表面改性处理方法、表面改性处理装置及渗碳炉用部件的制作方法

表面改性处理方法、表面改性处理装置及渗碳炉用部件的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种能够以低成本对构成用于渗碳炉的渗碳炉用部件的铁合金母材赋予耐渗碳性的表面改性处理方法、表面改性处理装置及渗碳炉用部件。通过具有如下工序的表面改性处理方法来解决上述课题，即：镀铝工序，对含有镍的铁合金母材（1）进行熔融镀铝，在该铁合金母材（1）上形成镀铝膜（2）；剩余铝去除工序，使镀铝膜（2）加热熔融，除去熔融的镀铝膜（2）的剩余部分；扩散层形成工序，以比剩余铝去除工序中的加热温度高的温度加热除去了镀铝膜（2）的剩余部分后的铁合金母材（1），使铁合金母材（1）的构成元素和镀铝膜（2）中含有的铝相互扩散而形成扩散层（3）。
【专利说明】表面改性处理方法、表面改性处理装置及渗碳炉用部件

【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种基于扩散渗透的表面改性处理方法、表面改性处理装置及渗碳炉 用部件。更详细地，涉及一种能够改善构成在渗碳处理时使用的托盘或格栅等部件、或用于 渗碳炉的部件等（以下，也称为渗碳炉用部件）的铁合金母材的耐渗碳性的表面改性处理方 法、表面改性处理装置及渗碳炉用部件。

【背景技术】
[0002] 作为一种金属表面硬化处理的方法，已知有渗碳处理。渗碳处理是在高温下通过 使由渗碳剂生成的一氧化碳（C0)气体和钢材接触，从而使碳侵入钢材并使其扩散而形成表 面层(渗碳层)的处理。特别是，含碳量少的低碳钢等钢材在实施了渗碳处理后，若进行淬火 和回火，则仅表面层硬化。其结果，得到的产品由具有耐磨损性的表面层和富有韧性的芯部 构成。这样的渗碳处理可适用于低碳钢及其它钢材，作为用于使钢材的表面变硬而提高耐 磨损性的处理，在广泛的领域中使用。
[0003] 渗碳处理根据渗碳剂的种类而大致分为气体渗碳法、液体渗碳法、固体渗碳法。其 中，气体渗碳法为通常大多进行的方法，为例如将乙炔、丙烷等烃类气体和空气的混合气体 在镍催化剂中加热而生成渗碳性气体（以一氧化碳、氢及氮为主体的改性气体)，将该渗碳 性气体向渗碳炉内供给，通过与钢材反应而形成渗碳层的方法。
[0004] 另外，在渗碳层中，要求具有更高的稳定的耐磨损性。作为应对这种要求的渗碳处 理，大多进行真空渗碳法。真空渗碳法是向保持在减压状态的渗碳炉内供给丙烷或乙炔等 烃类气体，通过与钢材反应而形成渗碳层的方法。该真空渗碳法的处理条件稳定，能够形成 比较厚的渗碳层。
[0005] 在渗碳处理中，使用有用于载置作为被处理材料的钢材的托盘或格栅等部件(渗 碳炉用部件)。这样的渗碳炉用部件在800?1000°C的渗碳炉内长时间暴露于渗碳性气体 中。另外，由于渗碳炉用部件被反复使用，故而在高温下被反复暴露于渗碳性气体中。而且， 由于渗碳炉通常反复进行加热、冷却，故而渗碳炉用部件被置于这样极为严酷的温度环境。
[0006] 因此，在渗碳炉用部件中，通常使用有高温强度及耐高温氧化性优良的奥氏体不 锈钢或耐热铸钢。但是，渗碳炉用部件即使由这些钢材构成，由于反复进行渗碳处理，也容 易引起裂缝及变形等，寿命较短。
[0007] 渗碳炉用部件的裂缝及变形等主要因两个原因而产生。第一个原因是，由于反复 进行渗碳处理，从而在构成渗碳炉用部件的钢材上较厚地形成包含碳化铬或渗碳体的硬且 脆的渗碳层。形成了厚的渗碳层的渗碳炉用部件由于伴随加热、冷却的膨胀、收缩的应力而 容易产生裂纹。产生了裂纹的渗碳炉用部件最终会断裂而无法使用。
[0008] 第二原因是，由于进一步重复进行渗碳处理，遍及较厚地形成于渗碳炉用部件的 渗碳层的整体，碳化铬或渗碳体成长，渗碳层的体积膨胀。渗碳炉用部件因渗碳层的体积膨 胀，整体形状变形。而且，显著变形的渗碳炉用部件往往无法使用，在矫正该变形时，由于渗 碳层脆化而会断裂。
[0009] 另外，在渗碳炉中，使用有辐射管、炉内风扇等部件。由于这些部件也反复暴露于 上述那样的高温的渗碳性气体，而且置于反复进行加热、冷却的严酷的温度环境中，因此， 由于相同的原因容易引起裂缝及变形等。因此，在渗碳炉中，存在如下的问题，即，部件更换 的维修成本增加，或由于部件的裂缝等引起的故障而使渗碳处理的产品的生产效率降低。 [0010] 对于这样的问题，在专利文献1中，提出有一种高温强度和耐腐蚀性优良，即使在 反复进行渗碳、氧化的热分解环境下也具有优良的耐渗碳性和耐焦化性(耐=一 3f >夕''性） 的耐热合金。具体而言，提出有一种含有C :0. 10%以下、Si :超过1. 0%至5. 0%、Μη :0. 2%以 下、Cr :超过 5% 至 18%、A1 :4· 5 ?12%，而且含有 B :0· 001 ?0· 03%、Zr :0· 01 ?0· 3%、Hf : 0. 05?1. 0%、Ti :0. 05?1. 0%及Mg :0. 001?0. 02%的一种以上，剩余部分由Ni或Ni和 5%以下的Fe及不可避免的杂质构成的耐热合金。
[0011] 另外，在专利文献2中提出有一种渗铝处理，其目的在于提供一种能够在处于热 冲击的严酷环境下的气体渗碳炉中长期稳定使用的部件及夹具。该渗铝处理将铝浓度为 10?60重量％的铁铝合金粉末或5?95重量％的铝粉末和5?95重量％的氧化铝粉末 以及0. 1?2重量％的作为渗透强化剂的氯化铵粉末混合而成的渗透剂和被处理物填充在 半密闭容器中，在容器中维持在氩气、氮气、氢气等惰性气体或还原性气体环境的状态下， 通过在加热炉内在600?1KKTC温度下加热保持5?20小时而进行。该渗铝处理可以说 是这样一种处理，使受到了渗铝处理的部件或夹具的耐渗碳性提高，即使长期用在处于严 酷环境下的气体渗碳炉中，也几乎不渗碳，稳定，能够显著延长其寿命。
[0012] 专利文献1 :(日本）特开平5 - 033092号公报
