JPH0245705B2 - - Google Patents
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- JPH0245705B2 JPH0245705B2 JP59087423A JP8742384A JPH0245705B2 JP H0245705 B2 JPH0245705 B2 JP H0245705B2 JP 59087423 A JP59087423 A JP 59087423A JP 8742384 A JP8742384 A JP 8742384A JP H0245705 B2 JPH0245705 B2 JP H0245705B2
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- JP
- Japan
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- metal
- powder
- alloying
- highly
- weight
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C24/00—Coating starting from inorganic powder
- C23C24/08—Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat
- C23C24/10—Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat with intermediate formation of a liquid phase in the layer
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は金属表面の高合金化法に関し、更に詳
細には、金属部材表面に高合金化用金属元素を含
有する金属または合金粉末層を形成し、これに電
子ビームなどを照射し、加熱溶融して高合金化す
る方法に関する。
細には、金属部材表面に高合金化用金属元素を含
有する金属または合金粉末層を形成し、これに電
子ビームなどを照射し、加熱溶融して高合金化す
る方法に関する。
金属部材表面の特定の部位の耐摩耗性、耐熱
性、耐食性などの物性を向上させるために、該部
位を高合金化する方法として、レーザー、電子ビ
ームあるいはプラズマアーク等の加熱手段を利用
する方法が知られている。たとえば、特開昭57−
155363号公報あるいは特開昭56−158871号公報に
は、金属部材表面に高合金化用金属粉末とバイン
ダーからなる混合物を塗布または接着して混合物
質を成し、これにレーザー、電子ビーム等のビー
ムを照射して合金層を形成する方法が開示されて
いる。しかしこのような方法では、ビーム照射に
よつてバインダーが加熱分解する際に、混合物層
の金属粉末やバインダーあるいはバインダー分解
物が飛散し、合金化層の歩留りが悪くなるばかり
でなく、合金化層にピンホール、巣などを発生
し、また、レーザー装置のレンズなどを汚染する
という欠点があり、このような方法は実用性の点
で問題があつた。
性、耐食性などの物性を向上させるために、該部
位を高合金化する方法として、レーザー、電子ビ
ームあるいはプラズマアーク等の加熱手段を利用
する方法が知られている。たとえば、特開昭57−
155363号公報あるいは特開昭56−158871号公報に
は、金属部材表面に高合金化用金属粉末とバイン
ダーからなる混合物を塗布または接着して混合物
質を成し、これにレーザー、電子ビーム等のビー
ムを照射して合金層を形成する方法が開示されて
いる。しかしこのような方法では、ビーム照射に
よつてバインダーが加熱分解する際に、混合物層
の金属粉末やバインダーあるいはバインダー分解
物が飛散し、合金化層の歩留りが悪くなるばかり
でなく、合金化層にピンホール、巣などを発生
し、また、レーザー装置のレンズなどを汚染する
という欠点があり、このような方法は実用性の点
で問題があつた。
したがつて本発明の目的は、上記従来技術の欠
点のない金属表面の高合金化法、特に、金属表面
の特定の部位を高合金化する方法を提供すること
である。
点のない金属表面の高合金化法、特に、金属表面
の特定の部位を高合金化する方法を提供すること
である。
本発明者は、バインダーとしてアクリル系粘着
性結合剤を使用し、高合金化用元素を含有する金
属または合金の粉末とこのバインダーとの混合物
をシートに形し、これを予備加熱後、金属部材に
接着し、次にビーム等で局部加熱をすることによ
り、上記目的が達成されることを見出し本発明を
完成するに至つた。
