JPH07197352A - 耐食性織機用筬羽 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高い耐食性と高い表面硬度の双方を兼ね備え
た耐食性織機用筬羽を提供する。 【構成】 母材が、オーステナイト系ステンレスからな
り、表層部の少なくとも一部が、下記の（Ａ），（Ｂ）
を備えた窒化硬化層で構成されている。 （Ａ） 結晶質のクロム窒化物を実質的に含有していな
い。 （Ｂ） 窒化硬化層最表層部の組織中に２〜１２重量％
のＮ原子が含有されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、エアージェット方式
やウォータージェット方式等の自動織機に用いられる耐
食性織機用筬羽に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動織機に用いられる筬は、一般に、図
１に示すような筬羽１を、図２に示すように、多数枚、
筬枠２に平行に取り付けて構成されている。上記筬羽１
の材料としては、従来から、オーステナイト系ステンレ
スが汎用されている。しかしながら、上記オーステナイ
ト系ステンレスは、優れた耐食性を備え、錆びないとい
う特性を有しているものの、焼入硬化性を備えていない
ため、表面が比較的軟らかく、傷つきやすいという欠点
を有する。例えば、準安定型のオーステナイトステンレ
スを加工硬化によってある程度硬度を向上させても、ビ
ッカース硬度Ｈｖ＝５００程度が限界であり、５００
ｒ．ｐ．ｍ以上の高速回転で作動する自動織機の筬羽１
として使用すると、磨耗が著しく、短時間に糸が毛羽立
ったり糸切れを生じて製織を続行することが困難とな
る。

【０００３】そこで、表面硬度をより向上させるため
に、例えば、化学蒸着方法（ＣＶＤ）によるＴｉＮコー
ティングや硬質クロムめっきを施す方法も行われている
が、めっき層やコーティング層と母材との密着性が低い
ため、高速回転する自動織機において筬羽１に大きな負
荷がかかると、上記めっき層やコーティング層が母材か
ら剥離して糸を汚染したり糸切れを生じたりするという
問題を有している。また、これらの方法はコストが高い
ため、多数枚の筬羽全てに処理を施すと、自動織機全体
が大幅にコストアップするという問題も有している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】一方、めっき層やコー
ティング層を形成するのではなく、オーステナイト系ス
テンレスに窒化処理を施して筬羽１の表面に窒化硬化層
を形成することによって、筬羽１の表面硬度を高めるこ
とが考えられ試みられている。この種の窒化処理方法と
しては、塩浴窒化，イオン窒化およびガス窒化等の各種
の方法があるが、これらの窒化方法では、窒化温度が通
常５５０〜５７０℃程度に設定され、低温でも４８０℃
に設定されている。このような窒化方法によって、上記
オーステナイト系ステンレスからなる筬羽１を窒化処理
すると、表面硬度は向上するものの、オーステナイト系
ステンレス本来の耐食性が損なわれることがわかった。
すなわち、高湿度下となるエアージェット式の織機や常
時水にさらされるウォータージェット式の織機の筬羽１
として用いると、表面窒化層が経時的に錆びて耐磨耗性
が低下し、糸が錆で汚染されたり糸切れが生じる。

【０００５】この発明は、このような事情に鑑みなされ
たもので、高い耐食性と高い表面硬度の双方を兼ね備え
た耐食性織機用筬羽の提供をその目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明の耐食性織機用筬羽は、母材がオーステナ
イト系ステンレスからなり、表層部の少なくとも一部
が、下記の（Ａ），（Ｂ）を備えた窒化硬化層で構成さ
れているという構成をとる。 （Ａ） 結晶質のクロム窒化物を実質的に含有していな
い。 （Ｂ） 窒化硬化層最表層部の組織中に２〜１２重量％
（以下「％」と略す）のＮ原子が含有されている。

