(57)【要約】【課題】窒化処理に適した比較的低濃度のアルミニウムを含有する改質層を鉄鋼の表面に均一に形成することができる鉄鋼表面の改質方法を提供すること。【解決手段】アルミニウム又はアルミニウム合金の粉末（Ａ）、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物及び金属ホウ化物からなる群より選択される少なくとも１種の化合物の粉末（Ｂ）、及び分散媒（Ｃ）からなるスラリーを鉄鋼の表面に塗布し、真空下、不活性ガス雰囲気下又は還元性ガス雰囲気下で、粉末（Ａ）の融点又は液相線以上かつ粉末（Ｂ）の融点以下の温度で熱処理して粉末（Ａ）を融解させることによって鉄鋼表面からアルミニウムを拡散浸透させて、鉄鋼表面にアルミニウム含有改質層を形成する鉄鋼表面の改質方法である。【選択図】        図１１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム又はアルミニウム合金の粉末（Ａ）、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物及び金属ホウ化物からなる群より選択される少なくとも１種の化合物の粉末（Ｂ）、及び分散媒（Ｃ）からなるスラリーを鉄鋼の表面に塗布し、真空下、不活性ガス雰囲気下又は還元性ガス雰囲気下で、粉末（Ａ）の融点又は液相線以上かつ粉末（Ｂ）の融点以下の温度で熱処理して粉末（Ａ）を融解させることによって鉄鋼表面からアルミニウムを拡散浸透させて、鉄鋼表面にアルミニウム含有改質層を形成する鉄鋼表面の改質方法。
【請求項２】
粉末（Ａ）の粒径が１〜１００μｍであり、粉末（Ｂ）の粒径が１〜１００μｍである請求項１記載の鉄鋼表面の改質方法。
【請求項３】
粉末（Ａ）と粉末（Ｂ）の配合質量比率（Ａ／Ｂ）が０．１〜２である請求項１又は２記載の鉄鋼表面の改質方法。
【請求項４】
形成されたアルミニウム含有改質層の厚さが５〜１００μｍである請求項１〜３のいずれか記載の鉄鋼表面の改質方法。
【請求項５】
形成されたアルミニウム含有改質層の表面のアルミニウム濃度が１〜７５ａｔ％である請求項１〜４のいずれか記載の鉄鋼表面の改質方法。
【請求項６】
アルミニウムを拡散浸透させた後に冷却し、粉末（Ｂ）を含有する固形物を鉄鋼表面から剥離してから、窒化処理を施す請求項１〜５のいずれか記載の鉄鋼表面の改質方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄鋼表面にアルミニウム含有改質層を形成する鉄鋼表面の改質方法に関する。また、当該アルミニウム含有改質層を形成した後でさらに窒化処理を施す鉄鋼表面の改質方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鉄鋼の表面にアルミニウムを含有する層を形成することによって、鉄鋼に耐腐食性を付与することなどが可能である。このようなアルミナイジング表面改質方法としては、溶融めっき法、溶射法、物理蒸着法や粉末パック法などが知られている。
【０００３】
例えば、特開平８−３１９５５７号公報（特許文献１）には、鋼の表面に、蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング等の方法によってアルミニウム又はアルミニウム合金からなる被膜を形成してから加熱して表面アルミニウム濃度を３０ａｔ％（原子％）以下に低減させる鋼の表面改質方法が記載されている。これにより、比較的低濃度のアルミニウム拡散層を均一に設けることができ、その後に窒化処理を施すことによって、硬度や耐摩耗性に優れた改質表面を得ることができる旨記載されている。
【０００４】
また、特開平６−１１６７０７号公報（特許文献２）には、いわゆる粉末パック法の一例として、アルミニウム又はアルミニウム合金粉末、ハロゲン化合物、及びアルミナからなる拡散被覆パック粉末にステンレス鋼を埋設して加熱する、ステンレス鋼のアルミニウム拡散コーティング方法が記載されている。
【０００５】
さらに、特許第３０８３２９２号公報（特許文献３）には、アルミニウム又はアルミニウム合金の粉末と、アルミニウムと金属間化合物を形成しやすい金属（例えばチタン）粉末との混合物スラリーを鋼表面に塗布し、これを加熱して鋼表面にアルミニウムを拡散浸透させ、アルミニウム濃度の高い層を鋼表面に形成させる鋼表面へのアルミニウム拡散方法が記載されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平８−３１９５５７号公報（特許請求の範囲、発明の効果）
