(57)【要約】【課題】　追加の方法ステップを要することなく、部材上に剥離しにくい黒い表面を形成する。【解決手段】　処理室の内部で同時に炭素放出媒質を供給しながら部材の表面に熱処理を施す。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
　部材を黒化するための方法において、処理室（１）の内部で同時に炭素放出媒質を供給しながら表面に熱処理を施すことを特徴とする部材を黒化するための方法。
【請求項２】
　前記熱処理を低圧下で行うことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
　０．０１ｍｂａｒ乃至１００ｍｂａｒの低圧を加えることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
　０．１ｍｂａｒ乃至１５ｍｂａｒの低圧を加えることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
　前記熱処理を２００°Ｃ乃至７００°Ｃで実施することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
　前記熱処理を３００°Ｃ乃至５７０°Ｃで実施することを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
　前記熱処理を特に好ましくは３５０°Ｃ乃至４７５°Ｃで実施することを特徴とする請求項に５記載の方法。
【請求項８】
　温度及び／又は圧力に応じて処理時間を調節することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
　圧力に応じて処理室内の炭素含量を調節することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
　炭素放出媒質を気相で供給することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
　炭素放出媒質を液相で供給することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
　炭素放出媒質として炭化水素、特にアセチレン、及び／又は一酸化炭素を供給することを特徴とする、請求項１乃至１１のいずれか１項記載の方法。
【請求項１３】
　加熱可能な処理室（１）と、炭素放出媒質を制御しながら供給（５）するための装置とを有する請求項１乃至１２に記載の方法を実施するための装置。
【請求項１４】
　処理室（１）が減圧可能であることを特徴とする請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
　減圧用の真空ポンプ（４）を設けたことを特徴とする請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
　炭素放出媒質を制御しながら供給するために、処理室（１）の雰囲気中に含まれる炭素含量の監視装置（６）を設けたことを特徴とする請求項１２乃至１５のいずれか１項記載の装置。
【請求項１７】
　処理室（１）が炉であることを特徴とする、請求項１２乃至１６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１８】
　炉が内張りを備えていることを特徴とする請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
　前記内張りが交換可能であることを特徴とする請求項１８に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は、部材を黒化するための方法に関する。さらに本発明は、本発明による方法を実施するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
　従来の技術より、黒い表面を形成するための種々の方法が知られている。これらは、気相雰囲気又は液相媒質の内部で行う酸化法、及び電解処理である。黒い表面を形成する目的は、たとえば部材の表面を高級にすること、たとえば薄膜状の錆に対して表面を耐食性にすること、及びより高い耐摩耗性を達成することである。
【０００３】
　欧州特許第０６５５５１２号に基づき、窒化法又は浸炭窒化法に続いて金属工作物上に一様な酸化皮膜を形成する方法が公知である。この方法では、窒化又は浸炭窒化の後で工作物を所定の時間、酸化雰囲気に曝露する。後酸化において、主として窒化鉄もしくは窒化カーボンからなる工作物の外側皮膜が薄い酸化鉄皮膜に変化する。この場合、Ｆｅ３Ｏ４からなる皮膜が追求される。この皮膜は黒色を呈する。欠点は、別個に行われる後処理が追加の作業工程をなすことである。
【０００４】
　ドイツ特許ＤＥ４３３３９４０Ｃ１号に基づき、特に鉄鋼部品及び／又は鋳物部品などの部品を処理するための方法が公知である。この方法では黒い表面を形成するために、炉室内を焼き入れ温度にして、還元作用又は酸化作用をもった反応ガスを導入するか、又は蒸発させることによって、炉内の部品を同時に酸化及び焼き入れする。この場合の欠点は、高温状態で直接装入するために炉に負荷がかかることである。さらに、加熱時に早期の酸化を防ぐため部品を防炎シートで囲まなければならない。
【０００５】
　表面を黒化する別の可能性は、焼き戻し後に工作物をエマルジョン内で急冷して、酸化表面を黒くすることである。この欠点は、追加の方法ステップが必要になること、エマルジョンを微生物の発生から保護しなければならないこと、及びエマルジョンは高価な追加処置によってしか処分できないことである。
【０００６】
　部材表面を黒化するためのさらに別の可能性は、液体中で後処理を行うことである。この場合、焼き入れ後に部材を、いわゆるブラウニング浴又は塩浴に浸漬する。この方法でも追加の方法ステップが必要であり、また浴の製造、監視及び除去が面倒である。特に塩浴の場合はシアン化物を含んでいるという問題がある。そのため処分は手間がかかり、高価である。
【０００７】
