JPH0441605A - バイメタリックシリンダの製造方法 - 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） 本発明は各種プラスチック材料の射出成形、或いは押出
成形等に使用される耐食、耐摩拝性に優れたハイメタリ
ックシリンダの製造方法に関するものである。

（従来の技術） 従来特開昭６３−３１２９０２号公報でＮＮされている
バイメタリックシリンダの製造方法を第４図〜第６図で
説明する。ハイメタリックシリンダは、一体綱材から成
るシリンダ胴に形成されたスクリュ穴内壁面に、耐食、
耐摩耗性の合金粉末を充填し、熱間等方圧加圧（以下旧
Ｐと云う）装置によって成形、かつ焼結被着させる製造
方法であるが、第４図〜第６図の場合は中子に無機質離
型側をコーティングすることによりＨＩＰ完了後に中子
を取出す方法である。

即ち、第５図（及び第６図）においてシリンダ３は、例
えばＳＣＭ４４０等の鋼材によって製作され、軸方向に
亘り平行、かつ軸方向に沿う連通部５ｂによって隣接す
るスクリュ又はロータの挿入される一対の穴５ａ、　５
ａが穿設されている。これに対し第４図に示す単一中子
２は、その素材としてはシリンダ３に対し熱膨張係数が
、少なくとも４Ｘ１０−’ｃ＋ｎ／”Ｃ以上大きい金属
材料、例えばオーステナイトステンレス鋼材等を用いる
ことにより、常温（室温）でのシリンダ３の前記穴５ａ
５ａから成るシリンダ内径面３ａと、中子２との境界に
間隙を発生させるようにする。

またこの単一中子２の断面形状は、シリンダ内径面３ａ
による一対の穴５ａ、　５ａを連ねた断面形状と相偵形
状の一対の柱状部２ａ、　２ａと、連通部５ｂを横断し
て両柱状部２ａ、　２ａを繋ぐ壁状部２ｂとが一体に連
続形成された中実体のものとされ、寸法的には中子２の
全体周面とシリンダ内径面３ａとの間乙こ、略眼鏡形の
粉末充填用空間４が形成されるものとする。またこの中
子２の挿入に当っては、同中子２の全外周面上に離型剤
１をコーティングする。これはシリンダ３及び中子２０
両者は、共に金属材料であり、かつガード用として金属
粉末を用いるため、後の旧Ｐ処理によって拡散接合を避
けると共に、中子２の離脱を容易化するためのものであ
る。そしてこの際の同離型剖１の素材としては、１００
％無機質からなる水性の一液型ペーストを用いる。

これは熱に対する悪影響を防ぐためで、例えば（ジルコ
ニア＋純水＋無機質バインダ）の混合剤によるペースト
等を用い、中子２の全外周面に厚さ０６３を程度にスプ
レーコーティングした後室温硬化（１５°ｃＸＩＨｒ）
させ、鉛筆硬度４Ｈ以−４二であることをチエツクした
後、この単一中子２をシリンダ内径面３ａ内に同心に内
装する。またＩＩＩＰ処理は、従来の用法と同様であっ
てシリンダ３の軸方向両端を閉塞した上、全体を）ＩＩ
Ｐ装置内に封入し、例えば１１５０°Ｃの加熱温度、１
００１００Ｏ／ｅｔｌＸ４Ｈｒの加圧条件によって熱間
等方圧加圧を施すことにより、前記空間４内に充填した
、例えばＣｏ基基間摩耗耐食合金粉末をシリンダ内径面
３ａ側に一体に被着させて、ライニング層６を形成させ
る。次いでＨＩＰ処理後取出し、放冷した後シリンダ３
の閉塞両端を切断し、単一中子２を押出すことにより容
易に脱型出来る。

（発明が解決しようとする課題） 前記従来方法のようにシリンダ内面に形成されるライニ
ング層用の耐食、耐摩耗性合金粉末を充填し、中７２！
こ無機質離型剤ｌをコーティングし、これを［Ｐ処理に
よってライニング層を焼結させ、冷却過程における熱膨
張差により中子を取出し、所要手法形状のシリンダ内径
面を無切削１４こ得る製造方法では、中子に無機質離型
剤をスプレーコーティングして室温で硬化させる必要が
あった。しかしこのコーティングでは、膜厚を均一にコ
ーティングさせることは困難であった。

本発明は前記従来の課題を解決するために捉案されたも
のである。

（課題を解決するだめの手段） このため本発明は、−軸以上の多軸で、かつ断面形状が
円形、六角形等の多角形のシリンダ内面に、熱間等方圧
加圧法により耐食、耐摩耗材料をライニングするハイメ
タリックシリンダの製造方法において、シリンダ母材の
穴内に挿入して前記ライニング層用空間を形成する中子
に、同シリンダ母材より熱膨張係数が大きい材料を用い
、黒色酸化皮膜処理等の化学的処理を施して強固な酸化
皮膜を形成させ、次いで熱間等方圧加圧処理を行い、同
処理後の冷却過程でライニング層と中子との間に間隙を
住しさせた後、中子を取り出すようにした方法であり、
これを課題解決のための手段とするものである。

（作用） シリンダ母材に形成された穴の中に中子を挿入すること
により耐食、耐摩耗材料を充填する空間を形成し、この
空間内に耐食、耐摩耗材料を充填した後熱間等方圧加圧
装置内に封入して、同材料を焼結拡散接合させる。その
後シリンダ母材を常温まで冷却すれば、シリンダと中子
における熱膨張差ムこより発生する応力で中子とライニ
ング層は容易に分離し、中子は押出しにより脱型できる
。

