JP3388510B2 - 耐食、耐摩耗鋼及びその製造方法 - Google Patents
耐食、耐摩耗鋼及びその製造方法Info
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Description
耗性、疲労強度などの機械的性質に優れた鋼(ステンレ
スを除く、鋼、鋳鉄)及びその製造方法に関する。
鋼部品の処理法として多く硬質クロ−ムメッキ処理が採
用されているが、近時は環境問題から該硬質クロ−ムメ
ッキ処理が規制される傾向にある。
せる技術として蒸気酸化処理(特公昭57−14408
号公報)あるいは苛性ソ−ダ(NaOH)系の酸化塩浴
中に鋼処理品を浸漬する酸化処理が見直されている。
苛性ソ−ダ(NaOH)系の酸化塩浴中に鋼処理品を浸
漬する酸化処理に関連するもので、Fe2O3(赤錆)成
分の存在しない緻密なFe3O4からなる酸化層を得るこ
とを目的とし、さらに黒色外観に優れ、しかも耐食性を
飛躍的に向上させた耐食、耐摩耗性鋼を提供すること及
びその製造方法を提供することを目的とする。
成するため、方法の発明において、前記酸化層の形成に
先立って鋼処理品にガス軟窒化処理により窒化層が形成
される。ここで、窒化層の形成をガス軟窒化処理により
行うことはその後の酸化処理を手数を要せず、且つ有効
に行うためである。
で行った場合には、窒化化合物層がポ−ラスなため酸化
処理を行っても200時間を越える耐食性を安定して得
ることが難しい。
塩浴中に混合するため、酸化塩浴の劣化が起こるなど品
質管理に問題が残される。
化を受けるため、均一な黒色外観を一回の酸化処理で得
ることができず、通常二回の酸化処理が必要である、等
々の問題が残されるものであった。
ベ−スの塩浴中で行われる。すなわち、酸化作用の強い
苛性ソ−ダの使用量を少なくして過酸化によるFe2O3
(赤錆)の形成を防止するとともに、融点の低い苛性ソ
−ダのベ−パ−化を少なくして作業環境を良好に保つた
めである。
に少量のNiが含有させられる。このことにより優れた
黒色外観の鋼処理品を提供することができる。
軟窒化処理により形成した窒化層の表面にNiを含有す
るFe3O4のみからなる酸化層を形成した耐食、耐摩
耗鋼及びその製造方法を提供するものである。
明する。
ンションロッド(S35C)を選択し、処理温度:57
0℃、ガス組成:吸熱型変成ガス+アンモニアガス(炉
内残留アンモニア量:50vol%)で、3.5時間処
理し、その後炉内で徐冷して厚さ24〜30μmの窒素
化合物層を得た。
t%の苛性ソーダを含む酸化塩浴中で、450℃、30
分浸漬処理し、取り出し、水冷し、つぎに水洗後乾燥し
た(以下「処理5」と言う。)。
Fe3O4被膜が形成され、黒色外観を示した。
軟窒化処理を行った後、その表面を研磨し、その後に前
記実施例1と同じ処理条件で酸化処理を行った。
z1.5μm以下になるように行い、その際の研磨代の
平均値は直径で4〜6μmであった(以下「処理6」と
言う。)。
Fe3O4被膜が形成され、光沢のある黒色外観を示
し、表面粗さはRz2.0μm以下であった。
られた処理鋼を他の各種処理鋼と比較した塩水噴霧試験
(JIS Z 2371)の結果が図1に示されてい
る。
キ処理(20μm)のみの場合である。
前記「処理5」と同じ)のみの場合である。
前記「処理5」と同じ)に続いて研磨(処理条件は前記
「処理6」と同じ)を行った場合である。
O−30〜40wt%,CO3 −230〜40wt%,
570℃X2.0時間)に続いて塩浴酸化(酸化塩浴組
成:NaNO310〜30wt%,NaOH70〜90
wt%,400℃X10分)を行い、さらに研磨(処理
条件は前記「処理6」と同じ)を行った後、再び塩浴酸
化(処理条件は1回目の塩浴酸化と同じ)を行った場合
である。
品が350〜500時間の耐食性を示し、前記「処理
6」で得た処理品に至っては400〜900時間以上の
耐食性を示しており、従来の硬質クロムメッキを越えて
飛躍的な耐食性を有することが確認されたものである。
に関する試験結果が示されている。すなわち、Niイオ
ンを含有する酸化塩浴を使用し、前記「処理6」のごと
く、ガス軟窒化→研磨→塩浴酸化の場合と、ガス軟窒化
→塩浴酸化→研磨(以下「処理7」と言う。)の場合に
おいて耐食性に相違が生じるか,否かの実験結果であ
る。
mmのS35C炭素鋼の丸棒を使用し、研削後570℃
X3.5時間のガス軟窒化処理を行い、26〜33μm
の窒素化合物層を得てその後炉内で徐冷した。その後、
研磨条件及び塩浴酸化条件を同じにして「研磨工程」の
順序だけを変えて処理を行った。
#4000、表面粗さ:Ra・・0.1μm以下、Rm
ax・・2.0μm以下、Rz・・2.0μm以下、平
均研磨量:2〜3μmである。
80wt%、苛性ソーダ 20wt%、Niイオン1
000〜5000ppm、処理温度450℃、処理時間
40分である。
ス軟窒化→研磨→塩浴酸化(処理6)と、ガス軟窒化→
塩浴酸化→研磨(「処理7」)のそれぞれの工程で得ら
れたいずれの処理品も、前記塩水噴霧試験において、4
00時間以上の耐食性を示したものである。
