JPH01502097A

JPH01502097A - 材料にハ−ドフエ−シングを施す方法

Info

Publication number: JPH01502097A
Application number: JP62501302A
Authority: JP
Inventors: ベツドフオード，ゲラルド・モントゴメリイ; リチヤード，ピーター・ジヨン
Original assignee: フリクシヨン・テクノロジイ・リミテツド
Priority date: 1986-02-17
Filing date: 1987-02-13
Publication date: 1989-07-27
Also published as: GB8817851D0; EP0293387A1; GB8603832D0; GB2210572B; CA1263573A; DE3781145T2; US4930675A; JPH0478415B2; DE3781145D1; GB2210572A; EP0293387B1; WO1987004957A1

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】材料にハードフェーシングを施す方法発明の概要［産業上の利用分野］本発明は摩擦サーフェーシングにより材料の刃部に沿いハードフェーシングを施す方法に関する。

［従来の技術］英国特許第５７２７８９号（ハンス・クロップストック）は金属を接続又は溶接する方法に就いて記載しており、この場合、回転する溶接金属のロッド又はバーを処理すべき金属の１部又は部品に連続的にある圧力を掛けながら接触させ、又ある速度でそれに対して移動させ、発生した摩擦熱によりロッド又はバーの端部及び金属が溶接温度に達する如くにしている。

その結果、ロッド又はバーの金属が処理中の金属の上に堆積し、局部的拡大部が形成され、又は２個の併置された金属片が接続され、又はブローホール等が充填されたりする。

従来、ブレード、ナイフ及びギロチン等の刃物は３種類の方法で作られており、その１つは刃物の表面に加炭し熱処理する方法であり、２つ目は刃物に高速度工具鋼を蝋付は又はロール付けする方法であり、３つ目は刃物自体を高速度工具鋼又はその他の代表的切削合金鋼で作る方法である。

［問題を解決するための手段及び作用］本発明は基材の刃部に沿いハードフェーシングを施す方法を提供するもので、回転摩擦により基材の刃部に沿いサーフェーシングし比較的堅い材料の層を機械的に堆積させることと、及び上記層及び基材に鋭い刃を付けるか又は上記層を研磨して耐摩耗性の表面又は座を形成することと、から成っている。

特に好ましい材料は、鉄コバルト及びニッケルから成るグループから選ばれた金属をベースとするマトリックスの中に金属カーバイトを持っている。高い歪率で、又比較的堅い材料又は基材の溶融点以下の高温で行われる本発明の方法により、非常に細かい顕微鏡組織のマトリックスの中に均一に分散した非常に細かく分かれたカーバイトが得られ、その結果、軟鋼又はステンレス鋼の基材に堆積させた時でも、予想以上に良い機械的性質と使用寿命が得られる。この方法は比較的堅い材料に有効に用いられ、その理由は、基材との中間層に於ける混合が最低で、又この中間層で非常に良い結合が得られるからである。このコーティングは、本来は軟鋼又はステンレスが適当な基材材料なのだが、特に堅い材料又は基材でも、厚さが３ｕ以下の基材ならば、害も又許容出来ない程の歪も生ずること無く行なうことが出来る。

本発明により作ることの出来る物品は、意外な程長い使用寿命を示し且つ研ぎ直しの容易なブレード、スケート、弁及び弁座を含んでいる。更に、エクストルーダー（食品及びプラスチック工業に於いて本来の生産設備として又再生設備として広く使用されている）のスクリューの羽の刃に耐摩耗性の表面を作ることが出来る。

更なる実施例として、本発明の方法は、表面硬化することにより、ドライバー及びたがねの如き手工具の刃部を作るのに用いられる。

［図面の簡単な説明］第１図は本発明の方法により刃を作るとき高速度工具鋼のコーティングを施す刃部に沿って示す軟鋼の加工片の概観図、第２図は本発明による摩擦サーフェーシング機械の斜視図、第３Ａ及び３Ｂ図は、許容し得るコーティング範囲に就いて、加工片の異なる取扱い方法を示す本発明による加工片の平面図、第４図は、第３Ａ及び３Ｂ図の加工片をコーティングしている間の、開始から終了までのパラメーター、特に“メクトロード”の圧力及び回転速度の変化を測定した結果を描いた図、第５及び６図は軟鋼上のＴ１工具鋼のコーティングの電子顕微鏡写真、第７図は軟鋼の上に堆積したＴ１工具鋼のコーティングの表面からの深さと硬度との関係を示す図、第８及び９図はステンレス鋼の基材上のステライトの顕微鏡写真、第１０及び１１図は本発明による工具鋼のコーティングを施したスケートの刃部の側面及び断面図、第１２及び１３Ａから１００図はきのこ弁と、本発明の方法によりこれにコーティングを行なう手順を示す部分断面図である。

