JPH0120223B2 - - Google Patents
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- JPH0120223B2 JPH0120223B2 JP12228981A JP12228981A JPH0120223B2 JP H0120223 B2 JPH0120223 B2 JP H0120223B2 JP 12228981 A JP12228981 A JP 12228981A JP 12228981 A JP12228981 A JP 12228981A JP H0120223 B2 JPH0120223 B2 JP H0120223B2
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- JP
- Japan
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- alloy
- corrosion resistance
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- powder
- wear resistance
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C33/00—Making ferrous alloys
- C22C33/02—Making ferrous alloys by powder metallurgy
- C22C33/0242—Making ferrous alloys by powder metallurgy using the impregnating technique
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Description
この発明は、すぐれた耐食性、耐摩耗性、およ
びなじみ性を有し、特に水中ポンプや燃料ポンプ
のハウジング、ロータ、ローラ、およびブレード
などの構造部材、さらにメカニカルシール材など
として使用するのに適したFe基焼結含浸材料に
関するものである。 従来、上記種類のポンプの構造部材やメカニカ
ルシールなどの製造に種々の焼結材料が用いら
れ、実用に供されていることは良く知られるとこ
ろである。 一方、近年、上記ポンプにも高性能化、小型
化、さらに軽量化が要求されるようになり、さら
に例えば燃料ポンプにあつては、低質ガソリンや
変質軽油、さらにはアルコール含有ガソリンやア
ルコールなどの燃料の輸送にも用いられるなど苛
酷な条件下での使用が強いられる傾向にあるが、
従来の材料では、耐食性、耐摩耗性、およびなじ
み性が不十分であるために、これらの要求を満足
させることができないばかりでなく、苛酷な条件
下での安定的使用も不可能であるのが現状であ
る。 そこで、本発明者等は、上述のような観点か
ら、耐食性、耐摩耗性、およびなじみ性にすぐれ
た材料を開発すべく研究を行なつた結果、 Ｃ：0.5〜3.5％、 Cr：７〜35％、 Mn：0.05〜３％、 Cu：0.3〜10％、 Ni：0.5〜10％、 Mo：0.5〜10％、 を含有し、さらに必要に応じて、 Nb：0.1〜10％、 を含有し、残りがFeと不可避不純物からなる組
成（以上重量％）、並びに10〜30容量％の空孔率
を有するFe基焼結合金の空孔にCuまたはCu合金
を溶浸してなるFe基焼結含浸材料は、素地中に
均一に分散析出した炭化物によつてすぐれた耐摩
耗性およびなじみ性をもつようになり、またCr
およびCu固溶の素地によつてすぐれた耐食性を、
さらに空孔に溶浸したCuまたはCu合金によつて
すぐれた耐食性およびなじみ性をもつようになる
という知見を得たのである。 この発明は、上記知見にもとづいてなされたも
のであつて、以下に成分組成範囲および空孔率を
上記の通りに限定した理由を説明する。 (a) Ｃ Ｃ成分には、素地に固溶して、これを強化す
ると共に、Cr、およびMo、さらに必要に応じ
て含有させたNbと結合して炭化物を形成して
