JPH0920977A - 大きな摩擦歪みを受ける鉄表面の処理方法 - Google Patents

大きな摩擦歪みを受ける鉄表面の処理方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 往復摩擦を受ける部品の、対置されたベアリ
ング表面の、特に該ベアリング表面の相対速度と該ベア
リング表面全体に分布した圧力との積が０．４ＭＰａ．
ｍ／ｓを越える時の表面の磨耗抵抗及び腐蝕抵抗を増加
する方法を提供する 【解決手段】 窒素の熱化学的分散が、５７０℃±１５
℃の温度の溶融塩浴中での窒化又はニトロ浸炭化で効果
的に行われ、次いで湿潤腐蝕抵抗を与える酸化又は燐酸
塩化表面化学反応が行われる。窒化又はニトロ浸炭化溶
融塩浴は、アルカリ炭酸塩及びシアン酸塩で造られ、次
の重量割合で、硫黄含有化合物を更に含む。 30% < CNO - < 45% 15% < CO3 2- < 25% 15% < Na+ < 25% 20% < K + < 30% １% < Li+ < ６% 1 ppm < S2- < 100 ppm 部品を浴に浸漬する時間は、15分〜45分である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、激しい往復摩擦を
受ける鉄表面の磨耗及び腐蝕抵抗を増加する為の方法に
関する。特に、本発明は、激しい往復摩擦を受ける対置
された鉄金属ベアリング表面、取り分けベアリング表面
の相対滑り速度とベアリング表面全体に分布した圧力の
積が、０．４ＭＰａ．ｍ／ｓを越える場合のベアリング
表面の処理に関する。
【０００２】
【従来の技術】ワッシャー、チエサー、ツール（レン
チ、スクリュードライバー、プライヤー）、締め機構、
ローレット切り具、ピン、クリップ、鎖リンク等の部品
は、大きな歪み、特に圧力歪みを受けて変形、例えば装
着中の曲げ及び運転中の屈曲変形を起こす。これらの部
品は、また良好な腐蝕抵抗を持たなければならない。こ
れら部品の多くはまた薄いものである。これらの摩擦及
び腐蝕抵抗性を同時に増加する為の鉄金属表面処理方法
は、既に開示されており、特にフランス特許第2,672,05
9 号、米国特許第5,346,560 号及び米国特許第5,389,16
1 号に開示されている。フランス特許第2,672,059 号
は、部品を窒化し、次いで酸化し、更に重合性ワニスで
被覆する事により、それらの摩擦及び腐蝕抵抗性を改善
する為の鉄金属部品の処理方法を開示する。その好まし
い一実施態様においては、窒化及び酸化が溶融塩浴中で
行われ、窒化はアルカリシアン酸塩及び炭酸塩をベース
とした溶融塩浴中で行われ、酸化はアルカリ金属酸素化
塩、水酸化物、硝酸塩及び炭酸塩をベースとした溶融塩
浴中で行われる。窒化浴は、更に効果的に硫黄含有物質
を含む。米国特許第5,346,560 号は、窒化／酸化が、次
いで高分子量の疎水性ワックスでの浸漬に付される以外
は同様の技術を開示する。米国特許第5,389,161 号は、
アルカリ炭酸塩及びシアン酸塩をベースとした硫黄含有
塩の浴中で部品を窒化し、次いで燐酸塩化処理する事を
開示する。上記の方法は非常に効果的であり、工業的規
模で広く使用されている。然しながら、これらの方法
は、部品の運転条件が非常に厳しくなる場合、即ちベア
リング表面の相対滑り速度と、摩擦しているベアリング
全体に分布した圧力との積が、特定の臨界値、一般には
0.4MPa．m/s から0.5MPa．m/s の値を越えると、その効
果が、著しく減少すると言う点で限界がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、この
欠点を除去する事である。本発明は、この目的を、部品
が非常に大きく歪む時に、その効果がほぼ一定のまま残
る厳しい往復摩擦を受ける鉄金属表面の磨耗及び腐蝕抵
抗を同時に改善する処理方法を提案する事より満足させ
る。本発明の方法は、溶融塩浴中での酸化或いは燐酸塩
化がその後に続く、溶融塩浴中での窒化或いはニトロ浸
炭(nitorocarburizing) による窒素の熱化学的分散を利