[0013] 专利文献2 :(日本）特开平10 - 168555号公报
[0014] 但是，由于专利文献1中记载的镍基耐热合金的大部分由昂贵的镍构成，因此，在 将其作为托盘或格栅等渗碳炉用部件的材料使用时，渗碳炉用部件自身会变得昂贵。另外， 由于该镍基耐热合金的构成元素的组成比限制在上述范围内，因此，还存在难以自由地控 制渗碳炉用部件的特性的问题。
[0015] 另外，由于专利文献2中记载的渗铝处理中，用于处理的渗透剂极贵，另外，加热 炉也需要设为具备用于保持粉末状的渗透剂的容器等特殊构成的密封式而变得昂贵。因 此，使用渗铝处理形成铝扩散渗透层的方法显著增加了渗碳处理用部件的制造成本。


【发明内容】

[0016] 本发明是为了解决上述课题而设立的，其目的在于提供一种能够对构成用于渗碳 炉的渗碳炉用部件的铁合金母材，以低成本赋予其优良的耐渗碳性的表面改性处理方法、 表面改性处理装置及渗碳炉用部件。
[0017] 用于解决上述课题的本发明的表面改性处理方法具有：镀铝工序，对含有镍的铁 合金母材进行熔融镀铝，在该铁合金母材上形成镀铝膜；剩余铝去除工序，使所述镀铝膜加 热熔融并将熔融的镀铝膜的剩余部分除去；扩散层形成工序，以比所述剩余铝去除工序中 的加热温度高的温度加热除去了所述镀铝膜的剩余部分后的所述铁合金母材，使所述铁合 金母材的构成元素和所述镀铝膜中含有的铝相互扩散而形成扩散层。
[0018] 根据本方面，由于对含有镍的铁合金母材依次进行镀铝工序、剩余铝去除工序及 扩散层形成工序，故而在铁合金母材的表面附近形成铁合金母材的构成元素和镀铝膜中所 含的铝相互扩散渗透的扩散层。形成了扩散层的铁合金母材（以下也称为"处理完成材料"） 在暴露于渗碳性气体时，扩散层有效地吸收碳。因此，扩散层起到了作为抑制碳向处于比其 更深部的铁合金母材渗透的屏蔽层的功能。通过该表面改性处理方法进行了表面改性处理 后的处理完成材料即使长期暴露于渗碳性气体中，或反复暴露于渗碳性气体中，也能够得 到优良的耐渗碳性。另外，由于该表面改性处理方法通过熔融镀铝(镀铝工序)、和在剩余铝 去除工序及扩散层形成工序中进行的加热(两阶段的加热）而在铁合金母材上形成扩散层， 故而无需昂贵的渗透剂及特殊的加热炉。因此，该表面改性处理方法能够以低成本对铁合 金母材赋予耐渗碳性。
[0019] 在本发明的表面改性处理方法中，优选的是，所述铁合金母材由选自奥氏体不锈 钢、奥氏体不锈钢铸钢以及耐热铸钢的钢构成。
[0020] 根据本方面，能够使高温强度及耐高温氧化性高的铁合金母材成为耐渗碳性优良 的铁合金母材。
[0021] 在本发明的表面改性处理方法中，优选的是，由所述扩散层形成工序形成的扩散 层的厚度为30 μ m以上且150 μ m以下。
[0022] 根据本方面，由于扩散层的厚度在上述范围内，故而能够对铁合金母材赋予更优 良的耐渗碳性。
[0023] 用于解决上述课题的本发明的表面改性处理装置具有：熔融镀铝槽，对含有镍的 铁合金母材进行熔融镀铝，在该铁合金母材上形成镀铝膜；第一加热装置，使所述镀铝膜加 热熔融并将熔融的镀铝膜的剩余部分除去；第二加热装置，以比所述第一加热装置的加热 温度高的温度加热除去了所述镀铝膜的剩余部分后的所述铁合金母材，使所述铁合金母材 的构成元素和所述镀铝膜中含有的铝相互扩散而形成扩散层。
[0024] 根据本方面，由于具有熔融镀铝槽、第一加热装置及第二加热装置，故而在铁合金 母材的表面附近形成铁合金母材的构成元素和镀铝膜中含有的铝相互扩散渗透的扩散层。 形成了扩散层的处理完成材料起到与在上述的表面改性处理方法中形成了扩散层的处理 完成材料相同的作用，该表面改性处理装置起到与所述表面改性处理方法相同的作用。
[0025] 用于解决上述课题的本发明的渗碳炉用部件，通过本发明的表面改性处理方法实 施表面改性处理。
[0026] 根据本方面，由于渗碳炉用部件通过上述本发明的表面改性处理方法实施有表面 改性处理，故而具有优良的耐渗碳性。因此，该渗碳炉用部件即使长期暴露于渗碳性气体 中，或反复暴露于渗碳性气体中也难以产生裂缝或变形等，可长期使用。另外，由于使用的 表面改性处理方法能够以低成本赋予耐渗碳性，故而该渗碳炉用部件与通过现有的表面改 性处理方法进行了表面改性处理的渗碳炉用部件相比，能够大幅度削减其制造成本。
[0027] 根据本发明的表面改性处理方法及表面改性处理装置，能够对构成用于渗碳炉的 渗碳炉用部件(托盘或格栅等部件）的铁合金母材以低成本赋予优良的耐渗碳性。
[0028] 另外，根据本发明的渗碳炉用部件，由于具有优良的耐渗碳性，即使长期暴露于渗 碳性气体中，或反复暴露于渗碳性气体中，也难以产生裂缝或变形等，可长期使用。由此，能 够避免因渗碳炉用部件的裂缝等而在渗碳炉中产生故障，另外，能够削减渗碳炉的维修成 本。

【专利附图】

【附图说明】
[0029] 图1 (a)?（c)是表示在本发明的表面改性处理方法的各工序中被处理的铁合金 母材的示意性纵剖面图；
[0030] 图2表示通过本发明的表面改性处理方法形成的扩散层中包含的化合物的结晶 构造，（a)是表示Ll 2型^6、Ni) 3A1化合物的结晶构造的示意图，（b)是表示碳侵入了 Ll2 型化合物的E2i型斤6、附）3A1C化合物的结晶构造的示意图；
[0031] 图3是表不由本发明的表面改性处理方法处理的处理完成材料的一例的不意性 纵剖面图；
[0032] 图4是在800°C下进行10分钟的剩余铝去除工序后，表示在700?1KKTC的范围 内加热时的加热时间和扩散层的厚度的关系的图表；
[0033] 图5是表不本发明的表面改性处理装置的一例的不意图；
[0034] 图6是表示使用了本发明的渗碳炉用部件的渗碳装置的一例的示意图；
[0035] 图7是表示适用于图6所示的渗碳装置的渗碳炉用部件的立体图；
[0036] 图8 (a)是以500倍的倍率观察用于真空渗碳处理前的实施例1的格栅的切断面 的金属组织照片，（b)是以500倍的倍率观察用于真空渗碳处理后的实施例1的格栅的切 断面的金属组织照片；
