JPH0125362B2 - - Google Patents
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- JPH0125362B2 JPH0125362B2 JP61021052A JP2105286A JPH0125362B2 JP H0125362 B2 JPH0125362 B2 JP H0125362B2 JP 61021052 A JP61021052 A JP 61021052A JP 2105286 A JP2105286 A JP 2105286A JP H0125362 B2 JPH0125362 B2 JP H0125362B2
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- metal
- powder
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Description
［産上の利用分野］
本発明は、各種プラスチツク材の射出成形或は
押出成形等に使用される、耐食性及び耐摩耗性の
優れたシリンダ、その他ノズルや複合金属管等の
複合中空部材の製造方法に関するものである。 ［従来の技術］ 上記の様なプラスチツク材の射出又は押出成形
はかなりの高温条件下で行なわれる為、一部原料
の熱分解は回避しきれず多少の腐食性ガスが生成
することは当然視されている向きもある。特に難
燃化を期してハロゲン含有化合物を配合した場合
には大量のハロゲン含有ガスが発生する。その後
シリンダ内部は常時腐食環境に曝らされることと
なり、シリンダには高レベルの耐食性が要求され
る。しかし成形時に負荷される圧力は相当高く、
且つ強度向上の為に配合されることの多い無機質
充填材は非常の高強度である為シリンダには高レ
ベルの耐摩耗性も要求される。 この様な要求特性を一応備えるものとして従来
はSACMやSCM等の窒化シリンダが汎用されて
おり、この素材は低廉で製造が容易であるといつ
た特徴も有している。しかしながら窒化による硬
化層が0.1mm程度と極めて薄い為、必ずしも十分
な耐食性及び耐摩耗性を発揮しているとは言えな
い。そこで上記の様な過酷な使用条件に耐え得る
シリンダとして遠心鋳造によるバイメタリツクシ
リンダが開発され、これは従来のシリンダに比べ
て格段に優れた性能を有しているところから、需
要が急激に増大してきている。ところがこのバイ
メタリツクシリンダにも問題点がない訳ではな
く、下記の様な種々の問題点が残されている。 遠心鋳造法では製法上の制約からライニング
合金の融点に限点に限界があり、1000〜1100℃
以下の融点を有する成分に限定される。 遠心鋳造法では耐摩耗性改善の為WC等の高
硬度物質を強化材として添加するが、これらの
強化材はマトリツクス成分に比べて比重が大き
い為ライニング層の内部へ偏析し易く、摺動面
となる内周表面側の存在量は極めて僅かであ
る。 遠心鋳造工程で溶融した合金は当然のことな
がらバツクメタル（シリンダ本体を構成する鋼
材）と接触するが、合金層にはバツクメタルか
ら相当量の鉄分が混入してくる為期待されるほ
どの耐食性は得られない。 小径のシリンダでは十分に遠心力が得られな
い為、シリンダ本体に対するライニング材の接
合性を十分に高めることができない。 遠心鋳造により形成されるライニング合金層
は鋳造組織である為成分偏析が著しく且つ金属
間化合物はかなり粗大化している。その為ライ
ニング層の強度及び靭性は良好とは言えず、耐
食性や対摩耗性も不均一である。 ［発明が解決しようとする問題点］ 一方、バツクメタル内周面に硬化層を形成して
シリンダーを製造する一手法として、従来から焼
ばめ法が知られている。しかしながら該方法で
は、特にセラミツクを硬化層（内筒）に用いた場
合には下記に示す問題がある。 焼ばめを行なう為の許容値は1/1000〜15/100
０程度であるので、セラミツクス内筒の外周面
の仕上研削にはより一層高精度が要求される。 例えば内筒外径寸法が10mmφ程度の小径材を
製造するときには、焼ばめ代が小さくなり焼ば
め法を実施することが困難である。これは焼ば
め代の絶対量が小さいこと及びセラミツクスの
耐熱衝撃が小さいこと等の為、外筒（バツクメ
タル）の温度をあまり上げることができない
（通常最大温度600℃）からである。 上述した従来技術の問題点を解決し得る一つの
方法として第２図及び第３図に示す様な技術が提
案されている。図面を参照しつつ当該技術を説明
する。 第２図に示す如く鋼製シリンダ本体を構成する
バツクメタル１の内周面側に、略同芯状の環状中
空部２を形成しつつ円状のインナパイプ３を配設
し、脱気用を兼ねた粉末充填用バイプ４を設けた
上蓋５で環状中空部２の上部を密封し、一方下部
は下蓋６で密封する。次いでリークテストを行な
つて密封状態を確認した後、粉末充填工程に移
る。即ち粒度調整を終えた原料粉末（金属粉末又
はセラミツクス粉末）８を充填用パイプ４から環
状中空部２内へ万遍なく充填する。充填完了後、
加熱下に真空引きし、環状中空部２内部を完全に
脱気した後真空状態で密封する。こうして原料粉
末８の充填と脱気・密封を終えた組立体を第３図
に示す如くHIP装置９内へ装入しHIP処理を行な
