JPH0353388B2 - - Google Patents

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JPH0353388B2
JPH0353388B2 JP58168405A JP16840583A JPH0353388B2 JP H0353388 B2 JPH0353388 B2 JP H0353388B2 JP 58168405 A JP58168405 A JP 58168405A JP 16840583 A JP16840583 A JP 16840583A JP H0353388 B2 JPH0353388 B2 JP H0353388B2
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molten
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Norihiko Saga
Tsuyoshi Makita
Hisao Hirono
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Honda Motor Co Ltd
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Priority to CA000463029A priority patent/CA1249038A/en
Priority to FR8414115A priority patent/FR2551770B1/fr
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Publication of JPH0353388B2 publication Critical patent/JPH0353388B2/ja
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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
    • C23C26/00—Coating not provided for in groups C23C2/00 - C23C24/00
    • C23C26/02—Coating not provided for in groups C23C2/00 - C23C24/00 applying molten material to the substrate
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
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    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/32—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at more than 1550°C
    • B23K35/327—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at more than 1550°C comprising refractory compounds, e.g. carbides

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  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は例えばエンジンの動弁カムをワークと
し、その摺動面に高い耐摩耗性を与えるべく適用
される表面処理方法に関する。 従来この種方法として、鋳鉄その他の金属材料
から成るワークの表面に、プラズマアークによる
溶融部を生じさせると共に次で該溶融部を冷却凝
固させてリメルト処理層を形成させる式のものは