[0037] 图9是以2000倍的倍率观察用于真空渗碳处理后的实施例1的格栅的切断面的 金属组织的SEM照片；
[0038] 图10 (a)、（b)是以500倍的倍率观察用于真空渗碳处理前的实施例3及实施例 4的格栅的切断面的金属组织的SEM照片。
[0039] 标记说明
[0040] 1 :铁合金母材
[0041] 2:镀铝膜
[0042] 3 :扩散层
[0043] 3a :第一合金相
[0044] 3b :第二合金相
[0045] 4 :处理完成材料
[0046] 11 :铁元素或镍元素
[0047] 12 :铝元素
[0048] 13 :碳元素
[0049] 20 :渗碳装置
[0050] 21 :渗碳炉
[0051] 22:辊式输送机
[0052] 22a :辊
[0053] 23 :格栅
[0054] 23a :框体
[0055] 23b :支柱部
[0056] 23c :支承部
[0057] 24 :加热室
[0058] 25 :渗碳性气体供给装置
[0059] 25a :弱渗碳性气体供给装置
[0060] 25b :强渗碳性气体供给装置
[0061] 25c:渗碳性气体供給管
[0062] 25d :阀
[0063] 26 :加热器
[0064] 27 :炉辊
[0065] 27a :辊
[0066] 28:装入口
[0067] 29:炉内风扇
[0068] 30a :被渗碳处理品
[0069] 30b :渗碳处理完成品
[0070] 31 :表面改性处理装置
[0071] 32:熔融镀铝槽
[0072] 33 :第一加热装置
[0073] 34 :第二加热装置
[0074] 35 :托盘

【具体实施方式】
[0075] 以下，参照附图对本发明的表面改性处理方法、表面改性装置及渗碳炉用部件进 行说明。另外，本发明不限于下述的实施方式。
[0076] <表面改性处理方法>
[0077] 本发明的表面改性处理方法具有：镀铝工序、剩余铝去除工序、扩散层形成工序。 详细而言，具有：将含有镍的铁合金母材1进行熔融镀铝，在该铁合金母材1上形成镀铝膜 2的镀铝工序；使镀铝膜2加热熔融，除去熔融的镀铝膜2的剩余部分的剩余铝去除工序； 将除去了镀铝膜2的剩余部分的铁合金母材1以比剩余铝去除工序中的加热温度高的温度 加热，使铁合金母材1的构成元素和镀铝膜2中含有的铝相互扩散而形成扩散层3的扩散 层形成工序。
[0078] 该表面改性处理方法通过依次进行上述的各工序，在铁合金母材1上形成扩散层 3而赋予耐渗碳性。在以渗碳炉用部件的制造工序进行该表面改性处理方法的情况下，能够 制造耐渗碳性优良的渗碳炉用部件。在该情况下，该表面改性处理方法，换言之可称为耐渗 碳性优良的渗碳炉用部件的制造方法。
[0079] 以下，对各工序进行详细地说明。另外，在以下的说明中，往往将进行该表面改性 处理方法前的铁合金母材1称为"被处理材料"，将进行了该表面改性处理方法后的铁合金 母材(形成了扩散层3的铁合金母材1)称为"处理完成材料4"。
[0080] (铁合金母材）
[0081] 铁合金母材1作为本发明的表面改性处理方法的被处理材料使用，是含有镍的铁 合金母材1。作为构成铁合金母材1的铁合金，具体而言，可列举出奥氏体不锈钢、奥氏体不 锈钢铸钢、耐热铸钢等含有镍的钢材。这些钢材的高温强度及耐高温氧化性优良。而且，这 些钢材通过在后工序中进行的扩散层形成工序，形成含有Ll2型的（Fe、Ni) 3A1化合物的扩 散层3,能够得到优良的耐渗碳性。对铁合金母材1赋予耐渗碳性的作用机构如后文中详 述。
[0082] 优选铁合金母材1中铁含量为1原子％以上、80原子％以下，更优选为20原子％ 以上、80原子％以下。通过将铁含量设定在该范围内，能够确保铁合金母材1的强度，能够 抑制铁合金母材1的脆化。
[0083] 优选铁合金母材1中的镍含量为2原子％以上、65原子％以下。通过将镍含量设 定在该范围内，能够充分改善铁合金母材1的耐渗碳性，抑制使用铁合金母材1的产品的制 造成本过度增大。
[0084] 优选铁合金母材1含有铬。在铁合金母材1含有铬的情况下，优选铬含量为13原 子％以上、54原子％以下。通过将铬含量设在该范围内，能够改善铁合金母材1的防锈性， 抑制铁合金母材1的脆化。
[0085] 另外，铁合金母材1也可根据需要含有上述以外的元素，还可以含有一般的钢材 中含有的不可避免的杂质。
[0086] 铁基合金母材1优选进行除去附着于其表面的污垢或氧化被膜等的预处理。作为 预处理，可以举出作为镀敷的预处理通常进行的处理，例如抛丸处理、脱脂、酸洗、水洗、热 水洗等。
[0087] 抛丸处理是使用压缩空气等将喷丸材料冲击到铁合金母材1的表面而除去氧化 物等铁垢的方法。处理后的铁合金母材1的表面成为均质，并且表面成为洁净的状态。这 样的抛丸处理能够在铁合金母材1的表面形成凹凸，增大表面面积，其结果，在下一工序中 进行的镀铝工序中，能够容易地形成镀铝膜2。作为喷丸材料，可以列举出例如具有切削性 的砂、陶瓷颗粒、碎玻璃颗粒等。
[0088] 脱脂是将铁合金母材1浸渍于含有表面活性剂的碱性溶液中使附着在铁合金母 材1表面的油分浮起而除去的处理。作为碱性溶液，可列举出氢氧化钠溶液等。
[0089] 酸洗是使用酸性溶液清洗铁合金母材1，将在铁合金母材1的表面生成的氧化覆 膜或氢氧化覆膜除去的处理。作为酸性溶液，可列举出硫酸溶液、盐酸溶液、硝酸溶液等无 机酸溶液、或混合两种以上这些无机酸溶液的混酸溶液等。
[0090] 在进行这些预处理的情况下，通常在各处理之间夹着水洗而依次进行抛丸处理、 脱脂及酸洗，然后进行水洗及热水洗。
[0091] (镀铝工序）
[0092] 镀铝工序是对含有镍的铁合金母材1进行熔融镀铝，如图1 (a)所示，在该铁合金 母材1上形成镀铝膜2的工序。对铁合金母材1进行熔融镀铝的方法只要使熔融铝与铁合 金母材1接触即可。接触方法没有特别限定，可以是将铁合金母材1浸渍于熔融铝的浸渍 方法，也可以是对铁合金母材1吹付熔融铝的吹付方法。
