(57)【要約】【課題】フェライト系のステンレス鋼製の部材をろう付けしたワークを高耐食に耐食表面処理することができる排気系部品の製造方法を提供する。【解決手段】フェライト系のステンレス鋼製の部品をろう材と共に組み付けた排気系部品のワークに対して、ろう付けと窒素吸収処理とを施す排気系部品の製造方法であって、ステンレス鋼製の部品を銅系ろう材より高融点で実質的にニッケル非含有であるろう材と共に組み付けてワークを作製し、そのワークに対してろう付けと窒素吸収処理とを施す。ろう付けと窒素吸収処理を同時並行的に実行してもよい。【選択図】図１
2015067876.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フェライト系のステンレス鋼製の部品をろう材と共に組み付けた排気系部品のワークに対して、ろう付けと窒素吸収処理とを施す排気系部品の製造方法であって、
前記ステンレス鋼製の部品を銅系ろう材より高融点で実質的にニッケル非含有である前記ろう材と共に組み付けて前記ワークを作製し、該ワークに対して前記ろう付けと前記窒素吸収処理とを施すことを特徴とする排気系部品の製造方法。
【請求項２】
フェライト系のステンレス鋼製の部品をろう材と共に組み付けた排気系部品のワークに対して、ろう付けと窒素吸収処理とを施す排気系部品の製造方法であって、
前記ステンレス鋼製の部品を銅系ろう材より高融点で実質的にニッケル非含有である前記ろう材と共に組み付けて前記ワークを作製する第１の工程と、
前記ワークを、前記窒素吸収処理を施すときの処理温度以上に加熱して前記ろう付けを行う第２の工程と、
前記ワークを窒素含有の処理ガス中に配置して前記窒素吸収処理を施すときの処理温度に加熱し、前記ワークに対して固相窒素吸収法による前記窒素吸収処理を施す第３の工程と、を含むことを特徴とする排気系部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気系部品の製造方法に関し、特にろう付け品に耐食表面処理を施して製造される排気系部品に好適な排気系部品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気ガス等に接触する排気系部品を製造する際には、耐食性を有する金属部材同士をろう付けするろう材が用いられているが、ろう材自身の耐食性や高温強度を確保するために銅系のろう材（以下、Ｃｕろう材という）やニッケル系のろう材（以下、Ｎｉろう材という）が多用されている。
【０００３】
また、近時、比較的安価で加工性の良いフェライト系のステンレス鋼で作製したろう付け品のワークを高温の窒素雰囲気中に配置し、オーステナイト形成作用を持つ窒素をそのワークの表面から内部に高濃度に吸収させる窒素吸収処理を施して、耐食性を向上させる排気系部品の製造方法が提案されている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、耐食性を向上させるために、１１００℃〜１２５０℃、特に１１８０℃〜１２２０℃付近で窒素吸収処理を行うことが開示されている。
【０００５】
また、特許文献２には、少なくとも一方が浸炭処理された一方および他方の鉄系部材を銅系でかつ比較的高融点（８４０℃）のろう材と共に組み付けてなるワークを炉内に配置し、ろう材の融点より高い温度で鉄系部材のろう付けを行った後に、ろう材の融点より低温のアンモニアガス中で窒素吸収処理を行うろう付け品の製造方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−０９２４１３号公報
【特許文献２】特開平３−１３２９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、Ｎｉろう材を用いる従来の排気系部品の製造方法にあっては、Ｎｉろう材によりろう付けしたワークに対して窒素吸収処理を行うため、２度の高温処理によりＮｉろう材からワークの基材へとニッケルの拡散が進行してしまい、ワークの基材への窒素（Ｎ）の固溶限がニッケル（Ｎｉ）により低下させられていた。そのため、処理済みの排気系部品のろう付け境界部やその近傍の基材中に窒化物（Ｃｒ２Ｎ等）が形成され、基材ステンレス鋼中の固溶クロム（Ｃｒ）濃度が低下することで、不動態被膜によるステンレス鋼本来の耐食性が低下してしまうことになり、窒素吸収による耐食表面処理の効果が十分に得られないという問題があった。
