明の軟窒化鋼部材において、プレッシャプレートの被接着面など大きなせん断力が作用する鋼部材の表面については、ブラスト処理などによる粗面化処理が施されるが、この場合には、上述したように、鋼部材の表面の算術平均粗さＲａを１．２μｍ～８．０μｍの範囲、好ましくは１．５μｍ～６．５μｍの範囲、より好ましくは１．７μｍ～５．０μｍの範囲とし、かつ、十点平均粗さＲｚを３μｍ～４０μｍの範囲、好ましくは１１μｍ～３５μｍの範囲、より好ましくは１２μｍ～３０μｍの範囲とすることが好ましい。窒素化合物層の表面の平均粗さが、算術平均粗さＲａで１．２μｍ未満、または、十点平均粗さＲｚで３μｍ未満の場合には、ブラスト処理による十分なアンカー効果が得られず、プレッシャプレートの用途などでは十分な接着強度を得ることができない場合がある。一方、窒素化合物層の表面の平均粗さが、算術平均粗さＲａで８．０μｍを超え、または、十点平均粗さＲｚで４０μｍを超えると、凹凸構造の凸部が、接着剤を塗布することにより形成される接着層から突出し、同様に、十分な接着強度を得ることができない場合がある。
　ブラスト処理が施されている場合、窒素化合物層の表層部のうち、最も突出した部分（最凸部）と最も凹んだ部分（最凹部）との高低差（垂直方向の距離）を、５μｍ～５０μｍの範囲、好ましくは１０μｍ～３０μｍの範囲とすることが好ましい。最凸部と最凹部の高低差がこのような範囲にあることにより、窒素化合物層のポーラス層の作用と併せて、接着強度および耐食性を一層向上させることができる。
　［プレッシャプレート］
　本発明が好適に適用可能な軟窒化鋼部材の用途としては、自動車用ディスクブレーキのブレーキパッドを構成するプレッシャプレートがある。プレッシャプレートは、摩擦材が接着され、アンカー効果がより重要となる被接着面と、被接着面以外で、塗装が施され、この塗装面を介して環境下に長期間にわたって晒され、耐食性がより重要となる被塗装面とにより構成される。本発明のガス軟窒化処理方法は、これらの被接着面および被塗装面のいずれにも適用可能である。
　特に、プレッシャプレートの被接着面としては、ブラスト処理により形成された凹凸構造の最表部に、ガス軟窒化処理により形成された無数の細孔からなるポーラス層とリン酸塩皮膜が存在する複雑な構造を採用し、プレッシャプレートと摩擦材との接着時に、これらの間に高いアンカー効果を作用させることが好ましい。すなわち、本発明の軟窒化鋼部材を、リン酸塩皮膜が被接着面となるように配置して用いる。
　本発明のプレッシャプレートを用いたブレーキパッドは、本発明のプレッシャプレートと、このプレッシャプレートの被接着面に接着剤を介して接着された摩擦材とから構成される。このため、本発明のブレーキパッドでは、プレッシャプレートの被接着面に、摩擦材を高い接着強度で強固に接着することが可能となる。また、このプレッシャプレートの表面は優れた耐食性を備えるため、被接着面では、錆の発生による接着強度の低下が効果的に防止されるとともに、被塗装面でも、長期間にわたって優れた耐食性が維持され、錆の発生や錆の発生による製品の美感の喪失といった問題の発生が防止される。
　以下、実施例を用いて、本発明をさらに詳細に説明する。
　（実施例１）
　実施例および比較例においては、試料として、厚さ１．６ｍｍ、幅２５ｍｍ、長さ１００ｍｍのＳＡＰＨ４００鋼板（自動車構造用熱間圧延鋼板）を用いた。
　この鋼板を、有機溶剤により脱脂し、乾燥した後、この鋼板を平置き式の手動ウェットブラスト装置（マコー株式会社製、ココット）に投入し、ホワイトアルミナ製のグリッド（グリッド番号：＃６０）とアルカリ洗浄液（日本シー・ビー・ケミカル株式会社製、ケミクリーナ５７６）とからなる、濃度が１５体積％のスラリーを用いて、ウェットブラストを実施した。ブラスト処理後の鋼板の表面粗さを、表面粗さ測定機（株式会社小坂研究所製、サーフコーダーＳＥ２３００／ＤＲ－２５０Ｘ）により測定した結果、算術平均粗さＲａは２．０μｍであり、十点平均粗さＲｚは１５μｍであった。
