JPH0649619A - 合金鋼および高融点金属を処理する方法および装置 - Google Patents
合金鋼および高融点金属を処理する方法および装置Info
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- JPH0649619A JPH0649619A JP4324152A JP32415292A JPH0649619A JP H0649619 A JPH0649619 A JP H0649619A JP 4324152 A JP4324152 A JP 4324152A JP 32415292 A JP32415292 A JP 32415292A JP H0649619 A JPH0649619 A JP H0649619A
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- 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
- C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 前処理によって、合金鋼材料および高融点金
属（例えば、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｖ）
の材料の表面を、熱化学的熱処理の際に拡散可能な原子
の支障のない吸収が可能であるように状態調節するこ
と。 【構成】 第１の処理過程で脱不働態化のためにＮ2、
Ｈ2またはＮＨ3の群からの第１のガスまたはガス混合物
を処理室（１）中に送気し、この場合１バール（ａ）を
上廻る圧力および１００℃〜１０００℃の温度は互いに
無関係に処理室（１）中で調節可能であり、第２の処理
過程で熱化学的表面処理のためにＮ−、Ｃ−またはＢ含
有ガスの群からの第２のガスまたはガス混合物を処理室
（１，２）中に送気し、この場合１００℃〜１０００℃
の温度は１バール（ａ）以上の圧力の場合に調節可能で
ある。
属（例えば、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｖ）
の材料の表面を、熱化学的熱処理の際に拡散可能な原子
の支障のない吸収が可能であるように状態調節するこ
と。 【構成】 第１の処理過程で脱不働態化のためにＮ2、
Ｈ2またはＮＨ3の群からの第１のガスまたはガス混合物
を処理室（１）中に送気し、この場合１バール（ａ）を
上廻る圧力および１００℃〜１０００℃の温度は互いに
無関係に処理室（１）中で調節可能であり、第２の処理
過程で熱化学的表面処理のためにＮ−、Ｃ−またはＢ含
有ガスの群からの第２のガスまたはガス混合物を処理室
（１，２）中に送気し、この場合１００℃〜１０００℃
の温度は１バール（ａ）以上の圧力の場合に調節可能で
ある。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、合金鋼および例えばＴ
ｉ、ＺｒおよびＮｂのような高融点金属を処理する、殊
に脱不働態化しかつ引続き処理室中で圧力および温度の
作用下に熱化学的に表面処理する方法および装置に関す
る。
ｉ、ＺｒおよびＮｂのような高融点金属を処理する、殊
に脱不働態化しかつ引続き処理室中で圧力および温度の
作用下に熱化学的に表面処理する方法および装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、合金鋼および高融点金属（例え
ば、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｖ）の熱化学
的表面処理（例えば、窒化、ニトロ加炭、硼化）の場合
には、材料上を表面被覆する不働態層によって次の困難
を生じる：即ち、不働態層は、多くの場合に酸化物から
なり、薄い保護膜を形成し、この保護膜は、表面処理の
際に例えばＮ、ＣおよびＢのような非金属の支障のない
拡散を不利なことに阻止する。それによって、例えば高
融点金属の場合には、拡散は完全なものとなり、高合金
組成の鋼の場合には、部分的に阻止され、このことは、
不均一な処理結果をまねく。
ば、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｖ）の熱化学
的表面処理（例えば、窒化、ニトロ加炭、硼化）の場合
には、材料上を表面被覆する不働態層によって次の困難