【０００８】
また、銅系のろう材を用いる従来のろう付け品の製造方法にあっては、排気系部品として要求される耐食性や高温強度が十分に得られないという問題があった。
【０００９】
そこで、本発明は、フェライト系のステンレス鋼製の部材をろう付けしたワークを高耐食に耐食表面処理することができる排気系部品の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る排気系部品の製造方法は、上記目的達成のため、（１）フェライト系のステンレス鋼製の部品をろう材と共に組み付けた排気系部品のワークに対して、ろう付けと窒素吸収処理とを施す排気系部品の製造方法であって、前記ステンレス鋼製の部品を銅系ろう材より高融点で実質的にニッケル非含有である前記ろう材と共に組み付けて前記ワークを作製し、該ワークに対して前記ろう付けと前記窒素吸収処理とを施すものである。
【００１１】
この方法では、ニッケルの拡散によってワークの基材の窒素固溶限が低下することがなく、高温でのろう付けと窒素吸収処理とによって高耐食の組織（γ相）が得られ、比較的安価で加工性の良いフェライト系のステンレス鋼製の部材をろう付けしたワークを高耐食に耐食表面処理することができる排気系部品の製造方法となる。また、ろう付けと窒素吸収処理を連続にまたは同時並行して実行可能な複合処理を容易に採用できるので、生産効率アップとエネルギー消費の低減による製造コストの低減を図ることができる。
【００１２】
本発明に係る排気系部品の製造方法は、（２）フェライト系のステンレス鋼製の部品をろう材と共に組み付けた排気系部品のワークに対して、ろう付けと窒素吸収処理とを施す排気系部品の製造方法であって、前記ステンレス鋼製の部品を銅系ろう材より高融点で実質的にニッケル非含有である前記ろう材と共に組み付けて前記ワークを作製する第１の工程と、前記ワークを、前記窒素吸収処理を施すときの処理温度以上に加熱して前記ろう付けを行う第２の工程と、前記ワークを窒素含有の処理ガス中に配置して前記窒素吸収処理を施すときの処理温度に加熱し、前記ワークに対して固相窒素吸収法による前記窒素吸収処理を施す第３の工程と、を含むことを特徴とするものであってもよい。
【００１３】
この方法でも、ワークの基材の窒素固溶限が低下することがなく、高温でのろう付けと窒素吸収処理とによって高耐食の組織が得られ、フェライト系のステンレス鋼製の部材をろう付けしたワークを高耐食に耐食表面処理できる排気系部品の製造方法となる。
【００１４】
しかも、ろう付け処理を施す第２の工程と窒素吸収処理を施す第３の工程とは、連続的に実行したり雰囲気温度を同一にして同時並行的に実行したりすることができるので、生産効率アップとエネルギー消費の低減による製造コストの低減を図ることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、フェライト系のステンレス鋼製の部材をろう付けしたワークを高耐食に耐食表面処理することができる排気系部品の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る排気系部品の製造方法におけるろう付け処理と窒素吸収処理を共に実行する複合処理の概略の説明図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る排気系部品の製造方法における工程説明図で、（ａ）は、ろう付けと窒素吸収処理を個別に実行する場合を、（ｂ）は、ろう付けと窒素吸収処理を連続的にまたは同時並行的に実行する複合処理とする場合を示している。
【図３】本発明の第１実施形態に係る排気系部品の製造方法を実施する実施例１の処理条件の説明図である。
【図４】本発明の実施例１の排気系部品における窒素吸収処理後のろう付け部付近の断面組織図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る排気系部品の製造方法を実施する複合処理システムの概略構成図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る排気系部品の製造方法における窒素吸収処理の条件をワークの基材金属の状態図によって説明する説明図である。