知られるが、かゝるものでは該処理層は例えば該
冷却凝固に際し、その冷却速度を増大させてチル
組織の硬化層に得られるに留まり、かくて例えば
前記した動弁カムの場合、これに必ずしも充分な
耐摩耗性に得難い不都合を伴う。 又従来、摺動面に耐摩耗性、耐かじり性を有す
る部材として、粉末治金法により母材金属粉と硫
化物粉を混合して圧粉成形し、焼結して製造した
もの或は溶湯に、硫化物粉を添加して撹拌したも
のを鋳造したものがあるが、不要な部分にも高価
な硫化物が混入されるためコスト上から不利であ
る。又粉末治金法では焼結中に、鋳造法において
は、注湯凝固までの間、硫化物が比較的長時間高
温に保持されるため分解し、硫化物として残存す
る量が著しく減少し、その結果充分な耐摩耗性、
耐かじり性を有するものが得難かつた。 本発明は、かゝる従来の不都合なくリメルト処
理層の各種の特性、例えば耐摩耗性を更に向上す
る表面処理層を得る方法を提供することをその目
的としたもので、鋳鉄、アルミ合金その他の金属
材料から成るワークの表面に、プラズマアークに
よる溶融部を生じさせ該溶融部に、ワークの金属
材料とは異種の金属材料その他の材料からなる添
加剤を混入させて冷却凝固させるリメルト処理層
を形成させる式のものにおいて、前記プラズマア
ークのシールドガス流を突破させて該プラズマア
ークに伴わせて、前記溶融部内に強制的に混入さ
せ、該溶融部内に前記添加剤を含む合金或いは化
合物を形成させたことを特徴とする。 この場合、該添加剤は例えば、Ni、Cr、Moそ
の他の金属又はその合金、WC、SiC、MO2C、
Cr3C2、B4Cその他の炭化物、BN、TiBその他の
硼化物、MoS2、WS2、FeSその他硫化物、
Al2O3、SiO2その他の酸化物、等から選択される
少くとも１種類の粉末から成る。 本発明方法を別紙図面につき更に詳述するに、
１は鋳鉄、アルミ合金その他の金属材料から成る
動弁カムその他のワーク、２はこれに対向するプ
ラズマトーチを示し、該トーチ２は第１図に明示
するように中心の電極３と、その外周に作動ガス
通路４を介してノズル５と、その外周にシールド
ガス通路６を介してシールドキヤツプ７とを備え
ると共に該ノズル５の先端に該作動ガス通路４に
連るプラズマガス通路８と、該ノズル５内に冷却
水通路９とを備えて成り、該プラズマガス通路８
を介して該ワーク１にプラズマガスのジエツトが
吹付けられると共にこれを介して該ワーク１上に
は該電極３との間にプラズマアーク１０が作用さ
れて該ワーク１の表面に溶融部１１を生じ、かく
て該トーチ２を該ワーク１上で走査させれば、該
溶融部１１はその走査線上に漸次連続して形成さ
れると共にこれはその始動側から漸次冷却凝固
し、所謂リメルト処理層が得られるもので、この
点は従来のものと特に異らない。 本発明によれば前記したように該ワーク１の金
属材料とは異種の材料の粉末を添加剤１２として
用意し、これを該プラズマアーク１０に伴わせて
該溶融部１１に導かせてその内部に強制的に混入
させるもので、その手段としては例えば第１図に
明示するように前記したプラズマアーク１０に先
端を臨ませて例えばセラミツク製の混合管１３を
用意し、前記した添加剤１２を例えばアルゴンガ
スで搬送させて該混合管１３内を該アーク１０内
に供給し、かくて該添加剤１２は該アーク１０に
伴われて該溶融部１１に導かれてその内部に混入
されるようにした。更に説明すれば、該プラズマ
トーチ２におけるプラズマジエツトの流速を20
ｍ／sec、その外周のシールドガスの流速を0.33
ｍ／secとし、該粉末の搬送速度を該シールドガ
スの流速の1.5〜３倍以上の例えば７ｍ／secと
し、かくて該粉末は該シールドガス流に打勝つて
該プラズマジエツト内に導かれるようにした。 本発明方法の各作動状態は例えば第２図乃至第
６図示の通りであり、即ち先づ第２図示のように
該プラズマトーチ２と該ワーク１との間に該プラ
ズマアーク１０を生じさせて該ワーク１側に第３
図示のように該溶融部１１を生じさせる一方、該
導入管１３内を介して例えばアルゴンガスにより
