JPH05202464A - 部品の部分窒化方法 - Google Patents
部品の部分窒化方法Info
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- JPH05202464A JPH05202464A JP3558192A JP3558192A JPH05202464A JP H05202464 A JPH05202464 A JP H05202464A JP 3558192 A JP3558192 A JP 3558192A JP 3558192 A JP3558192 A JP 3558192A JP H05202464 A JPH05202464 A JP H05202464A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 従来の部分窒化法が窒化してはならない部分
に窒化防止処置を施すのとは逆の発想で、対象機械部品
の窒化したい一部分のみを効率よく窒化処理し得る方法
を提供する。 【構成】 鉄を主成分とする素材からなる部品に対して
は、その一部分を窒化するに際し、被窒化部にシアン酸
を主成分とする窒化用薬剤を塗布し、無酸素雰囲気ある
いは所定の窒素ポテンシャルに制御した雰囲気中で加熱
し、５％以上のＣｒを含む鋼を素材とする部品に対して
は、その一部分を窒化するに際し、部品の非窒化部表面
を不働態化処理し、もしくは不働態化処理することなく
被窒化部表面の酸化皮膜を破壊するための薬剤を塗布
し、所定の窒素ポテンシャルに制御した雰囲気中で加熱
する。
に窒化防止処置を施すのとは逆の発想で、対象機械部品
の窒化したい一部分のみを効率よく窒化処理し得る方法
を提供する。 【構成】 鉄を主成分とする素材からなる部品に対して
は、その一部分を窒化するに際し、被窒化部にシアン酸
を主成分とする窒化用薬剤を塗布し、無酸素雰囲気ある
いは所定の窒素ポテンシャルに制御した雰囲気中で加熱
し、５％以上のＣｒを含む鋼を素材とする部品に対して
は、その一部分を窒化するに際し、部品の非窒化部表面
を不働態化処理し、もしくは不働態化処理することなく
被窒化部表面の酸化皮膜を破壊するための薬剤を塗布
し、所定の窒素ポテンシャルに制御した雰囲気中で加熱
する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、鉄を主成分とする素材
もしくは５％以上のＣｒを含む鋼を素材とする部品の一
部分を選択的に窒化する方法に関する。
もしくは５％以上のＣｒを含む鋼を素材とする部品の一
部分を選択的に窒化する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及びその問題点】鉄鋼製機械部品の窒化処
理において、その部品のある一部分のみが窒化しては困
るものが多くある。例えば、窒化処理後に行われる仕上
げ機械加工において、ある部分をねじ加工するような場
合、その部分が窒化していてはねじ加工できない。この
ような場合、その部分に窒化防止処置が施される。その
多くは窒化防止部のみに銅メッキ、ニッケルメッキある
いは錫メッキを施すことにより行われている。このよう
な従来の窒化防止処置はそのための特別の装置を必要と
し、大がかりになるため、最近では種々の窒化防止剤が
開発されている。
理において、その部品のある一部分のみが窒化しては困
るものが多くある。例えば、窒化処理後に行われる仕上
げ機械加工において、ある部分をねじ加工するような場
合、その部分が窒化していてはねじ加工できない。この
ような場合、その部分に窒化防止処置が施される。その
多くは窒化防止部のみに銅メッキ、ニッケルメッキある
いは錫メッキを施すことにより行われている。このよう
な従来の窒化防止処置はそのための特別の装置を必要と