【０００７】

【作用】すなわち、本発明者らは、先に述べた窒化処理
によって耐食性の劣化が生ずる原因を突き止めるため一
連の研究を行った。その結果、上記耐食性の劣化は、形
成された窒化層中に結晶クロム窒化物（ＣｒＮ）が析出
生成することにより、母相（オーステナイト相）中の固
溶クロム（Ｃｒ）濃度が大幅に低下し、オーステナイト
系ステンレス本来の耐食性保持機能を果たすべき不働態
皮膜の形成に必要不可欠な活性Ｃｒが、母相において殆
ど無くなってしまうことに起因することを突き止めた。
そして、さらに研究を重ねた結果、上記オーステナイト
系ステンレスに対する窒化処理をかなりの低温（前記従
来の窒化法の窒化温度である４８０〜５８０℃の温度領
域より１００〜２００℃下げた温度領域）で行うと、結
晶クロム窒化物（ＣｒＮ）や、鉄窒化物を析出生成させ
ることなく、窒素原子がオーステナイト系ステンレスの
母相（γ相）中に浸透し、その浸透量（含有量）を２〜
１２％の範囲内に規制すると、耐食性の劣化が生じず、
しかも上記窒素原子の浸透によって、表面硬度の高い窒
化硬化層が形成されることを見出し、この発明に到達し
た。この場合、上記窒素原子は、γ相中に単に浸透する
だけの状態であり、それによって格子歪は形成するが、
結晶クロム窒化物の析出生成までには至らないものと考
えられる。そして、上記窒素原子の含有量が上限を超え
ると、浸透窒素原子とクロムとによって、結晶クロム窒
化物が生成してしまい、耐食性の低下が生起する。ま
た、上記範囲を下回ると、表面硬度の高い窒化硬化層の
生成が不充分となる。

【０００８】なお、この発明の耐食性織機用筬羽が、結
晶質のクロム窒化物を実質的に含有していないことは、
Ｘ線回折法によって確認することができ、また、オース
テナイト相中に含有されている窒素原子の量は、エスカ
（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ ｆｏ
ｒ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ）またはＥＰ
ＭＡ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｐｒｏｂｅ Ｍｉｃｒｏ Ａ
ｎａｌｙｚｅｒ）によって確認することができる。ここ
で、この発明において、「結晶質のクロム窒化物を実質
的に含有していない」とは、結晶質のクロム窒化物の含
有量が微量（数％）以下であることをいう。

【０００９】つぎに、この発明を詳しく説明する。

【００１０】この発明の耐食性織機用筬羽は、オーステ
ナイト系ステンレスを母材とするもので、一般に、この
オーステナイト系ステンレスを、冷間打抜きにより、所
望の形状（例えば図１に示す形状）に加工して、研磨工
程等を経由することにより得られる。また、上記筬羽の
厚みは、通常、０．２〜０．３ｍｍの範囲に設定され
る。

【００１１】上記オーステナイト系ステンレスとして
は、略クロム１８％，ニッケル８％の１８−８系オース
テナイト系ステンレスのみならず、これを基本とし、耐
食性，加工硬化性，耐熱性，切削性，非磁性等の要求特
性に応じ、元素，成分量を適宜変更させたオーステナイ
ト系ステンレスがあげられる。また、クロムを２２％以
上含有するＣｒ−Ｎｉ−Ｍｏ系、あるいは一部のニッケ
ルをマンガンで代用したようなオーステナイト系ステン
レスや、クロムが２２％未満でモリブデンを１．５％以
上含有するオーステナイト系ステンレス等も、この発明
の対象となる。

【００１２】この発明の耐食性織機用筬羽は、上記筬羽
材料となるオーステナイト系ステンレス、もしくはこれ
を筬羽形状に成形した成形品（以下、これらを「ステン
レス品」という）に対し、まず、フッ化処理を行い、つ
いで窒化処理を行うことによって得られる。

【００１３】上記フッ化処理は、あとで行う窒化の際に
Ｎ原子がステンレス品に浸透しやすくなるようにするた
めのもので、上記ステンレス品を、フッ素系ガス雰囲気
下において加熱状態で保持することによって行われる。