【特許文献２】
特開平６−１１６７０７号公報（特許請求の範囲、実施例）
【特許文献３】
特許第３０８３２９２号公報（特許請求の範囲、実施例）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
鉄鋼表面にアルミニウム含有改質層を形成する目的は、その表面の耐食性や耐摩耗性などを改善することにある。さらに、その後に窒化処理を施して、アルミニウムを含有する鋼の表面に窒化物の層を形成すれば、耐食性、硬度及び耐摩耗性に特に優れた表面を得ることができるが、このとき優れた性能を有する表面を形成するには、アルミニウム含有量の比較的少ない表面改質層を薄くかつ均一に設けることが重要である。
【０００８】
特開平８−３１９５５７号公報に記載されているように、物理的蒸着方法でアルミニウム層を形成してから加熱する方法では、大掛かりな蒸着装置を要する上に、複雑な立体形状の基材の表面に均一に改質層を形成することは困難である。また、特開平６−１１６７０７号公報に記載されているような粉末パック法では、被処理物表面と粉末が反応し粉末が付着することにより、被処理物表面の荒れが生じやすい上に、被処理物の加熱、冷却に長時間を要する。
【０００９】
特許第３０８３２９２号公報に記載されているように、アルミニウムと金属間化合物を形成しやすい元素を含有するスラリーを鋼表面に塗布して熱処理する方法によれば、適当な量のアルミニウムが鋼表面に拡散浸透し、余剰アルミニウムは金属間化合物となって剥離されるため、拡散層のアルミニウム濃度の制御が容易である。この方法においては、チタンなどのように、アルミニウムと金属間化合物を形成しやすい元素の微粉末を使用する必要があるが、チタンの微粉末は高価である上に、酸化されやすくて取り扱いに注意が必要である。また、均一に拡散させるためには、表面のアルミニウム濃度を比較的高濃度にする必要があった。さらに、熱処理後に発生するアルミニウムとチタンの金属間化合物の廃棄処理コストも発生していた。
【００１０】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、アルミニウムを含有する改質層を鉄鋼の表面に均一に形成でき、複雑な立体形状を有する基材の表面に対しても均一に改質層を形成することができ、しかも製造コストを抑制することもできる、鉄鋼表面の改質方法を提供するものである。本発明の改質方法によれば、比較的低濃度のアルミニウムを含有する改質層を均一に形成することも容易であり、さらに窒化処理を施すことによって、耐食性、硬度及び耐摩耗性に優れた表面改質層を形成することもできる。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、アルミニウム又はアルミニウム合金の粉末（Ａ）、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物及び金属ホウ化物からなる群より選択される少なくとも１種の化合物の粉末（Ｂ）、及び分散媒（Ｃ）からなるスラリーを鉄鋼の表面に塗布し、真空下、不活性ガス雰囲気下又は還元性ガス雰囲気下で、粉末（Ａ）の融点又は液相線以上かつ粉末（Ｂ）の融点以下の温度で熱処理して粉末（Ａ）を融解させることによって鉄鋼表面からアルミニウムを拡散浸透させて、鉄鋼表面にアルミニウム含有改質層を形成する鉄鋼表面の改質方法を提供することによって解決される。
【００１２】
粉末（Ａ）のみを鉄鋼の表面に塗布して熱処理した場合、融解したアルミニウム又はアルミニウム合金が鉄鋼の表面で不均一に凝集し、鉄と反応して固化するのに対して、上記改質方法では粉末（Ｂ）の存在によって溶融したアルミニウム又はアルミニウム合金が鉄鋼の表面で均一に分散するため、均一な改質層を得ることができる。
【００１３】
