JPH03140456A - アルカリ金属塩を含む熔融塩で処理した金属の冷却方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、アルカリ金属の硼酸塩、炭酸塩、硫酸塩、ハ
ロゲン化物の一律または二種以上を含む熔融塩を用いて
金属の熱処理および／または表面処理を行う場合、冷却
の際に生ずる処理対象物の表面の異常化を防ぐ方法に関
し、特に、冷却時の雰囲気を調整して処理対象物の表面
を正常に保つ方法に関するものである。

また、この時使用するガスの使用量を変えることにより
、冷却と同時に処理対象物の材質を調整する金属材料の
材質調整法に関するものである。

（従来の技術） アルカリ金属の硼酸塩、炭酸塩、硫酸塩、ハロゲン化物
を用いた熔融塩による金属の熱処理および／または表面
処理は古くから行われてきたが、処理液の処理対象物の
表面状態についてはあまり注意されず、酸化等による異
常状態も放置されていた。

（発明が解決しようとする問題点） 前記したように、従来、アルカリ金属の硼酸塩、炭酸塩
、硫酸塩、ハロゲン化物の一種または二種以上を含む熔
融塩によって処理された金属材料は表面に酸化された部
分ができるなどのため表面状態が異常であったが、殆ど
が機械加工等で削り取られるため間ごとならなかった。

しかし、近年、機械加工技術の発展に伴って、加工精度
の向上、加工速度の高速化、自動化が進む一方、加工材
料の材質も日々進歩改善され、硬度の上昇も著しい。

特に表面処理技術の進歩と共に表面硬度の極めて高い材
料ができてきており、この種のものは機械加工が困難で
、はとんど不可能なものもある。したがって、処理後の
処理対象物の表面状態を良好に保つことが要求されつつ
あり、その対策が問題となっている。

（問題を解決するための手段） 上述の問題点を解決するため、本発明は特許諸求の範囲
の項記載の １、アルカリ金属の硼酸塩、炭酸塩、硫酸塩、ハロゲン
化物の一種または二種以上を含む熔融塩を用いて、金属
熱処理および／または金属表面処理を行う場合、処理終
了源、処理対象物を冷却する際に、窒素ガス、アルゴン
ガス、炭酸ガスの一種または二ｐ１以上のガスの混合ガ
ス雰囲気中で冷却し、処理対象物表面の異常化を防ぐ方
法。

２、前項の方法を実施するに際し、使用するガスの使用
量を変えて処理対象物の材質を調整する方法 を提案する。

（作用） アルカリ金属の硼酸塩、炭酸塩、硫酸塩、ハロゲン化物
はいずれも熔融状態では、アルカリ金属の酸化物が存在
し、これらを含む熔融塩を用いて熱処理、表面処理を行
った場合、このアルカリ金属の酸化物が処理対象物の表
面を洗って清浄化するため処理対象物の表面は著しく活
性化されて、酸素との結合も容易に行われる状態となっ
ている。したがって処理後の処理対象物を高温のまま空
気中などの酸化雰囲気中におくと、処理対象物の露出部
分は速やかに酸化され、その部分の表面はいわゆるアバ
タ状となって、酸化が激しい時は腐食孔のような状態に
まで進展することがある。

本発明者らは、この問題を解決するため多くの実験を行
った結果、非酸化性雰囲気のなかで冷却することによっ
て問題が解決されることを見出し、本発明を完成した。

以下、具体的に操作方法を述べ、作用を説明する。

第１図は本発明の方法を実施する際の装置の一例を模式
的に示したものである。図中■は処理用ルツボ、■は処
理対象物、■は冷却用カバーで上部にガス放出孔、処理
対象物昇降シャフト用孔が付いている、■は蓋で断熱材
で作られる、■はガス吹込み孔でカバーの周辺から可及
的均一にガスが吹込まれるように取り付ける、■はガス
流ＩｒＡ節装置で例えば液体窒素容器あるいは液体炭酸
ガス容器から送られるガスの流量を調節する、■は処理
対象物昇降装置である。

ルツボ内での処理が終わり冷却操作に移る際、最初に■
の冷却用カバー内に冷却用ガスを送り込み、内部の空気
をガスと置換する。

これは処理対象物がカバー内に引上げられた時、カバー
内の空気によって酸化されるのを防ぐための操作である
。カバー内の空気がガスと置換されたら、■のルツボ内
で処理された処理対象物を■の昇降装置で取り出し、処
理対象物がカバー内に入ったら可及的速やかに■の蓋を
ルツボの上部にかぶせその上にカバーを下ろしてカバー
下部から空気が入らないようにし、ガスを吹込みながら
冷却する。

