JPH01104458A - 高耐食摺動構造材 - Google Patents
高耐食摺動構造材Info
- Publication number
- JPH01104458A JPH01104458A JP25961187A JP25961187A JPH01104458A JP H01104458 A JPH01104458 A JP H01104458A JP 25961187 A JP25961187 A JP 25961187A JP 25961187 A JP25961187 A JP 25961187A JP H01104458 A JPH01104458 A JP H01104458A
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- ceramic
- stainless steel
- corrosion
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の目的コ
（産業上の利用分野）
本発明は腐食環境、特に軽水炉等の高温高圧水中で使用
するに適する耐食、耐摩耗性構造材に係る。
するに適する耐食、耐摩耗性構造材に係る。
（従来の技術）
軽水炉中で使用する耐摩耗性の部材としては。
従来第７図に示すようなものが使用されている。
すなわち、管状部材の場合には中心孔３を有するステン
レス鋼からなる母材１の外周面（摺動面）に窒化層２を
施して、表面固さの上昇を図り摺動面に耐摩耗性を持た
せるようにしている。
レス鋼からなる母材１の外周面（摺動面）に窒化層２を
施して、表面固さの上昇を図り摺動面に耐摩耗性を持た
せるようにしている。
（発明が解決しようとする問題点）
母材としたステンレス鋼そのものは高温水中において優
れた耐食性を示すが、それに窒化処理を施した場合には
、次の２つの理由により耐食性が劣化する。
れた耐食性を示すが、それに窒化処理を施した場合には
、次の２つの理由により耐食性が劣化する。
（１）窒化部の耐食性劣化
ステンレス鋼窒化部は母材に比べ、孔食、隙間腐食特性
に劣り、錆、減肉等を生じ易い、゛（２）母材の耐食性
劣化 ステンレス鋼に対する窒化処理は通常５００℃近傍の温
度で１〜２日間行われる。この熱処那条件下では、５Ｕ
Ｓ３０４系のステンレス鋼は所謂鋭敏化を生じる。この
鋭敏化は加えられる熱によりステンレス鋼中のＣｒが結
晶粒界で炭化物を生じる現象であり、これにより結晶粒
界近傍のＣｒが欠乏するため耐食性が低下する現象であ
る。
に劣り、錆、減肉等を生じ易い、゛（２）母材の耐食性
劣化 ステンレス鋼に対する窒化処理は通常５００℃近傍の温
度で１〜２日間行われる。この熱処那条件下では、５Ｕ
Ｓ３０４系のステンレス鋼は所謂鋭敏化を生じる。この
鋭敏化は加えられる熱によりステンレス鋼中のＣｒが結
晶粒界で炭化物を生じる現象であり、これにより結晶粒
界近傍のＣｒが欠乏するため耐食性が低下する現象であ
る。
本発明は上記の事情に基づきなされたもので、腐食環境
において高い耐食性を示すとともに、優れた摺動特性、
特に耐焼き付き特性を有する高耐食摺動構造材を提供す
ることを目的としている。
において高い耐食性を示すとともに、優れた摺動特性、
特に耐焼き付き特性を有する高耐食摺動構造材を提供す
ることを目的としている。
［発明の構成］
（問題点を解決するための手段）
本発明の高耐食摺動構造材は、耐腐食性の金属母材から
なる棒または管において、その摺動面に硬質のセラミッ
ク粒を分散させたセラミック粒分散層を設けたことを特
徴とする。
なる棒または管において、その摺動面に硬質のセラミッ
ク粒を分散させたセラミック粒分散層を設けたことを特
徴とする。
具体的に云えば、前記母材はオーステナイト系ステンレ
ス鋼゛、ニッケル基合金の何れかとし、前記粒はＳｉＣ
，ＷＣ，ＺｒＯ２、Ａ１２ｏ３の何れかとしたことを特
徴とする。
ス鋼゛、ニッケル基合金の何れかとし、前記粒はＳｉＣ
，ＷＣ，ＺｒＯ２、Ａ１２ｏ３の何れかとしたことを特
徴とする。
上記構成の本発明高耐食摺動構造材は、セラミック粒を
分散させた母材溶湯、母材溶湯を同一回転鋳型により別
個−に遠心鋳造して構成することができる。
分散させた母材溶湯、母材溶湯を同一回転鋳型により別
個−に遠心鋳造して構成することができる。
（作用）
上記構成の本発明高耐食摺動構造材においては。
第３図に示すようにセラミック粒２０が構造材表面にも
分布しており、高耐食摺動構造材は構造材の母材から突
出したセラミック粒２０を介して摺動の相手方２４と接