このとき、粉末（Ａ）の粒径が１〜１００μｍであり、粉末（Ｂ）の粒径が１〜１００μｍであることが好適であり、粉末（Ａ）と粉末（Ｂ）の配合質量比率（Ａ／Ｂ）が０．１〜２であることも好適である。また、形成されたアルミニウム含有改質層の厚さが５〜１００μｍであることが好適であり、その表面のアルミニウム濃度が１〜７５ａｔ％であることも好適である。さらに、アルミニウムを拡散浸透させた後に冷却し、粉末（Ｂ）を含有する固形物を鉄鋼表面から剥離してから、窒化処理を施すことも好適である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の対象となる鉄鋼材料は特に限定されず、軟鋼、炭素鋼、合金工具鋼、ステンレス鋼、耐熱鋼をはじめとする各種鉄鋼材料を使用することができる。また、その形状や大きさも特に限定されず、三次元的な立体形状を有する基材に対しても均一な表面改質層を形成することができる。
【００１５】
鉄鋼の表面に塗布されるスラリーは、アルミニウム又はアルミニウム合金の粉末（Ａ）、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物及び金属ホウ化物からなる群より選択される少なくとも１種の粉末（Ｂ）、及び分散媒（Ｃ）からなるものである。
【００１６】
粉末（Ａ）は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなるものである。ここで使用されるアルミニウム合金としては、通常、アルミニウム含有量が７０ａｔ％以上の合金が使用され、例えばＳｉ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｃａ、Ｖ  等との合金が使用される。これら中でも、Ａｌ−Ｓｉ合金、Ａｌ−Ｍｇ合金等で共晶組成近傍のものが好適である。また、純アルミニウムも好適に使用される。ここで粉末（Ａ）が純アルミニウムである場合には融点が、アルミニウム合金の場合には液相線が、それぞれ粉末（Ｂ）の融点より低くなるようにする。
【００１７】
粉末（Ｂ）は、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物及び金属ホウ化物からなる群より選択される少なくとも１種の化合物の粉末である。粉末（Ｂ）の融点が粉末（Ａ）の融点又は液相線よりも高ければよく、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物及び金属ホウ化物のいずれも使用可能である。中でも、粉末の入手のしやすささや、材料コストを考慮すると、工業的には金属酸化物が最も有用である。金属酸化物として、高温でアルミニウムによって還元されないもの、例えばアルミナ、マグネシア、カルシア、イットリア等を用いれば粉末の再利用も可能であるが、アルミニウムによって還元されるシリカ、チタニア、ジルコニア等を用いても、同様の表面改質が可能である。これらの中でも、アルミナが最も好適に使用される。
【００１８】
粉末（Ａ）の粒径は好適には１〜１００μｍである。粒径が１μｍ未満の場合には、粉末が凝集しやすく均一なスラリーを製造するのが困難になるおそれがある上に、高価になって入手しにくくなる。より好適には２μｍ以上である。一方、粒径が１００μｍを超えたのでは、均一な改質層を得ることが困難になる場合があり、より好適には３０μｍ以下である。
【００１９】
粉末（Ｂ）の粒径は好適には粒径が１〜１００μｍである。粒径が１μｍ未満の場合には、粉末（Ａ）同様に均一なスラリーを製造しにくく、高価になる上に、融解したアルミニウム又はアルミニウム合金が粉末（Ｂ）相互間で形成される空隙を通過して鉄鋼表面まで到達できなくなるおそれがある。一方、粒径が１００μｍを超えたのでは、均一な改質層を得ることが困難になる場合があり、より好適には５０μｍ以下である。
【００２０】
粉末（Ａ）と粉末（Ｂ）の配合質量比率（Ａ／Ｂ）が０．１〜２であることが好適である。比率（Ａ／Ｂ）が０．１未満の場合には、融解したアルミニウム又はアルミニウム合金が鉄鋼表面に接触する量が不十分になり、アルミニウム含有改質層が十分に形成されないおそれがある。より好適には比率（Ａ／Ｂ）は０．２以上であり、さらに好適には０．５以上である。一方、比率（Ａ／Ｂ）が２を超える場合には、融解したアルミニウム又はアルミニウム合金の移動を粉末（Ｂ）が抑制する効果が減少することになり、均一な改質層を形成することが困難になる。比率（Ａ／Ｂ）は、より好適には１．６以下である。さらに、加熱及び冷却後に、粉末（Ｂ）を含有する固形物を鉄鋼表面から容易に剥離できるようにするには、比率（Ａ／Ｂ）を１．４以下にすることが好ましく、１以下にすることがより好ましい。
