(57)【要約】【課題】真空浸炭やその後の表面加工の実施の確認に好適な真空浸炭部品およびその製造方法並びに製造装置を提供する。【解決手段】真空浸炭により浸炭処理した表面に加工が施される真空浸炭部品の製造方法において、浸炭処理後の焼入れ処理に先立ち、ワークを空気若しくは酸素を混入した雰囲気に予め設定した所定時間晒して、その表面を酸化させ、同時に若しくはその後に焼入れ処理を行うことで、着色した酸化皮膜を形成し、次いで、前記酸化皮膜を形成した部位へ加工を施すことにより、前記酸化皮膜の少なくとも一部を除去するようにした。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空浸炭により浸炭処理した表面に加工が施される真空浸炭部品の製造方法において、
浸炭処理後の焼入れ処理に先立ち、ワークを空気若しくは酸素を混入した雰囲気に予め設定した所定時間晒して、その表面を酸化させ、同時に若しくはその後に焼入れ処理を行うことで、着色した酸化皮膜を形成し、
次いで、前記酸化皮膜を形成した部位へ加工を施すことにより、前記酸化皮膜の少なくとも一部を除去することを特徴とする真空浸炭部品の製造方法。
【請求項２】
前記酸化皮膜の少なくとも一部を、面圧疲労強度を向上させる表面処理加工を施すことにより除去することを特徴とする請求項１に記載の真空浸炭部品の製造方法。
【請求項３】
前記酸化皮膜の少なくとも一部を、機械加工による仕上げ加工を施すことにより除去することを特徴とする請求項１に記載の真空浸炭部品の製造方法。
【請求項４】
前記焼入処理は、ワーク表面への酸化処理後に熱処理油に浸漬してなされることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一つに記載の真空浸炭部品の製造方法。
【請求項５】
前記焼入処理は、空気若しくは酸素を混入した、循環する冷却媒体のガスにワークを晒すことで、表面の酸化と同時にワークを冷却することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一つに記載の真空浸炭部品の製造方法。
【請求項６】
前記酸化皮膜は、ワーク表面の１ミクロン以下の膜厚により形成することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一つに記載の真空浸炭部品の製造方法。
【請求項７】
前記予め設定した所定時間は、１〜５［ｓｅｃ］の範囲で設定されることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一つに記載の真空浸炭部品の製造方法。
【請求項８】
真空浸炭により浸炭処理した表面に表面処理加工若しくは機械加工による仕上げ加工の少なくともいずれか一方が施される真空浸炭部品の製造方法において、
浸炭処理後の焼入れ処理に先立ち、ワークを空気若しくは酸素を混入した雰囲気に予め設定した所定時間晒して、その表面を酸化させ、同時に若しくはその後に焼入れ処理を行うことで、着色した酸化皮膜を形成し、
その後に、ワークＷの表面の光沢を目視により、若しくは、表面の着色皮膜による表面からの特定の波長を持つ反射光の反射率を検出することにより、真空浸炭の処理および未処理を識別することを特徴とする真空浸炭部品の製造方法。
【請求項９】
真空浸炭により浸炭処理した表面に表面処理加工若しくは機械加工による仕上げ加工の少なくともいずれか一方が施される真空浸炭部品の製造装置において、
真空浸炭炉の焼入れ室に、空気若しくは酸素を混入した雰囲気を形成するエアパージ手段と、ワークを冷却するための、ワークを熱処理油を貯留した焼入槽へ浸漬する浸漬手段、若しくは、ワーク周りに冷却媒体のガスを循環させる循環手段からなる冷却手段と、を備えることを特徴とする真空浸炭部品の製造装置。
【請求項１０】
真空浸炭により浸炭処理した表面に表面処理加工若しくは機械加工による仕上げ加工の少なくともいずれか一方が施される真空浸炭部品において、
浸炭処理後の焼入れ処理に先立ち、ワークを空気若しくは酸素を混入した雰囲気に予め設定した所定時間晒して、その表面を酸化させ、同時に若しくはその後に焼入れ処理を行うことで、着色した酸化皮膜を形成し、