【００１４】上記フッ素系ガスとしては、ＮＦ₃ ，ＢＦ
₃ ，ＣＦ₄ ，ＨＦ，ＳＦ₆ ，Ｃ₂ Ｆ₆ ，ＷＦ₆ ，ＣＨＦ
₃ ，ＳｉＦ₄ 等からなるフッ素化合物ガスがあげられ、
単独でもしくは併せて使用される。また、これら以外
に、分子内にフッ素を含む他のフッ素化合物ガスもフッ
素系ガスとして用いることができる。このようなフッ素
化合物ガスは、それのみで用いることもできるが、通常
は、Ｎ₂ ガス等の不活性ガスで希釈されて使用される。
このような希釈されたガスにおけるフッ素系ガス自身の
濃度は、例えば１００００〜１０００００ｐｐｍであ
り、好ましくは２００００〜７００００ｐｐｍ、より好
ましくは３００００〜５００００ｐｐｍである。この種
のフッ素系ガスとして最も実用性を備えているのはＮＦ
₃ である。ＮＦ₃ は常温でガス状であり化学的安定性が
高く、取り扱いが容易である。

【００１５】上記フッ化処理における加熱温度は、上記
ステンレス品自体を３００〜５５０℃の温度に昇温させ
ることによって行われる。このようなフッ素系ガス雰囲
気中でのステンレス品の保持時間は、その形状寸法等に
よって適当な時間が選択される。通常は、十数分〜数十
分の範囲内に設定される。このフッ化処理により、Ｎ原
子がステンレス品の表面層に浸透しやすくなる。この理
由については、現段階では充分に明らかではないが、お
よそつぎのように考えられる。すなわち、上記ステンレ
ス品の表面には、窒化作用を奏するＮ原子の浸透拡散を
阻害する不働態皮膜が形成されている。このため、従来
は不働態皮膜（酸化皮膜）の存在により、窒化処理の際
の温度をかなり高くしないと窒素原子が浸透しなかった
のであり、その結果、表面硬化層中に結晶クロム窒化物
が析出生成することとなった。ところが、この発明で
は、窒化処理に先立って、フッ素系ガス雰囲気下でフッ
素処理をする。このように表面に不働態皮膜が形成され
たステンレス品を上記のようなフッ素系ガス雰囲気下に
おいて加熱状態で保持すると、上記不働態皮膜がフッ化
膜に変換する。このフッ化膜は不働態皮膜に比べてＮ原
子の浸透が容易であることから、上記ステンレス品の表
面は、フッ化処理によってＮ原子の浸透が容易になると
考えられる。

【００１６】上記フッ化処理がなされたステンレス品に
対する窒化処理は、窒化雰囲気下において加熱状態で保
持することによって行われる。

【００１７】上記窒化雰囲気をつくる窒化ガスとして
は、ＮＨ₃ のみからなる単体ガス、または炭素源を有す
るガス（例えばＲＸガス）とＮＨ₃ との混合ガス（例え
ばＮＨ₃ とＣＯとＣＯ₂ との混合ガス）が用いられる。
通常は、上記単体ガスまたは混合ガスにＮ₂ 等の不活性
ガスを混合して使用される。場合によっては、これらの
ガスにＨ₂ ガスを混合して使用することも行われる。こ
のような窒化雰囲気下に、フッ化処理によってＮ原子が
浸透しやすい表面状態になったステンレス品が加熱状態
で保持されると、窒化ガス中のＮ原子が、ステンレス品
の表面から一定の深さで均一に浸透するため、深く均一
な窒化硬化層が形成される。