【００２１】
粉末（Ｂ）の粒径及び配合質量比率（Ａ／Ｂ）を適当に設定することによって、溶融したアルミニウム又はアルミニウム合金が粉末（Ｂ）の間で凝集、捕捉され、鉄鋼表面に接触して拡散浸透する量が一定量に制限されることになる。これは、粉末（Ｂ）を構成する粒子相互間の隙間が狭くなることによって、鉄鋼表面近傍に存在するアルミニウム又はアルミニウム合金融体のみが鉄鋼の表面に到達することができ、その他の部分に存在する融体については互いに合体、成長しつつ粉末（Ｂ）の隙間に捕捉され、凝集融体の移動が阻害されるためである。したがって、鉄鋼表面近傍の一定領域の厚みのアルミニウム又はアルミニウム合金のみが拡散に関与し、アルミニウム拡散量がスラリー塗布量に鈍感なものとなる。言い換えれば、塗布厚みがバラついた場合であっても、一定量のアルミニウムが拡散された改質層を形成することができる。
【００２２】
本発明のスラリーは、上記粉末（Ａ）及び粉末（Ｂ）に分散媒（Ｃ）を混合して製造される。分散媒（Ｃ）は、常温で液体であれば良く、水あるいは有機溶媒を使用することができる。基材の鉄鋼が錆び易い場合などは有機溶媒を使用することが好ましく、粉末（Ａ）や粉末（Ｂ）との親和性を考慮すれば、アルコール又はグリコールが好適である。具体的には、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリンなどを使用することができる。分散媒（Ｃ）の好適な配合量は、粉末（Ａ）及び粉末（Ｂ）の合計質量１ｇ当たり０．２〜２ｍｌである。また、スラリーの粘度を調製し、塗膜の付着性を改良するために、ポリビニルアルコールやポリアクリル酸などの樹脂製バインダーを加えることも好ましい。
【００２３】
スラリーの塗布方法は特に限定されない。直接塗布、吹き付け、鉄鋼基材のスラリーへの浸漬などを採用することができる。前述のように、本発明の改質方法によって形成されるアルミニウム含有改質層は、スラリーの塗布厚みの影響を受けにくいから、塗布厚みを厳密に制御する必要がなく、様々な塗布方法を採用することが可能である。スラリーの塗布後に、一旦溶媒を乾燥させることが好ましい。乾燥温度は通常３００℃以下である。
【００２４】
鋼鉄の表面に塗布されたスラリーは、必要に応じて乾燥処理された後で、熱処理を施される。熱処理の温度は粉末（Ａ）の融点又は液相線以上かつ粉末（Ｂ）の融点以下の温度である。これによって、粉末（Ｂ）を構成する粒子相互間でアルミニウム又はアルミニウム合金の溶融物を捕捉することが可能である。熱処理温度が８００℃未満の場合にはアルミニウムの拡散速度が低下するので、熱処理温度は好適には８００℃以上である。また、スラリー中の粉末の組成によってはＦｅＡｌ３、Ｆｅ２Ａｌ５、ＦｅＡｌ２等の金属間化合物が残留するが、９００℃以上ではアルミニウムの拡散速度が増加してフェライト相が成長するため、拡散層のアルミニウム濃度を減少させて脆弱な化合物層を消滅させることが可能である。したがって、熱処理温度はより好適には９００℃以上である。また、熱処理温度は通常１３００℃以下である。
【００２５】
上記熱処理温度まで昇温する速度が速いほど、より均一なアルミニウム拡散層が得られる。昇温速度が速いほど、粉末（Ａ）の融点付近を通過する時間が短くなるので、ほとんど同時に粉末（Ａ）が融解することができるためであると考えられる。昇温速度は好適には１０℃／分以上であり、より好適には１５℃／分以上である。また、昇温速度は、通常１００℃／分以下である。熱処理を施す雰囲気は、真空下、不活性ガス雰囲気下又は還元性ガス雰囲気下である。酸素等の酸化性ガスを含有する雰囲気下では、アルミニウムや鉄が酸化してしまうので好ましくない。熱処理温度に保持する時間は通常５〜６００分である。熱処理時間が短すぎるとアルミニウムが十分に拡散することができないし、逆に長すぎると、結晶粒が成長しすぎて強度が低下するおそれがある。
【００２６】
熱処理後に冷却して、粉末（Ｂ）を含有する固形物を鉄鋼表面から剥離する。スラリー中に粉末（Ｂ）を一定量以上含有することによって、鉄鋼表面近傍のアルミニウム又はアルミニウム合金の溶融物は、鉄鋼中に拡散浸透し、鉄鋼表面から離れた位置のアルミニウム又はアルミニウム合金の溶融物は、粉末（Ｂ）の中に捕捉されたままとなる。したがって、熱処理後には鉄鋼表面にはアルミニウム又はアルミニウム合金はあまり存在しなくなり、その結果冷却したときに、余剰のアルミニウム及びアルミニウム合金と粉末（Ｂ）とを含有する固形物が、鉄鋼表面から容易に剥離されやすくなる。しかも、鉄鋼表面の荒れの発生も抑制される。