該添加剤１２を搬送させるもので、かくて第４図
示のように該添加剤１２は該プラズマアーク１０
の上流側に導入されて加熱加速されて該アーク１
０と共に該溶融部１１に導かれてその内部に混入
される。この際該プラズマトーチ２は横方向に走
査されて例えば第５図示のように該溶融部１１は
漸次横方向に拡大すると共にその始端部は該ワー
ク１の残部が有する大きな比熱により急速に冷却
されて凝固し、前記したリメルト処理層１１ａを
作るが、かゝる作動に際し各溶融部１１にはその
内部に溶湯の上下方向及び横方向の流動を生じて
撹拌作用が与えられるもので、かくてこれに導か
れた該添加剤１２は該撹拌作用によりこの内部略
均一に分散され、得られるリメルト処理層１１ａ
は例えば第６図示のように内部に該添加剤１２が
略均等に分散された状態となり、該処理層は該添
加剤１２により対応する特性、例えば耐摩耗性を
向上される。 尚該プラズマアーク１０におけるプラズマジエ
ツトのガス量は、通常のプラズマ溶融の場合と比
較して少量の例えば0.3〜3.0／minとし、この
際該添加剤１２の搬送速度は例えば0.5ｍ／sec以
上とし、更に該アーク１０の電流及び電圧は例え
ば30〜200A、20〜30Vとし、更に添加剤１２の
粉末はそのサイズを200μ以下が一般で就中、
100μが好ましい。 尚該添加剤１２は該溶融部１１に混入されたと
き、そのまゝの粉末状態で分散され、或は少くと
もその一部が溶融し或は熱分されて該溶融部１１
内にその合金或いは化合物を作るものとする。 実施例 １ 第１図示の状態を使用してFC30大越式摩耗試
験片から成るワーク１を処理した。プラズマ電流
を50A、プラズマガスの流量を0.8／min、プラ
ズマトーチの走査速度を0.5ｍ／minとし、その
全面にリメルト処理層を形成させ、これに添加剤
１２としてCr粉末を混入させた。Cr粉末はその
サイズを５〜100μとし、その供給量を0.2g／min
とした。該リメルト処理層は表面から1.8mmの深
さに形成され、これはその冷却凝固時の急冷によ
りチル組成を呈した。該層内にはCrが全域に亘
り約1.2％の割合に略均一に分散して含有された。 得られた製品をＡとし、単なるリメルト処理層
のものをＢとして摩耗テストした結果は次の通り
である。 Co％ 比摩耗量 Ａ 1.2 8.6×10-8mm2／Kg Ｂ ０ 2.2×10-7 〃 該テストにおけるロータはSCM420を浸炭焼入
し、次でこれにハードクロームメツキを80μの肉
厚に施して成り、摩耗速度を1.36ｍ／sec、最終
荷重を3.1Kg、摩擦距離を200ｍとした。 実施例 ２ 第１図示の装置を使用し、S50C大越式摩耗試
験片から成るワーク１を処理した。プラズマ電流
を100A、プラズマガス量を0.8／minプラズマ
トーチの走査速度を0.5ｍ／minとして該試験片
の全面を処理し、これに添加剤１２としてMo2C
の粉末を添加した。そのサイズを２〜30μ、搬送
量を0.6g／minとした。該リメルトは表面から1.2
mmの深さに生じ、これはマルテンサイト組織を呈
した。該リメルト処理層内には全域に亘りMoが
約3.6％の割合に略均等に分散して含有された。 得られる製品をＣとし、単なるリメルト処理層
のものをＤとし、摩耗テストした結果は次の通り
である。 Mo％ 比摩耗量 Ｃ 5.2 7.8×10-7mm2／Kg Ｄ ０ 8.5×10-6 〃 実施例 ３ 第１図の装置を使用し、Ni−10％Cu合金の大
越式摩耗試験片から成るワーク１を処理した。プ
ラズマ電流を100A、プラズマガスを0.8／min、
プラズマトーチの走査速度を0.5ｍ／minとして
その全面を走査し、これに添加剤１２としたTiB
の粉末を添加した。この供給量を0.4g／minとし
た。該処理層は深さ1.0mmに生じ、この内部には
TiBが全域に亘り体積比約2.6％の割合に略均等
に分散された。その製品をＥとし、単なるリメル
ト処理のものをＦとして比較した結果は次の通り
である。 TiB％ 比摩耗量 Ｅ 2.6 4.0×10-6mm2／Kg Ｆ ０ 7.2×10-6 〃 実施例 ４ 第１図の装置を使用し、FC30の大越式摩耗試