　この鋼板を、１．０質量％のリン酸鉄含有処理溶液（ミリオン化学株式会社製、グランダーＤＨ－４０Ｌ）中に浸漬し、常温～５０℃の温度で、３分間程度の浸漬処理を行い、化成処理後の鋼板を乾燥させた。
　乾燥後、直ちに、この鋼板をガス軟窒化炉（株式会社不二越製、ＥＱ－６Ｓ）に投入し、処理温度を５７０℃、この処理温度における保持時間を１００分、窒化ポテンシャル（ＫＮ）を１．６としてガス軟窒化処理を行った。このとき、窒素供給源として５．０ｍ３／ｈのアンモニアを、炭素供給源として０．０５Ｌ／ｈのメタノールを使用した。
　ガス軟窒化処理終了後、鋼板を室温まで冷却した後、鋼板の表面粗さを同様に測定した結果、算術平均粗さＲａは２．２μｍであり、十点平均粗さＲｚは１７μｍであった。
　ガス軟窒化処理後の鋼板について、走査型Ｘ線光電子分光分析装置（アルバック・ファイ株式会社製、Ｑｕａｎｔｅｒａ　ＳＸＭ、照射Ｘ線：単色化ＡｌＫα、Ｘ線出力２５Ｗ、Ｘ線プロープ径：１００μｍ）を用いて、ワイドスキャン測定（パスエネルギー：２８０ｅＶ）、およびナロースキャン測定（パスエネルギー：５５ｅＶ）を行った。次に得られたデータについて、データ処理を、帯電補正：表面の炭素　Ｃ１ｓ　２８４ｅＶの条件で行った。
　その結果、ナロースキャンスペクトルにおいて、酸素についてＢ．Ｅ．（Ｏ１ｓ）＝５３１．６ｅＶのほかに、Ｂ．Ｅ．（Ｏ１ｓ）＝５２９．６ｅＶのピークが観察され、また、リンについて、Ｂ．Ｅ．（Ｐ２ｐ）＝１３３．６ｅＶのほか、Ｂ．Ｅ．（Ｐ２ｐ）＝１２８．８ｅＶのピークが観察された。この結果から、リン酸鉄皮膜にポリリン酸（メタリン酸：Ｐ２Ｏ７ －３）が含有されていることが確認された。
　次に、鋼板をエタノールと硝酸（３体積％）を混合して得られたナイタール液により処理した後、この鋼板の断面を光学顕微鏡で観察することにより、窒素化合物層の厚さ、およびポーラス層の厚さの厚さをそれぞれ測定した。また、マーカス型高周波グロー放電発表面分析（ＧＤＳ）装置（株式会社堀場製作所製、ＧＤ－Ｐｒｏｆｉｌｅｒ２）を用いたＧＤＳにより、鋼板の表面から内部方向の元素分析を行って、リン酸鉄皮膜の厚さを測定した。その結果、窒素化合物層の厚さ、ポーラス層の厚さ、リン酸鉄皮膜の厚さは、それぞれ１４μｍ、７μｍ、および０．８μｍであった。ＧＤＳによる元素分析の測定結果を図６に示す。
　さらに、マイクロビッカース硬さ試験機（旧株式会社明石製作所（現株式会社ミツトヨ）製、ＭＶＫ－Ｇ１）を用いた硬度測定、および鋼板に対して３００℃での焼戻し処理を施し、その際に、Ｆｅ４Ｎ（γ′）の針状結晶が析出した部分の厚さの測定により、窒素拡散層の厚さを特定した。その結果、窒素拡散層の厚さは、３００μｍであった。
　次に、複合サイクル試験機（スガ試験機株式会社製、ＣＹＰ－９０）を用いて、鋼板に５質量％塩水の連続噴霧（温度３５℃）を２４時間継続する連続塩水噴霧試験を行い、０時間後（試験開始前）、６時間経過後、および２４時間経過後のそれぞれについて、錆重量をそれぞれ測定した。その結果を表１に示す。
　（実施例２～６）
　軟窒化処理における処理温度を５００℃、５５０℃、５６０℃、５８０℃、および、６００℃としたこと以外は、実施例１と同様に、軟窒化された鋼板を得て、その評価を行った。これらの化成処理の条件、軟窒化処理の条件、および連続塩水噴霧試験の結果を、それぞれ表１に示す。また、実施例４について、鋼板の断面を光学顕微鏡により観察して得られた表面近傍の断面を示す概略図を図１に示す。さらに、実施例４について、ＸＰＳによるワイドスキャン測定およびナロースキャン測定（酸素とリン）により得られた鋼板のスペクトルグラフを、図２、図３（Ａ）、および図３（Ｂ）にそれぞれ示す。