耐摩耗性を向上させる作用があるが、その含有
量が0.5％未満では前記作用に所望の効果が得
られず、一方3.5％を越えて含有させると炭化
物の析出量が多くなりすぎて脆化するようにな
ると共に、相手部材を損傷するようになること
から、その含有量を0.5〜3.5％と定めた。 (b) Cr Cr成分には、素地に固溶して耐食性を向上
させると共に、これを強化し、さらにＣと結合
して高硬度を有するCr炭化物を形成し、もつ
て耐摩耗性を向上させる作用があるが、その含
有量が７％未満では前記作用に所望の効果が得
られず、一方35％を越えて含有させると、材料
が脆化するようになることから、その含有量を
７〜35％と定めた。 (c) Mn Mn成分には、素地に固溶して、これを靭性
化するほか、耐食性を向上させ、さらにオース
テナイトを安定化し、かつMs点を下げて焼入
れ性を向上させる作用があるが、その含有量が
0.05％未満では前記作用に所望の効果が得られ
ず、一方３％を越えて含有させると、結晶粒に
粗大化傾向が現われて強度および耐食性の低下
をきたすようになることから、その含有量を
0.05〜３％と定めた。 (d) Cu Cu成分には、素地に固溶し、これを強化し
てなじみ性を改善するほか、耐食性を改善し、
さらに溶浸されるCuまたはCu合金との濡れ性
を改善して溶浸を容易に行なわしめる作用があ
るが、その含有量が0.3％未満では前記作用に
所望の効果が得られず、一方10％を越えて含有
させてもより一層の改善効果が現われないこと
から、その含有量を0.3〜10％と定めた。 (e) Mo Mo成分には、素地に固溶し、これを強化す
るほか、Ｃと結合して炭化物を形成し、耐摩耗
性を向上させる作用があるが、その含有量が
0.5％未満では所望の耐摩耗性向上効果が得ら
れず、一方10％を越えて含有させると相手部材
の損傷が大きくなることから、その含有量を
0.5〜10％と定めた。 (f) Ni Ni成分には、一段と素地を強化し、かつ相
手部材とのなじみ性を改善するほか、耐食性を
一段と向上させる作用があるが、その含有量が
0.5％未満では前記作用に所望の効果が得られ
ず、一方10％を越えて含有させてもより一層の
改善効果は現われず、経済性を考慮して、その
含有量を0.5〜10％と定めた。 (g) Nb Nb成分は、Ｃと強い親和力をもつため、こ
れと結合して高硬度を有する炭化物を形成する
ほか、Crをはじめとする炭化物形成成分とと
もに複炭化物を形成して、分散相たる炭化物と
結合相たる素地との結合を一段と強固にし、も
つて耐摩耗性をより一層向上させる一方、これ
らの成分の炭化物はきわめて安定したものであ
るため耐食性の改善にも寄与する作用をもつの
で、特により一段の耐摩耗性および耐食性が要
求される場合に必要に応じて含有されるが、そ
の含有量が0.1％未満では所望の特性向上効果
が得られず、一方10％を越えて含有させると相
手部材の損傷が大きくなることから、その含有
量を0.1〜10％と定めた。 (h) 空孔率 焼結体の空孔率が10容量％未満では、オープ
ンポア量が少なすぎて耐食性のすぐれたCuま
たはCu合金を十分に溶浸することができず、
この場合耐食性は勿論のこと、なじみ性および
強度も十分でなく、一方30容量％を越えた空孔
率になると、強度低下が著しく、かつ耐摩耗性
も劣化するようになることから、焼結体の空孔
率を10〜30容量％と定めた。なお、上記耐食性
のすぐれたCu合金としては、いずれも公知の
Cu―Sn合金、Cu―Sn―Zn合金、Cu―Sn―Pb
合金、Cu―Sn―Zn―Pb合金、Cu―Zn合金、
Cu―Pb合金、Cu―Zn―Pb合金、Cu―Co合
金、およびCu―Ni合金などの使用が望ましい。 また、この発明の材料は、不可避不純物とし
て、Ｐ、Si、Al、および酸素などを含有する
が、これらの不純物は、その含有量が４％以下
であれば、材料特性に何らの悪影響を及ぼすも
のではない。 つぎに、この発明の材料を実施例により具体的
に説明する。 実施例 原料粉末として、いずれも水噴霧法により形成
した粒度：−150meshのFe粉末、Fe―Cr合金
