(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
浸炭もしくは窒化防止作用を有する硼素系無機化合物と、浸炭もしくは窒化条件下で熱分解する熱融着性樹脂を必須成分として含有する粉末からなることを特徴とする浸炭もしくは窒化防止用粉末。
【請求項２】
浸炭もしくは窒化防止作用を有する硼素系無機化合物の無水基準の含有率が２０〜８０重量％であり、浸炭もしくは窒化条件下で熱分解する熱融着性樹脂の含有率が２０〜８０重量％である請求項１に記載の浸炭もしくは窒化防止用粉末。
【請求項３】
硼素系無機化合物が水分含有率１０重量％以下の酸化硼素である請求項１または２に記載の浸炭もしくは窒化防止用粉末。
【請求項４】
熱融着性樹脂が、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂よりなる群から選択される少なくとも１種の樹脂である請求項１〜３のいずれかに記載の浸炭・窒化防止用粉末。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の浸炭もしくは窒化防止用粉末を用いて浸炭もしくは窒化を防止する方法であって、被処理金属材において浸炭もしくは窒化を防止すべき部位を、上記浸炭もしくは窒化防止用粉末に含まれる熱融着性樹脂の融着温度以上の温度に加熱し、当該加熱部に上記浸炭もしくは窒化防止用粉末を融着させることを特徴とする浸炭もしくは窒化防止法。
【請求項６】
前記加熱部に、前記浸炭もしくは窒化防止用粉末を動的に接触させて融着する請求項５に記載の浸炭もしくは窒化防止法。
【請求項７】
前記加熱部を回転させながら、該加熱部に前記浸炭もしくは窒化防止用粉末を動的に接触させて融着する請求項５または６に記載の浸炭もしくは窒化防止法。
【請求項８】
前記加熱部の上部から、前記浸炭もしくは窒化防止用粉末を落下させて該加熱部に動的に接触させる請求項７に記載の浸炭もしくは窒化防止法。
【請求項９】
前記浸炭もしくは窒化防止用粉末が充填された槽内に、前記加熱部を振動させながら浸漬させ、該加熱部に前記粉末を融着させる請求項５または６に記載の浸炭もしくは窒化防止法。
【請求項１０】
前記浸炭もしくは窒化防止用粉末の流動床を形成し、これに前記加熱部を浸漬させてその表面に前記粉末を融着させる請求項５〜７または９に記載の浸炭もしくは窒化防止法。
【請求項１１】
前記浸炭もしくは窒化防止用粉末を、静電付着法によって前記加熱部に付着させる請求項５〜１０のいずれかに記載の浸炭もしくは窒化防止法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、浸炭もしくは窒化（以下、浸炭・窒化と記載する）防止用粉末に関し、例えば鋼等の金属部品を部分的に浸炭・窒化して当該部分を硬質化すると共に、他の部分は非浸炭状態もしくは非窒化状態のままで残して強靭性を維持しようとする際に、浸炭・窒化防止用として使用される粉末、および該粉末を用いた浸炭・窒化防止法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車や船舶等に用いられるカム、シャフト、ピストン、ピンあるいは各種歯車や切削工具の様な金属製機械部品においては、部品全体としては強靭性が要求される一方、摩擦を受ける部分には高レベルの耐摩耗性が要求される。この様な強靭性と耐摩耗性を兼ね備えた機械部品を得る方法として、強靭な鋼材を使用し、耐摩耗性の要求される部分だけを浸炭・窒化処理して硬質化する方法があり、この場合、硬質化すべき部分以外はマスキングして浸炭・窒化を防止し強靭性を保つ方法が採用されている。
【０００３】
