JP3490215B2 - Ion carburizing furnace - Google Patents
Ion carburizing furnaceInfo
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、被処理物の表面を
炭化処理又は窒化処理する浸炭炉(窒化炉を含む)にかか
り、特に、グロー放電によりイオン化した炭素や窒素で
被処理物の表面を処理するイオン浸炭炉に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a carburizing furnace (including a nitriding furnace) for carbonizing or nitriding the surface of an object to be treated, and particularly to the surface of the object to be treated with carbon or nitrogen ionized by glow discharge. The present invention relates to an ion carburizing furnace.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年では、鋼材等の金属材料の表面硬度
を増すために、被処理物を炉内に配置して炭化水素系ガ
スを導入し、被処理物を陰極として陽極との間にグロー
放電を発生させ、イオン化した炭素を被処理物表面に打
ち込むイオン浸炭炉が広く用いられている。2. Description of the Related Art In recent years, in order to increase the surface hardness of a metal material such as steel, an object to be treated is placed in a furnace to introduce a hydrocarbon-based gas, and the object to be treated is used as a cathode and between the anode and the anode. An ion carburizing furnace that generates a glow discharge and implants ionized carbon on the surface of an object to be processed is widely used.
【０００３】そのイオン浸炭を行う際、被処理物が置か
れるガス雰囲気圧力は２〜４Torrであり、７６０Torr程
度のガス浸炭や、２００〜４００Torrの真空浸炭と比べ
ると非常に低圧力で処理することが可能である。従っ
て、イオン浸炭による表面処理は、使用するガス量が非
常に少なくて済む点で経済的であり、また、過剰なカー
ボンが炉内に残らないことからメンテナンスを行う頻度
が少なくて済み、この点でも経済的であると言われてい
る。When performing the ion carburization, the gas atmosphere pressure in which the object to be treated is placed is 2 to 4 Torr, which is extremely low pressure as compared with gas carburizing of about 760 Torr or vacuum carburizing of 200 to 400 Torr. Is possible. Therefore, the surface treatment by ion carburization is economical in that the amount of gas used is extremely small, and since the excess carbon does not remain in the furnace, the frequency of maintenance is low. But it is said to be economical.
【０００４】このようなイオン浸炭に用いられる従来技
術の炉を図５の符号１０２に示す。この従来技術のイオ
ン浸炭炉１０２は、チャンバ１０３を有しており、該チ
ャンバ１０３内には、断熱材１０４で形成された断熱空
間１１０がチャンバ１０３と間隔を存して設けられてい
る。この断熱空間１１０内に、浸炭させたい被処理物を
収容したバスケット１１５を配置すると、そのバスケッ
ト１１５の周囲は断熱材で覆われ、バスケット１１５の
周囲に設けられたヒーター１１４によって、被処理物を
加熱できるように構成されている。A prior art furnace used for such ion carburization is shown at 102 in FIG. The conventional ion carburizing furnace 102 has a chamber 103, and a heat insulating space 110 formed of a heat insulating material 104 is provided in the chamber 103 at a distance from the chamber 103. When the basket 115 containing the object to be carburized is placed in the heat insulating space 110, the periphery of the basket 115 is covered with a heat insulating material, and the object to be processed is removed by the heater 114 provided around the basket 115. It is configured to be heated.
【０００５】断熱空間１１０の天井部分には、ガス導入
口１０６が設けられており、該ガス導入口１０６には、
チャンバ１０３外から導入されたガス導入管１１３の一
端が接続されている。そのガス導入管１１３の他端には
ガスボンベ１１２が接続されており、該ガスボンベ１１
２内に充填された、炭化水素ガスから成る処理ガスを、
ガス導入口１０６から導入し、断熱空間１１０内でバス
ケット１１５の上方から散布できるように構成されてい
る。A gas inlet 106 is provided in the ceiling portion of the heat insulating space 110, and the gas inlet 106 has
One end of a gas introduction pipe 113 introduced from the outside of the chamber 103 is connected. A gas cylinder 112 is connected to the other end of the gas introduction pipe 113.
A process gas composed of a hydrocarbon gas filled in 2 is
It is configured so that it can be introduced from the gas inlet 106 and sprayed from above the basket 115 in the heat insulating space 110.
【０００６】チャンバ１０３の側壁には真空ポンプ１１
７に接続された真空排気口１０８が設けられており、こ
のイオン浸炭炉１０２でバスケット１１５内の被処理物
の表面処理を行う場合、先ず真空ポンプ１１７を起動し
て、ヒーター１１４により加熱しながらチャンバ１０３
内を真空排気し、断熱空間１１０の底面に設けられたガ
ス排出口１０７を介して断熱空間１１０を真空状態にす
る。その後、ガス導入口１０６から処理ガスを導入する
と、断熱空間１１０内に処理ガスが拡散され、グロー放
電によって処理ガスが分解され、炭素イオンがバスケッ
ト１１５に収容された被処理物に注入され、イオン浸炭
が行われる。A vacuum pump 11 is provided on the side wall of the chamber 103.