性結合剤を使用し、高合金化用元素を含有する金
属または合金の粉末とこのバインダーとの混合物
をシートに形し、これを予備加熱後、金属部材に
接着し、次にビーム等で局部加熱をすることによ
り、上記目的が達成されることを見出し本発明を
完成するに至つた。
本発明によれば、高合金化用元素を含有する金
属または合金粉末と後述の予備加熱処理でタール
ピツチ状物質となるアクリル系粘着性結合剤とを
混練、成形して作成したシートを、非酸化性雰囲
気下、150〜380℃で５分間以上保持する予備加熱
処理を施したのち、金属部材表面の高合金化すべ
き部位に接着し、その後、前記高合金化すべき部
位を、高エネルギー密度の加熱手段で局部加熱溶
融して高合金化することを特徴とする金属表面の
高合金化法が提供される。
属または合金粉末と後述の予備加熱処理でタール
ピツチ状物質となるアクリル系粘着性結合剤とを
混練、成形して作成したシートを、非酸化性雰囲
気下、150〜380℃で５分間以上保持する予備加熱
処理を施したのち、金属部材表面の高合金化すべ
き部位に接着し、その後、前記高合金化すべき部
位を、高エネルギー密度の加熱手段で局部加熱溶
融して高合金化することを特徴とする金属表面の
高合金化法が提供される。
本発明に使用される高合金化用元素を含有する
金属または合金の粉末（以下、「高合金化用金属
粉末」という）は、所望の特性、たとえば、耐食
性、耐摩耗性、耐熱性などを付与するのに通常使
用されている金属または合金粉末であればよく、
特に限定されるものではない。たとえば、Cr供
給用として、高炭素フエロクロム（Cr：60〜70
重量％、Ｃ：６〜９重量％、Si：8.0重量％以下、
Fe：残部）、Mo供給用として、高炭素フエロモ
リブデン（Mo：55〜65重量％、Ｃ：５〜６重量
％、Si：３重量％、Fe：残部）、Ｂ供給用とし
て、高炭素フエロボロン（Ｂ：14〜23重量％、
Ｃ：0.5〜2.0重量％、Si：４重量％以下、Fe：残
部）、Cu供給として、Cu粉末（好ましくは1μ以
下、さらに好ましくは、0.1μ以下の超微粉）、Ni
供給用として、フエロニツケル（好ましくは1μ
以下、さらに好ましくは0.1μ以下の超微粉）、Ｐ
供給用としてフエロリン粉末（Ｐ：24重量％、
Al：1.1重量％、Fe残部）、Si供給用としてフエ
ロシリコン粉末（Si：80重量％、Ｃ：15重量％、
Ｐ：0.01重量％、Ｓ：0.01重量％、Fe：残部）な
どを挙げることができる。これらの金属または合
金の粉末を、目的にして、単独で、あるいは適宜
２種以上を混合して使用する。この粉末の粘度
は、一般に60メツシユ以下が適当である。
金属または合金の粉末（以下、「高合金化用金属
粉末」という）は、所望の特性、たとえば、耐食
性、耐摩耗性、耐熱性などを付与するのに通常使
用されている金属または合金粉末であればよく、
特に限定されるものではない。たとえば、Cr供
給用として、高炭素フエロクロム（Cr：60〜70
重量％、Ｃ：６〜９重量％、Si：8.0重量％以下、
Fe：残部）、Mo供給用として、高炭素フエロモ
リブデン（Mo：55〜65重量％、Ｃ：５〜６重量
％、Si：３重量％、Fe：残部）、Ｂ供給用とし
て、高炭素フエロボロン（Ｂ：14〜23重量％、
Ｃ：0.5〜2.0重量％、Si：４重量％以下、Fe：残
部）、Cu供給として、Cu粉末（好ましくは1μ以
下、さらに好ましくは、0.1μ以下の超微粉）、Ni
供給用として、フエロニツケル（好ましくは1μ
以下、さらに好ましくは0.1μ以下の超微粉）、Ｐ
供給用としてフエロリン粉末（Ｐ：24重量％、
Al：1.1重量％、Fe残部）、Si供給用としてフエ
ロシリコン粉末（Si：80重量％、Ｃ：15重量％、
Ｐ：0.01重量％、Ｓ：0.01重量％、Fe：残部）な
どを挙げることができる。これらの金属または合
金の粉末を、目的にして、単独で、あるいは適宜
２種以上を混合して使用する。この粉末の粘度
は、一般に60メツシユ以下が適当である。
本発明に使用されるアクリル系粘着性結合剤と
しては、アクリル酸エステルおよびメタクリル酸
エステルの重合体および共重合体、またはこれら
のエステルと共重合可能な官能基を持つ重合性単
量体との共重合体が好ましい。
しては、アクリル酸エステルおよびメタクリル酸
エステルの重合体および共重合体、またはこれら
のエステルと共重合可能な官能基を持つ重合性単
量体との共重合体が好ましい。
高合金化用金属粉末とアクリル系粘着性結合剤
との配合比は、金属粉末90〜99重量％、粘着性結
合剤10〜１重量％が適当である。粘着性結合剤が
１重量％より少ないと、粘着性が不足して金属粉
末層と金属部材表面へ付着させることが困難にな
り、また10重量％より多いと、樹脂分が過剰とな
