(57)【要約】【課題】  マルエージング鋼をアンモニアガス雰囲気中で加熱して窒化処理する場合に、アンモニアガスが分解するのを抑制して、マルエージング鋼の表面に窒化層が容易に形成されるようにすると共に、マルエージング鋼の表面に数十μｍ程度の薄い窒化層を均一に形成できるようにする。【解決手段】  マルエージング鋼１を窒化処理する窒化処理炉１０内で使用される金属製の部品２０，１１，１２，１４，…の表面の少なくとも一部に、アルミニウム層及び／又はアルミニウムとの合金層を形成した。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルエージング鋼を窒化処理する窒化処理炉内で使用される金属製の部品において、この部品の表面の少なくとも一部に、アルミニウム層及び／又はアルミニウムとの合金層が形成されていることを特徴とする窒化処理炉用部品。
【請求項２】
請求項１に記載の窒化処理炉用部品において、上記の部品の表面全体に、アルミニウム層及び／又はアルミニウムとの合金層が形成されていることを特徴とする窒化処理炉用部品。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の窒化処理炉用部品において、上記の部品がマルエージング鋼を保持する保持具であることを特徴とする窒化処理炉用部品。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項に記載の窒化処理炉用部品を製造するにあたり、上記の部品の表面に溶融アルミニウムメッキを行った後、これを加熱処理することを特徴とする窒化処理炉用部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、無段変速機（ＣＶＴ）用のスチールベルト等に用いられる薄肉のマルエージング鋼を窒化処理する窒化処理炉内で使用される金属製の窒化処理炉用部品及びその製造方法に係り、特に、薄肉のマルエージング鋼をアンモニアガスの雰囲気中において加熱して窒化処理する場合に、アンモニアガスが分解されるのを抑制して、このマルエージング鋼の表面に窒化層が容易に形成されるようにすると共に、このマルエージング鋼の表面に均一な薄い窒化層を形成できるようにした点に特徴を有するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＶＴ用のスチールベルト等に薄肉のマルエージング鋼をリング状に形成したものが用いられるようになっている。
【０００３】
ここで、このようなリング状になった薄肉のマルエージング鋼をＣＶＴ用のスチールベルト等に用いる場合、マルエージング鋼の耐摩耗性や曲げ疲労強度が十分ではないため、従来においても、このマルエージング鋼を窒化処理してその表面に窒化層を形成し、これによりマルエージング鋼の表面硬さを高めて、マルエージング鋼の耐摩耗性や曲げ疲労強度を向上させるようにしている。
【０００４】
そして、上記のようなマルエージング鋼を窒化処理するにあたり、従来においては、一般に、上記のリング状になった薄肉のマルエージング鋼を耐熱鋼等の金属で構成された保持具に保持させて窒化処理炉内に導き、この窒化処理炉内においてアンモニアガスの雰囲気中で加熱処理するガス窒化法が用いられている。
【０００５】
ここで、上記のガス窒化法によりマルエージング鋼を窒化処理する場合、アンモニアガスの濃度によってマルエージング鋼の表面に形成される窒化層の厚みが変化する。
【０００６】
そして、上記のようにリング状になったマルエージング鋼を耐熱鋼等の金属で構成された保持具に保持させて処理するようにした場合、窒化処理炉内においてアンモニアガスが、上記の保持具や窒化処理炉内におけるレール、ヒータ、ファン、炉壁の鋼板等の金属製部品と接触して分解し、窒化処理炉内におけるアンモニアガスの濃度が低下したり、アンモニアガスの濃度にばらつきが生じたりし、マルエージング鋼の表面に窒化層を形成するのに時間がかかり、またマルエージング鋼の表面に均一な薄い窒化層を形成することが非常に困難であった。特に、マルエージング鋼と接触する保持具の部分においては、マルエージング鋼の窒化が進みにくくなって窒化層が薄くなり、マルエージング鋼の表面に形成される窒化層の厚みのばらつきが大きくなる等の問題があった。
【０００７】
このため、近年においては、上記のような保持具において、マルエージング鋼と接触する部分に純ニッケルを配設させ、マルエージング鋼と保持具とが接触する部分においてアンモニアガスが分解するのを抑制するようにしたものが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００８】