前記表面処理加工若しくは機械加工による仕上げ加工の工程において、前記加工領域の酸化皮膜を除去させて形成することを特徴とする真空浸炭部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空浸炭部品およびその製造方法並びに製造装置に関し、特に、真空浸炭後にショットピーニングや研削等の表面加工が施される部品に好適な真空浸炭部品およびその製造方法並びに製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から歯車類やシャフト類の高強度化ならびに高信頼性のために、粒界酸化層が全く認められなくなる真空浸炭処理がなされた後にショットピーニング等による強化により、ピッチング寿命等の面圧疲労強度が高められ、かつまた、歯元疲労強度を高めて、強靭で信頼性の高い高面圧歯車を得る浸炭部品の表面処理方法が提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特許第２９４５７１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記従来例の浸炭部品の表面処理方法では、真空下（１［ｋＰａ］以下）での浸炭処理のため、部品表面に酸化皮膜がほとんど形成されず、処理品の光輝性に優れている。このため、その後に実施されるショットピーニング等の表面加工によっても表面色の変化が少なく、ショットピーニングが実施されたか否か見分けがつかず、ショットピーニングの処理がされないまま後工程に流される懸念があった。また、同様の理由により、後工程での部品に対して、真空浸炭が実施されている部品か真空浸炭されていない部品かを識別することが外観からは判定できないという不具合もあった。
【０００４】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、真空浸炭やその後の表面加工の実施の確認に好適な真空浸炭部品およびその製造方法並びに製造装置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】
【０００５】
本発明は、真空浸炭により浸炭処理した表面に加工が施される真空浸炭部品の製造方法において、浸炭処理後の焼入れ処理に先立ち、ワークを空気若しくは酸素を混入した雰囲気に予め設定した所定時間晒して、その表面を酸化させ、同時に若しくはその後に焼入れ処理を行うことで、着色した酸化皮膜を形成し、次いで、前記酸化皮膜を形成した部位へ加工を施すことにより、前記酸化皮膜の少なくとも一部を除去するようにした。
【発明の効果】
【０００６】
したがって、本発明では、浸炭処理後の焼入れ処理に先立ち、ワークを空気若しくは酸素を混入した雰囲気に予め設定した所定時間晒して、その表面を酸化させ、同時に若しくはその後に焼入れ処理を行うことで、着色した酸化皮膜を形成し、次いで、前記酸化皮膜を形成した部位へ加工を施すことにより、前記酸化皮膜の少なくとも一部を除去するようにしたことにより、工程を増やすことなく、焼入れと同時にワーク表面に酸化被膜を形成することができ、ワークへの加工の実施をワーク表面の酸化被膜の有無により容易に確認することができる。このため、真空浸炭の未処理品や加工の洩れ品の後工程への流出を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の真空浸炭部品およびその製造方法並びに製造装置を各実施形態に基づいて説明する。
【０００８】
（第１実施形態）
図１〜図５は本発明を適用した第１実施形態の真空浸炭部品およびその製造方法を示し、図１（Ａ）は本発明を適用した第１実施形態の真空浸炭部品の製造方法を示す工程図、図１（Ｂ）は表面処理加工の種類および方法を示す工程図、図２は真空浸炭部品の製造装置を構成する真空浸炭炉の概略構成図、図３は真空浸炭部品およびその製造装置の説明図、図４は真空浸炭部品の着色状態を示す説明図、図５は焼入室と焼入槽とのレイアウトを示す説明図である。
【０００９】