7 is provided with a vacuum exhaust port 108, and when the surface treatment of the object to be treated in the basket 115 is performed in the ion carburizing furnace 102, first, the vacuum pump 117 is started and the heater 114 heats the object. Chamber 103
The inside is evacuated, and the heat insulating space 110 is brought into a vacuum state through the gas discharge port 107 provided on the bottom surface of the heat insulating space 110. After that, when the processing gas is introduced from the gas introduction port 106, the processing gas is diffused in the heat insulating space 110, the processing gas is decomposed by glow discharge, and carbon ions are injected into the object to be processed housed in the basket 115 to generate ions. Carburization is performed.
【０００７】このとき、真空ポンプ１１７を動作させた
ままにしておくので、グロー放電によって炭素イオン
(Ｃ+)が消費された処理ガスは、ガス排出口１０７を介
して断熱材１０４とチャンバ１０３の間へ抜け、真空排
気口１０８から排気される。At this time, since the vacuum pump 117 is kept operating, carbon ions are generated by glow discharge.
The processing gas having consumed (C + ) escapes between the heat insulating material 104 and the chamber 103 through the gas exhaust port 107, and is exhausted through the vacuum exhaust port 108.
【０００８】この場合、断熱材１０４内部は真空状態に
置かれているため、ガス導入口１０６から導入された処
理ガスは直ちに拡散するが、真空ポンプ１１７が動作し
ているため、ガス導入口１０６からガス排出口１０７へ
と流れるガス流１２１a、１２１bが生じる。In this case, since the inside of the heat insulating material 104 is placed in a vacuum state, the processing gas introduced from the gas introduction port 106 immediately diffuses, but since the vacuum pump 117 operates, the gas introduction port 106 operates. Gas flows 121a and 121b flowing from the gas to the gas outlet 107 are generated.
【０００９】そのガス流１２１a、１２１bのうち、ガス
導入口１０６からガス排出口１０７へと直線的に流れる
ガス流１２１aの濃度は高く、直線的な位置からははず
れ、バスケット１１５を迂回するようなガス流１２１b
の濃度は低くなる。このようなガス流１２１a、１２１b
の濃度差は、バスケット１１５内に収容された被処理物
に対する処理ガス供給量にムラを生じさせてしまう。Of the gas streams 121a and 121b, the gas stream 121a flowing linearly from the gas inlet 106 to the gas outlet 107 has a high concentration, is out of the linear position, and bypasses the basket 115. Gas flow 121b
The concentration of is low. Such gas streams 121a, 121b
The difference in concentration causes unevenness in the amount of processing gas supplied to the object to be processed housed in the basket 115.
【００１０】その供給量のムラがあるままグロー放電を
行った場合には、処理ガスの濃度が高いところに配置さ
れた被処理物の表面では浸炭量が多くなり、他方、濃度
が低いところに配置された被処理物では浸炭量は少なく
なる。When glow discharge is performed while the supply amount is uneven, the amount of carburizing increases on the surface of the object to be treated which is arranged in a place where the concentration of the processing gas is high, and on the other hand, in the place where the concentration is low. The amount of carburizing is small in the placed object.
【００１１】実際に、バスケット１１５内の各所に収容
された被処理物についてイオン浸炭を行い、炭素拡散処
理をした後、急速冷却をしたものの表面状態を測定して
みると、図６のグラフの曲線１４１1に示すように、処
理ガス濃度が高いところに配置された被処理物では表面
の炭素濃度は高く、また、硬度も高くなっていた。その
場合には炭素が深いところまで拡散されているので、硬
度は深いところまで高くなっている。[0011] Actually, when the objects to be treated contained in various places in the basket 115 were subjected to ion carburization, subjected to carbon diffusion treatment, and then rapidly cooled, the surface condition was measured. As shown by the curve 141 1 , the carbon concentration on the surface was high and the hardness was also high in the object to be treated arranged at the high concentration of the treatment gas. In that case, since the carbon is diffused deep, the hardness is high deep.
【００１２】他方、処理ガス濃度が低いところに配置さ
れた被処理物では、表面の炭素濃度が低く、内部の硬度
も急速に低下している。その傾向は、同図の曲線１４１
2〜１４１4に示すように、表面硬度が低くなるにつれて
顕著になっている。On the other hand, in the object to be treated which is arranged in a place where the concentration of the treatment gas is low, the carbon concentration on the surface is low and the hardness of the inside is rapidly lowered. The tendency is shown in the curve 141 in FIG.
As shown in 2-141. 4, and is pronounced as the surface hardness becomes low.