つて、高合金化層と金属部材表面との接合が不十
分となり好ましくない。
との配合比は、金属粉末90〜99重量％、粘着性結
合剤10〜１重量％が適当である。粘着性結合剤が
１重量％より少ないと、粘着性が不足して金属粉
末層と金属部材表面へ付着させることが困難にな
り、また10重量％より多いと、樹脂分が過剰とな
つて、高合金化層と金属部材表面との接合が不十
分となり好ましくない。
高合金化用金属粉末とアクリル系粘着性結合剤
との混合物の層を金属部材表面に形成する方法と
しては、種々の方法が可能である。たとえば、高
合金化用金属粉末とアクリル系粘着性結合剤の混
合物に、適量の溶剤、たとえばアセトン、トルエ
ン、メチルエチルケトンなどを加えて混練して得
られる液状またはペースト状物を、離型紙を被せ
た型枠上に流し込み、溶剤を蒸発さたのち、圧延
ロールに通して適当な厚み、たとえば、0.5〜5.0
mmの厚みを有するシートに成形する。あるいは、
溶剤を使用することなく、高合金化用金属粉末と
粘着性結合剤の混合物を必要により加熱しながら
混練したのち、シートに成形する。このようにし
て作成した粉末シートを予備加熱処理した後、金
属部材表面に押圧することにより接着する。必要
により、粘着性結合剤として使用しているアクリ
ル系樹脂を金属部材表面に塗布して仮着性ポリマ
ー層を形成し、接着力を補強してもよい。塗布す
る代りに、粘着性結合剤のシートを仮着性ポリマ
ー層として使用してもよい。
との混合物の層を金属部材表面に形成する方法と
しては、種々の方法が可能である。たとえば、高
合金化用金属粉末とアクリル系粘着性結合剤の混
合物に、適量の溶剤、たとえばアセトン、トルエ
ン、メチルエチルケトンなどを加えて混練して得
られる液状またはペースト状物を、離型紙を被せ
た型枠上に流し込み、溶剤を蒸発さたのち、圧延
ロールに通して適当な厚み、たとえば、0.5〜5.0
mmの厚みを有するシートに成形する。あるいは、
溶剤を使用することなく、高合金化用金属粉末と
粘着性結合剤の混合物を必要により加熱しながら
混練したのち、シートに成形する。このようにし
て作成した粉末シートを予備加熱処理した後、金
属部材表面に押圧することにより接着する。必要
により、粘着性結合剤として使用しているアクリ
ル系樹脂を金属部材表面に塗布して仮着性ポリマ
ー層を形成し、接着力を補強してもよい。塗布す
る代りに、粘着性結合剤のシートを仮着性ポリマ
ー層として使用してもよい。
この予備加熱は、高合金化用粉末および粘着性
結合剤の酸化を防ぐため、窒素、アルゴン等の不
活性ガス、水素等の還元性ガス、真空中等の、非
酸化性雰囲気中で行うことが必要である。
結合剤の酸化を防ぐため、窒素、アルゴン等の不
活性ガス、水素等の還元性ガス、真空中等の、非
酸化性雰囲気中で行うことが必要である。
予備加熱処理の際の昇温速度は40℃／分以下と
することが好ましい。40℃／分より大きくする
と、粘着性結合剤中の低沸点成分が急激に揮発す
るため、粉末シート層が破損し気泡が発生したり
することがあり、好ましくない。この予備加熱処
理は、150℃〜380℃、好ましくは200℃〜350℃で
５分間以上保持すればよい。この予備加熱処理に
よつて粘着性結合剤として使用されている合成樹
脂が完全に焼失することなく熱分解重縮合反応を
起こし、タールピツチ状物質を生成する。このタ
ールピツチ状物質によつて、高温においても粉末
シート層の一体性が保持される。したがつて、ビ
ーム等による照射の際の衝撃、振動あるいは加熱
によつて、金属粉末の脱落、飛散を起こすような
ことはない。予備加熱処理温度が150℃より低い
と、樹脂成分の熱分解が十分に行われず、したが
つてタールピツチ状物質の生成量が少なく、十分
な一体性が得られない。一方、予備加熱処理温度
が380℃より高いと樹脂成分が急激に分解し、こ
のばあいにも、タールピツチ状物質の生成量が少
なく、十分な一体性が得られない。
することが好ましい。40℃／分より大きくする
と、粘着性結合剤中の低沸点成分が急激に揮発す
るため、粉末シート層が破損し気泡が発生したり
することがあり、好ましくない。この予備加熱処
理は、150℃〜380℃、好ましくは200℃〜350℃で
５分間以上保持すればよい。この予備加熱処理に
よつて粘着性結合剤として使用されている合成樹
脂が完全に焼失することなく熱分解重縮合反応を
起こし、タールピツチ状物質を生成する。このタ
ールピツチ状物質によつて、高温においても粉末
シート層の一体性が保持される。したがつて、ビ
ーム等による照射の際の衝撃、振動あるいは加熱
によつて、金属粉末の脱落、飛散を起こすような
ことはない。予備加熱処理温度が150℃より低い
と、樹脂成分の熱分解が十分に行われず、したが