（Cr：39％含有）粉末、Fe―Cr合金（Cr：67％
含有）粉末、Fe―Mn合金（Mn：75％含有）粉
末、Fe―Nb合金（Nb：68％含有）粉末、Fe―
Cr―Mn合金（Cr：22％、Mn：0.6％含有）粉
末、Fe―Cr―Mn合金（Cr：22％、Mn：0.06％
含有）粉末、粒度：−150meshのりん片状黒鉛粉
末および電解Cu粉末、平均粒径：3μｍを有する
Ni粉末およびMo粉末を用意し、これら原料粉末
を、それぞれ第１表に示される配合組成に配合
し、マイニユートミキサにて30分間混合した後、
それぞれ2ton／cm2、3ton／cm2、6ton／cm2、
7.5ton／cm2、および8ton／cm2の成形圧力にて圧粉
体に成形し、ついで前記圧粉体を、真空中、温
度：1100〜1200℃の温度範囲内の温度にて焼結し
て実質的に配合組成と同一の最終成分組成をもつ
たFe基焼結合金を形成し、引続いて前記Fe基焼
結合金上に、それぞれ第１表に示される溶浸材の
圧粉体を載置し、水素雰囲気中、温度：950〜
1130℃の温度範囲内の温度に加熱の条件にて前記
焼結体の空孔内に前記溶浸材をそれぞれ溶浸し、
溶浸後、900〜950℃から急冷し、温度：180℃に
１時間保持の焼戻し処理を行なうことによつて本
発明材料１〜18および比較材料１〜12をそれぞれ
製造した。
びなじみ性を有し、特に水中ポンプや燃料ポンプ
のハウジング、ロータ、ローラ、およびブレード
などの構造部材、さらにメカニカルシール材など
として使用するのに適したFe基焼結含浸材料に
関するものである。 従来、上記種類のポンプの構造部材やメカニカ
ルシールなどの製造に種々の焼結材料が用いら
れ、実用に供されていることは良く知られるとこ
ろである。 一方、近年、上記ポンプにも高性能化、小型
化、さらに軽量化が要求されるようになり、さら
に例えば燃料ポンプにあつては、低質ガソリンや
変質軽油、さらにはアルコール含有ガソリンやア
ルコールなどの燃料の輸送にも用いられるなど苛
酷な条件下での使用が強いられる傾向にあるが、
従来の材料では、耐食性、耐摩耗性、およびなじ
み性が不十分であるために、これらの要求を満足
させることができないばかりでなく、苛酷な条件
下での安定的使用も不可能であるのが現状であ
る。 そこで、本発明者等は、上述のような観点か
ら、耐食性、耐摩耗性、およびなじみ性にすぐれ
た材料を開発すべく研究を行なつた結果、 Ｃ：0.5〜3.5％、 Cr：７〜35％、 Mn：0.05〜３％、 Cu：0.3〜10％、 Ni：0.5〜10％、 Mo：0.5〜10％、 を含有し、さらに必要に応じて、 Nb：0.1〜10％、 を含有し、残りがFeと不可避不純物からなる組
成（以上重量％）、並びに10〜30容量％の空孔率
を有するFe基焼結合金の空孔にCuまたはCu合金
を溶浸してなるFe基焼結含浸材料は、素地中に
均一に分散析出した炭化物によつてすぐれた耐摩
耗性およびなじみ性をもつようになり、またCr
およびCu固溶の素地によつてすぐれた耐食性を、
さらに空孔に溶浸したCuまたはCu合金によつて
すぐれた耐食性およびなじみ性をもつようになる
という知見を得たのである。 この発明は、上記知見にもとづいてなされたも
のであつて、以下に成分組成範囲および空孔率を
上記の通りに限定した理由を説明する。 (a) Ｃ Ｃ成分には、素地に固溶して、これを強化す
ると共に、Cr、およびMo、さらに必要に応じ
て含有させたNbと結合して炭化物を形成して
耐摩耗性を向上させる作用があるが、その含有
量が0.5％未満では前記作用に所望の効果が得
られず、一方3.5％を越えて含有させると炭化
物の析出量が多くなりすぎて脆化するようにな
ると共に、相手部材を損傷するようになること
から、その含有量を0.5〜3.5％と定めた。 (b) Cr Cr成分には、素地に固溶して耐食性を向上
させると共に、これを強化し、さらにＣと結合
して高硬度を有するCr炭化物を形成し、もつ
て耐摩耗性を向上させる作用があるが、その含
有量が７％未満では前記作用に所望の効果が得
られず、一方35％を越えて含有させると、材料
