窒化技術紹介

ミック処理(MIC処理)(特殊ガス浸硫窒化)

耐摩耗性の向上に効果を発揮する優れた表面改質法!
個体潤滑性のある浸硫層を形成するため、滑りが非常に良くなります。
SUS(ステンレス鋼)の窒化も可能です。

ガス窒化・ガス軟窒化と同様、ミック処理(MIC処理)(特殊ガス浸硫窒化)も鋼種や被処理品の用途により処理サイクルが異なります。
基本の処理方法は「NH3+H2S=窒化性ガス+浸硫性ガス」の混合雰囲気ガス内において、400~580℃で加熱するというもの。これによって、基本的な下地となる硬く緻密な窒化化合物層(白層)や窒素拡散硬化層の上に、個体潤滑性のある浸硫層を2~3µm形成させます。
窒素濃度と硫黄濃度を別々に制御できるため、品質、コスト、量産性のどれをとっても、他の浸硫窒化法に勝ります。また、ガス窒化では処理できないSUS(ステンレス鋼)の窒化も可能です。

(SKD61×625)ミック処理した表面組織写真(特殊ガス浸硫窒化)
(SKD61×625)
ミック処理した表面組織写真(特殊ガス浸硫窒化)

用途

  • 金型全般、産業機械部品、工具、ポンプ部品など。

特徴

  • 処理温度が低いため、歪みが小さい。
  • 500µmまで拡散層が得られる。
  • 多種の材質に適合し、材質によりHmV400~1,200の幅広い硬度が得られる。
  • 耐摩耗性・耐疲労性・耐食性が良好。特に耐焼付性、耐カジリ性に優れる。

動画紹介

各種材質の表面硬度

材質 表面硬度
HmV(100g)
(最表層部)
HRC
(換算)
HS
(換算)
炭素鋼 S35C,S45C 600~800 55~64 74~88
SK5 550~800 52~64 69~88
合金鋼 SCM415 700~900 60~67 81~95
SCM440 650~900 57~674 77~95
窒化鋼 SACM645 900~1,200 67< 95<
バネ鋼 SUP 650~750 - -
ステンレス鋼 SUS304 1,000~1,300 - -
SUS420J2 1,000~1,300 - -
熱間金型鋼 SKD61 1,000~1,200 - -
冷間金型鋼 SKD11,12 1,000~1,200 - -
プラスチック金型鋼 HPM,NAK 750~900 - -

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耐摩耗性について

下地となっている硬く緻密な窒化層と、表面に形成された潤滑性のある浸硫層の組み合わせが、特に耐摩耗性を向上させます。窒化層が耐摩耗性に強力な役目を果たす上に、浸硫層が摩擦抵抗を低下させるのです。そのため、他の処理法に比べ、耐摩耗性が非常に優れています。

耐摩耗性について

SUS(ステンレス鋼)の窒化について

SUS(ステンレス鋼)の窒化について

SUSの表面には強固な不動態膜(主に酸化クロム<Cr2O3>)が形成されており、前処理なしではなかなか窒化されません。そこで、弊社では480~580℃の幅広い温度領域で処理を行い、硫化水素(H2S)を使用することにより、SUSの不動態膜が還元・除去され、窒化されるようになりました。

※ SUS剥離性:SUSを窒化すると圧縮応力の関係上、剥離することがあるため、弊社では剥離防止の処理も行っています。

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プラズマ窒化(イオン窒化)

高品質、無公害、省エネを実現した新しい技術!
化学反応ではなく、真空で電気分解するため、窒化防止が100%可能です。
多種の材質に適合できます。

真空中のグロー放電を利用した窒化法。処理時間が長い、脆化層が生成されるといったガス窒化の欠点を補うために開発されたものです。
放電処理炉を10−2~10−3Torr(mmHg)まで真空ポンプで排気した後、炉内に窒素ガスと水素ガスの混合ガスを導入し、ガス圧を1~10Torrの処理条件に合わせて設定します。放電処理炉全体は水冷され、これを陽極、処理製品を陰極とし、数百Vの直流電圧を印加、グロー放電を発生させ窒化処理を行います。
ガス窒化との大きな違いは「処理時間が短い」ことのほか、「窒化防止が100%可能(メッキまたは窒化防腐剤塗布などの手続きを必要とせず、軟鋼板のケースでカバーするのみで防止することができる)」「350~590℃の範囲の処理のため、ひずみが極めて小さい」「汚水を排出せず無公害」などが挙げられます。窒化防止した部分はバージンスチールの状態にあるため簡単にメッキなど処理することができます。また、真空中での処理のため、被処理物の表面状態は全く清浄で、加工後、後処理の工程を必要としないこともメリットの1つです。

