JPH0480115B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0480115B2 JPH0480115B2 JP58212933A JP21293383A JPH0480115B2 JP H0480115 B2 JPH0480115 B2 JP H0480115B2 JP 58212933 A JP58212933 A JP 58212933A JP 21293383 A JP21293383 A JP 21293383A JP H0480115 B2 JPH0480115 B2 JP H0480115B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- steel plate
- strength
- ion implantation
- implanted
- dislocations
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/54—Controlling or regulating the coating process
- C23C14/541—Heating or cooling of the substrates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/48—Ion implantation
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Heat Treatment Of Sheet Steel (AREA)
Description
〔産業上の利用分野〕
本発明は、鋼板部品の局部強度向上方法に関
し、詳しくは、鋼板を成形加工した鋼板部品の、
成形加工部位に対する温度精度のよいイオン注入
処理によつて、鋼板成形加工部位を低歪で局部的
に、耐力を向上させることのできる鋼板部品の局
部強度向上方法にかかる。 〔従来技術〕 最近、自動車の燃料向上のための手段の一つと
して、車両軽量化の必要性が高まつており、この
ため、鋼板を薄肉化する傾向にある。 その結果、たとえば、ドア鋼板部品等における
局部的くぼみを発生しにくい特性、いわゆる、
“耐デント性”不足等の、鋼板部品として、強
度・剛性不足の部位が発生することがある。 他方、自動車は、デザイン上の観点からは、複
雑形状の鋼板部品を成形加工する必要性が高まつ
ており、鋼板としても非常に成形性のよいことが
要求され、あまり強度の高いものは使えない。 このため、従来、成形加工時には軟かく成形性
に優れており、塗装・焼付け時の加熱効果によ
り、耐力が向上する焼付硬化性鋼板、いわゆる、
BH鋼板が開発され、鋼板部品に適用が試みられ
ているが、焼付硬化量（BH量）は、耐力にして
３〜５Kg／mm2にすぎない。 また、鋼板を表面硬化させる方法は種々ある
が、成形加工後の鋼板部品が歪まないで処理でき
る方法という観点からすると、従来ある表面硬化
方法は、その殆んどが適用できないという欠点が
ある。 ところで、発明者らは、基本的に低温で硬化処
理できる、イオン注入処理を応用して、上述の、
従来の表面硬化方法の欠点を解決しようと考え
た。 しかしながら、従来のイオン注入処理方法にお
いては、注入されたイオンが原子となつて母体金
属格子間に侵入し、格子の歪みに基づいた表面硬
化が行われているに過ぎず、また、母体金属表面
から1μm以内の範囲でしかイオン注入することが
できないため、表面のみの硬化に留まつていた。 また、イオン注入処理は真空中で実施されるこ
とから、イオン注入処理の温度制御がむずかし
く、温度精度よく短時間でイオン注入処理するこ
とが困難であつた。 〔発明の目的〕 本発明は、成形加工性に優れた鋼板を用いて、
成形加工後、成形加工された鋼板部品の、成形加
工された任意の強度不足となる部位に対し、イオ
ン注入処理することによつて、成形加工性に優れ
た鋼板を用いながら、成形加工後には、鋼板部品
の成形加工部位を優れた強度とすることができる
ばかりでなく、イオン注入処理温度上昇を抑制す
ることによりイオン注入処理の生産性を向上する
ことのできる、鋼板部品の局部強度向上方法を提
供することを目的としている。 〔発明の構成〕 このような目的は、本発明によれば、鋼板を、
予め成形加工することにより、成形加工部位の転
位密度を高め、ついで、鋼板の任意の片面に、
Ｃ、Ｎ、Ｂ等の侵入型固溶元素をイオン注入処理
して、成形加工部位の転位を注入原子で捕捉・固
着し、転位の移動を妨げることによつて、鋼板の
成形加工の強度を局部的に向上させる、鋼板部品
の局部強度向上方法であつて、イオン注入処理装
置にイオン注入される鋼板片面を対向配設し、該
鋼板の反対面を大気中に開放して直接的に冷却す
ることによつて、イオン注入処理時の温度精度を
向上して、鋼板部品を低歪で高強度とすることが
できることを特徴とする、鋼板部品の局部強度向
上方法によつて達成される。 〔作用〕 本発明の鋼板部品の局部強度向上方法によれ
ば、先ず、鋼板を予め成形加工し、鋼板の成形加
