JPH01255656A - プラズマ浸炭処理方法 - Google Patents
プラズマ浸炭処理方法Info
- Publication number
- JPH01255656A JPH01255656A JP8187588A JP8187588A JPH01255656A JP H01255656 A JPH01255656 A JP H01255656A JP 8187588 A JP8187588 A JP 8187588A JP 8187588 A JP8187588 A JP 8187588A JP H01255656 A JPH01255656 A JP H01255656A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- plasma
- carburizing
- metal material
- metallic material
- hearth
- Prior art date
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- Pending
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- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用分野〉
本発明はプラズマ浸炭処理方法に関する。
金属材料である例えば鋼製品の内部を元の状態に保持し
てその表面だけを硬化し、一方で該鋼製品の靭性を維持
しつつ、他方で該鋼製品の耐摩耗性や耐疲労強度及び耐
衝撃性等を向上させる表面硬化熱処理に、浸炭処理が広
く行なわれている。
てその表面だけを硬化し、一方で該鋼製品の靭性を維持
しつつ、他方で該鋼製品の耐摩耗性や耐疲労強度及び耐
衝撃性等を向上させる表面硬化熱処理に、浸炭処理が広
く行なわれている。
かかるＮＲ熱処理は種々の方法があることは既によく知
られている通りであるが、今日では、なかでも真空浸炭
処理方法、とりわけプラズマ浸炭処理方法が注目されて
いる。
られている通りであるが、今日では、なかでも真空浸炭
処理方法、とりわけプラズマ浸炭処理方法が注目されて
いる。
本発明は、上記のようなプラズマ浸炭処理方法の改良に
関するものである。
関するものである。
〈従来の技術、その課題〉
従来、浸炭処理方法として、ガス浸炭処理方法がある。
これは、加熱炉内で雰囲気の浸炭性ガスにより金属材料
の表面に浸炭を行ない、引き続いて拡散を行なう方法で
ある。ところが、この従来法には、浸炭時間が長く、処
理後の金属材料表面に光輝性がないという問題点がある
。
の表面に浸炭を行ない、引き続いて拡散を行なう方法で
ある。ところが、この従来法には、浸炭時間が長く、処
理後の金属材料表面に光輝性がないという問題点がある
。
また従来、別の浸炭処理方法として、プラズマ浸炭処理
方法がある。これは例えば、真空条件下の加熱炉内で、
金属材料を陰極とし、該金属材料を囲繞する断熱材を陽
極として、両極間に直流電圧をかけ１発生するグロー放
電プラズマを利用して雰囲気の浸炭性ガスをイオン化し
、該イオンを金属材料の表面に衝突させて浸炭を行ない
、更に雰囲気から浸炭性ガスを除いた真空条件下の加熱
炉内で拡散を行なう方法である。ところが、この従来法
によると、プラズマを利用して強制的に炭素イオンを金
属材料表面へ浸透させるため、浸炭時間が短くなる反面
で、浸透しきれない炭素イオンが金属材料の表面にカー
ボンとして付着残存する。また表面炭素濃度を調整する
ため、浸炭後に拡散処理を行なう場合、処理後の金属材
料表面に光輝性が得られるものの、結局は一連の浸炭処
理に長時間を要してしまという問題点がある。
方法がある。これは例えば、真空条件下の加熱炉内で、
金属材料を陰極とし、該金属材料を囲繞する断熱材を陽
極として、両極間に直流電圧をかけ１発生するグロー放
電プラズマを利用して雰囲気の浸炭性ガスをイオン化し
、該イオンを金属材料の表面に衝突させて浸炭を行ない
、更に雰囲気から浸炭性ガスを除いた真空条件下の加熱
炉内で拡散を行なう方法である。ところが、この従来法
によると、プラズマを利用して強制的に炭素イオンを金
属材料表面へ浸透させるため、浸炭時間が短くなる反面