することとなる。セラミック粒２０は非常に硬く、相手
方２４との間に摺動があっても摩耗し難いため、母材部
は摩耗から保護されることとなる。
分布しており、高耐食摺動構造材は構造材の母材から突
出したセラミック粒２０を介して摺動の相手方２４と接
することとなる。セラミック粒２０は非常に硬く、相手
方２４との間に摺動があっても摩耗し難いため、母材部
は摩耗から保護されることとなる。
また、仮に母材表面から突出しているセラミック粒２０
が摩耗してしてしまったとしでも、母相中にはセラミッ
ク粒が分散されているため、摺動による母材の摩耗料は
最低限に押えられる。
が摩耗してしてしまったとしでも、母相中にはセラミッ
ク粒が分散されているため、摺動による母材の摩耗料は
最低限に押えられる。
さらに、第３図かられかるように本発明構造材と相手方
２４との接触はセラミック粒２ｏの頂点においてなされ
るため、実際の接触面積は見掛けの接触表面積よりも著
しく小さくなり、焼き付きを生じることはない。
２４との接触はセラミック粒２ｏの頂点においてなされ
るため、実際の接触面積は見掛けの接触表面積よりも著
しく小さくなり、焼き付きを生じることはない。
また、本発明においては従来のように窒化等の熱処理を
施していないから、鋭敏化に基づく母材の耐食性の低下
を生じるおそれはない。
施していないから、鋭敏化に基づく母材の耐食性の低下
を生じるおそれはない。
さらに、窒化処理以外の表面硬化法例えばＣｒ鍍金、セ
ラミック溶射等においては、母材上に硬化層を重ねる手
法を取っているため、母材と硬化層との間に明らかな異
材界面が存在している。このような翼材界面が存在する
場合、界面強度が大きな問題となる。また硬化層には何
れの場合にも界面から硬化層外表面に達する気孔があり
、腐食性環境下では前記気孔を通じて腐食性ガスまたは
液体が界面まで侵入し、隙間腐食を生じるおそれがある
のに対し、本発明の構造材においては遠心鋳造法により
構成されているため、セラミック粒分散層と母材とは連
続的に接合されており、その健全性、耐食性は窒化処理
等の表面硬化処理によるものよりも優れている。
ラミック溶射等においては、母材上に硬化層を重ねる手
法を取っているため、母材と硬化層との間に明らかな異
材界面が存在している。このような翼材界面が存在する
場合、界面強度が大きな問題となる。また硬化層には何
れの場合にも界面から硬化層外表面に達する気孔があり
、腐食性環境下では前記気孔を通じて腐食性ガスまたは
液体が界面まで侵入し、隙間腐食を生じるおそれがある
のに対し、本発明の構造材においては遠心鋳造法により
構成されているため、セラミック粒分散層と母材とは連
続的に接合されており、その健全性、耐食性は窒化処理
等の表面硬化処理によるものよりも優れている。
（実施例）
第１図は本発明をパイプ材に適用した実施例の横断面図
である。この図において、５ＵＳ３０４からなるパイプ
状の母材１１の外周面には、ＳｉＣからなるセラミック
粒を成る厚さ分散させてなるセラミック粒分散層１２を
形成しである。なお、図中１３は中心孔を示している。
である。この図において、５ＵＳ３０４からなるパイプ
状の母材１１の外周面には、ＳｉＣからなるセラミック
粒を成る厚さ分散させてなるセラミック粒分散層１２を
形成しである。なお、図中１３は中心孔を示している。
−上記構成のパイプ材は遠心鋳造法により得られる。す
なわち、先ず、第２図Ａに示すようにＳｉＣからなるセ
ラミック粒２０を分散させたセラミック粒分散５ＵＳ３
０４溶湯２１を高速回転する円筒鋳型２２に注湯し、溶
湯２１が冷却固化するまで下院鋳型の回転を継続し、セ
ラミック粒２０を含む５ＵＳ３０４の円筒、すなわちセ
ラミック分散層１２を形成する。次に、第２図Ｂに示す
ように前記と同様に回転鋳型を回転させながら５ＵＳ３
０４溶湯２３を注湯する。溶湯２３が冷却固化するまで
回転鋳型の回転を継続し、母材層１１を形成する。
なわち、先ず、第２図Ａに示すようにＳｉＣからなるセ
ラミック粒２０を分散させたセラミック粒分散５ＵＳ３
０４溶湯２１を高速回転する円筒鋳型２２に注湯し、溶
湯２１が冷却固化するまで下院鋳型の回転を継続し、セ
ラミック粒２０を含む５ＵＳ３０４の円筒、すなわちセ
ラミック分散層１２を形成する。次に、第２図Ｂに示す
ように前記と同様に回転鋳型を回転させながら５ＵＳ３
０４溶湯２３を注湯する。溶湯２３が冷却固化するまで
回転鋳型の回転を継続し、母材層１１を形成する。
母材となる合金は、高耐食性を得るに適する５ＵＳ３０