を生じる：即ち、不働態層は、多くの場合に酸化物から
なり、薄い保護膜を形成し、この保護膜は、表面処理の
際に例えばＮ、ＣおよびＢのような非金属の支障のない
拡散を不利なことに阻止する。それによって、例えば高
融点金属の場合には、拡散は完全なものとなり、高合金
組成の鋼の場合には、部分的に阻止され、このことは、
不均一な処理結果をまねく。
【０００３】合金鋼の一定の種類の場合には、均一な処
理結果を達成するために前酸化が行なわれる。それによ
って、不純物は、表面で酸化され、既に存在する酸化物
層に影響を及ぼす。それによって、多くの場合には、層
構成の均一性に対して影響を及ぼしうる。生成された層
は、著しく薄く、かつ常に大量の酸素を含有する。
理結果を達成するために前酸化が行なわれる。それによ
って、不純物は、表面で酸化され、既に存在する酸化物
層に影響を及ぼす。それによって、多くの場合には、層
構成の均一性に対して影響を及ぼしうる。生成された層
は、著しく薄く、かつ常に大量の酸素を含有する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、本発明の課
題は、前処理によって、記載した材料の表面を、熱化学
的熱処理の際に拡散可能な原子の支障のない吸収が可能
であるように状態調節することである。
題は、前処理によって、記載した材料の表面を、熱化学
的熱処理の際に拡散可能な原子の支障のない吸収が可能
であるように状態調節することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この課題は、本発明によ
れば、処理方法を多数の処理過程で実施することによっ
て解決される。
れば、処理方法を多数の処理過程で実施することによっ
て解決される。
【０００６】第１の処理過程で脱不働態化のために
Ｎ2、Ｈ2またはＮＨ3の群からの第１のガスまたはガス
混合物は処理室中に送気され、この場合１バール（ａ）
を上廻る圧力および１００℃〜１０００℃の温度は互い
に無関係に処理室中で調節され、第２の処理過程で熱化
学的表面処理のためにＮ−、Ｃ−またはＢ含有ガスの群
からの第２のガスまたはガス混合物は処理室中に送気さ
れ、この場合１００℃〜１０００℃の温度は１バール
（ａ）以上の圧力の場合に調節される。
Ｎ2、Ｈ2またはＮＨ3の群からの第１のガスまたはガス
混合物は処理室中に送気され、この場合１バール（ａ）
を上廻る圧力および１００℃〜１０００℃の温度は互い
に無関係に処理室中で調節され、第２の処理過程で熱化
学的表面処理のためにＮ−、Ｃ−またはＢ含有ガスの群
からの第２のガスまたはガス混合物は処理室中に送気さ
れ、この場合１００℃〜１０００℃の温度は１バール
（ａ）以上の圧力の場合に調節される。
【０００７】合金鋼および高融点金属は、有利に、例え
ばＮＨ＊および／またはＨ＊を含有するガス混合物中で
１００〜１０００℃の温度および１バールを上廻る圧力
で熱処理することによって脱不働態化され、この場合支
障のある酸化物膜は還元され、純粋な金属もしくは合金
は、新たな酸化に対する保護として薄い窒化物層で被覆
される。このように前処理された部材により、均一な処
理結果を達成することができ、この部材は、有利に同じ
装置中で後処理することができるかまたは後処理のため
に別の装置中に移すことができ、この場合もたらされた
薄い窒化物層は、新たな酸化に対する保護を生じさせ
る。よりいっそう高い温度で後処理、例えば加炭または
硼化を行なう場合には、窒化物層は迅速に溶解され、か
つ拡散する元素を妨害しない。
ばＮＨ＊および／またはＨ＊を含有するガス混合物中で
１００〜１０００℃の温度および１バールを上廻る圧力
で熱処理することによって脱不働態化され、この場合支
障のある酸化物膜は還元され、純粋な金属もしくは合金
は、新たな酸化に対する保護として薄い窒化物層で被覆
される。このように前処理された部材により、均一な処
理結果を達成することができ、この部材は、有利に同じ
装置中で後処理することができるかまたは後処理のため
に別の装置中に移すことができ、この場合もたらされた
薄い窒化物層は、新たな酸化に対する保護を生じさせ
る。よりいっそう高い温度で後処理、例えば加炭または
硼化を行なう場合には、窒化物層は迅速に溶解され、か
つ拡散する元素を妨害しない。
【０００８】他の実施形式および特徴は、特許請求の範
囲第２項もしくは第３項または第４項から第７項までの
いずれか１項に詳細に記載され、かつ特徴付けられてい