図１（Ａ）は、真空浸炭部品として、車両のファイナルドライブ装置におけるドライブギヤシャフトの浸炭焼入れからファイナルドライブ装置への組立・出荷工程までの工程図である。ファイナルドライブ装置におけるドライブギヤシャフトは、図示しない前工程において、素材を鍛造し、切削加工等による機械加工により歯車として加工されたワークが前洗浄されて投入される。このワークの表面色は、ワーク素材が本来備えている表面色である銀白色を呈している。まず、浸炭工程炉により真空浸炭処理（Ｓ１）および油焼入れ処理（Ｓ２）が実施され、次に、前記真空浸炭・焼入れ処理がなされたワークの表面に付着した焼入れ油を洗浄（Ｓ３）する。
【００１０】
次いで、表面処理工程（Ｓ４）において、例えば、粒径が０．０５〜０．２［ｍｍ］の鉄系ショットを用いてショットピーニングを実施して表面近傍の残留応力値を高める。この表面処理により、ピッチング寿命等の面圧疲労強度が高められ、かつまた、歯元疲労強度が高いものとなり、強靭で信頼性の高い高面圧歯車を形成することができる。そして、仕上げ加工工程（Ｓ５）、例えば、研削工程およびラッピング工程において、ワークの歯車の歯面および軸受け部分の表面が仕上げ研削され、ラッピング仕上げされる。その後、ファイナルドライブ装置のドリブンギヤとして組付けられ（Ｓ６）、ファイナルドライブ装置として出荷（Ｓ７）される。
【００１１】
本実施形態における真空浸炭部品の製造方法は、前記真空浸炭・油焼入れ工程（Ｓ１、Ｓ２）において、真空浸炭（Ｓ１）と油焼入れ（Ｓ２）との間の工程において実施される。
【００１２】
図２は、前記真空浸炭・油焼入れ装置を構成する真空浸炭炉１を示し、被処理物であるワークＷを積載したトレイまたはバスケットを投入室２から搬入させて、真空中で予熱・昇温・浸炭・拡散・降温の各処理を施す真空浸炭室３と、真空浸炭室３での処理を施したワークＷに対して焼入れする焼入れ室４と、を備え、これらの室２〜４は隣接する室との間、投入室２の投入口および焼入れ室４の搬出口には、夫々気密性を保持するための気密シャッタ６が配置されている。
【００１３】
前記投入室２、真空浸炭室３、焼入れ室４は、夫々管路を介して真空ポンプ７に接続され、真空ポンプ７により減圧状態とされ、投入室２は切換えバルブ８により真空状態に代えて大気若しくは窒素ガス等の不活性ガスを切換えて導入可能としている。また、これらの室２〜４には、図示しないが、窒素ガス等の不活性ガスが常時供給されている。また、真空浸炭室３には、図示しないが、炭化水素ガス（例えば、アセチレン、プロパン等）が真空浸炭の各処理段階に応じて選択的に供給される。前記真空浸炭室３は、真空浸炭の各処理に対応して独立した予熱室、昇温室、浸炭室、拡散室、降温室に分割形成して、夫々を気密シャッタで連通させるようにしてもよい。
【００１４】
前記焼入れ室４には、図示しないトレイまたはパレットの昇降装置と、焼入槽１０とが装備されている。前記焼入室４の下方には、図５に詳細に示すように、焼入油を貯留した焼入槽１０が配置され、焼入槽１０に貯留された焼入油は攪拌手段により常時攪拌され、その温度を５０℃〜２５０℃の範囲で温度管理されている。そして、真空浸炭室３で浸炭処理されて所定の焼入れ温度まで降温されたワークＷがトレイまたはパレットに積載されて搬入される。搬入されたワークＷは、前記昇降装置により焼入槽１０に浸漬されて焼入れ処理され、その後、昇降装置により再び上昇されて、搬出される。以上に説明した真空浸炭炉１の構成は一般的なものである。
【００１５】
本実施形態における焼入れ室４には、真空浸炭室３で浸炭処理されて所定の焼入れ温度まで降温されたワークＷの焼入れ槽１０への浸漬に先立って、各ワークＷの必要部位に対して外部空気（エア）が所定時間（例えば、１〜１０［ｓｅｃ］）だけ吹付けられる。外部空気の吹付けは、外部コンプレッサ１２から管路１３および遮断弁１４を介して実行される。ワークＷに吹付けられた外部空気は、コンプレッサ７により管路を介して吸引されて外部に排出される一方、焼入れ室４には窒素ガス等の不活性ガスにより所定の負圧に保持され、ワークＷの搬出時には窒素ガス等により大気圧相当に復圧される。
【００１６】
なお、前記外部空気の吹付けは、例えば、図３に示すように、ワークＷの表面処理加工や機械加工による仕上げ加工される領域Ａと、これらの加工がなされない領域Ｂとの両領域に対して外部空気を吹付ける位置にノズル１１を配列させて実行してもよい。
