JPH01254367A - 表面改質部品及びその製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は表面改質部品とその製造方法に係り、特に耐摩
耗性を必要とするポンプの羽根車やケーシングに好適な
表面改質部品及びその製造方法に関する。

〔従来の技術〕

たとえば、ポンプ部品の耐摩耗性を向上させるためには
、部品材質そのものを耐摩耗性のあるものとする方法（
第１の方法）、部品表面に耐摩耗コーティングを施す方
法（第２の方法）、表面のみに焼入れなどの熱処理を施
して硬化する方法（第３の方法）、金属とセラミックス
粒子との複合材で部品をつくる方法（第４の方法）など
が挙げられる。

第１の方法に属するものとして、たとえば鋳鉄の場合に
は高Ｃｒｕｊ鉄、鋳鋼の場合には高Ｍ　ｎ　！８鋼（ハ
ツトフィールド鋼）などがあげられる。後者は加工硬化
による表面硬化を狙ったものである。

いずれも、耐摩耗性を向上させるための合金元素を添加
する方法であり、これによって部品全体の硬さが向上す
る。

第２の方法に属するものとして部品表面への硬質クロー
ムメツキ、セラミックス粒子を分散させた無電解Ｎｉメ
ツキ、セラミックス溶射などが挙げられる。

第３の方法に属するものとして、高周波加熱やプラズマ
加熱などによる表面焼入れ、浸炭もしくは窒化焼入れな
ど、要するに鉄のマルテンサイト変態を利用して金属表
面を硬化する方法がある。

第４の方法に属するものとして、金属粉末にセラミック
ス微粒子を混合して成形し、これを焼結させる方法があ
る。

この第４の方法に属するものとして、例えばアルミナと
鉄粉をバインダを用いて焼結した超硬工具があげられる
。

なお、この種のものとしてたとえば特開昭６０−２１６
９６８号、特開昭６０−２２３６５５号、特開昭６２−
１２７１５８号、特開昭５９−１４７７６９号、特開昭
５６−６６３６９号等があげられる。

〔発明が解決しようとする課題〕

前述の方法は、ポンプ部品、特にしゅんせつポンプ、海
水ポンプ、汚水ポンプなどにおいて土砂などによる摩耗
を防止するためには問題を有する。

すなわち１部品全体を耐摩耗性のあるものとする第１の
方法は、ビッカース硬さ（以下ｒＨｖＪと略す）で、せ
いぜい５ｏｏ（Ｈｖ５ｏｏ）である。

これに対し、珪砂はＨｖ４７００〜８００なので硬さの
面で劣る。

さらに、この方法の表面層のみならず内面も硬化してい
るので、耐摩耗性が良好であっても２部品全体の耐衝撃
性の低下を招く。

一般に材料は硬くなると脆くなるからである。

従ってこの方法は表面層には耐摩耗性を必要とし、部品
全体としては強じん性を必要とする用途には適合しない
、また、全体を高品質とするためコストも上昇する。

部品表面に耐摩耗のメツキやセラミックス溶射などのコ
ーティングを施す第２の方法には次の問題がある。溶射
は厚さの均一性を得るのが雛しい。

メツキの厚さは比較的に均一であり、特に無電解メツキ
の厚さ均一性は優れている。そして硬質クロームメツキ
も「複合メツキ」も皮膜自体の硬さは前者が）（ｖ９０
０、後者がＨｖ　１３００はどあり普通鋼がＨｖ２００
〜３００程度であるのと比べると５〜７倍もの硬さを有
しており、皮膜の耐摩耗性はすぐれている。

しかし、これらの薄い皮膜（通常メツキは、５０μｍ以
下、溶射は５００μｍ以下）が摩耗に耐えられる条件以
下であれば良いが、条件が更に苛酷で皮膜が消失するよ
うな場合には、その背後の素地の摩耗損傷は急激に増大
し、終局的には部品がその用を果たさなくなる。