【００２７】
こうして形成されたアルミニウム含有改質層の厚さは、５〜１００μｍであることが好ましい。厚さが５μｍ未満の場合には、窒化処理した際に硬度や耐摩耗性が不十分になりやすく、より好適には２０μｍ以上である。一方、当該改質層の厚さが１００μｍを超えるほど深くまでアルミニウムを拡散させたのは、拡散処理時間が長すぎたり、拡散処理温度が高すぎたりして、不必要に結晶粒を成長させるおそれがあり、必ずしも好ましくない。より好適には５０μｍ以下である。ここで、アルミニウム含有改質層の厚さとは、アルミニウム含有量が１ａｔ％以上である部分の厚さのことをいう。
【００２８】
また、形成されたアルミニウム含有改質層の表面のアルミニウム濃度が１〜７５ａｔ％であることが好ましい。表面のアルミニウム濃度が１ａｔ％未満の場合には、窒化処理した際に硬度や耐摩耗性が不十分になりやすく、より好適には３ａｔ％以上である。一方、表面のアルミニウム濃度が７５ａｔ％を超える場合には、脆弱な金属間化合物が生成しやすくて好ましくない。より好適には５０ａｔ％以下である。また、アルミニウム拡散層を形成した後で、窒化処理する場合に、処理層の硬度や耐摩耗性を十分なものにするには２０ａｔ％以下にすることが好ましく、１０ａｔ％にすることがより好ましい。
【００２９】
このようにして処理された鉄鋼は耐腐食性が改善されているので、室温もしくは高温での耐腐食性を必要とする各種構造部品や機械部品に適用される。より好適には、その表面をさらに窒化処理することが好ましい。本発明の方法によれば、比較的低濃度のアルミニウムを含有するアルミニウム拡散層を、比較的薄い膜厚で均一に形成することが可能である。このようなアルミニウム含有改質層を形成することによって、硬度と耐摩耗性に特に優れた窒化処理層を得ることができる。窒化処理は、公知の方法を採用することができ、ガス窒化法、ガス浸硫窒化法、プラズマ窒化法（イオン窒化法）、塩浴窒化法などの各種の窒化方法を採用することができる。こうして得られた、表面が窒化処理された鉄鋼製品は、耐食性、硬度あるいは耐摩耗性が要求される各種の構造部品、機械部品、工具、金型などに応用可能である。
【００３０】
【実施例】
実施例１
粉末（Ａ）のアルミニウム粉末として粒径３μｍ以下のアトマイズ粉、粉末（Ｂ）のアルミナ粉末として１０〜２０μｍの粉砕粉を使用し、これらを配合質量比（Ａ／Ｂ）が２：８、４：６、６：４及び８：２になるように配合した混合粉１０ｇに、それぞれエチレングリコールを５ｍｌ添加し、ホモジナイザにより３０００ｒｐｍで１０分間撹拌してスラリーを調製した。基板にはエメリー紙で６００番まで研磨した純度９９．９％の高純度鉄円板（直径２０ｍｍ、厚さ５ｍｍ）を使用し、これに各スラリーを正味の粉末付着量が約４５ｍｇ／ｃｍ２となるように塗布した後、大気中２００℃で６０分間加熱してエチレングリコールを除去した。エチレングリコールを除去した基板を赤外線加熱真空炉内に設置し、真空度１×１０−５Ｔｏｒｒにおいて速度２０℃／分で昇温後、１０００℃で６０分間保持してから、炉内に窒素ガスを導入して冷却した。
【００３１】
熱処理後の試料外観は図１〜４に示す通りで、配合質量比（Ａ：Ｂ）が２：８及び４：６であった試料については、余剰粉末が容易に剥離する一方、配合質量比（Ａ：Ｂ）が６：４及び８：２であった試料については剥離が起こらなかった。これらの断面を光学顕微鏡で観察した結果、図５及び６に示すように、余剰粉が剥離するものについては溶融アルミニウムが凝集したものがアルミナ粉末の間に捕捉された様子が観察されたが、余剰粉が剥離しないものについては溶融アルミニウムのほぼ全てが基板に付着し、アルミナ粉末が残存するのみであった。図５において下方約１／３は、アルミニウムの拡散した鉄鋼表面部であり、その上方に散点状に存在する白い円形部がアルミニウムの凝集物である。その周囲に存在するそれよりも細かく角張った灰色の粒子がアルミナ粉末である。図６においては、アルミニウムの拡散した鉄鋼表面部に亀裂が入っており、表面が脆弱になっていることがわかる。また、その上方に残存する白色のアルミニウムはごく僅かである。