[0093] 熔融铝是加热熔融铝或铝合金的熔融液。铝合金优选为含有80质量％以上的铝 的错合金，具体可列举出组合了选自A1 - Si系合金、A1 - Si - Mg系合金、A1 - Si - Be 系合金、A1 - Si - Mg - Be系合金、A1 - Si - Μη系合金及A1 - Si - Mg - Μη系合金等 的一种或两种以上的复合物等。
[0094] 熔融铝的温度根据使用的铝或其合金而不同，通常设定为比其熔点稍高的温度。 具体而言，优选熔融铝的温度为650°C以上、750°C以下。通过将熔融铝的温度设定为650°C 以上，能够使熔融铝在铁合金母材1的表面充分地浸透扩散，形成均匀的镀铝膜2。另外，通 过将熔融铝的温度设为750°C以下，能够进一步抑制渣滓的产生，进而，在铁合金母材1为 含有铬的不锈钢的情况下，能够进一步抑制铬碳化物粗大化而铁合金母材1的耐腐蚀性及 韧性等的降低。
[0095] 在通过浸渍方法形成镀铝膜2的情况下，铁合金母材1的浸渍时间必需为直至铁 合金母材1的表面成为高温而活性化且到达熔融铝的温度的时间以上。浸渍时间根据铁合 金母材1的质量而不同，通常为2秒以上、1200秒以下。通过将浸渍时间设在该范围内，能 够使熔融铝充分附着于铁合金母材1。
[0096] 浸渍于熔融铝的铁合金母材1在从熔融铝取出后，例如进行空冷及热水洗，使其 干燥。由此，附着于铁合金母材1的熔融铝固化，形成镀铝膜2。形成的镀铝膜2的厚度tl 从在后续工序中进行的扩散层形成工序中形成具有充分的厚度和铝浓度的扩散层3方面 考虑，优选为50 μ m以上、200 μ m以下。
[0097] 在镀铝工序中，也可使用助溶剂。助溶剂的使用有助于附着于铁合金母材1表面 的氧化膜的去除及铁合金母材1的氧化的抑制。可以使用助溶剂与熔融铝贮存于同一槽， 形成助溶剂层和熔融铝层这两层的一浴法，也可使用将助溶剂层和熔融铝的槽贮存于不同 的层的二浴法。另外，助溶剂在将铁合金母材1浸渍一浴或二浴后，用酸溶液等清洗并除 去。
[0098] 作为助溶剂，可列举出含有选自氯化钾、氯化钠、氯化锂、氯化锌、氯化钙、氟化钠 及氟化铝等中的一种或两种以上的溶液等。
[0099] (剩余铝去除工序）
[0100] 剩余铝去除工序是加热熔融镀铝膜2并如图1 (b)所示地除去镀铝膜2的剩余部 分的工序。
[0101] 在对形成于铁合金母材1的镀铝膜2进行加热时，镀铝膜2熔融，熔融的镀铝膜2 的剩余部分流下来而被除去。除去剩余部分而残留的熔融镀铝膜浸透扩散而成为均匀的厚 度。由此，除去从铁合金母材1的外形较大地突出的多余的镀铝膜2,最终，能够得到具有与 铁合金母材1的外形形状相同的外径形状的处理完成材料4。如例如在铁合金母材1为格 子状或网格状或其它复杂形状的情况下，在进行镀铝工序的状态等，镀铝膜会堵塞孔，或覆 盖复杂的形状，或增厚边角部，往往在成为产品时不能得到预定的功能。对此，通过在镀铝 工序后进行剩余铝去除工序，能够避免这样的不良情况。
[0102] 优选进行了剩余铝去除工序后的镀铝膜2的厚度t2为50 μ m以上、100 μ m以下。 通过将镀铝膜2的厚度t2设于该范围内，在下一工序中进行的扩散层形成工序中，能够使 扩散层3以足够的厚度形成，进而能够避免镀铝膜2较大地影响产品的外形形状而有损产 品的功能。
[0103] "剩余"的铝是指，镀铝膜2的厚度超过上述范围内的部分的铝，设有这样剩余的铝 的"剩余部分"容易在复杂的形状部、边角部等生成。在该剩余铝去除工序中，优选除去该 剩余部分的剩余的铝，使整个区域的镀铝膜的厚度在上述优选的范围内。
[0104] 剩余铝去除工序中的加热温度必须为镀铝膜2的熔融温度以上。该剩余铝去除工 序中的加热温度根据使用的铝或其合金而不同，通常，设定为能够使镀铝膜2熔融并用后 述的吹除等除去方法除去的程度的温度。具体而言，剩余铝去除工序中的加热温度优选为 600°C以上、800°C以下。通过将加热温度设于该范围内，能够充分除去多余的镀铝膜2,进 而，能够抑制镀铝膜2的熔融过度进行，精度良好地控制镀铝膜2的厚度。
[0105] 剩余铝去除工序中的加热时间根据加热温度或镀铝膜2的成分而不同，可任意设 定。例如，优选该加热时间为60秒以上、900秒以下。通过将加热时间设定在60秒以上，能 够充分除去多余的镀铝膜2。另外，通过将加热时间设定在900秒以下，在该工序中，能够抑 制铁合金母材1的构成元素(镍或铁等）和镀铝膜2中含有的铝的扩散过度进行，在下一工 序中进行的扩散层形成工序中，能够可靠地形成具有设定的厚度及成分、或与其接近的厚 度及成分的扩散层3。
[0106] 剩余铝去除工序在用各种方法熔融了镀铝膜2的状态下，除去剩余的铝。该熔融 状态的剩余铝的除去可以在大气中进行，也可以在惰性气体环境中进行。在惰性气体环境 中进行剩余铝去除工序的情况下，能够抑制镀铝膜2及铁合金母材1的氧化，能够得到高品 质的处理完成材料4。作为惰性气体，可列举出氩气、氦气或这些的混合气体等。
[0107] 剩余部分的除去方法在上述的加热温度和加热时间的范围内，可以通过吹付空气 或惰性气体进行。通过吹付空气或惰性气体，能够容易地除去熔融的铝中剩余的铝。吹付 时的喷射压等受到铁合金母材的外形形状、加热温度、加热时间等各种因素的影响，考虑这 些因素任意选择。通过这样的除去方法，能够消除镀铝膜堵塞孔、覆盖复杂的形状、边角部 变厚的状态，可形成具有规定功能的产品。
[0108] (扩散层形成工序）
[0109] 扩散层形成工序以比剩余铝去除工序中的加热温度高的温度将去除了镀铝膜2 的剩余部分的铁合金母材1加热，如图1 (C)所示，使铁合金母材1的构成元素和镀铝膜2 中含有的铝相互扩散而形成扩散层3。