つてタールピツチ状物質の生成量が少なく、十分
な一体性が得られない。一方、予備加熱処理温度
が380℃より高いと樹脂成分が急激に分解し、こ
のばあいにも、タールピツチ状物質の生成量が少
なく、十分な一体性が得られない。
この予備加熱処理時間が５分間より短いばあい
にも、タールピツチ状物質の生成が不十分であ
り、十分な一体性が得られない。処理時間は、熱
処理温度、樹脂成分の種類等によつて適宜決定さ
れるが、一般に120分間以上保持することは不必
要でありかつ不経済である。
にも、タールピツチ状物質の生成が不十分であ
り、十分な一体性が得られない。処理時間は、熱
処理温度、樹脂成分の種類等によつて適宜決定さ
れるが、一般に120分間以上保持することは不必
要でありかつ不経済である。
このようにして予備加熱処理したのち、この粉
末シール層を金属部材表面の高合金化すべき部位
に接着し、高エネルギー密度の加熱手段で局部加
熱を行い、高合金化する。本発明において使用さ
れる高エネルギー密度の加熱手段としては、たと
えば特開昭56−158871号公報、特開昭57−155363
号公報に記載され、従来使用されているレーザ
ー、電子ビーム、プラズマアーク、あるいはタン
グステン不活性ガスアークなどを挙げることがで
きる。
末シール層を金属部材表面の高合金化すべき部位
に接着し、高エネルギー密度の加熱手段で局部加
熱を行い、高合金化する。本発明において使用さ
れる高エネルギー密度の加熱手段としては、たと
えば特開昭56−158871号公報、特開昭57−155363
号公報に記載され、従来使用されているレーザ
ー、電子ビーム、プラズマアーク、あるいはタン
グステン不活性ガスアークなどを挙げることがで
きる。
本発明では、樹脂バインダーとしてアクリル系
樹脂を使用し、これを予備加熱処理してタールピ
ツチ状化してから、ビーム等で加熱処理するた
め、樹脂の急激なガス化による金属粉末の飛散が
起こらない。したがつて、金属粉末の歩留りが高
い。
樹脂を使用し、これを予備加熱処理してタールピ
ツチ状化してから、ビーム等で加熱処理するた
め、樹脂の急激なガス化による金属粉末の飛散が
起こらない。したがつて、金属粉末の歩留りが高
い。
以下参考例及び実施例を示し、本発明をさらに
具体的に説明する。参考例及び実施例中「％」は
重量％である。
具体的に説明する。参考例及び実施例中「％」は
重量％である。
参考例
200メツシユ以下のフエロモリブデン粉末
（Mo：60％、Ｃ：５％、Si：２％、Ｐ：0.08％、
Ｓ：0.18％、Cu：0.45％、Fe：残部）72ｇとアク
リル系粘着性結合剤３ｇに適量のアセトンを加え
て混練してペースト状にしS10Cの鋼板（20mm×
20mm×５mm）の表面に塗布厚さが0.5〜1.0mmにな
るように塗布し、水素雰囲気中、300℃で１時間
加熱したのち、徐冷した。
（Mo：60％、Ｃ：５％、Si：２％、Ｐ：0.08％、
Ｓ：0.18％、Cu：0.45％、Fe：残部）72ｇとアク
リル系粘着性結合剤３ｇに適量のアセトンを加え
て混練してペースト状にしS10Cの鋼板（20mm×
20mm×５mm）の表面に塗布厚さが0.5〜1.0mmにな
るように塗布し、水素雰囲気中、300℃で１時間
加熱したのち、徐冷した。
このようにして作成した試料のFe−Mo粉末層
を、タングステン・アルゴンガス・アーク
（TiG）を用いて溶融させ、S10C鋼板上に合金層
を形成させた。
を、タングステン・アルゴンガス・アーク
（TiG）を用いて溶融させ、S10C鋼板上に合金層
を形成させた。
こうして得られた合金層の断面組織顕微鏡真写
を第１図に示す。また該合金層をEPMA
（Electron Probe Micro Analyser）により、Fe
とMoのライン分析を行つた結果を第２図に示
す。
を第１図に示す。また該合金層をEPMA
（Electron Probe Micro Analyser）により、Fe
とMoのライン分析を行つた結果を第２図に示
す。
実施例
200メツシユ以下のフエロボロン粉末（Ｂ：20
％、Ｃ：1.8％、Si：3.5％、Al：0.01％、Fe：残
部）50ｇとアクリル系粘着性結合剤３ｇに適量の
アセトンを加えて混練したのち、これを厚さ1.5
mmのシートに成形した。このシートを水素雰囲気
中、300℃で１時間加熱したのち、徐冷し、S10C
の鋼板（20mm×20mm×50mm）の表面にアクリル系
接着剤を用いて接着し、タングステン・アルゴン
ガス・アーク（TiG）を用いて溶融させ、S10C
鋼板上にFe−Ｂ合金層を形成せた。その断面組
織顕微鏡写真、およびEPMAによるFeとＢのラ
イン分析の結果をそれぞれ第３図および第４図に
示す。
％、Ｃ：1.8％、Si：3.5％、Al：0.01％、Fe：残