４系、３１６系のオーステナイト系ステンレス鋼、また
はインコネル６００．７１８等のニッケル基合金の使用
が望ましい。
４系、３１６系のオーステナイト系ステンレス鋼、また
はインコネル６００．７１８等のニッケル基合金の使用
が望ましい。
上記のようにして得られた第１図の本発明実施例と同形
状の従来のパイプ材との比較試験を行った結果を説明す
る。
状の従来のパイプ材との比較試験を行った結果を説明す
る。
従来例■；表面窒化を行った５ＵＳ３０４従来例■；表
面Ｃｒ鍍金を行った５ＵＳ３０４従来例■；表面処理を
施さない５ＵＳ３０４（１）摺動試験 ５０ｋｇの面圧を加えて第３図のようにして摺動試験を
行った摺動累計距離と摩耗原料との関係をを第４図Ａに
示す。この図から従来例Ｉ、■何れも表面処理を施され
ていない従来例■よりも優れた耐摩耗性を示し、本発明
の実施例も従来例！、■と同様の耐摩耗性を示すことが
わかる。
面Ｃｒ鍍金を行った５ＵＳ３０４従来例■；表面処理を
施さない５ＵＳ３０４（１）摺動試験 ５０ｋｇの面圧を加えて第３図のようにして摺動試験を
行った摺動累計距離と摩耗原料との関係をを第４図Ａに
示す。この図から従来例Ｉ、■何れも表面処理を施され
ていない従来例■よりも優れた耐摩耗性を示し、本発明
の実施例も従来例！、■と同様の耐摩耗性を示すことが
わかる。
（２）耐食性試験
３％食塩水中における腐食試験を行った場合の経過時間
と腐食減量の関係を第４図Ｂに示す。この図から従来例
■では浸漬時間の増加とともに孔食を発生し、腐食減量
が一様に増加することがわかり、また従来例■では浸漬
時間の増加とともに鍍金の剥離が生じるため、腐食減量
が成る時間経過後急激に増加することがわかる。これに
対し。
と腐食減量の関係を第４図Ｂに示す。この図から従来例
■では浸漬時間の増加とともに孔食を発生し、腐食減量
が一様に増加することがわかり、また従来例■では浸漬
時間の増加とともに鍍金の剥離が生じるため、腐食減量
が成る時間経過後急激に増加することがわかる。これに
対し。
本発明実施例および従来例■は腐食減量が殆ど認められ
ない、・ 上記の２つの試験の結果から本発明により得られたパイ
プ材は耐食性、耐摩耗性の双方が極めて優れており、腐
食環境下の摺動構造材として使用するに適するものと云
うことができる。
ない、・ 上記の２つの試験の結果から本発明により得られたパイ
プ材は耐食性、耐摩耗性の双方が極めて優れており、腐
食環境下の摺動構造材として使用するに適するものと云
うことができる。
耐摩耗性、耐食性の双方が要求される構造材としては例
えば原子炉において使用されているドライチューブがあ
る。第５図はその摺動部の概略構成を示している。ドラ
イチューブの摺動部はスリーブ３１と、このスリーブ内
を摺動するプランジャ３２と、このプランジャにばね圧
を印加するばね３３とを有し、高温水（炉水）注に浸漬
されている。プランジャ３２の摺動面３２ａを本発明に
より耐摩耗性、耐食性を有するものとして原子炉炉水模
擬高温水（２８８℃、８０ａｔｍ）注で浸漬試験を行っ
たところ、１０，０００時間浸漬において腐食は全くみ
あたらず、また前記１０，０００時間浸漬後の摺動特性
も変化は見られなかった。この実験から本発明により構
成したドライチューブは原子炉水環境性でも耐摩耗性、
耐食性を十分に発揮することがわかった。
えば原子炉において使用されているドライチューブがあ
る。第５図はその摺動部の概略構成を示している。ドラ
イチューブの摺動部はスリーブ３１と、このスリーブ内
を摺動するプランジャ３２と、このプランジャにばね圧
を印加するばね３３とを有し、高温水（炉水）注に浸漬
されている。プランジャ３２の摺動面３２ａを本発明に
より耐摩耗性、耐食性を有するものとして原子炉炉水模
擬高温水（２８８℃、８０ａｔｍ）注で浸漬試験を行っ
たところ、１０，０００時間浸漬において腐食は全くみ
あたらず、また前記１０，０００時間浸漬後の摺動特性
も変化は見られなかった。この実験から本発明により構
成したドライチューブは原子炉水環境性でも耐摩耗性、
耐食性を十分に発揮することがわかった。
第７図は本発明の他の実施例の横断面図である。
この実施例ではセラミック粒分散層１２が管の内周面に
設けられている。この実施例の構造材も第１の実施例と
同様に遠心鋳造法により得ることができる。
設けられている。この実施例の構造材も第１の実施例と
同様に遠心鋳造法により得ることができる。
なお、本発明は上記例示説明したところに限定されない
