金属球的制造方法技术

本发明专利技术提供一种金属球的制造方法，其包括：准备规定质量的原料片的步骤；利用等离子动作气体与由高频感应线圈产生的高频能量来形成等离子焰，并且将等离子产生空间的氮浓度设为2体积％以上的步骤；将原料片向等离子焰中投入并使其熔融而球状化的步骤；使熔融且球状化的原料凝固的步骤，利用使球状化的步骤及凝固的步骤，将氮导入金属球。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及适于在滚动轴承等使用的滚动体中的含有高氮的。
技术介绍
近年来，作为用于进一步提高在滚动轴承中使用的滚动体的强度、耐腐蚀性的材料，在钢铁材料的领域中提出有含有高氮的不锈钢的方案(例如非专利文献I)。众所周知，该含有高氮的不锈钢通过使现有的马氏体系不锈钢含有O. I O. 4质量％左右的氮，从而能够提高强度、耐腐蚀性。作为制造含有高氮的不锈钢的方法，例如非专利文献I所公开的那样，需要在熔解时添加氮化合物作为氮源而进行加压熔解的加压式电渣再熔解法、以及通过将钢材保持在1000°C以上的氮气环境中而使氮原子向固相内扩散并实现高氮化的固相氮吸收法等的 特殊处理。为了制造由此类具有高强度且耐腐蚀性优良的含有高氮的不锈钢形成的金属球，首先，对上述非专利文献I所公开的需要特殊处理的含有高氮的不锈钢的钢块反复进行锻造、压延之类的塑性加工，不得不将其制造成细线，仅细线的制造就形成为高价。在此基础上，利用具有半球状的球座的阴模具和阳模具，从两侧对将形成为细线的原料切成恒定的长度的待加工件压缩而将其成形为球形，接着将球形物夹在两个硬质铸件机床之间并施加压力而使其滚动，在除去毛边之后，进行用于调整组织的热处理，需要经过大量的精密研磨过程而进行制造(例如，非专利文献2)。这样，为了制造由含有高氮的不锈钢构成的金属球，需要大量的工序而导致成本较高。另一方面，作为滚动体等所使用的微小之一，具有如下方法将形成为线材的原料以恒定的间隔切成原料片，通过导入等离子焰中，在暂时熔融之后制造使熔融的原料片凝固的球状的微小金属球。该微小能够大幅度地省略半成品球制造的工时，是经济的方法(例如，参照专利文献I)。但是，专利文献I所公开的方法只适用于将一般的高碳铬轴承钢(例如SUJ2钢(I. O质量％ C-1. 5质量％ Cr))、马氏体系不锈钢(例如SUS440C钢(1.2质量％017质量％ Cr))制成滚动体用的微小金属球。先行技术文献非专利文献非专利文献I :2006 年度物质材料 outlook(因特网〈URL http ://e_materials·net/outlook/0UTL00K2006/0L2006_cap/cap3-5_7c. pdf 非专利文献2 :株式会社天过钢球制作所主页(2009)(因特网〈URL http //www.aksball. co. jp/seir. htm>)专利文献专利文献I :日本特开2006-249549号公报专利技术要解决的问题上述专利文献I所公开的微小通过减少半成品球制造的工时并进行研磨，对于经济且低成本地制造例如滚动体等所使用的微小金属球是有利的。然而，在专利文献I所公开的工序中，仅限于具有与原料的线材相同的合金组成的金属球的制造，制造具有高强度且耐腐蚀性优良的由含有高氮的不锈钢构成的微小金属球，需要预先进行含有高氮的高价线材的制造。由此,需要上述用于添加氮的精炼、加工工序,成本增大，总计成本收益小。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种，在该中，不使用高价的含有高氮的不锈钢的线材，即使将不含有低成本的氮的廉价的合金组成的钢线作为原料片，也能够在基于等离子的金属球的制造的同时将氮作为合金元素进行添加。用于解决问题的方法本申请的专利技术人在深入研究向金属球添加氮的制造方法之后发现通过在等离子 产生空间使用含有2体积％以上的氮的气体，即使将不含有氮的廉价的合金组成的钢线作为原料片，也能够以低工时得到添加氮作为合金元素的金属球，从而完成本专利技术。