る。本発明は、多種多様な実施形式を可能にし；これら
実施形式の２つは、図面に例示されている。
囲第２項もしくは第３項または第４項から第７項までの
いずれか１項に詳細に記載され、かつ特徴付けられてい
る。本発明は、多種多様な実施形式を可能にし；これら
実施形式の２つは、図面に例示されている。
【０００９】
【実施例】処理室１（図１）中に高融点金属（例えば、
Ｔｉ）を導入し、かつ８００℃に加熱する。引続き、Ｎ
Ｈ3を処理室中に送気し、１０バール（ａ）の圧力で不
働態化されたチタンを還元する。この不働態化の第１の
処理過程の後、ガス交換を処理室中で行なう。ＮＨ3を
Ｎ2と交換し、温度は不変のまま第２の処理過程、即ち
熱化学的処理を開始する。この窒化過程を処理圧３０バ
ール（ａ）で実施する。処理時間は、通常２〜４時間で
あり、かつ所望の窒化層の厚さに依存する。第２の処理
過程後に、所望のＴｉＮ被膜が最終生成物として得られ
る。
Ｔｉ）を導入し、かつ８００℃に加熱する。引続き、Ｎ
Ｈ3を処理室中に送気し、１０バール（ａ）の圧力で不
働態化されたチタンを還元する。この不働態化の第１の
処理過程の後、ガス交換を処理室中で行なう。ＮＨ3を
Ｎ2と交換し、温度は不変のまま第２の処理過程、即ち
熱化学的処理を開始する。この窒化過程を処理圧３０バ
ール（ａ）で実施する。処理時間は、通常２〜４時間で
あり、かつ所望の窒化層の厚さに依存する。第２の処理
過程後に、所望のＴｉＮ被膜が最終生成物として得られ
る。
【００１０】また、２つの異なる処理室１および２の組
合せからなる第２の装置配置も考えられる（図２）。こ
の装置配置は、例えば高合金組成の鋼Ｘ ２０ ＣｒＭ
ｏＶ１２ １のような低炭素鋼の処理の際に使用され
る。
合せからなる第２の装置配置も考えられる（図２）。こ
の装置配置は、例えば高合金組成の鋼Ｘ ２０ ＣｒＭ
ｏＶ１２ １のような低炭素鋼の処理の際に使用され
る。
【００１１】鋼を処理室１中に導入した後に、この鋼を
５８０℃に加熱し、例えば１０バール（ａ）の圧力でＨ
2および／またはＮＨ3を送入する。この第１の処理過程
で装入された鋼を脱不働態化し、同時に薄い窒化物層を
後酸化からの保護手段として備えさせる。
５８０℃に加熱し、例えば１０バール（ａ）の圧力でＨ
2および／またはＮＨ3を送入する。この第１の処理過程
で装入された鋼を脱不働態化し、同時に薄い窒化物層を
後酸化からの保護手段として備えさせる。
【００１２】引続き、酸化から保護された鋼を第２の処
理室２中に入れる。この場合、材料にとって特殊な窒化
温度は５５０℃によって調節され、１バール（ａ）の圧
力でＮＨ3、Ｈ2からなるガス混合物は送入される。この
第２の処理過程の終結後、窒化Ｘ ２０ ＣｒＭｏＶ
１２ １鋼が最終製品として得られる。また、加炭のた
め、窒素含有ガスの代わりに、炭素含有ガス、例えばＣ
Ｏ2またはＣＯを８００℃〜１０００℃の温度で使用す
ることもできる。
理室２中に入れる。この場合、材料にとって特殊な窒化
温度は５５０℃によって調節され、１バール（ａ）の圧
力でＮＨ3、Ｈ2からなるガス混合物は送入される。この
第２の処理過程の終結後、窒化Ｘ ２０ ＣｒＭｏＶ
１２ １鋼が最終製品として得られる。また、加炭のた
め、窒素含有ガスの代わりに、炭素含有ガス、例えばＣ
Ｏ2またはＣＯを８００℃〜１０００℃の温度で使用す
ることもできる。
【００１３】図１による装置と比較して図２による２つ
の部分からなる処理装置の本質的な利点は、固有の熱化
学的処理過程、例えば窒化を常用の窒化装置中で大気圧
で実施することができることにある。従って、例えば３
０バール（ａ）に設計しなければならない、図１で示し
たような圧力室を使用することは、不必要である。
の部分からなる処理装置の本質的な利点は、固有の熱化
学的処理過程、例えば窒化を常用の窒化装置中で大気圧
で実施することができることにある。従って、例えば３
０バール（ａ）に設計しなければならない、図１で示し
たような圧力室を使用することは、不必要である。
【図１】処理室中で脱不働態化および熱化学的処理を行
なうための原理を示す略図。
なうための原理を示す略図。
【図２】２つの別々の処理室中で脱不働態化および熱化
学的処理を行なうための原理を示す略図。
学的処理を行なうための原理を示す略図。
１，２ 処理室
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ペーター ミナルスキー ドイツ連邦共和国 ローデンバッハ イン デア ガルテル 50