［実施例］摩擦コーティングにより基材に表面コーティングを施すことは既に知られている。手持ちの機械で丸断面のバー又はロッドを用いコーティングする場合、材料の径は本発明によれば３から２５Ｍであるが、この径は、それにふされしい強力な機械であれば、４０ＩＩＥ以上に拡大することも可能である。

このバーが加圧されながら代表的には１秒当り１から２７７Ｚの円周速度で回転され、基材と界面を接する高温の塑性化された層がバーに形成される。板又はロッド状の基材を回転するバー（これをメクトロードと言う）の面に対して移動させることにより０．２ｍｍ以上の厚さの塑性化された層が基材の表面に出来る。

溶融は未だ起っていないので、一般的に溶融溶接及びスプレーコーティングに付纏う欠陥が生ずることは無い。

本発明は、カーバイドを含有する、鉄ベースの、コバルトベースの又は余り一般的ではないがニッケルベースの合金によるハードフェーシング材を加工片のミルエツジの道筋に沿い有効に堆積させることが出来ると言うことを見出だしたことに基いている。第１図に於いて、軟鋼の加工片１０が断片に切断され、又凹部１２が端部１３に沿って形成されている。この凹部１２は、切削面１４に対し代表的には３５°から５５＠、好ましくは４５°傾き、刃部１５を経て切削面１４に繋がる後面を有し、全体的に角張った形をしている。加工片の後面のこの角度は、高温の塑性化したメクトロード材が上記凹部に沿って進むとき、これが自然な幾何学的形を形成する如き角度となっており、又刃部１５は材料の密着状態を保ち道筋の断面方向に沿う熱発生が連続的になり、出来上がった加工片に結合不充分なコーティングの線状部が成長するのを防いでいる。

この道筋１２の深さ及び幅は加工片１０の及び作るブレードのタイプにより決められる。

回転チャック２６に固定されたメクトロード２４を有するコーティング機械２２のベッド２０にブレードｌＯがクランプ手段（図示無し）によりクランプされる。第２図は、コーティングする位置にブレード１０を置いた機械全体の姿を示している。このコーティング機械は、加工片１０に対する、普通Ｎ／ｍで現わされる所定のメクトロード圧力、メクトロード２４の所定の回転率、及び所定の供給率が維持される如くに、フィードバック制御ループにインプットを行なうセンサーを備えている。

このコーティング法の最初のいわゆるタッチダウン段階、即ち、メクトロード２４の摩擦加熱が平衡状態になるまで行われる段階と、溶接の終了時メクトロード２４が接触しているブレード１０から引上げられる段階とが重要である。厚さ５日の軟鋼と径１０ｍａの高速度工具鋼のバー２４を用いて行なう代表的溶接の場合、タッチダウン段階は５秒を要し、コーティング段階は２００秒を要する。この場合、スピンドルの回転速度は約１２５０ｒｐｃ＋で、加工片ｌＯの供給率は１秒当り４Ｍで、メクトロード圧力は約１２ＫＮである。この結果として厚さ０．７Ｂ又はそれ以上で、代表的な長さ８００Ｈのコーティングが出来る。

出来る層の厚さは、メクトロード２４の材質、メクトロードの径及び影響度は少ないが基材１０の材質及び厚さによって決まる。従って、代表例として、１０８のメクトロードの場合は厚さ０．２から１ｕのコーティングが出来、一方２５Ｍのメクトロードの場合は厚さ０．５から２門のコーティングが出来る。コーティングを繰返せばいかようの厚さのものも作ることが出来る。出来る層の幅は用いられるメクトロードの径と同じである。平行な溶接トラックにより広幅のコーティングをする必要があるような場合、例えば、製紙及びプラスチック工業に用いる工業用大形ギロチンの刃の場合は、径５０Ｍまでのメクトロードが用いられる。

第３Ａ、３Ｂ及び４図に於いては、ブレードｌＯがタッチダウン完了及びリフトオフの開始をそれぞれ規定する線Ａ及びＢを持っている。このタッチダウン段階には５秒を要し、又リフトオフ段階は１秒以下である。タッチダウン及びリフトオフの間の中間段階（即ち、点ＡとＢの間）に、一様な特性を示すコーティングが出来る。第３Ａ図の例の場合はタッチダウン及びリフトオフがスタートプレート７及びエンドプレート８で行われ、加工片の全長に実質的に有効なコーティングが行われるのに対し、第３Ｂ図の例の場合は、タッチダウン及びリフトオフが加工片１０の端部９で行われ、この部分は後に切除される。