[0110] 在将去除了镀铝膜2的剩余部分后的铁合金母材1、即以适度的厚度形成有镀铝 膜2的铁合金母材1加热时，铁合金母材1的构成元素和镀铝膜2中含有的铝相互扩散渗 透。通过该扩散渗透，在铁合金母材1和镀铝膜2的边界形成含有铁合金母材1的构成元 素和铝的扩散层3。形成的扩散层3在最终得到的处理完成材料4暴露于渗碳处理中使用 的渗碳性气体时，能够有效地吸收碳。因此，该扩散层3具有作为抑制碳向处于比该扩散层 3更深部的铁合金母材1渗透的屏蔽层的功能。可以认为这是由于以下机构产生的。
[0111] 即，如图2 (a)所示，形成的扩散层含有来自铁合金母材的铁元素及镍元素(标记 11)和铝元素12有规则地排列而成的Ll2型^1 Ni) 3A1化合物。在形成了这种扩散层3 的处理完成材料4暴露于渗碳性气体时，如图2 (b)所示，碳13侵入扩散层3中含有的Ll2 型化合物的中心，该化合物转化为E2i型^^附）3A1C化合物。由此，认为扩散层3有效地 吸收碳。
[0112] 因此，通过该表面改性处理方法进行了表面改性处理的处理完成材料4即使长期 暴露于渗碳性气体中，也能够抑制铁合金母材1中的碳化铬及渗碳体的生成。其结果，能够 抑制这些生成引起的裂缝及变形等，得到优良的耐渗碳性。
[0113] 扩散层3也可以通过铁合金母材1的构成元素即铁元素或镍元素和铝元素的组成 比均一的单相构成，还可以如图3所示地由各元素的组成比不同的多个相3a、3b构成。另 夕卜，图3所示的扩散层3中，与镍组成比相比铁组成比大的第一合金相3a偏在铁合金母材 U则，与铁组成比相比镍组成比大的第二合金相3b偏在镀铝膜2侧。另外，第一合金相3a 及第二合金相3b以分别使另一相3b、3a进入的方式散布。
[0114] 扩散层3的最表面中的铝浓度优选为20原子％以上、50原子％以下。最表面中的 铝浓度为20原子％以上的扩散层3充分含有L12型化合物，能够对处理完成材料4赋予优 良的耐渗碳性。另外，通过将扩散层3的铝浓度设为50原子％以下，在将该处理完成材料 4用作渗碳炉用部件时，能够使过多存在的铝蒸散，避免对渗碳处理后的渗碳炉用部件的特 性产生不良影响。
[0115] 扩散层3的厚度在30 μ m以上、150 μ m以下的范围内，优选在40 μ m以上、144m以 下的范围内。通过将扩散层3的厚度设在该范围内，在处理完成材料4暴露于渗碳性气体 时，扩散层3有效吸收来自渗碳性气体的碳，能够得到优良的耐渗碳性。另外，超过150 μ m 的扩散层3在将形成有该扩散层3的处理完成品用作渗碳炉用部件时，扩散层3过度吸收 了渗碳环境中的碳，会使渗碳的程度在被渗碳处理品的各部不均匀。
[0116] 扩散层3的铝浓度及厚度可通过改变剩余铝去除工序及扩散层形成工序中的加 热温度及加热时间进行调整。另外，也可以通过改变其后根据需要实施的后述的抛丸处理 的处理时间进行调整。
[0117] 接着，基于实验结果对扩散层形成工序中的加热温度及加热时间进行说明。图4 表示在800°C下进行10分钟的剩余铝去除工序中的加热后，在700°C?1100°C的范围内加 热时的加热时间和扩散层3的厚度的关系。
[0118] 如图4所示，在加热温度为700°C(曲线a)或800°C(曲线b)的情况下，虽形成了扩 散层3,但无法形成30 μ m以上的厚度的扩散层3。与之相对，在将加热温度设为1000°C(曲 线c)时，通过加热10小时能够形成约30 μ m的扩散层3。而且，在将加热温度设为1KKTC (曲线d )时，扩散层3的形成效率急速提升，2小时左右即可形成约35 μ m的扩散层。由此 可知，扩散层形成工序中的加热温度优选为l〇〇〇°C以上，更优选为1KKTC以上。但是，超过 1200°C的加热因需要耐热性极高的加热设备等，并不实用。因此，优选扩散层形成工序中的 加热温度为l〇〇〇°C以上、1200°C以下。
[0119] 扩散层形成工序中的加热时间根据所需的扩散层3的厚度及加热温度而不同，例 如在加热温度为l〇〇〇°C以上、1200°C以下的情况下，优选大致1小时以上、10小时以下。由 此，在实用的加热时间的范围内可形成足够厚度的扩散层3。
[0120] 扩散层形成工序可以在大气中进行，也可以在惰性气体环境中进行。在惰性气体 环境中进行的扩散层形成工序能够抑制扩散层3及铁合金母材1的氧化，能够得到高品质 的处理完成材料4。作为惰性气体，可列举出氮气、氩气、氦气或其混合气体等。
[0121] 这样的扩散层3形成在铁合金母材1的表面附近。另外，"表面附近"是指，在附着 于表面的氧化铝、或残留于表面的镀铝膜之下，通常，从距离其存在的最表面10 μ m以上、 30 μ m以下的位置P向深度方向形成在上述的扩散层3的厚度范围内。
[0122] 形成了扩散层3的处理完成材料4之后也可以根据需要而将附着于表面的氧化铝 或残留在表面的镀铝膜除去。这样的除去能够通过抛丸处理等进行，能够调整处理完成材 料4的形状及尺寸。另外，通过这样的去除，在将处理完成材料4用作渗碳炉用部件时，能 够避免铝从渗碳炉用部件蒸散而对被处理品的特性产生不良影响。
[0123] 如上所述，根据本发明的表面改性处理方法，能够赋予铁合金母材1优良的耐渗 碳性。另外，该表面改性处理方法由于通过熔融铝的镀敷(镀铝工序)、剩余铝去除工序及扩 散层形成工序中进行的加热(两阶段的加热)在铁合金母材1上形成扩散层3,因此，不需要 昂贵的渗透剂及特殊的加热炉。因此，能够以低成本对铁合金母材1赋予耐渗碳性。
[0124] <表面改性处理装置>
[0125] 如图5所示，本发明的表面改性处理装置31具有熔融镀铝槽32、第一加热装置 33、第二加热装置34。详细地说，具有：对含有镍的铁合金母材1进行熔融镀铝，在该铁合 金母材1上形成镀铝膜2的熔融镀铝槽32 ;加热熔融镀铝膜2,除去熔融的镀铝膜2的剩 余部分的第一加热装置33 ;以比第一加热装置33的加热温度高的温度加热除去了镀铝膜 2的剩余部分后的铁合金母材1，使铁合金母材1的构成元素和镀铝膜2中包含的铝相互扩 散而形成扩散层3的第二加热装置34。该表面改性处理装置31能够用于进行本发明的表 面改性处理方法，由此，在铁合金母材1上形成扩散层2而能够赋予其耐渗碳性。
