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技術コラム

2024.08.05

  • 技術提案
  • 水素還元

【技術提案】熱処理後に純鉄が変色する問題を、水素雰囲気を活用し解決!

今回の技術提案の要約

今回ご紹介するのは、熱処理後に純鉄の表面が黒っぽく変色してしまう問題を、水素雰囲気中で熱処理を行うことで解決した技術提案事例になります。

今回の事例では、熱処理後にメッキ処理を行っておりますが、その場合でも熱処理段階で変色が起きてしまうと、後のメッキ処理の際にメッキムラが発生してしまいます。そのため、美観性の問題だけでなく、品質を向上させるためにも変色の問題を解決する必要がありました。

水素雰囲気中で熱処理を行うことで、水素の還元効果により、純鉄表面の変色を取り除き、美しい磨きのかかったような表面を取り戻すことができます。

水素還元

この熱処理は「水素還元処理」呼ばれ、環境にも優しいことから、現在熱処理・水素還元技術ナビでは多くのお客様よりご要望をいただいております。下記ページにて「水素還元処理」について解説しておりますので、是非合わせてご確認ください!

>>「熱処理技術サービス:水素還元処理」について詳しくはこちら

 

Before:お困りごと

水素還元前の様子

以前は左の写真のように、熱処理後に表面が黒っぽくなってしまっていました。

 

また後工程にて、メッキ処理を行う製品でしたが、変色が原因でメッキムラが発生してしまっていました。

 

メッキ会社の前処理で対応することも難しく、熱処理段階でのこの変色の問題を解決する必要がありました。

 

After:ご提案内容

熱処理・水素還元技術ナビでは、この純鉄の変色の問題を、水素雰囲気中で熱処理を行う方法で解決しました。

 

水素は還元性ガスの一つです。

水素雰囲気中で熱処理することで、純鉄の酸化した表面を、還元する(酸素を奪う)ことができます。

 

この水素雰囲気中での還元熱処理を「水素還元処理」と呼び、この水素還元処理の効果で、純鉄の表面が、左の写真のように元の綺麗な状態に戻ります。

 

この方法は、酸洗い工程が不要になるなど、後工程にもプラスの影響があります。

また、この水素雰囲気での熱処理は環境にも優しく、純鉄やニッケル合金、モリブデンなどの特殊鋼とも非常に相性の良いガスです。

雰囲気熱処理の作業工程は長年の経験と実績が重要になりますので、今回ご紹介しましたような、熱処理後の変色でお悩みがございましたら、熱処理・水素還元技術ナビにご相談ください! 

 

熱処理・水素還元技術ナビの水素還元処理事例

熱処理・水素還元技術ナビでは今回の事例以外にも、水素還元処理を行った実績が多数ございます。

熱処理・水素還元技術ナビが実際に行った水素還元処理事例を以下でご紹介いたしますので、是非こちらも合わせて、ご覧ください!

 

熱処理事例①:純ニッケルの水素還元処理

純水素ガス99.9999%の雰囲気下で行われる水素還元処理は、水素と酸化物の分子を結びつけることで、金属内外部の微量の不純物までも除去することが可能な熱処理です。

 

水素還元処理は、精密な分析機器、精密部品の製造工程で主に使用されます。高温下でかつ長時間の処理を行うことにより不純物の除去を行うことができます。

 

注意点として・・・

 

  

熱処理事例②:コバールの水素還元
コバール 水素還元処理

ちらは、コバールを水素還元処理した熱処理事例です。

 

コバールは鉄にニッケルやコバルトを加えた合金で、成分例としてはFe-29Ni-17Co-Si-Mnがあります。

 

この合金は常温での熱膨張率が低く、硬質ガラスに近いため、ガラス封着やICリードフレームのハーメチックシールなどの電子部品封着端子に利用されます。

 

耐熱性や熱膨張係数がガラスやセラミックと一致し、互いに濡れ合う性質を持つため封着に適しています。

 

このようなコバールですが、電子部品の接着時、ガラス封着の際に、気泡(酸素)がどうしても発生してしまいます。

 

コバールに含まれる酸素が原因の一つとされていますが、加工時に酸素を防ぐことは困難を極めます。

 

この問題に対処できるのが・・・

 

 

水素還元処理のことなら、熱処理・水素還元技術ナビにお任せ!

水素還元処理でお困りの際は熱処理・水素還元技術ナビでを運営しておりますサーマル化工株式会社までお気軽にお問い合わせください。

■ 熱処理・水素還元技術ナビの特徴

熱処理・水素還元技術ナビは、難易度の高い精密部品の各種熱処理に対応可能な熱処理のプロフェッショナルです。一般的な焼鈍から、純水素・特殊ガスでの熱処理を、1個から最大100時間の長時間行うことができます。

近年注目されている金属粉末の水素吸蔵によるリサイクル処理についても対応可能です。

 

■ 研究・開発支援実績が多数

熱処理・水素還元技術ナビを運営しておりますサーマル化工では、研究開発の試験案件を事業の核と考えており、本日に至るまで各業界のメーカー様をはじめとして様々な研究・開発支援を行ってきました。

正確な昇温、安定した保持時間、築炉よる緩やかな降温など試験目的によって、ご希望沿ったヒートパターンのご提案が可能です。

 

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