例えば鋳鉄面に上記メツキ（２０μｍ）を施し、水と砂
の混合物を試験面に高速噴射したところ０．５分程度で
メツキは全て摩耗剥離してしまった。

表面熱処理などによる第３の方法は、加熱によって製品
の形状寸法が狂うこと、割れの発生などがみられる。し
たがってその後、再度の機械加工を要する。

特に素材が鋳鉄の場合には黒鉛の膨張により製品に割れ
が発生するためこの方法は殆んど行われていない。

金属粉末にセラミックス微粒子を混合して成形し、これ
を焼結させる第４の方法は、第１の寸法と同じように部
品全体を高硬度化することになる。

すなわち、この方法は表面層のみならず内面も高硬度化
してしまうので耐摩耗性は良好なのであるが、反面この
ことは部品全体の耐摩耗性の低下を招きやすい、また、
全体を高品質にするのでコスト上昇も大きい、従って、
この方法は表面層には耐摩耗性を必要とし、部品全体と
しては強じん性を必要とする用途には適合しない。

また、セラミックスを鋳ぐるむ方法もあるが、この方法
の場合、形状がパイプ状のものに限られる上、金属を外
側に位置させる必要があり、極めて限定的な用途にしか
適用できない。

異種金属、または同系の金属で特殊成分を含む部材を鋳
ぐるむ方法もある。しかし、この方法では母材溶湯と鋳
ぐるみ部材との接合を十分にするため部材の予備加熱工
程が必要となってくる。また、この部材を挿入した形の
鋳型は寸法精度が出にくい、さらに、製造工程も複雑と
なるなどの欠点がある。

本発明の目的は、特別な予備加熱工程を必要とすること
なく、母材と鋳ぐるみ部材との接合を十分に行うことが
できる表面改質部品の製造方法を得ることにある。

本発明の他の目的は、土砂など高硬度の粒子を含む流体
を取扱う水中ポンプ用部材として耐摩耗性及び靭性に優
れた表面改質部品を得ることにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の特徴は、鋳型用ワックス模型と鋳ぐるみ材を一
体成形し、これを鋳型中に埋設し、その後前記鋳ぐるみ
材を加熱して前記ワックス模型を消失させ、同時に前記
鋳ぐるみ部材を鋳込金属の融点以上に加熱し、その後金
属溶湯を鋳込み、それによって高温加熱された鋳ぐるみ
材と金属溶湯とを溶融密着させる表面改質部品の製造方
法にある。

本発明の他の特徴は、中子材と鋳ぐるみ材を一体成形し
、これを鋳型中に埋設し、その後前記鋳ぐるみ材を加熱
して前記中子材を消失させ、同時に鋳ぐるみ部材を高温
に加熱した状態で金属溶湯を鋳込み、それによって高温
加熱された鋳ぐるみ材と金属溶湯とを溶融密着させる表
面改質部品の製造方法にある。

本発明の更に他の特徴は、鋳型用ワックス模型と鋳ぐる
み材を一体成形し、前記模型の湯口部を固体鋳込金属と
接触させて鋳型中に埋設し、その後高周波誘導誘導加熱
して前記鋳ぐるみ材及び鋳込金属を加熱し、その熱によ
って前記ワックス模型を消失除去させ、同時に形成され
た鋳型空洞中に前記固体鋳込金属を溶融して鋳込み、高
温加熱された鋳ぐるみ材と溶融鋳込金属とを溶融密着さ
せる表面改質部品の製造方法にある。

本発明の更に他の特徴は、セラミックス粒子の成形体の
粒子間隙に溶融金属を浸入させて作った複合体を鋳型空
洞の内壁の所定箇所に設置し、前記複合体の温度を鋳込
金属の融点以上とし、その後複合体と鋳型との間に形成
される鋳型空洞に溶融金属を鋳込む表面改質部品の製造
方法にある。

本発明の他の特徴は、高硬度粒子を含む液体に直接接触
するポンプ用部品の表面層を高硬度部材とし、前記部品
の内部を金属とし、表面高硬度部材と前記金属との間の
境界部は前記高硬度部材と前記金属との複合層であるポ
ンプ用表面改質部品にある。

本発明の更に他の特徴は、土砂を含む流体を扱うポンプ
において、前記流体に直接接触するポンプ用部品の表面
層を高マンガン鋳鉄、高マンガン鋳鋼、　５ＵＳ３０４
．高Ｃｒ鋳鉄のうちいずれかとし、前記部品の内部を耐
ｗｆｉ撃性に優れ引張り強さの大きい鋳鋼などの金属で
構成したポンプ用表面改質部品にある。