が脆化するようになることから、その含有量を
７〜35％と定めた。 (c) Mn Mn成分には、素地に固溶して、これを靭性
化するほか、耐食性を向上させ、さらにオース
テナイトを安定化し、かつMs点を下げて焼入
れ性を向上させる作用があるが、その含有量が
0.05％未満では前記作用に所望の効果が得られ
ず、一方３％を越えて含有させると、結晶粒に
粗大化傾向が現われて強度および耐食性の低下
をきたすようになることから、その含有量を
0.05〜３％と定めた。 (d) Cu Cu成分には、素地に固溶し、これを強化し
てなじみ性を改善するほか、耐食性を改善し、
さらに溶浸されるCuまたはCu合金との濡れ性
を改善して溶浸を容易に行なわしめる作用があ
るが、その含有量が0.3％未満では前記作用に
所望の効果が得られず、一方10％を越えて含有
させてもより一層の改善効果が現われないこと
から、その含有量を0.3〜10％と定めた。 (e) Mo Mo成分には、素地に固溶し、これを強化す
るほか、Ｃと結合して炭化物を形成し、耐摩耗
性を向上させる作用があるが、その含有量が
0.5％未満では所望の耐摩耗性向上効果が得ら
れず、一方10％を越えて含有させると相手部材
の損傷が大きくなることから、その含有量を
0.5〜10％と定めた。 (f) Ni Ni成分には、一段と素地を強化し、かつ相
手部材とのなじみ性を改善するほか、耐食性を
一段と向上させる作用があるが、その含有量が
0.5％未満では前記作用に所望の効果が得られ
ず、一方10％を越えて含有させてもより一層の
改善効果は現われず、経済性を考慮して、その
含有量を0.5〜10％と定めた。 (g) Nb Nb成分は、Ｃと強い親和力をもつため、こ
れと結合して高硬度を有する炭化物を形成する
ほか、Crをはじめとする炭化物形成成分とと
もに複炭化物を形成して、分散相たる炭化物と
結合相たる素地との結合を一段と強固にし、も
つて耐摩耗性をより一層向上させる一方、これ
らの成分の炭化物はきわめて安定したものであ
るため耐食性の改善にも寄与する作用をもつの
で、特により一段の耐摩耗性および耐食性が要
求される場合に必要に応じて含有されるが、そ
の含有量が0.1％未満では所望の特性向上効果
が得られず、一方10％を越えて含有させると相
手部材の損傷が大きくなることから、その含有
量を0.1〜10％と定めた。 (h) 空孔率 焼結体の空孔率が10容量％未満では、オープ
ンポア量が少なすぎて耐食性のすぐれたCuま
たはCu合金を十分に溶浸することができず、
この場合耐食性は勿論のこと、なじみ性および
強度も十分でなく、一方30容量％を越えた空孔
率になると、強度低下が著しく、かつ耐摩耗性
も劣化するようになることから、焼結体の空孔
率を10〜30容量％と定めた。なお、上記耐食性
のすぐれたCu合金としては、いずれも公知の
Cu―Sn合金、Cu―Sn―Zn合金、Cu―Sn―Pb
合金、Cu―Sn―Zn―Pb合金、Cu―Zn合金、
Cu―Pb合金、Cu―Zn―Pb合金、Cu―Co合
金、およびCu―Ni合金などの使用が望ましい。 また、この発明の材料は、不可避不純物とし
て、Ｐ、Si、Al、および酸素などを含有する
が、これらの不純物は、その含有量が４％以下
であれば、材料特性に何らの悪影響を及ぼすも
のではない。 つぎに、この発明の材料を実施例により具体的
に説明する。 実施例 原料粉末として、いずれも水噴霧法により形成
した粒度：−150meshのFe粉末、Fe―Cr合金
（Cr：39％含有）粉末、Fe―Cr合金（Cr：67％
含有）粉末、Fe―Mn合金（Mn：75％含有）粉
末、Fe―Nb合金（Nb：68％含有）粉末、Fe―
Cr―Mn合金（Cr：22％、Mn：0.6％含有）粉
末、Fe―Cr―Mn合金（Cr：22％、Mn：0.06％
含有）粉末、粒度：−150meshのりん片状黒鉛粉
末および電解Cu粉末、平均粒径：3μｍを有する
Ni粉末およびMo粉末を用意し、これら原料粉末
を、それぞれ第１表に示される配合組成に配合
し、マイニユートミキサにて30分間混合した後、
