JPH07166322A - 鍍金処理代替用鋼部品の製造方法 - Google Patents
鍍金処理代替用鋼部品の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、鍍金処理代替用鋼部品の製造方法
に関するものであって、窒化性ガスと酸化性ガスを添加
した窒化−酸化ガス雰囲気で鋼部品を熱処理して表面に
酸化物層、酸素が含有されたε−窒化物層及び、酸素が
含有されたε−炭窒化物層を形成するようにしたもので
ある。 【構成】 本発明は、ガスを使用するから塩浴法と関係
された公害問題を一掃して、かつ、従来のガス法の割
に、窒化処理の後の付加的で人為的な酸化熱処理が不必
要で、エネルギー節減、作業工程の単純化、疲労強度及
び耐食性の卓越な鋼部品の製造に利点がある。
に関するものであって、窒化性ガスと酸化性ガスを添加
した窒化−酸化ガス雰囲気で鋼部品を熱処理して表面に
酸化物層、酸素が含有されたε−窒化物層及び、酸素が
含有されたε−炭窒化物層を形成するようにしたもので
ある。 【構成】 本発明は、ガスを使用するから塩浴法と関係
された公害問題を一掃して、かつ、従来のガス法の割
に、窒化処理の後の付加的で人為的な酸化熱処理が不必
要で、エネルギー節減、作業工程の単純化、疲労強度及
び耐食性の卓越な鋼部品の製造に利点がある。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、鍍金処理代替用鋼部品
の製造方法に関するものであって、詳しくには公害性鍍
金あるいは表面処理を代替して無公害、低エネルギーと
して耐食性、耐摩耗性及び疲労強度が優秀な鋼部品を製
造する方法に関するものである。
の製造方法に関するものであって、詳しくには公害性鍍
金あるいは表面処理を代替して無公害、低エネルギーと
して耐食性、耐摩耗性及び疲労強度が優秀な鋼部品を製
造する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】このような鍍金処理代替用鋼部品の製造
方法は現在まで塩浴法とガス法が開発されたところ、ま
ず塩浴法は二つの連続的な溶融塩浴槽処理によって鋼部
品を熱処理することで耐食性を持つ鋼部品を製造する技
術と知られている。この場合、一番目の溶融塩浴槽は窒
化処理浴槽として、公害性青酸カリ化物、青酸カリ塩媒
体を溶かした浴槽を５８０℃と加熱した状態で鋼部品を
入れて２時間窒化処理の後、苛性ソーダ、苛性カリ及び
硝酸ソーダを溶かした４００℃の浴槽で約１０分間酸化
処理した後、部品を水中に冷却、洗浄工程を経て処理さ
れた部品の要望表面粗度を得るためにラッピング（ｌａ
ｐｐｉｎｇ）または研磨したものを再び、４００℃と加
熱した酸化処理浴槽（二番目の塩浴槽）で２０分間再酸
化させた後、水冷して完成された耐食鋼部品を製造する
方法である。しかし、この塩浴法は毒性化学物質の使用
による環境公害の問題と共に１次塩浴が２次塩浴に混合
されることで生ずる酸化処理の不合理性及び酸化処理の
後、水洗等による廃水処理の問題が惹起されるし、かつ
２次酸化処理のための加熱によって、特に炭素鋼で部品
の疲労強度が減少することがもっとも、大きい欠点であ
る。
方法は現在まで塩浴法とガス法が開発されたところ、ま
ず塩浴法は二つの連続的な溶融塩浴槽処理によって鋼部
品を熱処理することで耐食性を持つ鋼部品を製造する技
術と知られている。この場合、一番目の溶融塩浴槽は窒
化処理浴槽として、公害性青酸カリ化物、青酸カリ塩媒
体を溶かした浴槽を５８０℃と加熱した状態で鋼部品を
入れて２時間窒化処理の後、苛性ソーダ、苛性カリ及び
硝酸ソーダを溶かした４００℃の浴槽で約１０分間酸化
処理した後、部品を水中に冷却、洗浄工程を経て処理さ
れた部品の要望表面粗度を得るためにラッピング（ｌａ
ｐｐｉｎｇ）または研磨したものを再び、４００℃と加
熱した酸化処理浴槽（二番目の塩浴槽）で２０分間再酸
化させた後、水冷して完成された耐食鋼部品を製造する
方法である。しかし、この塩浴法は毒性化学物質の使用
による環境公害の問題と共に１次塩浴が２次塩浴に混合
されることで生ずる酸化処理の不合理性及び酸化処理の
後、水洗等による廃水処理の問題が惹起されるし、かつ
２次酸化処理のための加熱によって、特に炭素鋼で部品
の疲労強度が減少することがもっとも、大きい欠点であ
る。
【０００３】かつ、ガス法は ５５０℃〜７２０℃のア
ンモニア−吸熱形ガスまたはアンモニア−発熱形ガス雰
囲気中で ４時間以上部品を窒化あるいは沈窒炭化処理
の後、２〜１２０秒間酸化性雰囲気中に露出させる表面
酸化熱処理（１次酸化処理）を実施した後、水−油エマ