本発明の他の特徴は、高硬度粒子を含む流体に直接接触
するポンプ用部品の表面層を金属にセラミックス粒子を
分散させた複合体とし、前記部品の内部を金属としたポ
ンプ用表面改質部品にある。

〔作用〕

上記本発明の表面改質部品の製造方法において。

ワックス模型など加熱によって消失する部材を中子材と
して使用するものでは、中子材を消失させるための加熱
工程あるいは鋳ぐるみ部材の加熱工程において、中子材
の消失と鋳ぐるみ部材の加熱の両方を同一の加熱装置で
同時に行うことができる。すなわち、中子材を消失させ
るために与えた熱を鋳ぐるみ部材の加熱にも利用でき、
鋳ぐるみ部材を加熱するための特別な加熱工程及び加熱
装置が不要になる。

また、本発明の表面改質部品は、表面層は高硬度で、内
部は靭性が優れているので、これを高硬度粒子を含む流
体に直接接触するポンプ用部品として使用すれば、ポン
プ用部品の寿命及び強度を大幅に改善できる。

さらに、本発明の製造方法によれば、上記のような優れ
た表面改質部品が得られるだけでなく。

表面層を形成する複合体または鋳ぐるみ部材の温度を鋳
込金属の融点以上に加熱した状態で溶融金属を鋳込むの
で、複合体中の金属も溶融して溶融鋳込金属と一体とな
る。また、鋳ぐるみ部材の場合には、幼ぐるみ部材の接
合面をのこ刃状など複雑な形状としておくことにより、
溶融金属はその粘度が鋳ぐるみ部材と接する部分の粘度
が更に低下するので、溶融金属を鋳ぐるみ部材の複雑な
接合面によく行きれたらせることができる。したがって
、高度の高い表面部材と靭性の優れた母材金属とが強固
に結合した表面改質部品が得られる。

〔実施例〕

まず、表面改質部品の基本的な構造について説明すると
、耐摩耗性を必要とする金属部品の表面層は第１図（ａ
）のような構造となっている。

すなわち表面層、たとえば表面から５ｍｍていどの厚さ
（この厚さは場合によって変化させる）はＳｉＣやＢｓ
Ｃ、ＡＱｚ０８などのセラミックスの高硬度粒子と素地
としての金属の複合体とし、それ以外の部分は金属層と
する。素地金属１をスチール、高硬度粒子２をＳｉＣ粒
子とした場合、スチール１とＳｉＣ粒子２の複合層（第
１図（ａ））に土砂などの硬い粒子が衝突すると、土砂
類は一般に硬さがＨｖ　７００程度なので素地金属であ
るスチール（Ｈｖ２００〜３００）１は、ＳｉＣと比べ
れば軟いので選択的に摩耗し、高硬度のＳｉＣ粒子２の
頂部が突出した形になる（第１図（ｂ）参照）。

次に、土砂は突出したＳｉＣ粒子２のみに衝突するが、
これはＨｖ″Ｆ２６００もあり素地金属と比べて硬さが
９〜１３倍もあるので殆んど摩耗しない。

この原理により、ポンプ部品において必要な箇所の耐摩
耗性は大幅に向上する。かつこの部品は素地が金属（ス
チール）なので、オールセラミックス製品にありがちな
脆性を示すことがなく高速回転体であっても安心して使
用できる。

したがって１部品の耐久寿命は大幅に向上する。

次に上述した表面改質部品の製造方法の全体ブロセスを
第２図により説明する。

（１）ＳｉＣ粒子などのセラミックス粒子にバインダー
（コロイダルシリカなどの無機バインダー）を夕景添加
した混合物を金型３ａ、３ｂによって形成された間隙に
つき固め成形し、乾燥硬化層４を形成させる（第２図（
、））。

（２）次に、金枠５ａ内に予め成形したセラミックス紡
型５中に前記乾燥硬化層４をセットし、上部より溶融金
属８（スチール溶湯）を注入する。

このとき、鋳型５の下部に設けたフィルタ６を通して減
圧箱７から真空吸引し、ＳｉＣ粒子の隙間にスチール溶
湯８を浸透させる（第２図（ａ））、その後直ちに余剰
分の溶湯８を型外に除去する。これによりＳｉＣ粒子と
スチールの複合体９をつくる。