【００１８】上記窒化処理における加熱温度は、従来の
窒化処理のそれよりも大幅に低い温度の４５０℃以下の
温度に設定される。特に好ましいのは３７０〜４２０℃
の範囲内である。すなわち、上記温度が４５０℃を超え
ると、結晶ＣｒＮが窒化硬化層中に生成して母相中の活
性Ｃｒ濃度が低下し、ステンレス自体の有する耐食性が
損なわれるからである。特に、４２０℃以下の温度で窒
化処理することにより、母材となるオーステナイト系ス
テンレス自身の有する耐食性と同程度の耐食性を保持で
き、しかも硬度の大な窒化硬化層がステンレス品の表面
に形成されることとなるため、このような温度域に設定
することが好ましい。なお、３７０℃以下の窒化処理温
度では、２４時間窒化処理しても窒化硬化層が深さ１０
μｍ以下に生成するに過ぎず、工業的価値に乏しいこと
から余り実用的ではない。そして、上記窒化処理時間
は、通常１０〜２０時間に設定される。このように、窒
化処理時の加熱温度と処理時間とを制限することによ
り、Ｎ原子を、単にγ相中に浸透するだけの状態に規制
し、その浸透によってγ相の格子歪が形成されるもの
の、結晶ＣｒＮ等が析出生成されるまでには至らないよ
うにすることができる。

【００１９】このような窒化処理により、上記ステンレ
ス品の表面層が緻密で均一な、厚み２０〜４０μｍ程度
の窒化硬化層（全体が一層からなる）に形成される。上
記窒化処理によれば、オーステナイト系ステンレス品
に、処理後の寸法変形や面荒れが殆ど生じない。すなわ
ち、従来の窒化処理では、結晶クロム窒化物が析出生成
すること等によって、ステンレス品の外形が膨張して寸
法変化が生じたり、面粗度が悪くなるという欠点が生
じ、最終加工仕上げに多大のコストを有する。これに対
し、この発明の窒化硬化層は、結晶クロム窒化物を含有
せず、緻密な組織からなっていることから、寸法変化や
面粗度の悪化が生じず、最終仕上げ加工をする必要がな
い。

【００２０】また、この窒化硬化層には、結晶クロム窒
化物が実質的に含有されていず、かつその最表層部の組
織中に２〜１２％のＮ原子が含有されているため、処理
済のステンレス品は、窒化硬化前のオーステナイト系ス
テンレスとほぼ同程度の耐食性を備え、しかも、上記窒
化硬化層の存在によって表面硬度が大幅に向上してい
る。このような窒化処理済のステンレス品の耐食性は、
窒化前の表面状態が精密研磨状態であるほど高い。ま
た、材質的には、ＳＵＳ３１０（クロム２５％，ニッケ
ル２０％）のようにクロム含有量が高いほど耐食性が良
い。また、１８−８系オーステナイト系ステンレスにつ
いては、モリブデンを含むほど良好となる。なお、従来
の窒化処理によれば、結晶クロム窒化物が析出生成する
ことによって、オーステナイト系ステンレス自体の有す
る非磁性が損なわれ、窒化硬化層が磁性を帯びるように
なるのであるが、この発明では、上記窒化硬化層に結晶
クロム窒化物を実質的に含有していないことから、非磁
性を保ったままになる。

【００２１】このようにして得られた窒化処理済の筬羽
は、窒化前のオーステナイト系ステンレスと同程度の優
れた耐食性を有しているうえ表面硬度も大幅に向上して
いるため、高速自動織機に用いた場合、優れた耐磨耗性
を有し、従来のように磨耗による糸の毛羽立ちや糸切れ
を生じることがなく、錆による糸汚染も発生しない。し
たがって、高品質な織物が得られ、織機自体の稼働率の
向上を実現することができる。そして、筬羽の耐久性も
向上するため、交換の手間が減少するという効果も奏す
る。