【００１７】
以上の構成の真空浸炭炉による真空浸炭部品の製造方法について以下に説明する。
【００１８】
前記真空浸炭炉１の真空浸炭室３によるワークＷの予熱処理、昇温処理、浸炭処理、拡散処理および降温処理の各処理工程は従来一般に実施されている処理と同様に実施される。そして、真空浸炭室３で浸炭処理されて所定の焼入れ温度まで降温されたワークＷがトレイまたはパレットに積載されて焼入室４に搬入される。
【００１９】
焼入れ室４に搬入されたワークＷに対して、焼入れ油槽１０への浸漬に先立って、ワークＷに対して外部空気を所定時間（例えば、１〜１０ｓｅｃ）だけ吹付ける。外部空気に晒されたワークＷの表面は、全表面において薄く（ミクロンオーダ未満）酸化される。なお、図３に示すように、各ワークＷの必要部位に対してノズル１１から外部空気を所定時間（例えば、１〜１０ｓｅｃ）だけ吹付けるようにしてもよい。この場合には、ノズル１１から噴射された外部空気に晒されたワークＷの前記領域Ａ、Ｂの表面が薄く（ミクロンオーダ未満）酸化される。
【００２０】
所定時間後に、昇降装置により降下されて、油槽１０の焼入れ油に浸漬されてワークＷに対して焼入れ処理される。前記ワークＷに吹付けられた外部空気は、管路を介してコンプレッサ７より外部へ排出される一方、焼入れ室４には窒素ガス等の不活性ガスにより所定の負圧（２０ＫＰａ程度）からワークＷの搬出時までには大気圧相当（１００ＫＰａ程度）に徐々に窒素ガス等により復圧される。
【００２１】
焼入槽１０への所定時間の浸漬後に、昇降装置によりワークＷを元の位置に上昇させ、外部へ気密シャッタ６を開放して搬送して、次工程の洗浄工程Ｓ３へ搬送し、焼入室４の焼入槽１０への浸漬により付着した焼入油を洗浄する。
【００２２】
前記洗浄されたワークＷ表面は、その全表面において、青紫色の酸化皮膜が形成されて着色されている。前記焼入室４での前記外気によるパージ時間が長いと、焼入油への浸漬が遅れるため、ワークＷ表面に不完全焼入組織が生じたり、焼入室４の酸素濃度が高くなり、焼入油への酸素の溶け込み度合いが高まり、焼入油の劣化を引き起こす。また、所定の焼入油面圧に制御できないことから、焼入れ時の冷却速度が不安定となりやすい。また、外気によるパージ時間が短いと、ワークＷの外気パージ領域に均一に酸化着色されない。なお、本実施形態における真空浸炭部品においては、必ずしも均一に酸化着色される必要性は低い。
【００２３】
なお、図３に示す方法により焼入室４で外気によるパージを実行すれば、全体的に本来の銀白色を呈するものの、外気に晒された部分の表面部位において、青紫色の酸化皮膜が形成されて着色させることもできる。この着色領域は、図４に示すように、ワークＷの表面処理加工される領域Ａを含み、ワークＷの表面処理加工される領域Ａの全体をカバーする必要は無く、表面処理加工される領域Ａの一部のみをカバーすればよく、同様に、表面処理加工されない領域Ｂにおいても、その一部の領域のみをカバーすることが望ましい場合もある。
【００２４】
このように、真空浸炭後、特別に工程を追加することなく、真空浸炭処理後の部品表面の表面色を銀白色から赤紫色に酸化着色させることができる。この酸化着色皮膜は、強靭で信頼性の高い高面圧歯車とするために後工程で実施されるショットピーニング等の表面処理加工や機械加工による仕上げ加工により、着色された表面酸化皮膜が除去（この場合には剥離）される範囲を少なくとも含めてそれ以外の表面部位にも施されていることが望ましい。
【００２５】
このように、ワークＷの着色された表面色を確認することにより、後工程において、真空浸炭が実施されている部品か真空浸炭されていない部品かの識別することが外観から容易に判定できる。前記酸化着色された表面色の確認は、真空浸炭工程の直後や後工程である表面処理工程若しくは仕上げ加工工程の前後において、ワークＷの表面の光沢を目視により、又は、表面の子光（着色されたことによる表面からの特定の波長を持つ反射光）の反射率を検出するセンサ等により、検知することができる。後工程である表面処理工程若しくは仕上げ加工工程の前後においては、後述するように、加工された表面部位と加工されない表面部位との表面光沢の違いが明確となるため、より一層容易に、真空浸炭の処理済，未処理を判別（識別）することができる。このため、真空浸炭工程を経由していないワークWが後工程へ流出して表面処理や仕上げ加工されることを防止することができる。