験片から成るワーク１に処理を施した。プラズマ
電流を50A、プラズマガスを0.8／minプラズマ
トーチの走査速度を0.5ｍ／minとし、その全面
をリメルトとしてこれにFeS粉末を混入させた。
該粉末は５〜30μのサイズであり、その搬送量を
0.3g／minとした。該処理層は1.6mmの深さに形成
され、これはチル組織を呈したが、その内部には
FeSとその１部と母材合金であるMnとが反応し
て生成した（FeMn）Ｓが全域に亘り体積比約20
％の割合に略均等に分散して含有された。 その製品をＧとし、単なるリメルト処理のもの
をＨとして摩耗テストした結果は次の通りであ
る。 （FeMn）Ｓ％ 比摩耗量 Ｇ 2.0 6.9×10-8mm2／Kg Ｈ ０ 2.2×10-7 〃 実施例 ５ 第１図示の装置を使用し、Ai合金AC2Bの大越
式摩耗試験片から成るワーク１を処理した。プラ
ズマ電流を100A、プラズマガス量を0.8／min、
プラズマトーチの走査速度を0.8ｍ／minとし、
その全面をリメルトしてこれにAl2O3の粉末を添
加した。 該粉末は0.5〜10μのサイズであり、その搬送量
を0.6g／minとした。処理層は0.8ｍ／ｍの深さに
形成され、その内部にはAl2O3が全域に亘り約6.0
％の割合に略均等に分散して含有された。 得られる製品をＩとし、単なるリメルト処理の
ものをＪとして比較テストした結果は次の通りで
ある。 Al2O3％ 比摩耗量 Ｉ 6.0 8.3×10-6mm2／Kg Ｊ ０ 6.2×10-5 〃 以上の各実施例に見られる通り、各ワーク１は
添加剤の混入により耐摩耗性を著しく向上され
た。 実施例 ６ 第１図示の状態を使用し、鋳鉄FC30大越式摩
耗試験片から成るステーター用のワーク１を次の
ように再溶融処理した。即ちプラズマアーク電流
80A、プラズマガス量を0.8／min、プラズマト
ーチの走査速度を0.3ｍ／minとし、軌跡を描き
ながら摺動面をリメルトしてこれに2μ〜10μの
Or2S3粉をArガス中に1.2ｇ／min含有させ溶融部
に供給した。表面より深さ1.2mmまで溶融し、添
加したCr2S3と母材であるFe及びその合金元素で
あるMnとが反応してその部分に（CrFe）2S3，
（CrFeMn）2S3，（CrFe）3S4及び（CrFeMn）3S4等
のCr硫化物の混合した分散組織が形成された。
このCr硫化物の体積比は7.5％であつた。これら
Cr硫化物の粒子の大きさは約１〜8μであつた。
この場合、溶融後冷却は、溶融層以外の母材によ
つて熱を奮われ、急速凝固したため、レデブライ
トが析出し、いわゆるチル組織を呈し、その中に
（CrFe）2S3，（CrFe）3S4，（CrFeMn）2S3，
（CrFeMn）3S4が分散している。処理後、摺動面
を研磨し試験片Ｋとした。 比較のため、Cr2S3粉を添加せず、単なるプラ
ズマアークにより溶融硬化してチル組織を形成し
た。その摺動面を研磨し試験片とした。これらに
つき実施例１と同様に摩耗テストした。その結果
は下表の通りである。 分散硫化物 体積比率 比摩耗量 Ｋ Cr硫化物 7.5％ 8.0×10-9mm／Kg Ｌ − − 2.2×10-7mm／Kg 実施例 ７ 第１図示の装置を使用し、鉄・炭素＝元合金
（0.50％）製から成るワーク１を次のように再溶
融処理した。即ち、プラズマアーク電流80A、プ
ラズマアークArガス量を１／min、プラズマ
トーチ蛇行走査速度を0.3ｍ／minとし蛇行させ
ながら摺動面をリメルトしてこれに2μ〜10μの
Cr3C2を50wt％と５〜60μのMoS2を50wt％の混
合粉末を、Arガス中に0.1ｇ／min含有させ、溶
融部に供給し、表面より1.4ｍ／ｍまでの溶融層
内にこれら混合粉末同志の反応でCr2S3，Cr3S4の
硫化クロム粒子が生成した分散組織が形成され
た。Cr硫化物の体積比は略0.5％、その粒子の大
きさは約１〜9μであつた。この製品の処理面を