【００２２】なお、この発明の筬羽は、窒化処理後に、
ＨＮＯ₃ を含む強混酸処理を施して得るようにしてもよ
い。この処理によって、窒化を終えたステンレス品の表
面に付着している酸化スケールが除去されると同時に、
硝酸の作用によって、ステンレス窒化品の表面に、固溶
クロムに起因する不働態皮膜（酸化皮膜）が早期に厚め
に形成されるようになり、酸化皮膜の強化が可能とな
る。より詳しく述べると、前記窒化処理によって、場合
によって、ステンレス窒化品の表面部分に酸化スケール
が生ずることがあり、この酸化スケールは発錆しやすい
ため、窒化硬化層の耐食性は、酸化スケールの存在によ
って低下する。したがって、上記のような強混酸処理を
施すことによって酸化スケールが除去でき、耐食性の低
下が防止される。また、オーステナイト系ステンレス素
材の耐食性は、母相中の固溶クロムに基づく不働態皮膜
（酸化皮膜）の生成に起因するものであるが、上記のよ
うな強混酸処理によって不働態皮膜の早期生成および強
化が行われ、耐食性の向上が見られるようになる。この
ような強混酸としては、ＨＮＯ₃ −ＨＦからなる混酸，
ＨＮＯ₃ −ＨＣｌからなる混酸等のＨＮＯ₃ を含む酸が
用いられる。これら強混酸におけるＨＮＯ₃ の濃度は、
１０〜２０％、ＨＦは１〜１０％、ＨＣｌは５〜２５％
の範囲に設定される。強混酸の残部は水となる。そし
て、上記処理は、強混酸の液温を、２０〜５０℃に制御
し、２０〜６０分間、上記強混酸液にステンレス窒化品
を浸漬することによって行われる。このような強混酸処
理を行うと、全窒化硬化層の２０〜３０％を占める最表
面層が除去されることとなるが、残された部分の表面硬
度は高いことから、充分な剛性を保っている。この場
合、残存する窒化硬化層は、最表面相の上記除去により
完全な非磁性となる。すなわち、窒化硬化層の最表面層
は、場合によって、多少磁性を帯びることもあるが、そ
のような場合でも、上記強混酸処理によって磁性を帯び
た最表面層が除去されるようになることから、強混酸処
理済のステンレス窒化品は、オーステナイト系ステンレ
ス（母材）と同等の透磁率を示すようになる。また、上
記最表面層部分には窒素原子の浸透量が多く、この窒素
原子の浸透量の多さに基づき、上記最表面層部分は、他
の部分より多少錆びやすくなっているので、最表面層部
分の除去により、その下側の、比較的窒素原子の浸透量
の少ない層（Ｎ原子２〜５％）が表面層を形成するよう
になる。この層は、上記最表面部分に比べて硬度が多少
低いものの、なお充分な硬度を有しており、しかも、よ
り錆びにくいという特性を有する。したがって、このよ
うにして処理されたものは、高い防錆性が要求される筬
羽として最適である。

【００２３】

【発明の効果】以上のように、この発明の耐食性織機用
筬羽は、表面層を構成する窒化硬化層に、結晶クロム窒
化物を実質的に含有していないため、窒化硬化層に結晶
クロム窒化物を含むステンレス窒化品にくらべ、γ相中
の固溶クロムが結晶クロム窒化物の析出生成によって消
費されていない。したがって、母相の固溶クロムの作用
によって生ずる不働態皮膜（酸化皮膜）が充分に生成
し、それによって上記母相と同等の優れた耐食性を有す
るようになる。また、窒化硬化層に結晶クロム窒化物が
析出生成していないことから、上記結晶クロム窒化物の
析出生成に基づく、ステンレス窒化品の寸法変化や面粗
度の悪化が生じない。その結果、窒化処理後に、最終仕
上げ加工を行う必要がない。そして、この発明の耐食性
織機用筬羽は、表面層の母相中に２〜１２％のＮ原子が
浸透含有されていることによって、表面硬度が高くな
り、結晶クロム窒化物からなる窒化硬化層によって形成
されるものとほぼ同等の高い表面硬度を備えるようにな
る。したがって、高速自動織機に用いた場合、優れた耐
磨耗性を有し、従来のように磨耗による糸の毛羽立ちや
糸切れを生じることがなく、錆による糸汚染も発生しな
い。したがって、高品質な織物が得られ、織機自体の稼
働率の向上を実現することができる。そして、筬羽の耐
久性も向上するため、交換の手間が減少するという効果
も奏する。