し、大がかりになるため、最近では種々の窒化防止剤が
開発されている。
【０００３】このような従来の部分窒化法は対象機械部
品表面の一部分に窒化防止処置を施して非窒化部とする
ための部分窒化法である。しかるに、現実の問題とし
て、これら従来法とは反対に非窒化部が主体であり、窒
化を必要とする部分が対象機械部品の極一部という場合
もある。このような要求に対しては上記したような非窒
化部分に窒化防止処置を施す従来法は効率のよい方法と
はいえないものである。
品表面の一部分に窒化防止処置を施して非窒化部とする
ための部分窒化法である。しかるに、現実の問題とし
て、これら従来法とは反対に非窒化部が主体であり、窒
化を必要とする部分が対象機械部品の極一部という場合
もある。このような要求に対しては上記したような非窒
化部分に窒化防止処置を施す従来法は効率のよい方法と
はいえないものである。
【０００４】本発明は、従来の部分窒化法が窒化しては
ならない部分に窒化防止処置を施すのとは逆の発想で、
対象機械部品の窒化したい一部分のみを効率よく窒化処
理し得る方法を提供することを目的とするものである。
ならない部分に窒化防止処置を施すのとは逆の発想で、
対象機械部品の窒化したい一部分のみを効率よく窒化処
理し得る方法を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【問題点を解決するための手段】本発明は、鉄を主成分
とする素材からなる部品の一部分を窒化するに際して
は、被窒化部にシアン酸を主成分とする窒化用薬剤を塗
布し、無酸化雰囲気あるいは所定の窒素ポテンシャルに
制御した雰囲気中で加熱し、５％以上のＣｒを含む鋼を
素材とする部品の一部分を窒化するに際しては、部品の
非窒化部表面を不働態処理し、もしくは不働態化処理す
ることなく、被窒化部表面には酸化皮膜を破壊するため
の薬剤を塗布し、所定の窒素ポテンシャルに制御した雰
囲気中で加熱することにより、前記問題点を解決したも
のである。
とする素材からなる部品の一部分を窒化するに際して
は、被窒化部にシアン酸を主成分とする窒化用薬剤を塗
布し、無酸化雰囲気あるいは所定の窒素ポテンシャルに
制御した雰囲気中で加熱し、５％以上のＣｒを含む鋼を
素材とする部品の一部分を窒化するに際しては、部品の
非窒化部表面を不働態処理し、もしくは不働態化処理す
ることなく、被窒化部表面には酸化皮膜を破壊するため
の薬剤を塗布し、所定の窒素ポテンシャルに制御した雰
囲気中で加熱することにより、前記問題点を解決したも
のである。
【０００６】このような本発明では、対象とする機械部
品の素材の違いにより処理を異にする。すなわち、鉄を
主成分とする素材からなる部品に対しては、部品の所定
部分にシアン酸を主成分とする薬剤を塗布し、通常の窒
化温度である５００〜６００℃に加熱する。これによ
り、薬剤を塗布した部分だけが窒化されることになる。
ここで、塗布する窒化剤としてシアン酸を主成分とする
薬剤を使用したのは、これらの薬剤が一般的な窒化温度
において高い窒素ポテンシャルを有し、鋼に対する窒化
能が高いからである。より具体的には、これらの薬剤は
混合塩類であって、部品の窒化に適した融点及び安定度
を高めるべくシアン酸塩に種々の塩を混合したものであ
る。これらの混合塩は窒化温度において溶融するので、
初期の部品の塗布位置に窒化剤が保持されるように、こ
れら混合塩にカオリン等の薬剤保持剤を混練したものを
張付けるようにするか、もしくはさらに樹脂と溶剤を入
れて粘度を調整したものを塗布してもよい。これらの薬
剤は大気中では消耗が大きいので加熱雰囲気は無酸化雰
囲気でなければならない。また、要求される窒化層深さ
によっては、塗布した程度の薬剤量では窒化層深さ不足
が生じるので、無酸化雰囲気に若干のアンモニアを付加
して、加熱雰囲気の窒素ポテンシャルを調整する。この