しかし、上記のように純ニッケルを用いるとコストが高くつくという問題があり、またマルエージング鋼と接触する部分に純ニッケルを配設させるにあたっては、網状の純ニッケルを取り付けるようにしたり、メッキによって純ニッケルを設けるようにしているが、網状の純ニッケルが外れたり、メッキが剥離したりして、長期に渡って使用することができなくなったり、さらに網状の純ニッケルの場合、網目の空間部分においてアンモニアガスが分解し、依然としてマルエージング鋼の表面に均一な薄い窒化層を形成することが困難になるという問題があった。
【０００９】
また、このように保持具の一部にだけ純ニッケルを配設させて、アンモニアガスが分解するのを抑制するだけでは、アンモニアガスが窒化処理炉内における保持具以外のレール、ヒータ、ファン、炉壁の鋼板等の金属製部品と接触して分解するのを抑制することができず、窒化処理炉内におけるアンモニアガスの濃度が低下したり、アンモニアガスの濃度にばらつきが生じたりするのを十分に防止することができなかった。
【特許文献１】特開２００２−１６１３１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
この発明は、窒化処理炉内において、マルエージング鋼をアンモニアガス雰囲気中で加熱して窒化処理させる場合における上記のような問題を解決することを課題とするものであり、マルエージング鋼をアンモニアガス雰囲気中で加熱して窒化処理する場合に、アンモニアガスが分解するのを抑制して、マルエージング鋼の表面に窒化層が容易に形成されるようにすると共に、マルエージング鋼の表面に数十μｍ程度の薄い窒化層を均一に形成できるようにすることを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明の請求項１の窒化処理炉用部品においては、上記のような課題を解決するため、マルエージング鋼を窒化処理する窒化処理炉内で使用される金属製の部品において、この部品の表面の少なくとも一部に、アルミニウム層及び／又はアルミニウムとの合金層を形成するようにした。
【００１２】
また、この発明の請求項２の窒化処理炉用部品においては、上記の請求項１における窒化処理炉用部品において、上記の部品の表面全体に、アルミニウム層及び／又はアルミニウムとの合金層を形成するようにした。
【００１３】
ここで、上記の部品としては、窒化処理炉内においてマルエージング鋼を保持する金属製の保持具や、窒化処理炉内に設けられるレール、ヒータ、ファン、炉壁の鋼板等の金属製部品があり、特に、マルエージング鋼と接触する保持具においては、上記のようにその表面にアルミニウム層及び／又はアルミニウムとの合金層を形成することが必要になる。
【００１４】
また、この発明の請求項４における窒化処理炉用部品の製造方法においては、上記のような窒化処理炉用部品を製造するにあたり、上記の部品の表面に溶融アルミニウムメッキを行った後、これを加熱処理させるようにした。
【００１５】
ここで、上記のように部品の表面に溶融アルミニウムメッキを行い、部品の表面にアルミニウム層を形成した後、これを加熱処理すると、アルミニウム層におけるアルミニウムが部品内に拡散されて、部品の表面にアルミニウムとの合金層が形成されるようになる。
【発明の効果】
【００１６】
この発明における窒化処理炉用部品のように、マルエージング鋼を窒化処理する窒化処理炉内において使用される金属製の部品の表面の一部又は表面全体に、アルミニウム層及び／又はアルミニウムとの合金層を形成すると、アルミニウム層及び／又はアルミニウムとの合金層の部分においてアンモニアガスが分解するということがない。
【００１７】
このため、窒化処理炉内で使用される多くの金属製の部品の表面にアルミニウム層及び／又はアルミニウムとの合金層を形成すると、窒化処理炉内においてアンモニアガスがこれらの金属製の部品と接触して分解するのが抑制され、窒化処理炉内においてアンモニアガスの濃度が低下したり、アンモニアガスの濃度にばらつきが生じたりするのが抑制されるようになり、マルエージング鋼の表面に窒化層を容易に形成できるようになると共に、マルエージング鋼の表面に数十μｍ程度の薄い窒化層を均一に形成できるようになる。特に、マルエージング鋼と接触する保持具の表面にアルミニウム層及び／又はアルミニウムとの合金層を形成すると、保持具と接触する部分においてマルエージング鋼の窒化が進みにくくなるのが防止され、マルエージング鋼の表面にさらに均一な厚みになった窒化層が形成されるようになる。
【００１８】
また、上記のように部品の表面にアルミニウム層及び／又はアルミニウムとの合金層を形成する場合、純ニッケルを配設させる場合に比べてコストが低減されるようになり、特にアルミニウムとの合金層を設けるようにすると、この合金層が剥離するということがなく、長期に渡って安定して使用することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、この発明に係る窒化処理炉用部品及びその製造方法の実施形態を添付図面に基づいて具体的に説明する。なお、この発明に係る窒化処理炉用部品及びその製造方法は下記の実施形態に示すものに限定されず、発明の要旨を変更しない範囲において、適宜変更して実施できるものである。