プラズマ窒化(イオン窒化)

プラズマ窒化(イオン窒化)

用途

  • 金型全般、工作機械部品、射出成形機部品など。

特徴

  • 耐摩耗性・耐疲労性が良好。
  • 深い硬化層が得られる。
  • 窒化層の最表面層の状態をコントロールすることができる。
  • 多種の材質に適合し、ミック処理(MIC処理)(特殊ガス浸硫窒化)同様、SUSの窒化も可能。

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ガス軟窒化

無公害かつ短時間で有効な品質を実現!量産部品に最適な加工!
金属表面に炭窒化物を形成させるため、きれいに仕上がります。
主に低級鋼を対象としています。

ガス軟窒化は、塩浴(ソルトバス)を用いた塩浴軟窒化にシアンの公害問題が起きた時、その代替技術として開発されました。ガス窒化とはまったく別の処理です。
処理方法は、まず急熱型変性ガス(Endo gas)あるいは有機溶剤の熱分解ガスなどの浸炭性ガス、あるいは窒素ガスを雰囲気中にアンモニアガスを30〜50%添加します。そして、550~600℃の比較的低温で1~5時間加熱保持し、窒素を侵入拡散、表面に炭窒化物を形成させるというもの。この炭素が、窒素の拡散を促進する役割を担っており、ガス窒化との大きな違いとなります。

プラズマ窒化(イオン窒化)
(SCM435×100)
560℃で3時間ガス軟窒化した表面組織写真

用途

  • 自動車部品、OA部品、ミシン部品など。

特徴

  • 短時間で処理ができ、経済的。
  • 耐摩耗性・耐疲労性・耐焼付性が良好。
  • ポーラスを生成しにくいため、きれいな表面に仕上がる(カスがない)。
  • 合金元素が少ない材質には浸炭も行うため、ガス窒化よりも高い硬度が得られる。

ガス窒化とガス軟窒化の比較表

窒化法 ガス窒化 ガス軟窒化
材質 高級鋼
SACM、SKH、SKD、SCM、SUP
低級鋼
SPC、炭素鋼、鋳鉄、STKM
目的の組織 拡散層
Al、CrとNとの化合物層
(Fe-Al-N、Fe-Cr-N)
化合物層
FeとNとの化合物層
(Fe3N、Fe4N)
硬化層の深さ 深い
0.1~0.8mm
浅い
8~15μm
表面硬度 高い
HV700~1,200
低い
HV400~700
処理時間 長い
25~100h
短い
90~150min
用途 単発部品
金型類、ドライブシャフト、
エジェクターピン、カム
量産部品、OA部品、
自動車部品、ミシン部品

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ガス窒化

深い硬化層がほしい時は、耐摩耗性も良好なガス窒化!
500℃付近の低温域で処理するため、素材の性質を損ないません。
主に高級鋼を対象としています。

1923年、ドイツ・クルップ社のアドルフ・フリーによって発見された、世界初の窒化処理法です。
500~580℃の低温で加熱することで起こる、アンモニアの分解ガスによって処理。分解時の窒素は金属の表面に吸着され、内部に拡散して窒化層を作ります。アンモニアの分解率は30%前後で、これにより、硬く深い硬化層が得られます。また、歪みが小さいのも特徴です。
通常の処理時間は50~(150)時間と長いのが欠点ですが、弊社では25時間~と比較的短時間で処理できます。

プラズマ窒化(イオン窒化)
(SCM645×400)
520℃で3時間ガス窒化処理した表面組織写真

用途

  • 産業機械部品、自動車部品、船・航空機部品など

特徴

  • 低温処理のため、硬く深い硬化層が得られる。また、歪みが小さい。
  • 耐摩耗性・耐疲労性が良好。
  • 最表面層の状態をコントロールすることはできるが、白層がつきやすいため、後に加工が必要。

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竪型応力除去焼鈍

あらゆるサイズの製品に対応できる大型・竪型炉!
製品を吊るす、あるいは立たせて処理するため、
余分な残留応力を残さずに均一に残留応力除去します。長尺物も対応可能です。

応力除去焼鈍は鋳造、溶接、塑性加工、機械加工などによって生じた「残留応力の除去」を目的とした熱処理で、窒化処理の前に行います。竪型製品を吊るす、あるいは立たせて処理をする竪型であれば、窒化の際、歪みや振れを極小化することができます。また、弊社の炉はサイリスタ制御機能にしており、均一に温度が上昇。そのため、全ての製品に対して温度のムラがなく、高品質に仕上がります。炉のサイズはφ790×4,000L(~2t)あり、ピストンロッド、段ロール、スピンドル、シャフトなどの長尺物にも対応可能です。

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