窒素ポテンシャルは、処理部品の非窒化部の窒化能とし
ては無視し得る程度であるが、窒化剤の窒素を補給する
には十分なものとする。
品の素材の違いにより処理を異にする。すなわち、鉄を
主成分とする素材からなる部品に対しては、部品の所定
部分にシアン酸を主成分とする薬剤を塗布し、通常の窒
化温度である５００〜６００℃に加熱する。これによ
り、薬剤を塗布した部分だけが窒化されることになる。
ここで、塗布する窒化剤としてシアン酸を主成分とする
薬剤を使用したのは、これらの薬剤が一般的な窒化温度
において高い窒素ポテンシャルを有し、鋼に対する窒化
能が高いからである。より具体的には、これらの薬剤は
混合塩類であって、部品の窒化に適した融点及び安定度
を高めるべくシアン酸塩に種々の塩を混合したものであ
る。これらの混合塩は窒化温度において溶融するので、
初期の部品の塗布位置に窒化剤が保持されるように、こ
れら混合塩にカオリン等の薬剤保持剤を混練したものを
張付けるようにするか、もしくはさらに樹脂と溶剤を入
れて粘度を調整したものを塗布してもよい。これらの薬
剤は大気中では消耗が大きいので加熱雰囲気は無酸化雰
囲気でなければならない。また、要求される窒化層深さ
によっては、塗布した程度の薬剤量では窒化層深さ不足
が生じるので、無酸化雰囲気に若干のアンモニアを付加
して、加熱雰囲気の窒素ポテンシャルを調整する。この
窒素ポテンシャルは、処理部品の非窒化部の窒化能とし
ては無視し得る程度であるが、窒化剤の窒素を補給する
には十分なものとする。
【０００７】また、対象とする機械部品の素材が、合金
工具鋼、ステンレス鋼等の５％以上のＣｒを含む鋼をで
ある場合には、素材表面に安定な酸化皮膜が形成されて
いるため、通常のアンモニアを主成分とするガス窒化処
理法ではほとんど窒化しない。そのため、このような場
合には、被窒化部分のみに安定な酸化皮膜を破壊する処
置を施して、窒素ポテンシャルを制御した雰囲気中で全
く通常のガス窒化処理を行う。酸化皮膜を破壊する処置
の要点は、通常のガス窒化処理条件において、酸化皮膜
の破壊を窒化の始まる直前に行い、かつ窒化が始まると
窒化を妨げないことである。極端には、ガス窒化処理の
前処理として、被窒化部を予め酸洗い等をしたような状
態では酸洗いした部分でさえもはや窒化しない。
工具鋼、ステンレス鋼等の５％以上のＣｒを含む鋼をで
ある場合には、素材表面に安定な酸化皮膜が形成されて
いるため、通常のアンモニアを主成分とするガス窒化処
理法ではほとんど窒化しない。そのため、このような場
合には、被窒化部分のみに安定な酸化皮膜を破壊する処
置を施して、窒素ポテンシャルを制御した雰囲気中で全
く通常のガス窒化処理を行う。酸化皮膜を破壊する処置
の要点は、通常のガス窒化処理条件において、酸化皮膜
の破壊を窒化の始まる直前に行い、かつ窒化が始まると
窒化を妨げないことである。極端には、ガス窒化処理の
前処理として、被窒化部を予め酸洗い等をしたような状
態では酸洗いした部分でさえもはや窒化しない。
【０００８】被窒化部表面のみの安定な酸化皮膜を破壊
する具体的な処置は、窒化の始まる前の温度において、
この皮膜を破壊する効力を持つ塩酸、硫酸、燐酸、カリ
ウム、ナトリウム、アンモニア等を含む複合塩類を所定
個所に塗布することである。これらの薬剤を部品に塗布
しやすくするために、適当な樹脂あるいは脂肪と溶剤を
入れ、粘度を調整したものを使用することが望ましい。
ここでいう樹脂あるいは脂肪の機能は薬剤を部品の所定
個所に一様に塗布しやすくすること、及び薬剤を所定個
所に安定に保持し、窒化処理前の部品の取り扱いを容易
にするものである。さらに、樹脂あるいは脂肪は先に述
べた皮膜の破壊を窒化の始まる直前に行うこと、及び窒
化が始まると窒化を妨げないこと、を助けるものであ
る。従って、樹脂の種類はエポキシのようなごく一般的