研磨して試験片Ｍとした。比較のため無添加でリ
メルト処理した試験片Ｎを作成し、これらにつき
実施例１と同様に摩耗テストした。その結果は下
表の通りである。 試験片 分 散 物 体積比 比摩耗性 Ｍ Cr硫化物 0.5％ 3.6×10-6mm2／Kg Ｎ な し − 8.5×10-6mm2／Kg 実施例 ８ 第１図示の装置を使用し、自動車用エンジンに
組込まれるFC30製カムシヤフトのカムリフト部
をワーク１としてこれを次のように再溶融処理し
た。即ち、プラズマアーク電流60A、アーク用
Arガス量0.5／min、プラズマトーチ走査速度
１ｍ／min、2μ〜10μのCrS3粉末供給量0.6ｇ／
minとし、該粉末を溶融層に供給した。かくして
（CrFe）2S3，（CrFeMn）2S3，（CrFe）3S4及び
（CrFeMn）3S4の各種Cr硫化粉の生成分散含有す
る厚さ1.8ｍ／ｍの冷却硬化層を得た。Cr硫化物
の体積比は2.2％、その粒径は１〜8μであつた。
硬度はHRC58であつた。 このカムシヤフトのカム面を研摩し、実用試験
に供し、これを試験材０とした。１方向一材料の
カムシヤフトを前記粉末を添加せず、前記と同一
条件でプラズマ処理し、再溶融硬化処理したもの
をカムシヤフト試験材Ｐとした。その硬化層の厚
さは1.9ｍ／ｍ、硬度はHRC51であつた。 実用試験条件： エンジン回転 1000rpm 油温65℃ テスト時間 200時間 この試験の結果、試験材０のカムトツプの摩耗
量は10μであつた。１方試験材Ｐのカムトツプの
摩耗量は120μであつた。 実施例 ９ 第１図示の装置を使用し、自動車用エンジンに
組込まれるSCM420製バルブロツカーアームをワ
ーク１としそのスリツパー面を次のように再溶融
処理した。即ち、アーク電流45A、プラズマアー
ク用Arガス量0.5／min、２〜10μのCr2S3粉末
供給量0.4ｇ／min、トーチスピード0.8ｍ／min
とし、軌跡状に描かせスリツパー面を溶融し、溶
融層に該粉末を添加した。この結果、Cr2S3は母
材の主体であるFe及びその合金元素であるMnと
が反応して生成した（CrFe）2S3，（CrFeMn）2S3，
（CrFe）3S4，（CrFeMn）3S4の混在したCr硫化物
の分散粒子を含有するチル硬化層が得られた。そ
の層の厚みは1.0mm、そのCr硫化物の体積比は3.4
％であつた。これを浸炭焼入れした後研摩し試験
材Ｑとした。１方同材質のバルブロツカーアーム
をプラズマアークによる再溶融硬硬化処理を行な
わないで、単に浸炭焼入れしたものを試験材Ｒと
して、その両試験材を下記の実用試験に供した。
その結果、試験材Ｑのスリツパー面の摩耗深さは
3μであり、試験材Ｒのスリツパー面の摩耗深さ
は50μであつた。 実用試験条件： エンジン回転 1000rpm 油温65℃ 時間 200時間 実施例 10 第１図示の装置を使用し、鋳鉄FCD55大越式
摩耗試験片から成るステーター用のワーク１を次
のように再溶融処理した。即ち、プラズマアーク
の電流80A、プラズマアークArガス量0.8／
min、プラズマトーチ走査速度0.3ｍ／minとし、
軌跡を描きながら摺動面をリメルトとしそのリメ
ルト層に5μ〜40μのFeS粉をArガス中に1.5ｇ／
min含有させた供給量で供給した。 該溶融層の深さは1.2ｍ／ｍとした。この際、
その添加量の１部のFeSが、合金母材の主体であ
るFeと１部のMnとに反応して（FeMn）Ｓを生
成し、全体としてFeSと（FeMn）Ｓとの混合し
た鉄硫化物の分散粒子の分散したリメルト硬化層
が形成された。その分散粒子の大きさは１〜9μ
であつた。又FeS及び（FeMn）Ｓの体積比は15
％であつた。このようにして得られた処理品の摺
動面を研摩し試験片Ｓとした。１方比較のため、
鉄硫化物を添加せず、同じ材料のワーク１を上記
と同じ条件で単にリメルト硬化処理したものを試
験片Ｔとした。これらにつき、前記実施例１と同
様にして摩耗テストを行なつた。その試験結果は
次の通りであつた。
【表】 実施例 11 第１図示の装置を使用しS50C製摩耗試験片を