う。 上述の様にしてHIP処理を行なつた後で上端及
び下端を切断除去し、更に周面をBTA処理及び
ホーニング等の仕上げに付してからインナーパイ
プ３を除去することにより、バツクメタル１内面
に強固な強化層の形成されたプラスチツク成形装
置用シリンダが得られるものである。 しかしながら上記の方法においても若干の問題
が残されている。即ち原料粉末８によつて形成さ
れる内筒の内周面を規制する部材として円筒状の
インナーパイプ３を使用した場合には、HIP処理
を施したときにインナーパイプ３の内・外径が膨
張し、しかもその寸法変化（膨張による）の度合
いが周方向に不均一であることから、最終製品に
おける寸法変動の予想が困難である。 又最終機械加工においても、上記寸法変化に起
因してインナーパイプ３の除去後に内面粗加工を
行なうことが必要であり歩留が悪い。この傾向は
原料粉末に難加工性のセラミツクス微粉末を使用
した場合特に顕著なものとして現われる。 本発明は上記の様な事情に着目してなされたも
のであつて、その目的は製造時における寸法精度
をより高精度のものとし、それによつて生産性向
上を実現し得る様な複合中空部材の製造方法を提
供しようとするものである。 ［問題点を解決する為の手段］ 本発明に係る複合中空部材の製造方法とは、バ
ツクメタルを構成する金属管内に中空部を形成す
る為の中実金属中子を挿入して両者間に環状中空
部を形成し、該環状中空部に原料粉末を充填した
後、当該充填部を脱気、密封後HIP成形する点に
要旨を有するものである。 ［作用］ 本発明の作用を、図面を参照しつつ説明する。
第１図は本発明方法に従つて製造される鋼製シリ
ンダの概略説明図である。第１図に示した構成は
基本的には第２図に示した構成と類似し、対応す
る部分には同一の参照符号を付す。 まず第１図に示す如くバツクメタル１を構成す
る金属管の内周面側に、中空部を形成する為の中
実金属中子（以下インナーメタルと言う）3aを
挿入してバツクメタル１及びインナーメタル３ａ
の両者間に環状中空部２を形成する。環状中空部
２の上部及び下部は、脱気用を兼ねた原料粉末充
填用パイプ４を設けた上蓋５及び下蓋６によつて
夫々密封される。 バツクメタル１としてはSCM440，SNCM439，
SUS304，SUS316等の高強度鋼材を使用するの
がよく、インナーメタル３ａ、上蓋５、下蓋６等
は安価な軟鋼で十分である。尚これらの各部材
は、環状中空部２に面する側を十分に脱脂、清浄
化した後TIG溶接等により組付ければよい。 次いで原料粉末充填工程に移るが、その前にリ
ークテストを行なつて密封状態を確認しておくの
がよい。リーク量が多い場合は補修溶接を行なう
必要がある。 リークテストを終えた後は、粒度調整を終えた
原料粉末を充填用パイプ４から環状中空部２内へ
万遍なく充填する。充填に当たつては組立体に適
度の振動を加えることにより充填の均一度を向上
することができる。充填完了後は加熱しながら真
空引きし、環状中空部２のガスを完全に除去した
後真空状態で密封する。 こうして原料粉末の充填と脱気・密封を終えた
組立体を第４図に示す如くHIP装置９内へ装入し
HIP処理を行なう。 この様にしてHIP処理を行なつた後は上端及び
下端を切断除去し、更に内周面をBTA処理及び
ホーニング等の仕上げ加工に付してインナーメタ
ル３ａを除去することにより、内面に強固な強化
層が形成されたプラスチツク成形装置用シリンダ
ーを得ることができる。 本発明は以上の様に構成されるが、要は第２図
に示す様な従来技術における円筒状のインナーパ
イプ３の代りに中空金属中子（インナーメタル）
３ａを使用することによつて、下記の利益を得る
ことができるものである。 (1) 中実のインナーメタル３ａを使用することに
よつて、HIP処理による寸法変化はバツクメタ
ル１の内・外径の収縮だけとなり、インナーメ
タル３ａの外径寸法の変化はほとんどないの
で、最終製品形状に現れる強化層寸法変化の予
想を容易且つ高精度に行なうことができる。 (2) インナーメタル３ａの外径を内面粗加工仕上
げの寸法になる様に設定しておけば、最終内面
機械加工における粗加工としてはインナーメタ
ル３ａの除去だけで十分であり、ライニング強
化層の加工量が減少し、機械加工性が向上す
る。 (3) 寸法精度が高くなるので、原料粉末８として
特にセラミツクスを用いた場合であつても、
HIP処理後の研削加工は極めてわずかで良く、
場合によつては省略することも可能であるの
で、生産性が著しく向上する。 本発明は上記趣旨から明らかな如く、原料粉末
８として金属粉末又はセラミツクス粉末のいずれ
を使用した場合であつても有効であるが、夫々の
場合における各要件を挙げると下記の如くであ
る。 本発明で用いられる金属粉末の組成は全く制限
されないが下記に示す化学成分からなる耐食・耐
摩耗性合金粉末を一例として挙げることができ
る。 Ｃ：0.1〜2.0％（重量％、以下同じ） Si：0.5〜3.0％ Ｂ：0.5〜3.0％ Cr：10〜40％ Ｗ：10〜30％ Cu：0.5〜3.0％ 残部：Ni：及び／若しくはCo 上記化学成分範囲は耐食・耐摩耗性を考慮した
ものであるが、夫々成分範囲の理由は下記の通り
である。 Ｃ：0.1〜2.0％ ＣはCr及びＷと炭化物を形成し耐摩耗性を高