部）50ｇとアクリル系粘着性結合剤３ｇに適量の
アセトンを加えて混練したのち、これを厚さ1.5
mmのシートに成形した。このシートを水素雰囲気
中、300℃で１時間加熱したのち、徐冷し、S10C
の鋼板（20mm×20mm×50mm）の表面にアクリル系
接着剤を用いて接着し、タングステン・アルゴン
ガス・アーク（TiG）を用いて溶融させ、S10C
鋼板上にFe−Ｂ合金層を形成せた。その断面組
織顕微鏡写真、およびEPMAによるFeとＢのラ
イン分析の結果をそれぞれ第３図および第４図に
示す。
第１図は、参考例の方法により鋼板上に形成さ
れたFe−Mo合金層の断面組織顕微鏡写真であ
り、第２図は、そのEPMAによるFeとMoのライ
ン分析結果を示すグラフである。第３図は、本発
明方法により鋼板上に形成されたFe−Ｂ合金層
の断面組織顕微鏡写真であり、第４図は、その、
EPMAによるFeとＢのライン分析結果を示すグ
ラフである。
れたFe−Mo合金層の断面組織顕微鏡写真であ
り、第２図は、そのEPMAによるFeとMoのライ
ン分析結果を示すグラフである。第３図は、本発
明方法により鋼板上に形成されたFe−Ｂ合金層
の断面組織顕微鏡写真であり、第４図は、その、
EPMAによるFeとＢのライン分析結果を示すグ
ラフである。
Claims (1)
- １ 高合金化用元素を含有する金属または合金の
粉末と後述の予備加熱処理でタールピツチ状物質
となるアクリル系粘着性結合剤とを混練、成形し
て作成したシートを、非酸化性雰囲気下、150〜
380℃で５分間以上保持する予備加熱処理を施し
たのち、金属部材表面の高合金化すべき部位に接
着し、その後、前記高合金化すべき部位を、高エ
ネルギー密度の加熱手段で局部加熱溶融して高合
金化することを特徴とする金属表面の高合金化
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8742384A JPS60230986A (ja) | 1984-04-28 | 1984-04-28 | 金属表面の高合金化法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8742384A JPS60230986A (ja) | 1984-04-28 | 1984-04-28 | 金属表面の高合金化法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60230986A JPS60230986A (ja) | 1985-11-16 |
| JPH0245705B2 true JPH0245705B2 (ja) | 1990-10-11 |
Family
ID=13914459
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8742384A Granted JPS60230986A (ja) | 1984-04-28 | 1984-04-28 | 金属表面の高合金化法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60230986A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5096662A (en) * | 1989-04-17 | 1992-03-17 | Mazda Motor Corporation | Method for forming high abrasion resisting layers on parent materials |
| CN106245025A (zh) * | 2016-08-15 | 2016-12-21 | 常熟理工学院 | 一种氩弧熔覆用高硬度耐磨合金粉末 |
| CN106222652A (zh) * | 2016-08-15 | 2016-12-14 | 常熟理工学院 | 一种WC/Fe基氩弧熔覆合金粉末 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5948873B2 (ja) * | 1980-05-14 | 1984-11-29 | ペルメレック電極株式会社 | 耐食性被覆を設けた電極基体又は電極の製造方法 |
-
1984
- 1984-04-28 JP JP8742384A patent/JPS60230986A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60230986A (ja) | 1985-11-16 |
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