【００２６】
次いで、表面処理工程（Ｓ４）において、ワークＷの歯車の歯面に対して、例えば、粒径が０．０５〜０．２［ｍｍ］の鉄系ショットを用いてショットピーニングを実施して表面近傍の残留応力値を高める。この表面処理加工により、ピッチング寿命等の面圧疲労強度が高められ、かつまた、歯元疲労強度が高いものとなり、強靭で信頼性の高い高面圧歯車を形成することができる。この表面処理は同時に、ワークＷの歯車の歯面・歯底部分に付着していた膜厚がミクロンオーダ以下の酸化皮膜を、ワークの歯面の表面から除去（以下では、「剥離」を含めて「除去」という）させ、歯面全体をワーク素材が本来備えている表面色である銀白色とする。なお、前記表面処理工程（Ｓ４）でなされる処理方法として、ショットピーニングを例示したが、それ以外の処理方法として、例えば、図１（Ｂ）に示すように、ショットブラストやマイクロショット（ＦＰＰ）を採用するものであってもよく、また、これらを組合わせて採用するものであってもよい。
【００２７】
また、ワークＷ表面に形成される酸化皮膜の膜厚は前記したようにミクロンオーダ以下であるため、部品単体、例えば、浸炭層への強度的な影響を及ぼさない。また、ワークＷ表面の酸化皮膜形成により、浸炭層の腐食および破壊起点などの形成を行わないため、強度への影響を及ぼさない。さらに、表面処理後の残留応力分布も、従来の酸化皮膜がない場合と同等となる。
【００２８】
一方、表面処理加工の範囲から外れた領域、例えば、ワークＷの歯車面から外れた部分に付着する酸化着色皮膜は、依然としてワークＷ表面に黒色となって残っている。このため、表面処理領域と表面処理領域外とのワークＷ表面色を対比することにより、表面処理加工が確実になされたことを確認することができる。また、表面処理加工がなされた部位の表面状態が明確となるため、黒皮残り等の表面処理工程における処理異常の発見も容易となる。このように、表面処理の有無および正常に表面処理されたか否かが容易に識別できるので、表面処理洩れ品の後工程への流出を防ぐことができる。
【００２９】
その後の仕上げ加工工程（Ｓ５）、例えば、研削工程およびラッピング工程において、ワークＷの歯車の歯面および軸受け部分の表面が仕上げ研削され、ラッピング仕上げされる。前記着色した酸化皮膜は、ワークＷの歯面部分においては表面処理工程（Ｓ４）において除去（剥離）されているため、仕上げ研削およびラッピング仕上げ等の機械加工に対して悪影響を及ぼすことがなく、その生産性およびその他に影響を及ぼさない。また、ワークＷの歯車の軸受け部分の着色した酸化皮膜も、仕上げ加工工程の仕上げ研削およびラッピング仕上げ等の機械加工により除去されるため、仕上げ加工等の機械加工領域と機械加工領域外とのワークＷ表面色を対比することにより、機械加工が確実になされたことを確認することができる。また、機械加工された部位における黒皮残り等の加工不良も同時に確認することができる。このように、機械加工の有無および加工の正常・異常が容易に識別できるので、機械加工洩れ品の後工程への流出を防ぐことができる。その後に、ファイナルドライブ装置のドリブンギヤとして組付けられ（Ｓ６）、ファイナルドライブ装置として出荷（Ｓ７）される。
【００３０】
本実施形態においては、以下に記載する効果を奏することができる。
【００３１】
（ア）真空浸炭により浸炭処理した表面に加工が施される真空浸炭部品の製造方法において、浸炭処理後の焼入れ処理に先立ち、ワークＷを空気若しくは酸素を混入した雰囲気に予め設定した所定時間晒して、その表面を酸化させ、その後に熱処理油に浸漬して焼入れ処理を行うことで、着色した酸化皮膜を形成し、次いで、前記酸化皮膜を形成した部位へ加工を施すことにより、前記酸化皮膜の少なくとも一部を除去するようにした。このため、工程を増やすことなく、焼入れと同時にワーク表面に酸化被膜を形成することができ、ワークＷへの加工の実施をワーク表面の酸化被膜の有無により容易に確認することができる。このため、真空浸炭の未処理品や加工の洩れ品の後工程への流出を防ぐことができる。