ルジョン冷媒に冷却してから脱脂した後、耐食性向上の
ためにワックスコーティング処理する方法と、１次酸化
処理の後、冷却された部品を表面粗度０．２μｍＲＡ以
下と研磨した後、再加熱酸化処理（２次酸化処理）の
後、冷却する方法である。このようなガス法はガス窒化
処理完了の後、人為的な１次酸化処理のために炉内に残
留する元来のガスを窒素ガスとして置換した後、再び、
炉内に酸化性ガスを別途に投入して部品の厚さによる１
次酸化処理時間を厳格に制御しなければ１μｍ以下の酸
化被膜を得られないから処理工程上の複雑性と難しさが
付けるし、特に、炉内に装込された部品の量と表面積に
よって部品全体において均一な酸化層を得にくいし、研
磨の後、２次酸化処理を３５０〜５５０℃で実施するか
ら再加熱によるエネルギーの消費、作業工程の複雑性と
炭素鋼で窒化処理中に表面側に形成された窒素固溶層で
２次酸化処理時の再加熱による窒化物即ち、Ｆｅ４Ｎの
析出によって部品の疲労強度が著しく減少することが大
きい問題点で残っているし、特にこの方法で製造された
部品は５％塩水噴霧試験で１００〜２００時間ぐらいで
発錆が容易に起こるから、耐食性が卓越しない欠点も持
っている。
ンモニア−吸熱形ガスまたはアンモニア−発熱形ガス雰
囲気中で ４時間以上部品を窒化あるいは沈窒炭化処理
の後、２〜１２０秒間酸化性雰囲気中に露出させる表面
酸化熱処理（１次酸化処理）を実施した後、水−油エマ
ルジョン冷媒に冷却してから脱脂した後、耐食性向上の
ためにワックスコーティング処理する方法と、１次酸化
処理の後、冷却された部品を表面粗度０．２μｍＲＡ以
下と研磨した後、再加熱酸化処理（２次酸化処理）の
後、冷却する方法である。このようなガス法はガス窒化
処理完了の後、人為的な１次酸化処理のために炉内に残
留する元来のガスを窒素ガスとして置換した後、再び、
炉内に酸化性ガスを別途に投入して部品の厚さによる１
次酸化処理時間を厳格に制御しなければ１μｍ以下の酸
化被膜を得られないから処理工程上の複雑性と難しさが
付けるし、特に、炉内に装込された部品の量と表面積に
よって部品全体において均一な酸化層を得にくいし、研
磨の後、２次酸化処理を３５０〜５５０℃で実施するか
ら再加熱によるエネルギーの消費、作業工程の複雑性と
炭素鋼で窒化処理中に表面側に形成された窒素固溶層で
２次酸化処理時の再加熱による窒化物即ち、Ｆｅ４Ｎの
析出によって部品の疲労強度が著しく減少することが大
きい問題点で残っているし、特にこの方法で製造された
部品は５％塩水噴霧試験で１００〜２００時間ぐらいで
発錆が容易に起こるから、耐食性が卓越しない欠点も持
っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は上述し
た従来の塩浴法とガス法が持っている問題点を最少化乃
至完全に除去するために、同一炉内ガス雰囲気中でガス
酸化−窒化または、ガス酸化−沈窒炭化処理を同時に実
施することで低公害、低エネルギーとして耐食性、耐摩
耗性及び疲労強度が優秀な鋼部品を提供しようとするこ
とである。
た従来の塩浴法とガス法が持っている問題点を最少化乃
至完全に除去するために、同一炉内ガス雰囲気中でガス
酸化−窒化または、ガス酸化−沈窒炭化処理を同時に実
施することで低公害、低エネルギーとして耐食性、耐摩
耗性及び疲労強度が優秀な鋼部品を提供しようとするこ
とである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明によると、窒化性ガスに酸化性ガスを添
加した酸化−窒化ガス雰囲気で鋼部品を熱処理して、表
面に酸化物層、酸素が含有されたε−窒化物層、あるい
はε−炭窒化物層を形成するようにした鍍金処理代替用
高耐食性鋼部品の製造方法が提供される。
るために本発明によると、窒化性ガスに酸化性ガスを添
加した酸化−窒化ガス雰囲気で鋼部品を熱処理して、表
面に酸化物層、酸素が含有されたε−窒化物層、あるい
はε−炭窒化物層を形成するようにした鍍金処理代替用
高耐食性鋼部品の製造方法が提供される。
【０００６】
【作用】一方、酸化−窒化処理雰囲気中で酸化と窒化が
同時に起る理由は、窒化性ガスに酸化性ガスを添加する
ことで、炉内ガス反応によって生成された水蒸気と未反
応された酸素あるいは炭化水素ガスと空気の炉内直接反
応によって形成された二酸化炭素及び一酸化炭素などの
酸化性ガスによって、表面酸化物層と酸素が含有された
ε−窒化物層あるいは、ε−炭窒化物層が形成されるか
らである。 この際ε−窒化物あるいはε−炭窒化物内
に酸素の浸透深さは５〜１０μｍ程である。