この場合、底部からの空気の侵入には十分注意が必要で
ある。また、この場合のガスの飲込み速度によって処理
対象物の冷却速度が変るので、処理対象物の内部硬度の
調整が可能である。処理対象物の温度が６００′Ｃ以下
となったらガスの送り込みを停止し、カバーを外して処
理対象物は空冷する。一般に６００°Ｃ以下ではアルカ
リ金属の硼酸塩、炭酸塩、硫酸塩、ハロゲン化１勿は凝
固するのでアルカリ金属の酸化物による金属表面の活性
化も行われないので、表面酸化を防ぐ際には６００°Ｃ
以下になったら空気中で冷却してもよい。

（実施例１） 重量％で夫々硼砂（Ｎａ２Ｂ４０７）７５％。

ＮａＣ１１５％、５ｉＣ１０％からなる浸硼処理用熔融
塩を用いて、９５０℃、５Ｈｒ漫漬法によって表面粗さ
、Ｓｏ、１８のＳＫ５材の表面にボロンを拡散ｉ１透す
る処理を行った場合において、本発明による方法で冷却
した場合と、処理後空冷した場合との処理品の表面粗さ
を比較したところ第１表に示す結果がえられた。この表
から、本発明の方法によれば、極めて平滑な表面がえら
れることが解る。第２図はこの場合の表面状態を示す写
真で右側の写真が本発明の方法によって冷却したもの、
左側の写真が本発明の方法によらずに冷却したもので、
本発明の方法によって冷却したものの表面状態の方が、
格段に優れていることが解る。

第１表　　表面粗さ測定結果（単位　μｍ）（実施例２
） 硼砂（Ｎａ２Ｂ４０７）７０％、に２Ｂ２０４１５％、
ＮａＦ１０％、５ｉＣ５％の各重量％の割合で配合して
、熔融作製した金属表面にボロンを拡散浸透させるため
の熔融塩を用いて、９００°Ｃ５５Ｈｒ漫漬処理によっ
て４０ｍｍφ、厚み１５ｍｍの３４５Ｃ材円板試料の表
面にボロンの拡散浸透処理を行った後、窒素ガス気流中
で冷却する際、冷却カバー内を流れる冷却ガスの流速を
種々変更して冷却した。この場合えられた冷却ガスの流
速と試料内部の硬度との関係を第２表に示す。

第２表　ガス流速と内部硬度測定結果 二の結果から解る様に、ガス流速を変更することによっ
て処理対象物の内部硬度の調整が可能である。

（発明の効果） 近年、機械部品などに要求される品質は益々高度化して
おり、高表面硬度材料で且つ寸法１１度の良好なもの、
熱処理後機械加工をしないでも寸法精度がよく、使用で
きるもの等が求められでいる。この要求に応えるには熱
処理、あるいは表面処理等によって部品の表面状態が悪
化しない処理法が必要であるが、本発明が提供する処理
法によって十分この要求に応えることが可能であり、本
発明は我が国機械工業を始めとし、各産業の発展に大い
に寄与するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は冷却装置の図で、 ■・・処理用ルツボ、■・・処理対象物■・・冷却用カ
バー、■・・蓋 ■・・ガス吹込み孔 ■・・ガス流量調節装置 ■・・処理対象物昇降装置 第２図は浸硼処理したＳ　Ｋ　５材の表面状態を示す写
真で 右側の写真・・・ 本発明の方法によって 冷却したものの表面状態を 示す顕徽鏡写真。 本発明の方法によらずに 冷却したものの表面状態を 示す四微鏡写真。 左側の写真・

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．アルカリ金属の硼酸塩、炭酸塩、硫酸塩、ハロゲン
   化物の一種または二種以上を含む熔融塩を用いて、金属
   熱処理および／または金属表面処理を行う場合、処理終
   了後、処理対象物を冷却する際に、窒素ガス、アルゴン
   ガス、炭酸ガスの一種または二種以上のガスの混合ガス
   雰囲気中で冷却し、処理対象物表面の異常化を防ぐ方法
   。
2. ２．前項の方法を実施するに際し、使用するガスの使用
   量を変えて処理対象物の材質を調整する方法。