【００３２】
前記ワーク表面への加工としては、ショットピーニング，ショットブラスト,マイクロショット（ＦＰＰ）等の表面処理加工および／又は切削や研削等の機械加工による仕上げ加工が代表的な加工であるが、これらの加工実施をワーク表面の酸化皮膜の除去（剥離）の有無により容易に確認することができる。このため、前記加工の洩れ品の後工程への流出を防ぐことができる。
【００３３】
（イ）酸化皮膜は、ワークＷ表面の１ミクロン以下の膜厚により形成することにより、浸炭層の腐食および破壊起点等の形成が生じることがなく、強度への影響を及ぼさない。しかも、表面処理加工若しくは機械加工による仕上げ加工により容易に除去（剥離）することができ、表面処理加工若しくは機械加工による仕上げ加工後の残留応力分布も従来の皮膜がない場合と同等とてきる。そして、ワークＷの後工程（研磨、ラップ）に対しても、生産性およびその他に影響を及ぼさない。
【００３４】
（ウ）予め設定した所定時間として、１〜５［ｓｅｃ］の範囲で設定されることにより、外気によるパージ時間が長いと、焼入油への浸漬が遅れるため、ワークＷ表面に不完全焼入組織が生じ、また外気によるパージ時間が短いと、ワークＷの外気パージ領域に均一に着色されない。このように、真空浸炭後、特別に工程を追加することなく、真空浸炭処理後の部品Ｗの表面色を確実に銀白色から酸化被膜による赤紫色に着色することができる。
【００３５】
（エ）浸炭処理後の焼入れ処理に先立ち、ワークＷを空気若しくは酸素を混入した雰囲気に予め設定した所定時間晒して、その表面を酸化させ、その後に焼入れ処理を行うことで、着色した酸化皮膜を形成し、その後に、ワークＷの表面の光沢を目視により、若しくは、表面の着色皮膜による表面からの特定の波長を持つ反射光の反射率を検出することにより、真空浸炭の処理および未処理を識別することにより、真空浸炭の処理済，未処理を判別（識別）することができる。このため、真空浸炭工程を経由していないワークＷが後工程へ流出して表面処理や仕上げ加工されることを防止することができる。
【００３６】
（オ）真空浸炭により浸炭処理した表面に表面処理加工若しくは機械加工による仕上げ加工の少なくともいずれか一方が施される真空浸炭部品において、浸炭処理後の焼入れ処理に先立ち、ワークＷを空気若しくは酸素を混入した雰囲気に予め設定した所定時間晒して、その表面を酸化させ、その後に熱処理油に浸漬して焼入れ処理を行うことで、着色した酸化皮膜を形成し、表面処理加工若しくは機械加工による仕上げ加工により、表面部位に加工を施し、前記酸化皮膜の少なくとも一部を除去（剥離）することにより、ワーク表面の真空浸炭による酸化皮膜、および酸化皮膜が表面処理加工若しくは機械加工による仕上げ加工により一部が除去（剥離）されていることより、ワークＷの加工履歴を確実に確認することができる。
【００３７】
（第２実施形態）
図６〜図７は本発明を適用した第２実施形態の真空浸炭部品およびその製造方法を示し、図６は本発明を適用した第２実施形態の真空浸炭部品の製造方法を示す工程図、図７は真空浸炭部品の製造装置を構成する真空浸炭炉におけるガス焼入装置の概略構成図である。本実施形態においては、真空浸炭後の焼入工程で油焼入に代えてガス焼入を実施する構成を第１実施形態に追加したものである。なお、第１実施形態と同一装置には同一符号を付してその説明を省略ないし簡略化する。
【００３８】
図６は、本実施形態の真空浸炭部品の製造工程は、第１実施形態と同様に、真空浸炭部品として、車両のファイナルドライブ装置におけるドライブギヤシャフトの浸炭焼入れからファイナルドライブ装置への組立・出荷工程までの工程図である。本実施形態においては、浸炭工程炉により真空浸炭処理（Ｓ１）が実施され、次いでなされる焼入処理において、ガス焼入処理（Ｓ１０）が実施される際に、冷却媒体のガスにエア（又は酸素，水蒸気等）を混合することで焼入と同時にワークＷの表面に酸化着色皮膜を形成させるようにした。その後の、洗浄（Ｓ３）、表面処理工程（Ｓ４）、仕上げ加工工程（Ｓ５）、組立工程（Ｓ６）、出荷工程（Ｓ７）も第１実施形態と同様に実施される。