[0126] 以下，对各构成进行详细地说明。
[0127] (熔融镀铝槽）
[0128] 熔融镀铝槽32是浸渍铁合金母材1并在铁合金母材1上形成镀铝膜2的装置。 艮P，该熔融镀铝槽32是进行上述镀铝工序的装置。
[0129] 该熔融镀铝槽32具有：加热熔融在上述的表面改性处理方法的栏中示例的铝或 铝合金的熔融液；储存该熔融液的槽；加热熔融铝或铝合金并保持在设定温度的加热装 置。作为槽，可使用耐热性优良，对熔融铝具有耐腐蚀性的材料。
[0130] (第一加热装置）
[0131] 第一加热装置33是加热熔融镀铝膜2并除去熔融后的镀铝膜2的剩余部分的装 置。即，该第一加热装置33是进行上述剩余铝去除工序的装置。
[0132] 作为第一加热装置33,只要为可加热至可熔融镀铝膜2的温度的装置即可，例如 可列举出加热炉、加热板、热风机等。这些加热装置可以单独使用，也可以组合2种以上使 用。其中，由于通过使用热风机作为第一加热装置33,可以吹除除去熔融的镀铝膜2,因此， 可有效地除去镀铝2膜的剩余部分。
[0133] 另外，镀铝膜2的剩余部分的吹除可以从喷嘴的前端喷射空气、氮气、惰性气体等 而进行，也可以通过其以外的方法进行。另外，这样的镀铝膜2的剩余部分的吹除，如上所 述，可以在大气中进行，也可以在惰性气体环境中进行。在惰性气体环境中进行剩余部分的 吹除的情况下，能够抑制镀铝膜2及铁合金母材1的氧化，能够得到高品质的处理完成材料 4。
[0134] 在第一加热装置33为加热炉的情况下，加热炉具有：由耐热材料构成的加热室、 加热装置、安装在加热室的顶部的炉风扇、设置在加热室的底部的炉辊等。加热炉的加热装 置可以为电加热方式、重油或灯油的燃烧方式等的任一种。
[0135] (第二加热装置）
[0136] 第二加热装置34是以比第一加热装置33的加热温度高的温度加热除去了镀铝膜 2的剩余部分的铁合金母材1而使铁合金母材1的构成元素和镀铝膜2中含有的铝相互扩 散而形成扩散层3的装置。即，该第二加热装置34是进行上述扩散层形成工序的装置。
[0137] 第二加热装置34为能够将铁合金母材1和镀铝膜2加热至铁合金母材1的构成 元素和镀铝膜2中含有的铝相互扩散的温度的装置即可。作为这样的第二加热装置34,例 如可列举出与作为第一加热装置33示例的装置相同的装置。
[0138] (冷却室）
[0139] 表面改性处理装置31也可以在熔融镀铝槽32与第一加热装置33之间、第一加热 装置33与第二加热装置34之间、第二加热装置34的第一加热装置33侧的相反侧分别具 有冷却室。熔融镀铝槽32与第一加热装置33之间的冷却室为将涂敷在铁合金母材1上的 熔融铝进行空冷并使其固化的室，其它冷却室为将由第一加热装置33或第二加热装置34 加热的铁合金母材1空冷的室。
[0140] (输送装置）
[0141] 表面改性处理装置31可以具有将被处理材料即铁合金母材1依次输送至熔融镀 铝槽32、冷却室、第一加热装置33、冷却室、第二加热装置34以及冷却室的输送装置。作为 输送装置，没有特别限定，但可列举出例如传送带或辊式输送机等。
[0142] 如上构成的本发明的表面改性处理装置31将铁合金母材1依次输送至熔融镀铝 槽32、第一加热装置33、第二加热装置34而进行本发明的表面改性处理方法，在铁合金母 材1的表面附近形成铁合金母材1的构成元素和镀铝膜2中含有的铝相互扩散的扩散层3。 镀铝工序、剩余铝去除工序及扩散层形成工序中使用的材料及条件与在上述表面改性处理 方法中说明的材料与条件相同。
[0143] 形成了扩散层3的处理完成材料4起到在上述表面改性处理方法中形成了扩散层 3的处理完成材料4相同的作用，该表面改性处理装置也起到与上述表面改性处理方法相 同的作用。
[0144] <渗碳炉用部件>
[0145] 本发明的渗碳炉用部件为用于渗碳处理的部件、或用于渗碳炉的部件。用于渗碳 处理的部件只要为将含有镍的铁合金作为母材的部件即可，没有特别限定。具体而言，作为 用于渗碳炉的部件，可列举出托盘、格栅、篮筐、支架、金属网、支杆、横杆、支撑等、用于将被 处理材料向渗碳炉内搬入或从渗碳炉内搬出的各种部件等。
[0146] 另外，作为用于渗碳炉的部件，可列举出各种辐射管、电热管、炉内风扇、网带、炉 辊、推杆、蒸馏装置、隔焰甑、链导轨、滑移导轨、辊、热电偶保护管、加热器、气体采样管、螺 栓螺母等各种部件。
[0147] 这样的渗碳炉用部件的特征在于，实施了本发明的表面改性处理方法的表面改性 处理。即，该渗碳炉用部件具有通过镀铝工序、剩余铝去除工序及扩散层形成工序形成的扩 散层，具有优良的耐渗碳性。因此，该渗碳炉用部件即使长期暴露于渗碳性气体，或反复暴 露于渗碳性气体，也难以产生裂缝或变形进而产生变薄等，可以长期使用。
[0148] 另外，由于使用的表面改性处理方法能够以低成本赋予耐渗碳性，因此，被处理的 渗碳炉用部件与通过现有的表面改性处理方法进行了表面改性处理的渗碳炉用部件相比， 能够大幅度削减其制造成本。
[0149] <渗碳装置>
[0150] 对使用本发明的渗碳炉用部件的渗碳装置进行说明。图6是渗碳装置20的一例。
[0151] 图6所示的渗碳装置20具有：渗碳炉21 ;沿往复方向输送实施了渗碳处理的被渗 碳处理品30a及实施了渗碳处理的渗碳处理完成品30b的辊式输送机22 ;辊式输送机22上 的托盘35 ;在托盘35上保持被处理材料30a及处理完成材料30b的格栅23。
[0152] 渗碳炉21具有：加热室24、向加热室24内供给渗碳性气体的渗碳性气体供给装 置25、将加热室24内加热的多个加热器26、加热室24内移送被渗碳处理品的炉辊27。
