(57)【要約】      （修正有）【課題】高強度で衝突の際に搭乗者の安全を図るヘッドレストステーを、公害物質がなく耐食性も高くカラーの具現化が可能な製造方法の提供。【解決手段】（ａ）棒材又はパイプ状のヘッドレストステー用素材３を切断した後、係止溝１と両先端２を加工する段階、（ｂ）前記（ａ）段階を経た素材に対して窒化−酸化熱処理工程を実施する段階、（ｃ）前記（ｂ）段階を経た素材に対して表面機械加工を実施する段階、及び（ｄ）前記（ｃ）段階を経た素材を折り曲げる段階を含む製造方法で、高強度及び軽量のヘッドレストステを製造する。【選択図】図１
2011201475.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）棒材又はパイプ状のヘッドレストステー用素材を切断した後、係止溝と両先端を加工する段階、
（ｂ）前記（ａ）段階を経た素材に対して窒化−酸化熱処理工程を実施する段階、
（ｃ）前記（ｂ）段階を経た素材に対して表面機械加工を実施する段階、及び
（ｄ）前記（ｃ）段階を経た素材を折り曲げる段階、
を含むことを特徴とする高強度及び軽量のヘッドレストステーの製造方法。
【請求項２】
前記（ｄ）段階を経た後、カラー酸化層を形成するための酸化熱処理を実施する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の高強度及び軽量のヘッドレストステーの製造方法。
【請求項３】
前記（ｄ）段階を経た後、樹脂コーティング処理を実施する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の高強度及び軽量のヘッドレストステーの製造方法。
【請求項４】
前記カラー酸化層を形成するための酸化熱処理を実施する段階を経た後、樹脂コーティング処理を実施する段階をさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の高強度及び軽量のヘッドレストステーの製造方法。
【請求項５】
前記（ｂ）段階の窒化−酸化熱処理工程は同一の炉内で行うことによって窒化と酸化が同時に起こることを特徴とする請求項１に記載の高強度及び軽量のヘッドレストステーの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はヘッドレストステーの製造方法に係るもので、より詳しくは従来の硬質クロムメッキ工程を代替した窒化−酸化（Oxynitrocarburizing）工程を適用して高強度及び軽量化が可能で耐食性に優れたヘッドレストステーの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車用ヘッドレストステーは運転者及び乗客の頭を衝撃から保護するためのヘッドレストを支持して自動車のシート上側でヘッドレストを一定の高さで調節することができるようにする。
【０００３】
図１は一般的なヘッドレストステーの斜視図を示したものであり、図２は従来のヘッドレストステーの製造工程を示した手順図である。
【０００４】
これに関して具体的に説明すると、ヘッドレストステーは直径７ｍｍ〜１５ｍｍのスチール棒材又は直径７ｍｍ〜１５ｍｍ、厚さ１ｍｍ〜３ｍｍのスチールパイプを切断して（Ｓ１０）、係止溝（１）及び両先端（２）のテーパ加工をした後（Ｓ２０）、折り曲げ過程を経て折り曲げ部（３）を形成した後（Ｓ３０）、メッキ層の厚さが１０μｍ程度になるように硬質クロムメッキを実施して（Ｓ４０）製品を製造する。
【０００５】
このような従来のヘッドレストステーは容易な加工を目的としてＳＭ２０Ｃ相当の低い強度を有する素材を使用するために、車両の衝突の際、撓み又は破損で搭乗者の安全を脅かすことができる。直径が大きい素材を使用するとこのような安全問題はどの程度解決することができるが素材の費用及び重量増加の問題が台頭される。
【０００６】
耐摩耗性及び耐食性の向上を目的で実施する硬質クロムメッキは、メッキの後にクロム金属になるので、規制対象ではないが工程の中又は廃水処理過程で６価クロムが発生して大気又は水質汚染を起こす。また工程の中数回の水洗過程を経るなど工程が複雑で、水洗の後にも６価クロムが製品の表面に残存する。特に、パイプの内部は水洗が容易でなくて残存する６価クロムが人体に悪い影響を与えるので全世界的に規制の対象になっている。またその色相が銀白色の単一色相のみ提供することができるので製品の見かけが単調である。
【０００７】