この種のマスキング材としては、従来より銅めっきや錫めっきが採用されていたが、マスキングのためのめっき作業が煩雑で手数を要するところから、最近ガスバリヤー性皮膜を形成する塗料タイプのマスキング材が開発され、急速に普及してきている。即ち塗料タイプのマスキング材とは、硼砂や硼珪酸あるいは錫粉の如き浸炭・窒化防止作用を持った薬剤粉末を少量の樹脂及び溶剤に配合したもので、浸炭・窒化のための熱処理に先立って、鋼材の特定部位にこの塗料を塗布しておく。そして、これを浸炭・窒化剤が装入され或は浸炭・窒化性ガス雰囲気に保たれている炉に入れて３００〜１０００℃に加熱すると、塗料中の樹脂が熱分解して消失すると同時に浸炭・窒化防止成分は鋼材表面に焼きついて浸炭・窒化防止皮膜を形成し、浸炭・窒化成分との接触を阻止する結果、当該塗装部分の浸炭・窒化が防止される。この場合、浸炭・窒化防止皮膜に塗装むらがあったりピンホール欠陥等があると浸炭・窒化防止の目的が果たせなくなるので、欠陥のない均一な浸炭・窒化防止皮膜を形成することが最大のポイントとなる。
【０００４】
ところがこの塗料は、ビヒクル成分として作用する樹脂成分の配合量が少ない（多いと熱分解したときに分解ガスの放出が著しくなって浸炭・窒化防止皮膜の焼付きが阻害される）ので、流延性が乏しく、均一な塗膜を形成するには溶剤で希釈して何度も重ね塗りをしなければならない。そのため筆や刷毛等を使った丹念な作業が要求され、多大な人手と労力がかかる。
【０００５】
そこで、この様な塗料タイプの浸炭・窒化防止剤に代わるものとして、本発明者らは先にラベルタイプの浸炭・窒化防止剤を開発し、ＷＯ  ９０／１２１２４として提案した。この浸炭・窒化防止剤は、浸炭・窒化防止作用を有する熱融着性もしくは熱溶融性の粉粒体と熱分解性バインダーとからなる浸炭・窒化防止性シートの片面に粘着剤層を設けたものであり、機械部品等における浸炭・窒化防止の求められる部位に該ラベルを貼付して浸炭・窒化条件下に曝すと、該ラベルにおける粘着成分や熱分解性バインダー成分が熱分解により焼失すると共に、熱融着性もしくは熱溶融性の粉粒体が貼付部位で浸炭・窒化防止膜を形成し、それにより当該貼付部位の浸炭・窒化を防止するものであり、極めて簡単な貼付作業を行なうだけでラベル貼付部位のみを選択的かつ確実に浸炭・窒化防止することができる点で、非常に有用なものであり、当業界において実用化が進められ注目を集めている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
該ラベルタイプの浸炭・窒化防止剤では、被処理基材が平滑で曲面や凹凸のないものであれば、浸炭・窒化防止部位に確実に貼付することができ、それによりほぼ確実な浸炭・窒化防止を図ることができる。ところが曲面や凹凸のある被処理基材では、その部位にラベルを隙間なく貼付することが困難であるため、確実な浸炭・窒化防止効果が得られにくいという問題が生じてくる。こうした欠点は、従来技術として開示した塗料タイプの浸炭・窒化防止剤の塗布によって解消されるかに思われるが、現実にはそれらの部位に十分な厚みで浸炭・窒化塗料を均一な厚さとなる様に万偏なく塗装することは困難であり、部分的に浸炭・窒化防止不良を生じることが避けられない。
【０００７】
本発明はこの様な事情に着目してなされたものであって、その目的は、被処理基材の形状や表面性状等には関わりなく、簡単な手段で浸炭・窒化防止効果の優れた厚めの皮膜を均一に形成することができ、それにより任意の必要部位の浸炭・窒化を簡単な処理で確実に防止することのできる技術を確立しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決することのできた本発明に係る浸炭・窒化防止用粉末は、浸炭・窒化防止作用を有する硼素系無機化合物と、浸炭もしくは窒化条件下で熱分解する熱融着性樹脂を必須成分として含有する粉末からなるところにその特徴が存在する。この浸炭・窒化防止用粉末における、浸炭・窒化防止作用を有する上記硼素系無機化合物の好ましい含有率は、無水基準で２０〜８０重量％、より好ましくは４０〜６０重量％の範囲であり、また、浸炭もしくは窒化条件下で熱分解する上記熱融着性樹脂の好ましい含有率は２０〜８０重量％、より好ましくは４０〜６０重量％の範囲である。
