钢制品及其制造方法技术

本发明专利技术提供兼具优异的耐腐蚀性和粘接性的钢制品。所述钢制品是在作为钢的母材的表层形成有氮化化合物层和氮扩散层的钢制品，上述氮化化合物层包括在氮扩散层侧形成的第一化合物层、和在上述第一化合物层的表面侧形成的第二化合物层，上述第一化合物层是以Fe3N为主体的ε结构的层，上述第二化合物层是与第一化合物层相比氮浓度更高且在表面形成有凹凸的层。由此，能够形成具有优异的粘接性、且碳含量极少而耐腐蚀性高的氮化化合物层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及，所述钢制品是通过对钢材实施伴随氮化处理的表面处理，能够使耐腐蚀性和粘接性提高，且通过应用于例如刹车片、制动蹄、离合器板等的背衬金属(裏金)，能够使其耐久性提高的制品。
技术介绍
汽车等中所使用的刹车片、制动蹄、离合器板等摩擦构件一般大多使用将摩擦材料粘接在作为背衬金属的钢材上而得的构件。摩擦材料与背衬金属的粘接力与制动器的性能、品质相关，从安全方面出发也是极为重要的因素。为了获得对摩擦材料的强粘接力，很久以前就开始采用利用喷丸等方法使背衬金属的面糙化的方法。另外，若粘接界面生锈，则粘接力会大幅降低，因此还在考虑耐腐蚀性的基础上，实施形成磷酸锌等化成被膜以及底涂层的处理(例如下述的专利文献I)。然而，上述那样的化成被膜等在耐热性方面存在问题，存在因热而导致耐腐蚀性和密合性降低这样的问题。对于制动器、离合器而言，在产生大的摩擦热的情况下耐腐蚀性、密合性降低的特性极其不令人满意。另一方面，为了使包含各种钢材的机械零件、结构构件的耐磨损性、耐久性提高，在广泛的领域中使用氮化处理。其中还知道:对于除不锈钢以外的钢材而言，通过在其表面形成氮化化合物层，能够提高耐腐蚀性。作为其用途之一，例如应用于刹车片的背衬金属。对除不锈钢以外的钢材实施氮化处理后的背衬金属，与形成有上述的化成被膜的背衬金属相比，在耐腐蚀性的方面更有利。因此，还研究了将气体软氮化处理应用于刹车片的背衬金属(例如下述的专利文献2)。但是，在利用氮化处理形成背`衬金属的情况下，如果仅简单地在表面形成氮化化合物层来使耐腐蚀性提高，则是不充分的。为了提高使作为摩擦材料的垫材〃卜''材)粘接时的粘接性，需要在其表面形成微米级的凹凸。在此，盐浴氮化处理易于形成较凹凸的表面，因此被应用于背衬金属(例如专利文献3)。盐浴氮化处理中，与通过通常的气体软氮化处理而形成的氮化物同样地，形成Fe -C 一 N系化合物。因此，与专利文献2同样地，无法说在耐腐蚀性方面是充分的。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开平5 - 346129专利文献2:日本特公昭53 — 47218专利文献3:日本特开昭62 - 261726
技术实现思路
专利技术所要解决的课题在上述专利文献2中记载了:为了提高与摩擦材料的粘接性，而形成瘤状、网眼状的突起等凹凸。但是，如果仅通过一般的气体软氮化处理，则很难形成使粘接性充分提高的凹凸，且对于其具体的方法均没有言及。另外，对于通过气体软氮化处理而形成的Fe — C一N系化合物来说，在其自身的耐腐蚀性方面，在刹车片的背衬金属这样的用途中也是不充分的。另外，通过一般的气体软氮化处理形成的氮化化合物层中，常常形成从表面到达扩散层的缺陷，从而对耐腐蚀性带来不良影响。由于存在上述的问题，因此实际情况是:气体氮化在背衬金属中的应用作为现实问题而没有进展。另一方面，上述专利文献3中，作为形成Fe — C 一 N系化合物的方法，使用了盐浴氮化处理。盐浴氮化处理与通常的使用气体的氮化处理不同，容易在表面形成用于确保粘接性能的凹凸。另一方面，因为是固一液反应，所以Fe等母材成分向盐浴中溶出的反应也同时进行。因此，到达扩散层的贯通缺陷与使用气体的氮化处理相比，更易于形成。因而，为了使表面的凹凸增大、且与通常的盐浴氮化处理相比使耐腐蚀性提高，需要在表面形成四氧化三铁层，可容易想到该层也需要相当厚的厚度。即，在应用盐浴氮化处理的情况下，尤其是在耐腐蚀性的方面，优选形成厚的氧化层而将缺陷进行封孔，通过该方法，能够期待某种程度的耐腐蚀性的提高。但是，四氧化三铁自身的强度极低，若使氧化层形成得较厚，则在四氧化三铁层内传播裂缝从而摩擦材料剥离的可能性极高。另外，与气体氮化处理相比，贯通缺陷的数量更多，大小更大，因此，并不容易进行充分的封孔。因而，即使如专利文献3记载的那样形成氧化层，也无法说一定可获得充足的耐腐蚀性，因此，绝对不能说是实用的方法。与此相对，还可研究使用耐腐蚀性良好的不锈钢并使其粘接性提高，或者形成具有某种程度强度的镀敷层。但是，实际情况是这些方法仍然是成本高且难以应用的方法。因此，强烈需要开发出通过比较廉价的方法而使耐腐蚀性与粘接性兼顾的技术。本专利技术是鉴于如上所述的情况而完成的专利技术，其目的在于提供，兼具优异的耐腐蚀性和粘接性的钢制品及其 制造方法。