工部位の転位密度を高める。 即ち、金属の大部分の原子は規則正しく並んで
いるが、所々に金属を構成している原子の並び方
の乱れが存在しており、このような原子の配列の
乱れを転位と称している。転位が自由に移動でき
る場合には、外力が加わると容易に変形するが、
転位が移動できない場合には変形し難く、すなわ
ち強度が高い。鋼板部品を予め成形加工すること
により、この転位の密度を高めることができる。
この時の転位は、結晶のなかにあたかもひものよ
うに見え（転位線と呼ばれている）、このひもの
ような転位が金属のなかで複雑に絡まつている状
態になる。そして、転位密度が高められた成形加
工部位にイオン注入を行うと、金属内でイオンか
ら原子となり、その注入原子が転位線近傍に入り
込んで転位が固着（ピンニング効果）されること
になり、転位の移動が注入原子により抑制され、
それによつて、局部的な成形加工部位の強化を図
ることができる。しかも、転位が鋼板部品の厚さ
方向の深い位置まで形成されているため、注入原
子が転位に沿つて拡散し、深い位置まで注入原子
が注入されることになる。 その結果として、成形加工部位の表面から深い
位置までたくさんの注入原子が転位に捕捉され強
化されることになる。 そして、イオン注入処理においては、短時間で
実施すると鋼板部品の温度上昇による鋼板部品の
変形・歪みが発生するため、イオン注入処理装置
にイオン注入される鋼板片面を対向配設し、その
鋼板の反対面を大気中に開放して直接的に冷却し
つつイオン注入することが重要な要件となり、そ
れによつて、極めて短時間で所定のイオン注入量
を注入することができる。 〔実施例〕 以下、表に基づいて、本発明の実施例を説明す
る。 〔実施例 １〕 材質JIS規格SCP28およびJIS規格SCP35BHの
鋼板を、成形加工度で数％の成形加工した後、鋼
板の片面にイオン注入処理して、その曲げ耐力改
善効果を調査した。 その結果を第１表に示す。
し、詳しくは、鋼板を成形加工した鋼板部品の、
成形加工部位に対する温度精度のよいイオン注入
処理によつて、鋼板成形加工部位を低歪で局部的
に、耐力を向上させることのできる鋼板部品の局
部強度向上方法にかかる。 〔従来技術〕 最近、自動車の燃料向上のための手段の一つと
して、車両軽量化の必要性が高まつており、この
ため、鋼板を薄肉化する傾向にある。 その結果、たとえば、ドア鋼板部品等における
局部的くぼみを発生しにくい特性、いわゆる、
“耐デント性”不足等の、鋼板部品として、強
度・剛性不足の部位が発生することがある。 他方、自動車は、デザイン上の観点からは、複
雑形状の鋼板部品を成形加工する必要性が高まつ
ており、鋼板としても非常に成形性のよいことが
要求され、あまり強度の高いものは使えない。 このため、従来、成形加工時には軟かく成形性
に優れており、塗装・焼付け時の加熱効果によ
り、耐力が向上する焼付硬化性鋼板、いわゆる、
BH鋼板が開発され、鋼板部品に適用が試みられ
ているが、焼付硬化量（BH量）は、耐力にして
３〜５Kg／mm2にすぎない。 また、鋼板を表面硬化させる方法は種々ある
が、成形加工後の鋼板部品が歪まないで処理でき
る方法という観点からすると、従来ある表面硬化
方法は、その殆んどが適用できないという欠点が
ある。 ところで、発明者らは、基本的に低温で硬化処
理できる、イオン注入処理を応用して、上述の、
従来の表面硬化方法の欠点を解決しようと考え
た。 しかしながら、従来のイオン注入処理方法にお
いては、注入されたイオンが原子となつて母体金
属格子間に侵入し、格子の歪みに基づいた表面硬
化が行われているに過ぎず、また、母体金属表面
から1μm以内の範囲でしかイオン注入することが
できないため、表面のみの硬化に留まつていた。 また、イオン注入処理は真空中で実施されるこ
とから、イオン注入処理の温度制御がむずかし
く、温度精度よく短時間でイオン注入処理するこ
とが困難であつた。 〔発明の目的〕 本発明は、成形加工性に優れた鋼板を用いて、
成形加工後、成形加工された鋼板部品の、成形加
工された任意の強度不足となる部位に対し、イオ
ン注入処理することによつて、成形加工性に優れ
た鋼板を用いながら、成形加工後には、鋼板部品
の成形加工部位を優れた強度とすることができる
ばかりでなく、イオン注入処理温度上昇を抑制す
ることによりイオン注入処理の生産性を向上する
ことのできる、鋼板部品の局部強度向上方法を提
供することを目的としている。 〔発明の構成〕 このような目的は、本発明によれば、鋼板を、
予め成形加工することにより、成形加工部位の転
位密度を高め、ついで、鋼板の任意の片面に、
Ｃ、Ｎ、Ｂ等の侵入型固溶元素をイオン注入処理
して、成形加工部位の転位を注入原子で捕捉・固
着し、転位の移動を妨げることによつて、鋼板の
成形加工の強度を局部的に向上させる、鋼板部品
の局部強度向上方法であつて、イオン注入処理装
置にイオン注入される鋼板片面を対向配設し、該
鋼板の反対面を大気中に開放して直接的に冷却す
ることによつて、イオン注入処理時の温度精度を
向上して、鋼板部品を低歪で高強度とすることが
できることを特徴とする、鋼板部品の局部強度向