【００１３】以上のことを浸炭が行われた被処理物の硬
度が母材硬度まで低下する深さで見ると、表面硬度が低
い曲線１４１1〜１４１4の順に、Ｄ1〜Ｄ4と浅くなって
いることが分かる。[0013] Hardness of the workpiece carburization is carried out over it when viewed in a depth that decreases to the base material hardness in the order of the surface hardness is low curve 141 1-141 4, shallow as D 1 to D 4 You can see that
【００１４】従って、多数の被処理物を一つのバスケッ
ト１１５に収容して同時にイオン浸炭を行った場合に
は、各被処理物の位置と、ガス導入口１０６やガス排出
口１０７との位置との関係の相違により、被処理物相互
間の硬度にバラツキが生じ、同一ロット内でも品質が異
なるという問題が生じていた。Therefore, when a large number of objects to be processed are accommodated in one basket 115 and ion carburization is performed at the same time, the positions of the objects to be processed and the positions of the gas inlet 106 and the gas outlet 107 are the same. Due to the difference in the relationship, there is a problem that the hardness of the objects to be processed varies and the quality is different even in the same lot.
【００１５】かかる問題に対しては、従来技術では、ガ
スマニホールドを炉内で移動させつつ処理ガスを導入
し、被処理物周囲の処理ガス濃度を均一化しようとする
ものや(特開平1-147052)、被処理物周囲に複数のガス導
入口を設けることで処理ガス濃度を均一にしようとする
もの(特開平1-159365)等、種々試みられていたが、充分
な効果は得られておらず、その解決が望まれていた。In order to solve such a problem, in the prior art, the process gas is introduced while moving the gas manifold in the furnace so as to make the concentration of the process gas around the object to be treated uniform (Japanese Patent Laid-Open No. 147052), various attempts have been made such as providing uniform gas concentration by providing a plurality of gas inlets around the object to be treated (Japanese Patent Laid-Open No. 1-159365), but sufficient effects have been obtained. No, and the solution was desired.
【００１６】[0016]
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来技術
の不都合を解決するために創作されたもので、その目的
は、被処理物を均一に表面処理できるイオン浸炭炉を提
供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention was created in order to solve the above-mentioned disadvantages of the prior art, and an object thereof is to provide an ion carburizing furnace capable of uniformly surface-treating an object to be treated. .
【００１７】[0017]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明は、真空排気可能に構成された
チャンバと、該チャンバ内に設けられ、内部に被処理物
を納めるように断熱材で形成された断熱空間と、前記断
熱空間内に処理ガスを導入するガス導入口と、前記断熱
空間内に存する処理ガスを排出するガス排出口とを有す
るイオン浸炭炉であって、前記ガス排出口が複数設けら
れ、前記被処理物の上方に前記ガス導入口が、下方に前
記複数のガス排出口が配置され、前記ガス導入口と前記
複数のガス排出口との間に被処理物を配置したときに、
前記ガス導入口から導入しイオン浸炭に使用された処理
ガスが前記各ガス排出口から均等に排出されるように構
成されたことを特徴とする。In order to solve the above-mentioned problems, the present invention according to claim 1 is such that a chamber configured to be capable of being evacuated and a chamber provided inside the chamber for storing an object to be processed therein. An ion carburizing furnace having a heat insulating space formed by a heat insulating material, a gas inlet for introducing a processing gas into the heat insulating space, and a gas outlet for discharging a processing gas existing in the heat insulating space, A plurality of the gas outlets are provided, the gas inlet is arranged above the object to be processed, and the plurality of gas outlets are arranged below the object to be treated, and the gas inlet is provided between the gas inlet and the plurality of gas outlets. When placing the processed material,
The processing gas introduced from the gas introduction port and used for the ion carburization is uniformly discharged from each of the gas discharge ports.
【００１８】その場合、請求項２記載の発明のように、
前記各ガス排出口に支柱を挿通し、該支柱によって前記
被処理物を支持できるように構成するとよい。In that case, as in the invention described in claim 2,
A strut may be inserted through each of the gas discharge ports, and the strut may support the object to be processed.
【００１９】また、請求項３記載の発明のように、請求
項１又は請求項２のいずれか１項記載のイオン浸炭炉
に、前記ガス導入口を複数設ける際、前記断熱空間の天
井付近に処理ガス散布用パイプを水平に配設し、前記複
数のガス導入口を前記処理ガス散布用パイプ底面に列設
した孔で構成し、前記各ガス導入口が、断熱空間内に配
置されるべき被処理物の中央上方に位置するようにして
もよい。Further, as in the invention described in claim 3, when a plurality of the gas inlets are provided in the ion carburizing furnace according to any one of claims 1 or 2, the plurality of gas inlets are provided near the ceiling of the heat insulating space. The processing gas spraying pipes should be arranged horizontally, and the plurality of gas inlets should be composed of holes arranged in line on the bottom surface of the processing gas spraying pipe, and each of the gas inlets should be arranged in the heat insulating space. It may be located above the center of the object to be processed.