このように有害な６価クロムを代替するために３価クロムを使用する硬質クロムメッキ工程が開発されているが、３価クロムメッキはメッキ液に不純物の蓄積によりメッキ液の不安定性によって製品別の品質の偏差があり耐食性が低い。且つ色相が暗い灰色で６価クロムでのような光沢がなく、生産費用が６価クロムに比べて２〜３倍である点等で、商用化が進行されているが生産の側面では様々な問題点がある。
【０００８】
また６価クロム及び３価クロム全てメッキ中に発生した水素が製品の内部に拡散されて車両の衝突の際に水素脆性による破損で搭乗者を保護することができない問題も共に有している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前記のように、従来のヘッドレストステーの製造工程では、硬質クロムメッキ工程中に発生する６価クロムで環境汚染の問題があって、強度が低くて、衝突の際に水素脆性による破損又は撓みの発生の恐れがあり製品品質の不安定性などの問題がある。
【００１０】
したがって、本発明はこのような従来技術の問題点を鑑みて案出されたものであり、本発明の目的は高強度で衝突の際に搭乗者の安全を図って工程中に排出される公害物質がなくて製造工程が環境にやさしいだけでなく、耐食性が高く、軽くて多様なカラーの具現が可能で美的特性を高揚させることができるヘッドレストステーの製造方法を提供することにある。
【００１１】
本発明の他の目的及び長所等は下記に説明されるはずであり、本発明の実施例によって分かるようになるだろう。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
このような目的を達成するために、本発明によると、（ａ）棒材又はパイプ状のヘッドレストステー用素材を切断した後、係止溝と両先端を加工する段階、（ｂ）前記（ａ）段階を経た素材に対して窒化−酸化熱処理工程を実施する段階、（ｃ）前記（ｂ）段階を経た素材に対して表面機械加工を実施する段階、及び（ｄ）前記（ｃ）段階を経た素材を折り曲げる段階を含むことを特徴とする高強度及び軽量のヘッドレストステーの製造方法が提供される。
【００１３】
本発明によると、望ましくは、前記（ｄ）段階を経た後、カラー酸化層を形成するための酸化熱処理を実施する段階をさらに含む。
【００１４】
また、本発明によると、望ましくは、前記（ｄ）段階を経た後、樹脂コーティング処理を実施する段階をさらに含む。
【００１５】
さらに、本発明によると、望ましくは、前記カラー酸化層を形成するための酸化熱処理を実施する段階を経た後、前記素材に対して樹脂コーティング処理を実施する段階をさらに含む。
【発明の効果】
【００１６】
前記のようになされた本発明のヘッドレストステーの製造方法は次のような効果を提供する。
【００１７】
第１、従来に比べて水素脆性のない高強度および軽量ヘッドレストステーを提供することができる。
【００１８】
第２、従来の硬質クロムメッキ法とは異なる無公害方法として環境汚染を防止することができる。
【００１９】
第３、従来の方法では発現することができない各種色相のカラーを具現することができ、車両のインテリアを多様化することができる。
【００２０】
第４、窒化−酸化工程の後カラー酸化処理及び樹脂コーティングを実施する場合、優れた耐食性を確保することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】一般的なヘッドレストステーの斜視図である。
【図２】従来の方法によるヘッドレストステーの製造方法を示した手順図である。
【図３】本発明による高強度及び軽量のヘッドレストステーの製造方法を示した手順図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を詳細に説明することにする。
【００２３】
本発明は直径７ｍｍ〜１５ｍｍのスチール棒材又は直径７ｍｍ〜１５ｍｍ、厚さ１ｍｍ〜３ｍｍのスチールパイプを所定の長さで切断して、係止溝および両先端を加工して窒化−酸化熱処理工程を実施する。
【００２４】
この後、バフ（Buff）、ポリッシング（Polishing）、ラッピング（Lapping）などのような表面機械加工を実施し、折り曲げた後、必要によって樹脂コーティングをしたり又は折り曲げた後必要によって酸化処理のみを実施したり又は酸化処理の後樹脂コーティングを実施する段階から構成される。
【００２５】
以下、添付の図面を参照して本発明をより詳細に説明することにする。
【００２６】
図３は本発明によるヘッドレストステーの製造方法を示した手順図である。
【００２７】
図３を参照すると、まず本発明は直径７ｍｍ〜１５ｍｍのスチール棒材又は直径７ｍｍ〜１５ｍｍ、厚さ１ｍｍ〜３ｍｍのスチールパイプを所定の長さで切断する（Ｓ１０）。