[0153] 加热室24为由耐火材料和铁皮构成的室，具有将进行渗碳处理的空间从外部隔 离的功能。在该加热室24的一侧壁设有具有用于将被渗碳处理品装入加热室24内的开闭 门的装入口 28。另外，在加热室24的顶部装有炉内风扇29。炉内风扇29为在加热室24 内搅拌而使加热室24内的温度及各种气体的分布均匀的装置。
[0154] 渗碳性气体供给装置25具有：将低碳势的弱渗碳性气体向加热室24内供给的弱 渗碳性气体供给装置25a ;将高碳势的强渗碳性气体向加热室24内供给的供给强渗碳性气 体的强渗碳性气体供给装置25b。
[0155] 弱渗碳性气体供给装置25a及强渗碳性气体供给装置25b分别具有：未图示的变 质炉；分别连接变质炉及加热室的渗碳性气体供給管25c ;控制对加热室24的渗碳性气体 的供给量的阀25 d等。变质炉将混合了丙烷气体、丁烷气体等烃类气体和空气的混合气体 在镍催化剂中加热而生成改性气体（以一氧化碳、氢气、氮气为主体的气体)。在弱渗碳性气 体供给装置25a的变质炉中产生的弱渗碳性气体及在强渗碳性气体供给装置25b的变质炉 中产生的强渗碳性气体分别通过渗碳性气体供给管25c而向加热室24内供给。
[0156] 多个加热器26由分别在柱状的加热管内收纳电加热元件而构成。各加热器26按 照固定在加热室24的底部并沿加热室24的左右内侧壁(沿被渗碳处理品30a及渗碳处理 完成品30b的输送方向 Xl，x2的一对内侧壁）的方式等间隔排列。
[0157] 炉辊27设置在加热室24的底部。该炉辊27具有多个辊27a，各辊27a按照旋转 轴彼此平行的方式沿加热室24内的深度方向（被渗碳处理品30a及渗碳处理完成品30b的 输送方向 Xl、x2)排列。该炉辊27通过使各辊27a沿图6中的顺时针方向旋转，将载置在各 辊27a上的托盘35的格栅23和被渗碳处理品30a向加热室24的深度方向移送，通过使各 辊27a沿图6中的逆时针方向旋转，将载置在各辊27a上的托盘35的格栅23和渗碳处理 完成品30b向加热室24的装入口方向移送。
[0158] 辊式输送机22与炉辊27连续设置。辊式输送机22具有多个辊22a，各辊22a按 照旋转轴彼此平行的方式沿输送方向XpX 2排列。在该辊式输送机22中，渗碳炉21侧相反 侧的端部成为将被渗碳处理品置于辊式输送机22上的被渗碳处理品设置部22b。另外，在 该辊式输送机22的中途设有将渗碳处理完成品30b从辊式输送机22排出的渗碳处理完成 品排出部22c。该辊式输送机22通过使各辊22a沿图7中的顺时针方向旋转，将载置于各 辊22a上的被渗碳处理品30a沿渗碳炉方向 Xl输送，通过使各辊22a沿图7中的逆时针方 向旋转，使载置于各辊22a上的托盘35的格栅23和渗碳处理完成品30b沿被渗碳处理品 放置部22b的方向x 2输送。
[0159] [格栅]
[0160] 格栅23载置于辊式输送机22及炉辊27上的托盘35,保持被渗碳处理品30a及渗 碳处理完成品30b。如图7所示，格栅23具有框体23a、直立设于框体23a的支柱部23b及 支承部23c。而且，在图7所示的实施方式中，格栅23由本发明的渗碳炉用部件构成。艮P， 格栅23是对成型为格栅的外形形状的铁合金母材1实施本发明的表面改性处理的装置，具 有形成在铁合金母材的表面附近的扩散层3。
[0161] 在通过如上所述地构成的渗碳装置20进行渗碳处理中，通过加热器26将加热室 24内加热至900°C?1000°C，通过弱渗碳性气体供给装置25a向加热室24内供给弱渗碳性 气体。通过该弱渗碳性气体的供给，炉24内总是保持在正压状态。
[0162] 接着，将保持于格栅23的被渗碳处理品30a放置在辊式输送机22上的托盘35内。 放置在辊式输送机22上的托盘35的格栅23和被渗碳处理品30a被输送至加热室24的装 入口 28,打开开闭门后，装入加热室24内。
[0163] 关闭开闭门后，通过强渗碳性气体供给装置25b向加热室24内供给强渗碳性气 体。由此，被格栅23保持的被渗碳处理品30a和渗碳性气体反应，在被渗碳处理品30a的 表面附近形成渗碳层。实施规定时间的这样的渗碳处理后，停止供给强渗碳性气体，打开开 闭门而将渗碳处理完成品30b从装入口 28输出，之后，关闭开闭门。输出的渗碳处理完成 品30b被输送至处理完成品排出部22c，由该处理完成品排出部22c从棍式输送机22排出。
[0164] 在该种渗碳装置20中，在被渗碳处理品30a暴露于渗碳性气体的同时，格栅23也 暴露于渗碳性气体中。但是，由于格栅23具有通过本发明的表面改性处理方法形成的扩散 层3,因此，该扩散层3有效地吸收来自渗碳性气体的碳，能够抑制在处于比扩散层3深的深 部的铁合金母材1生成铬碳化物及渗碳体。因此，该格栅23即使在这样的渗碳装置20中 反复使用，也难以产生裂缝及变形甚至变薄等，能够长期使用。由此，能够避免因格栅23的 裂缝等而在加热设备中产生故障，另外能够削减渗碳炉21的维修成本。
[0165] 以上，对本发明的表面改性处理方法、表面改性处理装置及渗碳炉用部件进行了 说明，但本发明的构成不限于此，在不脱离本发明的范围内可适当变更。
[0166] 例如，在本实施方式中，使用本发明的渗碳炉用部件的渗碳炉以气体渗碳炉的情 况为例进行了说明，渗碳炉也可为真空渗碳法的渗碳炉。真空渗碳法的渗碳炉在上述的加 热室24连接真空泵，代替弱渗碳性气体供给装置25a及强渗碳性气体供给装置25b，在加 热室24连接供给烃类气体的烃类气体供给装置。在该真空渗碳炉中，通过在形成了高温的 减压环境的渗碳炉内使被渗碳处理品与烃类气体直接反应，在该被渗碳处理品上形成渗碳 层。
[0167] 另外，本发明的渗碳炉用部件可以在渗碳炉后的淬火炉或回火炉等加热炉中通 用。由此，可实现部件的共享化，除了渗碳炉之外，也能够削减淬火炉或回火炉等的维修成 本。
[0168] 【实施例】
[0169] 以下，根据实施例和比较例对本发明进行更详细地说明。
[0170] [实施例1]