【００２０】上述した構成のイオン浸炭炉によれば、イ
オン浸炭炉が有するチャンバを真空排気可能に構成し、
該チャンバ内に、被処理物を納めるように断熱材で形成
した断熱空間を設け、その断熱空間に処理ガスを導入す
るガス導入口と、処理ガスを排出するガス排出口とを設
けたので、処理ガスを導入しながら真空排気し、被処理
物を陰極にしてグロー放電を発生させれば、被処理物の
イオン浸炭による表面処理を行うことが可能となる。According to the ion carburizing furnace having the above-described structure, the chamber of the ion carburizing furnace is configured to be evacuated,
In the chamber, a heat insulating space formed of a heat insulating material is provided so as to accommodate the object to be processed, and a gas inlet for introducing the process gas and a gas outlet for discharging the process gas are provided in the heat insulating space. By evacuating while introducing the processing gas and generating glow discharge with the object to be treated as a cathode, it becomes possible to perform surface treatment of the object to be treated by ion carburization.
【００２１】このようなイオン浸炭炉のうちの従来技術
のものには、被処理物を収容したバスケットの周囲にガ
ス導入口を複数配置し、処理ガスの供給を均一にしよう
としたものがあるが、グロー放電を生じさせてイオン浸
炭を行う際には処理ガスが分解されて炭素が消費されて
いくため、処理ガス供給を均一に行うだけでは被処理物
に対する炭素イオン供給量を均一にできない。むしろ、
グロー放電により分解され、炭素イオンが消費された後
の処理ガスを被処理物の周囲から適切に流し去ることが
重要である。Among such conventional ion carburizing furnaces, there is a conventional one in which a plurality of gas inlets are arranged around a basket accommodating an object to be processed so as to uniformly supply the processing gas. However, when the glow discharge is generated and the ion carburization is performed, the processing gas is decomposed and carbon is consumed. Therefore, the uniform supply of the processing gas cannot make the carbon ion supply amount to the object to be processed uniform. . Rather,
It is important to properly flush the processing gas after it is decomposed by the glow discharge and the carbon ions are consumed, from around the object to be processed.
【００２２】一般に、浸炭炉では、グロー放電によって
炭素が消費された処理ガスは、断熱材に設けられたガス
排出口から流し去るように構成するのが普通であるが、
ガス排出口の配置状態やガス供給口の配置状態の他、ガ
ス排出口とガス供給口との位置関係が、断熱空間内にお
ける処理ガスのガス流方向を決定する大きな要因とな
る。In general, in a carburizing furnace, the processing gas whose carbon has been consumed by glow discharge is usually configured to flow out from a gas outlet provided in the heat insulating material.
The positional relationship between the gas exhaust port and the gas supply port as well as the disposition state of the gas exhaust port and the disposition state of the gas supply port are major factors that determine the gas flow direction of the processing gas in the heat insulating space.
【００２３】その点に着目し、本発明のイオン浸炭炉で
は、断熱空間の天井付近にガス導入口を位置させ、被処
理物に対して処理ガスをダウンフローにより供給すると
共に、断熱空間の底面に複数のガス排出口を設け、使用
済みの処理ガスが各ガス排出口から均等に排出されるよ
うにしたので、処理ガスのガス流が被処理物全体に均等
に流れるようになり、それによって、バラツキのないイ
オン浸炭を行うことが可能となった。Focusing on this point, in the ion carburizing furnace of the present invention, the gas inlet is located near the ceiling of the heat insulating space, the processing gas is supplied to the object to be processed by downflow, and the bottom surface of the heat insulating space is provided. Since a plurality of gas outlets are provided in the unit and the used processing gas is evenly discharged from each of the gas outlets, the gas flow of the processing gas flows evenly over the entire object to be processed. It became possible to carry out ion carburization without variation.
【００２４】この場合、そのようなイオン浸炭炉のガス
導入口を複数個設ければ、被処理物周囲のガス濃度が一
層均一になり、炭素供給量を均一にできて好ましいが、
ガス導入口を徒らに多数配置するだけではコスト増にな
るだけで効果が少ない。むしろ、断熱空間の内部は減圧
されているため、その断熱空間内に処理ガスを均一に拡
散させるという観点からは、ガス導入口から１．０ｋｇ
／ｃｍ2〜０．５ｋｇ／ｃｍ2Ｇ程度の圧力を持った処理
ガスを吹き出させれば、断熱空間の側面にガス導入口を
設けなくても十分である。In this case, it is preferable to provide a plurality of gas introduction ports of such an ion carburizing furnace because the gas concentration around the object to be treated becomes more uniform and the carbon supply amount can be made uniform.
Only by arranging a large number of gas inlets, the cost is increased and the effect is small. Rather, since the inside of the heat insulating space is depressurized, 1.0 kg from the gas inlet is used from the viewpoint of uniformly dispersing the processing gas into the heat insulating space.