【図７】（ａ）は、比較例２の排気系部品における窒素吸収処理後のろう付け部付近の断面組織図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す組織中におけるＮｉ拡散の説明図である。
【図８】比較例２の排気系部品における窒化物の生成理由の説明図である。
【図９】（ａ）ないし（ｃ）は、本発明の第２ないし第４実施形態に係る排気系部品の製造方法における処理の手順および条件を例示する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００１８】
（第１実施形態）
図１ないし図５は、本発明の第１実施形態に係る排気系部品の製造方法を説明する図である。なお、本実施形態は、本発明を自動車に搭載される内燃機関の排出ガスのうち排気再循環されるガスを冷却するＥＧＲクーラの製造方法に適用したものである。
【００１９】
本実施形態の排気系部品の製造方法では、フェライト系のステンレス鋼製の部品をろう材と共に組み付けた排気系部品のワーク（ＥＧＲクーラの一部でもよい）に対して、ろう付けと窒素吸収処理とを施す。
【００２０】
フェライト系のステンレス鋼とは、例えば耐食性に優れた２６％クロム系（２６Ｃｒ）のステンレス鋼である。
【００２１】
また、ろう材とは、一般的な銅系ろう材やＮｉ系ろう材より高融点で実質的にニッケル非含有であるろう材、例えばコバルト系のろう材（以下、Ｃｏろう材という）であり、より具体的には、例えば６５％パラジウム（６５Ｐｄ）−３５％コバルト（３５Ｃｏ）の組成を有するＣｏろう材である。実質的にニッケル非含有とは、ニッケルを極力含有しないように製造され、ニッケルフリーのろう材として扱われるものであることを意味する。
【００２２】
このＣｏろう材は、例えば粘性を有するバインダと混ぜてペースト状にされ、ろう付け部に塗布される粉末状のものであり、あるいは、ろう付けする部材間に挟んで組み付けられる箔状のものである。ただし、Ｃｏろう材は、テープ状、棒状、リング状その他の定形のろう材として形成されてもよい。
【００２３】
ステンレス鋼製の部品をろう材と共に組み付けた排気系部品のワークとは、ＥＧＲクーラの耐食表面処理前の組立て体（assembly）であるクーラＡＳＳＹであり、フェライト系のステンレス鋼板で作製された複数の部品をろう材と共にＥＧＲクーラ形状に組み上げたものである。
【００２４】
詳細を図示しないが、このワークは、排気ガスの入口および出口と、冷却水の入口および出口と、排気ガス通路および冷却水通路の間を仕切る複数の伝熱壁部とに相当する部分を有しており、少なくとも排気ガス通路を形成する壁面に後述する窒素吸収処理の処理ガスが触れるようになっている。
【００２５】
Ｃｏろう材を用いるろう付けとは、ワークを少なくともＣｏろう材の近傍でそのＣｏろう材の融点以上の温度に加熱し、フェライト系のステンレス鋼板で作製された複数の部品をＣｏろう材によってろう付けし接続する処理である。
【００２６】
本実施形態では、ろう材がステンレス鋼製の部品と共にワーク中に組み付けられているので、ワークの雰囲気をＣｏろう材の融点以上の温度に加熱して、ワーク全体をＣｏろう材の融点以上の温度に加熱する。
【００２７】
窒素吸収処理とは、窒素ガス雰囲気中での高温加熱によりステンレス鋼への高濃度の窒素添加が可能な固相窒素吸収法による窒素吸収処理である。すなわち、本実施形態における窒素吸収処理は、ワークを高温の窒素雰囲気中に配置してワークの表面からワークの母材組織中に窒素を固溶させ、ワーク中にオーステナイト相（γ相）を形成することで、耐食性や強度（靭性等）を向上させる処理である。
【００２８】
以下、本実施形態の排気系部品の製造方法の工程順に説明する。
【００２９】
図２（ａ）に示すように、本実施形態の排気系部品の製造方法は、プレス成形工程Ｐ１と、Ｎｉフリーろう付工程Ｐ２と、窒素吸収処理工程Ｐ３と、製品検査工程Ｐ４とを含んでおり、Ｎｉフリーろう付工程Ｐ２および窒素吸収処理工程Ｐ３は、図５に示す処理システム１０の排気および加熱可能な処理室１２内で実行される。
【００３０】
また、図２（ｂ）に示すように、本実施形態の排気系部品の製造方法においては、Ｎｉフリーろう付工程Ｐ２および窒素吸収処理工程Ｐ３を図５に示す処理システム１０の処理室１２内で連続的にまたは同時並行的に実行する複合処理を実行することができる。