同時に起る理由は、窒化性ガスに酸化性ガスを添加する
ことで、炉内ガス反応によって生成された水蒸気と未反
応された酸素あるいは炭化水素ガスと空気の炉内直接反
応によって形成された二酸化炭素及び一酸化炭素などの
酸化性ガスによって、表面酸化物層と酸素が含有された
ε−窒化物層あるいは、ε−炭窒化物層が形成されるか
らである。 この際ε−窒化物あるいはε−炭窒化物内
に酸素の浸透深さは５〜１０μｍ程である。
【０００７】最表面酸化物層と酸素が含有されたε−窒
化物層あるいはε−炭窒化物層を同時に形成するための
ガス雰囲気熱処理は４２０〜７２０℃までの温度区間で
最大５０時間までアンモニアと１０〜５０％の空気及び
窒素とアンモニアと５〜５０％の（Ｃ３Ｈ８＋ａｉｒ）
及び窒素で構成されたガス雰囲気で実施するし、この際
使用された熱処理炉としては上下部に撹拌ファンが付着
された下部ガス注入形ピット形炉、シールドクエンチ
炉、流動床炉あるいは三つ以上のチァンバーで構成され
て、各チァンバーの上下に撹拌ファンが付着されたメッ
シュベルトタイプ連続炉などであって、ここで酸化−窒
化処理を起すガスは鋼部品の表面にアンモニアが原子窒
素を供給して、二酸化炭素及び一酸化炭素が炭素を供給
するし、炉内で空気中の酸素及び空気のプロパンガスの
燃焼反応によって形成された水蒸気、二酸化炭素及び一
酸化炭素が酸素を供給する。 部品の最表面の酸化物層
と酸素が含有されたε−窒化物層の厚さは各々０．５〜
５μｍ及び１５〜３０μｍまで形成されられるし、これ
は部品の物理的な要求特性によって処理時間、温度及び
ガス雰囲気の組成を除去することで変化させられる。
化物層あるいはε−炭窒化物層を同時に形成するための
ガス雰囲気熱処理は４２０〜７２０℃までの温度区間で
最大５０時間までアンモニアと１０〜５０％の空気及び
窒素とアンモニアと５〜５０％の（Ｃ３Ｈ８＋ａｉｒ）
及び窒素で構成されたガス雰囲気で実施するし、この際
使用された熱処理炉としては上下部に撹拌ファンが付着
された下部ガス注入形ピット形炉、シールドクエンチ
炉、流動床炉あるいは三つ以上のチァンバーで構成され
て、各チァンバーの上下に撹拌ファンが付着されたメッ
シュベルトタイプ連続炉などであって、ここで酸化−窒
化処理を起すガスは鋼部品の表面にアンモニアが原子窒
素を供給して、二酸化炭素及び一酸化炭素が炭素を供給
するし、炉内で空気中の酸素及び空気のプロパンガスの
燃焼反応によって形成された水蒸気、二酸化炭素及び一
酸化炭素が酸素を供給する。 部品の最表面の酸化物層
と酸素が含有されたε−窒化物層の厚さは各々０．５〜
５μｍ及び１５〜３０μｍまで形成されられるし、これ
は部品の物理的な要求特性によって処理時間、温度及び
ガス雰囲気の組成を除去することで変化させられる。
【０００８】特に酸化−窒化複合同時処理の後、表面研
磨をした状態で０．２μｍＲＡ以下の表面粗度を要求す
る部品に対して表面酸化物層の厚さは０．５〜５μｍま
で形成させられるし、かつ酸素が含有されたε−窒化物
層の１５〜３０μｍまで形成して、この際、酸素が含有
されたε−窒化物層の厚さの１／３〜１／２は気孔層で
構成されているし、この気孔に酸化物が形成されて表面
耐食性が向上される。 代表的にこのような酸素が含有
されたε−窒化物層の厚さは大凡２０μｍ程が適当であ
って、この厚さは５７０℃で２時間あるいは６００℃で
１時間２０分間熱処理することで形成させられる。 し
かし、これよりもう薄いとか厚い酸素が含有されたε−
窒化物層は処理時間及び温度と使用されたガス雰囲気の
組成によって変化させられる。表面酸化物層の厚さは酸
化−窒化熱処理ガスの組成によって変化させられるし、
かつ熱処理温度と時間もやはり変数になる。 たとえ
ば、５０％ＮＨ３−２０％（Ｃ３Ｈ８＋４ａｉｒ）−３
０％Ｎ２ガス雰囲気中で５７０℃で２時間酸化−窒化熱
処理時、表面酸化物層は大凡４μｍ厚さを持つし、この
際、酸素が含有されたε−窒化物層は２２μｍと現われ
るし、酸素が含有されたε−炭窒化物層の気孔層の厚さ
は大凡１０μｍ程と形成される。
磨をした状態で０．２μｍＲＡ以下の表面粗度を要求す
る部品に対して表面酸化物層の厚さは０．５〜５μｍま
で形成させられるし、かつ酸素が含有されたε−窒化物
層の１５〜３０μｍまで形成して、この際、酸素が含有
されたε−窒化物層の厚さの１／３〜１／２は気孔層で
構成されているし、この気孔に酸化物が形成されて表面
耐食性が向上される。 代表的にこのような酸素が含有
されたε−窒化物層の厚さは大凡２０μｍ程が適当であ
って、この厚さは５７０℃で２時間あるいは６００℃で
１時間２０分間熱処理することで形成させられる。 し