【０００９】
また、上記硼素系無機化合物として特に好ましいのは、水分含有率１０重量％以下、より好ましくは５重量％以下の酸化硼素であり、熱融着性樹脂として好ましいのは、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂の１種もしくはそれらの混合樹脂である。
【００１０】
また本発明に係る浸炭・窒化防止法とは、上記の浸炭・窒化防止用粉末を用いて浸炭・窒化を防止する方法であって、被処理金属材において浸炭・窒化を防止すべき部位を、上記浸炭・窒化防止用粉末に含まれる熱融着性樹脂の融着温度以上の温度に加熱し、当該加熱部に上記浸炭・窒化防止用粉末を融着させた後、浸炭・窒化処理雰囲気に曝すところに要旨が存在する。
【００１１】
このとき、上記加熱部に浸炭・窒化防止用粉末を融着させるに当たっては、
▲１▼該浸炭・窒化防止用粉末を上記加熱部に動的に接触させて融着させる方法、
▲２▼上記加熱部を回転させながら、該加熱部に前記浸炭・窒化防止用粉末を動的に接触させて融着させる方法、
▲３▼上記加熱部を回転させながら、該加熱部の上部から、前記浸炭・は窒化防止用粉末を落下させて該加熱部に動的に接触させて融着させる方法、
▲４▼上記浸炭・窒化防止用粉末が充填された槽内に、前記加熱部を振動させながら浸漬させ、該加熱部に前記粉末を融着させる方法、
▲５▼前記浸炭もしくは窒化防止用粉末の流動床を形成し、これに前記加熱部を浸漬させてその表面に前記粉末を融着させる方法、
等が好ましい実施態様として例示することができ、これらの方法を実施するに当たっては、併せて静電付着法を採用することによって、融着をより均一かつ確実にすることも有効である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、前述の様な浸炭・窒化防止用塗料やラベルに代わる新しい防炭・防窒技術を開発しようとして色々検討を進めた結果、次の様な着想を得た。
即ち浸炭・窒化防止皮膜形成成分を粉末状のものとし、これを粉末塗装技術を応用して被処理基材の表面に溶融付着させる方法を採用すれば、基材の形状や表面性状等に影響されることなく、厚めの浸炭・窒化防止膜を任意の部位に確実且つ簡単に形成することができるのではないかと考えた。
【００１３】
そこで、こうした着想を実現すべく研究を進めた結果、硼素系無機化合物を浸炭・窒化防止の主成分として活用し、これを、浸炭・窒化条件下で熱分解する熱融着性樹脂と共に混合した粉末を使用すれば、被処理基材における防炭・防窒部位を加熱しておくことによって、該粉末を当該加熱部位に確実に融着させることができ、しかも当該粉末中に含まれる上記硼素系無機化合物と樹脂の含有率を適正な範囲に設定することによって、優れた防炭・防窒効果が発揮されることを知った。
【００１４】
ここで使用される硼素系無機化合物としては、たとえば硼砂、酸化硼素、硼珪酸、フェニルボロン酸等が具体例として挙げられ、その選択基準としては、浸炭・窒化処理時の加熱条件（通常３００〜１０００℃）で軟化し、前記樹脂の熱分解による焼失とほぼ同時期に緻密な防炭・防窒皮膜を形成して浸炭・窒化防止機能を発揮し得るものとして、４５０℃以上の温度条件下で溶融もしくは融着して基材表面に焼付き、緻密な防炭・防窒皮膜を形成する硼素系無機化合物が選ばれる。
【００１５】
このとき、防炭・防窒に必要かつ十分な厚みの皮膜を形成するには、当該粉末中に占める硼素系無機化合物の無水基準の含有量を２０〜８０重量％の範囲にすることが望ましく、含有量が不足する場合は、樹脂が分解・焼失した後の防炭・防窒皮膜が薄く不均一になったりピンホール欠陥を生じることがあり、確実な防炭・防窒効果が得られ難くなる。逆に多過ぎる場合は、樹脂の絶対量が不足気味となって該粉末を被処理材の浸炭・窒化防止部位へ付着させる際に密着不良となることがあり、浸炭・窒化処理時に形成される防炭・防窒膜の密着性が低下し、確実な防炭・防窒効果が得られ難くなる。