めるうえで欠くことのできない元素であり、0.1
％未満では上記の効果が有効に発揮されない。但
しＣが大過ぎると耐食性及び靭性が乏しくなるの
で2.0％以下に抑えなければならない。Ｃのより
好ましい含有率は0.5〜1.5％である。 Si：0.5〜3.0％ 本発明に係るシリンダの作製は、後述する如く
所定化学成分の合金溶湯からアトマイズ法によつ
て合金粉を得た後、熱間静水圧加圧法（HIP）等
により所定の寸法・形状に成形することによつて
行なわれるが、Siはアトマイズ処理時における合
金溶湯の流動性を高め粉末粒径を均一化する為の
必須元素であり、0.5％未満ではこうした効果が
有効に発揮されない。しかし大過ぎると靭性に顕
著な悪影響を及ぼすので3.0％以下に抑えなけれ
ばならない。Siのより好ましい範囲は1.0〜2.0％
である。 Ｂ：0.5〜3.0％ ＢはCrやＷと硼化物を形成し耐食性及び耐摩
耗性の向上に寄与すると共にNi又はCoマトリツ
クスの硬さを高める作用があり、これらの作用を
有効に発揮される為には0.5％以上含有させなけ
ればならない。しかし3.0％を超えると合金の靭
性が低下するばかりでなく、合金の融点が過度に
低下しアトマイズ作業及びHIP作業が困難にな
る。Ｂのより好ましい含有率は1.0〜2.0％であ
る。 Cr：10〜40％ CrはＢ及びＣと硼化物及び炭化物を形成する
と共にNi又はCoマトリツクス中に固溶し、耐食
性及び耐摩耗性を高めるうえで不可欠の元素であ
り、10％未満ではこれらの効果が有効に発揮され
ず、特に耐硝酸食性が劣悪になる。しかし多過ぎ
ると合金の靭性が低くなるので40％以下に抑えな
ければならない。 Ｗ：10〜30％ ＷはＢ及びＣと硼化物及び炭化物を形成し耐食
性及び耐摩耗性を高める作用があり、10％未満で
はそれらの効果が十分に発揮されない。しかし30
％を超えると合金が過度に硬質化し靭性が劣悪に
なる。 Cu：0.5〜3.0％ CuはNi又はCoマトリツクス中に固溶し、特に
耐塩酸腐食性の向上に寄与する。0.5％未満では
その効果が有効に発揮されず、一方3.0％を超え
ると合金の靭性が劣悪になる。 残部成分：Ni及び／若しくはCo マトリツクス成分として最低限の耐食性及び耐
摩耗性を確保する為、残部成分はNi及び／若し
くはCoとする。尚NiやCo或は上記必須合金成分
の配合に伴ない不可避不純物としてＰ，Ｓ，Fe，
Mn，Al等が微量混入してくることがあるが、こ
れらは何れも不純物量（1.0％程度以下）である
限り格別の悪影響を及ぼすことはない。 一方セラミツクス粉末としても何ら限定される
ものではないが、Al2O3やPSZ等の酸化物基のも
のを例示することができる。 ［実施例］ 実施例 １ Ｃ：1.0％、Si：3.2％、Ｂ：3.08％、Ni：13.75
％、Cr：25.1％、Ｗ：16.7％、Cu：1.22％、残部
が実質的にCoの組成で粒度が147μm以下のアト
マイズ金属粉末を用い、第１図及び第４図に示し
た本発明方法にて複合中空部材を製造した。又比
較の為に、上記金属粉末を用いて第２図及び第３
図に示した従来方法に準じて複合中空部材を製造
した。尚夫々の金属粉末の環状中空部２へ充填に
際しては、300℃で、10-5orrの真空中で１時間脱
気した金属粉末を真空下で環状中空部２内へ充填
した。金属粉末充填後に真空密封し、夫々の組立
体を第３図及び第４図に示した様なHIP装置９内
へ装入し、930℃、1000Kg／cm2で３時間のHIP処
理を行なつた。 その結果、金属粉末充填層は100％の密度で固
まつて完全に拡散接合し、バツクメタル１の内面
に薄肉の耐食性金属層が形成された。この場合に
おけるバツクメタル１、インナーパイプ３（従来
技術）及びインナーメタル３ａ（本発明方法）の
寸法変化を下記第１表に示す。尚寸法測定箇所は
第５図１，２（横断面図）に示す通りである。
押出成形等に使用される、耐食性及び耐摩耗性の
優れたシリンダ、その他ノズルや複合金属管等の
複合中空部材の製造方法に関するものである。 ［従来の技術］ 上記の様なプラスチツク材の射出又は押出成形
はかなりの高温条件下で行なわれる為、一部原料
の熱分解は回避しきれず多少の腐食性ガスが生成
することは当然視されている向きもある。特に難
燃化を期してハロゲン含有化合物を配合した場合
には大量のハロゲン含有ガスが発生する。その後
シリンダ内部は常時腐食環境に曝らされることと
なり、シリンダには高レベルの耐食性が要求され
る。しかし成形時に負荷される圧力は相当高く、
且つ強度向上の為に配合されることの多い無機質
充填材は非常の高強度である為シリンダには高レ
ベルの耐摩耗性も要求される。 この様な要求特性を一応備えるものとして従来
はSACMやSCM等の窒化シリンダが汎用されて
おり、この素材は低廉で製造が容易であるといつ
た特徴も有している。しかしながら窒化による硬
化層が0.1mm程度と極めて薄い為、必ずしも十分
な耐食性及び耐摩耗性を発揮しているとは言えな
い。そこで上記の様な過酷な使用条件に耐え得る
シリンダとして遠心鋳造によるバイメタリツクシ
リンダが開発され、これは従来のシリンダに比べ
て格段に優れた性能を有しているところから、需
要が急激に増大してきている。ところがこのバイ
メタリツクシリンダにも問題点がない訳ではな