かし、これよりもう薄いとか厚い酸素が含有されたε−
窒化物層は処理時間及び温度と使用されたガス雰囲気の
組成によって変化させられる。表面酸化物層の厚さは酸
化−窒化熱処理ガスの組成によって変化させられるし、
かつ熱処理温度と時間もやはり変数になる。 たとえ
ば、５０％ＮＨ３−２０％（Ｃ３Ｈ８＋４ａｉｒ）−３
０％Ｎ２ガス雰囲気中で５７０℃で２時間酸化−窒化熱
処理時、表面酸化物層は大凡４μｍ厚さを持つし、この
際、酸素が含有されたε−窒化物層は２２μｍと現われ
るし、酸素が含有されたε−炭窒化物層の気孔層の厚さ
は大凡１０μｍ程と形成される。
【０００９】１μｍ以下の酸化物層の厚さはブレーキマ
スターバッグ、ねじと同じ低炭素鋼及び低炭素合金鋼の
耐食性を向上するのにとても適合するし、特に薄い鋼板
（３ｍｍ以下）で成形製造された部品の場合、表面酸化
物層が２μｍ以上の場合剥離が起るから、これを防止す
るために、表面酸化物層の厚さが１．５μｍ以下になる
ようにガス雰囲気を調節しなければならない。
スターバッグ、ねじと同じ低炭素鋼及び低炭素合金鋼の
耐食性を向上するのにとても適合するし、特に薄い鋼板
（３ｍｍ以下）で成形製造された部品の場合、表面酸化
物層が２μｍ以上の場合剥離が起るから、これを防止す
るために、表面酸化物層の厚さが１．５μｍ以下になる
ようにガス雰囲気を調節しなければならない。
【００１０】上記のような処理による部品は酸化−窒化
熱処理温度で水溶性有機黒着液（建設化学、ＢＢＦ−１
００）に冷却した後、１２０℃で乾燥することで２００
時間以上の間の塩水噴霧試験（ＡＳＴＭ ｓｔａｎｄａ
ｒｄ Ｂ１１７−６４）で耐える。 このような処理法
で低炭素鋼では冷却温度が酸化−窒化熱処理温度より低
くなる場合、冷却中に低炭素鋼部品の窒素固溶層でＦｅ
４Ｎが析出しになることで鋼の降伏及び引張強度を著し
く低くするから、冷却を最小限 ５６０℃以上で実施し
なければならない。 そして、窒化−酸化熱処理される
部品の形状、厚さによって冷却速度を調節するために、
水溶性有機黒着液の濃度を調節することで変形ない部品
を得られるし、この際、濃度調節は水の混合量の加減に
よって調節されられる。
熱処理温度で水溶性有機黒着液（建設化学、ＢＢＦ−１
００）に冷却した後、１２０℃で乾燥することで２００
時間以上の間の塩水噴霧試験（ＡＳＴＭ ｓｔａｎｄａ
ｒｄ Ｂ１１７−６４）で耐える。 このような処理法
で低炭素鋼では冷却温度が酸化−窒化熱処理温度より低
くなる場合、冷却中に低炭素鋼部品の窒素固溶層でＦｅ
４Ｎが析出しになることで鋼の降伏及び引張強度を著し
く低くするから、冷却を最小限 ５６０℃以上で実施し
なければならない。 そして、窒化−酸化熱処理される
部品の形状、厚さによって冷却速度を調節するために、
水溶性有機黒着液の濃度を調節することで変形ない部品
を得られるし、この際、濃度調節は水の混合量の加減に
よって調節されられる。
【００１１】一方、酸化−窒化熱処理の後、水溶性有機
黒着液に冷却を要しない部品は主に熱処理油または水溶
性冷却剤に直接冷却する。
黒着液に冷却を要しない部品は主に熱処理油または水溶
性冷却剤に直接冷却する。
【００１２】特に、低炭素合金鋼、中炭素鋼及び中炭素
合金鋼等は上下に撹拌ファンが付着された下部ガス注入
式ピット形炉で酸化−窒化熱処理を実施した後、冷却剤
に冷却する時間が最大 ３分を超えないように冷却速度
を調節しなければ熱処理された部品の疲労強度を保障で
きないし、表面酸化物層の厚さが２μｍ以上を超えない
ようにしなければならない。 このようにして冷却され
た表面は、美的に美しい青黒色あるいは黒色を現わす
し、７０時間までの塩水噴霧試験に耐える。
合金鋼等は上下に撹拌ファンが付着された下部ガス注入
式ピット形炉で酸化−窒化熱処理を実施した後、冷却剤
に冷却する時間が最大 ３分を超えないように冷却速度
を調節しなければ熱処理された部品の疲労強度を保障で
きないし、表面酸化物層の厚さが２μｍ以上を超えない
ようにしなければならない。 このようにして冷却され
た表面は、美的に美しい青黒色あるいは黒色を現わす
し、７０時間までの塩水噴霧試験に耐える。
【００１３】部品がある表面粗度を要求する場合におい
て、酸化−窒化処理の後、水溶性有機黒着液に冷却しな
いで、上記のように熱処理油とか水溶性冷却剤に直接冷
却する。 たとえば、自動車用ショックアブソーバ用ロ
ド、各種油．空圧ピストンロド、ダンパーロド等のよう
に硬質クロム鍍金あるいは高周波熱処理の後、硬質クロ
ム鍍金を実施する部品の場合は、ガス酸化−窒化雰囲気
で熱処理の後、熱処理油とか水溶性冷却剤に直接冷却し