（３）次にこの複合体９をＳｉゴムでつくったメス型１
０中の所要箇所にはめ込む（第２図（ｃ））。

（４）さらに湯口上部より溶融ワックス１１を注入し、
必要箇所に複合体９を含んだワックス模型をつくる（第
２図（ｃ））。

模型材としてはワックスが良い、インサート材を埋設し
たＳｉゴム鋳型１０の空洞に溶融ワックスを注入させた
のちワックスが凝固するのをまって、Ｓｉゴム型１０を
除去する。これにより、耐摩耗を要する必要箇所に複合
体が設置されたワックスの一体模型１１Ａ（第２図（ｄ
）参照）を得ることができる。

（５）次に、この模型１１Ａを枠体１２中に設置し。

周囲に鋳型材を充填する（第２図（ｄ））。

（６）加熱することによりワックスを溶融し鋳型１３外
に除去する。したがって複合体９を内包した鋳型空洞が
形成される。

（７）　＆Ｉ型１３を高温雰囲気内におくことによって
複合体９を加熱し、鋳型下部より減圧吸引しつつ湯口上
部よりスチール溶湯１４を鋳込み（第２図（ｅ））　、
複合体９と溶湯を融着させ一体化した鋳物１５を得る（
第２図（ｆ））、ａｉ込金金属Ｆｓ、ＡＱ、Ｃｕ、もし
くはこれらの合金などいかなるものであってもかまわな
い。

上記実施例において、乾燥硬化層４はＳｉＣ粒子の他に
、Ａ　ｎ　ｚ○８９−Ｂ４Ｃあるいは工業用ダイヤモン
ドなど素地金属に比べ高硬度の粒子（硬質。

粒子）であれば良い。これらの粒子の硬さの概略値は、
ＡＱｚＯｓがＨｖ初１０００〜１３００゜ＳｉＣがＨｖ
４２６００．Ｂ４ＣがＨｖ　４４０００゜ダイヤモンド
がＨｖ畔８０００である。

また、複合体とは、粒子２の成形体に形成された間隙に
溶融金属を含浸させたもので、粒子２を無機バインダー
（コロイダルシリカｅｔｃ）などと共に混合し、これを
金型による所定の空洞に充填し、その後溶融金属を粒子
間隙に注入充填したものである。なお、バインダーは鋳
込み金属の融点との関連で決められる。すなわち、鋳込
み金属の融点において粘結力を喪失しないバインダーな
ら何でも良い、望ましいものとしてコロイダルシリカな
どの高融点バインダーがあるが、エチルシリケートでも
水ガラスでも時には使用できるし、例えば鋳込み金属が
Ｓｎならば有機粘結剤のフラン樹脂などでもよい、この
バインダーは少量で粘結力を発現できるものが望ましい
。

鋳型材１３の材質としては、溶融金属を鋳込むことがで
き、かつ空洞中に内包した複合体を加熱する際の温度に
耐えられるものならば、いかなる骨材、バインダーを用
いた鋳型であってもかまわない、具体的にはＣＯｚ鋳型
などの無機鋳型の応用が広いがフラン型などの有機鋳型
であっても鋳鉄鋳込なとでは差しつかえない、なお鋳型
は必ずしも一体鋳型でなくてよい。

また雰囲気加熱の場合、峙型壁の厚さはできるだけ薄肉
であることが望ましい。

鋳型の加熱方法としては、雰囲気加熱が一般的である。

しかし高周波誘導加熱をすれば迅速に加　。

熱できる。

次に、本発明の具体例を述べる。

（例１） 第３図に示すように２分割の無機自硬性鋳型１６のキャ
ビティの内壁に第２図に示す方法で別途成形した１　０
０ｍｅｓｈビークのＳｉＣ粒子とスチールとの複合体１
７を設置した。

