プラズマ窒化とガス軟窒化の違い

質問

いつも参考にさせていただいています
プラズマ窒化とガス軟窒化の違いについて教えていただきたく質問させていただきます。
処理方法などは分かるのですが、特性の違い、使われ方の違いを教えてください。
プラズマ窒化処理をガス軟窒化で代用するにはどのような問題があるのでしょうか？？
よろしくお願いします

回答No.2

noname#230359

プラズマによる軟窒化ではなく普通のプラズマ窒化でしょうか。
どのような合金に適用するかによっても話はまったく変ります。

化合物の厚さ制御
化合物の組織制御
細部への処理
温度均一性
処理時間
コスト
などが主な相違点です。

化合物の制御では断然プラズマのほうが優れています。
20μmくらいの化合物からほとんどないものまで作れます。
ガスも最近では相当良いものができる一方で、
特許だったりブラックボックスだったりするので
プラズマのほうが容易です。

細部への処理、温度均一性はガスのほうがかなり優れていますが、
最近のプラズマ窒化炉ならば±6℃から10℃くらいは
実現可能ではないかと思います。
細穴への処理も結構こなします。

処理時間は一般的にはプラズマのほうが優れていることが多いです。

コストは詰め込める分ガスのほうが良いです。

個人的には、安価な量産向き、細かい部品を処理しやすいのはガス、
処理品表面をきれいに保ちたい、
環境面を考慮するのならばプラズマだと思います。

塩浴ならば大抵のものは問答無用で軟窒化してくれます。

ガス窒化で表面を削るのはよくやることなので、
形状にもよりますがやってやれないことはないです。
従来の業者が脆い窒化層を作らずにできるならば
試作してもらっても良いのでは？

窒化と軟窒化の違いは炭素が入るかどうかです。
炭素が入れば軟窒化、炭素がなければ窒化と
解釈しておけばよいと思います。
窒化のほうが硬いのですが、軟窒化は
表面にεと呼ばれる炭窒化層が生成しやすく
ギヤなどによく使用します。

塩浴は窒化のチャンピオンですね。
未だに塩浴の処理能力を超える窒化は実現していません。
シアンやシアン酸を使うので当然軟窒化です。

窒化の種類はおっしゃるとおりで大きな間違いはありません。
工業的によく利用されるのがその三種です。
ラジカル窒化も平たく言えばプラズマ窒化です。
どちらかといえばプラズマ窒化との本質的な違いではなく、
商売上、そのように命名している意味合いが強い私は思っています。
日本電子工業流のプラズマ窒化と言ったところでしょうか。
プラズマを使用すればその反応性を司る大きな因子は
ラジカルです。通常のプラズマ窒化でもそれは変わりません。

お礼

ご回答ありがとうございました。
窒化については素人駆け出しで大変勉強になります。
今回の処理はSCM435の調質材です。
700HVでの硬化深さは200μm以上です。
表面へはやはり出来るだけ均一に処理したいと考えています。
プラズマで処理したい第一の理由はやはり化合物層の問題です。
10～20μmと薄くしたいのですが、ガスで処理して、表面を数ミクロン研磨することも検討しましたが、それで性能が発揮できるのか不明でした。
処理の検討を行なったとき、従来の業者がガス軟窒化であればすぐに対応できるので、コスト・納期・業者の問題でガスのほうが容易だったため、転換できないかと考えた次第です。
お礼の欄で再び質問するのも無礼かと思いますが、勉強不足のため、軟窒化と窒化の違いが分かりません。少し調べてみたのですが、明確な違いが得られませんでした。
また、塩浴とありますが、塩浴で窒化出来るのはやはり勉強不足で知りませんでした。窒化には大きく分けると、塩浴、ガス、プラズマ（イオン）があるということなのでしょうか？今後のためにも御教授頂けると助かります。

再度御教授いただきましてありがとうございました。
お礼が遅くなりましたが、先日の品物、プラズマ窒化にて仕上がってきました。仕上がりは非常にきれいでスペックは無事クリアです。
現在ガスで窒化処理しているもので窒化化合物層が脱落してその粉が問題になっている部品があります。プラズマで窒化層をコントロールできることを知りませんでしたので、今後はそのような部品にも展開したいと考えています。実は早速、今回とは違う部品にラジカル処理をしてみました（化合物層0の処理)。来週に仕上がってくるのですが、今回のプラズマとどんな風に違うかよく見てみたいと思います。
塩浴も機会があればぜひ試してみようと思います。