た後、部品に要求される表面粗度を得るために表面研磨
を実施する。 この際、表面研磨は表面粗度０．１５μ
ｍＲＡ以下に実施することが良いし、研磨の時、酸化−
窒化処理された部品の最表面の酸化物層が除去される。
このように研磨された上記部品は、高い疲労強度を持
つし、以後の付加的な酸化処理をしなくても、塩水噴霧
試験で３００時間以上発錆なく耐える。
て、酸化−窒化処理の後、水溶性有機黒着液に冷却しな
いで、上記のように熱処理油とか水溶性冷却剤に直接冷
却する。 たとえば、自動車用ショックアブソーバ用ロ
ド、各種油．空圧ピストンロド、ダンパーロド等のよう
に硬質クロム鍍金あるいは高周波熱処理の後、硬質クロ
ム鍍金を実施する部品の場合は、ガス酸化−窒化雰囲気
で熱処理の後、熱処理油とか水溶性冷却剤に直接冷却し
た後、部品に要求される表面粗度を得るために表面研磨
を実施する。 この際、表面研磨は表面粗度０．１５μ
ｍＲＡ以下に実施することが良いし、研磨の時、酸化−
窒化処理された部品の最表面の酸化物層が除去される。
このように研磨された上記部品は、高い疲労強度を持
つし、以後の付加的な酸化処理をしなくても、塩水噴霧
試験で３００時間以上発錆なく耐える。
【００１４】この方法によって製造された自動車用ショ
ックアブソーバ用ロド、各種油．空圧ピストンロド及び
ダンパーロド等はまるで、クロム鍍金処理をしたものの
ような表面鏡面光沢を出すし、高周波熱処理とクロム鍍
金を並行実施する部品の機械的な性質を凌駕すると評価
される。 特に硬質クロム鍍金処理の場合、鍍金層を３
０μｍと処理した時、塩水噴霧試験で７２〜９６時間で
発錆をするとの事実と比較する時、３倍以上の耐食性が
保障されるし、部品表面層の窒素固溶層を再加熱なく維
持するから、同一部品に対して従来の塩浴法とガス法に
よって製造されたものと比較する時、付加的な再加熱操
作とか熱的酸化操作を必要にしないで、処理工程が大幅
簡単で、高い耐食性及び疲労強度を確保できる方法であ
る。
ックアブソーバ用ロド、各種油．空圧ピストンロド及び
ダンパーロド等はまるで、クロム鍍金処理をしたものの
ような表面鏡面光沢を出すし、高周波熱処理とクロム鍍
金を並行実施する部品の機械的な性質を凌駕すると評価
される。 特に硬質クロム鍍金処理の場合、鍍金層を３
０μｍと処理した時、塩水噴霧試験で７２〜９６時間で
発錆をするとの事実と比較する時、３倍以上の耐食性が
保障されるし、部品表面層の窒素固溶層を再加熱なく維
持するから、同一部品に対して従来の塩浴法とガス法に
よって製造されたものと比較する時、付加的な再加熱操
作とか熱的酸化操作を必要にしないで、処理工程が大幅
簡単で、高い耐食性及び疲労強度を確保できる方法であ
る。
【００１５】一方、もう高い耐食性と低い表面摩擦係数
を要求する部品即ち、表面潤滑性が優秀な部品を製造す
る場合には、水溶性アルカリマグネタイト被膜処理を実
施する。 本処理法は酸化−窒化処理の後、冷却された
部品を表面研磨実施の後、１２０〜１４０℃と加熱され
た水溶性アルカリ溶液に酸化−窒化処理の後、冷却、研
磨工程を経た部品を予め、１００〜１２０℃の温度で予
熱して、３〜５分間沈積した後、５０℃と加熱された水
に洗浄の後、乾燥して完製品とする。 この際、使用さ
れた水溶性アルカリ被膜処理剤は海水１ｌｉｔｅｒに１
２モル苛性ソーダと１００ｇの硝酸ソーダを溶かした溶
液であるし、被覆層の厚さは０．５〜１μｍとして主
に、Ｆｅ３Ｏ４で構成されている。
を要求する部品即ち、表面潤滑性が優秀な部品を製造す
る場合には、水溶性アルカリマグネタイト被膜処理を実
施する。 本処理法は酸化−窒化処理の後、冷却された
部品を表面研磨実施の後、１２０〜１４０℃と加熱され
た水溶性アルカリ溶液に酸化−窒化処理の後、冷却、研
磨工程を経た部品を予め、１００〜１２０℃の温度で予
熱して、３〜５分間沈積した後、５０℃と加熱された水
に洗浄の後、乾燥して完製品とする。 この際、使用さ
れた水溶性アルカリ被膜処理剤は海水１ｌｉｔｅｒに１
２モル苛性ソーダと１００ｇの硝酸ソーダを溶かした溶
液であるし、被覆層の厚さは０．５〜１μｍとして主
に、Ｆｅ３Ｏ４で構成されている。
【００１６】
（実施例１）ショックアブソーバ用ロドは長さ３４ｃ
ｍ，直径１８ｍｍ，初期表面粗度０．２〜０．４μｍＲ
Ａと加工．研磨を実施したＳ４５Ｃと４５Ｃに該当する
非粗質鋼を５８０℃で２時間ぐらい５０％ＮＨ３−３０
％（Ｃ３Ｈ８＋４ａｉｒ）−２０％Ｎ２ガス雰囲気で酸
化−窒化処理の後、水溶性冷却剤に冷却した。 この
際、表面に形成された酸化物は双方の素材に対して同一
に大凡２．２μｍ，ε−炭窒化物層の厚さは２５μｍ，