【００１６】
上記硼素系無機化合物の中でも特に好ましいのは酸化硼素であり、中でも水分含有率が１０重量％以下、より好ましくは５重量％以下のものを選択使用することが望ましい。しかして、付着水や結晶水の如何を問わず、該硼素系無機化合物中の水分量が多過ぎる場合は、防炭・防窒皮膜の形成時に該水分の揮発によって皮膜にピンホール欠陥等が生じ、確実な防炭・防窒皮膜が形成されにくくなり、あるいは防炭・防窒皮膜が全く形成されなくなることもあるからである。
【００１７】
一方熱融着性樹脂は、浸炭・窒化防止用粉末を被処理材の防炭・防窒部位へ付着させる際の接着成分として作用すると共に、浸炭・窒化処理条件下では熱分解して消失する特性を有している。即ち防炭・防窒を図るには、まず上記粉末を被処理材の防炭・防窒部位へ確実に付着させることが必要であるが、本発明では前述の硼素系無機化合物と共に所定量の熱融着性樹脂を必須成分として含有させておくことにより、上記防炭・防窒部位への該粉末の付着を簡単に行なうことができる。熱融着性樹脂としては、熱可塑性樹脂および熱硬化性樹脂を使用することができ、熱可塑性樹脂の場合は熱による軟化溶融により、または熱硬化性樹脂の場合は、硬化反応を生じる前の可塑化に伴って生じる融着性により、被処理材の防炭・防窒部位へ該粉末を簡単に付着させることが可能となる。
【００１８】
従ってこの熱融着性樹脂は、第１の特性として熱により軟化溶融して融着性を示す熱可塑性のもの又は熱硬化反応を生じる前に一旦軟化して融着性を示すものであることが必要であり、好ましくは３５０℃程度以下、より好ましくは３００℃程度以下の温度で熱融着性を示すものを選択することが望まれる。しかして熱融着性を示す温度が高過ぎるもの、例えば３５０℃程度を超えるものでは、後述する様な方法による防炭・防窒部位への付着を確実に行ない難くなり、結果的に満足のいく防炭・防窒効果が得られなくなることがあるからである。
【００１９】
また該熱融着性樹脂の第２の特性としては、浸炭・窒化防止用粉末を防炭・防窒部位へ付着させた後で且つ浸炭・窒化処理の前には熱分解を起こして消失し、前記硼素系無機化合物のみからなる防炭・防窒皮膜の形成を損なわない特性が必要であり、好ましくは４００〜６００℃程度の範囲で熱分解して消失するものを選択することが望まれる。しかして該熱分解温度が高過ぎるもの、例えば７００℃を超えるものでは、浸炭・窒化の途中で熱分解が進行して防炭・防窒皮膜にピンホール欠陥を生じ、確実な防炭・防窒効果が得られなくなるからである。
【００２０】
上記の様な要求特性を満たす熱分解性の樹脂としては、様々の樹脂が例示されるが、それらの中でも好ましい熱可塑性樹脂としてはポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂やポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂などが、また熱硬化性樹脂としては熱硬化型のポリエステル系樹脂やアクリル系樹脂が挙げられる。熱硬化性樹脂を使用する場合、架橋反応性官能基をブロックすることによって、主剤が加熱可塑化した後にブロック剤が離脱して硬化反応を示す様な硬化剤を選択することが好ましい。
【００２１】
本発明に係る浸炭・窒化防止用粉末における該前記熱融着性樹脂の好ましい配合量は２０〜８０重量％、より好ましくは４０〜６０重量％の範囲であり、該樹脂の配合量が不足する場合は、後述する様な方法で防炭・防窒部位へ上記粉末を均一に溶融付着させるのが困難になる傾向があり、逆に配合量が多過ぎる場合は、前記硼素系無機化合物の絶対量が不足することになって緻密な防炭・防窒皮膜が形成されにくくなり、いずれの場合も満足のいく防炭・防窒効果が得られなくなる恐れが生じてくる。
【００２２】