性について述べると、図3の通りであり、硬質クロムメ
ッキに比べてガス軟窒化処理→酸化処理が極めて耐摩耗
性に優れていることが確認された。
軟窒化処理→酸化処理の場合と塩浴軟窒化処理→酸化処
理の場合において差は認められなかった。
処理品の表面組成の定性分析結果が示されている。分析
は理学電機(株)のGeiger flexを使用し、
20mA,30kV,Target/Filter C
o/Fe X線回折を行ったが、εFe2−3N,Fe
3O4のピークのみでFe2O3は確認できなかった。
るための酸化塩浴が硝酸塩ベースとされる。この点従来
は、苛性ソーダが50wt%以上とされていたものであ
るが、本発明では苛性ソーダが30〜10wt%とさ
れ、硝酸塩が70〜90wt%、好ましくは80wt%
とされる。
Fe2O3の形成を防止し、緻密なFe3O4層を得ること
ができる。
が劣り、また、70%以下の場合にはNaOH濃度が高
いことにより、Fe2O3が生成され易くなるとともに、
塩浴のベ−パ−が多くなり作業環境が悪化する。したが
って、硝酸塩は70%〜90%とされる。
〜580℃、炉内残留アンモニア量50%以上で処理を
行い、本発明により得られた窒化化合物層の厚さは5〜
35μmであり、好ましくは20μmである。窒化層が
5μm以下であると、塩水噴霧試験において200時間
を越える耐食性が得られず、また、35μm以上である
と、化合物層が脆くなり、耐摩耗性が低下する。したが
って、窒化層は5〜35μmとされる。
れる。酸化層が1μm以下であると、目的とする美しい
黒色被膜を得ることが難しく、また、酸化層が2μm以
上であると、摺動時に剥離が起こり易くなるとともに、
過度の酸化は黒色外観の光沢を失わせるものである。
する耐食性、耐摩耗性及び黒色外観を得ることができる
ため塩浴窒化処理を採用した場合に比べて、処理コスト
を半減できる。
存在しない緻密で黒色外観に優れたFe3O4からなる酸
化層を安価な処理コストで得ることができ、しかも得ら
れた処理鋼の耐食、耐摩耗性が飛躍的に向上させられる
ものである。
霧試験結果を示す図である。
水噴霧試験結果を示す図である。
の耐摩耗性試験結果を示す図である。
の酸化塩浴中で酸化層を形成した耐食、耐摩耗鋼の定性
分析結果を示す分析図である。
Claims (7)
- 【請求項1】 窒化層の表面にNiを含有するFe3O
4からなる酸化層が形成されてなることを特徴とする耐
食、耐摩耗鋼。 - 【請求項2】 窒化層が5〜35μmの厚みを有するこ
とを特徴とする請求項1記載の耐食、耐摩耗鋼。 - 【請求項3】 5〜35μmの窒化層の表面にNiを含
有するFe3O4からなる酸化層が形成されてなること
を特徴とする耐食、耐摩耗鋼。 - 【請求項4】 ガス軟窒化処理により5〜35μmの窒
化層を形成した後、Niを含有する硝酸塩ベースの酸化
塩浴中で1〜2μmの酸化層を形成することを特徴とす
る耐食、耐摩耗鋼の製造方法。 - 【請求項5】 窒化層を形成した後研磨を行うことを特
徴とする請求項4に記載の耐食、耐摩耗鋼の製造方法。 - 【請求項6】 酸化層を形成した後研磨を行うことを特
徴とする請求項4に記載の耐食、耐摩耗鋼の製造方法。 - 【請求項7】 酸化塩浴中の硝酸塩が70〜90wt%
である請求項4、5又は6に記載の耐食、耐摩耗鋼の製
造方法。
Priority Applications (1)
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JP35335395A JP3388510B2 (ja) | 1995-12-28 | 1995-12-28 | 耐食、耐摩耗鋼及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP35335395A JP3388510B2 (ja) | 1995-12-28 | 1995-12-28 | 耐食、耐摩耗鋼及びその製造方法 |
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JPH09184058A JPH09184058A (ja) | 1997-07-15 |
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ID=18430268
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JP35335395A Expired - Lifetime JP3388510B2 (ja) | 1995-12-28 | 1995-12-28 | 耐食、耐摩耗鋼及びその製造方法 |
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1995
- 1995-12-28 JP JP35335395A patent/JP3388510B2/ja not_active Expired - Lifetime
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