気孔層の厚さは約１２μｍと現われた。このロドらを
０．１１μｍＲＡと研磨した状態で塩水噴霧試験の結
果、両者共に、３００時間以上発錆なく存するし、か
つ、もう高い耐食性と表面潤滑性及び美的効果を付与す
るために０．１１μｍＲＡと最終研磨状態のロドを１０
０℃と予熱した後、１２５℃と加熱攪拌される海水１ｌ
ｉｔｅｒに１２モル苛性ソーダと１００ｇの硝酸ソーダ
を溶かした溶液に５分間浸けてから流れる水に洗浄した
後、乾燥してから塩水噴霧試験した結果、両者の材質全
部４００時間以上発錆なく耐えるし、このように処理さ
れたロド（Ｓ４５Ｃ）を油圧式及びガス式ショックアブ
ソーバで組立た後、往復圧縮試験の結果、６００万サイ
クルでもなんの問題点が発見されなかったし、これは現
在製造されている同種の硬質クロム鍍金処理の割に３倍
以上の耐久性があった。 （実施例２）窒化鋼（ＳＡＣＭ１種）で表面粗度０．３
μｍＲＡと加工されたプラスチックス射出成形機のスク
リューを５００℃で６０時間ぐらい体積％で ３０％Ｎ
Ｈ３−６０％Ｎ２−１０％空気の雰囲気で酸化−窒化処
理の後、５００℃まで冷却して水溶性冷媒に冷却した
後、表面粗度０．２μｍＲＡと研磨を実施した後、この
スクリューを塩水噴霧試験した結果、２００時間以上で
も発錆しなかったし、かつ、窒化の後、硬質クロム鍍金
処理したものの割に耐摩耗性が３倍以上向上されたし、
結果的に使用寿命が３倍以上増加した。 （実施例３）クエンチング．テンペリング（ｑｕｅｎｃ
ｈｉｎｇ−ｔｅｍｐｅｒｉｎｇ）した窒化鋼（ＳＡＣＭ
１種）で機械加工した紡織用及び機械用スピンドル部
品を０．４μｍＲＡ程と研磨した後、下部ガス注入形ピ
ット炉で５８０℃で３０時間ぐらい５０％ＮＨ３−３０
％（Ｃ３Ｈ８＋４ａｉｒ）−２０％Ｎ２ガス雰囲気で沈
窒炭化処理の後、水溶性冷却剤に冷却した後、０．２μ
ｍＲＡの粗度を持つように研磨した状態で塩水噴霧試験
した結果、２００時間以上発錆しなかったし、実際の疲
労強度も３倍以上向上された。
ｍ，直径１８ｍｍ，初期表面粗度０．２〜０．４μｍＲ
Ａと加工．研磨を実施したＳ４５Ｃと４５Ｃに該当する
非粗質鋼を５８０℃で２時間ぐらい５０％ＮＨ３−３０
％（Ｃ３Ｈ８＋４ａｉｒ）−２０％Ｎ２ガス雰囲気で酸
化−窒化処理の後、水溶性冷却剤に冷却した。 この
際、表面に形成された酸化物は双方の素材に対して同一
に大凡２．２μｍ，ε−炭窒化物層の厚さは２５μｍ，
気孔層の厚さは約１２μｍと現われた。このロドらを
０．１１μｍＲＡと研磨した状態で塩水噴霧試験の結
果、両者共に、３００時間以上発錆なく存するし、か
つ、もう高い耐食性と表面潤滑性及び美的効果を付与す
るために０．１１μｍＲＡと最終研磨状態のロドを１０
０℃と予熱した後、１２５℃と加熱攪拌される海水１ｌ
ｉｔｅｒに１２モル苛性ソーダと１００ｇの硝酸ソーダ
を溶かした溶液に５分間浸けてから流れる水に洗浄した
後、乾燥してから塩水噴霧試験した結果、両者の材質全
部４００時間以上発錆なく耐えるし、このように処理さ
れたロド（Ｓ４５Ｃ）を油圧式及びガス式ショックアブ
ソーバで組立た後、往復圧縮試験の結果、６００万サイ
クルでもなんの問題点が発見されなかったし、これは現
在製造されている同種の硬質クロム鍍金処理の割に３倍
以上の耐久性があった。 （実施例２）窒化鋼（ＳＡＣＭ１種）で表面粗度０．３
μｍＲＡと加工されたプラスチックス射出成形機のスク
リューを５００℃で６０時間ぐらい体積％で ３０％Ｎ
Ｈ３−６０％Ｎ２−１０％空気の雰囲気で酸化−窒化処
理の後、５００℃まで冷却して水溶性冷媒に冷却した
後、表面粗度０．２μｍＲＡと研磨を実施した後、この
スクリューを塩水噴霧試験した結果、２００時間以上で
も発錆しなかったし、かつ、窒化の後、硬質クロム鍍金
処理したものの割に耐摩耗性が３倍以上向上されたし、
結果的に使用寿命が３倍以上増加した。 （実施例３）クエンチング．テンペリング（ｑｕｅｎｃ
ｈｉｎｇ−ｔｅｍｐｅｒｉｎｇ）した窒化鋼（ＳＡＣＭ
１種）で機械加工した紡織用及び機械用スピンドル部
品を０．４μｍＲＡ程と研磨した後、下部ガス注入形ピ
ット炉で５８０℃で３０時間ぐらい５０％ＮＨ３−３０
％（Ｃ３Ｈ８＋４ａｉｒ）−２０％Ｎ２ガス雰囲気で沈
窒炭化処理の後、水溶性冷却剤に冷却した後、０．２μ
ｍＲＡの粗度を持つように研磨した状態で塩水噴霧試験
した結果、２００時間以上発錆しなかったし、実際の疲
労強度も３倍以上向上された。
【００１７】
【発明の効果】本発明はガスを使用するから塩浴法と関
係された公害問題を一掃して、かつ現存するガス法の割
に窒化処理の後に付加的に実施する人為的な酸化熱処理
を必要にしないで、再加熱によるエネルギー節減、作業