ステーター用のワーク１とし、これを次のように
再溶融処理した。即ち、プラズマアーク電流
80A、プラズマアークArガス量１／min、トー
チ蛇行走査速度0.3ｍ／minとし、蛇行させなが
ら摺動面をリメルトし、その1.4ｍ／ｍの深さの
溶融層に、10μ〜40μのMoSをArガス中に0.15
ｇ／min含有させた供給量で供給した。その結
果、MoSと合金母材であるFeMnとが反応してそ
の溶融層内にFeS及び（FeMn）Ｓが生成分散し
た硬化層が爾後の冷却により得られる。これら生
成粒子の寸法は約１〜7μであり、その体積比は
約0.8％であつた。その処理面を研摩して試験片
Ｕとした。比較のため、かゝる添加剤を添加しな
いで、同じ材料のワーク１を前記と同様に単にリ
メルト硬化処理し、これを試験片Ｖとした。 これら試験片につき、前記と同様に耐摩耗テス
トを行ない、下記の結果を得た。
【表】 実施例 12 第１図示の装置を使用し、自動車用エンジンに
組込まれるFC30製カムシヤフトのカムリフト部
をワーク１として次のように再溶融処理した。即
ち、プラズマアーク電流60A、アーク用Arガス
量0.5／min、プラズマトーチの走査速度１
ｍ／minとし、軌跡を描きながらカムリフト部の
表面を溶融し、２〜10μのWS2粉末をガス中の供
給量0.6ｇ／minでその溶融部に供給した。溶融
層の深さは、1.8ｍ／ｍであつた。その添加の結
果、WS2と母材の組成元素であるFe，Mnと反応
して生成したFeSと（FeMn）Ｓの混在分散した
溶融層の硬化層が得られた。その分散粒子の大き
さは約１〜10μであり、その体積比は28％であつ
た。又その硬化層の硬度はHRC53であつた。こ
のカムシヤフトをカム研摩し試験材Ｗとした。比
較のため、同じカムシヤフトを単にリメルト処理
したものを試験材Ｘとした。その硬化層の硬度は
HRC51であつた。 これら試験材をエンジン回転1000rpm、油温65
℃、テスト時間200時間の試験条件で実用試験に
供した。その結果試験材Ｕの摩耗量は30μ、試験
材Ｖの摩耗量は120μであつた。 実施例 13 第１図示の装置を使用し、自動車用エンジンに
組込まれるSCM420製バルブロツカーアームをワ
ーク１としてそのスリツパー面を次のようにリメ
ルト処理した。即ち、プラズマアーク電流45A、
プラズマArガス量0.5／min、プラズマトーチ
スピード0.8ｍ／minとし、スリツパー面を走査
溶融し、その溶融部にFeSをArガスで搬送し0.4
ｇ／minの供給量で供給した。供給量の１部の
FeSは合金母材の組成元素であるMnと反対して
生成した（FeMn）ＳがFeSと共に混在分散含有
する溶融硬化層が冷却により得られた。FeS及び
（FeMn）Ｓの大きさは約１〜8μ、その体積比は
約3.2％であつた。次でこのように処理したワー
ク１のスリツパー面の強度を向上させるべく、浸
炭焼入れを施し、その硬化層に約1.2mmの浸炭層
を形成し、実質的に浸炭硬化層の中に前記硫化物
が混在した耐摩耗性組織層とした。この表面を研
摩し試験材Ｗとした。比較のため、同じワーク１
に単にリメルト処理を施した後、前記と同じ浸炭
焼入れを施した耐摩耗性組織層としたものを試験
材Ｘとした。これら試験材につき、エンジン回転
1000rpm、油温65℃、テスト時間200時間の条件
で実用試験を行なつた。その結果、試験材Ｗは摩
耗深さは10μ、試験材Ｘは摩耗深さは50μであつ
た。 上記実施例１〜13から明らかなように、Cr，
Mo，TiB，Al2O3，FeSその他の各種硫化物など
を被処理物のリメルト処理層に分散含有させるこ
とにより、その耐摩耗性を、かゝる処理をしない
ものに比し著しく向上せしめることができる。特
に、Cr硫化物は他の硫化物に比べて高温におけ
る安定性が高く、1000℃以上の高温でも他のCr
硫化物粉と異なり分解することなく著しく安定し
た摩擦摺動面を与え、且つ潤滑剤として効果を併
せ有し有利である。 添加すべき粒子は、200μ以下の粒径のものを
一般に使用し、特に100μ以下のものが好ましい。