【００３１】
まず、図５に示す処理システム１０について説明すると、ろう付けおよび窒素吸収処理用の処理システム１０は、ガス供給装置１１と、真空排気が可能な処理室１２を形成する加熱炉１３と、処理室１２内を加熱する加熱装置１４と、処理室１２内でワークＷを処理可能に保持するワーク保持装置１５と、処理室１２内を真空排気する排気装置１６とを備えている。
【００３２】
ガス供給装置１１は、窒素吸収処理用の窒素ガス（Ｎ２）が圧縮して充填された第１ガスボンベ１１ａと、不活性ガスとしてのアルゴン（Ａｒ）ガスが圧縮して充填された第２ガスボンベ１１ｂとを併有している。また、ガス供給装置１１は、第１ガスボンベ１１ａからの窒素ガスと第２ガスボンベ１１ｂからのアルゴンのうち任意の一方を選択的に加熱炉１３内に供給する供給制御ユニット１１ｃと、加熱炉１３内に露出する雰囲気センサ１１ｄとを有している。
【００３３】
第１ガスボンベ１１ａは、供給制御ユニット１１ｃ側に所要の供給圧および流量の範囲内で窒素ガスを連続供給でき、第２ガスボンベ１１ｂは、供給制御ユニット１１ｃ側に所要の供給圧および流量の範囲内で窒素ガスを連続供給できるようになっている。
【００３４】
供給制御ユニット１１ｃは、詳細を図示しないが、複数の制御バルブとそれら制御バルブの開度を可変制御する制御機構とによって構成されている。雰囲気センサ１１ｄは、例えば加熱炉１３内における窒素ガス濃度やアルゴンガス濃度を検出するガスセンサ、あるいは、加熱炉１３内の残留酸素濃度を検出するガスセンサを含んで構成されている。
【００３５】
また、供給制御ユニット１１ｃは、予め設定された処理条件に従って、アルゴンガスと窒素ガスの供給を切り換えたり、雰囲気センサ１１ｄの検出情報を基に供給中のアルゴンガスまたは窒素ガスの供給量を制御したりすることで、排気装置１６と協働して加熱炉１３内の処理ガスの成分やガス濃度を可変制御できるようになっている。
【００３６】
加熱炉１３は、ガス供給装置１１から供給されるアルゴンガスまたは窒素ガスを処理室１２内に導入するガス導入口１３ａと、処理室１２内の空気や処理後の残留ガスを排気装置１６によって処理室１２の外部に排気させるガス排出口１３ｂとを有している。また、この加熱炉１３内の処理室１２は、図示しない断熱層によって炉外空間から断熱されているとともに、ワークＷを出し入れ可能になっている。
【００３７】
加熱装置１４は、処理室１２の内部を加熱するヒータ１４ａと、処理室１２の内部の温度を検出する温度センサ１４ｂと、予め設定された加熱条件および温度センサ１４ｂの検出温度に基づいてヒータ１４ａの出力を可変制御する加熱制御ユニット１４ｃとを有している。ヒータ１４ａは、例えば加熱炉１３の内壁面の広範囲に及ぶ内壁部分に埋設されており、処理室１２の内部、特にワークＷの配置領域となる空間部分を均等に加熱するようになっている。また、温度センサ１４ｂは、処理室１２の内部、特にワークＷの窒素吸収処理部分の近傍の窒化ガス温度を検出するようになっている。
【００３８】
この加熱装置１４は、加熱炉１３の内部を高温に加熱したり、加熱した窒素ガスをワークＷの排気接触部に接触させたりすることができるようになっている。
【００３９】
ワーク保持装置１５は、処理室１２内でワークＷを高温加熱および窒素吸収処理可能に保持するものであり、少なくとも１つのワークＷを多点で支持する台状、枠状、籠状または鉤状といった任意の形状を採り得る。また、ワーク保持装置１５は、ワークＷを所定方向に移動させる搬送機能を併有するものであってもよい。
【００４０】
排気装置１６は、加熱炉１３の下流側（排気側）に配置されており、ワークＷの搬入時に処理室１２内に入った空気や、処理室１２内での窒素吸収処理後の残留ガスを排気する真空ポンプ等によって構成されている。処理室１２内から排気された残留ガス等は、この排気装置１６より下流側の残留ガス処理装置に送られる。そして、その残留ガス処理装置内で公知の方法により無害化処理されるようになっている。
【００４１】
次に、このような処理システム１０を用いて実行される本実施形態の排気系部品の製造方法について説明する。
【００４２】