上方法によつて達成される。 〔作用〕 本発明の鋼板部品の局部強度向上方法によれ
ば、先ず、鋼板を予め成形加工し、鋼板の成形加
工部位の転位密度を高める。 即ち、金属の大部分の原子は規則正しく並んで
いるが、所々に金属を構成している原子の並び方
の乱れが存在しており、このような原子の配列の
乱れを転位と称している。転位が自由に移動でき
る場合には、外力が加わると容易に変形するが、
転位が移動できない場合には変形し難く、すなわ
ち強度が高い。鋼板部品を予め成形加工すること
により、この転位の密度を高めることができる。
この時の転位は、結晶のなかにあたかもひものよ
うに見え（転位線と呼ばれている）、このひもの
ような転位が金属のなかで複雑に絡まつている状
態になる。そして、転位密度が高められた成形加
工部位にイオン注入を行うと、金属内でイオンか
ら原子となり、その注入原子が転位線近傍に入り
込んで転位が固着（ピンニング効果）されること
になり、転位の移動が注入原子により抑制され、
それによつて、局部的な成形加工部位の強化を図
ることができる。しかも、転位が鋼板部品の厚さ
方向の深い位置まで形成されているため、注入原
子が転位に沿つて拡散し、深い位置まで注入原子
が注入されることになる。 その結果として、成形加工部位の表面から深い
位置までたくさんの注入原子が転位に捕捉され強
化されることになる。 そして、イオン注入処理においては、短時間で
実施すると鋼板部品の温度上昇による鋼板部品の
変形・歪みが発生するため、イオン注入処理装置
にイオン注入される鋼板片面を対向配設し、その
鋼板の反対面を大気中に開放して直接的に冷却し
つつイオン注入することが重要な要件となり、そ
れによつて、極めて短時間で所定のイオン注入量
を注入することができる。 〔実施例〕 以下、表に基づいて、本発明の実施例を説明す
る。 〔実施例 １〕 材質JIS規格SCP28およびJIS規格SCP35BHの
鋼板を、成形加工度で数％の成形加工した後、鋼
板の片面にイオン注入処理して、その曲げ耐力改
善効果を調査した。 その結果を第１表に示す。
実施例１における試料No.２、及び、比較材を用
いて、片振り疲労試験による、イオン注入処理鋼
板の疲労寿命評価を行なつた。 その結果を第２表に示す。
いて、片振り疲労試験による、イオン注入処理鋼
板の疲労寿命評価を行なつた。 その結果を第２表に示す。
実施例１の試料No.４の鋼板を、180℃×20分の
加熱処理したところ、曲げ耐力（σ0.01％）は51
Kg／mm2まで上昇し、本発明法適用鋼板への加熱処
理の有効性を示している。 〔実施例 ４〕 JIS規格SCP28に対するイオン注入処理におい
て、鋼板部品の変形・歪を発生しない範囲の、
120℃程度の温度で、８×1017ions／cm2のイオン
注入量をイオン注入させるには、真空中で冷却板
を用いても、4.5時間程度を要する。 ところが、鋼板部品の鋼板片面イオン注入処理
においては、従来のようにイオン注入装置内に鋼
板部品を挿入するのではなく、イオン注入する鋼
板片面の局部のみをイオン注入装置に対向するよ
うに配設し、イオン注入するときの真空力を利用
してイオン注入装置に鋼板部品を吸着させる。そ
して、鋼板部品のその反対鋼板面は大気中に開放
しているため、その大気開放している鋼板面に直
接的に冷却水を噴射して水冷することにより、鋼
板部品の温度上昇を防止しつつイオン注入処理す
ると、冷却能が著しく向上して、より高電流を流
すことができることから、上記イオン注入量を得
るためのイオン注入処理時間を、１〜２分といつ
た極めて短時間とすることができた。 〔発明の効果〕 以上により明らかなように、本発明にかかる鋼
板部品の局部強度向上方法によれば、成形加工性
に優れた鋼板を用いて、成形加工後、成形加工さ
れた鋼板部品の、成形加工された任意の強度不足
となる部位に対し、イオン注入処理することによ
つて、成形加工性に優れた鋼板を用いながら、成
形加工後には、鋼板部品の成形加工部位を優れた
強度とすることができるばかりでなく、イオン注
入処理温度上昇を抑制することにより、イオン注
入処理の生産性を向上することができる利点があ
ることから、 成形加工性のよい鋼板が使用できるため、複
雑形状の鋼板部品が成形加工でき、従つて、従
来できなかつたような、鋼板部品の軽量化を達
成できる。 イオン注入処理は、100℃以下の低温で実施
できるため、殆んど無歪で、鋼板部品を局部的
に強化することができる。 イオン注入処理による強化が、鋼板の片面に
対する処理で有効であることから、処理時間・
処理コストが低減できるばかりでなく、両面処
理が不可能な鋼板部品への適用が可能となり、
本発明法の適用可能鋼板部品が著しく広範とな
る。 等の効果がある。
加熱処理したところ、曲げ耐力（σ0.01％）は51
Kg／mm2まで上昇し、本発明法適用鋼板への加熱処
理の有効性を示している。 〔実施例 ４〕 JIS規格SCP28に対するイオン注入処理におい
て、鋼板部品の変形・歪を発生しない範囲の、
120℃程度の温度で、８×1017ions／cm2のイオン
注入量をイオン注入させるには、真空中で冷却板