（実施例） 以下本発明を図面の実施例に基づいて説明すると、第１
図〜第３図は本発明の実施例を示し、１１は中子で、左
右一対の第１．第２中子１１ａ、　ｌｌｂが対接面で接
合している眼鏡状をなし、同中子１１が挿入される相似
形の穴１２ａがシリンダ１２にあけられており、中子１
１と穴１２ａ間には金属粉末充填用空間１３が形成され
るようになっている。

中子１１の材質は、シリンダ１２の材質（例えば５２５
Ｃ等の鋼材）の熱膨張係数より大きな熱膨張係数の材質
で、中子１１の表面に黒色酸化皮膜処理等の化学的処理
を施し、強固な酸化皮膜を形成させることにより、原子
の拡散現象を阻害し、シリンダ１２と空間１３に充填さ
れたライニング層１４との間の拡散接合強度よりも中子
１１とライニング層１４との間の方が弱くなり、冷却過
程で常温でのライニングＮ１４と中子１１との境界に、
間隙を発生させるようにする。例えば、シリンダ１２の
材質に５２５Ｃを用い、中子の材質をシリンダ１２の熱
膨張係数より大きなオーステナイ１〜系ステンレス鋼（
例えば５ＵＳ３０４）として中子１１に黒色酸化処理を
施す。

黒色酸化処理方法としては、例えば先ず中子１１の脱脂
を行い、次にリン酸溶液中で電流密度３０Ａ／ｄｓ＋”
程度で８０°Ｃで約２分間電解研磨を行う。

次に常温の塩酸溶液中で表面活性化を約１分間行い、次
いで主要成分の苛性ソーダ溶液中に１３０〜１４０°Ｃ
で１〜３分間浸漬する。次に無水クロム酸の０．３％溶
液中に約３０秒浸漬して中和する。

その後乾燥する。この処理により１〜２−程度の酸化鉄
皮膜１５が形成される。

この中子１１をシリンダ１２に挿入し、金属粉末充填用
空間１３に、例えばＮｉ基耐食、耐摩耗性合金粉末を充
填し、続いて軸方向両端を閉塞した後、真空引きを行い
、全体をＨＩＰ装置内に入れて、例えば９３０°Ｃの加
熱温度、１２００ｋｇｆ／ａａ　Ｘ　３Ｈｒの加圧条件
によって、熱間等方圧加圧を施すことにより、ライニン
グ層１４が形成される。また中子１１に黒色酸化処理に
より形成された酸化皮膜１５は、非常に安定であり、Ｈ
ＩＰ処理中には消失しないか、又は接合界面の変形に伴
って酸化皮膜が破れ、一部清浄面が露出して接合個所を
生じる。

しかし接合した部分の面積が小さいため、接合強さが小
さく、ＨＩＰ処理後の常温までの冷却過程で、中子１１
とシリンダ１２との熱膨張係数の差により、中子１１と
ライニング層１４との界面近傍には非常に大きな応力を
生じ、このため酸化皮膜が一部破れても接合面積が小さ
く、かつ接合強さが小さいため、冷却過程で中子１１と
ライニング層１４は容易に分離する。

次いで軸方向の両端を切断することにより、中子１１は
押出しにより脱型できる。そしてシリンダ１２の内面に
は、均一な耐食、耐摩耗性のあろうイニング層が被着形
成される。なお、予め熱膨張差を考えた寸法、断面形状
にしておくことにより、脱型後熱切削加工の軽度な研磨
のみで、高精度なシリンダ内径面が製造可能となる。

（発明の効果） 以上詳細に説明した如く本発明は、中子にシリンダ母材
より熱膨張係数が大きい材料を使用し、表面に黒色酸化
皮膜処理等の化学的処理を施すため、従来のような中子
にｙ！＃機質離型剤をコーティングし、ＨＩＰ後中手中
子型させる方法に比べ、均一な皮膜を形成させることが
出来るため、高精度なシリンダ内径面が製造可能である
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法に用いる中子の１実施例を示す斜
視図、第２図はシリンダの穴内に第１図の中子をセット
した状態の正面断面図、第３図はライニング層形成後第
２図の中子を取出した状態を示す正面断面図、第４図は
従来の方法に用いる中子の斜視図、第５図はこの中子を
シリンダの穴内に挿入した状態の正面断面図、第６図は
ライニング層形成後第５図の中子を取出した状態を示す
正面断面図である。 図の主要部分の説明 １１−中子 １１ａ・−第１中子 １１ｂ−第２中子 １２−　　シリンダ ２ａ 金属粉末充填用空間 ライニング層 酸化皮膜 ！ＩＰ５２団 第３図 １４フイ二ンソ１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　一軸以上の多軸で、かつ断面形状が円形、六角形等の
   多角形のシリンダ内面に、熱間等方圧加圧法により耐食
   、耐摩耗材料をライニングするバイメタリックシリンダ
   の製造方法において、シリンダ母材の穴内に挿入して前
   記ライニング層用空間を形成する中子に、同シリンダ母
   材より熱膨張係数が大きい材料を用い、黒色酸化皮膜処
   理等の化学的処理を施して強固な酸化皮膜を形成させ、
   次いで熱間等方圧加圧処理を行い、同処理後の冷却過程
   でライニング層と中子との間に間隙を生じさせた後、中
   子を取り出すことを特徴とするバイメタリックシリンダ
   の製造方法。