ブレード１０にコーティングが施された後、高速度工具鋼の場合は、溶接時の高い硬度からコーティングをテンパーする為の熱処理段階が必要である。

代表的な例として、２次硬化が起る場合は、５６０℃で１時間づつ２回のテンパーが行われる。

コーティングの形成及び熱処理段階が完了した後、コーティングを磨き、刃を付ける為にブレードの刃部がグラインダーに掛けられる。本発明の方法では溶融が行われないので、加工片１０に生ずる歪の程度は一般的な蝋付は又は溶接に比し非常に少ない。

本方法の際立った特徴は、刃部に着せるのに異なった形の２種類のハードフェーシング合金を以て行なう点である。即ち、高速度工具鋼が用いられるときは、同素変態が高温で比較的柔らかいオーステナイトに生じ、最終的に焼入れされて堅いマルテンサイトになる。一方、ステライト形の合金の場合は、同素変態が行われず、コーティングを行うことが出来るように、単に高温での軟化が行われるだけである。摩擦コーティング法の特徴の１つは、コーティング・パラメーターの選択により所望の熱流特性が得られることである。パラメーターを選択し、充分な熱を発生させることにより、最も好ましい状態の摩擦中間層が基材ｌＯに接する部位から、基材ｌＯから僅か離れたメクトロードの部位に向って立上がる。

冶金学的に顕著な利点は、コーティングの間に合金が温間加工され、微細組織による良好な特性が得られることである。

高速度工具鋼の場合、得られる顕微鏡組織は、後に続くテンパ一段階での２次硬化により促進される非常に微細なマルテンサイトのマトリックスの中に複雑に角張ったカーバイト粒子が配列された非常に細かい組織である。マトリックス内のカーバイトの大きさは２ミクロンを超えるものが比較的少なく、マトリックス全体にカーバイトが均一に分布しており、この微細な顕微鏡組織により良好な刃物としての特性が得られることが観測された。普通、高速度工具鋼はもっと粗い顕微鏡組織で、帯状の大きなカーバイト粒子と粗いマルテンサイトのマトリックスを伴っている。コーティングの間メクトロードの平衡条件下で存在するオーステナイトは非常に高い歪率で温間加工されるので、非常に微細な組織をしており、これがこのすぐ後に続く急速冷却の際同様に微細なマルテンサイト構造に変化する。コバルト・ベースの合金の場合は、最終的に得られる組織は一様で、コバルト／コロンビュウムの固溶体マトリックスの中に非常に均一に配列された複雑に角張ったカーバイトを伴なっている。

本発明に就き、以下、例によって説明する。

例１製材機の刃に用いられる軟鋼のブレードがＴ１高速度工具鋼（１８−４−１型）のエツジコーテイング材により１２１ＭＩコーティコーティングコーティングされたブレードは薄断片にされ研磨され、走査電子顕微鏡で検査された。この顕微鏡には後方散乱ディテクターが装着されており、これは顕微鏡写真に原子番号によるコントラストを与えるもので、低い原子番号（２）は黒いコントラストとして、又高いＺ域は明るい部分として示される。第５図は走査電子顕微鏡写真であるが、この図に於いて、良好な中間層により高速度工具鋼の層に接続された軟鋼の上平面部が示されており、微細に分かれ均一に分布したカーバイトが見られる。第６図は後方散乱像モードでの第５図の中間層の拡大写真で、全ての中間層ボイド（黒い部分）の大きさが１ミクロン以下であることが示されているが、このようなボイドは希に出来るものである。マトリックスの同質性はその均一な外観からも明らかである。工具表面に直角に、及び中間層の研磨断面に沿う走査によりＴ１コーティングの硬度がヴイッカースのベンチ会マイクロ硬度計を用いて測定された。１０００ｇ＋ｎｓで測定されたコーティング及び軟鋼基材の硬度はそれぞれ８６０±３０及び１７３±９であった。５０ｇｍ５荷重で中間層の断面に沿って測定された硬度の走査結果が第７図にプロットされている。Ｔ１と軟鋼の境界線で硬度が鋭く低下しているが、これは中間層でのコーティング材料の希釈がほとんど起きていないことを示している。１００１００Ｏ及び５０ｇｍ５荷重で測定された硬度の差はコーティングの厚さによるものと考えられる。

このタイプの長さ２３０１１ＩＩＲのブレード４個が製材機のブロックに取付けられ、針葉樹材を２８．０００７７２かんな掛けした後も刃は正常であった。Ｔ１鋼単味のブレードの代表的寿命は針葉樹材で４，０００ｍである。

例２コーティング直後にブレードが２４時間液体窒素に浸漬され、引続き５６０℃で１時間の熱処理が２回行なわれたことを除き、ブレードが例１と同様に作られた。このブレードを例１と同じ製材機に取付けて試験した結果、針葉樹材を５０．０００ｍかんな掛けした後も使用可能の状態であり、その後このブレードは取除かれた。