で、浸透しきれない炭素イオンが金属材料の表面にカー
ボンとして付着残存する。また表面炭素濃度を調整する
ため、浸炭後に拡散処理を行なう場合、処理後の金属材
料表面に光輝性が得られるものの、結局は一連の浸炭処
理に長時間を要してしまという問題点がある。
〈発明が解決しようとする課題、その解決手段〉本発明
は、叙上の如き従来の課題を解決する改良されたプラズ
マ浸炭処理方法を提供するものである。
は、叙上の如き従来の課題を解決する改良されたプラズ
マ浸炭処理方法を提供するものである。
しかして本発明は、
金属材料のプラズマ浸炭処理に際し、金属材料を陰極と
するプラズマ浸炭後に該金属材料を陽極としてプラズマ
放電を行なうことによりその表面に付着残存するカーボ
ンを除去するプラズマ浸炭処理方法に係る。
するプラズマ浸炭後に該金属材料を陽極としてプラズマ
放電を行なうことによりその表面に付着残存するカーボ
ンを除去するプラズマ浸炭処理方法に係る。
本発明において肝要な点は、プラズマ浸炭後に金属材料
の電極変換を行なってその表面に付着残存するカーボン
をプラズマ放電で除去することにより、一連の浸炭処理
時間を短くし、併せて処理後の金属材料表面に光輝性を
得る処にある。
の電極変換を行なってその表面に付着残存するカーボン
をプラズマ放電で除去することにより、一連の浸炭処理
時間を短くし、併せて処理後の金属材料表面に光輝性を
得る処にある。
以下１図面に基いて本発明の構成を更に詳細に説明する
。
。
第１図は本発明の実施状態を例示する断面図（＝・部省
略）である、真空プンプ１１へと接続された炉殻１２内
に断熱材１３で囲繞された処理室１４が形成されている
。処理室１４内の炉床１５には金属材料Ａが載置されて
おり、炉床１５及び金属材料Ａは切換器１６を介しプラ
ズマ電源１７へと接続され、また炉殻１２及び断熱材１
３も切換器１６を介しプラズマ電源１７へと接続されて
いる。そして、処理室１４内には加熱電源１Ｂへと接続
されたヒータ１９が装備され、該処理室１４内へガスマ
ニホールド２０を介し雰囲気を形成するガス（処理目的
に応じて１例えばプロパンガス、或はアルゴン及び水素
の混合ガス等）が適宜導入されるようになっている。
略）である、真空プンプ１１へと接続された炉殻１２内
に断熱材１３で囲繞された処理室１４が形成されている
。処理室１４内の炉床１５には金属材料Ａが載置されて
おり、炉床１５及び金属材料Ａは切換器１６を介しプラ
ズマ電源１７へと接続され、また炉殻１２及び断熱材１
３も切換器１６を介しプラズマ電源１７へと接続されて
いる。そして、処理室１４内には加熱電源１Ｂへと接続
されたヒータ１９が装備され、該処理室１４内へガスマ
ニホールド２０を介し雰囲気を形成するガス（処理目的
に応じて１例えばプロパンガス、或はアルゴン及び水素
の混合ガス等）が適宜導入されるようになっている。
一例を挙げると、本発明では先ず、真空ポンプ１１及び
加熱電源１８並びにヒータ１９による２ＴｏｒｒＸ ９
２０℃程度の真空加熱条件下、アルゴン及び水素の混合
ガス雰囲気で金属材料Ａのクリーニングを行ない、その
表面酸化膜を除去する０次に、同真空加熱条件下、炉床
１５及び金属材料Ａを陰極としまた炉殻１２及び断熱材
１３を陽極として、プロパンガス雰囲気で切換器１６を
介しプラズマ電源１７によるプラズマ浸炭を行なう、こ
のプラズマ浸炭は、従来のガス浸炭に比べ、浸炭速度が
はるかに速い、しかし、プラズマ浸炭後の金属材料Ａの
表面には、前述したようにカーボンが付着残存する。そ
こで更に、温度をやや下げた真空加熱条件下、切換器１
６を操作して炉殻１２及び断熱材１３に対する炉床１５
及び金属材料Ａの電極変換を行ない、したがって浸炭時
とは逆に炉床１５及び金属材料Ａを陽極としまた炉殻１
２及び断熱材１３を陰極として、窒素及び水素の混合ガ
ス雰囲気で切換器１６を介しプラズマ電源１７によるプ
ラズマ放電を行なう、かかるプラズマ放電によると、従
来のプラズマ浸炭処理における前述したような拡散に比
べ、金属材料Ａの表面をはるかに素早く清浄化する。温
度をやや高め、例えば浸炭のときと同様に９２０℃程度
でプラズマ放電を行なえば、金属材料Ａに対し、表面の
清す化効果と共に拡散効果も得られる。かくしてプラズ