なものでよく、脂肪はヘッドやラード等でよい。一方、
樹脂あるいは脂肪だけで上記の両方の機能をもつものも
ある。その一例が塩化ビニールであり、酸性化した脂肪
である。すなわち、塩化ビニールあるいは酸性化した脂
肪等はこれらだけを塗布しても目的が達せられる。
する具体的な処置は、窒化の始まる前の温度において、
この皮膜を破壊する効力を持つ塩酸、硫酸、燐酸、カリ
ウム、ナトリウム、アンモニア等を含む複合塩類を所定
個所に塗布することである。これらの薬剤を部品に塗布
しやすくするために、適当な樹脂あるいは脂肪と溶剤を
入れ、粘度を調整したものを使用することが望ましい。
ここでいう樹脂あるいは脂肪の機能は薬剤を部品の所定
個所に一様に塗布しやすくすること、及び薬剤を所定個
所に安定に保持し、窒化処理前の部品の取り扱いを容易
にするものである。さらに、樹脂あるいは脂肪は先に述
べた皮膜の破壊を窒化の始まる直前に行うこと、及び窒
化が始まると窒化を妨げないこと、を助けるものであ
る。従って、樹脂の種類はエポキシのようなごく一般的
なものでよく、脂肪はヘッドやラード等でよい。一方、
樹脂あるいは脂肪だけで上記の両方の機能をもつものも
ある。その一例が塩化ビニールであり、酸性化した脂肪
である。すなわち、塩化ビニールあるいは酸性化した脂
肪等はこれらだけを塗布しても目的が達せられる。
【０００９】なお、上記方法により、数多くの部品を一
度に処理する場合等には、部品の被窒化部に塗布した薬
剤の余力で塗布していない部品表面、すなわち非窒化部
までが部分的にしろ、窒化してしまうようなトラブルを
回避するため、被窒化部分以外の部品表面を積極的に窒
化しない処置を施すようにしても良い。このような処置
の例として、非窒化部により安定な表面皮膜を生成させ
る処理（不働態化処理）を行い、かつ被窒化部の処理と
しては前述のような酸化皮膜を破壊する処置を施す。不
働態化処理の具体的な方法は、硝酸のような強い酸化剤
中に浸漬するか、あるいは大気中で低温加熱する等であ
る。
度に処理する場合等には、部品の被窒化部に塗布した薬
剤の余力で塗布していない部品表面、すなわち非窒化部
までが部分的にしろ、窒化してしまうようなトラブルを
回避するため、被窒化部分以外の部品表面を積極的に窒
化しない処置を施すようにしても良い。このような処置
の例として、非窒化部により安定な表面皮膜を生成させ
る処理（不働態化処理）を行い、かつ被窒化部の処理と
しては前述のような酸化皮膜を破壊する処置を施す。不
働態化処理の具体的な方法は、硝酸のような強い酸化剤
中に浸漬するか、あるいは大気中で低温加熱する等であ
る。
【００１０】
【発明の効果】以上のような本発明によれば、機械部品
等の局部のみが効率的に窒化できるので、窒化処理適用
範囲が拡大し、機械部品等の性能向上に寄与するところ
大である。
等の局部のみが効率的に窒化できるので、窒化処理適用
範囲が拡大し、機械部品等の性能向上に寄与するところ
大である。
【００１１】
【実施例１】ＪＩＳ規格の窒化鋼ＳＣＭ４３５の５×４
０×５０ｍｍの板を用い、その片面中央の２０ｍｍφ部
分のみを窒化した。ここで塗布した薬剤は、シアン酸カ
リ、炭酸ソーダ及びカオリンをそれぞれ３５、６２、３
％に水をいれて混練したもので、これを約２０ｍｍφの
ボール状にしたものを被窒化部に張付け、乾燥させた。
このようにした鋼板を窒素だけの雰囲気及び窒素に窒素
ポテンシャルにして０．３％程度（雰囲気中窒素ポテン
シャルは、これと平衡する鋼表層中の窒素量を％で表示
する）になるようにアンモニアを加えた雰囲気中で５４
０℃、９０分加熱した。このように処理した鋼板を中央
で切断し、切断面を研磨して窒化深さ及び窒化幅を光学
顕微鏡で測定した。その結果、窒素だけの雰囲気の場
合、窒化深さ：３０μｍ、窒化幅：約２０ｍｍで、窒素