次に、この鋳型１６を金枠１８，１９内にセツトし、上
金枠１９の中央部の開口１９ａから６００℃の熱風を吹
込みＳｉＣ粒子層を約５００℃に加熱した。

ソノ後、１４００℃の鋳鉄Ｔ！？ｉ湯２ｏを鋳型１６の
頂部から注入した。

溶湯２０が凝固したのち鋳型１６を除去した所、鋳物表
面下Ｏ〜５ｍ鳳のところがＳｉＣ粒子の鋳鉄の複合層と
なっている部品を得ることができた。

（例２） 第４図に示すように多分割鋳型２１　（３００■ａｓｈ
の鉄粉：１００重量部、３帯水ガラス＝６重量部のＣＯ
ｚ鋳型）の内壁に４ｍ＋ｓの厚さに１５０■ａｓｈのＳ
ｉＣ粒子と黄銅の複合体２２を設置する。

この複合体２２は、１５０ｍａｇｈＳ　ｉ　Ｃ粒子＝１
００重量部、１０％ＰＶＡ　（ポリビニルアルコール）
水溶液７重量部の均一混合物を乾燥させたものと黄銅の
複合体である。

鋳型２１の外側に高周波コイル２３を設置し、高周波に
よって鉄粉鋳型２１を誘導加熱し約８００℃に加熱し、
その熱をＳｉＣ複合体２２に伝えることにより、複合体
２２を同様の温度とする。

次に、金枠２４を、鋳型２１の上部に設置し、湯口部よ
り黄銅溶湯２５を鋳込み、その後ただちに、場面に３気
圧の加圧空気を掛けることにより、溶湯２５と複合体２
２とは緊密に接触し一体化する。

溶湯２５の凝固後、型ばらしをして、表面に耐摩耗層を
有する黄銅部品を得た。

第４図の例で得られた表面改質部品は水中ポンプに使用
されるインデューサであって、このインデューサの水中
ポンプへの適用例を第５図〜第８図により説明する。

図において、２６はケーシング、２７はケーシング２６
内に設けられた遠心羽根車、２８は吸込口、２９は吸込
口２８中で羽根車２７と共に回転するインデューサで、
第４図の例で得られたものである。３０は圧力逃し弁で
、この圧力逃し弁３０はインデューサ両側に接続され、
インデューサ２９を出入口の圧力差が予め決められたレ
ベル以上になったとき、流体をインデューサ２９の上流
端へ戻すように開放されるものである。

本発明の表面改質部品の適用部分は、インデュ。

−サ２９の他に１本実施例では羽根車２７およびケーシ
ング２６にも適用されている。すなわち、第６図〜第８
図に示すように、それぞれのポンプ部品（羽根車２７、
インデューサ２９．ケーシング２６）に表面改質層２７
ａ、２９ａ、２６ａがそれぞれ形成されている。なお、
上記表面改質部品の改質層はＳｉＣ粒子で、１００■ａ
ｓｈと３００■ａｓｈの１：１混合粒と鋳鋼（５４５Ｃ
）の複合体となっており、その層の厚さは約２Ｉ１ｍｌ
以下である。

さらに、上記表面改質部品の母材は鋳鋼である。

このような表面改質部品で構成された水中ポンプを、土
砂などの粒子を含む流体用として使用したところ、ポン
プ部品の耐摩耗性は著しく良好であり、かつ内部を金属
としているので、靭性も良好であった。

このように１本発明の表面改質部品は、土砂など高硬度
の粒子を含む流体を取扱う水中ポンプ用部品として耐摩
耗性及び靭性に優れている。

次に、本発明の表面改質部品の他の例を述べる。

上記実施例では表面改質層をセラミックスなどの高硬度
粒子で構成したが、以下述べる例では鋳鋼などの母材金
属の表面に異種酸部分の部材（例えば高Ｍｎ鋼など）を
鋳ぐるみの手段で結合し、厚さ５１１！１程度の硬質層
をつくるようにしたものである。このようなものであっ
ても、これを上記実施例と同様ポンプ部品に適用するこ
とができ、部品表面の例えば高Ｍｎ鋼に土砂などの硬い
粒子が筒突すると高Ｍｎ鋼は応力を受けて加工硬化する
ので、はとんど摩耗しない、また、母材金属は鋳鋼など
の金属を使用しているのでＮ撃性及び引張り強さについ
ても優れている。さらに、本実施例では表面のみが高Ｍ
ｎ鋼であるので、高Ｍｎ鋼に特有な難加工性を示すこと
もない。

上記表面層を構成する部材としては、高Ｍ　ｎ　ｆＪ鉄
、高Ｍｎ鋳鋼、　５ＵＳ３０４．高Ｃｒ　（２５％）鋳
鉄などが耐摩耗上好適である。特に５ＵＳ３０４耐食性
にも優れている。