図２（ａ）および図２（ｂ）に示す最初のプレス成形工程Ｐ１では、フェライト系のステンレス鋼板からの打抜き加工や曲げ加工等により、ワークＷ（図５参照）の部品となる複数のステンレス鋼製の部品を作製する。
【００４３】
次のＮｉフリーろう付け工程Ｐ２では、まず、複数のステンレス鋼製の部品のろう付け部に予めバインダと混ぜたペースト状のＮｉフリーろう材、例えばＣｏろう材を塗布するか、または、箔状のＣｏろう材を複数のステンレス鋼製の部品の間に挟んで、これらを共に組み付けたＥＧＲクーラＡＳＳＹとしてのワークＷを作製する。
【００４４】
このワークＷを組み立てるＮｉフリーろう付け工程Ｐ２の準備段階の作業は、ステンレス鋼製の部品をＣｏろう材と共に組み付けてワークＷを作製する第１の工程に相当する。
【００４５】
次いで、ワークＷを加熱炉１３の処理室１２内に搬入し、処理室１２内を排気装置１６によって実用的な所定の真空レベルに真空排気するとともに、ガス供給装置１１から処理室１２内にアルゴンガスを供給して、処理室１２内から空気（特に酸素）を排除する。
【００４６】
次いで、加熱炉１３により、処理室１２内のワークＷを窒素吸収処理温度（窒素吸収処理を施すときの処理温度）以上の処理温度Ｔ１［℃］に加熱することで、ワークＷの複数のステンレス鋼製の部品同士をろう付けするろう付け処理を実行させる（第２の工程）。ここでのろう付け時の処理温度Ｔ１［℃］は、１２００℃超かつ１３００℃未満、例えば１２６０℃程度である。
【００４７】
次の窒素吸収処理工程Ｐ３では、処理室１２内のアルゴンガスを排気装置１６によって排気するとともに、ガス供給装置１１から処理室１２内に窒素ガスを供給して、処理室１２内に窒素ガスを予め設定された濃度になるようにする。そして、処理室１２内で、窒素含有の処理ガス、例えば窒素ガス中にワークＷを配置するとともにワークＷを窒素吸収処理を施すときの処理温度Ｔ１［℃］に加熱し、ワークＷに対して固相窒素吸収法による窒素吸収処理を施す（第３の工程）。なお、この場合、ろう付け処理および窒素吸収処理の双方で同一の処理温度Ｔ１［℃］が採用されるが、ろう付け処理時の処理温度に対して窒素吸収処理の処理温度が窒素吸収可能な範囲内で低い温度になってもよい。
【００４８】
最後の製品検査工程Ｐ４では、ワークＷに対するろう付けおよび窒素吸収処理が完了した排気系部品であるＥＧＲクーラに対して、形状その他、所定の検査項目についての検査を実行する。
【００４９】
ところで、複数のステンレス鋼製の部品同士をろう付けする第２の工程では、加熱炉１３により処理室１２内のワークＷと不活性ガスの双方をそれぞれ処理温度Ｔ１［℃］に加熱するのでなく、加熱装置１４によりワークＷを雰囲気温度より高い処理温度に加熱させることもできる。また、加熱装置１４をワーク保持装置１５側に設置してもよい。
【００５０】
このような加熱方法を採用し、第２の工程で処理室１２内にアルゴンガスを導入することなく、真空排気のみを行いながら、ワークＷを処理温度Ｔ１［℃］に加熱させるろう付け処理を行うこともできる。この場合、アルゴンガスとその導入および排出作業が不要になるとともに、アルゴンガスの導入および排出に伴って必要になる雰囲気温度調節時間等が短縮されることになる。
【００５１】
さらに、第２の工程と第３の工程での処理温度は、ワークＷの温度をいずれも処理温度Ｔ１［℃］程度、例えば１２６０℃程度とすることから、第２の工程の開始時に処理室１２内にアルゴンガスでなく窒素ガスまたは窒素ガスおよびアルゴンガスを含む処理ガスを導入し、第２の工程のろう付け処理と第３の工程の窒素吸収処理とを処理ガス雰囲気中で同時並行的に実行させる複合処理（図２（ｂ）参照）とすることもできる。この場合、アルゴンガスとその導入および排出作業が不要になるとともに、ろう付けおよび窒素吸収処理の双方に要する時間が、両処理が同時並行的に実行される時間分だけ短縮される。
【００５２】
なお、第２の工程と第３の工程とを連続実行する場合、処理室１２内をアルゴンガス供給領域と窒素ガス供給領域とに区画しておき、処理室１２内でワークＷをアルゴンガス供給領域から窒素ガス供給領域に移動させることも考えられる。
【００５３】
次に、作用について説明する。
【００５４】