、すなわち、例示のパイプ材だけでなく、棒材等に適用
することができる。
、すなわち、例示のパイプ材だけでなく、棒材等に適用
することができる。
また、前記セラミック粒としては、ＷＣ，ＺｒＯ２等の
金属母材よりも比重の大きな粉末とすれば、遠心鋳造時
に作用する遠心力によりセラミック粒が円筒外側に寄せ
られるため、セラミック粒の分布密度が外側程高いセラ
ミック粒分散層１２を得ることができる。さらに、セラ
ミック粒としては、Ａｔ２０．、ＢＮ等の硬質セラミッ
ク粒を使用することができる。
金属母材よりも比重の大きな粉末とすれば、遠心鋳造時
に作用する遠心力によりセラミック粒が円筒外側に寄せ
られるため、セラミック粒の分布密度が外側程高いセラ
ミック粒分散層１２を得ることができる。さらに、セラ
ミック粒としては、Ａｔ２０．、ＢＮ等の硬質セラミッ
ク粒を使用することができる。
また、母材となる合金としては、３１６，３４７．３２
１等のオーステナイト系ステンレス鋼、インコネル６０
０．６２５、ハステロイＣ等のニッケル基合金を使用す
ることができる。
１等のオーステナイト系ステンレス鋼、インコネル６０
０．６２５、ハステロイＣ等のニッケル基合金を使用す
ることができる。
［発明の効果］
本発明の高耐食摺動構造材は、優れた耐食性と耐摩耗性
とを併せ持つものであるから、高温、高圧で腐食環境下
にある原子炉内で使用される摺動部等を構成する構造材
として最適のものであり。
とを併せ持つものであるから、高温、高圧で腐食環境下
にある原子炉内で使用される摺動部等を構成する構造材
として最適のものであり。
原子炉の健全性、信頼性の向上に寄与することができる
。
。
第１図は本発明一実施例の横断面図、第２図Ａ〜Ｄは前
記実施例のパイプ材を製造する工程を示す模式図、第３
図は前記実施例の摺動面を拡大して示す模式的断面図、
第４図Ａは摺動試験における累計摺動距踵と摩耗減量の
関係を示す線図、第４図Ｂは腐食試験における浸漬時間
と腐食減量との関係を示す線図、第５図は本発明を適用
したドライチューブの摺動部を拡大して示す縦断面図、
第６図は本発明の他の実施例の横断面図、第７図は従来
の耐食摺動構造材の横断面図である。 １．１１・・・・・・母材 ２・・・・・・窒化層 ３
．１３・・・・・・中心孔 １２・・・・・・セラミッ
ク粒分散ｌ ２０・・・・・・セラミック粒 ２１・
・・・・・セラミック粒分散５ＵＳ３０４溶湯 ２２・
・・・・・回転鋳型 ２３・・・・・・５ＵＳ３０４溶
湯 ２４・・・・・・摺動の相手方 ３１・・・・・・
スリーブ ３２・・・・・・プランジャ ３２ａ・・・
・・・摺動面 ３３・・・・・・ばね
記実施例のパイプ材を製造する工程を示す模式図、第３
図は前記実施例の摺動面を拡大して示す模式的断面図、
第４図Ａは摺動試験における累計摺動距踵と摩耗減量の
関係を示す線図、第４図Ｂは腐食試験における浸漬時間
と腐食減量との関係を示す線図、第５図は本発明を適用
したドライチューブの摺動部を拡大して示す縦断面図、
第６図は本発明の他の実施例の横断面図、第７図は従来
の耐食摺動構造材の横断面図である。 １．１１・・・・・・母材 ２・・・・・・窒化層 ３
．１３・・・・・・中心孔 １２・・・・・・セラミッ
ク粒分散ｌ ２０・・・・・・セラミック粒 ２１・
・・・・・セラミック粒分散５ＵＳ３０４溶湯 ２２・
・・・・・回転鋳型 ２３・・・・・・５ＵＳ３０４溶
湯 ２４・・・・・・摺動の相手方 ３１・・・・・・
スリーブ ３２・・・・・・プランジャ ３２ａ・・・
・・・摺動面 ３３・・・・・・ばね
Claims (4)
- （１）耐腐食性の金属母材からなる棒または管において
、その摺動面に硬質のセラミック粒を分散させたセラミ
ック粒分散層を設けたことを特徴とする高耐食摺動構造
材。 - （２）前記母材はオーステナイト系ステンレス鋼、ニッ
ケル基合金の何れかとし、前記粒はＳｉＣ、ＷＣ、Ｚｒ
Ｏ＿２、Ａｌ＿２Ｏ＿３の何れかとしたことを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の高耐食摺動構造材。 - （３）セラミック粒を分散させた母材溶湯、母材溶湯を
同一回転鋳型により別個に遠心鋳造してなることを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の高耐食摺動構造材。 - （４）セラミック粒として母材よりも比重のおおきなも
のを使用し、セラミック粒を分散させた母材溶湯、母材