用する。これは、前述の目的を達成する為に特に到達し
た厳密な選択、特に、溶融塩浴の種々の成分の濃度及び
処理時間を含めた、窒素の熱化学的分散に関する一連の
条件の厳密な選択を特徴とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、往復摩擦を受
ける対置されたベアリング部品の表面の、取り分けベア
リング表面の相対速度とベアリング表面全体に分布した
圧力との積が０．４ＭＰａ．ｍ／ｓを越える場合のベア
リング部品の表面の磨耗及び腐蝕抵抗を増加する方法を
提供する。本発明方法は、鉄、追加金属元素及び炭素で
造られた、最少濃度が追加金属元素で2.5 重量% 又は炭
素で0.45重量% の鉄金属部品に適するものであり、ベア
リング表面を硬化させる為の窒素の熱化学的分散は、57
0 ℃±15℃の温度で、溶融塩浴中における窒化又はニト
ロ浸炭化、続く湿潤腐蝕抵抗を与える反応によって効果
的に行われ、そして(i)窒化又はニトロ浸炭化溶融塩浴
は、アルカリ炭酸塩及びシアン酸塩で造られ、次の重量
割合で、硫黄含有化合物を更に含み、 30% < CNO - < 45% 15% < CO3 2- < 25% 15% < Na+ < 25% 20% < K + < 30% １% < Li+ < ６% 1 ppm < S2- < 100 ppm (ii) 部品を窒化又はニトロ浸炭化溶融塩浴に浸漬する
時間は、15分〜45分であり、(iii)湿潤抵抗を与える反
応は、酸化反応及び燐酸塩化反応から成る群から選ばれ
る化学的表面反応である。
【０００５】
【発明の実施の形態】本発明方法は、鉄、追加元素、特
にクロム、モリブデン、バナジウム、アルミニウム及び
炭素で造られた、最少濃度が追加元素で2.5 重量% 又は
炭素で0.45重量% である鉄金属部品に適合する。これら
の全ての条件、即ち窒化又はニトロ浸炭化溶融塩浴の組
成、浴中で処理されるべき部品の浸漬時間及び処理され
るべき部品の組成は、以下に説明される様に、特にその
実施例で説明される様に、前述の目的が達成されるべき
場合に守られねばならない。
【０００６】以下の表Ｉは、従来技術（フランス特許第
2,672,059 号、米国特許第5,346,560 号及び米国特許第
5,389,161 号）と本発明に関しての、窒化窒素の熱化学
的分散工程での浴の各種成分の濃度及び処理時間を示
す。
【０００７】
【表１】 表Ｉ 方法 窒化浴組成 アルカリ炭酸塩及びシアン酸塩 （重量％） CNO- CO3 2- Na + K + Li + フランス特許 35-65 1-25 25-42.6 42.6-62.5 11.3-17.1 第2,672,059 号 米国特許 35-65 1-25 25-42.6 42.6-62.5 11.3-17.1 第5,346,560 号 米国特許 NS NS NS NS NS 第5,389,161 号 本発明 30-45 15-25 15-25 20-30 １- ６
【０００８】
【表２】 表Ｉ（続き） 方法 硫黄化合物 処理時間 (ppm) （分） S2- フランス特許 10-10000 NS 第2,672,059 号 A 米国特許 A 、NS NS 第5,346,560 号 米国特許 10、 90±15 第5,389,161 号 N 本発明 1-100 、 15-45 N A: 有利である事を表す。 N: 必要である事を表す。 NS: 特定されていない事を表す。
【０００９】本発明によれば、熱化学的分散工程は、前
述の特定条件下で効果的に行われ、次いで、湿潤腐蝕抵
抗に適合される物質をその表面に形成させる為の化学反
応に付される。この化学反応は、酸化反応或いは燐酸塩
化反応のいずれかである。本発明によれは、前記酸化反
応は、アルカリ水酸化物、硝酸塩及び炭酸塩で造られた
溶融塩浴中で、強力な酸化剤、即ち、−１ボルト以下
の、例えばアルカリ重クロム酸塩の参照電極に関して通
常の酸化−還元電位を有する酸化剤と一緒に、温度３５
０℃〜５５０℃で、前記浴中で処理されるべき部品の浸