本実施形態では、比較的安価で加工性の良いフェライト系のステンレス鋼製の部品を高融点でニッケル非含有のＣｏろう材と共に組み付けてワークＷを準備し、そのワークＷに対して高温でのろう付けと窒素吸収処理とを施す。したがって、ニッケルの拡散によってワークＷの基材の窒素固溶限が低下させられるということがなくなり、高温でのろう付けと窒素吸収処理とによって高耐食の組織（γ相）が得られる。よって、フェライト系のステンレス鋼製の部材をろう付けしたワークを高耐食に耐食表面処理することができる。
【００５５】
また、ろう付け処理を施す第２の工程と窒素吸収処理を施す第３の工程とは、連続的に実行したり雰囲気温度を同一にして同時並行的に実行したりすることができるので、高温処理を２回の繰り返さずに済み、ろう材成分の不要な拡散を抑制しつつ、生産効率アップとエネルギー消費の低減による製造コストの低減を図ることができる。
【００５６】
このように、本実施形態では、高耐食なフェライト系ステンレス鋼製排気系部品の製造を行う製品製造工程を成立させることができ、しかも、ろう付け処理と窒素吸収処理との複合処理により、生産効率アップとエネルギー費の低減を図ることができる。
【００５７】
（実施例１）
図３は、加熱炉１３の処理室１２内で第２の工程のろう付け処理と第３の工程の窒素吸収処理とを連続的に実行する場合の具体例である実施例１の処理条件を示している。
【００５８】
実施例１では、２６Ｃｒのフェライト系のステンレス鋼を素材として複数のステンレス鋼製の部品を作製し、これらの部品を６５Ｐｄ−３５Ｃｏの組成を有するＣｏろう材と共に組み付けたワークＷを作製した。
【００５９】
そして、そのワークＷを加熱炉１３の処理室１２内に入れ、図３に示すように、ガス供給装置１１から処理室１２内にアルゴン（Ａｒ）ガスを導入させながら、加熱炉１３によって処理室１２内の温度を処理温度Ｔ１である１２６０℃まで昇温させた。
【００６０】
次いで、加熱炉１３に処理温度Ｔ１を第１の保持時間ｔｍ１、例えば１５分間保持させることで、ワークＷ中のＣｏろう材を溶融させて、ワークＷの複数のステンレス鋼製の部品同士をろう付けした。
【００６１】
次いで、排気装置１６により処理室１２内のアルゴン（Ａｒ）ガスを排気させつつ、ガス供給装置１１から処理室１２内に窒素ガスを供給して、処理室１２内のガスをアルゴンガスから窒素ガスに換え（アルゴンガスから窒素ガスおよびアルゴンガスを含む処理ガスに換えてもよい）、窒素ガスを予め設定された濃度に調節した。
【００６２】
加熱装置１４によるワークＷの加熱温度が所定温度に調節されるとともに、処理室１２内の窒素ガスが窒素吸収処理を施すときの予め設定された濃度および温度に調節されるとき、ワークＷは、窒素吸収処理を施すときの窒素ガス（窒素含有の処理ガス）中に配置されつつ処理温度Ｔ１に加熱されることになるので、ワークＷに対して固相窒素吸収法による窒素吸収処理が施される。
【００６３】
この窒素吸収処理は、第２の保持時間ｔｍ２、例えば２４０分間だけ継続し、ワークＷの基材組織中に１質量％以上の窒素濃度Ａｎ［％］、例えば１質量％〜１．５質量％程度、より好ましくは１．１質量％〜１．４質量％の高濃度に窒素を固溶させる。
【００６４】
この第２の保持時間ｔｍ２中においては、ワークＷの母材中に固溶した窒素がオーステナイト形成作用の強い元素であるので、固溶窒素濃度が増すことで耐食性の高い組織（γ相）が形成され、ワークＷのろう付け部やその近傍の基材組織の耐食性や高温強度が向上する。
【００６５】
ここでの処理温度Ｔ１は、窒素吸収処理後のワークＷの基材組織中の窒素濃度が高窒素濃度となる特定範囲、具体的には図６中に網点を付けて示す特定範囲の中に入るように設定した。この特定範囲は、窒素濃度が１．１質量％から１．４質量％までの値となり、処理温度Ｔ１が１２１０℃から１２６０℃までの値となる範囲である。
【００６６】
窒素吸収処理後のワークＷは、加熱炉１３の処理室１２内で最初の昇温時間より短い時間で急速冷却された後、加熱炉１３の処理室１２から取り出される。
【００６７】
このようにして、ワークＷに対するろう付けおよび窒素吸収処理が完了すると、排気系部品であるＥＧＲクーラができ上がった。
【００６８】
図４に断面組織写真を示すように、この実施例１の排気系部品のろう付け部付近には、Ｃｒ２Ｎ等の窒化物は析出しておらず、多角形状のオーステナイト相の結晶組織が観察された。なお、エッチングには、マーブル液を用いた。