例３例１により作られたブレードは材料を０．４ｖａｎ研磨除去することにより研ぎ上げられた。普通のＴｌ鋼のブレードは研ぎ直しで代表的に１−２Ｍの研ぎ代を必要とする。

例４ステンレスＭ（オーステナイト３１６型）のブレードがステライト６の８１ｕＩ幅のコーテイング材によりエツジ・コーティングされた（このステライト６はコバルト／クローム／タングステン／カーボン合金で、Ｃ−１，Ｗ−５，Ｃｒ−２６゜Ｃｏ−残り、を含をし、Ｓ　ｔｏｏｄｙ　Ｄｅｌｏｒｏ　Ｓ　ｔｅｌｌｉｔｅ　ｏｆ’Ｓ　ｖｉｎｄｏｎ、　Ｕ　Ｋ　、から入手出来るものである）。ステライトの鋳放しのヴイッカース硬度は４１０であるが、この堆積コーティングは３０Ｋｇ荷重でのビッカース表面硬度で６６５を、又断面硬度で６４０を示した。この硬度の増加は微細なカーバイトの分布及び非常に微細なマトリックス構造によるものである。第８図に示す上部層はステライトで、下部層はステンレス鋼の基材である。第９図にステライト６のコーティングの細部が高倍率で示されており、微細に均一に分布したカーバイトが見られる。これに反し、普通の酸素− アセチレン法で堆積されたステライト６は粗いデンドライト構造を示し、均質な切断刃にすることは困難である。

例５軟鋼のスケート用ブレード（第１０．１１図）はその下部の両側面に凹みが設けられ、ここにＢＴＩ高速度工具鋼が堆積され、第１図で説明したハード・フェーシング３２が形成され、引続き研磨され、仕上げられる。

例６エンジンの排気管用きのこ弁３４には周辺凹部３６が設けられ、ここにステライト６の層３８が堆積される。このステライト６の代わりにその他のハード・フェーシング合金、例えばトリスチル・レンジ（ｔｒｉｓｔｅｌｌｅ　ｒａｎｇｅ　）のもの（鉄ベースの合金で上記ＳＤＳ社から入手可能）を用いてもよい。

ＦＩＧ、３Ａ、　ＦＩＧ、３Ｂ。

Ｆ［Ｇ、５゜ＦＩＧ、８゜ＦＩＧ、９゜ＦＩＧ、ＩＯ。

補正書の翻訳文提出書（特許法第１８４条の８第如項）昭和６３年８月１６日特許庁長官　吉　１）文　毅　殿２、発明の名称材料にハードフェーシングを施す方法３６特許出願人住所　イギリス国　ボートスマウス、ビー・オー・３．５　キュー・ティ、クアートレマイン・ロード。

ボートスマウス・エンタープライズ・センター（番地なし）名称　フリクション・チクノロシイ・リミテッド国籍　イギリス国４、代理人東京都千代田区霞が関３丁目７番２号　ＵＢＥビル５、補正書の提出年月日１９８８年１月４日６、添付書類の目録（１）補正書の翻訳文　１通明　細　書材料にハードフェーシングを施す方法゛　発明の概要本発明は摩擦サーフェーシングにより材料の刃部に沿いハードフェーシングを施す方法に関する。

英国特許第５７２７８９号（ハンス・クロップストック）は金属を接続又は溶接する方法に就いて記載しており、この場合、回転する溶接金属のロッド又はバーを処理すべき金属の１部又は部品に連続的にある圧力を掛けながら接触させ、又ある速度でそれに対して移動させ、発生した摩擦熱によりロッド又はバーの端部及び金属が溶接温度に達する如くにしている。

本発明は基材の刃部に沿いハードフェーシングを施す方法を提供するもので、回転摩擦により基材の刃部に沿いサーフェーシングを行ない、比較的堅い材料の層を機械的に堆積させることと、及び上記層及び基材に鋭い刃を付けるか又は上記層を研磨して耐摩耗性の表面又は座を形成することと、から成り、上記の摩擦サーフェーシングが、ある回転圧迫率と、又比較的堅い材料と基材との相対的移動率と、のちとで行われ、その摩擦インターフェースが基材と接触する部位から、基材から若干離れている回転部材に沿う部位に上昇し、その結果、基材の上に比較的堅い材料の均一な層が厚さ０．　２ｍｎ＋以上堆積する如くにすることを特徴としている。