を用いても、4.5時間程度を要する。 ところが、鋼板部品の鋼板片面イオン注入処理
においては、従来のようにイオン注入装置内に鋼
板部品を挿入するのではなく、イオン注入する鋼
板片面の局部のみをイオン注入装置に対向するよ
うに配設し、イオン注入するときの真空力を利用
してイオン注入装置に鋼板部品を吸着させる。そ
して、鋼板部品のその反対鋼板面は大気中に開放
しているため、その大気開放している鋼板面に直
接的に冷却水を噴射して水冷することにより、鋼
板部品の温度上昇を防止しつつイオン注入処理す
ると、冷却能が著しく向上して、より高電流を流
すことができることから、上記イオン注入量を得
るためのイオン注入処理時間を、１〜２分といつ
た極めて短時間とすることができた。 〔発明の効果〕 以上により明らかなように、本発明にかかる鋼
板部品の局部強度向上方法によれば、成形加工性
に優れた鋼板を用いて、成形加工後、成形加工さ
れた鋼板部品の、成形加工された任意の強度不足
となる部位に対し、イオン注入処理することによ
つて、成形加工性に優れた鋼板を用いながら、成
形加工後には、鋼板部品の成形加工部位を優れた
強度とすることができるばかりでなく、イオン注
入処理温度上昇を抑制することにより、イオン注
入処理の生産性を向上することができる利点があ
ることから、 成形加工性のよい鋼板が使用できるため、複
雑形状の鋼板部品が成形加工でき、従つて、従
来できなかつたような、鋼板部品の軽量化を達
成できる。 イオン注入処理は、100℃以下の低温で実施
できるため、殆んど無歪で、鋼板部品を局部的
に強化することができる。 イオン注入処理による強化が、鋼板の片面に
対する処理で有効であることから、処理時間・
処理コストが低減できるばかりでなく、両面処
理が不可能な鋼板部品への適用が可能となり、
本発明法の適用可能鋼板部品が著しく広範とな
る。 等の効果がある。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 鋼板を、予め成形加工することにより、成形
加工部位の転位密度を高め、ついで、鋼板の任意
の片面に、Ｃ、Ｎ、Ｂ等の侵入型固溶元素をイオ
ン注入処理して、成形加工部位の転位を注入原子
で捕捉・固着し、転位の移動を妨げることによつ
て、鋼板の成形加工部位の強度を局部的に向上さ
せる、鋼板部品の局部強度向上方法であつて、 イオン注入処理装置にイオン注入される鋼板片
面を対向配設し、該鋼板の反対面を大気中に開放
して直接的に冷却することによつて、イオン注入
処理時の温度精度を向上して、鋼板部品を低歪で
高強度とすることができることを特徴とする、鋼
板部品の局部強度向上方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21293383A JPS60103180A (ja) | 1983-11-11 | 1983-11-11 | 鋼板部品の局部強度向上方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21293383A JPS60103180A (ja) | 1983-11-11 | 1983-11-11 | 鋼板部品の局部強度向上方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60103180A JPS60103180A (ja) | 1985-06-07 |
| JPH0480115B2 true JPH0480115B2 (ja) | 1992-12-17 |
Family
ID=16630693
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21293383A Granted JPS60103180A (ja) | 1983-11-11 | 1983-11-11 | 鋼板部品の局部強度向上方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60103180A (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58145603A (ja) * | 1982-02-19 | 1983-08-30 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 窒素イオン注入による窒化膜形成法 |
| JPS58181864A (ja) * | 1982-04-16 | 1983-10-24 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 表面処理方法 |
-
1983
- 1983-11-11 JP JP21293383A patent/JPS60103180A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60103180A (ja) | 1985-06-07 |
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