にアンモニアを加えた雰囲気の場合は、窒化深さ：４０
μｍ、窒化幅：約２１ｍｍであった。いずれの場合も所
定の部分窒化ができた。後者の場合の非窒化部と窒化部
の表面からの硬さ分布を図１に示す。
０×５０ｍｍの板を用い、その片面中央の２０ｍｍφ部
分のみを窒化した。ここで塗布した薬剤は、シアン酸カ
リ、炭酸ソーダ及びカオリンをそれぞれ３５、６２、３
％に水をいれて混練したもので、これを約２０ｍｍφの
ボール状にしたものを被窒化部に張付け、乾燥させた。
このようにした鋼板を窒素だけの雰囲気及び窒素に窒素
ポテンシャルにして０．３％程度（雰囲気中窒素ポテン
シャルは、これと平衡する鋼表層中の窒素量を％で表示
する）になるようにアンモニアを加えた雰囲気中で５４
０℃、９０分加熱した。このように処理した鋼板を中央
で切断し、切断面を研磨して窒化深さ及び窒化幅を光学
顕微鏡で測定した。その結果、窒素だけの雰囲気の場
合、窒化深さ：３０μｍ、窒化幅：約２０ｍｍで、窒素
にアンモニアを加えた雰囲気の場合は、窒化深さ：４０
μｍ、窒化幅：約２１ｍｍであった。いずれの場合も所
定の部分窒化ができた。後者の場合の非窒化部と窒化部
の表面からの硬さ分布を図１に示す。
【００１２】
【実施例２】ＪＩＳ−ＳＵＳ４２０ステンレス鋼の５×
４０×５０ｍｍの板を用い、その片面中央の２０ｍｍφ
部分のみを窒化した。被窒化表面の酸化皮膜を破壊する
ための薬剤の何種類かを被窒化部に塗布した試験片を用
意し、これらを窒素ポテンシャルを約１０％に調整した
アンモニア＋窒素雰囲気中で５７０℃、６０分窒化処理
した。これら窒化後の試験片を中央で切断し、切断面を
研磨して窒化深さ及び窒化幅を光学顕微鏡で測定した。
その結果を使用した薬剤の種類と共に表１に示す。これ
らの薬剤はいずれも５７０℃以下の温度で分解し、その
分解生成物が試験片表面の酸化皮膜を破壊するものであ
る。本実施例のＮｏ．１の場合の非窒化部と窒化部の表
面からの硬さ分布を図１に示す。
４０×５０ｍｍの板を用い、その片面中央の２０ｍｍφ
部分のみを窒化した。被窒化表面の酸化皮膜を破壊する
ための薬剤の何種類かを被窒化部に塗布した試験片を用
意し、これらを窒素ポテンシャルを約１０％に調整した
アンモニア＋窒素雰囲気中で５７０℃、６０分窒化処理
した。これら窒化後の試験片を中央で切断し、切断面を
研磨して窒化深さ及び窒化幅を光学顕微鏡で測定した。
その結果を使用した薬剤の種類と共に表１に示す。これ
らの薬剤はいずれも５７０℃以下の温度で分解し、その
分解生成物が試験片表面の酸化皮膜を破壊するものであ
る。本実施例のＮｏ．１の場合の非窒化部と窒化部の表
面からの硬さ分布を図１に示す。
【００１３】
【表１】
【００１４】
【実施例３】実施例２と同様の試験片を用い、その片面
中央の２０ｍｍφ部分のみを窒化することを試みた。被
窒化表面の酸化膜を破壊するための薬剤としてフッソを
含有する樹脂を用い、これを被窒化部に塗布し、乾燥さ
せたのち、非窒化部を不働態化するために、全体を７０
℃の５０％硝酸溶液中に６０分間浸漬したものを試験片
とした。これを１０枚、各試験片間約１ｍｍの間隔を開
けて積み、窒素ポテンシャルを約１０％に調整したアン
モニア＋窒素雰囲気中で５７０℃、１８０分窒化処理し
た。これらの窒化後の試験片を中央で切断し、切断面を
研磨して、窒化深さ及び窒化幅を光学顕微鏡で測定し
た。その結果、いずれの試験片も薬剤を塗布した部分の
み、約５０μｍ深さにおける非窒化部から窒化にわたる
硬さ分布を図２に示す。
中央の２０ｍｍφ部分のみを窒化することを試みた。被
窒化表面の酸化膜を破壊するための薬剤としてフッソを
含有する樹脂を用い、これを被窒化部に塗布し、乾燥さ
せたのち、非窒化部を不働態化するために、全体を７０
℃の５０％硝酸溶液中に６０分間浸漬したものを試験片