【００６９】
（比較例１）
実施例１との比較のため、２６Ｃｒのフェライト系のステンレス鋼を素材として複数のステンレス鋼製の部品を作製し、これらの部品を６０Ｎｉ−３０Ｃｒ−（残りＰ，Ｓｉ）の組成を有するＮｉろう材と共に組み付けた比較例１のワークを作製した。
【００７０】
そして、そのワークを加熱炉１３の処理室１２内に入れ、ガス供給装置１１から処理室１２内にアルゴンガスを導入させながら、加熱炉１３によって処理室１２内の温度を処理温度Ｔ１である１０８０℃まで昇温させ、その処理温度を１５分間保持させることで、ワーク中のＮｉろう材を溶融させて、ワーク中の複数のステンレス鋼製の部品同士をろう付けした。
【００７１】
次いで、排気装置１６により処理室１２内のアルゴンガスを排気させつつ、ガス供給装置１１から処理室１２内に窒素ガスを供給して、処理室１２内のガスをアルゴンガスから窒素ガスに換え、窒素ガスを予め設定された濃度に調節した。そして、ワークＷを、窒素吸収処理を施すときの窒素ガス中に配置しつつ、１２００℃に加熱して、２４０分間の固相窒素吸収法による窒素吸収処理を施した。
【００７２】
その結果得られた処理済みの排気系部品には、図４に示したような窒素固溶限が大きい高耐食の組織（γ相）は見られなかった。また、ろう付け後の窒素吸収処理の温度を十分に高くしなかったため、ろう付け境界部と基材の組織にそれぞれＣｒ２Ｎが生じることとなり、十分な耐食性が得られなくなっていた。
【００７３】
（比較例２）
図７および図８は、比較例２の排気系部品の製造方法を示す図である。
【００７４】
比較例２では、比較例１と同様のワークを作製し、そのワークを比較例１と同条件で加熱して、ワーク中の複数のステンレス鋼製の部品同士をろう付けした。
【００７５】
次いで、排気装置１６により処理室１２内のアルゴンガスを排気させつつ、ガス供給装置１１から処理室１２内に窒素ガスを供給して、処理室１２内のガスをアルゴンガスから窒素ガスに換え、窒素ガスを予め設定された濃度に調節した。そして、ワークＷを、窒素吸収処理を施すときの窒素ガス中に配置しつつ、処理温度を１２６０℃近くに加熱して、２４０分間の固相窒素吸収法による窒素吸収処理を施した。
【００７６】
その結果得られた処理済みの排気系部品においては、図７（ａ）に示すように、ろう付け部の近傍に窒化物（Ｃｒ２Ｎ、ＣｒＮ）が形成されていた。これは、図７（ｂ）に示すように、Ｎｉろう材（６０Ｎｉ−３０Ｃｒ−（残りＰ，Ｓ））から基材へのニッケル（Ｎｉ）の拡散によって基材の窒素固溶限が低下したことによると考えられる。
【００７７】
例えば、図８に示す高窒素ステンレス鋼の状態図において、窒素濃度Ａｎの組織にニッケルが拡散すると、γ＋Ｃｒ２Ｎの状態となり、窒化物が生成される。よって、基材の固溶Ｃｒ濃度が低下してしまい、耐食性が低下してしまう。一方、窒素含有量が低下すると、高耐食組織（γ相）の状態となるが、窒素固溶限の低下により窒素吸収処理による耐食性向上効果が低下してしまう。
【００７８】
なお、図８の状態図は、公知の非特許文献（独立行政法人 物質・材料研究機構 科学情報発信 元素戦略アウトルック「材料と全面代替戦略」（2007年12月31日発行）第4章 2．4)「ニッケル低減型オーステナイト系ステンレス鋼」）中の状態図を部分的に引用したものである。
【００７９】
このように、比較例２では、ワークの基材がγ相となり、窒素吸収処理によって比較的良好な耐食性が得られるべきところ、ろう付け境界部の組織がγ＋Ｃｒ２Ｎとなって母材成分中の固溶Ｃｒ濃度が低下してしまうため、十分な耐食性が得られなくなっていた。
【００８０】
（第２ないし第４実施形態）
図９（ａ）〜図９（ｃ）は、ろう付け処理と窒素吸収処理を同時並行的に実行しない第２ないし第４実施形態の処理条件を示している。
【００８１】
（第２実施形態）
図９（ａ）に示す第２実施形態の排気系部品の製造方法では、第１実施形態と同様のワークＷを作製し、そのワークＷを第１実施形態と同条件で加熱して、ワーク中の複数のステンレス鋼製の部品同士をろう付けする。
【００８２】