【００２８】
この際、素材の表面粗度は特に制限しないが最終製品の耐食性、光沢度、外観などを考慮して２μｍＲａ以下が好ましい。
【００２９】
このように切断した素材にヘッドレストステーの高低を調節する係止溝（１）とヘッドレストステーがシート上部に容易に組み付けられるように両先端部（２）のテーパ加工を実施する（Ｓ２０）。
【００３０】
以後、窒化−酸化（Oxynitrocarburizing）熱処理工程を実施する（Ｓ４０）。この窒化−酸化工程は強度、耐食性および耐摩耗性の向上などを目的で実施することで、前記工程は窒化性雰囲気に酸化性ガスを混合して形成された窒化−酸化ガス雰囲気中で鋼を酸窒化浸炭する際、窒素、炭素および酸素が同時に拡散、浸透される熱化学的処理法である。
【００３１】
このような窒化−酸化工程によってヘッドレストステーの最表面には少量のＦｅ3Ｏ4とＦｅ２Ｏ３の酸化物層が形成されて、その真下にε−相の窒化物層または窒炭化物層が、そして前記窒化物層または窒炭化物層の下に窒素が拡散、固溶された窒素拡散層が形成されて、この後表面機械加工によって前記酸化物層を除去することによって銀白色の耐食性に優れた素材を確保することができる。
【００３２】
前記窒化−酸化工程は耐食性が高いε−相の窒化物層または窒炭化物層を形成することによって硬質クロムメッキ工程を代替することができ、且つ窒素拡散層によって強度が向上されるので車両の衝突の際にヘッドレストステーの変形または破損を防止して搭乗者の安全を確保することができて、このような強度の向上によって１０〜２０％程度の軽量化が可能な利点もある。
【００３３】
さらに、硬質クロムメッキではメッキ工程中に発生した水素原子が鋼の表面に拡散して水素脆性を起こして小さい衝撃にも破損される可能性があるが、このような窒化−酸化工程では水素脆性が発生せず、むしろ強度を高めることができる。
【００３４】
本発明で前記窒化−酸化熱処理工程は同一の炉内で窒化と酸化が同時に起こることを意味して、ここで窒化熱処理工程は広義の意味で窒化と窒化浸炭を含む熱処理工程である。
【００３５】
前記窒化−酸化熱処理はガス法、プラズマ法、塩浴法、真空法などを含む全ての熱処理過程で実施することができる。
【００３６】
高耐食性と高耐摩耗性を考慮して単一のε−相の窒化物層の厚さは１０〜３０μｍが好ましく、このために窒化−酸化処理温度は５００℃〜６００℃とする。これより温度が低い場合、化合物層の成長速度が低くて短時間に十分な厚さの窒化物層を得ることが難しく、これより温度が高いと、単一のε−相を得ることができるほど窒化物層内の窒素の濃度を高めることが難しいからである。
【００３７】
窒化−酸化の処理時間は２時間〜８時間とすることが好ましく、これより短いと窒化物層の厚さが薄く、これより長いと窒化物層が厚くなりすぎて剥離が起こるからである。
【００３８】
前記窒化−酸化工程を実施したヘッドレストステーはその後表面の酸化物を除去して、均一な粗度を得るために研磨、バッフィング（buffing）、ラッピング（Lapping）もしくはポリッシング（polishing）のような表面機械加工を実施して銀白色のヘッドレストステーを得る（Ｓ５０）。
【００３９】
その次に、前記表面機械加工を通じて得られたヘッドレストステーを折り曲げて（Ｓ３０）製品を完成する。
【００４０】
ところで、図２に示した従来の製造工程では折り曲げた後（Ｓ３０）、硬質クロムメッキ（Ｓ４０）を実施する。その理由は、係止溝及び両先端加工（Ｓ２０）後折り曲げの前には、一直線の形態なのに比べて折り曲げた状態（Ｓ３０）は“コ”の字を１８０°回転した字の形態で、このような形態が硬質クロムメッキ工程の際（Ｓ４０）、製品を治具に装着して陰極の電気を流すことが容易になるからである。
【００４１】
反面、本発明で窒化−酸化工程のための製品の治具装着の際、折り曲げた状態は多くの空間を占めるので炉内に装入することができる製品の数量に制限があり、表面機械加工が容易ではない問題がある。
【００４２】
従って、係止溝および両先端の加工を実施して窒化−酸化工程と表面機械加工を経た後折り曲げを実施すると、多量の製品を熱処理することができ、表面機械加工が容易になるという利点がある。
【００４３】
このような工程で製造された製品の色相は銀白色で、銀白色のほかに多様なカラー色相を必要とする場合には後続工程でカラー酸化層被膜形成のための酸化処理をさらに実施することができる（Ｓ６０）。
【００４４】