とした。これを１０枚、各試験片間約１ｍｍの間隔を開
けて積み、窒素ポテンシャルを約１０％に調整したアン
モニア＋窒素雰囲気中で５７０℃、１８０分窒化処理し
た。これらの窒化後の試験片を中央で切断し、切断面を
研磨して、窒化深さ及び窒化幅を光学顕微鏡で測定し
た。その結果、いずれの試験片も薬剤を塗布した部分の
み、約５０μｍ深さにおける非窒化部から窒化にわたる
硬さ分布を図２に示す。
【図１】本発明実施例１，２における試験片の表面から
の距離とビッカース硬さとの関係図である。
の距離とビッカース硬さとの関係図である。
【図２】本発明実施例３における非窒化部と窒化部との
境界からの距離とビッカース硬さとの関係図である。
境界からの距離とビッカース硬さとの関係図である。
Claims (3)
- 【請求項１】 鉄を主成分とする素材からなる部品の一
部分を窒化するに際し、被窒化部にシアン酸を主成分と
する窒化用薬剤を塗布し、無酸化雰囲気あるいは所定の
窒素ポテンシャルに制御した雰囲気中で加熱することを
特徴とする部品の部分窒化方法。 - 【請求項２】 ５％以上のＣｒを含む鋼を素材とする部
品の一部分を窒化するに際し、被窒化部表面の酸化皮膜
を破壊するための薬剤を塗布し、所定の窒素ポテンシャ
ルに制御した雰囲気中で加熱することを特徴とする部品
の部分窒化方法。 - 【請求項３】 ５％以上のＣｒを含む鋼を素材とする部
品の一部分を窒化するに際し、部品の非窒化部表面を不
働態化処理し、かつ被窒化部表面には酸化皮膜を破壊す
るための薬剤を塗布し、所定の窒素ポテンシャルに制御
した雰囲気中で加熱することを特徴とする部品の部分窒
化方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3558192A JPH05202464A (ja) | 1992-01-27 | 1992-01-27 | 部品の部分窒化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3558192A JPH05202464A (ja) | 1992-01-27 | 1992-01-27 | 部品の部分窒化方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05202464A true JPH05202464A (ja) | 1993-08-10 |
Family
ID=12445738
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3558192A Pending JPH05202464A (ja) | 1992-01-27 | 1992-01-27 | 部品の部分窒化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05202464A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2005256165A (ja) * | 2004-02-09 | 2005-09-22 | Honda Motor Co Ltd | 不動態膜除去方法 |
| US8414710B2 (en) | 2004-02-04 | 2013-04-09 | Honda Motor Co., Ltd. | Method for surface treatment of metal material |
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-
1992
- 1992-01-27 JP JP3558192A patent/JPH05202464A/ja active Pending
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