漬時間が１０分〜３０分で行われ、前記溶融塩浴の組成
は、重量％で次の通りである。 ９% < CO3 2- < 17% 25% < NO3 - < 30% 15% < OH- < 20% 強力酸化アニオン（例えば、重クロム酸塩）＜ １％ 以下の表IIは、本発明及び従来技術（フランス特許第2,
672,059 号、米国特許第5,346,560 号及び米国特許第5,
389,161 号）の酸化浴の組成を示す。
【００１０】
【表３】 表II 方法 酸化浴の組成（重量％） フランス特許 アルカリ炭酸塩＋硝酸塩： 85％〜99.5% 第2,672,059 号 アルカリ酸化塩＋水酸化物：残部〜100% 米国特許 酸化アルカリ塩、性質及び濃度は特定されていない 第5,346,560 号 本発明 ９% < CO3 2- < 17% 25% < NO3 - < 30% 15% < OH- < 20% 強力酸化アニオン（例えば、重クロム酸塩）＜ １％
【００１１】ヨーロッパ特許第637,637 号は、部品が、
溶融塩、特にアルカリ金属炭酸塩及びシアン酸塩を含む
溶融塩と、硫黄含有物質を含む溶融塩浴で、適当な時間
浸漬処理され、その浴中での浸漬中に、部品は、浴中に
浸漬してある向流電極に関して、高電流が浴を通して部
品から向流電極に流れる様に陽極電位まで上昇されると
言う、鉄金属部品の窒化方法を開示する。ヨーロッパ特
許第637,637 号によれば、処理時間は10分〜150 分、温
度は450℃〜650 ℃、浴の液体活性部分は、30％〜40％
のCNO - アニオン、15％〜25％のCO3 2- アニオン、20％
〜30％のK + カチオン、15％〜25％のNa+ カチオン、0.
5%〜５％のLi+ カチオン及び１ppm 〜６ppm のS2- を含
む事が出来る。ヨーロッパ特許第637,637 号によれば、
処理されるべき部品に使用される電流密度は、300 A/m2
〜800 A/m2、好ましくは450 A/m2〜500 A/m2である。ヨ
ーロッパ特許第637,637 号の窒化浴の組成は、本発明の
窒化浴の組成に類似するが、この２つの方法は、基本的
に相違する事に留意すべきである。
【００１２】第一に、ヨーロッパ特許第637,637 号と対
比すると、電流は本発明の溶融塩浴を通して流れない。
第二に、ヨーロッパ特許第637,637 号と対比すると、本
発明による方法は、２工程、即ち熱化学的分散工程が、
次いで酸化又は燐酸塩化工程に付されるのに対して、ヨ
ーロッパ特許第637,637 号は、多段階方法である事が重
要であり、然も一段階方法を請求している。本発明によ
れば、上述の窒化又はニトロ浸炭化方法による窒素の熱
化学的分散工程は、窒化又はニトロ浸炭化で使用される
ものと類似の組成を有する浴中で行われる予備窒化で進
められてもよい。予備窒化は、520 ℃〜550 ℃の温度
で、60分〜180 分で行われ、次いで凡そ370 ℃〜400 ℃
迄冷却される（即ち、凡そ150 ℃冷却する）。予備窒化
処理を含む本発明の実施態様は、予備窒化処理なしに得
られるものより良好な疲労抵抗を持たせる為に、処理さ
れる部品に対して窒素が十分深部まで分散した薄い表面
帯で、処理部品の高硬度を満足させる。
【００１３】予備窒化後の熱化学的窒素分散は、短い期
間、15分〜30分が有利である。上記の操作が行われた場
合、焼付き傾向を減少させ、適応性（即ち、摩擦中の互
いの接触を調節する為の部品の能力）を促進させる為に
適合される生成物の、表面への適用によってこの処理を
完結させる事が特に有利である。耐焼付き生成物は、低
いヤング率を持つ金属、例えば銀、錫、鉛、カドミウム
又は所謂「耐磨耗性」合金の、錫／鉛、亜鉛／ニッケル
等で、薄い層の形態で沈着させる事ができる。これは、
重合体被覆、ワックス浸漬、所謂「可溶性」油、又はワ
ニス、好ましくは固体潤滑剤、例えばグラファイト、二
硫化モリブデン、ＰＴＦＥを入れたもので置き換える事
が出来る。いずれの場合においても、前記生成物の層の
厚さは、顕著な効果を有するのに十分なものでなければ
ならないが、ベアリング表面上の高い圧力によって過剰