If a processing gas having a pressure of about / cm 2 to 0.5 kg / cm 2 G is blown out, it is sufficient without providing a gas inlet on the side surface of the heat insulating space.
【００２５】そこで本発明では、ガス導入口として用い
る孔を側面に複数列設させたパイプを処理ガス拡散用パ
イプとし、各孔を断熱空間内に配置されるべき被処理物
の中央上方に位置するようにして断熱空間の天井付近に
水平に配設し、各孔から処理ガスが均等に導入されるよ
うにしたので、簡単な構成で断熱空間内に処理ガスを均
一に拡散させ、被処理物に対する炭素イオン供給量にム
ラが生じないようにした。Therefore, in the present invention, a pipe having a plurality of holes used as gas inlets on the side surface is used as a processing gas diffusion pipe, and each hole is located above the center of the object to be processed to be placed in the heat insulating space. As described above, since the processing gas is arranged horizontally near the ceiling of the heat insulating space and the processing gas is evenly introduced from each hole, the processing gas is uniformly diffused in the heat insulating space with a simple structure, and the processed gas is processed. The amount of carbon ions supplied to the product was made uniform.
【００２６】なお、複数のガス排出口の各々に支柱を挿
通し、各支柱によって被処理物を支持するようにすれ
ば、支柱用に用いられていた穴をガス排出口にも用いる
ことができる。従って、イオン浸炭炉を製造する際に加
工の手間やコストが増加することはない。If a support is inserted into each of the plurality of gas outlets and the object to be processed is supported by each support, the hole used for the support can also be used for the gas outlet. . Therefore, there is no increase in processing labor and cost when manufacturing the ion carburizing furnace.
【００２７】[0027]
【発明の実施の形態】本発明を図面を用いて説明する。
図１を参照し、符号２は、本発明の一実施の形態のイオ
ン浸炭炉であり、チャンバ３を有している。該チャンバ
３内には導電性を有する断熱材４で形成された断熱空間
１０が設けられており、該断熱空間１０の底面には、円
形のガス排出口７1〜７2が開けられている。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention will be described with reference to the drawings.
Referring to FIG. 1, reference numeral 2 is an ion carburizing furnace according to an embodiment of the present invention, which has a chamber 3. A heat insulating space 10 formed of a heat insulating material 4 having conductivity is provided in the chamber 3, and circular gas outlets 7 1 to 7 2 are opened in the bottom surface of the heat insulating space 10. .
【００２８】そのガス排出口７1〜７4は同じ大きさの円
形形状に形成されており、各ガス排出口７1〜７4には、
チャンバ３の底面から立設された支柱１８1〜１８4が隙
間を存してそれぞれ挿通されており、各支柱１８1〜１
８4の上端部には炉床１９が水平に取り付けられてい
る。The gas outlets 7 1 to 7 4 are formed in a circular shape having the same size, and each of the gas outlets 7 1 to 7 4 has a circular shape.
Are respectively inserted post 18 1-18 4 erected from the bottom of the chamber 3 to exist a gap, each post 18 1 to 1
Hearth 19 is attached horizontally to an upper end portion of the 8 4.
【００２９】該炉床１９上の符号１５で示すものは、イ
オン浸炭を行う被処理物を収容したバスケットであり、
該バスケット１５と断熱材４との間に電圧を印加できる
ように構成されている。このバスケット１５は、外形は
直方体形状を成しており、内部に処理ガスのガス流が通
れるように構成されているが、このバスケット１５の大
きさはワーキングゾーンを示すものとする。The reference numeral 15 on the hearth 19 is a basket containing the object to be ion carburized,
A voltage can be applied between the basket 15 and the heat insulating material 4. The basket 15 has an outer shape of a rectangular parallelepiped and is configured to allow a gas flow of a processing gas to pass through inside. The size of the basket 15 indicates a working zone.
【００３０】このバスケット１５を用いた場合、小さな
被処理物については、該バスケット１５内に複数個を収
容し、一度の処理で多数の被処理物の表面処理が可能な
ようにされている。なお、大きな被処理物については、
バスケット１５を用いずにそのまま炉床１９上に載置し
て表面処理を行うが、その場合には符号１５はその被処
理物自体を示すものとする。When this basket 15 is used, a plurality of small objects to be processed are accommodated in the basket 15 so that a large number of objects can be surface-treated by one processing. For large objects,
The surface treatment is carried out by directly placing it on the hearth 19 without using the basket 15. In this case, reference numeral 15 indicates the object to be treated itself.