く、下記の様な種々の問題点が残されている。 遠心鋳造法では製法上の制約からライニング
合金の融点に限点に限界があり、1000〜1100℃
以下の融点を有する成分に限定される。 遠心鋳造法では耐摩耗性改善の為WC等の高
硬度物質を強化材として添加するが、これらの
強化材はマトリツクス成分に比べて比重が大き
い為ライニング層の内部へ偏析し易く、摺動面
となる内周表面側の存在量は極めて僅かであ
る。 遠心鋳造工程で溶融した合金は当然のことな
がらバツクメタル（シリンダ本体を構成する鋼
材）と接触するが、合金層にはバツクメタルか
ら相当量の鉄分が混入してくる為期待されるほ
どの耐食性は得られない。 小径のシリンダでは十分に遠心力が得られな
い為、シリンダ本体に対するライニング材の接
合性を十分に高めることができない。 遠心鋳造により形成されるライニング合金層
は鋳造組織である為成分偏析が著しく且つ金属
間化合物はかなり粗大化している。その為ライ
ニング層の強度及び靭性は良好とは言えず、耐
食性や対摩耗性も不均一である。 ［発明が解決しようとする問題点］ 一方、バツクメタル内周面に硬化層を形成して
シリンダーを製造する一手法として、従来から焼
ばめ法が知られている。しかしながら該方法で
は、特にセラミツクを硬化層（内筒）に用いた場
合には下記に示す問題がある。 焼ばめを行なう為の許容値は1/1000〜15/100
０程度であるので、セラミツクス内筒の外周面
の仕上研削にはより一層高精度が要求される。 例えば内筒外径寸法が10mmφ程度の小径材を
製造するときには、焼ばめ代が小さくなり焼ば
め法を実施することが困難である。これは焼ば
め代の絶対量が小さいこと及びセラミツクスの
耐熱衝撃が小さいこと等の為、外筒（バツクメ
タル）の温度をあまり上げることができない
（通常最大温度600℃）からである。 上述した従来技術の問題点を解決し得る一つの
方法として第２図及び第３図に示す様な技術が提
案されている。図面を参照しつつ当該技術を説明
する。 第２図に示す如く鋼製シリンダ本体を構成する
バツクメタル１の内周面側に、略同芯状の環状中
空部２を形成しつつ円状のインナパイプ３を配設
し、脱気用を兼ねた粉末充填用バイプ４を設けた
上蓋５で環状中空部２の上部を密封し、一方下部
は下蓋６で密封する。次いでリークテストを行な
つて密封状態を確認した後、粉末充填工程に移
る。即ち粒度調整を終えた原料粉末（金属粉末又
はセラミツクス粉末）８を充填用パイプ４から環
状中空部２内へ万遍なく充填する。充填完了後、
加熱下に真空引きし、環状中空部２内部を完全に
脱気した後真空状態で密封する。こうして原料粉
末８の充填と脱気・密封を終えた組立体を第３図
に示す如くHIP装置９内へ装入しHIP処理を行な
う。 上述の様にしてHIP処理を行なつた後で上端及
び下端を切断除去し、更に周面をBTA処理及び
ホーニング等の仕上げに付してからインナーパイ
プ３を除去することにより、バツクメタル１内面
に強固な強化層の形成されたプラスチツク成形装
置用シリンダが得られるものである。 しかしながら上記の方法においても若干の問題
が残されている。即ち原料粉末８によつて形成さ
れる内筒の内周面を規制する部材として円筒状の
インナーパイプ３を使用した場合には、HIP処理
を施したときにインナーパイプ３の内・外径が膨
張し、しかもその寸法変化（膨張による）の度合
いが周方向に不均一であることから、最終製品に
おける寸法変動の予想が困難である。 又最終機械加工においても、上記寸法変化に起
因してインナーパイプ３の除去後に内面粗加工を
行なうことが必要であり歩留が悪い。この傾向は
原料粉末に難加工性のセラミツクス微粉末を使用
した場合特に顕著なものとして現われる。 本発明は上記の様な事情に着目してなされたも
のであつて、その目的は製造時における寸法精度
をより高精度のものとし、それによつて生産性向
上を実現し得る様な複合中空部材の製造方法を提
供しようとするものである。 ［問題点を解決する為の手段］ 本発明に係る複合中空部材の製造方法とは、バ
ツクメタルを構成する金属管内に中空部を形成す
る為の中実金属中子を挿入して両者間に環状中空
部を形成し、該環状中空部に原料粉末を充填した
後、当該充填部を脱気、密封後HIP成形する点に
要旨を有するものである。 ［作用］ 本発明の作用を、図面を参照しつつ説明する。
第１図は本発明方法に従つて製造される鋼製シリ
ンダの概略説明図である。第１図に示した構成は
基本的には第２図に示した構成と類似し、対応す
る部分には同一の参照符号を付す。 まず第１図に示す如くバツクメタル１を構成す
る金属管の内周面側に、中空部を形成する為の中
実金属中子（以下インナーメタルと言う）3aを
挿入してバツクメタル１及びインナーメタル３ａ
の両者間に環状中空部２を形成する。環状中空部
２の上部及び下部は、脱気用を兼ねた原料粉末充
填用パイプ４を設けた上蓋５及び下蓋６によつて
夫々密封される。 バツクメタル１としてはSCM440，SNCM439，
SUS304，SUS316等の高強度鋼材を使用するの
がよく、インナーメタル３ａ、上蓋５、下蓋６等
は安価な軟鋼で十分である。尚これらの各部材
は、環状中空部２に面する側を十分に脱脂、清浄