しかしながら、上記好適含有量の硼素系無機化合物と熱融着性樹脂を含有する粉末を使用すると、流動浸漬法等によって被処理材表面に該粉末を付着させる時点では、熱融着性樹脂の熱可塑化に伴う粘着効果によって該粉末は被処理材表面の加熱部位（防炭・防窒部位）に均一に融着し、又これを例えば４００℃以上の浸炭・窒化雰囲気に曝した時には、該熱融着性樹脂が熱分解により消失すると共に、該粉末中に含まれる十分量の硼素系無機化合物が溶融もしくは融着して緻密な防炭・防窒皮膜が密着性よく形成されることになり、ピンホール欠陥等を生じることなく確実な防炭・防窒を図ることが可能となる。
【００２３】
本発明に係る浸炭・窒化防止用粉末における必須の構成成分は上記の２種であるが、他の成分として水ガラス、フリット、低融点ガラス；あるいは錫、Ａｌ、亜鉛等の金属粉や金属箔破砕物等を適量添加し、防炭・防窒効果を更に高めることも有効である。更に、たとえば酸化チタン、酸化鉄、酸化亜鉛、タルク、炭酸カルシウム、雲母、シリカ（溶融シリカ、アエロジル等）、アルミナ、マグネシア、炭化珪素、フライアッシュ、グラファイト、珪酸、カオリナイト、クレー等を少量添加し、防炭・防窒皮膜の被処理材への密着性や緻密性を高めたり、あるいは浸炭・窒化処理時における防炭・防窒皮膜の流動（垂れ落ち）を抑制することも有効である。
【００２４】
本発明の浸炭・窒化防止用粉末は、上記各構成成分を均一に混合したものであり、その製法は一切限定されず、たとえば粉末状の硼素系無機化合物と粉末状の前記熱融着性樹脂、更には必要によりその他の副添加剤を配合して均一に混合することによっても得ることができるが、好ましいのは、熱融着性樹脂を加熱軟化させておき、これに硼素系無機化合物粉末やその他の副添加剤粉末を均一に分散させた後、冷却固化させてから凍結粉砕する方法であり、この方法であれば、個々の構成成分が分離することなく均質な成分組成の粉末を簡単に得ることができるので好ましい。この方法に類似する方法として、熱融着性樹脂を適当な溶剤に溶解しておき、これに硼素系無機化合物粉末やその他の副添加剤粉末を均一に混合しこれを噴霧乾燥などによって乾燥する方法なども好ましい方法として例示される。
【００２５】
この粉末を用いた防炭・防窒処理法については以下に詳述するが、該粉末を被処理材の防炭・防窒部位へ万遍なく均一に付着させるには、該粉末の平均粒子径を１０〜２５０μｍ、より好ましくは５０〜２００μｍの範囲に粒度調整することが望ましい。しかして該粉末が粗すぎる場合は、均質な防炭・防窒皮膜が形成されにくくなる傾向があり、逆に細か過ぎる場合は、厚めの防炭・防窒皮膜を形成しにくくなって満足な防炭・防窒効果が発揮されにくくなる傾向があるからである。
【００２６】
上記浸炭・窒化防止用粉末を用いて防炭・防窒を行なうに当たっては、被処理材の防炭・防窒部位を、該粉末中の熱融着性樹脂が熱融着性を示す溶融温度以上に加熱しておき、これに上記粉末を流動浸漬法、スプレー付着法、静電付着法等により付着させる。そうすると上記加熱部位のみに粉末が選択的に融着するので、基材の形状や表面性状に関わりなく、防炭・防窒を必要とする部位のみに該粉体を簡単かつ確実に付着させることができる。このときの加熱温度は、粉末中の樹脂の溶融温度に応じてその温度よりも高温にすればよく、通常は１２０〜３５０℃程度に加熱される。加熱手段は特に制限されないが、防炭・防窒部分の境界分けを確実かつ精度よく行なうことのできる高周波加熱法等を採用することが好ましく、この方法によれば、被処理基材が曲面を有するものであっても、又その表面に凹凸があっても、その部分を加熱しておくことによって当該加熱部位に粉末を簡単かつ確実に付着させることができる。かくして防炭・防窒部位に粉末を溶融付着させた後は、これに浸炭・窒化処理が行なわれるが、この浸炭・窒化は通常５００〜１０００℃の温度条件で行なわれるので、該温度に到達するまでの間に該粉体中の樹脂は熱分解を起こして消失し、硼素系無機化合物のみが残って防炭・防窒皮膜を形成し、当該部分の炭化・窒化が防止されることになる。