なクリープを引き起こす程に薄いものであってはならな
い。耐焼き付き生成物の厚さは、２μｍ〜15μｍで十分
である事が分かった。
【００１４】不規則に潤滑するベアリング表面に対し
て、部品の表面は、摩擦破壊屑の捕捉及び潤滑剤の保存
の為に、例えば刻み目の溝を彫ると有利である。本発明
者は、本発明の方法のメカニズムを解明する為に、金属
組織部分の分析を行った。この為、様々な方法で処理さ
れた様々な組成の鋼の部分試験片についてミクロ硬度測
定を行った。その結果は、次の実施例で詳細に述べられ
る様に、窒化物の表面層の厚さが、10μm 〜20μm で、
基体と接触するその厚みの略半分が非常に緻密で、いま
一方の（表面）半分が僅かに多孔性であり、基体鋼の硬
度が、表面で高く、20〜30μm でその中心硬度に到達す
るのに極めて迅速に減少する場合に、良好な摩擦学的成
果が、高いＰ ｘ Ｖ（圧力ｘ相対速度）値で得られる
事を示す。
【００１５】一般に、窒化（又はニトロ浸炭化）に見合
う良好な結果は、窒化物の外層の下の硬化した鋼表面か
ら測定された、均等に硬化された深さ（その深さにおい
て、窒化によりもたらされる硬度の増加が表面硬度の３
７％である深さと定義される）は、最少で20μm 、最大
で120 μm であり、疲労した深さにおける硬度から推定
される深さゼロの硬度は中心硬度の少なくとも３倍であ
る。特定の電流密度では、上述のヨーロッパ特許第637,
637 号は、表面窒化物層及び前述の基体鋼硬度勾配の構
造に関して、本発明と同じ窒化（又はニトロ浸炭化）効
果を達成出来ない。理論的考察は、本発明の範囲をなん
ら限定するものであってはならないが、以下の説明は、
本発明の方法により、極めて大きい歪みを受ける鋼部品
に付与される特定の摩擦学的特性を考慮する事ができ
る。ベアリング表面全体に分布された圧力が高いと言う
事実は、局在化した圧力もまた高い事、それ故に、高い
機械的仕様、特にその表面及び下層における硬度の必要
性を意味する。
【００１６】本発明に関する機械的部品は、その殆どの
部分が、不整列と、過剰の歪み現象を増幅する、結果と
してのエッジベアリング効果を受ける。このことは、鋼
についての比較的高い適応の必要性をもたらす。然しな
がら、非常に硬い層は僅かにしなやかで、しばしば脆
く、スケーリングにかけられるので、殆どの場合、この
性質は、上述の高い硬度とは相入れないものである。本
発明により処理される部品の特徴である高度にネガティ
ブな硬度は、非常に硬い表面層が薄いから、受入れ可能
な解決策を表している。薄い層の性質は、固体物質の性
質とは極めて異なる事が知られている。
【００１７】本発明の方法は、また意図された適用に好
ましい、表面層での残留圧縮応力を生成する可能性があ
る。最後に、ＰｘＶの積と摩擦係数に直接関係する、摩
擦で消されるエネルギーは大きい事に注目すべきであ
る。即ち、ＰｘＶの積が大きいばかりでなく（＞0.4MP
a.m/s)、潤滑条件は不規則であり、部品は或る場合には
乾燥摩擦（潤滑無し）を必要とされているから、摩擦係
数は、殆どの意図する適用に対して大きい。それ故に、
良好な表面耐焼付き特性が必要とされ、固体潤滑特性を
有する物質の存在こそが、好ましいものであり得る。以
下に実施例を以て、更に本発明を詳述するが、本発明は
この実施例によって限定されるものではない。特に断ら
ない限り、全ての比率及びパーセントは重量である。
【００１８】
【実施例１】炭素０．３％、クロム１３％、残部が鉄の
組成を有し、冷却と、次いでアニーリングで熱処理され
た鋼のピン及びディスク型試験片のバッチを、次の条件
下で窒化した。 溶融塩浴の組成： CNO - ＝37% CO3 2- ＝18% Na+ ＝ 17% K + ＝ 24% Li+ ＝ ４% S2- ＝６ppm 浴温度： ５６５℃ 浴への部品の浸漬時間： ３０分 窒化浴から取り出し、試験片を、米国特許第5,389161号
（実施例１）の方法で燐酸塩化し、次いで可溶性油で被
覆した。次いで、以下の条件下で、往復直線移動のディ
スクで摩擦したピンで、実験室シミュレーターで摩擦試