Claims (7)
- 【請求項１】 合金鋼および高融点金属を処理する、殊
に脱不働態化しかつ引続き処理室（１，２）中で圧力お
よび温度の作用下に熱化学的に表面処理する方法におい
て、第１の処理過程で脱不働態化のためにＮ2、Ｈ2また
はＮＨ3の群からの第１のガスまたはガス混合物を処理
室（１）中に送気し、この場合１バール（ａ）を上廻る
圧力および１００℃〜１０００℃の温度は互いに無関係
に処理室（１）中で調節可能であり、第２の処理過程で
熱化学的表面処理のためにＮ−、Ｃ−またはＢ含有ガス
の群からの第２のガスまたはガス混合物を処理室（１，
２）中に送気し、この場合１００℃〜１０００℃の温度
は１バール（ａ）以上の圧力の場合に調節可能であるこ
とを特徴とする、合金鋼および高融点金属を処理する方
法。 - 【請求項２】 第１の処理過程で典型的には１０バール
（ａ）の圧力に調節する、請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 第２の処理過程で処理室（１）中で典型
的には３０バール（ａ）の圧力に調節する、請求項１ま
たは２に記載の方法。 - 【請求項４】 合金鋼および高融点金属を処理する、殊
に脱不働態化しかつ引続き処理室（１，２）中で圧力お
よび温度の作用下に熱化学的に表面処理する装置におい
て、第１および第２の処理過程で同一の処理室（１）中
で実施することを特徴とする、合金鋼および高融点金属
を処理する装置。 - 【請求項５】 合金鋼および高融点金属を処理する、殊
に脱不働態化しかつ引続き処理室（１，２）中で圧力お
よび温度の作用下に熱化学的に表面処理する装置におい
て、第１の処理過程を第１の処理室（１）中で実施し、
かつ第２の処理過程を第２の処理室（２）中で実施する
ことを特徴とする、合金鋼および高融点金属を処理する
装置。 - 【請求項６】 第１の処理室（１）が１バール（ａ）を
上廻る圧力に設計されている、請求項５記載の装置。 - 【請求項７】 第２の処理室（２）が大気圧に設計され
ている、請求項５記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4139975A DE4139975C2 (de) | 1991-12-04 | 1991-12-04 | Verfahren zur Behandlung von legierten Stählen und Refraktärmetallen und Anwendung des Verfahrens |
| DE4139975.7 | 1992-03-19 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0649619A true JPH0649619A (ja) | 1994-02-22 |
Family
ID=6446253
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4324152A Pending JPH0649619A (ja) | 1991-12-04 | 1992-12-03 | 合金鋼および高融点金属を処理する方法および装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5372655A (ja) |
| EP (1) | EP0544987A1 (ja) |
| JP (1) | JPH0649619A (ja) |
| DE (1) | DE4139975C2 (ja) |
Cited By (2)
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| WO1997014820A1 (en) * | 1995-10-18 | 1997-04-24 | Sturm, Ruger & Company, Inc. | Method of treating titanium parts |
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- 1992-04-14 US US07/871,266 patent/US5372655A/en not_active Expired - Fee Related
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