特に好ましい材料は、鉄コバルト及びニッケルから成るグループから選ばれた金属をベースとするマトリックスの中に金属カーバイトを持っている。高い歪率で、又比較的堅い材料又は基材の溶融点以下の高温で行われる本発明の方法により、非常に細かい顕微鏡組織のマトリックスの中に均一に分散した非常に細かく分かれたカーバイトが得られ、その結果、軟鋼又はステンレス鋼の基材に堆積させた時でも、予想以上に良い機械的性質と使用寿命が得られる。この方法は比較的堅（１材料に有効に用いられ、その理由は、基材とのインターフェースに於ける混合が最低で、又このインターフェースで非常に良い結合が得られるからである。このコーティングは、本来は軟鋼又はステンレスが適当な基材材料なのだが、特に堅い材料又は基材でも、厚さが３ｍｍ以下の基材ならば、害も又許容出来ない程の歪も生ずること無く行なうことが出来る。

更なる実施例に於いては、本発明の方法が、ドライバー及びたがねの如き手工具の刃部を作るのに用いられ、これにバー　ドフェーシングが行われている。

次に、本発明による実施例に就いて下記の図面を用いて説明する、即ち、第１２図は本発明の方法により刃を作るとき高速度］二具鋼のコーティングを族ず刃部１．−沿って示す軟鋼の加工片の概観図、第２図は本発明による摩擦ザ〜 “フェーシング機械の斜視図、第３八及び３Ｂ図は、許容１．、　？＃る：″１１−テイング範囲いで、加工片の異なる堆扱いｂ′法を示す本発明による加工片の平面図３、第４図は、第３Ａ及び３Ｂ図の加工片等コーティング（７でいる間の、開始から終了までのパラメーター、特に“メクトロード゛の圧力及び回転速度の変化を測定し、ｔ、−結果を描いた図、第５及び６図は軟鋼」二の１１工具鋼のコーティングの電子顕微鏡写真、第７図は軟鋼の上に堆積したＴ〕工具鋼のコーティングの表面からの深さと硬度との関係を示す図、第８及び９図はステンレス鋼の基材上のステライトの顕微鏡写真、第〕、０及び１〕１図は本発明による工具鋼のコーティングを施１．たスケートの刃部の側面及び断面図、第１２及び１．３Ａから１３Ｃ図はきのこ弁と、本発明の方法によりこれにコーティングを行なう手順を示す部分断面図、以上である。

摩擦コーチ、インクにより基材に表面コーティングを施すことは既に知られている。手持ちの機械で丸断面のバー又はロッドを用いコーティングする材料の径は、本発明に於いては３から２５肛であるが、この径は、それにふされしい強力な機械を用いれば、４０ｍｍ以上に拡大することも可能である。

、二のバーが加圧さイ′）、なズ向ジ代表的には１秒当り１から２ｍの円周速度で回転され、バーの基材と界面を接する所に高温の塑性化されノ・一層が形成される。板又はロッド状の基材を、回転するバー（これをメクト０−　トノ−言う）の面に対して移動さぜる。とにより０．２＋＋ｏｎ以上の厚さの塑性化された層が基材の表面に出来る。溶融は未だ起つでいないので、一般的に溶融溶接及びスブ（ｙ　−：Ｊ−ティングに付纏・う欠陥が生ずることは無い。

本発明は、カーバイドを含有する、鉄ベースの、コバルトヘースの又は余り・− ・一般的ではないがニッケルベースの合金によるハードフェーシング材が加工片のミルエツジの道筋に沿い有効に堆積可能であると言うことを見出だ１７たことに基いている。第１図に於いて、軟鋼の加工片１０が断片に切断され、又凹部１２が端部１３に沿って形成されている。この凹部１２は全体的に角度を持った形状をしており、その後面が切削面］４１；対し代表的には３５°から５５０１好ましくは４５°傾き、刃部１５を経て切削面１４に繋がっている。加工片の後面のこの角度は、高温の塑性化したメクトロード材が上記四部に沿つて進むとき、これが自然な幾何学的形を形成する如き角度となっており、又刃部１５は材料の密着状態を保ち道筋の断面方向に沿う熱発生が連続的になり、出来上がった加工片に結合不充分なコーティングの線状部が成長するのを防いでいる。

回転チャック２６に固定されたメクトロード２４を有するコーティング機械２２のベッド２０にブレード１０がクランプ手段（図示無し）によりクランプされる。第２図は、コーティングする位置にブレード１０を置いた機械全体の姿を示している。このコーティング機械は、普通、フィードバック制御ループにインプットを行なうセンサーを備えており、加工片１０に対する、Ｎ／ｌ１ｌ１１１２で現わされる所定のメクトロード圧力、メクトロード２４の所定の回転率、及び所定の供給率が維持される如くになワている。摩擦コーティング法の特徴の１つは、コーティング・パラメーターの選択により所望の熱流特性が得られることである。パラメーターを選択することにより、充分な熱を発生させ、最も好ましい状態の摩擦インターフェースが基材１０に接する部位から、基材１０から僅か離れたメクトロード２４に沿う部位に向って立上がるようにすることが出来る。