【００３１】このバスケット１５の底面とガス排出口７
1〜７4の位置関係を図２(ａ)に示す。各ガス排出口７1
〜７4は、バスケット１５の外形形状を断熱空間１０の
底面へ投影したときに得られる長方形の像３０の対角線
上に均等に位置し、長方形の像３０の中心を中心とする
円対称になるように配置されている。即ち、各ガス排出
口７1〜７4はバスケット１５の直下に存しており、且
つ、バスケット１５に対して偏りがないように配置され
ている。The bottom surface of the basket 15 and the gas outlet 7
The positional relationship of 1 to 7 4 is shown in FIG. Each gas outlet 7 1
To 7 4 are located evenly on a diagonal line of the rectangular image 30 obtained when projecting the outer shape of the basket 15 to the bottom surface of the insulation space 10, the circular symmetry about the center of the rectangular image 30 Are arranged as follows. That is, the gas outlets 7 1 to 7 4 are located immediately below the basket 15 and are arranged so as not to be biased with respect to the basket 15.
【００３２】バスケット１５の周囲には、通電により発
熱するヒーター１４が配置されており(図１では、ヒー
ター１４の、バスケット１５の上方と下方の部分だけを
示し、側面部分は省略する)、また、バスケット１５の
上方には、処理ガス散布用パイプ５が水平に配設されて
いる。この処理ガス散布用パイプ５とバスケット１５と
の位置関係を図２(ｂ)に示す。該処理ガス散布用パイプ
５は、バスケット１５の長手方向に沿った対称軸線３１
の鉛直上方であって、バスケット１５からの高さＨが例
えば１５０ｍｍのところに平行に配置されている。この
処理ガス散布用パイプ５の長さはバスケット１５の長手
方向の長さＬよりも長く、片側ではみ出る長さａが例え
ば２００ｍｍになるようにされている。A heater 14 is disposed around the basket 15 to generate heat when energized (in FIG. 1, only the portion of the heater 14 above and below the basket 15 is shown, and side portions are omitted). The processing gas spraying pipe 5 is horizontally arranged above the basket 15. The positional relationship between the processing gas spraying pipe 5 and the basket 15 is shown in FIG. 2 (b). The processing gas spraying pipe 5 has a symmetry axis 31 along the longitudinal direction of the basket 15.
Are arranged vertically above and parallel to each other at a height H from the basket 15 of, for example, 150 mm. The length of the processing gas spraying pipe 5 is longer than the length L of the basket 15 in the longitudinal direction, and the protruding length a on one side is, for example, 200 mm.
【００３３】該処理ガス散布用パイプ５の両端部分は閉
塞されており、バスケット１５と対向する部分には複数
の孔が列設され、各孔によって複数のガス導入口６が構
成されている。この処理ガス散布用パイプ５は、ガス導
入管１３によってガスボンベ１２に接続されており、該
ガスボンベ１２内に充填された処理ガス(一例としてＣ3
Ｈ8ガス)を各ガス導入口６から断熱空間１０内に均一に
導入し、バスケット１５に収容された被処理物を処理ガ
ス雰囲気に置けるように構成されている。そのガス導入
口６は、バスケット１５上からはみ出た部分(長さａの
部分)にも数個ずつ設けられており、バスケット１５の
四側面方向で処理ガス濃度に差が生じないようにされて
いる。Both end portions of the processing gas spraying pipe 5 are closed, and a plurality of holes are provided in a row in a portion facing the basket 15, and a plurality of gas introduction ports 6 are formed by each hole. The processing gas spraying pipe 5 is connected to the gas cylinder 12 by a gas introduction pipe 13, and the processing gas filled in the gas cylinder 12 (for example, C 3
(H 8 gas) is uniformly introduced into the heat insulating space 10 through each gas inlet 6, and the object to be processed housed in the basket 15 can be placed in the processing gas atmosphere. Several gas inlets 6 are also provided in the portion protruding from the top of the basket 15 (the portion having the length a) so that there is no difference in the processing gas concentration in the four side surfaces of the basket 15. There is.
【００３４】前記チャンバ３底面の、前記ガス排出口７
1〜７4の中央直下に位置するところには、真空排気口８
が設けられており、該真空排気口８は真空ポンプ１７に
接続されている。The gas outlet 7 on the bottom of the chamber 3
The vacuum exhaust port 8 is located directly below the center of 1 to 7 4.
Is provided, and the vacuum exhaust port 8 is connected to a vacuum pump 17.
【００３５】この真空排気口８と各ガス排出口７1〜７4
との位置関係を図３(ａ)、(ｂ)に示す。同図(ａ)はバス
ケット１５の長手方向から見た側面図である。真空排気
口８は、バスケット１５の垂直方向の対称軸線３２上に
位置しており、ガス排出口７1、７2(及びガス排出口
７3、７4)は、その間の距離をＴとすると、対称軸線３
２からそれぞれＴ／２のところに位置し、バスケット１
５に対して偏りがないように配置されている。The vacuum exhaust port 8 and each gas exhaust port 7 1 to 7 4
The positional relationship between and is shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b). FIG. 3A is a side view of the basket 15 as seen from the longitudinal direction. The vacuum exhaust port 8 is located on the vertical axis of symmetry 32 of the basket 15, and the gas exhaust ports 7 1 and 7 2 (and the gas exhaust ports 7 3 and 7 4 ) have a distance T therebetween. , Axis of symmetry 3
Located at T / 2 from 2 respectively, basket 1
5 is arranged so that there is no bias.