それぞれ2ton／cm2、3ton／cm2、6ton／cm2、
7.5ton／cm2、および8ton／cm2の成形圧力にて圧粉
体に成形し、ついで前記圧粉体を、真空中、温
度：1100〜1200℃の温度範囲内の温度にて焼結し
て実質的に配合組成と同一の最終成分組成をもつ
たFe基焼結合金を形成し、引続いて前記Fe基焼
結合金上に、それぞれ第１表に示される溶浸材の
圧粉体を載置し、水素雰囲気中、温度：950〜
1130℃の温度範囲内の温度に加熱の条件にて前記
焼結体の空孔内に前記溶浸材をそれぞれ溶浸し、
溶浸後、900〜950℃から急冷し、温度：180℃に
１時間保持の焼戻し処理を行なうことによつて本
発明材料１〜18および比較材料１〜12をそれぞれ
製造した。
【表】
ついで、この結果得られた本発明材料１〜18お
よび比較材料１〜12について、密度および硬さ
（ビツカース硬さ）を測定すると共に、耐摩耗試
験および耐食試験を行なつた。 耐摩耗試験は、上記の各材料から、直径：27mm
φ×厚さ：５mmの寸法を有する回転部材を形成
し、この回転部材を、ロツクウエル硬さHRＣ：
37を有するJIS・SCM―21製リングに嵌め込んだ
状態で、３％H2O含有ガソリン内に浸漬し、面
圧５Kg/cm2、回転数3000r.p.mの条件で2000時間運
転し、運転後、前記回転部材およびリング（相手
部材）のそれぞれの摺動面における平均摩耗深さ
を測定することにより行なつた。 また、耐食試験は、それぞれ温度：28℃、湿
度：88％の雰囲気中に200時間放置、および劣化
ガソリン中に50時間浸漬の条件で行ない、前記湿
気雰囲気試験においては、錆発生状況を観察し、
錆発生全くなしを◎印、錆発生わずかに有りを〇
印、全面に錆発生ありを×印にて評価し、さらに
前記ガソリン浸漬試験においては、変色状況を観
察し、変色なしを◎印、変色ありを×印で評価し
た。これらの結果を第１表に合せて示した。 第１表に示される結果から、成分組成および空
孔率のうちのいずれか（第１表に※印を付したも
の）がこの発明の範囲から外れた比較材料１〜12
においては、耐摩耗性、なじみ性、および耐食性
のうちの少なくとも１つの特性が劣つたものにな
つているのに対して、本発明材料１〜18は、いず
れもすぐれた耐摩耗性、なじみ性、および耐食性
を兼ね備えていることが明らかである。 上述のように、この発明の材料は、すぐれた耐
摩耗性、なじみ性、および耐食性を有しているの
で、通常のガソリンや軽油などの燃料は勿論のこ
と、劣化ガソリンやH2O含有ガソリン、さらに
アルコール含有ガソリンやアルコールなどの燃料
の輸送用ポンプの構造部材として、さらに高性能
化、小型化、および軽量化が要求される燃料ポン
プや水中ポンプの構造部材として、またメカニカ
ルシール材として使用することができ、しかも実
用に際しては長期に亘つて安定してすぐれた性能
を発揮するなど工業上有用な特性を有するもので
ある。
よび比較材料１〜12について、密度および硬さ
（ビツカース硬さ）を測定すると共に、耐摩耗試
験および耐食試験を行なつた。 耐摩耗試験は、上記の各材料から、直径：27mm
φ×厚さ：５mmの寸法を有する回転部材を形成
し、この回転部材を、ロツクウエル硬さHRＣ：
37を有するJIS・SCM―21製リングに嵌め込んだ
状態で、３％H2O含有ガソリン内に浸漬し、面
圧５Kg/cm2、回転数3000r.p.mの条件で2000時間運
転し、運転後、前記回転部材およびリング（相手
部材）のそれぞれの摺動面における平均摩耗深さ
を測定することにより行なつた。 また、耐食試験は、それぞれ温度：28℃、湿
度：88％の雰囲気中に200時間放置、および劣化
ガソリン中に50時間浸漬の条件で行ない、前記湿
気雰囲気試験においては、錆発生状況を観察し、
錆発生全くなしを◎印、錆発生わずかに有りを〇
印、全面に錆発生ありを×印にて評価し、さらに
前記ガソリン浸漬試験においては、変色状況を観
察し、変色なしを◎印、変色ありを×印で評価し
た。これらの結果を第１表に合せて示した。 第１表に示される結果から、成分組成および空