工程の単純化及び高い疲労強度を持つ部品の製造におい
て利点を持つ。
係された公害問題を一掃して、かつ現存するガス法の割
に窒化処理の後に付加的に実施する人為的な酸化熱処理
を必要にしないで、再加熱によるエネルギー節減、作業
工程の単純化及び高い疲労強度を持つ部品の製造におい
て利点を持つ。
【００１８】本発明で酸化−窒化熱処理は厳格に言えば
同一炉内で酸化と窒化が同時に起こることを意味する
し、この際、窒化は沈窒炭化処理と広義の意味で同一で
ある。 従って、窒化は鋼中に窒素を、沈窒炭化は鋼中
に窒素と炭素を同時に拡散浸透させる熱化学的処理法と
して本発明で窒化は沈窒炭化を含む広義の意味で使用し
ている。 従って、本発明では酸化−窒化処理はアンモ
ニアガスに１０％以上の空気と窒素を添加したもので窒
化処理がされて、酸化−沈窒炭化処理は唯、使用ガスの
組成中空気とプロパンの混合気体及び窒素ガスを添加す
る場合沈窒炭化処理がされる。
同一炉内で酸化と窒化が同時に起こることを意味する
し、この際、窒化は沈窒炭化処理と広義の意味で同一で
ある。 従って、窒化は鋼中に窒素を、沈窒炭化は鋼中
に窒素と炭素を同時に拡散浸透させる熱化学的処理法と
して本発明で窒化は沈窒炭化を含む広義の意味で使用し
ている。 従って、本発明では酸化−窒化処理はアンモ
ニアガスに１０％以上の空気と窒素を添加したもので窒
化処理がされて、酸化−沈窒炭化処理は唯、使用ガスの
組成中空気とプロパンの混合気体及び窒素ガスを添加す
る場合沈窒炭化処理がされる。
【００１９】本発明によって鋼部品の耐食性の向上は酸
化窒化同時処理によって鋼部品の表面に付着された表面
酸化物層と酸素が含有されたε−窒化物層中の気孔内の
酸化物形成及び表面ε−窒化物自体が高い耐食性を持
つ。 これら酸化物層は主にＦｅ３Ｏ４，Ｆｅ２Ｏ３で
構成されるし、表面ε−窒化物層は主にＦｅ３（ＣＮ）
で構成される。
化窒化同時処理によって鋼部品の表面に付着された表面
酸化物層と酸素が含有されたε−窒化物層中の気孔内の
酸化物形成及び表面ε−窒化物自体が高い耐食性を持
つ。 これら酸化物層は主にＦｅ３Ｏ４，Ｆｅ２Ｏ３で
構成されるし、表面ε−窒化物層は主にＦｅ３（ＣＮ）
で構成される。
Claims (15)
- 【請求項１】 窒化性ガスであるアンモニアガスに空気
あるいは空気とプロパンガスを直接炉内に投入して、鋼
部品を酸化−窒化同時処理して表面に酸化物層、酸素が
含有されたε−窒化物層あるいは酸素が含有されたε−
沈窒炭化物層を形成するようにして、それを表面仕上げ
るようにする鍍金処理代替用鋼部品の製造方法。 - 【請求項２】 第１項において、上記表面酸化物層の主
成分はＦｅ３Ｏ４及び少量のＦｅ２Ｏ３であるのを特徴
とする方法。 - 【請求項３】 第１項または第２項において、上記の表
面酸化物層の厚さを０．２〜５μｍと形成させる方法。 - 【請求項４】 第１項において、酸素が含有されたε−
窒化物またはε−炭窒化物層の厚さを１０〜３０μｍに
形成させる方法。 - 【請求項５】第４項において、酸素が含有されたε−窒
化物またはε−炭窒化物層が３〜１５μｍの気孔層を含
むようにする方法。 - 【請求項６】 第５項において、上記の気孔層内に酸化
−窒化反応によって酸化物が形成されるようにする方
法。 - 【請求項７】 第１項において、窒化または沈窒炭化−
酸化処理の後、鋼部品を炉冷あるいは空気中で冷却する
方法。 - 【請求項８】 第１項において、窒化または沈窒炭化−
酸化熱処理の後、鋼部品を水溶性有機黒着液に冷却する
方法。 - 【請求項９】 第１項において、窒化または沈窒炭化−
酸化熱処理の後、鋼部品を直接熱処理油あるいは水溶性
冷却オイルで冷却する方法。 - 【請求項１０】第１項において、上記冷却の後、０．４
μｍＲＡ以下の表面粗度を得るために研磨する工程をも
う含む方法。 - 【請求項１１】第１０項において、研磨した後、付加的
な酸化処理あるいは有機物被覆処理を実施しないで、白
色光沢を持つ耐食鋼を製造する方法。 - 【請求項１２】第１０項において、表面粗度を０．２μ
ｍＲＡ以下と研磨した後、水溶性アルカリ溶液でマグネ
タイト被膜処理する方法。 - 【請求項１３】第１０項において、表面粗度を０．２μ
ｍＲＡ以下と研磨した後、３５０〜６００℃に維持され
た酸化性ガス雰囲気で酸化被膜処理する方法。 - 【請求項１４】第１項において、窒化または沈窒炭化−
酸化処理を上下に撹拌ファンが付着された下部ガス注入
式ピット形炉、流動床炉あるいはシールドクエンチ（ｓ
ｅａｌｅｄ ｑｕｅｎｃｈ）炉で実施する方法。 - 【請求項１５】第１項において、窒化または、沈窒炭化