【００３６】同図(ｂ)は、バスケット１５を正面から見
た図である。真空排気口８は、対称軸線３３上に位置し
ており、ガス排出口７1、７4(及びガス排出口７2、７3)
は、その間の距離をＳとすると、それぞれ対称軸３３か
らＳ／２のところに位置しており、バスケット１５に対
して偏りがないように配置されている。FIG. 3B is a view of the basket 15 as viewed from the front. The vacuum exhaust port 8 is located on the axis of symmetry 33, and the gas exhaust ports 7 1 and 7 4 (and the gas exhaust ports 7 2 and 7 3 ).
Are located at S / 2 from the axis of symmetry 33, where S is the distance between them, and are arranged so as not to be biased with respect to the basket 15.
【００３７】上記距離Ｔ、Ｓの絶対値については、バス
ケット１５の長さＬ、幅Ｗに対し、
０．７・Ｌ ≦ Ｔ ≦ ０．９・Ｌ …… (１)
０．７・Ｗ ≦ Ｓ ≦ ０．９・Ｗ …… (２)
の範囲になるように配置されている。Regarding the absolute values of the distances T and S, with respect to the length L and the width W of the basket 15, 0.7 · L ≦ T ≦ 0.9 · L (1) 0.7 · W ≦ It is arranged so that S ≦ 0.9 · W (2).
【００３８】このような偏りのない配置により、前記真
空ポンプ１７を起動してチャンバ３内を真空排気し、真
空ポンプ１７を動作させながら複数のガス導入口６から
処理ガスを導入すると、導入された処理ガスは、内部が
真空であるため、断熱空間１０内で均一に拡散し、炭素
イオンが消費された処理ガスは各ガス排出口７1〜７4か
ら断熱材４とチャンバ３の間に排出され、真空ポンプ１
７によって真空排気口８から排気される。その場合の処
理ガスのガス流２１は処理対象物周囲を均等に流れる。With such a non-biased arrangement, the vacuum pump 17 is started to evacuate the chamber 3 and the processing gas is introduced from the plurality of gas inlets 6 while the vacuum pump 17 is operated. Since the inside of the processing gas is a vacuum, the processing gas diffuses uniformly in the heat insulating space 10, and the processing gas in which the carbon ions are consumed is discharged from the gas outlets 7 1 to 7 4 between the heat insulating material 4 and the chamber 3. Evacuated, vacuum pump 1
The gas is exhausted from the vacuum exhaust port 8 by 7. In that case, the gas flow 21 of the processing gas flows evenly around the object to be processed.
【００３９】このイオン浸炭炉２を用い、多数個の被処
理物を上記バスケット１５に収容して同時にイオン浸炭
を行った。バスケット１５内の異なる位置に収容した３
個の被処理物を焼き入れした後、表面からの深さによる
硬度変化を測定した。その結果を図４のグラフに示す。
浸炭されたところの硬度が母材硬度まで低下する深さＤ
は十分大きく、浸炭が確実に行われていることが分か
る。また、各被処理物の硬度変化曲線３１1〜３１3のバ
ラツキ幅σは非常に小さく、被処理物相互間で品質に差
が生じていないことが分かる。Using this ion carburizing furnace 2, a large number of objects to be treated were housed in the basket 15 and simultaneously subjected to ion carburizing. 3 stored in different positions in basket 15
After quenching the individual objects to be treated, the change in hardness depending on the depth from the surface was measured. The result is shown in the graph of FIG.
Depth D at which carburized hardness decreases to base metal hardness
Is sufficiently large, and it can be seen that carburization is carried out reliably. Further, it can be seen that the variation width σ of the hardness change curves 31 1 to 31 3 of each object to be processed is very small, and there is no difference in quality between the objects to be processed.
【００４０】以上は炭化水素ガスを処理ガスとした場合
について説明したが、本発明に言うイオン浸炭炉は、窒
素を含有するガスを用い、被処理物表面の窒化処理を行
うものにも応用される。Although the case where the hydrocarbon gas is used as the processing gas has been described above, the ion carburizing furnace according to the present invention is also applied to a case where a gas containing nitrogen is used to perform a nitriding treatment on the surface of an object to be treated. It
【００４１】[0041]
【発明の効果】被処理物表面に均一にイオン浸炭を行う
ことができる。また、浸炭が同時に行われる多数の被処
理物について、被処理物相互間の品質にバラツキが生じ
ない。EFFECTS OF THE INVENTION Ion carburization can be performed uniformly on the surface of an object to be treated. Further, with respect to a large number of objects to be carburized simultaneously, there is no variation in quality among the objects to be processed.