【００２４】つぎに、実施例について比較例と併せて説
明する。

【００２５】

【実施例１】ＳＵＳ３０４板片（Ｃｒ１８％，Ｎｉ８
％）を冷間打抜き成形して図１に示すような形状の、厚
み０．１９ｍｍの筬羽を作製した。また、同様にして、
ＳＵＳ３１６板片（Ｃｒ１８％，Ｎｉ１２％，Ｍｏ２
％，芯部硬度Ｈｖ＝３１０）からなる筬羽と、ＳＵＳ３
１０板片（Ｃｒ２５％，Ｎｉ２０％，芯部硬度Ｈｖ＝３
７０）からなる筬羽を作製した。ついで、これらをマッ
フル炉に入れて炉内を充分に真空パージした後、４００
℃に昇温させた。そして、その状態でフッ素系ガス（Ｎ
Ｆ₃ １０ｖｏｌ％＋Ｎ₂ ９０ｖｏｌ％）を入れて炉内を
大気圧の状態にし、その状態で１５分間保持しフッ化処
理した。つぎに、上記フッ素系ガスを炉から排出した
後、窒化ガス（ＮＨ₃ ２５ｖｏｌ％＋Ｎ₂ ６０ｖｏｌ％
＋ＣＯ５ｖｏｌ％＋ＣＯ₂ ５ｖｏｌ％）を導入し、炉内
を４１０℃に保ったまま２４時間保持し窒化処理して取
り出した。

【００２６】このようにして、窒化処理された上記各試
験品（ＳＵＳ３０４製筬羽，ＳＵＳ３１６製筬羽，ＳＵ
Ｓ３１０製筬羽）について表面硬度を測定したところ、
ＳＵＳ３０４製筬羽でＨｖ＝８８０，ＳＵＳ３１６製筬
羽でＨｖ＝１０５０，ＳＵＳ３１０製筬羽でＨｖ＝１１
２０であった。また、窒化硬化層深さはそれぞれ、ＳＵ
Ｓ３０４製筬羽で１８μｍ，ＳＵＳ３１６製筬羽で２０
μｍ，ＳＵＳ３１０製筬羽で１８μｍであった。

【００２７】

【実施例２】実施例１において、窒化処理の温度を４４
０℃に変えるとともに、処理時間を１２時間に変更し
た。それ以外は実施例１と同様に行った。得られた３種
類の窒化処理済み筬羽について、同様の測定行ったとこ
ろ、表面硬度は３者ともＨｖ＝１１００以上で窒化硬化
層の厚みはそれぞれ、ＳＵＳ３０４製筬羽が２３μｍ、
ＳＵＳ３１６製筬羽が２５μｍ、ＳＵＳ３１０製筬羽が
２０μｍであった。

【００２８】

【実施例３】実施例１において、窒化処理の温度を３８
０℃に変えるとともに、処理時間を１５時間に変更し
た。それ以外は実施例１と同様に行った。得られた３種
類の窒化処理済み筬羽について、同様の測定行ったとこ
ろ、表面硬度は３者ともＨｖ＝９５０以上で窒化硬化層
の厚みはそれぞれ、ＳＵＳ３０４製筬羽が１５μｍ、Ｓ
ＵＳ３１６製筬羽が１５μｍ、ＳＵＳ３１０製筬羽が１
２μｍであった。

【００２９】

【比較例１】実施例１で用いた３種類の筬羽を対象と
し、いずれも４００℃でフッ化処理をしたのち、実施例
１で用いたと同様の窒化ガスを用い、実施例１で用いた
と同様の炉に入れ、５５０℃で５時間窒化処理して取り
出した。得られた３種類の窒化処理済み筬羽の表面硬度
は、それぞれ順に、Ｈｖ＝１２８０，Ｈｖ＝１２８０，
Ｈｖ＝１３００であり、硬化層深さは３０〜３５μｍで
あった。