たかが表面処理、されど表面処理。窒化をはじめ、コーティングなど表面処理の技術が無かったら製作できない部品がたくさんあります。これからもどんどん知識を仕入れていろいろと応用してゆきたいと思います。
今までの知識のみではとても対応できなくなっていまして、いろいろと御教授頂きまして、大いに今後の参考になりました。ありがとうございました。また機会がありましたらよろしくお願いします。

回答No.1

noname#230359

ガス軟窒化は炭素鋼等で熱処理した後
さらにもう一声硬度が欲しい時や滑り性を付与したい時に
使用しますが、私は殆ど使いませんでしょうか。
プラズマはラジカルで使用しますが
これは後にコーティング等を施す場合や
刃具等（繊細な刃具工具）をそのまま使用する場合に使いますネ。
前者は化合物層の生成を目的とする処理であり
後者はその化合物層を殆ど生成させずに拡散層を生成させる手法なので
プラズマをチョイスする目的によりますが
まず代用など出来ない・・・考えられないと思います。

う～んと・・・
要は用途なんですが、
まず、プラズマとガス軟窒化を比較されている目的が今一つ分からないのですが。
ガス軟窒化は塩浴軟窒化に代わる物として開発された物で
言い方が悪いですがいわゆる低級窒化とでも言いましょうか、
処理費も安いですし処理材も選ばない、ガスですから狭い隙間等へも可能。
しかし、処理温度が高い為歪が大きい（プラズマと比較し）。
対しプラズマは処理温度が低い為歪が小さい、化合物層をコントロール出来る。
あとステンレスにも可能。
ガス窒化ですと時間が掛かりますがプラズマにすれば短時間で同レベルの
仕事が可能、ただ付き回り性は落ちますが。
そして高級プラズマ処理としてラジカルがあります。
ラジカルはライセンス品ですので業者が限られてきます。
>使われ方的にはプラズマ窒化＝ラジカル窒化の場合が多いのでしょうか？
これはまた難しいです。
分野によって異なると言いましょうか。
でも全体の処理量から言えば普通のプラズマの方が多いのかな？

なぜプラズマなのでしょうか？
恐らく客先からの指示でしょうか？
プラズマよりガス軟窒化の方が安く施行業者も多くやり易い？
って所でしょうか？
客先のレベルにもよりますが態々プラズマを指示するには目的があると思いますヨ。

・・・回答を考えている間にご親切な方から回答がありましたが（＾＾ゞ
重複する部分はゴメンナサイ。

お礼

回答ありがとうございました。
代用不可というこで、参考にさせていただきました。
今回製作する製品はプラズマで処理することにしました。
ところで、ラジカル窒化というのもよく耳にします。プラズマ窒化の一種だと理解していましたが、使われ方的にはプラズマ窒化＝ラジカル窒化の場合が多いのでしょうか？表面処理やさんにプラズマ窒化を依頼すると一般的にはラジカル窒化になるのでしょうか？もしご存知であれば教えてください。

再度御教授いただきましてありがとうございました。
お礼が遅くなりましたが、先日の品物、プラズマ窒化にて仕上がってきました。仕上がりは非常にきれいでスペックは無事クリアです。
プラズマとガスは別物だということがよく分かりました。
プラズマ指定の理由は窒化層の要求構成によります。
加工硬化の深さと化合物層の深さ（厚さ？)が細かく客先から指示されています。それらを狙っていくのガスでは至難なのでプラズマで指示されているようです。やはりガス軟窒化では無理だったのではないかと思い、プラズマで処理してよかったと思っています。
かなり極限で使用される部品のため、材質・熱処理・表面処理・寸法もトライ＆エラーでかなり細かく要求されています。今までの知識のみではとても対応できなくなっていまして、いろいろと御教授頂きまして、大いに今後の参考になりました。ありがとうございました。