験を行った。 移動： ８ｍｍ 分布圧力： ７０ ＭＰａ ＰｘＶ ＝ ０．４２ ＭＰａ．ｍ／ｓ 周囲条件： 空気中で乾燥 試験期間： ８時間 試験結果は、ピン及びディスクの蓄積摩擦と摩擦ベアリ
ング表面の表面状態によって判定した。得られた結果
は、次の通りであった。 ピン＋ディスクの蓄積摩擦： ０．１ｍｍ 試験終了時の表面状態： 磨かれていた 処理部品の腐蝕抵抗に関しては、得られた結果を、米国
特許第5,389161号の結果、即ち数百時間の塩噴霧抵抗と
比較した。区分処理試験片についてのミクロ硬度測定
は、次の結果を与えた。 中心硬度（ＨＶ１００）： ３２０ 深さゼロ硬度（ＨＶ１００）： １３００ 均等硬化深さ： ３０μｍ 窒化物の外層の下の硬化鋼表面から測定した均等硬化深
さは、２０μｍ〜１２０μｍであり、疲労した深さにお
ける硬度から推定される深さゼロ硬度は、中心硬度の少
なくとも３倍であった事は注目すべき事であり、これ
は、前述の好ましい構成と一致する。
【００１９】
【比較例１】蓄積ピン及びディスク摩擦試験を、実施例
１と同じ組成の試験片について、何等の処理なしに、即
ち表面を何等条件調節する事なしに行った。試験を早め
に、即ち２〜３分後、精々３０分で終了させた。表面状
態の著しい損傷及び高摩擦（１ｍｍ〜２ｍｍ）を伴う焼
き付きが観察された。
【００２０】
【実施例２】実施例１と同じ組成の試験片を、ディスク
だけを処理した以外は、実施例１と同様に処理した。結
果は、両方の部品を処理したのに比べて劣るものであっ
たが、許容範囲であった。 ピン＋ディスクの蓄積摩擦： ０．３ｍｍ 試験終了時の表面状態： 僅かにかじりがあった
【００２１】
【実施例３】炭素０．０８％、クロム１７％、残部が鉄
の組成を有し、冷却と、次いでアニーリングで熱処理さ
れた鋼のピン及びディスク型試験片のバッチを、窒化
し、燐酸塩化し、次いで実施例１と同じ条件下で試験し
た。結果は、摩擦挙動及び腐蝕抵抗（塩噴霧）に関し
て、実施例１の結果と比較し得るものであった。区分処
理試験片についてのミクロ硬度測定は、次の結果を与え
た。 中心硬度（ＨＶ１００）： ３５０ 深さゼロ硬度（ＨＶ１００）： １３５０ 均等硬化深さ： ２５μｍ 窒化物の外層の下の硬化鋼表面から測定した均等硬化深
さは、２０μｍ〜１２０μｍであり、疲労した深さにお
ける硬度から推定される深さゼロ硬度は、中心硬度の少
なくとも３倍であった事は注目すべき事であり、これ
は、前述の好ましい構成と一致する。
【００２２】
【実施例４】炭素０．４％、クロム５％、モリブデン
１．３％、バナジウム０．４％、残部が鉄の組成を有
し、冷却と、次いでアニーリングで熱処理された鋼のピ
ン及びディスク型試験片のバッチを、実施例１と同じ条
件下で窒化した。次いで、全ての部品を燐酸化し、米国
特許第5,389,161 号に記載の通りに、可溶性油で浸漬し
た。処理試験片のバッチを実施例１と同様に試験した。
蓄積摩擦及び表面状態の結果を次表III にまとめて示
す。区分処理試験片についてのミクロ硬度測定は、次の
結果を与えた。 中心硬度（ＨＶ１００）： ４００ 深さゼロ硬度（ＨＶ１００）： １４００ 均等硬化深さ： ４０μｍ 窒化物の外層の下の硬化鋼表面から測定した均等硬化深
さは、２０μｍ〜１２０μｍであり、疲労した深さにお
ける硬度から推定される深さゼロ硬度は、中心硬度の少
なくとも３倍であった事は注目すべき事であり、これ
は、前述の好ましい構成と一致する。
【００２３】
【比較例２】実施例４と同じ試験片のバッチを、処理時
間を４時間に増加した以外は実施例４と同様に窒化し
た。処理した試験片のバッチを、実施例１と同様に試験
した。蓄積摩擦及び表面状態の結果を次表III に示す。
区分処理試験片についてのミクロ硬度測定は、次の結果
を与えた。 中心硬度（ＨＶ１００）： ４００ 深さゼロ硬度（ＨＶ１００）： １０００ 均等硬化深さ： １７０μｍ 窒化物の外層の下の硬化鋼表面から測定した均等硬化深
さは、２０μｍ〜１２０μｍであり、疲労した深さにお
ける硬度から推定される深さゼロ硬度は、中心硬度の少