【００３０】つぎに、上記実施例１〜３で得られた試験
品を４０℃の５％ＨＦ−１８％ＨＮＯ₃ の強混酸溶液に
６０分間浸漬したのち、取出して調べたところ、各試験
品の窒化硬化層の最表面層（３〜６μｍ）が除去されて
いた。また、比較例１についても、同様に処理したとこ
ろ、窒化硬化層の全体が消失除去されていた。

【００３１】つぎに、以上の実施例１〜３および比較例
１で得られた試験品およびそれを強混酸溶液で処理した
ものの表面硬度および窒化硬化層の最表面のＮ原子の含
有量を求め、下記の表１〜表３にまとめて示した。表１
〜表３中、酸処理有は、強混酸処理を施したものを示
し、酸処理無は、窒化を終えた段階のものを示す。ま
た、Ｎ原子の含有量は、上記各試料をＥＰＭＡ線分析に
供し、得られたチャートから求めた。耐食性は、ＪＩＳ
２３７１に基づく塩水噴霧試験（ＳＳＴ試験）に供し、
発錆までの時間を求めた。また、結晶質クロムの存在の
有無は、各試料をＸ線回折試験に供し、得られたチャー
トから判断した。

【００３２】

【表１】

【００３３】

【表２】

【００３４】

【表３】

【００３５】上記の表１〜表３から下記のことがわか
る。 実施例２のＳＵＳ３１０製筬羽（酸処理有）と、比
較例１のＳＵＳ３１６製筬羽（酸処理無）との対比から
明らかなように、窒化硬化層中に結晶クロム窒化物がな
く、かつＮ原子濃度が、１２％以内であれば耐食性は実
用化できる程度に得られるが、１２％を境にし、これを
超えると、結晶クロム窒化物の析出がみられるようにな
り耐食性が大幅に低下する。逆に、実施例３のＳＵＳ３
１６製筬羽（酸処理有）から明らかなように、Ｎ原子濃
度が、２％を下回ると、表面硬度が通常、Ｈｖ７００以
下となり、表面剛性が不充分となる。 実施例１〜３と比較例１との対比から明らかなよう
に、窒化温度が高くなる程、窒化硬化層中のＮ原子の濃
度（含有量）が多くなる。 強混酸処理すると、窒化硬化層中の最表面層部（Ｎ
原子の濃度最大）が溶解除去され、その下の層が現れる
ため、Ｎ原子濃度および表面硬度が下がる。 窒化硬化層中のＮ原子濃度は、ＳＵＳ３１６製筬羽
よりもＳＵＳ３１０製筬羽の方が高いことから、窒化に
際しては、母材中のＣｒ濃度に比例して、Ｎ原子の濃度
が高くなる。 比較例は、窒化硬化層の全体にわたって結晶クロム
窒化物が析出していて耐食性に欠けることから、強混酸
処理によって、耐食性に欠ける窒化硬化層の全体が消失
し、母材が露呈している。

【００３６】なお、上記ＥＰＭＡ線分析の結果を、実施
例１（ＳＵＳ３１６製筬羽、酸処理無）と比較例１（Ｓ
ＵＳ３１６製筬羽、酸処理無）とを代表させて図３（実
施例１）および図４（比較例１）に示した。この図３と
図４のＮ原子の濃度曲線から明らかなように、実施例１
では、窒化硬化層の最表面層のＮ原子の濃度（含有量）
は、７．６％であるのに対し、比較例１では、１２．８
％と著しく高くなっている。なお、上記ＥＰＭＡのＮ原
子濃度は、基準検量線を用いて測定したものである。