なお、上記のような表面改質部品の製作に当っては、鎚
ぐるみ部材（表面層を形成する部材）３１の結合面を第
９図に示すように、凹凸部３１ａに加工しておくのがよ
い、また、第１０図に示すように、凹凸部３１ａに貫通
孔３１ｂを形成しておくとより好適である。

鋳込金属（母材金属）としては鋳鋼もしくは鋳鉄溶湯で
あれば何でも良い。

鋳型は、鋳ぐるみ材の加熱温度、鋳込金属の融点を考慮
してその種類を決める。

鋳型の加熱方法としては、鋳型全体を炉中にセットする
雰囲気加熱が一般的であるが、鋳込直前に熱風発生機な
どによって局部加熱しても良い。

特に有効なのは、最も高温加熱できる高周波、中周波な
どによる電磁誘導加熱方式である。但し、この場合、鉄
系金属でなければ加熱は出来ない。

（！ｓぐるみ材、もしくは鋳型中に埋設された固体鋳込
金属の近傍に鉄など誘導電流が流れる材質のものを設置
すれば鉄系金属でなくても加熱す、）次に第１１図によ
り、上述した表面改質部品の製造方法を説明する。

まず（ａ）図に示すように、５Ｏ３３０４＠の鋳ぐるみ
部材３２を用意する。これを所定形状の空洞を有する分
割鋳型中に設置し、前記空洞にポリエチレングリコール
（＃４０００）（以下ＰＥＧと略す）を注入して凝固さ
せ、（ｂ）図に示すように鋳ぐるみ部材３２とＰＥＧ３
７の合体した模型３３をつくる。

次に（、）図に示すように、模型３３の周囲に鋳物砂３
４を充填し鋳型３５をつくる６次に。

（ｄ）図に示すように、高周波誘導コイル３６に通電し
て、鋳ぐるみ部材３２を徐々に加熱するとその熱により
ＰＥ０３７は溶は出し、約２５０℃で気化するので、鋳
型３５内に空洞が形成される。

その後もコイル３６に電流を流し部材３２を溶融点近く
まで加熱する。溶融点近くまで加熱された後、（８）図
に示すように、鋳型３５内空洞に１７００℃の普通鋼溶
湯３８を鋳込んで、そのまま凝固させる。その結果、部
材３２の下部は溶湯３８と反応し、相互に溶は合って普
通鋼表面の所定部と５ＵＳ３０４の部材３２とが完全に
一体化する（（ｆ）図）、その後、鋳物砂３４などを除
去することにより、（ｇ）図に示すように、Ｓ［ｌ５３
０４製の鋳ぐるみ部材３２と母材金属３８ａが強固に一
体化された表面改質部品が得られる。この部品は耐摩耗
性及び耐食性に優れている。

本発明の表面改質部品の製造法の他の例を第１２図によ
り説明する。

（１）別途成形した高Ｍｎ鋼の鋳ぐるみ部材３９を２分
割金型（メス金型）４０中の所要箇所にハメこみ、さら
に湯口上部より溶融したワックス４１を注入する（（ａ
）図）。これによって、（ｂ）図に示したようなワック
ス模型４２が得られる。

（２）次に、ワックス模型４２を枠体中に設置して周囲
に鋳型材（鋳物砂）４４を充填し、鋳型４３をつくる（
（Ｃ）図）。

（３）次に、（ｄ）図に示すように、鋳型４３の外側に
設置した高周波コイル４５に通電し、ｕｊぐるみ部材３
９に誘導電流を発生させることにより１部材３９を昇温
させ、同時にワックス４１を溶融し、鋳型４３外に除去
する。この結果。

鋳ぐるみ部材３９を内包した鋳型空洞が得られる。

（４）その後直ちに鋳型４３を反転し、コイル４５によ
る加熱を継続し、鋳ぐるみ部材３９が約１２００℃に昇
温した時点で普通鋼４６を鋳込む（（ｅ）図）。

（５）　！？通銅鋼４６凝固した時点で鋳型材４４を除
去することにより、（ｆ）図に示すように、耐摩耗性の
高Ｍｎ鋼３９が先端に鋳ぐるまれた普通鋼鋳物（この実
施例では、ポンプ部品としてのインデューサ）が得られ
た。