これを被処理物の表面の溶融層に添加したとき
は、液粒となり、この状態でプラズマアークの走
査を受けるので、融体中に流動撹拌現象が生じ、
液相粒はこれにより細分化され、この状態で冷却
凝固する結果、その細分化した固相粒子が硬化層
中に分散した状態の表面処理層が得られる。硬化
物の場合に例をとれば、分散粒子の径が約１〜
20μの範囲が好ましく、内部応力集中率を減らす
ので、耐ピツチング性耐カジリ性等に優れ、又摩
耗表面に硫化物の潤滑効果が摺動面に均一に作用
し易い。又その摩擦の繰り返しで、その粒子は引
き延ばされて、その表面に数十〜数百Åの硫化物
の被覆ができ易く好ましい。 又本発明によればリメルト時間は僅か約１秒或
はそれ以下が一般であるので、例えば硫化物の熱
分解による損失が殆んどなく有利である。 第７図は、Cr硫化物の体積％と処理品の摩耗
量との関係を、自動車エンジンFC30製カムシヤ
フトにつき調べた結果を示す。これから明らかな
ように、略0.2％以上から耐摩耗性の効果を発揮
し、少量の添加でその効果が著しい。但し、12％
程度以上になると靭性が低下する傾向があるの
で、又効果の向上が少なく経済的に高価となる観
点より、12％程度までの含有量に留めることが有
利である。 第８図は鉄硫化物粉（FeS＋（FeMn）Ｓ）の
体積％と処理品の摩耗量との関係を、自動車エン
ジンFC30製カムシヤフトにつき調べた結果を示
す。この場合は、0.5％以上で効果を発揮する。
その量の増大により効果の向上が少なくなり、経
済面より20％程度にとゞめることが有利である。 このように本発明によるときはプラズマアーク
による溶融部に混入される添加剤は、これをプラ
ズマアークのシールドガス流を突破させて該プラ
ズマアークに伴わせて溶融部内に強制的に混入さ
せ、該溶融部内に添加剤を含む合金或は化合物を
形成させたものであるから添加剤はプラズマアー
クのジエツト流中での一部溶融により活性化され
この活性化された状態において更に母材溶融金属
内に強制的に混入されるため溶融部の深層に渉つ
て溶融撹拌されて母材との合金性を高めその合金
或は化合物は母材の深層に達し母材そのものが改
善されて耐摩耗性その他の特性の向上を得ること
ができ、例えばエンジンの動弁カムの摺動面に適
用して優れた耐摩耗性のものを得ることができる
効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明方法を実施する装置の１例の説
明線図、第２図乃至第６図は本発明方法の各工程
の原理的な説明線図、第７図及び第８図は、硫化
物の体積％と摩耗量の関係を示す曲線図である。 １…ワーク、２…プラズマトーチ、１０…プラ
ズマアーク、１１…溶融部、１２…添加剤。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 鋳鉄、アルミ合金その他の金属材料から成る
    ワークの表面に、プラズマアークによる溶融部を
    生じさせ該溶融部に、ワークの金属材料とは異種
    の金属材料その他の材料からなる添加剤を混入さ
    せて冷却凝固させるリメルト処理層を形成させる
    式のものにおいて、前記添加剤を、前記プラズマ
    アークのシールドガス流を突破させて該プラズマ
    アークに伴わせて、前記溶融部内に強制的に混入
    させ、該溶融部内に前記添加剤を含む合金或いは
    化合物を形成させたことを特徴とするワークの表
    面処理方法。 ２ 該添加剤はNi、Cr、Moその他の金属又はそ
    の合金、WC、SiC、MO2C、Cr3C2、B4Cその他
    の炭化物、BN、TiBその他の硼化物、MoS2、
    WS2、FeSその他の硫化物、Al2O3、SiO2その他
    の酸化物、等から選択される少くとも１種類の粉
    末から成る特許請求の範囲第１項記載のワークの
    表面処理方法。
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