溶湯を同一回転鋳型により別個に遠心鋳造してなること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の高耐食摺動構
造材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25961187A JPH01104458A (ja) | 1987-10-16 | 1987-10-16 | 高耐食摺動構造材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25961187A JPH01104458A (ja) | 1987-10-16 | 1987-10-16 | 高耐食摺動構造材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01104458A true JPH01104458A (ja) | 1989-04-21 |
Family
ID=17336490
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25961187A Pending JPH01104458A (ja) | 1987-10-16 | 1987-10-16 | 高耐食摺動構造材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01104458A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006179385A (ja) * | 2004-12-24 | 2006-07-06 | Kyocera Corp | 燃料電池 |
| WO2012098141A1 (de) * | 2011-01-19 | 2012-07-26 | Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg | Verfahren zur herstellung eines quarzglaszylinders sowie träger zur durchführung des verfahrens |
| CN103357854A (zh) * | 2013-08-07 | 2013-10-23 | 宁国市华丰耐磨材料有限公司 | 一种陶瓷强化耐磨钢球 |
| CN104801695A (zh) * | 2015-04-22 | 2015-07-29 | 西南科技大学 | 一种常压铸渗法制备灰铸铁基表层耐磨复合材料的方法 |
| CN105834403A (zh) * | 2016-05-26 | 2016-08-10 | 镇江市经纬工程机械有限公司 | 推土铲铸造方法 |
-
1987
- 1987-10-16 JP JP25961187A patent/JPH01104458A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006179385A (ja) * | 2004-12-24 | 2006-07-06 | Kyocera Corp | 燃料電池 |
| WO2012098141A1 (de) * | 2011-01-19 | 2012-07-26 | Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg | Verfahren zur herstellung eines quarzglaszylinders sowie träger zur durchführung des verfahrens |
| CN103298755A (zh) * | 2011-01-19 | 2013-09-11 | 赫罗伊斯石英玻璃股份有限两合公司 | 用于生产一种石英玻璃圆柱体的方法以及用于实施该方法的载体 |
| CN103298755B (zh) * | 2011-01-19 | 2016-06-29 | 赫罗伊斯石英玻璃股份有限两合公司 | 用于生产石英玻璃圆柱体的方法及用于实施该方法的载体 |
| CN103357854A (zh) * | 2013-08-07 | 2013-10-23 | 宁国市华丰耐磨材料有限公司 | 一种陶瓷强化耐磨钢球 |
| CN104801695A (zh) * | 2015-04-22 | 2015-07-29 | 西南科技大学 | 一种常压铸渗法制备灰铸铁基表层耐磨复合材料的方法 |
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