S卩，本专利技术所涉及的含有高氮的包括准备规定质量的原料片的步骤；利用等离子动作气体与由高频感应线圈产生的高频能量来形成等离子焰，并且将等离子产生空间的氮浓度设在2体积％以上的步骤；将所述原料片投入所述等离子焰中，并使其熔融而球状化的步骤；以及使所述熔融且球状化的原料凝固的步骤，通过所述球状化的步骤以及所述凝固的步骤，将氮导入所述金属球。在本专利技术的中，优选地，在等离子动作气体中含有2体积％以上的氮。在本专利技术的中，优选地，向金属球导入O. I质量％以上的氮。另外，优选地，作为原料片，以规定的间隔切断钢线而形成为原料片。优选地，原料片的长度L与直径φ之比为0.5 ^L/φ ^ 2.0β另外，优选地，原料片为马氏体系不锈钢或者奥氏体系不锈钢，并含有11 20质量％的Cr。另外，优选地，金属球的直径在O. 3 2. Omm的范围内。专利技术的效果根据本专利技术，即使将不含有氮的廉价的合金组成的钢线作为原料片，也能够得到含有高氮的金属球，从而能够低成本且有效地制造具有高强度且耐腐蚀性优良的金属球。附图说明图I是示出本专利技术的的一例的示意图。图2是示出由本专利技术的制造方法得到的金属球的一例的扫描式电子显微镜照片。图3是示出由本专利技术的制造方法得到的金属球的另一例的扫描式电子显微镜照片。具体实施方式如上所述，本专利技术在等离子产生空间采用含有2体积％以上的氮浓度的气体。本申请的专利技术人发现添加到等离子焰中的氮气的一部分被活性化，从而实现在等离子处理过程中氮向成为液滴状态的原料的添加。以下，对本专利技术的进行详细的说明。本专利技术将规定质量的原料片导入等离子焰，熔融的液滴在落下过程中因表面张力而球状化，使熔融的液滴凝固而得到金属球。虽然原料片通过将钢线以规定的间隔切断而制成，但也可以是其他的原料片。图I示出本专利技术使用的等离子装置结构的一例。从设置于冷却壁I的外侧的高频线圈3的轴线方向的一方，例如从供给部4供给含有2体积％以上的氮的等离子动作气体，通过向高频线圈3施加电压，在被高频线圈3的内侧的冷却壁I分隔的等离子产生空间2产生等离子焰6。并且，通过从设置于等离子焰6下部的反应气体供给部5供给反应气体，能够进行等离子焰6的尾部伸长的调整、对得到的金属球的冷却速度进行调整。接着，将原料片与气体载体一起从原料片供给喷嘴7投入到产生的等离子焰6中。 由于等离子焰6的温度本身为5000 10000K左右，因此原料片暴露在高温部而瞬间熔融，投入到等离子焰6中的原料片在燃烧室8的区域因表面张力而球状化，进而利用回收容器10回收使熔融的原料凝固的金属球。此外，在制造中，利用排气装置9进行燃烧室8内的排气。在本专利技术中，为了得到具有高强度且耐腐蚀性优良的含有氮的金属球，需要将等离子产生空间的氮浓度设在2体积％以上。这是因为，当等离子产生空间的氮浓度小于2体积％时，难以实现氮向得到的金属球的添加。在此，等离子产生空间是指，等离子焰以及包围等离子焰的空间，以氮在向腔室内供给的气体所占的比例形成在2体积％以上的方式进行调整，即氮在等离子动作气体、反应气体、以及气体载体的总供给量所占的比例形成在2体积％以上的方式进行调整，由此能够实现将等离子产生空间的氮浓度设在2体积％以上。作为一个具体例，能够实现等离子动作气体含有50体积％以上的氮。在等离子动作气体含有50体积％以上的氮的情况下，如果是普通的反应气体及气体载体，则能够将等离子产生空间氮浓度设在2体积％以上，从而能够向金属球导入氮。另外，在本专利技术的中，优选在等离子动作气体中含有2体积％以上的氮。此外，在等离子动作气体中氮不是必须的，作为氮以外的等离子动作气体，除了惰性气体亦即He、Ne、Ar、Kr、Xe、Rn的稀有气体之外，还能够应用H2等气体。将上述气体应用于等本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：福丸麻里子，韩刚，庄司辰也，马哈·I·布劳斯，
申请(专利权)人：日立金属株式会社，泰科纳等离子系统有限公司，
类型：
国别省市：