化した後TIG溶接等により組付ければよい。 次いで原料粉末充填工程に移るが、その前にリ
ークテストを行なつて密封状態を確認しておくの
がよい。リーク量が多い場合は補修溶接を行なう
必要がある。 リークテストを終えた後は、粒度調整を終えた
原料粉末を充填用パイプ４から環状中空部２内へ
万遍なく充填する。充填に当たつては組立体に適
度の振動を加えることにより充填の均一度を向上
することができる。充填完了後は加熱しながら真
空引きし、環状中空部２のガスを完全に除去した
後真空状態で密封する。 こうして原料粉末の充填と脱気・密封を終えた
組立体を第４図に示す如くHIP装置９内へ装入し
HIP処理を行なう。 この様にしてHIP処理を行なつた後は上端及び
下端を切断除去し、更に内周面をBTA処理及び
ホーニング等の仕上げ加工に付してインナーメタ
ル３ａを除去することにより、内面に強固な強化
層が形成されたプラスチツク成形装置用シリンダ
ーを得ることができる。 本発明は以上の様に構成されるが、要は第２図
に示す様な従来技術における円筒状のインナーパ
イプ３の代りに中空金属中子（インナーメタル）
３ａを使用することによつて、下記の利益を得る
ことができるものである。 (1) 中実のインナーメタル３ａを使用することに
よつて、HIP処理による寸法変化はバツクメタ
ル１の内・外径の収縮だけとなり、インナーメ
タル３ａの外径寸法の変化はほとんどないの
で、最終製品形状に現れる強化層寸法変化の予
想を容易且つ高精度に行なうことができる。 (2) インナーメタル３ａの外径を内面粗加工仕上
げの寸法になる様に設定しておけば、最終内面
機械加工における粗加工としてはインナーメタ
ル３ａの除去だけで十分であり、ライニング強
化層の加工量が減少し、機械加工性が向上す
る。 (3) 寸法精度が高くなるので、原料粉末８として
特にセラミツクスを用いた場合であつても、
HIP処理後の研削加工は極めてわずかで良く、
場合によつては省略することも可能であるの
で、生産性が著しく向上する。 本発明は上記趣旨から明らかな如く、原料粉末
８として金属粉末又はセラミツクス粉末のいずれ
を使用した場合であつても有効であるが、夫々の
場合における各要件を挙げると下記の如くであ
る。 本発明で用いられる金属粉末の組成は全く制限
されないが下記に示す化学成分からなる耐食・耐
摩耗性合金粉末を一例として挙げることができ
る。 Ｃ：0.1〜2.0％（重量％、以下同じ） Si：0.5〜3.0％ Ｂ：0.5〜3.0％ Cr：10〜40％ Ｗ：10〜30％ Cu：0.5〜3.0％ 残部：Ni：及び／若しくはCo 上記化学成分範囲は耐食・耐摩耗性を考慮した
ものであるが、夫々成分範囲の理由は下記の通り
である。 Ｃ：0.1〜2.0％ ＣはCr及びＷと炭化物を形成し耐摩耗性を高
めるうえで欠くことのできない元素であり、0.1
％未満では上記の効果が有効に発揮されない。但
しＣが大過ぎると耐食性及び靭性が乏しくなるの
で2.0％以下に抑えなければならない。Ｃのより
好ましい含有率は0.5〜1.5％である。 Si：0.5〜3.0％ 本発明に係るシリンダの作製は、後述する如く
所定化学成分の合金溶湯からアトマイズ法によつ
て合金粉を得た後、熱間静水圧加圧法（HIP）等
により所定の寸法・形状に成形することによつて
行なわれるが、Siはアトマイズ処理時における合
金溶湯の流動性を高め粉末粒径を均一化する為の
必須元素であり、0.5％未満ではこうした効果が
有効に発揮されない。しかし大過ぎると靭性に顕
著な悪影響を及ぼすので3.0％以下に抑えなけれ
ばならない。Siのより好ましい範囲は1.0〜2.0％
である。 Ｂ：0.5〜3.0％ ＢはCrやＷと硼化物を形成し耐食性及び耐摩
耗性の向上に寄与すると共にNi又はCoマトリツ
クスの硬さを高める作用があり、これらの作用を
有効に発揮される為には0.5％以上含有させなけ
ればならない。しかし3.0％を超えると合金の靭
性が低下するばかりでなく、合金の融点が過度に
低下しアトマイズ作業及びHIP作業が困難にな
る。Ｂのより好ましい含有率は1.0〜2.0％であ
る。 Cr：10〜40％ CrはＢ及びＣと硼化物及び炭化物を形成する
と共にNi又はCoマトリツクス中に固溶し、耐食
性及び耐摩耗性を高めるうえで不可欠の元素であ
り、10％未満ではこれらの効果が有効に発揮され
ず、特に耐硝酸食性が劣悪になる。しかし多過ぎ
ると合金の靭性が低くなるので40％以下に抑えな
ければならない。 Ｗ：10〜30％ ＷはＢ及びＣと硼化物及び炭化物を形成し耐食
性及び耐摩耗性を高める作用があり、10％未満で
はそれらの効果が十分に発揮されない。しかし30
％を超えると合金が過度に硬質化し靭性が劣悪に
なる。 Cu：0.5〜3.0％ CuはNi又はCoマトリツクス中に固溶し、特に
耐塩酸腐食性の向上に寄与する。0.5％未満では
その効果が有効に発揮されず、一方3.0％を超え
ると合金の靭性が劣悪になる。 残部成分：Ni及び／若しくはCo マトリツクス成分として最低限の耐食性及び耐
摩耗性を確保する為、残部成分はNi及び／若し
くはCoとする。尚NiやCo或は上記必須合金成分
の配合に伴ない不可避不純物としてＰ，Ｓ，Fe，
Mn，Al等が微量混入してくることがあるが、こ
れらは何れも不純物量（1.0％程度以下）である