【００３９】
図７は、前記ガス焼入処理に使用されるガス焼入装置を示す。このガス焼入装置２０は、ワークＷを載置する台が設置されたガス焼入室２１を備え、ガス焼入室２１には、真空浸炭室３での処理を施したワークＷが搬入口２２（図中奥側の気密扉）を通って搬入され、焼入処理されたワークＷは図示しない手前側の搬出口(気密扉)から搬出される。ガス焼入装置２０内には不活性ガス（Ｎ2,Ｈｅ）が雰囲気ガスとして導入されており、不活性ガスの圧力は、真空浸炭室３からワークＷを搬入させる際には、真空浸炭室３と同じ真空圧に調整され、ワークＷが冷却開始時点から徐々に大気圧まで復圧され、冷却終了時点で大気圧に維持されて、搬出口を開いてワークＷがガス焼入室２１から搬出される。
【００４０】
ガス焼入室２１の上部（天井）と下部（床）には冷却媒体のガスが均一にワークＷに吹付けられるよう、ガス焼入室２１に流入され且つガス焼入室２１から流出させるためのディストリビュータ２３が設けられている。ガス焼入室２１から流出した冷却媒体のガスは、モータ２４により駆動されるターボブロワ２５により吸引され、途中に配置した熱交換器２６を通過することで温度調節され、ターボブロワ２５により再び送り出されてディストリビュータ２３を介してガス焼入室２１に流入され、この経路を循環することで、ワークＷを冷却する。
【００４１】
冷却媒体である不活性ガスの温度は、熱交換器２６との熱交換により、例えば、焼入開始から所定時間までは、約３００℃程度に維持され、所定時間の経過後に約５０℃程度に低下されるよう制御される。熱交換器２６の冷媒の温度制御は装置外の図示しない外部熱交換器により制御される。
【００４２】
そして、本実施形態においては、ガス焼入を行う際に、冷却媒体のガスにエア（又は酸素，水蒸気等）を混合することで焼入と同時に部品表面に酸化着色を施すようにしたものである。従って、(洗浄後の)ワークＷ表面は、その全表面において、青紫色の酸化皮膜が形成されて着色されている。このように、真空浸炭後、特別に工程を追加することなく、真空浸炭処理後の部品表面の表面色を銀白色から赤紫色に酸化着色させることができる。
【００４３】
従って、ワークＷの着色された表面色を確認することにより、後工程において、真空浸炭が実施されている部品か真空浸炭されていない部品かの識別することが外観から容易に判定できる。また、第１実施形態と同様に、前記酸化着色された表面色の確認を、真空浸炭工程の直後や後工程である表面処理工程若しくは仕上げ加工工程の前後において、ワークＷの表面の光沢を目視により、又は、表面の子光（着色されたことによる表面からの特定の波長を持つ反射光）の反射率を検出するセンサ等により、検知することができる。後工程である表面処理工程若しくは仕上げ加工工程の前後においては、後述するように、加工された表面部位と加工されない表面部位との表面光沢の違いが明確となるため、より一層容易に、真空浸炭の処理済，未処理を判別（識別）することができる。このため、真空浸炭工程を経由していないワークＷが後工程へ流出して表面処理や仕上げ加工されることを防止することができる。
【００４４】
続く、表面処理工程（Ｓ４）において、ワークＷの歯車の歯面に対して、例えば、ショットピーニング、ショットブラストやマイクロショット（ＦＰＰ）を単独若しくはこれらを組合わせて実施して表面近傍の残留応力値とピッチング寿命等の面圧疲労強度が高められ、かつまた、歯元疲労強度が高いものとなり、強靭で信頼性の高い高面圧歯車を形成することができる。そして、この表面処理においても、ワークＷの歯車の歯面・歯底部分に付着していた、膜厚がミクロンオーダ以下の酸化皮膜を、ワークＷの歯面の表面から除去（剥離）させ、歯面全体をワーク素材が本来備えている表面色である銀白色とする。一方、表面処理の範囲から外れた領域、例えば、ワークＷの歯車面から外れた部分に付着する酸化着色皮膜は、依然としてワークＷ表面に黒色となって残っている。
【００４５】