　（実施例７）
　リン酸鉄含有処理溶液の代わりに、３質量％のリン酸亜鉛含有処理溶液（日本パーカライジング株式会社製、パルボンドＳＸ３５）を用いて、常温～５０℃の温度で、６分間程度の浸漬処理を行ったこと以外は、実施例１と同様に、軟窒化された鋼板を得て、その評価を行った。その化成処理の条件、軟窒化処理の条件、および連続塩水噴霧試験の結果を、それぞれ表１に示す。
　（実施例８）
　ウェットブラスト処理を行うことなく、化成処理後の鋼板を乾燥させて、この鋼板にガス軟窒化処理を行ったこと以外は、実施例１と同様に、軟窒化された鋼板を得て、その評価を行った。その化成処理の条件、軟窒化処理の条件、および連続塩水噴霧試験の結果を、それぞれ表１に示す。
　（実施例９）
　ウェットブラスト処理を行うことなく、化成処理後の鋼板を乾燥させて、この鋼板にガス軟窒化処理を行ったこと以外は、実施例７と同様に、軟窒化された鋼板を得て、その評価を行った。その化成処理の条件、軟窒化処理の条件、および連続塩水噴霧試験の結果を、それぞれ表１に示す。
　（実施例１０）
　浸漬処理の時間を１分間程度として、リン酸鉄皮膜の厚さを０．２μｍとしたこと以外は、実施例１と同様に、軟窒化された鋼板を得て、その評価を行った。
　（実施例１１）
　浸漬処理の時間を１０分間程度として、リン酸鉄皮膜の厚さを１．４μｍとしたこと以外は、実施例１と同様に、軟窒化された鋼板を得て、その評価を行った。
　（比較例１）
　化成処理を行うことなく、脱脂処理およびウェットブラスト処理の後に、鋼板にガス軟窒化処理を行ったこと以外は、実施例１と同様に、軟窒化された鋼板を得て、その評価を行った。この比較例では、ガス軟窒化処理前に鋼板の表面に錆が発生し、ガス軟窒化処理の際にこの錆が還元されて発生した付着物が鋼板の表面に生成するという問題が生じた。その化成処理の条件、軟窒化処理の条件、および連続塩水噴霧試験の結果を、それぞれ表１に示す。
　（比較例２）
　ウェットブラスト処理および化成処理を行うことなく、脱脂処理後に、鋼板にガス軟窒化処理を行ったこと以外は、実施例１と同様に、軟窒化された鋼板を得て、その評価を行った。この比較例では、耐食性の観点では問題は生じなかったものの、接着性能の低下という問題が生じた。その化成処理の条件、軟窒化処理の条件、および連続塩水噴霧試験の結果を、それぞれ表１に示す。また、比較例２についてのＧＤＳによる元素分析の測定結果を図７に示す。
　（比較例３）
　ウェットブラスト処理および化成処理を行うことなく、脱脂処理後に、ガス軟窒化処理に代替して、シアン濃度約２０％、５７０℃の処理温度および１００分の処理時間という条件で、塩浴軟窒化処理を行ったこと以外は、実施例１と同様にして、軟窒化された鋼板を得て、その評価を行った。その化成処理の条件、軟窒化処理の条件、および連続塩水噴霧試験の結果を、それぞれ表１に示す。
　（比較例４）
　脱脂処理後、ウェットブラスト処理を行うことなく、化成処理のみを行い、ガス軟窒化処理を行わなかったこと以外は、実施例１と同様にして、軟窒化された鋼板を得て、その評価を行った。その化成処理の条件、軟窒化処理の条件、および連続塩水噴霧試験の結果を、それぞれ表１に示す。また、また、比較例４について、鋼板の断面を光学顕微鏡により観察して得られた表面近傍の断面を示す概略図を図９に示す。さらに、比較例４について、ＸＰＳによるワイドスキャン測定およびナロースキャン測定（酸素とリン）により得られた鋼板のスペクトルグラフを、図４、図５（Ａ）、および図５（Ｂ）にそれぞれ示す。さらに、比較例４についてのＧＤＳによる元素分析の測定結果を図８に示す。
　（比較例５）