限り格別の悪影響を及ぼすことはない。 一方セラミツクス粉末としても何ら限定される
ものではないが、Al2O3やPSZ等の酸化物基のも
のを例示することができる。 ［実施例］ 実施例 １ Ｃ：1.0％、Si：3.2％、Ｂ：3.08％、Ni：13.75
％、Cr：25.1％、Ｗ：16.7％、Cu：1.22％、残部
が実質的にCoの組成で粒度が147μm以下のアト
マイズ金属粉末を用い、第１図及び第４図に示し
た本発明方法にて複合中空部材を製造した。又比
較の為に、上記金属粉末を用いて第２図及び第３
図に示した従来方法に準じて複合中空部材を製造
した。尚夫々の金属粉末の環状中空部２へ充填に
際しては、300℃で、10-5orrの真空中で１時間脱
気した金属粉末を真空下で環状中空部２内へ充填
した。金属粉末充填後に真空密封し、夫々の組立
体を第３図及び第４図に示した様なHIP装置９内
へ装入し、930℃、1000Kg／cm2で３時間のHIP処
理を行なつた。 その結果、金属粉末充填層は100％の密度で固
まつて完全に拡散接合し、バツクメタル１の内面
に薄肉の耐食性金属層が形成された。この場合に
おけるバツクメタル１、インナーパイプ３（従来
技術）及びインナーメタル３ａ（本発明方法）の
寸法変化を下記第１表に示す。尚寸法測定箇所は
第５図１，２（横断面図）に示す通りである。
【表】
第１表の結果から下記の様に考察することがで
きる。インナーパイプ３を使用した場合にはバツ
クメタル１の寸法変化は認められないが、インナ
ーパイプ３の内外径は25.0，27.0mm〓の２種類とも
に大きく変化し、夫々２mm以上もの変化量をなつ
ている。又インナーパイプ３の外径の変化に伴な
つて金属層の変化量も大きなものとなり、最終寸
法を予想して金属層の寸法を調整することは極め
て困難である。特に前記寸法変化は金属粉末の充
填密度と密接な関係にあり、該充填密度が低いと
寸法変化量も当然大きくなる。通常プラスチツク
射出成形用シリンダーの様に長尺物の場合には、
シリンダーの上部と下部では同一金属粉末を充填
してもその充填密度が不均一になることは避けら
れない。その為インナーパイプ３を用いた従来技
術では、安全性を考考慮して金属粉末の充填層を
比較的大きく設計しておき、充填率が低い場合で
も必要最小寸法を超えない様にしている。従つて
充填率が十分な健全部分では相当大きな厚みの金
属強化層が強固に形成され、該強化層を研削する
必要が生じ、多大な労力及び余分な金属粉末が必
要となり不経済である。 これに対しインナーメタル３ａを使用した本発
明方法では、第１表から明らかな様にバツクメタ
ル１の外径は0.7〜0.8mm収縮する傾向を示すが金
属強化層の内径に相当するインナーメタル３ａの
外径はHIP処理前後で寸法変化を生じない。従つ
て軟らかいインナーメタル３ａのみを機械加工工
程で除去するだけで希望する最終製品を得ること
ができる。即ち金属強化層はほとんど研削する必
要がない。尚バツクメタル１の外径が若干収縮す
るが、この点に関しては通常の鍛造手段或は圧延
機による粗加工を行なうことができるので最終仕
上げのときに寸法調整ができる様に少し大きめに
寸法を設定しておけば何ら問題は生じない。 実施例 ２ 次に原料粉末８としてセラミツクス粉末を使用
した場合の実施例について説明する尚説明の便宜
上第６〜８図を用いて説明するが、基本的な構成
は第１図及び第４図に示した構成と何ら変ること
はなく、対応する部分には同一の参考符号を付
す。 使用した各部材の材質は下記の如くである。 バツクメタル１：S45C［外径56mm〓、内径36mm
〓、170mm ］ インナーメタル３ａ：SUS304［外径30mm〓］ 上蓋５：S45C セラミツクス粉末：３モルY2O3―ZrO2（PSZ） 上記の様な材料を用い、第６図に示す様に有底
筒状のバツクメタル１内にインナーメタル３ａを
挿入し、バツクメタル１とインナーメタル３ａと
によつて形成された環状中空部２内にセラミツク
ス粉末を充填し、脱気用を兼ねた充填用パイプ４
を設けた上蓋５によつて充填部分（環状中空部
２）の上部を覆い、脱気・密封する。第７図には
組立体を密封した状態を示しており、第７図中１
０は溶接部分である。 第７図に示した状態の組立体を前記第４図（又
は第３図）に示した様なHIP装置９内に挿入し、
1300℃、1500atm（Ar）で１時間のHIP処理を行
なつた。その後バツクメタル１の外周部を旋削加
工すると共に両端部を切断してインナーメタル３
ａを除去することによつて、第８図に示す様なバ
ツクメタル１の内周側にセラミツクス強化層１１
が形成された金属―セラミツクスの複合構造管を
得た。 セラミツクス強化層１１は、特に研削加工仕上
げを行なつたわけではないが、30±0.1mm〓程度の
精度を得ることができ、且つ表面粗度も1sが得ら
れた。これはインナーメタル３ａの表面仕上げ精
度にほぼ対応したものである。 この様にして形成されたセラミツクス強化層１
１はその密度が6.10ｇ／cm3であり、これは充填密
度（相対密度）100％に相当する。 尚セラミツクス粉末としてSiCとバイコールガ
ラスの混合体を用いて、上記実施例と同様の条件
にて実験を行なつたが、相対密度99％以上の優れ
たセラミツクス強化層１１を有する金属―セラミ