従って、表面処理領域と表面処理領域外とのワークＷ表面色を対比することにより、表面処理加工が確実になされたことを確認することができる。また、表面処理加工がなされた部位の表面状態が明確となるため、黒皮残り等の表面処理工程における処理異常の発見も容易となる。このように、表面処理の有無および正常に表面処理されたか否かが容易に識別できるので、表面処理洩れ品の後工程への流出を防ぐことができる。
【００４６】
その後の仕上げ加工工程（Ｓ５）において、研削工程およびラッピング工程等により、ワークＷの歯車の歯面および軸受け部分の表面が仕上げ研削され、ラッピング仕上げすると、ワークＷの歯面部分においては、前記着色した酸化皮膜は表面処理工程（Ｓ４）において除去されているため、仕上げ研削およびラッピング仕上げ等の機械加工に対して悪影響を及ぼすことがなく、その生産性およびその他に影響を及ぼさない。
【００４７】
また、ワークＷの歯車の軸受け部分の着色した酸化皮膜は、仕上げ加工工程の仕上げ研削およびラッピング仕上げ等の機械加工により、除去（剥離）されるため、仕上げ加工等の機械加工領域と機械加工領域外とのワークＷ表面色を対比することにより、機械加工が確実になされたことを確認することができる。また、機械加工された部位における黒皮残り等の加工不良も同時に確認することができる。このように、機械加工の有無および加工の正常・異常が容易に識別できるので、機械加工洩れ品の後工程への流出を防ぐことができる。
【００４８】
本実施形態においては、第１実施形態における効果（ア）〜（オ）に加えて以下に記載した効果を奏することができる。
【００４９】
（カ）真空浸炭により浸炭処理した表面に表面処理加工若しくは機械加工による仕上げ加工が施される真空浸炭部品の製造方法において、浸炭処理後の焼入れ処理に先立ち、ワークＷを空気若しくは酸素を混入した、循環する冷却媒体のガスにワークＷを晒すことで、表面の酸化と同時にワークＷを冷却することで、その表面を酸化させ、同時に焼入れ処理を実施して、着色した酸化皮膜を形成し、次いで、ワークＷに表面処理加工若しくは機械加工による仕上げ加工を施すことにより、仕上げ加工領域の前記酸化皮膜を除去（剥離）させるため、ガス焼入（ガス冷却）においても、工程を増やすことなく、第１実施形態と同様な効果（ア）〜（オ）を奏することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
真空浸炭部品として、車両のファイナルドライブ装置におけるドライブギヤについて説明したが、ドライブギヤに噛合うクラウンギヤにも適用可能であり、また、他の歯車部品やシャフト部品に対しても適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１（Ａ）】本発明を適用した第１実施形態の真空浸炭部品およびその製造方法を示す工程図。
【図１（Ｂ）】表面処理加工の種類および方法を示す工程図。
【図２】同じく真空浸炭部品の製造装置を構成する真空浸炭炉の概略構成図。
【図３】真空浸炭部品およびその製造装置の説明図。
【図４】真空浸炭部品の着色状態を示す説明図。
【図５】焼入室と焼入槽とのレイアウトを示す説明図。
【図６】本発明を適用した第２実施形態の真空浸炭部品の製造方法を示す工程図。
【図７】真空浸炭部品の製造装置を構成する真空浸炭炉におけるガス焼入装置の概略構成図。
【符号の説明】
【００５２】
Ｗ  ワーク、部品
１  真空浸炭炉
２  装入室
３  真空浸炭室
４  焼入れ室
６  気密シャッタ
７、１２  コンプレッサ
８  切換えバルブ
１０  油槽
１１  ノズル
【図１（Ａ）】
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【図１（Ｂ）】
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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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【図６】
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【図７】
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