【００２７】
尚、被処理材の防炭・防窒部位に浸炭・窒化防止用粉末を付着させるための具体的な方法は特に制限されず、流動浸漬法、スプレー法、静電付着法など公知の方法を適宜変更して適用することができるが、防炭・防窒部位（即ち加熱部）に浸炭・窒化防止用粉末を万遍なく均一に付着させるうえで特に好ましいのは、次の様な方法である。
【００２８】
［浸炭・窒化防止用粉末を上記加熱部に動的に接触させて融着させる方法］
具体的には、例えば図１に示す様に、被処理金属材１の防炭・防窒部位１ａを前述した温度以上に加熱しておき、被処理金属材１を適当な速度で回転させながら、その上部から振動フィーダ２等によって粉末Ｐを連続的に落下させ、該粉末Ｐを上記防炭・防窒部位１ａに融着させる方法。この方法であれば、防炭・防窒部位１ａの加熱温度、回転速度および粉末Ｐの落下速度を調整することによって、粉末Ｐを適度の厚さで均一に融着させることができ、融着しきれないで下方に落下する余分の粉末Ｐはその下部で回収し、必要により篩いにかけて再使用すればよい。
【００２９】
［浸炭・窒化防止用粉末が充填された槽内に、前記加熱部を振動させながら浸漬させ、該加熱部に前記粉末を融着させる方法］
具体的には、例えば図２に示す様に、浸炭・窒化防止用粉末Ｐを上部が解放された槽３内に表面が略水平となる様に充填しておき、所定温度に加熱された被処理材１の加熱部１ａを振動させながら突っ込んで粉末Ｐを融着させる方法。この方法によれば、加熱温度に応じて所定量の粉末Ｐが融着した後は、最外面側に粉末Ｐがまぶされた状態となってそれ以上の粉末Ｐは融着しないので、粉末Ｐの融着量は全周にわたってほぼ一定となる。
【００３０】
また、被処理材１が例えば歯車などである場合は、例えば図３に示す如く被処理材１を回転させ、防炭・防窒したい外周縁のみを高周波加熱等によって加熱した後直ちに粉末Ｐ充填層にくぐらせて、該加熱部に粉末Ｐを融着させることも有効である。この時、粉末Ｐが装入された槽３にバイブレータ等で微振動与えてやれば、粉末Ｐの付着量を一層均一にすることができるので好ましい。
【００３１】
［浸炭もしくは窒化防止用粉末の流動床を形成し、これに前記加熱部を浸漬させてその表面に前記粉末を融着させる方法］
例えば図４に示す如く、粉末Ｐが装入される槽３の底部にスクリーンＳを設けると共に、その底部から適当な速度で気体を流すことによって粉体Ｐを流動状態に保ち、その上部から被処理材１の加熱部１ａを浸漬させて、該加熱部１ａに粉末Ｐを融着させる方法。
【００３２】
上記の様に、浸炭・窒化防止用粉末Ｐを加熱部１ａに対して動的に接触させて融着させる方法を採用すれば、加熱部１ａにおいて局部的に粉末Ｐの融着量が多くなったり少なくなったりすることがなく、加熱部１ａの前面に万遍なく粉末Ｐを融着することができ、その結果として、形成される防炭・防窒被膜も均一となり、防炭・防窒を必要とする部位を万遍なく確実に保護し、より確実な防炭・防窒処理が可能となる。
【００３３】
図５は、上記防炭・防窒処理に用いられる装置をより具体化して示した見取り図であり、粉体供給部Ａ、被処理材間欠旋回移送部Ｂ、被処理材加熱部Ｃおよび粉体回収部Ｄによって構成されている。粉末供給部Ａは、粉末供給ホッパーＡ１、該ホッパ−Ａ１から供給された粉末Ｐを図示しないバケットコンベア等によって上方へ移送する移送部Ａ２、上方に移送された粉末Ｐを下方に所定量づつ落下案内するガイドＡ３、該ガイドＡ３からの粉体Ｐを受ける振動フィーダＡ４（Ａ５はバイブレータを示している）によって構成されている。
【００３４】
被処理材間欠旋回移送部Ｂは、被処理材（ワーク）１を４箇所で着脱可能に支持する間欠旋回可能な円盤によって構成されており、Ｂ１ではワーク１の装着と取り外し、Ｂ２ではワーク１における防炭・防窒部位１ａの加熱、Ｂ３では該加熱部への粉末Ｐの融着、Ｂ４ではワーク１の冷却が夫々行なわれる。即ちＢ１で円盤に装着されたワーク１は、矢印Ｘ方向への円盤の間欠旋回によってＢ１へ送られ、この部分で、ワーク加熱部Ｃに接続され矢印Ｙ方向に進退する高周波加熱端子Ｃ１により防炭・防窒部位１ａの加熱が行なわれる。