次いで、排気装置１６により処理室１２内のアルゴンガスを排気させつつ（あるいは真空排気状態のまま）、ガス供給装置１１から処理室１２内に窒素ガスを供給して、処理室１２内の雰囲気を窒素ガスに換え、窒素ガスを予め設定された濃度に調節する。そして、ワークＷを、窒素吸収処理を施すときの窒素ガス中に配置しつつ、処理温度をろう付け時の処理温度Ｔ１より低温で窒素吸収処理が可能な処理温度Ｔ２、例えば１１５０℃以上であって処理温度Ｔ１未満の温度に加熱して、固相窒素吸収法による窒素吸収処理を施す。このようにしても、第１実施形態と同等の効果が期待できる。
【００８３】
（第３実施形態）
図９（ｂ）に示す第３実施形態の排気系部品の製造方法では、第１実施形態と同様のワークＷを作製し、そのワークＷを第１実施形態と同条件で加熱して、ワーク中の複数のステンレス鋼製の部品同士をろう付けする。
【００８４】
しかし、本実施形態では、第１実施形態のような複合処理でなく、ろう付け処理と窒素吸収処理とを個別に実行するものであり、図９（ｂ）に示すように、ろう付け処理時と窒素吸収処理時でそれぞれ処理温度Ｔ１までの昇温と処理後の冷却がなされる。それ以外は、第１実施形態と同様である。このようにしても、第１実施形態と同等の効果が期待できる。
【００８５】
（第４実施形態）
図９（ｃ）に示す第４実施形態の排気系部品の製造方法では、第１実施形態と同様のワークＷを作製し、そのワークＷを第１実施形態と同条件で加熱して、ワーク中の複数のステンレス鋼製の部品同士をろう付けする。
【００８６】
本実施形態では、第３実施形態と同様に、ろう付け処理と窒素吸収処理とを個別に実行するが、図９（ｃ）に示すように、ろう付け処理時と窒素吸収処理時で処理温度を相違させる。すなわち、窒素吸収処理時の処理温度Ｔ２を、ろう付け時の処理温度Ｔ１より低温で窒素吸収処理が可能な温度、例えば１１５０℃以上であって処理温度Ｔ１未満の温度に設定して、固相窒素吸収法による窒素吸収処理を施す。それ以外は、第１実施形態と同様である。このようにしても、第１実施形態と同等の効果が期待できる。
【００８７】
なお、上述の各実施形態においては、実質的にニッケル非含有のろう材をＣｏろう材としたが、他のニッケル非含有のろう材であってもよいことはいうまでもない。また、排気系部品をＥＧＲクーラとして説明したが、本発明は、排気マニホールドや排気管、ＥＧＲバルブ等のように、排気接触部を有する他の排気系部品にも適用可能である。また、ワークＷのろう付け温度は、窒素吸収処理時のワークＷの加熱温度以上に設定されるものの、実施例中に示した処理温度や成分比率等は一例に過ぎず、それぞれの値が材料や処理ガス、圧力その他の条件によって変化し得るのは勿論である。さらに、前述のように、ろう付け段階および窒素吸収処理段階で共に窒素ガスを用いて両段階を部分的に同時並行的に実行させることもできるが、雰囲気ガスは、ろう付け段階で不活性ガスまたは真空とし、窒素吸収処理段階で窒素ガスに換えたり、窒素ガスおよび不活性ガスを含む窒素含有の処理ガスに換えたりしてもよい。
【００８８】
以上説明したように、本発明は、フェライト系のステンレス鋼製の部材をろう付けしたワークを高耐食に耐食表面処理することができる排気系部品の製造方法を提供することができるものである。このような本発明は、ろう付け品に耐食表面処理を施して製造される排気系部品に好適な排気系部品の製造方法全般に有用である。
【符号の説明】
【００８９】
１０…処理システム、１１…ガス供給装置、１１ａ…第１ガスボンベ、１１ｂ…第２ガスボンベ、１１ｃ…供給制御ユニット、１１ｄ…雰囲気センサ、１２…処理室、１３…加熱炉、１３ａ…ガス導入口、１３ｂ…ガス排出口、１４…加熱装置、１４ａ…ヒータ、１４ｂ…温度センサ、１４ｃ…加熱制御ユニット、１５…ワーク保持装置、１６…排気装置、Ｐ１…プレス成形工程、Ｐ２…Ｎｉフリーろう付工程、Ｐ３…窒素吸収処理工程、Ｐ４…製品検査工程、Ｔ１…処理温度、ｔｍ１…第１の保持時間、ｔｍ２…第２の保持時間、Ｗ…ワーク
【図１】
2015067876.tif 000003
【図２】
2015067876.tif 000004
【図３】
2015067876.tif 000005
【図５】
2015067876.tif 000006
【図６】
2015067876.tif 000007
【図８】
2015067876.tif 000008
【図９】
2015067876.tif 000009
【図４】
2015067876.tif 000010
【図７】
2015067876.tif 000011