[0171] 作为被处理材料，准备有形成为图7所示的格栅状的铁合金母材。该铁合金母材 为JIS中规定的SCH24 (耐热铸钢），其组成比为，C :0. 35?0. 75质量％、Si :0?2质量％、 Μη :0?2质量％、P :0?0· 04质量％、S :0?0· 04质量％、Ni :33?37质量％、Cr :24? 28质量％、Μ 〇 :0?0. 5质量％、Fe :剩余部分。
[0172] 对该铁合金母材依次进行抛丸处理、脱脂、酸洗、水洗及热水洗，使铁合金母材的 表面成为洁净的状态。接着，将该铁合金母材在将纯铝铸块在700°C下熔融的熔融镀铝浴中 浸渍600秒钟。之后，进行空冷及热水洗而形成镀铝膜(镀铝工序)。
[0173] 接着，加热形成了镀铝膜的铁合金母材，在70(TC下保持300秒钟使镀铝膜熔融， 除去了熔融后的镀铝膜的剩余部分(剩余铝去除工序)。该剩余铝去除工序后的镀铝膜的厚 度为75 μ m。剩余部分处于边角的角部等，该部分的镀铝膜以50 μ m以上的厚度设置。
[0174] 接着，将除去了镀铝膜的剩余部分后的铁合金母材在1100°C下加热2小时而形成 有扩散层(扩散层形成工序)。接着，进行抛丸处理，除去残留在最表面的氧化铝及残留镀敷 层。通过以上的工序制作格栅(渗碳炉用部件)。
[0175] [实施例2]
[0176] 在剩余铝去除工序中，除了在800°C下保持120秒钟以外，与上述实施例1同样地 制作格栅。
[0177] [实施例3]
[0178] 除了将扩散层形成工序中的加热在1000°C下进行10小时以外，与上述实施例1同 样地制作格栅。
[0179] [实施例4]
[0180] 除了将扩散层形成工序中的加热在1200°C下进行8小时以外，与上述实施例1同 样地制作格栅。
[0181] [比较例1]
[0182] 除了不进行剩余铝去除工序以外与上述实施例1同样地制作格栅。
[0183] [评价]
[0184] (金属组织和扩散层厚度）
[0185] 由制作的格栅切出纵1〇_Χ横5_X厚度10mm的试料，使用扫描型电子显微镜 (倍率500倍）观察试料切断面的金属组织。作为代表，将实施例1的试料切断面的金属组 织照片示于图8 (a)。
[0186] 另外，使用同样制作的格栅进行真空渗碳处理。作为烃类气体使用丙烷气体，在温 度950°C、炉内压力950 P a的条件下进行4小时真空渗碳处理。从用于该真空渗碳处理的 格栅切出纵10mmX横5mmX厚度10mm的试料。而且，使用金属显微镜(倍率500倍）及扫 描型电子显微镜（2000倍）观察试料的切断面的金属组织，同时进行X线解析装置(能量分 散型X线分析装置、型名：J ED - 2201、日本电子株式会社制造）的成分分析。作为代表， 将实施例1的以500倍的倍率观察试料切断面的金属组织照片示于图8 (b)，将以2000倍 的倍率观察的金属组织的SEM照片示于图9。
[0187] 从图8及图9的金属组织照片，从试料的表面侧起依次观察镀铝膜、扩散层、铁合 金母材3层。另外，对于实施例2?4的试料也同样能够从金属组织照片确认镀铝膜、扩散 层、铁合金母材3层。
[0188] 对于扩散层的厚度，在实施例1中，如图8 (a) (b)所示地能够确认约50?70μπι 厚度的扩散层，在实施例3中，如图10 (a)所示，能够确认约40 μ m厚度的扩散层，在实施 例4中，如图10 (b)所示，能够确认约108μπι?144 μ m厚度的扩散层。
[0189] 另外，虽然进行了镀铝工序及扩散层形成工序，但未进行剩余铝去除工序的比较 例1的格栅在支柱部及支承部的下部较厚地残存有镀铝膜。另外，虽然可从比较例1的金 属组织照片确认到扩散层，但扩散层的厚度不均。而且，在渗碳处理后，在用目视观察保持 于该格栅的渗碳处理品时，确认到在其表面附着有铝。认为这是因为在渗碳处理中铝从格 栅的镀铝膜蒸散。
[0190] (格栅形状）
[0191] 在用目视观察实施例1?实施例4中制作的格栅的形状时，作为格栅，均具有良好 的形状。
[0192] (成分分析）
[0193] 对实施例1的格栅进行上述真空渗碳处理，用X线解析装置从试料的表面侧依次 对镀铝膜、扩散层、铁合金母材的各部进行成分分析。将其结果示于表1。
[0194] 【表1】
[0195]

【权利要求】
1. 一种表面改性处理方法，其特征在于，具有： 镀铝工序，对含有镍的铁合金母材进行熔融镀铝，在该铁合金母材上形成镀铝膜； 剩余铝去除工序，使所述镀铝膜加热熔融并将熔融的镀铝膜的剩余部分除去； 扩散层形成工序，以比所述剩余铝去除工序中的加热温度高的温度加热除去了所述镀 铝膜的剩余部分后的所述铁合金母材，使所述铁合金母材的构成元素和所述镀铝膜中含有 的铝相互扩散而形成扩散层。
2. 如权利要求1所述的表面改性处理方法，其中，所述铁合金母材由选自奥氏体不锈 钢、奥氏体不锈钢铸钢以及耐热铸钢的钢构成。
3. 如权利要求1或2所述的表面改性处理方法，其中，由所述扩散层形成工序形成的扩 散层的厚度为30 μ m以上且150 μ m以下。
4. 一种表面改性处理装置，其特征在于，具有： 熔融镀铝槽，对含有镍的铁合金母材进行熔融镀铝，在该铁合金母材上形成镀铝膜； 第一加热装置，使所述镀铝膜加热熔融并将熔融的镀铝膜的剩余部分除去； 第二加热装置，以比所述第一加热装置的加热温度高的温度加热除去了所述镀铝膜的 剩余部分后的所述铁合金母材，使所述铁合金母材的构成元素和所述镀铝膜中含有的铝相 互扩散而形成扩散层。
5. -种渗碳炉用部件，其特征在于，通过权利要求1?3中任一项所述的表面改性处理 方法实施表面改性处理。
【文档编号】C23C8/20GK104250721SQ201310625481
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2013年11月28日 优先权日:2013年6月27日
【发明者】佐藤英俊, 佐藤正太郎, 甲斐朝晓, 井上悦男, 郡司泰行 申请人:日光金属株式会社