【００４２】支柱用の穴をガス排出口に用いることがで
きるので、イオン浸炭炉を製造する際にもコスト増には
ならない。Since the hole for the column can be used as the gas outlet, the cost does not increase even when manufacturing the ion carburizing furnace.
【００４３】更に、被処理物の周囲に複数のガス導入口
を設けなくても均一な浸炭を行えるので、低コストで性
能の良いイオン浸炭炉を製造することが可能となる。Further, since uniform carburization can be performed without providing a plurality of gas inlets around the object to be treated, it is possible to manufacture an ion carburizing furnace with good performance at low cost.
【図１】 本発明のイオン浸炭炉を説明するための図FIG. 1 is a diagram for explaining an ion carburizing furnace of the present invention.
【図２】 (ａ)：そのガス排出口の位置を説明するため
の図
(ｂ)：そのガス導入口の位置を説明するための図2A is a diagram for explaining the position of the gas outlet, and FIG. 2B is a diagram for explaining the position of the gas inlet.
【図３】 (ａ)、(ｂ)：そのガス導入口と真空排気口と
の位置関係を説明するための図3A and 3B are views for explaining the positional relationship between the gas inlet and the vacuum outlet.
【図４】 そのイオン浸炭炉を用いてイオン浸炭を行っ
た結果を説明するためのグラフFIG. 4 is a graph for explaining the results of ion carburizing using the ion carburizing furnace.
【図５】 従来技術のイオン浸炭炉FIG. 5 Conventional ion carburizing furnace
【図６】 そのイオン浸炭炉を用いてイオン浸炭を行っ
た結果を説明するためのグラフFIG. 6 is a graph for explaining the results of ion carburizing using the ion carburizing furnace.
２……イオン浸炭炉 ４……断熱材 ５……支柱処理
ガス散布用パイプ
６……ガス導入口 ７1、７2……ガス排出口 ８…
…真空排気口2 ... Ion carburizing furnace 4 ... Insulating material 5 ... Support processing gas spraying pipe 6 ... Gas inlet 7 1 , 7 2 ...... Gas outlet 8 ...
… Vacuum exhaust port
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C23C 8/36 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) C23C 8/36
Claims (3)
に断熱材で形成された断熱空間と、 前記断熱空間内部に処理ガスを導入するガス導入口と、 前記断熱空間内部に存する処理ガスを排出するガス排出
口とを有するイオン浸炭炉であって、 前記ガス排出口が複数設けられ、 前記被処理物の上方に前記ガス導入口が、下方に前記複
数のガス排出口が配置され、 前記ガス導入口と前記複数のガス排出口との間に被処理
物を配置したときに、前記ガス導入口から導入されイオ
ン浸炭に使用された処理ガスが前記各ガス排出口から均
等に排出されるように構成されたことを特徴とするイオ
ン浸炭炉。1. A chamber that can be evacuated, a heat insulating space that is provided in the chamber and is formed of a heat insulating material so as to accommodate an object to be processed, and a process gas is introduced into the heat insulating space. An ion carburizing furnace having a gas inlet for discharging a processing gas existing inside the heat insulating space, wherein a plurality of the gas outlets are provided, and the gas inlet is provided above the object to be processed. However, the plurality of gas outlets are arranged below, and when the object to be treated is arranged between the gas inlet and the plurality of gas outlets, it is introduced from the gas inlet and used for ion carburization. An ion carburizing furnace characterized in that the treated gas is uniformly discharged from each of the gas outlets.
該支柱によって前記被処理物を支持できるように構成さ
れたことを特徴とする請求項１項記載のイオン浸炭炉。2. A column is inserted through each of the gas outlets,
The ion carburizing furnace according to claim 1, wherein the pillar is configured to support the object to be treated.
は請求項２のいずれか１項記載のイオン浸炭炉であっ
て、 前記断熱空間の天井付近に処理ガス散布用パイプが水平
に配設され、 前記複数のガス導入口は前記処理ガス散布用パイプ底面
に列設された孔で構成され、前記各ガス導入口が、断熱
空間内に配置されるべき被処理物の中央上方に位置する
ように構成されたことを特徴とするイオン浸炭炉。3. The ion carburizing furnace according to claim 1, wherein the gas carburizing furnace has a plurality of gas inlets, and a processing gas spraying pipe is horizontally arranged near a ceiling of the heat insulating space. The plurality of gas introduction ports are holes formed in a row on the bottom surface of the processing gas spraying pipe, and each of the gas introduction ports is located above the center of the object to be processed to be placed in the heat insulating space. An ion carburizing furnace characterized by being configured as follows.
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|---|---|---|---|
| JP10193996A JP3490215B2 (en) | 1996-04-01 | 1996-04-01 | Ion carburizing furnace |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
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| JPH09268365A JPH09268365A (en) | 1997-10-14 |
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