このコーティング法の最初のいわゆるタッチダウン段階、即ち、メクトロード２４の摩擦加熱が平衡状態になるまで行われる段階と、溶接の終了時メクトロード２４が接触しているブレード１０から引上げられる段階とが重要である。厚さ５ｍｍの軟鋼と径１０ｍｍの高速度工具鋼のバー２４を用いて行なう代表的溶接の場合、タッチダウン段階は５秒を要し、コーティング段階は２００秒を要する。

この場合、スピンドルの回転速度は約１２５０　ｒｐｍで、加工片１０の供給率は１秒当り４［ｌ１ｌＩｌで、メクトロードに掛かる力は約１２ｋＮである。この結果として厚さ０．７ｏ＋ｍ又はそれ以上で、代表的な長さ８００ｍｍのコーティングが出来る。

出来る層の厚さは、メクトロード２４の材質、メクトロードの径及び影響度は少ないが基材１０の材質及び厚さによって決まる。従って、代表例として、１０ｍｍのメクトロードの場合は厚さ０．２から１ｍｍのコーティングが出来、一方２５ＩＩＩＩＩｌのメクトロードの場合は厚さ０．５から２１０１１１のコーティングが出来る。コーティングを繰返せばいかようの厚さのものも作ることが出来る。出来る層の幅は用いられるメクトロードの径と同じである。平行な溶接トラックにより広幅のコーティングをする必要があるような場合、例えば、製紙及びプラスチック工業に用いる工業用大形ギロチンの刃の場合は、径５０ｍｍまでのメクトロードが用いられる。

第３Ａ、３Ｂ及び４図に於いては、ブレード１０がタッチダウン完了及びリフトオフの開始をそれぞれ規定する線Ａ及びＢを持っている。このタッチダウン段階には５秒を要し、又リフトオフ段階は１秒以下である。タッチダウン及びリフトオフの間の中間段階（即ち、点ＡとＢの間）に、一様な特性を示すコーティングが出来る。第３Ａ図の例の場合はタッチダウン及びリフトオフがスタートプレート７及びエンドプレート８で行われ、加工片の全長に実質的に有効なコーティングが行われるのに対し、第３Ｂ図の例の場合は、タッチダウン及びリフトオフが加工片１ｏの端部９で行われ、この部分は後に切除される。

コーティングの形成及び熱処理段階が完了した後、コーティングを磨き、刃を付ける為にブレードの刃部がグラインダーに掛けられる。本発明の方法では溶融が行われないので、加工片ｌＯに生ずる歪の程度は一般的な蝋付は又は溶接に比し非常に少ない。

本方法の際立った特徴は、異なった形の２種類のハードフェーシング合金を以て行なう点である。即ち、高速度工具鋼が用いられるときは、高温で比較的柔らかいオーステナイトに同素変態が生じ、その結果として、焼入れされて堅いマルテンサイトになる。一方、ステライト系の合金の場合は、同素変態が行われず、コーティングを行うことが出来るように、単に高温での軟化が行われるだけである。

冶金学的に顕著な利点は、コーティングの間に合金が温間加工され、得られた微細組織が良好な特性を示すことである。

高速度工具鋼の場合、得られる顕微鏡組織は、後に続くテンパ一段階での２次硬化により促進される非常に微細なマルテンサイトのマトリックスの中に複雑に角張ったカーバイト粒子が配列された非常に細かい組織である。マトリックス内のカーバイトの大きさは２ミクロンを超えるものが比較的少なく、マトリックス全体にカーバイトが均一に分布しており、この微細な顕微鏡組織により良好な刃物としての特性が得られることが観測された。普通、高速度工具鋼はもつと粗い顕微鏡組織で、帯状の大きなカーバイト粒子と粗いマルテンサイトのマトリックスを伴っている。コーティングの間メクトロードの平衡条件下で存在するオーステナイトは非常に高い歪率で温間加工されるので、非常に微細な組織をしており、これがこのすぐ後に続く急速冷却の際同様に微細なマルテンサイト構造に変化する。コバルト・ベースの合金の場合は、最終的に得られる組織は一様で、コバルト／コロンビュウムの固溶体マトリックスの中に非常に均一に配列された複雑に角張ったカーバイトを伴なっている。