【００３５】
次いで、防炭・防窒部位１ａが所定温度まで加熱されたワーク１は、Ｂ３の粉体融着部へ旋回移送され、この部分で、図示しない回転装置により所定の速度で回転されながら、前記振動フィーダーＡ４の先端部から落下する粉体Ｐの供給を受け、この粉体Ｐは直ちにワーク１の加熱された防炭・防窒部位１ａに融着する。この部分でワーク１を少なくとも１回、好ましくは２〜３回回転させると、防炭・防窒部位１ａには粉末Ｐが全周に渡って均一に融着する。このとき、粉体Ｐは、振動フィーダーＡ４の先端から直接防炭・防窒部位１ａに向けて落下させることも可能であるが、図示する様に落下位置を規制するガイドＧを設け、粉体Ｐが前記防炭・防窒部位１ａの加熱領域に正確に落下供給される様にすることは、好ましい態様として推奨される。また、防炭・防窒部位１ａの外周面側に、テフロン等で構成したスキージあるいは付勢ローラを付設し、粉体Ｐの融着厚さをコントロールできる様にすることも極めて有効である。
【００３６】
粉体１ａの融着が行なわれたワーク１は、Ｂ４の冷却部で冷却された後、Ｂ１のワーク装着・取り外し部へ間欠移送され、この部分で処理を終えたワーク１の取り外しと新たなワークの装着が行なわれる。この操作を連続的に行なうことによって、ワーク防炭・防窒部位への粉体の融着を連続的に行なうことが可能となる。
【００３７】
尚、上記粉体融着部Ｂ３でワーク１に融着しないで落下する余分の粉体Ｐは、その下部に設けられた粉体回収部ＤのホッパーＤ１および振動樋Ｄ２で回収され、振動樋Ｄ２の先端底部に設けたスクリーンＳを通過した微細粉は、返送ホッパーＤ３を経て循環使用される一方、スクリーンＳ上の粗粒物（一部融着して粗大化した粉体）は、スクリーンＳの先端部から排出し、場合によっては再粉砕して再利用すればよい。
【００３８】
上記図示例では、円盤状の間欠旋回機構によって連続処理する構成のものを示したが、上下方向、水平方向あるいは斜め方向等に間欠移送させながら、上記と同様にワークの着脱、防炭・防窒部位の加熱、粉体の融着、その冷却と取り外しを連続的に実施できる様にすることも勿論可能である。
【００３９】
また、前記図２，４等に示した様な融着法を採用する場合は、ロボット機構を利用してワークの着脱、防炭・防窒部位の加熱と粉体の融着、冷却等をすべて自動的に行なえる様にすることも可能である。
【００４０】
上記本発明が適用される被処理材としては、部分的な浸炭・窒化処理によって表面硬質化が行なわれる様々の金属材が挙げられるが、中でも最も一般的なのは鋼材や合金鋼であり、シャフトや軸受けあるいは研磨、研削部材の如く、強力な摩擦や摩耗を受ける部分は浸炭・窒化によって硬質化し、その他の部分は浸炭・窒化を抑えて高靭性の維持が求められる様な機械部品を得る際の防炭・防窒部位に本発明を適用することによって、当該防炭・防窒部の靭性を維持しつつ非付着部のみを浸炭・窒化処理により硬質化することが可能となる。
【００４１】
【実施例】
以下、実施例及び比較例を挙げて本発明の構成及び作用効果を具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例に限定されるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当な変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
【００４２】
実施例１
酸化硼素粉末（平均粒径６５μｍ、水分含有率１．０％）５０重量部、ポリエチレン（住友化学社製、商品名「Ｇ−２０１」）４５重量部、アエロジル２．５重量部およびクレー２．５重量部を原料として使用し、これらを２軸押出し機により１８０℃で加熱混合して均一なコンパウンドを得、このコンパウンドを凍結粉砕した後篩い分けして１００〜１７０μｍの粒径の浸炭防止用粉末を得た。このものの水分含有率は５％であった。