孔率のうちのいずれか（第１表に※印を付したも
の）がこの発明の範囲から外れた比較材料１〜12
においては、耐摩耗性、なじみ性、および耐食性
のうちの少なくとも１つの特性が劣つたものにな
つているのに対して、本発明材料１〜18は、いず
れもすぐれた耐摩耗性、なじみ性、および耐食性
を兼ね備えていることが明らかである。 上述のように、この発明の材料は、すぐれた耐
摩耗性、なじみ性、および耐食性を有しているの
で、通常のガソリンや軽油などの燃料は勿論のこ
と、劣化ガソリンやH2O含有ガソリン、さらに
アルコール含有ガソリンやアルコールなどの燃料
の輸送用ポンプの構造部材として、さらに高性能
化、小型化、および軽量化が要求される燃料ポン
プや水中ポンプの構造部材として、またメカニカ
ルシール材として使用することができ、しかも実
用に際しては長期に亘つて安定してすぐれた性能
を発揮するなど工業上有用な特性を有するもので
ある。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ Ｃ：0.5〜3.5％、 Cr：７〜35％、 Mn：0.05〜３％、 Cu：0.3〜10％、 Ni：0.5〜10％、 Mo：0.5〜10％、 を含有し、残りがFeと不可避不純物からなる組
成（以上重量％）、並びに10〜30容量％の空孔率
を有するFe基焼結合金の空孔にCuまたはCu合金
を溶浸してなる耐食性および耐摩耗性にすぐれた
Fe基焼結含浸材料。 ２ Ｃ：0.5〜3.5％、 Cr：７〜35％、 Mn：0.05〜３％、 Cu：0.3〜10％、 Ni：0.5〜10％、 Mo：0.5〜10％、 を含有し、さらに、 Nb：0.1〜10％、 を含有し、残りがFeと不可避不純物からなる組
成（以上重量％）、並びに10〜30容量％の空孔率
を有するFe基焼結合金の空孔にCuまたはCu合金
を含浸してなる耐食性および耐摩耗性にすぐれた
Fe基焼結含浸材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12228981A JPS5822306A (ja) | 1981-08-04 | 1981-08-04 | 耐食性および耐摩耗性にすぐれたＦｅ基焼結含浸材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12228981A JPS5822306A (ja) | 1981-08-04 | 1981-08-04 | 耐食性および耐摩耗性にすぐれたＦｅ基焼結含浸材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5822306A JPS5822306A (ja) | 1983-02-09 |
| JPH0120223B2 true JPH0120223B2 (ja) | 1989-04-14 |
Family
ID=14832264
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12228981A Granted JPS5822306A (ja) | 1981-08-04 | 1981-08-04 | 耐食性および耐摩耗性にすぐれたＦｅ基焼結含浸材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5822306A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115255348A (zh) * | 2022-07-04 | 2022-11-01 | 江苏精研科技股份有限公司 | 制备超强耐蚀钢复杂零件的超强耐蚀钢粉末及制备工艺 |
-
1981
- 1981-08-04 JP JP12228981A patent/JPS5822306A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5822306A (ja) | 1983-02-09 |
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