本発明に就き、以下、例によって説明する。

例１製材機の刃に用いられる軟鋼のブレードがＴ１高速度工具鋼（１ｇ−４−１型）のエツジコーテイング材により１２ｏｍコーティングされた。コーティングされたブレードは薄断片にされ研磨され、走査電子顕微鏡で検査された。この顕微鏡には後方散乱ディテクターが装着されており、これは顕微鏡写真に原子番号によるコントラストを与えるもので、低い原子番号（２）は黒いコントラストとして、又高いＺ域は明るい部分として示される。第５図は走査電子顕微鏡写真であるが、この図に於いて、良好なインターフェースにより高速度工具鋼の層に接続された軟鋼の上平面部が示されており、微細に分かれ均一に分布したカーバイトが見られる。第６図は後方散乱像モードでの第５図のインターフェースの拡大写真で、全゛　てのインターフェースボイド（黒い部分）の大きさが１ミクロン以下であることが示されているが、このようなボイドは希に出来るものである。マトリックスの同質性はその均一な外観からも明らかである。工具表面に直角に、及びインターフェースの研磨断面に沿う走査により、Ｔ１コーティングの硬度がヴイッカースのマイクロベンチ硬度計を用いて測定された。１００１００Ｏで測定されたコーティング及び軟鋼基材の硬度はそれぞれ８６０±３０及び１７３±９であった。

５０ｇｏｓ荷重でインターフェースの断面に沿って測定された硬度の走査結果が第７図にプロットされている。Ｔ１と軟鋼の境界線で硬度が鋭く下降しているが、これはインターフェースでコーティング材料の希釈がほとんど起きていないことを示している。１００１００Ｏ及び５０ｇａ＋ｓ荷重で測定された硬度の差はコーティングの厚さによるものと考えられる。

このタイプの長さ２３０）のブレード４個が製材機のブロックに取付けられ、針葉樹材を２８．０００ｍかんな掛けした後も刃は正常であった。Ｔ１鋼単味のブレードの代表的寿命は針葉樹材で４，０００ｍである。

例１により作られたブレードの材料を０．４）研磨除去することにより研ぎ直しすることが出来た。普通のＴｌ鋼のブレードは研ぎ直しで代表的に１〜２＋＋ｕｎの研ぎ代を必要とする。

例４ステンレス鋼（オーステナイト３１６型）のブレードがステライト６の８ＩＩ１ｍ幅のコーテイング材によりエツジ・コーティングされた（このステライト６はコバルト／クローム／タングステン／カーボン合金で、Ｃ−１，Ｗ−５，Ｃｒ　 −２６、Ｃｏ−残り、を含有し、５ｔｏｏｄｙ　Ｄｅｌｏｒｏ　５ｔｅｌ１１ｔｅ　ｏｆＳｗｉｎｄｏｎ　、　ＵＫ、から入手出来るものである）。ステライトの鋳放しのヴイッカース硬度は４１０であるが、この堆積コーティングは３０ｋｇ荷重でのヴイッカース表面硬度で６６５を、又断面硬度で６４０を示した。この硬度の増加は微細なカーバイトの分布及び非常に微細なマトリックス構造によるものである。第８図に示す上部層はステライトで、下部層はステンレス鋼の基材である。第９図にステライト６のコーティングの細部が高倍率で示されており、微細に均一に分布したカーバイトが見られる。これに反し、普通の酸素−アセチレン法で堆積されたステライト６は粗いデンドライト構造を示し、均質な切断刃にすることは困難である。

例５軟鋼のスケート用ブレード（第１０．１１図）はその下部の両側面に凹みが設けられ、ここにＢＴ１高速度工具鋼が堆積され、第１図で説明１．たハード・フェーシング３２が形成され、引続き研磨され、仕上げられる。

例６エンジンの排気管用きのこ弁３４には周辺凹部３６が設けられ、ここにステライト６の層３８が堆積される。このステライト６の代わりにその他のバー　ド・フェーシング合金、例えばトリスチル・レンジ（ｔｒｉｓｔｅｉｌｅ　ｒａｎｇｅ　）のもの（多大ベースの合金で上記Ｓ　Ｄ　Ｓ社から入手可能）を用いてもよい。

請求の範囲］０回転摩擦サーフェーシングにより、比較的堅い材料の層を基材の刃部に沿って機械的に堆積することと、上記層及び基材に鋭い刃を形成すること、又は上記層を研磨して耐摩耗性の表面又は座部を形成することと、を含み、上記摩擦ザーフエ〜ジングが、ある回転圧迫率と、又比較的堅い材料と基材との相対的移動率と、のちとで行われ、その摩擦インターフェルスが基材と接触する部位から、基材から若干離れている回転部材に沿う部位に上昇し、その結東、基材の上に比較的堅い材料の均一な層が厚さ０．　２ｎｕｎ以上堆積する如くにすることを特徴とする、基材の刃部に沿いバー　ドフエーシングを施す方法。

２、上記基材の刃部が四部を伴って形成され、又、上記比較的堅い材料が上記四部に堆積される、請求の範囲第１項に記載の基材の刃部に沿いバー　ドフエーシングを施す方法。

３、上記比較的堅い材料が、鉄、コバルト及びニッケルからなる１群から選ばれた１つの金属をベースとするマトリックスの中に、金属カーバイトを備えているものである、請求の範囲第１又は２項のいずれかの項に記載の基材の刃部に沿いハードフェーシングを施す方法。