マ放電後、処理目的に応じて保持及び焼入を行なう。
加熱電源１８並びにヒータ１９による２ＴｏｒｒＸ ９
２０℃程度の真空加熱条件下、アルゴン及び水素の混合
ガス雰囲気で金属材料Ａのクリーニングを行ない、その
表面酸化膜を除去する０次に、同真空加熱条件下、炉床
１５及び金属材料Ａを陰極としまた炉殻１２及び断熱材
１３を陽極として、プロパンガス雰囲気で切換器１６を
介しプラズマ電源１７によるプラズマ浸炭を行なう、こ
のプラズマ浸炭は、従来のガス浸炭に比べ、浸炭速度が
はるかに速い、しかし、プラズマ浸炭後の金属材料Ａの
表面には、前述したようにカーボンが付着残存する。そ
こで更に、温度をやや下げた真空加熱条件下、切換器１
６を操作して炉殻１２及び断熱材１３に対する炉床１５
及び金属材料Ａの電極変換を行ない、したがって浸炭時
とは逆に炉床１５及び金属材料Ａを陽極としまた炉殻１
２及び断熱材１３を陰極として、窒素及び水素の混合ガ
ス雰囲気で切換器１６を介しプラズマ電源１７によるプ
ラズマ放電を行なう、かかるプラズマ放電によると、従
来のプラズマ浸炭処理における前述したような拡散に比
べ、金属材料Ａの表面をはるかに素早く清浄化する。温
度をやや高め、例えば浸炭のときと同様に９２０℃程度
でプラズマ放電を行なえば、金属材料Ａに対し、表面の
清す化効果と共に拡散効果も得られる。かくしてプラズ
マ放電後、処理目的に応じて保持及び焼入を行なう。
以上１本発明の詳細な説明したが、本発明では、プラズ
マ浸炭を最終段階まで行なわずに適度な中間段階で止め
、続いて電極変換後にプラズマ放電を行なうという操作
を、プラズマ浸炭及びプラズマ放電の再開毎に電極変換
を行なって訝り返すこともできる。このように操作する
と、一連の浸炭処理全体として、金属材料表面に付着残
存するカーボンの除去をより短時間で行なうことができ
、しかもプラズマ浸炭それ自体をより短時間で行なうこ
とができる。尚、いうまでもないが、クリーニング時及
び浸炭時並びに電極変換後のプラズマ放電時における雰
囲気ガスは、それぞれの目的を達成し得るものであれば
よく、以上例示したガスに限定されるものではない。
マ浸炭を最終段階まで行なわずに適度な中間段階で止め
、続いて電極変換後にプラズマ放電を行なうという操作
を、プラズマ浸炭及びプラズマ放電の再開毎に電極変換
を行なって訝り返すこともできる。このように操作する
と、一連の浸炭処理全体として、金属材料表面に付着残
存するカーボンの除去をより短時間で行なうことができ
、しかもプラズマ浸炭それ自体をより短時間で行なうこ
とができる。尚、いうまでもないが、クリーニング時及
び浸炭時並びに電極変換後のプラズマ放電時における雰
囲気ガスは、それぞれの目的を達成し得るものであれば
よく、以上例示したガスに限定されるものではない。
〈実施例等〉
次の条件下で浸炭処理を行ない、その結果を第１表に示
した。
した。
金属材料：ＳＣＭ’４２０
クリーニング時及び浸炭時並びに比較例における拡散時
の真空程度：２Ｔｏｒｒ 電極変換後におけるプラズマ放電時の真空程度： ０
、１Ｔｏｒｒ 加熱温度：９２０℃ クリーニング時の雰囲気：アルゴン及び水素の混合ガス 浸炭時の雰囲気：プロパンガス 電極変換後におけるプラズマ放電時の雰囲気：窒素及び
水素の混合ガス 尚、第１表中、比較例１は拡散を行なわないプラズマ浸
炭処理による場合（クリーニング→プラズマ浸炭）、ま
た比較例２は従来のプラズマ浸炭処理による場合（クリ
ーニング→プラズマ浸炭→拡散）、そして実施例１及び
２は本発明に係るプラズマ浸炭処理による場合（クリー
ニング→プラズマ浸炭→電極変換→プラズマ放電）であ
る。
の真空程度：２Ｔｏｒｒ 電極変換後におけるプラズマ放電時の真空程度： ０
、１Ｔｏｒｒ 加熱温度：９２０℃ クリーニング時の雰囲気：アルゴン及び水素の混合ガス 浸炭時の雰囲気：プロパンガス 電極変換後におけるプラズマ放電時の雰囲気：窒素及び
水素の混合ガス 尚、第１表中、比較例１は拡散を行なわないプラズマ浸
炭処理による場合（クリーニング→プラズマ浸炭）、ま
た比較例２は従来のプラズマ浸炭処理による場合（クリ
ーニング→プラズマ浸炭→拡散）、そして実施例１及び
２は本発明に係るプラズマ浸炭処理による場合（クリー