この酸化処理は表面機械加工を経た銀白色のヘッドレストステーを高温の酸化性雰囲気で加熱してε−相の窒化物または窒炭化物層の上に厚さ数ｎｍ以下の鉄酸化物層を形成して、この鉄酸化物層の表面から反射された光と鉄酸化物層を透過して窒化物または窒炭化物層の表面から反射された光が互いに干渉して独特の色相を発現させるためのもので、その色相は酸化処理温度、時間、酸化雰囲気によって金色、紫色、青色及び黒色等で発現されることができる。この鉄酸化物層はその色相が多様で美麗であるだけでなく、同時に優れた耐食性も付与するので、車両設計者にとって設計選択の幅を広めることができる。またこの鉄酸化物層は折り曲げ部位に発生した微細な亀裂を埋めて、耐食性を補完することもできる。
【００４５】
前記酸化処理条件は発現しようとする色相によって、温度は２００℃〜４００℃の範疇として、酸化処理時間は３０分〜４時間とする。このような理由は酸化処理温度を２００℃未満とすると酸化処理が行われず所望の鉄酸化物層を得ることができなくなり、酸化処理温度が４００℃を超えると光沢度が低い黒色が発現するからである。
【００４６】
さらに、酸化処理時間が３０分未満の場合、酸化物層が形成される温度に到達できなくて所望のカラー酸化物層を得ることが難しく、酸化処理時間が４時間を越える際黒色でだけ維持されるので経済的な観点から不要な時間をもたらす。
【００４７】
以後に樹脂コーティングをさらに実施することもできる（Ｓ７０）。
【００４８】
この樹脂コーティングはヘッドレストステーに高光沢性、耐指紋性及び耐汚染性を付与して耐食性を向上させるためのもので、その方法はポリ−エチレン系、ポリ−ウレタン系、ポリ−アクリル系又はポリ−アルキド系などの液状塗料をスプレー、浸積または前記樹脂の粉体塗装又は電着などの方法でヘッドレストステーの表面に３μｍ〜５０μｍの厚さで塗布して３０℃〜３００℃の温度範囲で乾燥する過程で構成され、このような工程によって前記ヘッドレストステーの表面には透明な樹脂コーティング層が形成される。
【００４９】
前記のように、本発明によると、従来の硬質クロムメッキ法に比べて強度を高めて車両の搭乗者の安全を確保して軽量化が可能である。また耐食性に優れて硬質クロムメッキ法では具現することができない多様な色相を発現することができ装飾性に優れた高強度の軽量ヘッドレストステーを製造することができる。
【００５０】
以下、本発明の実施例を説明する。
【００５１】
＜実施例１＞
ＳＭ２０Ｃ相当の素材を直径１０ｍｍ、長さ６５ｃｍで切断して、係止溝と両先端を加工した。この素材を直径１,２００ｍｍ、高さ３,０００ｍｍのピット型炉で流量３５ｍ3／hrとし、ガス組成が６０ｖｏｌ％アンモニア−４ｖｏｌ％プロパンガス−１６ｖｏｌ％空気−２０ｖｏｌ％窒素の雰囲気で３.５時間の間、ガス窒化−酸化熱処理を実施し、この後バッフィングを実施して銀白色の製品を得た。
【００５２】
本実施例による製品と、これと同一の規格の素材に従来のようにメッキ層の厚さが１０μｍになるように硬質クロムメッキを実施した製品の引張強度を同一の条件でそれぞれ測定して比較した結果、硬質クロムメッキ品は３９ｋｇｆ／ｍｍ2なのに比べて、本実施例の製品は４８ｋｇｆ／ｍｍ2として本実施例の製品の引張強度が２３％向上された。
【００５３】
＜実施例２＞
ＳＭ２０Ｃ相当の素材を直径１０ｍｍ、長さ６５ｃｍで切断して、実施例１のような順で処理して製品を製作した。但しこの際、窒化−酸化工程は実施例１と同一のピット型炉で総流量４０ｍ3／hrとし、ガス組成が６０ｖｏｌ％アンモニア−２ｖｏｌ％プロパンガス−１８ｖｏｌ％空気−２０ｖｏｌ％窒素の雰囲気で４時間の間、ガス窒化−酸化処理を実施して、この後バッフィングを実施して銀白色の製品を得た。
【００５４】
この後、この製品を折り曲げた後、２２０℃の空気雰囲気で２時間の間酸化熱処理をして黄金色の色相を有する製品を得た。本実施例の製品と、これと同一の規格の素材に従来のようにメッキ層の厚さが１０μｍになるように硬質クロムメッキを実施した製品の耐食性を同一の条件でそれぞれ測定して比較した結果、硬質クロムメッキ品は９６時間後発錆があったが、本実施例の製品は２５０時間以後にも発錆がなかった。
【００５５】
以上のように、本発明はたとえ限定された実施例と図面によって説明されたが、本発明はこれによって限定されず、本発明が属する技術分野における通常の知識を持つ者により本発明の技術思想と下記に記載される特許請求範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能なのはもちろんである。
【図１】
2011201475.tif 000003
【図２】
2011201475.tif 000004
【図３】
2011201475.tif 000005