なくとも３倍ではなかった事に注目すべきである。この
様に、これら試験片は、前述の好ましい構成と一致する
全ての金属学的特徴を有していなかった。
【００２４】
【比較例３】実施例４と同じ試験片のバッチを、処理時
間を以下の条件下で窒化した。 溶融塩浴の組成： CNO - ＝55% CO3 2- ＝10% Na+ ＝ 20% K + ＝ 13% Li+ ＝ ２% S2- ＝1000ppm 浴温度： ５６５℃ 浴への部品の浸漬時間： ９０分 次いで、これらを実施例４と同様に燐酸塩化した。処理
した試験片のバッチを、実施例１と同様に試験した。蓄
積摩擦及び表面状態の結果を次表III に示す。区分処理
試験片についてのミクロ硬度測定は、次の結果を与え
た。 中心硬度（ＨＶ１００）： ４００ 深さゼロ硬度（ＨＶ１００）： １１５０ 均等硬化深さ： １４０μｍ 比較例２同様に、これら試験片は、前述の好ましい構成
と一致する全ての金属学的特徴を有していなかった。
【００２５】
【表４】 表III 実施例 蓄積摩擦（ｍｍ） 表面状態 ４ ０．０９ 光沢あり 比較例２ ０．８ 付着物あり 比較例３ ０．６ 切り傷あり 実施例４で得られた結果は、本発明により処理された部
品について期待出来る高水準の効果を意味する。比較例
２及び３で得られた結果は、本発明の仕様条件に合致し
ない場合、効果は低下する事を示す。
【００２６】
【実施例５】炭素０．４％、クロム５％、モリブデン
１．３％、バナジウム０．４％、残部が鉄の組成を有
し、冷却と、次いでアニーリングで熱処理された鋼のピ
ン及びディスク型試験片のバッチを、実施例１と同じ組
成の窒化浴で、温度５３０℃で２時間の浸漬で予備窒化
に掛けた。次いで、部品を３８０℃に冷却した。次い
で、部品を、実施例１と同じ組成の窒化浴で、温度５７
０℃で３０分間窒化した。次いで、処理部品を実施例１
と同様に試験した。得られた摩擦試験結果は次の通りで
あった。 蓄積摩擦： ０．１１ｍｍ 表面状態： 良好
【００２７】
【実施例６】炭素０．３％、クロム１３％、残部が鉄の
組成を有し、冷却と、次いでアニーリングで熱処理され
た鋼のピン及びディスク型試験片のバッチを、実施例１
と同様に窒化した。窒化浴から取り出して、それらを、
本発明により、以下のアニオン重量組成を有する酸化浴
中で、４５０℃で１５分間浸漬した。 CO3 2- = 15% NO3 - = 27% OH - = 18% Cr2O7 2- = 0.25% 次いで、部品に、米国特許第5,346,560 号（実施例１）
記載のポリエチレンワックスを含浸させた。実施例１と
同じ条件下で行った摩擦試験結果は、次の通りであっ
た。 ピン＋ディスクの蓄積摩擦： ０．１２ｍｍ 試験終了時の表面状態： 良好 区分処理試験片についてのミクロ硬度測定は、次の結果
を与えた。 中心硬度（ＨＶ１００）： ４００ 深さゼロ硬度（ＨＶ１００）： １１５０ 均等硬化深さ： １４０μｍ
【００２８】
【実施例７】実施例６と同じ試験片を、ポリエチレンワ
ックス処理に代えて、フランス特許第2,672,059 号の方
法で、フロロエチレンプロピレン(FEP) で10μm の厚さ
に被覆した以外は、実施例６と同様に処理した。厳密に
同じディスク及びピン処理の結果を、次表IVに示す。
【００２９】
【実施例８】実施例６と同じ試験片を、ポリエチレンワ
ックス処理に代えて、フランス特許第2,672,059 号の方
法で、PTFEを入れた重合体ワニスの層で被覆した以外
は、実施例６と同様に処理した。厳密に同じディスク及
びピン処理の結果を、次表IVに示す。
【００３０】
【実施例９】実施例６と同じ試験片を、ポリエチレンワ
ックス処理に代えて、二硫化モリブデンを入れた重合体
ワニスの厚さ８μｍの層で被覆した以外は、実施例６と
同様に処理した。厳密に同じディスク及びピン処理の結
果を、次表IVに示す。
【００３１】
【表５】 表IV 実施例 蓄積摩擦（ｍｍ） 表面状態 ７ ０．１ 非常に良好 ８ ０．９ 非常に良好 ９ ０．１４ 良好
【００３２】
【実施例10】炭素０．４％、クロム５％、モリブデン