　さらに別の可能性は、電解液中で電気分解によって黒化するものである。これは、たとえば黒色クロメート処理である。しかしこの方法は金属が析出する際に膜厚が不均一になると、色にばらつきが生じることがある。さらに、追加の方法ステップが必要となり、また電解液の処分が面倒な点が短所である。
【０００８】
　すべての酸化法に共通する欠点は、酸化皮膜が厚すぎるか、又は酸化皮膜と表面との間に十分な付着性がない場合に、酸化皮膜が剥離しやすいことである。しかし十分な黒化を達成するために、より大きい膜厚が必要とされることもある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
　本発明の課題は、追加の方法ステップを要することなく、部材に剥離しにくい黒い表面
を形成する方法を提供することである。製造、保守及び処分の際に高価な液体や浴を使用する必要がないようにする。さらに、この方法を実施するための装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
　この課題を解決するために本発明では、処理室の内部で同時に炭素放出媒質を供給しながら表面に熱処理を施すようにした。すでに処理室内にある部材の表面は、炭素と接触させられる。炭素は炭素放出媒質の分解によって生じる。この分解は熱供給によって行われる。炭素は部材の表面と反応して部材を黒化する。
【００１１】
　これにより、上に掲げた欠点を回避して、真っ黒い表面が得られることが有利である。この方法により、焼き入れ後に貧相な外観を呈することのある工具に、特別黒い表面を形成できる。さらに、部材の耐食性も高めることができる。表面は「サテン状の」光沢を有するので、ステレオ装置のハウジングや、機能性だけでなくデザイン的な要素も兼ねたその他の金属部品に、非常に良好で、しかも耐久性に富んだ装飾的な表面を提供できる。
【００１２】
　本発明の有利な構成において、熱処理を低圧下で行う。この場合、０．０１ｍｂａｒ乃至１００ｍｂａｒの低圧を加えることができる。低圧が０．１ｍｂａｒ乃至１５ｍｂａｒの範囲で推移することが好ましい。この低圧により、炉室内で炭素含量の供給がより好適に行われて、炉室が煤けるのを防ぐ。圧力が高いと、特に大気条件下では炭素放出媒質の供給可能な割合が高くなりすぎ、そのために炉室が煤けるという不利な結果が避けられない。これに伴って炭素放出媒質のコストも高くなり、また最適なプロセスを保証するために炉の煤を定期的に取り除かなければならない。
【００１３】
　熱処理自体は２００°Ｃ乃至７００°Ｃの温度で実施できる。この温度範囲では炭素と部材の表面との良好な反応が達成される。熱処理の温度は好ましくは３００°Ｃ乃至５７０°Ｃであり、特に好ましくは３５０°Ｃ乃至４７５°Ｃである。この場合、熱処理の時間は温度及び／又は圧力を変化させることによって調節できる。炭素含量自体は処理室内部で圧力の変化によって調節できる。このような調節は、処理室内における雰囲気を処理時間にわたって変化させるために必要である。
【００１４】
　炭素放出媒質は気相で供給できる。さらに、炭素放出媒質を液相で供給することも可能である。炭素放出媒質として炭化水素、特にアセチレン、一酸化炭素又は両者の混合物を供給できる。これらの物質は分解性に優れているので、炭素供給物質として適している。もちろん炭素放出媒質として、その他の物質も考えられる。
【００１５】
　性質上の理由から、冷却の速度に関して具体的な要求を課すことはできない。それゆえ設備の利用度を考慮して、冷却はプロセスの最後にできるだけ速やかに行うべきである。
　
【００１６】
　本発明は、加熱可能な処理室と、炭素放出媒質を制御しながら供給するための装置とを有する、本発明による方法を実施するための装置を設けている。この場合、処理室は減圧可能である。処理室を減圧するために、減圧用の真空ポンプを設けることができる。さらに、炭素放出媒質を制御しながら供給するために、処理室の雰囲気中に含まれる炭素含量の監視装置を設けることができる。
【００１７】
　処理室として炉を設けることができる。炉は内張りを備えることができる。この内張りは金属からなってよい。ただし、炉の表面が触媒作用を有する場合は別であり、その場合、内張りは金属でなくともよい。万一発生した煤を除去するために、内張りが交換可能であると好都合である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
　以下に、本発明の実施の形態を、１つの図を含む図面に基づいて詳細に説明するが、この図は本発明を制限するものではない。
【００１９】
　真空炉の炉室１には、表面を黒化しようとしている部材２が入っている。部材２の黒化すべき表面は処理されていない。加熱ユニット３を用いて炉室１内の温度を４５０°にする。同時に真空ポンプ４によって、炉室１内の圧力を５ｍｂａｒに下げる。
【００２０】
　供給ユニット５を介して炉室１に炭素放出媒質としてアセチレン（Ｃ２Ｈ２）を供給する。アセチレンは炉室１内で分解される。炭素は炉室１内の雰囲気に放出される。炭素は部材２の表面と接触して黒化を引き起こす。
【００２１】
　監視センサー６によって、炉室１内の雰囲気の炭素含量を監視する。監視センサー６は、供給ユニット５との接続管（図示しない）を介して炭素放出媒質の供給を監視して、最適な濃度を調整する。炭素含量は、炉室の壁に煤が付着するのをできるだけ回避するように調整される。処理時間の終わり頃にアセチレンの供給を減らして、炭素の最適な利用を達成する。２時間の処理時間の後、残っている雰囲気を吸引して、炉室内に再び周囲圧力を形成する。さらに、装置が後続のプロセスに直ちに再び利用できるように、炉室と部材２をできるだけ急速に冷却するが、それによって黒化された部材２に性質の変化を招くことはない。次いで、表面が黒化した部材２を炉室１から取り出すことができる。このようにして形成された表面の黒色は固く付着していることが、摩耗試験により証明された。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明による措置の概念図。
【符号の説明】
【００２３】
　１…炉室、２…部材、３…加熱ユニット、４…真空ポンプ、５…供給ユニット、６…監視センサー。
【図１】
2004068154.tif 000003