ニング→プラズマ浸炭→電極変換→プラズマ放電）であ
る。
第１表
〈発明の効果〉
第１表の結果からも明らかなように１以上説明した本発
明には、一連の浸炭処理時間を全体として短くすること
ができ、しかも処理後の金属材料表面に光輝性が得られ
るという効果がある。
明には、一連の浸炭処理時間を全体として短くすること
ができ、しかも処理後の金属材料表面に光輝性が得られ
るという効果がある。
第１図は本発明の実施状態を例示する断面図（一部省略
）である。 １１１１φ真空ポンプ、１２・・炉殻 １３優Φ断熱材、１４・・処理室 １５・φ炉床、１６φ・切換器 １７・・プラズマ電源、１８・・加熱電源１９・・ヒー
タ、２０・・ガスマニホールドＡ・Φ金属材料 特許出願人 大同特殊鋼株式会社 代理人 弁理士 入 山 宏 正 第１図
）である。 １１１１φ真空ポンプ、１２・・炉殻 １３優Φ断熱材、１４・・処理室 １５・φ炉床、１６φ・切換器 １７・・プラズマ電源、１８・・加熱電源１９・・ヒー
タ、２０・・ガスマニホールドＡ・Φ金属材料 特許出願人 大同特殊鋼株式会社 代理人 弁理士 入 山 宏 正 第１図
Claims (1)
- １、金属材料のプラズマ浸炭処理に際し、金属材料を陰
極とするプラズマ浸炭後に該金属材料を陽極としてプラ
ズマ放電を行なうことによりその表面に付着残存するカ
ーボンを除去するプラズマ浸炭処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8187588A JPH01255656A (ja) | 1988-04-02 | 1988-04-02 | プラズマ浸炭処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8187588A JPH01255656A (ja) | 1988-04-02 | 1988-04-02 | プラズマ浸炭処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01255656A true JPH01255656A (ja) | 1989-10-12 |
Family
ID=13758633
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8187588A Pending JPH01255656A (ja) | 1988-04-02 | 1988-04-02 | プラズマ浸炭処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01255656A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6101719A (en) * | 1997-08-26 | 2000-08-15 | Nsk Ltd. | Method of manufacturing rolling bearings |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS527337A (en) * | 1975-07-08 | 1977-01-20 | Fuji Electronics Co Ltd | Ion surface treatment of metal |
-
1988
- 1988-04-02 JP JP8187588A patent/JPH01255656A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS527337A (en) * | 1975-07-08 | 1977-01-20 | Fuji Electronics Co Ltd | Ion surface treatment of metal |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6101719A (en) * | 1997-08-26 | 2000-08-15 | Nsk Ltd. | Method of manufacturing rolling bearings |
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