次に１本発明の表面改質部品の製造法の更に他の例を第
１３図により説明する。

（１）別途成形した高Ｃｒ鋳鉄部材４７を２分割の金型
４０中の所要箇所に設置し、さらに湯口上部よりＰＥ０
４８を注入し、下部に鋳ぐるみ部材４７を含んだワック
ス模型４９をつくる（（ａ）及び（ｂ）図）。

（２）次に、これを枠体中に設置し、周囲に鋳型材４４
を充填する。なお、鋳型材４４の充填時に、鋳込金属（
鋳鉄：Ｆｅ１２）のブロック５０の一端の湯口部に接触
するように設置し、その周囲にも鋳型材４４を充填し鋳
型５１をつくる（（Ｃ）図）。

（３）鋳型３の外側に設置した中周波コイル５２に通電
し、部材４７及び金属ブロック５０に誘導電流を発生さ
せることにより、部材４７と金属ブロック５０を昇温さ
せ、この熱をもってＰＥＧ４８を溶融し鋳型５１外に除
去し鋳型空洞を形成する（（ｄ）図）。

（４）その後、鋳型５１を反転し、更にコイル５２に電
流を流し、金属ブロック５０の加熱をつづけ、溶融状態
に至らしめ鋳込適正温度まで昇温させる０次に若干鋳型
５１を傾けることによって、鋳型５１の空洞に溶湯５０
ａを鋳込む。この時１部材４７は同時に昇温（約１００
０℃）されているので、溶湯と互いに溶けあい金属的に
接合する（（ｅ）図）。

（５）その結果、（ｆ）図に示すように耐摩耗性の高い
高Ｃｒ鋳鉄（２５％Ｃｒ）４７が鋳ぐるまれた普通鋳鉄
部品（ポンプ用のインデューサ）が得られる。

第１１図〜第１３図に示した製造法で得られた表面改質
部品は、前記第５図〜第８図に示した実施例と全く同様
に、水中ポンプ用部品として適用できる。この場合にも
第５図〜第８図の場合と同様の効果が得られる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、表面層は高硬度もしくは加工硬化性の
特殊耐摩耗性を有し、内部は通常の鋳鋼（鋳鉄）等、特
殊表面特性を有する普通鋳鋼品（普通鋳鉄品）の表面改
質部品を得ることができ、このような表面改質部品は耐
摩耗性と靭性を併せもつ優れたものであり、特に土砂な
ど高硬度粒子を含む流体を扱うポンプ用部品として極め
て優れたものである。

また、本発明の表面改質部品の製造方法によれば、ポン
プ用として優れた表面改質部品が得られるだけでなく、
表面層を形成する複合体の温度を鋳込金属の融点以上に
加熱した状態で溶融金属を鋳込むので、高度の高い表面
部材と靭性の優れた母材金属とが強固に結合した表面改
質部品が得られるという効果がある。