４、上記比較的堅い材料が高速度変態工具鋼で、オーステナイト変態温度で高い歪率の下で溶融すること無く施され、その結果得られる微細顕微鏡組織が非常に微細なマルテンサイト・マトリックスの中に均一に分散した２ミクロン又はそれ施された面が２次硬化を行なう為にテンパーされる、請求の範囲第３項に記載の基材の刃部に沿いハードフェーシングを施す方法。

５、上記ハードフェーシングが行われた後、上記基材が一定期間低温学的温度に保たれ、次にテンパーされる、請求の範囲第４項に記載の基材の刃部に沿いハードフェーシングを施す方法。

６、上記基材がステンレス鋼であり、又上記比較的堅い材料がコバルト／クローム／タングステン／カーボンの合金で、これが、マトリックスの中に非常に微細に分割されたカーバイドの層として、基材の上に堆積し、上記層が鋳放しの材料の硬度より大きい硬度を持つ如くにする請求の範囲第３項に記載の基材の刃部に沿いハードフェーシングを施す方法。

７、物品が、背中合せに配置された第１及び第２の刃部を持ち、ハードフェーシング材が上記刃部の各々に堆積される、請求の範囲第１項に記載の基材の刃部に沿いハードフェーシングを施す方法。

８、処理される上記刃部が閉ざされたループである、請求の範囲第１項に記載の基材の刃部に沿いハードフェーシングを施す方法。

９、請求の範囲第１項に記載の方法で施されたハードフェーシングを有する、切断ブレード、孔あけ具、ダイス、弁、又は弁座。

１０、基材の刃部に沿ってハードフェーシングを行なう方法で、上記方法が、基材の刃部に沿って厚さを０．　２＋ａｍ以上の比較的堅い材料の均一な層を回転摩擦サーフェーシングすることと、上記層と基材に鋭い刃を形成するか、又は上記層を研磨して、耐摩耗性の表面又は座を形成することと、を含む、Ｘ材の刃部に沿ってハードフェーシングを行なう方法。

国際調査報告＃ＪＪ）ＪＥＸ　Ｔｏ　７ｎｒ、ＩＮτＥＲＮＡτｌ０ＮＡＬ　ＳＥλＲＣＨＲＥ？ＯＲＴ　ＯＮ

Claims

【特許請求の範囲】

１．回転摩擦フェーシングにより、比較的堅い材料の層を基材の刃部に沿って機械的に堆積することと、上記層及び基材に鋭い刃を形成すること、又は上記層を研磨して耐摩耗性の表面又は座部を形成することと、を含む、基材の刃部に沿いハードフェーシングを施す方法。
２．上記基材の刃部が凹部を伴って形成され、又、上記比較的堅い材料が上記凹部に堆積される、請求の範囲第１項に記載の基材の刃部に沿いハードフェーシングを施す方法。
３．上記比較的堅い材料が、鉄、コバルト及びニッケルからなる１群から選ばれた１つの金属をベースとするマトリックスの中に、金属カーバイトを備えている、請求の範囲第１又は２項のいずれかの項に記載の基材の刃部に沿いハードフェーシングを施す方法。
４．上記比較的堅い材料が高速度変態工具鋼で、オーステナイト変態温度で高い歪率の下で溶融すること無く施され、最終の微細顕微鏡組織が非常に微細なマルテンサイト・マトリックスの中に均一に分散した２ミクロン又はそれ以下の大きさのカーバイトに変態し、このように施されたハードフェーシングが２次硬化を行なう為にテンパーされる、請求の範囲第３項に記載の基材の刃部に沿いハードフェーシングを施す方法。
５．上記ハードフェーシングが行われた後、上記基材が一定期間低温学的温度に保たれ、次にテンパーされる、請求の範囲第４項に記載の基材の刃部に沿いハードフェーシングを施す方法。
６．上記基材がステンレス鋼であり、又上記比較的堅い材料がコバルト／クローム／タングステン／カーボンの合金である、請求の範囲第３項に記載の基材の刃部に沿いハードフェーシングを施す方法。
７．物品が、背中合せに配置された第１及び第２の刃部を持ち、ハードフェーシング材が上記刃部の各々に堆積される、請求の範囲第１項に記載の基材の刃部に沿いハードフェーシングを施す方法。
８．処理される上記刃部が閉ざされたループである、請求の範囲第１項に記載の基材の刃部に沿いハードフェーシングを施す方法。
９．請求の範囲第１項に記載の方法で施されたハードフェーシングを有する、切断ブレード、孔あけ具、ダイス、弁、又は弁座。