ツクス複合構造管が得られた。 本発明によれば金属―セラミツクス複合構造管
の高精度に製造することができるので、難加工性
のセラミツクスを硬化層とする場合には最終仕上
げ加工を極力避せることができ、特に有益であ
る。又本発明によれば、インナーメタル３ａの形
状を種々変更することにより、希望する形状の金
属セラミツクス複合構造管を製造することができ
る。例えば第９図に示す様な形状のインナーメタ
ル３ｂを使用することによつて、第１０図に示す
様なノズル１２を得ることができる。 ［発明の効果］ 以上述べた如く本発明によれば、既述の構成を
採用することによつて各種複合中空部材の製造時
における寸法精度をより高精度にすることが可能
となり、よつて生産性向上に大いに寄与し得るも
のである。
きる。インナーパイプ３を使用した場合にはバツ
クメタル１の寸法変化は認められないが、インナ
ーパイプ３の内外径は25.0，27.0mm〓の２種類とも
に大きく変化し、夫々２mm以上もの変化量をなつ
ている。又インナーパイプ３の外径の変化に伴な
つて金属層の変化量も大きなものとなり、最終寸
法を予想して金属層の寸法を調整することは極め
て困難である。特に前記寸法変化は金属粉末の充
填密度と密接な関係にあり、該充填密度が低いと
寸法変化量も当然大きくなる。通常プラスチツク
射出成形用シリンダーの様に長尺物の場合には、
シリンダーの上部と下部では同一金属粉末を充填
してもその充填密度が不均一になることは避けら
れない。その為インナーパイプ３を用いた従来技
術では、安全性を考考慮して金属粉末の充填層を
比較的大きく設計しておき、充填率が低い場合で
も必要最小寸法を超えない様にしている。従つて
充填率が十分な健全部分では相当大きな厚みの金
属強化層が強固に形成され、該強化層を研削する
必要が生じ、多大な労力及び余分な金属粉末が必
要となり不経済である。 これに対しインナーメタル３ａを使用した本発
明方法では、第１表から明らかな様にバツクメタ
ル１の外径は0.7〜0.8mm収縮する傾向を示すが金
属強化層の内径に相当するインナーメタル３ａの
外径はHIP処理前後で寸法変化を生じない。従つ
て軟らかいインナーメタル３ａのみを機械加工工
程で除去するだけで希望する最終製品を得ること
ができる。即ち金属強化層はほとんど研削する必
要がない。尚バツクメタル１の外径が若干収縮す
るが、この点に関しては通常の鍛造手段或は圧延
機による粗加工を行なうことができるので最終仕
上げのときに寸法調整ができる様に少し大きめに
寸法を設定しておけば何ら問題は生じない。 実施例 ２ 次に原料粉末８としてセラミツクス粉末を使用
した場合の実施例について説明する尚説明の便宜
上第６〜８図を用いて説明するが、基本的な構成
は第１図及び第４図に示した構成と何ら変ること
はなく、対応する部分には同一の参考符号を付
す。 使用した各部材の材質は下記の如くである。 バツクメタル１：S45C［外径56mm〓、内径36mm
〓、170mm ］ インナーメタル３ａ：SUS304［外径30mm〓］ 上蓋５：S45C セラミツクス粉末：３モルY2O3―ZrO2（PSZ） 上記の様な材料を用い、第６図に示す様に有底
筒状のバツクメタル１内にインナーメタル３ａを
挿入し、バツクメタル１とインナーメタル３ａと
によつて形成された環状中空部２内にセラミツク
ス粉末を充填し、脱気用を兼ねた充填用パイプ４
を設けた上蓋５によつて充填部分（環状中空部
２）の上部を覆い、脱気・密封する。第７図には
組立体を密封した状態を示しており、第７図中１
０は溶接部分である。 第７図に示した状態の組立体を前記第４図（又
は第３図）に示した様なHIP装置９内に挿入し、
1300℃、1500atm（Ar）で１時間のHIP処理を行
なつた。その後バツクメタル１の外周部を旋削加
工すると共に両端部を切断してインナーメタル３
ａを除去することによつて、第８図に示す様なバ
ツクメタル１の内周側にセラミツクス強化層１１
が形成された金属―セラミツクスの複合構造管を
得た。 セラミツクス強化層１１は、特に研削加工仕上
げを行なつたわけではないが、30±0.1mm〓程度の
精度を得ることができ、且つ表面粗度も1sが得ら
れた。これはインナーメタル３ａの表面仕上げ精
度にほぼ対応したものである。 この様にして形成されたセラミツクス強化層１
１はその密度が6.10ｇ／cm3であり、これは充填密
度（相対密度）100％に相当する。 尚セラミツクス粉末としてSiCとバイコールガ
ラスの混合体を用いて、上記実施例と同様の条件
にて実験を行なつたが、相対密度99％以上の優れ
たセラミツクス強化層１１を有する金属―セラミ
ツクス複合構造管が得られた。 本発明によれば金属―セラミツクス複合構造管
の高精度に製造することができるので、難加工性
のセラミツクスを硬化層とする場合には最終仕上
げ加工を極力避せることができ、特に有益であ
る。又本発明によれば、インナーメタル３ａの形
状を種々変更することにより、希望する形状の金
属セラミツクス複合構造管を製造することができ
る。例えば第９図に示す様な形状のインナーメタ
ル３ｂを使用することによつて、第１０図に示す
様なノズル１２を得ることができる。 ［発明の効果］ 以上述べた如く本発明によれば、既述の構成を