　ウェットブラスト処理、化成処理およびガス軟窒化処理の何れの処理も行うことなく、脱脂処理後の鋼板について、塩水噴霧試験を行い、その評価を行った。その化成処理の条件、軟窒化処理の条件、および連続塩水噴霧試験の結果を、それぞれ表１に示す。
　（比較例６）
　浸漬処理の時間を通常よりも過度に長く延長して、リン酸亜鉛皮膜の厚さを５．５μｍとしたこと以外は、実施例７と同様に、軟窒化された鋼板を得て、その評価を行った。この比較例６では、耐食性の観点では問題は生じなかったものの、接着剤との密着性が低下して、接着性能が低下することが想定される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　本発明を詳細にまた特定の実施形態を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。本出願は、２０１５年１２月１０日出願の日本特許出願（特願２０１５－２４１１７６）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
　１、１ａ　鋼部材（プレッシャプレート）
　２　窒素拡散層
　３　窒素化合物層
　４　ポーラス層
　５　リン酸塩皮膜

Claims (9)

  1. 　鋼部材からなり、該鋼部材は、該鋼部材の少なくとも一部に形成された窒素拡散層と、該窒素拡散層の上に、５μｍ～３０μｍの範囲の該鋼部材の表面からの厚さを有する窒素化合物層を有し、該窒素化合物層の最表部は、３μｍ～２０μｍの範囲の前記鋼部材の表面からの厚さを有するポーラス層であり、該窒素化合物層の最表部に、０．０５μｍ以上の前記鋼部材の表面からの厚さを有し、かつ、走査型Ｘ線光電子分光分析により、リンおよびリン酸化合物のピークが検出されるリン酸塩皮膜を備える、軟窒化鋼部材。
  2. 　前記窒素化合物層の表面は、１．０μｍ～８．０μｍの範囲にある算術平均粗さＲａと、３μｍ～４０μｍの範囲にある十点平均粗さＲｚとを備える、請求項１に記載の軟窒化鋼部材。
  3. 　前記窒素化合物層の表面のうち、最も突出した部分と最も凹んだ部分の高低差は、５μｍ～５０μｍの範囲にある、請求項１または２に記載の軟窒化鋼部材。
  4. 　請求項１～３のいずれか１項に記載の軟窒化鋼部材からなり、摩擦材が接着される被接着面と、塗膜が形成される被塗装面とを備え、前記リン酸塩皮膜を前記被接着面とする、プレッシャプレート。
  5. 　プレッシャプレートと、該プレッシャプレートの表面に接着される摩擦材とにより構成され、前記プレッシャプレートが、請求項１～３のいずれか１項に記載の軟窒化鋼部材からなる、ブレーキパッド。
  6. 　鋼部材の表面に、リン酸塩を用いた化成処理により、０．０５μｍ以上の前記表面からの厚さを有する、リン酸塩皮膜を形成する、化成処理工程と、
    　前記リン酸塩皮膜が形成された鋼部材に、ガス軟窒化処理により、５μｍ～３０μｍの範囲の前記表面からの厚さを有する、窒素化合物層を形成する、ガス軟窒化処理工程と、
    を備える、軟窒化鋼部材の製造方法。
  7. 　前記リン酸塩として、リン酸鉄を用いる、請求項６に記載の軟窒化鋼部材の製造方法。
  8. 　前記ガス軟窒化処理において、アンモニアガスと浸炭性ガスとからなる混合ガス雰囲気を用い、処理温度を５００℃～６００℃の範囲に、処理時間を０．１時間～４時間の範囲に設定する、請求項６または７に記載の軟窒化鋼部材の製造方法。
  9. 　前記化成処理工程の前に、ブラスト処理により、前記鋼部材の表面の少なくとも一部を粗面化するとともに、該鋼部材の表面の少なくとも一部に存在する酸化皮膜を除去する、粗面化工程がさらに設けられる、請求項６～８のいずれか１項に記載の軟窒化鋼部材の製造方法。
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