１．３％、バナジウム０．４％、残部が鉄の組成を有す
る鋼のシャフトとベアリングシェル試験片のバッチを、
実施例９と同様に処理した。次いで、処理試験片を、以
下の条件下で振動ベアリング試験法で試験した。 シャフト直径： ３５ｍｍ シャフト／ベアリングクリアランス： ０．１ｍｍ 交互回転 周波数： ０．６５Hz サイクル： １５秒オン、６０秒オフ 分布圧力： ５０ ＭＰａ ＰｘＶ： ０．４ ＭＰａ．ｍ／ｓ 周囲条件： 空気 潤滑： 油の滲みたぼろで、組み立て前に部品を拭き、
次いで更に潤滑剤を添加した 試験結果は、接触面積と同一線上にあり、表面から２ｍ
ｍのベアリング中の温度センサーが、急激な温度上昇を
示した後の時間によって判定した。試験片の金属面拡大
部分は、硬度勾配が実施例１で述べた好ましい構成に一
致する事を示した。両方の部品が処理された時の、ベア
リングの温度の急上昇前の試験期間は、３２０時間であ
った。ベアリングシェルだけが処理された時の、ベアリ
ングの温度の急上昇前の試験期間は、２７０時間であっ
た。この実施例は、摩擦する一対の部品の両方を処理す
る事が好ましいが、１つの部品を処理する場合でも、効
果はなお許容されるものである事を示した。比較とし
て、処理されていないシャフトとベアリングシェルで行
った試験では、３０分未満で焼き付いた。
【００３３】
【比較例４】実施例10と同じ試験片を、窒化浴の組成
が、以下のものであった（本発明によらない）以外は、
実施例10と同様に処理し、試験した。 CNO - ＝55% CO3 2- ＝10% Na+ ＝ 20% K + ＝ 13% Li+ ＝ ２% S2- ＝1000ppm 急激な温度上昇は、45時間後に起きた。
【００３４】
【比較例５】実施例10と同じ試験片を、窒化時間を４時
間とした（本発明によらない）以外は、実施例10と同様
に処理し、試験した。急激な温度上昇は、40時間後に起
きた。区分処理試験片についてのミクロ硬度測定は、次
の結果を与えた。 中心硬度（ＨＶ１００）： ２５０ 深さゼロ硬度（ＨＶ１００）： ４５０ 均等硬化深さ： ３５０μｍ 上記測定は、これら試験片が、前述の好ましい構成と一
致する全ての金属学的特徴を有していなかった事を示
す。
【００３５】
【比較例６】炭素０．２％、モリブデン１．５％、バナ
ジウム０．５％、残部が鉄の組成、即ち本発明による組
成ではない組成を有する鋼のシャフトとベアリングシェ
ル試験片のバッチを実施例10と同様に処理し、試験し
た。急速な温度上昇は、40時間後に起こった。区分処理
試験片についてのミクロ硬度測定は、次の結果を与え
た。 中心硬度（ＨＶ１００）： ２８０ 深さゼロ硬度（ＨＶ１００）： ５００ 均等硬化深さ： ４００μｍ 上記測定は、これら試験片が、前述の好ましい構成と一
致する全ての金属学的特徴を有していなかった事を示
す。摩擦学的効果は、相対的に少なかった。
【００３６】
【比較例７】炭素０．３８％、残部が鉄の組成、即ち本
発明による組成ではない組成を有し、急冷、次いでアニ
ーリング処理された非合金鋼のシャフトとベアリングシ
ェル試験片のバッチを、実施例10と同様に処理し、試験
した。急速な温度上昇は、50時間後に起こった。区分処
理試験片についてのミクロ硬度測定は、次の結果を与え
た。 中心硬度（ＨＶ１００）： ３００ 深さゼロ硬度（ＨＶ１００）： ５００ 均等硬化深さ： ４００μｍ 上記測定は、これら試験片が、前述の好ましい構成と一
致する全ての金属学的特徴を有していなかった事を示
す。摩擦学的効果は、相対的に少なかった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アントワーヌ マルタン フランス 42450 スーリー レ コンタ ル ルート ド ロゾン （番地なし)

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 往復摩擦を受ける部品の対置されたベア
    リング表面の、特に該ベアリング表面の相対速度と該ベ
    アリング表面全体に分布した圧力の積が０．４ＭＰａ．