用于解决课题的手段为了发挥使用气体的氮化处理的比较廉价且耐腐蚀性高的优点，同时在钢材上形成耐腐蚀性更高且粘接性更高的表面层，进行了各种研究。其结果发现:使卤素元素扩散至距离表面Iym以上的深度后，在不含碳源的气体气氛中进行氮化处理，由此形成氮化化合物层，如图1所示，该氮化化合物层包含第一化合物层和第二化合物层这两层而构成，所述第一化合物层是在氮扩散层侧形成的以Fe3NS主体的ε结构的层，所述第二化合物层是在上述第一化合物层的表面侧形成、且与第一化合物层相比氮浓度更高且形成有表面凹凸的异质的层。而且，判断出包含上述2层的氮化化合物层兼具高粘接性和耐腐蚀性，从而完成了本专利技术。另外，还可知:在对上述氮化化合物层形成以铁氧化物为主体的氧化层的情况、借助微粒附加喷丸处理而将表面上不需要的氮化物、氧化物、氧氮化物等除去的情况下，可进一步提高粘接性和耐腐蚀性。即，本专利技术的钢制品的要旨在于，其是在作为钢的母材的表层形成有氮化化合物层和氮扩散层的钢制品，上述氮化化合物层包括:在氮扩散层侧形成的第一化合物层、和在上述第一化合物层的表面侧形成的第二化合物层，上述第一化合物层是以Fe3NS主体的ε结构的层，上述第二化合物层是与第一化合物层相比氮浓度更高且在表面形成有凹凸的层。另外，本专利技术的钢制品的制造方法的要旨在于，其对钢材的表面实施使氟扩散的氟化处理后，实施使氮进行扩散的气体氮化处理，从而在母材的表层形成氮化化合物层和氮扩散层，其中，上述氟化处理包括:边向处理炉内导入氟源气体，边使氟与钢材反应的氟化工序，和在停止氟源气体的供给的状态下保持加热，使浸透在上述钢材表面的氟至少扩散至I μ m以上的深度的扩散工序，在上述气体氮化处理中，利用不含碳源的气体气氛进行上述扩散后的氟成分的还原及气化，并且使氮进行扩散浸透来形成氮化化合物层和氮扩散层。专利技术效果本专利技术的钢制品的上述氮化化合物层包括:在氮扩散层侧形成的第一化合物层、和在上述第一化合物层的表面侧形成的第二化合物层。上述第一化合物层是以Fe3N为主体的ε结构的层，上述第二化合物层是与第一化合物层相比氮浓度更高且在表面形成有凹凸的层。关于上述第二化合物层，形成有表面凹凸，该表面凹凸具有多个规定深度的断续的沟部。另外，通过Fe — N系的氮化化合物也向外部生长而形成。另外，由与第一化合物层相比氮浓度更高的氮化物构成。因此，例如即使在粘接摩擦材料、且对该摩擦材料负载大剪切应力的情况下，其表面的凹凸形状也难以被破坏。另外，对于Fe — N系的形成表面凹凸的第二化合物层以及特别地在氮扩散层侧形成的第一化合物层来说，与Fe - C 一 N系的化合物相比，耐腐蚀性更优异。另外，基于氟化处理及气体氮化处理的效果，成为更致密的氮化化合物层，从表面贯通至氮扩散层这样的缺陷的存在极少。因而，成为耐腐蚀性极其优异的氮化化合物层。在本专利技术的钢制品中，在上述第二化合物层的表面凹凸高密度地具有深度为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钢制品，其特征在于，在作为钢的母材的表层形成有氮化化合物层和氮扩散层，其中，所述氮化化合物层包括：在氮扩散层侧形成的第一化合物层、和在所述第一化合物层的表面侧形成的第二化合物层，所述第一化合物层是以Fe3N为主体的ε结构的层，所述第二化合物层是与第一化合物层相比以质量％计的氮浓度高至大于11质量％的包含Fe2N的ζ结构的层，在所述ζ结构的层的表面形成有凹凸。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.06.24 JP 2011-1400541.一种钢制品，其特征在于， 在作为钢的母材的表层形成有氮化化合物层和氮扩散层，其中， 所述氮化化合物层包括:在氮扩散层侧形成的第一化合物层、和在所述第一化合物层的表面侧形成的第二化合物层， 所述第一化合物层是以Fe3NS主体的ε结构的层， 所述第二化合物层是与第一化合物层相比以质量％计的氮浓度高至大于11质量％的包含Fe2N的ζ结构的层， 在所述(结构的层的表面形成有凹凸。2.根据权利要求1所述的钢制品，其中， 所述第二化合物层的表面凹凸以至少每50 μ m的公称长度中为3处以上的高密度具有深度0.5μπι以上的凹部。3.根据权利要求1或2所述的钢制品，其中， 所述第二化合物层的厚度为0.7 μ m以上。4.根据权利要求1~3中任一项所述的钢制品，其中， 所述第一化合物层的厚度为5 μ m以上。5.根据权利要求1~4中任一项所述的钢制品，其中， 表面的每单位面积的实际表面积比为大于1.8的值。6.根据权利要求1~5中任一项所述的钢制品，其中， 在第二化合物层上形成有厚度3 μ m以下的以铁氧化物为主体的氧化层作为最外层。7.根据权利要求1~6中任一项...

【专利技术属性】
技术研发人员：西川晃司，富士川尚男，渡边崇则，岩村英明，藤田守弘，
申请(专利权)人：爱沃特株式会社，
类型：
国别省市：