採用することによつて各種複合中空部材の製造時
における寸法精度をより高精度にすることが可能
となり、よつて生産性向上に大いに寄与し得るも
のである。
第１図は本発明方法に従つて構成される鋼製シ
リンダーの概略説明図、第２図は従来技術を示す
概略説明図、第３図は第２図に示した従来技術の
HIP処理を行なう状態を示す概略説明図、第４図
は本発明方法にてHIP処理を行なう状態を示す概
略説明図、第５図１，２は寸法測定箇所を示す横
断面図、第６図は原料粉末にセラミツクス粉末を
用いた場合の製造工程を示す概略説明図、第７図
は第６図に示した組立体を溶接密封した状態を示
す断面図、第８図は金属―セラミツクス複合構造
管を示す断面図、第９図はインナーメタル３ｂの
形状を示す側面図、第１０図はノズル１２を示す
断面図である。 １……バツクメタル、２……環状中空部、３…
…インナーパイプ、３ａ，３ｂ……インナーメタ
ル、５……上蓋、６……下蓋、９……HIP処理装
置、１０……溶接部分。
リンダーの概略説明図、第２図は従来技術を示す
概略説明図、第３図は第２図に示した従来技術の
HIP処理を行なう状態を示す概略説明図、第４図
は本発明方法にてHIP処理を行なう状態を示す概
略説明図、第５図１，２は寸法測定箇所を示す横
断面図、第６図は原料粉末にセラミツクス粉末を
用いた場合の製造工程を示す概略説明図、第７図
は第６図に示した組立体を溶接密封した状態を示
す断面図、第８図は金属―セラミツクス複合構造
管を示す断面図、第９図はインナーメタル３ｂの
形状を示す側面図、第１０図はノズル１２を示す
断面図である。 １……バツクメタル、２……環状中空部、３…
…インナーパイプ、３ａ，３ｂ……インナーメタ
ル、５……上蓋、６……下蓋、９……HIP処理装
置、１０……溶接部分。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ バツクメタルを構成する金属管内に中空部を
形成する為の中実金属中子を挿入して両者間に環
状中空部を形成し、該環状中空部に原料粉末を充
填した後、当該充填部を脱気、密封後HIP成形す
ることを特徴とする複合中空部材の製造方法。 ２ 原料粉末がアトマイズ金属粉末である特許請
求の範囲第１項に記載の複合中空部材の製造方
法。 ３ 原料粉末がセラミツクス粉末である特許請求
の範囲第１項に記載の複合中空部材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2105286A JPS62180005A (ja) | 1986-01-31 | 1986-01-31 | 複合中空部材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2105286A JPS62180005A (ja) | 1986-01-31 | 1986-01-31 | 複合中空部材の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62180005A JPS62180005A (ja) | 1987-08-07 |
| JPH0125362B2 true JPH0125362B2 (ja) | 1989-05-17 |
Family
ID=12044140
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2105286A Granted JPS62180005A (ja) | 1986-01-31 | 1986-01-31 | 複合中空部材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62180005A (ja) |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52136846A (en) * | 1976-05-13 | 1977-11-15 | Takayoshi Kobayashi | Metal molded articles and method of the same |
| US4104787A (en) * | 1977-03-21 | 1978-08-08 | General Motors Corporation | Forming curved wafer thin magnets from rare earth-cobalt alloy powders |
| JPS5888181A (ja) * | 1981-11-19 | 1983-05-26 | 株式会社神戸製鋼所 | セラミツクス異形材の熱間静水圧プレス成形法 |
| JPS60181208A (ja) * | 1984-02-28 | 1985-09-14 | Hitachi Metals Ltd | プラスチツク成形機用多軸シリンダの製造法 |
-
1986
- 1986-01-31 JP JP2105286A patent/JPS62180005A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62180005A (ja) | 1987-08-07 |
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