    ｍ／ｓを越える時の表面の磨耗抵抗及び腐蝕抵抗を増加
    する方法であって、該方法は、鉄、追加金属及び炭素で
    造られた、追加金属の最少濃度が２．５重量％か、炭素
    の最大濃度が０．４５重量％の鉄金属部品に適するもの
    であり、該ベアリング表面を硬化させる為の窒素の熱化
    学的分散が、５７０℃±１５℃の温度の溶融塩浴中での
    窒化又はニトロ浸炭化で効果的に行われ、次いで湿潤腐
    蝕抵抗を与える反応が行われ、そして、 （ｉ）該窒化又はニトロ浸炭化溶融塩浴は、アルカリ炭
    酸塩及びシアン酸塩で造られ、次の重量割合で、硫黄含
    有化合物を更に含み、 30% < CNO - < 45% 15% < CO3 2- < 25% 15% < Na+ < 25% 20% < K + < 30% １% < Li+ < ６% 1 ppm < S2- < 100 ppm (ii) 部品を該窒化又はニトロ浸炭化溶融塩浴に浸漬す
    る時間は、15分〜45分であり、 (iii)湿潤抵抗を与える該反応は、酸化反応及び燐酸塩
    化反応から成る群から選ばれる化学的表面反応である事
    を特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 湿潤腐蝕抵抗を与える該表面化学的反応
    が、アルカリ水酸化物、硝酸塩及び炭酸塩で造られた溶
    融塩浴中で、強力な酸化剤、即ち、−１ボルト以下の、
    参照電極に関して通常の酸化−還元電位を有する酸化
    剤、特にアルカリ重クロム酸塩と一緒に、温度３５０℃
    〜５５０℃で、前記浴中で処理されるべき部品の浸漬時
    間が１０分〜３０分で、前記溶融塩浴の組成が、重量％
    で次の通りである溶融塩浴中で行われる酸化反応であ
    る、請求項１の方法。 ９% < CO3 2- < 17% 25% < NO3 - < 30% 15% < OH- < 20% 強力酸化アニオン（例えば、重クロム酸塩）＜ １％
  3. 【請求項３】 湿潤腐蝕抵抗を与える該表面化学的反応
    が、燐酸塩化反応である、請求項１の方法。
  4. 【請求項４】 予備窒化が、該窒化浴に類似の組成を有
    する浴中で、５２０℃〜５５０℃の温度で、６０分〜１
    ８０分、窒素の熱化学的分散前に行われ、次いで凡そ１
    ５０℃だけ冷却される、請求項１の方法。
  5. 【請求項５】 予備窒化に続く該熱化学的窒素分散工程
    の期間が、１５分〜３０分である、請求項４の方法。
  6. 【請求項６】 該熱化学的分散と表面酸化又は燐酸塩化
    操作が、焼き付き傾向を減少させ、適応性を促進するの
    に適合した生成物の２μｍ〜１５μｍの厚さの該表面へ
    の適用に付される、不規則に潤滑され且つ対置されたベ
    アリング表面の為の、請求項１の方法。
  7. 【請求項７】 焼き付き傾向を減少させる為並びに適応
    性を促進する為に適合される該生成物が、薄い層で沈着
    した、低いヤング率を有する金属、例えば錫、銀、鉛、
    カドミウム、又は金属合金、例えば錫／鉛、亜鉛／ニッ
    ケルである、請求項６の方法。
  8. 【請求項８】 焼き付き傾向を減少させる為並びに適応
    性を促進する為に適合される該生成物が、重合体被膜、
    例えばワニス、又は含浸ワックスである、請求項６の方
    法。
  9. 【請求項９】 該重合体ワニスが、固体潤滑剤、例えば
    グラファイト、二硫化モリブデン又はＰＴＦＥを含む、
    請求項８の方法。
  10. 【請求項１０】 該窒素の熱化学的分散、酸化（又は燐
    酸化）表面反応及び焼き付き傾向を減少させる為並びに
    適応性を促進する為に適合される生成物の表面適用前
    に、該部品表面が彫刻される、例えば刻み或いは溝がつ
    けられる、不規則に潤滑され且つ対置されたベアリング
    表面の為の、請求項１の方法。
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