【００２０】
この実施形態においては、図１に示すようなリング状に形成された薄肉のマルエージング鋼１を窒化処理炉１０内において窒化処理して、このマルエージング鋼１の表面に窒化層を形成する場合について説明する。
【００２１】
ここで、この実施形態においては、図２に示すように、上記のマルエージング鋼１をリング状の状態で上下方向に架け渡して保持する保持部２１が多数並設された保持具２０全体に溶融アルミニウムメッキを行い、その後、これを８００℃以上に加熱させて、保持具２０の表面におけるアルミニウムを内部に拡散させ、この保持具２０の表面全体にアルミニウムとの合金層を形成するようにしている。なお、このように溶融アルミニウムメッキされた保持具２０を加熱させて、その表面におけるアルミニウムを内部に拡散させて、アルミニウムとの合金層を形成するようにした場合においても、この保持具２０の表面にアルミニウム層が残ることがあり、このアルミニウム層が厚みが厚くなると、このアルミニウム層が剥離しやすくなるため、残存するアルミニウム層の厚みを５０μｍ以下にすることが好ましい。
【００２２】
なお、この実施形態においては、上記の保持具２０の表面全体にアルミニウムとの合金層を形成するようにしたが、特に、マルエージング鋼１と接触して保持する保持部２１の表面にだけアルミニウムとの合金層を形成することも可能である。
【００２３】
そして、上記のように保持具２０に保持された多数のマルエージング鋼１を窒化処理炉１０内において窒化処理するにあたっては、この窒化処理炉１０の出入口に設けられた扉１１を開け、上記のように各保持部２１に順々にマルエージング鋼１をリング状の状態で上下方向に架け渡して保持させた保持具２０を、この窒化処理炉１０の出入口から窒化処理炉１０内に敷設されたレール１２上を走行させて窒化処理炉１０内に導き、上記の扉１１を閉じて窒化処理炉１０内に収容させる。
【００２４】
そして、この窒化処理炉１０内にアンモニアガスと窒素ガスとを導入させて、この窒化処理炉１０内が所定のアンモニアガス濃度になるようにした後、ヒータ（図示せず）により窒化処理炉１０内を加熱させると共に、ファン１３によって窒化処理炉１０内の温度を均一化させ、窒化処理炉１０内を４００℃〜５００℃の所定の温度に設定して所定時間維持させ、上記の各マルエージング鋼１を窒化処理し、各マルエージング鋼１の表面に所定厚みの窒化層を形成する。
【００２５】
ここで、この実施形態においては、上記のようにマルエージング鋼１を保持する保持具２０の表面全体にアルミニウムとの合金層を形成しているため、マルエージング鋼１の近傍においてアンモニアガスが分解されるのが抑制されて、マルエージング鋼１が均一に窒化処理されるようになり、マルエージング鋼１の表面に数十μｍ程度の薄い窒化層を均一に形成できるようになる。
【００２６】
なお、この実施形態においては、マルエージング鋼１を保持する保持具２０の表面にアルミニウムとの合金層を形成するようにしただけであるが、この保持具２０の他に、上記の窒化処理炉１０内における金属製の部品、例えば、上記のレール１２、ファン１３、ヒータ（図示せず）、窒化処理炉１０の内壁に設ける鋼板１４等の表面にも、アルミニウム層やアルミニウムとの合金層を設けることが好ましい。
【００２７】
そして、このように窒化処理炉１０内における多くの金属製部品の表面にアルミニウム層やアルミニウムとの合金層を設けると、窒化処理炉１０内においてアンモニアガスが分解されるのがさらに抑制され、窒化処理炉１０内におけるアンモニアガスの濃度が低下したり、アンモニアガスの濃度にばらつきが生じたりするのがより一層抑制され、マルエージング鋼１の表面に数十μｍ程度の薄い均一な窒化層をより容易に形成できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】この発明の実施形態において窒化処理するリング状のマルエージング鋼を示した概略斜視図である。
【図２】同実施形態において、上記のマルエージング鋼を保持具に多数保持させた状態を示した概略側面図である。
【図３】同実施形態において、マルエージング鋼を多数保持した上記の保持具を窒化処理炉内に導いて各マルエージング鋼を窒化処理する状態を示した断面説明図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  マルエージング鋼
１０  窒化処理炉
１１  扉
１２  レール
１３  ファン
１４  内壁の鋼板
２０  保持具
２１  保持部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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