−酸化処理を３個以上のチァンバー（ｃｈａｍｂｅｒ）
で構成される連続炉で実施する方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1993/10873 | 1993-06-15 | ||
| KR1019930010873A KR950010239B1 (ko) | 1993-06-15 | 1993-06-15 | 도금처리대체용 강부품의 제조방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07166322A true JPH07166322A (ja) | 1995-06-27 |
| JP3456761B2 JP3456761B2 (ja) | 2003-10-14 |
Family
ID=19357419
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16572994A Expired - Fee Related JP3456761B2 (ja) | 1993-06-15 | 1994-06-14 | 鍍金処理代替用鋼部品の製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3456761B2 (ja) |
| KR (1) | KR950010239B1 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100503497B1 (ko) * | 2002-11-25 | 2005-07-26 | 한국기계연구원 | 크롬도금층의 내식성 및 내마모성을 향상시키는 열처리방법 |
| JP2007297702A (ja) * | 2006-05-01 | 2007-11-15 | He Kim Yun | 高耐食性カラー鋼材の製造方法 |
| JP2011201475A (ja) * | 2010-03-26 | 2011-10-13 | Dong-A Univ Research Foundation For Industry-Academy Cooperation | 高強度及び軽量のヘッドレストステーの製造方法 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100899578B1 (ko) * | 2007-10-01 | 2009-05-27 | 한국생산기술연구원 | 고온 진공 질화법에 의한 경화처리 방법 |
| DE102008023158A1 (de) | 2008-05-09 | 2009-11-12 | Schaeffler Kg | Wälzlagerbestandteil |
| KR102372202B1 (ko) | 2015-07-31 | 2022-03-10 | 주식회사 지에스엠 | 표면경도 및 내식성이 향상된 도금처리대체용 강부품의 제조방법 |
-
1993
- 1993-06-15 KR KR1019930010873A patent/KR950010239B1/ko not_active Expired - Fee Related
-
1994
- 1994-06-14 JP JP16572994A patent/JP3456761B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100503497B1 (ko) * | 2002-11-25 | 2005-07-26 | 한국기계연구원 | 크롬도금층의 내식성 및 내마모성을 향상시키는 열처리방법 |
| JP2007297702A (ja) * | 2006-05-01 | 2007-11-15 | He Kim Yun | 高耐食性カラー鋼材の製造方法 |
| JP2011201475A (ja) * | 2010-03-26 | 2011-10-13 | Dong-A Univ Research Foundation For Industry-Academy Cooperation | 高強度及び軽量のヘッドレストステーの製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR950000917A (ko) | 1995-01-03 |
| KR950010239B1 (ko) | 1995-09-12 |
| JP3456761B2 (ja) | 2003-10-14 |
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