【００４３】
この粉末を、５００℃に高周波加熱した鋼材（ＳＣＭ４１５）の表面に流動浸漬法（粉末浮上率１．２〜１．３）によって付着させ、厚みが約３５０μｍの皮膜を形成した。このものを、ガス浸炭法を採用して９２０℃×２時間の浸炭試験に付したところ、防炭皮膜形成部は全く浸炭されておらず、良好な浸炭防止効果が得られることが確認された。
【００４４】
実施例２
酸化硼素粉末（同前）５０重量部、熱硬化性ポリエステル樹脂（大日本インキ化学社製、商品名「ファインディックＭ−８０１０」）４５重量部、コロイダルシリカ２．５重量部およびクレー２．５重量部を原料として使用し、これらを炭化水素系溶剤を用いて均一に混合分散せしめ、これを噴霧乾燥することによって粒径１０〜１５０μｍの粉末を製造した。このものの水分含有率は５％であった。
【００４５】
この粉末を使用し、上記実施例１と全く同様にして鋼材表面への防炭用皮膜の形成と浸炭実験を行なったところ、実施例１と同様に皮膜を形成した部分は全く浸炭されておらず、良好な防炭効果が得られることが確認された。
【００４６】
実施例３
上記実施例１，２で用いた粉体を使用し、図５に示した装置を用いて下記の条件で駆動シャフト先端の雄ねじ部に該粉体を融着させ、下記の条件で浸炭処理を行なった。その結果、粉体を融着させて防炭・防窒を図った部分は全く浸炭されておらず、完全な防炭効果が得られることを確認した。
被処理材：ＳＣＭ  ４１５、直径１６ｍｍ×７０ｍｍ
加熱条件：ジェミックス社製の高周波加熱装置を使用し、１．５ｋｗで３秒加熱（表面温度２５０℃）
粉体塗装：先端部３０ｍｍを上記温度に加熱した被処理材を、水平に保って８０ｒｐｍで回転させながら、その上部から振動フィーダにより粉体３ｇを少量づつ落下させ、被処理材の加熱部に粉体を融着させる（膜厚約３５０μｍ）。
浸炭条件：９５０℃×３時間
【００４７】
比較例１
日本科学エンジニアリング（株）製の防炭塗料「セラミックペイントＮｏ．２」を使用し、これを上記実施例１と同じＳＣＭ４１５の棒鋼に対し１回塗り、２回塗り又は３回塗りで胴巻き状に塗布した。１回当たりの乾燥塗膜厚さは約１００μｍとした。このものを実施例１と同様に浸炭試験に供したところ、３回塗りのものではほぼ完全に防炭されていたが、１回塗り及び２回塗りのものでは部分的に防炭不良の部分があり、靭性の信頼性に問題のあることが確認された。
【００４８】
【発明の効果】
本発明は以上の様に構成されており、熱融着性粉末タイプとすることにより、ラベルタイプに指摘される被処理材の形状や表面性状等には一切関係なく任意の部位を簡単かつ確実に防炭・防窒することができ、また塗料タイプのものに比べると、溶剤揮発等が全く不要であるから処理作業性が良好でかつ相対的に厚めでしかもピンホール等の欠陥のない防炭・防窒皮膜を容易に形成することができ、作業性においても又防炭・防窒効果において非常に優れた利益を享受できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】浸炭・窒化防止用粉末を被処理材の防炭・防窒部位へ溶融付着させる方法を例示する概略説明図である。
【図２】浸炭・窒化防止用粉末を被処理材の防炭・防窒部位へ溶融付着させる他の方法を例示する概略説明図である。
【図３】浸炭・窒化防止用粉末を被処理材の防炭・防窒部位へ溶融付着させる更に他の方法を例示する概略説明図である。
【図４】浸炭・窒化防止用粉末を被処理材の防炭・防窒部位へ溶融付着させる更に他の方法を例示する概略説明図である。
【図５】被処理材の防炭・防窒部位へ浸炭・窒化防止用粉末を溶融付着させる具体化された装置を示す見取り図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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