【００３２】
比較例１
本比較例では、特許第３０８３２９２号に記載されている方法にしたがって試験を行った。実施例１において、酸化アルミニウムの代わりにチタン粉末を使用し、アルミニウム粉末とチタン粉末の配合質量比を２：８とした。チタン粉末には３８μｍ以下の粉砕粉を用いた。これ以外の点は実施例１と同様の条件で試験を行って、試料を得た。熱処理後には、余剰粉末は実施例１と同様に容易に剥離した。
【００３３】
実施例１及び比較例１で得られた試料について、溶融アルミニウムが基板表面に付着している状態を比較した。電子線プローブマイクロアナライザ（日本電子（株）製ＪＸＡ−８１００）による処理層表面の二次電子像から、アルミナ粉末の代わりにチタン粉末を使用した比較例１では、アルミニウム粉末の混合量を低下させると、基板表面に溶融アルミニウムが均一に付着しなくなる（図７）が、実施例１の配合質量比（Ａ：Ｂ）が２：８の試料（図８）では、局所的には不均一ながらも、全体的には溶融アルミニウム付着部分が均一に分散していることがわかる。比較例１の試料の断面を元素分析した写真を図９に示す。鉄鋼の表面の一部のみにアルミニウム元素が拡散しているのがわかる。また、実施例１の配合質量比（Ａ：Ｂ）が２：８の試料の断面を元素分析した写真を図１０に示す。鉄鋼の表面全体に亘って均一にアルミニウムが拡散しているのがわかる。さらに、図１１には、断面アルミニウム濃度プロファイルを示す。チタン粉末を使用した比較例１に比べて、アルミナ粉末を使用した実施例１の方が、アルミニウム含有改質層のアルミニウム含有量が少なく、その厚みも薄いことがわかる。
【００３４】
実施例２
基板としてエメリー紙で６００番まで研磨した機械構造用炭素鋼（ＪＩＳ  Ｓ４５Ｃ）の円板（直径２０ｍｍ、厚さ５ｍｍ）を使用し、アルミナの代わりにシリカ（粒径約３０μｍ）又はジルコニア（粒径約２０μｍ）を用いた以外は、実施例１と同様にして配合質量比（Ａ：Ｂ）が４：６の試料を作製した。断面の光学顕微鏡写真（図１２、図１３）に示されるように、均一な処理層が形成されていることが確認された。図１２及び図１３において、下半分の部分は、炭素鋼表面部であり、フェライト組織とパーライト組織が混在していることがわかる。上方の黒い部分は、撮影試料作成のために包埋した樹脂部分であり、その中間の白いところがアルミニウムの拡散層である。
【００３５】
【発明の効果】
本発明の改質方法によれば、アルミニウムを含有する改質層を鉄鋼の表面に均一に形成でき、複雑な立体形状を有する基材の表面に対しても均一に改質層を形成することができ、しかも製造コストを抑制することができる。本発明の改質方法によれば、比較的低濃度のアルミニウムを含有する改質層を均一に形成することも容易であり、さらに窒化処理を施すことによって、耐食性、硬度及び耐摩耗性に優れた表面改質層を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１において配合質量比（Ａ：Ｂ）が２：８の試料の外観である。
【図２】実施例１において配合質量比（Ａ：Ｂ）が４：６の試料の外観である。
【図３】実施例１において配合質量比（Ａ：Ｂ）が６：４の試料の外観である。
【図４】実施例１において配合質量比（Ａ：Ｂ）が８：２の試料の外観である。
【図５】実施例１において配合質量比（Ａ：Ｂ）が２：８の試料断面の光学顕微鏡写真である。
【図６】実施例１において配合質量比（Ａ：Ｂ）が６：４の試料断面の光学顕微鏡写真である。
【図７】比較例１の試料の処理層表面の二次電子像である。
【図８】実施例１において配合質量比（Ａ：Ｂ）が２：８の試料の処理層表面の二次電子像である。
【図９】比較例１の試料の断面を元素分析した写真である。
【図１０】実施例１において配合質量比（Ａ：Ｂ）が２：８の試料の断面を元素分析した写真である。
【図１１】実施例１及び比較例１の試料の断面アルミニウム濃度プロファイルである。
【図１２】実施例２においてシリカを使用した試料の断面の光学顕微鏡写真である。
【図１３】実施例２においてジルコニアを使用した試料の断面の光学顕微鏡写真である。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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