【００３７】また、Ｘ線回折試験の結果を、上記実施例
１および比較例１（いずれもＳＵＳ３１６製、酸処理
無）とを代表させて図５（実施例１）および図６（比較
例１）に示した。これらの図において、曲線（イ）が実
施例１のＸ線回折曲線、曲線（ロ）が窒化処理をしてい
ないＳＵＳ３１６（ＳＵＳ３１６生材）のＸ線回折曲
線、曲線（ハ）が比較例１のＸ線回折曲線である。図５
において、γｎは、窒化によって窒素原子が含有された
γ相（母相）を示す。曲線（イ）と曲線（ロ）との対比
から、曲線（イ）のγｎ（母相）が、それに対応する曲
線（ロ）のγ−Ｆｅ相（母相）よりも左（低角度側）に
ずれ、格子常数が大きくなっていて、格子歪の発生がみ
られ、これが実施例品の表面硬度の向上原因であること
がうかがえる。他方、比較例の曲線（ハ）では、ＣｒＮ
のような結晶クロム窒化物のピークが多数みられ、これ
が、窒化硬化層の耐食性を低減させていることがうかが
える。

【００３８】また、上記のようにして得られた実施例１
および比較例１の筬羽（いずれもＳＵＳ３１６製、酸処
理無）について、電気化学的腐食性を調べるために、ア
ノード分極試験（ＪＩＳ Ｇ ０５７９に準ずる）に供
した。その結果を図７に示す。図７から、不働態領域近
傍（破線Ｘ）での不働態保持電流密度レベルのオーダー
を比較すると、実施例１（曲線Ａ）は窒化処理していな
いＳＵＳ３１６母材（曲線Ｂ）と比べてあまり劣化して
いないことがわかる。これに対して比較例１（曲線Ｃ）
は、ＳＵＳ３１６母材（曲線Ｂ）と比べて３桁以上の差
を有し、窒化処理によって耐食性が著しく劣化している
ことがわかる。

【００３９】

【実施例４】さらに、上記実施例１で得られた３種類の
窒化処理済み筬羽をショットブラストに供し、表面に付
着していた酸化スケールを除去してＳＳＴ試験に供し
た。発錆は、いずれも７２時間以内で生じた。

【００４０】つぎに、これらの試験品を、２０％ＨＣｌ
−１３％ＨＮＯ₃ の強混酸溶液に、液温４５℃で６０分
浸漬し、その後、硬度を測定したところ、いずれも、表
面硬度Ｈｖ＝８５０〜９００であり、窒化硬化層の厚み
は、強混酸によって浸され５〜８μｍ減少し１２〜１５
μｍとなっていた。ついで、上記酸処理済の試験品をＳ
ＳＴ試験に供した結果、耐腐食性が向上しており、１８
００時間を超えても全く発錆しなかった。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の対象となる筬羽の斜視図である。

【図２】上記筬羽を筬枠にに取り付けた状態を示す部分
的な斜視図である。

【図３】実施例品に対するＥＰＭＡ線分析曲線図であ
る。

【図４】比較例品に対するＥＰＭＡ線分析曲線図であ
る。

【図５】実施例品に対するＸ線回折曲線図である。

【図６】比較例品に対するＸ線回折曲線図である。

【図７】実施例品および比較例品に対する電流密度−電
圧曲線図である。

【符号の説明】

１ 筬羽

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 母材がオーステナイト系ステンレスから
   なり、表層部の少なくとも一部が、下記の（Ａ），
   （Ｂ）を備えた窒化硬化層で構成されていることを特徴
   とする耐食性織機用筬羽。 （Ａ） 結晶質のクロム窒化物を実質的に含有していな
   い。 （Ｂ） 窒化硬化層最表層部の組織中に２〜１２重量％
   のＮ原子が含有されている。
2. 【請求項２】 オーステナイト系ステンレスが、クロム
   を２２重量％以上含有している請求項１記載の耐食性織
   機用筬羽。
3. 【請求項３】 オーステナイト系ステンレスが、モリブ
   デンを１．５重量％以上含有している請求項１または２
   記載の耐食性織機用筬羽。
4. 【請求項４】 構成要素（Ｂ）のみが、下記のように制
   限されている請求項１記載の耐食性織機用筬羽。 （Ｂ） 窒化硬化層最表層部の組織中に２〜５重量％の
   Ｎ原子が含有されている。
5. 【請求項５】 窒化硬化層が１４〜４０μｍの厚みで形
   成されている請求項１記載の耐食性織機用筬羽。