さらに１本発明において、ワックス模型を使用する製造
方法においては、ワックス模型を消失させる加熱工程で
同時に鋳ぐるみ部材の加熱も行うので、鋳ぐるみ部材の
加熱のための特別な加熱装置や加熱工程が不要であると
いう効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の表面改質部品の使用過程を説明する図
、第２図は本発明の表面改質部品の製造工程の説明図、
第３図は本発明の製造方法の具体例を説明する図、第４
図は本発明の製造方法の他の具体例を説明する図、第５
図は本発明の表面改質部品をポンプ部品に適用した場合
の例を示す縦断面図、第６図は第５図のＶＩ−ＶＩ線矢
視方向に見た羽根車の断面図、第７図は第５図のＡ部拡
大図、第８図は第５図のＢ部拡大図、第９図及び第１０
図はそれぞれ本発明の他の例の表面改質部品の峙ぐるみ
部材を拡大して示す要部断面図、第１１図〜第１３図は
それぞれ鋳ぐるみ部材を用いる表面改質部品の製造工程
の各側を示す説明図である。 １・・・スチール、２・・・高硬度粒子、８・・・溶湯
、９゜２２・・・複合体、１１Ａ・・・ワックス模型、
２９・・・インデューサ、２６ａ、２７ａ、２９ａ・・
・表面改質層、３１，３２，３９，４７・・・鋳ぐるみ
部材。 ５０・・・固体鋳込金属。 代理人　弁理士　小川勝男ｊ・・、二＼□゛二・（譬−
７ −，，−７ 第　ｌ　因 （ＣＬ） ２Ｓａｃ＠号鳴破蔑紗躬 第２図 ６フイルク　　　９　４吟゛型 ７　沫足情 第　３　図 弔斗記 ネｆｌ！１　　　　　　鴇ｔの 第　７　の　　　　　　　　　葛　８　口為４哀３　衣
Ｉ！ｆｆｃｔ’ｗ４ ＄　９　口 ３／　　＠＜’ＳλｗＰ巷 第１／ε （幻 場１　）２　ｌ！１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、高硬度粒子を含む流体を取扱う水中ポンプ用の部品
   の表面層を金属にセラミックス粒子を分散させた複合体
   とし、前記部品の内部を金属としたことを特徴とする表
   面改質部品。 ２、高硬度粒子を含む液体に直接接触するポンプ用部品
   の表面層を金属にセラミックス粒子を分散させた複合体
   とし、前記部品の内部を金属としたことを特徴とするポ
   ンプ用表面改質部品。 ３、セラミックス粒子の成形体の粒子間隙に溶融金属を
   浸入させて作つた複合体を鋳型空洞の内壁の所定箇所に
   設置し、前記複合体の温度を鋳込金属の融点以上とし、
   その後複合体と鋳型との間に形成される鋳型空洞に溶融
   金属を鋳込むことを特徴とする表面改質部品の製造方法
   。 ４、高硬度粒子を含む液体に直接接触するポンプ用部品
   の表面層を高硬度部材とし、前記部品の内部を金属とし
   、表面高硬度部材と前記金属との間の境界部は前記高硬
   度部材と前記金属との複合層であることを特徴とするポ
   ンプ用表面改質部品。 ５、請求項４において、複合層はそれを形成する複数部
   材の成分量割合が一方の部材から他方の部材に近づくに
   したがい徐々に変化するように構成したポンプ用表面改
   質部品。 ６、請求項４において、高硬度粒子を含む液体に直接接
   触するポンプ用部品は羽根車の上流に設けたインデュー
   サであるポンプ用表面改質部品。 ７、鋳型用ワックス模型と鋳ぐるみ材を一体成形し、こ
   れを鋳型中に埋設し、その後前記鋳ぐるみ材を加熱して
   前記ワックス模型を消失させ、同時に前記鋳ぐるみ部材
   を鋳込金属の融点以上に加熱し、その後金属溶湯を鋳込
   み、それによつて高温加熱された鋳ぐるみ材と金属溶湯
   とを溶融密着させることを特徴とする表面改質部品の製
   造方法。 ８、土砂を含む流体を扱うポンプにおいて、前記流体に
   直接接触するポンプ用部品の表面層を高マンガン鋳鉄、
   高マンガン鋳鋼、ＳＵＳ３０４、高Ｃｒ鋳鉄のうちいず
   れかとし、前記部品の内部を耐衝撃性に優れ引張り強さ
   の大きい金属で構成したことを特徴とするポンプ用表面
   改質部品。 ９、鋳型用ワックス模型と鋳ぐるみ材を一体成形し、前
   記模型の湯口部を固体鋳込金属と接触させて鋳型中に埋
   設し、その後高周波誘導誘導加熱して前記鋳ぐるみ材及
   び鋳込金属を加熱し、その熱によつて前記ワックス模型
   を消失除去させ、同時に形成された鋳型空洞中に前記固
   体鋳込金属を溶融して鋳込み、高温加熱された鋳ぐるみ
   材と溶融鋳込金属とを溶融密着させることを特徴とする
   表面改質部品の製造方法。 １０、中子材と鋳ぐるみ材を一体成形し、これを鋳型中
   に埋設し、その後前記鋳ぐるみ材を加熱して前記中子材
   を消失させ、同時に鋳ぐるみ部材を高温に加熱した状態
   で金属溶湯を鋳込み、それによつて高温加熱された鋳ぐ
   るみ材と金属溶湯とを溶融密着させることを特徴とする
   表面改質部品の製造方法。