JPH0474423B2 - - Google Patents

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JPH0474423B2
JPH0474423B2 JP58213467A JP21346783A JPH0474423B2 JP H0474423 B2 JPH0474423 B2 JP H0474423B2 JP 58213467 A JP58213467 A JP 58213467A JP 21346783 A JP21346783 A JP 21346783A JP H0474423 B2 JPH0474423 B2 JP H0474423B2
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    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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    • C22C19/03—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel
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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
    • B23K35/30—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550°C
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    • 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
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
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Description

【発明の詳細な説明】
〔技術分野〕 この発明はガラス鋳型部品のような鋳鉄部品へ
のニツケル基被覆合金に関するものであり、又そ
のような鋳鉄部品を被覆する方法に関するもので
ある。発明はなお、この方法によつて造られる複
合品にも関する。 〔従来技術〕 鋳鉄とはASM Metals Handbook（Vol.1、
8thEd.1961）の第７頁に定義されている様に、共
晶温度に於ける合金中に存するオーステナイト相
中に、溶解度以上に炭素を含む鉄である。以下本
文で使用する“鋳鉄”なる用語は、鼠鋳鉄、白鋳
鉄、可鍛鋳鉄、及びノジユラー鋳鉄（球状または
こぶ状鋳鉄）を包含する。鋳鉄は一般に重量にし
て1.5％以上の炭素を含む。例えば、鼠鋳鉄は1.7
乃至4.5％Ｃ及び１乃至３％Siを含む。可鍛鉄は
その他の成分も含むが、とりわけ約２乃至2.65％
Ｃ及び0.9乃至1.65％Siを含む。合金していないノ
ジユラー乃至ダクチル鋳鉄の組成は鼠鋳鉄に似て
いる。よく知られているノジユラー鋳鉄の組成の
１例は、重量にして3.2乃至4.1％Ｃ、1.8乃至2.8
％Si、0.8％までのMn、最高0.1％燐、最高0.03％
硫黄を含む。一般に云えば、炭素含有量は約２乃
至4.5％の範囲である。 よく知られているように、ガラスを形成するの
は金属鋳型の中で非常に粘調な溶融ガラスを成形
し、充分に冷却して鋳型から鋳造したガラス成形
品を取り出すことによつて行う。溶融ガラスは金
属鋳型に粘着する傾向があり、又若しも潤滑剤が
使用されなかつた場合は溶融ガラスに接していた
鋳型の表面が消耗する傾向がある為に、一般には
鋳型の内面に離型剤を塗布し、鋳造したガラス品
の引き離しに役立たせ、又或る程度消耗を減らす
に役立たせる。溶融ガラスが約982℃乃至1204℃
である場合特に問題となる。しかしこの温度で
は、離型剤は蒸発する傾きがあり、そのため熱ガ
ラスに接していた鋳型部品は速かに消耗する。 ブランクモールド、ブローモールド、ネツクリ
ング、プランジヤー、バツフル、ボトムプレート
等のガラス成形装置は主として鋳鉄製である。上
に述べたような条件のもとでは、鋳鉄は消耗をう
ける。溶接技術を用いて、ガラス鋳型部品の表面
に、硬く、耐消耗性の、密な金属被覆を析出せし
める方法を提供し、高いガラスの鋳造温度でも鋳
鉄部品をもつと耐消耗性にすることは望ましいこ
とである。しかし、鋳鉄表面に溶接被覆を生ぜし
めることの不利な点は、高い溶接温度に於ては鋳
鉄中の遊離炭素が溶接附近の空気と反応してCO2
のようなガスを発生する傾向があることであつ
て、このガスは劣つた冶金学的性質を有する非常
に多孔質の析出物を生ずる。 〔発明の目的〕 この発明の一つの目的は、鋳鉄に溶着被覆する
ための合金粉末を提供するにある。 この発明の他の目的は、製品の複合品として、
チタンを含むニツケル基合金からなる合金被覆鋳
鉄部品を提供するにある。 この発明の更に他の目的は、鋳鉄部品上に、溶
着したニツケル基合金被覆を生ぜしめる方法を提
供するにある。 この発明の別の目的は、ニツケル基合金で被覆
された鋳鉄製ガラス鋳型部品を製造する方法を提
供するにある。 〔発明の要約〕 この発明の一つは、鋳鉄部品上に、溶接界面に
於ける有孔率を最小にして溶着したニツケル基合
金被覆を生ぜしめる方法である。この方法は、実
質的に約0.5乃至５％Ti、約0.5乃至５％Si、０乃
至約５％Ｂ、０乃至約２％Mn、０乃至約１％
Al、０乃至約５％Fe、０乃至約15％Cr、０乃至
約0.5％Ｃ、及びニツケルが主である残余すなわ
ちニツケルおよび不可避不純物からなる残余を含
む合金粉末を、プラズマトランスフアーアーク法
を用いて使用するが、鋳鉄部品は陽極としてプラ
ズマ発生回路に電気的接続し、粉末の流れはキヤ
リヤーガスによつて上記プラズマアーク中に導か
れ、鋳鉄部品の表面にまで達する。噴霧法の間、
合金の析出はトランスフアーアークと鋳鉄基質と
の間に合金のパドル（熔融池）を維持するように
調節し、トランスフアーアークによる過剰の溶解
を防ぐが、一方ではパドルと鋳鉄基質の間の溶接
作用を促進せしめる。その面への被覆が完了する
まで、プラズマアークと鋳鉄基質との間の合金パ
ドルを維持しながら、被覆しようとする鋳鉄基質
に沿うてプラズマ噴霧法が遂次進められ、これに
より密な溶着したニツケル基合金被覆が得られる
が、この被覆は合金中のチタンと鋳鉄中の炭素と
の反応による第２炭化チタンの微細分布を有する
微細組織によつて特長づけられる。 この発明の他の一つは、合金被覆した鋳鉄部品
を含めた製品の複合品によつて示される。ここに
合金被覆は主として約0.5乃至５％Ti、約0.5乃至
５％Si、０乃至約５％Ｂ、０乃至２％Mn、０乃
至約１％Al、０乃至約５％Fe、０乃至15％Cr、
０乃至約0.5％Ｃ、及びニツケルが主である残余
より成つていて鋳鉄部品に溶着しており、そして
合金中のチタンが鋳鉄中の炭素と反応して生成さ
れた第２の炭化チタンの微細分布を含んだ微細組
織によつて特長づけられている。 更にもう一つの実施例には、鋳型表面の少なく
とも溶融したガラスに接触する部分に溶着したニ
ツケル基合金被覆を有する鋳鉄製ガラス鋳型があ
るが、ここに合金被覆は主として約0.5乃至５％
Ti、約0.5乃至５％Si、０乃至５％Ｂ、０乃至約
２％Mn、０乃至約１％Al、０乃至約５％Fe、０
乃至約15％Cr、０乃至0.5％Ｃ及びニツケルが主
である残余より成り、合金被覆はガラス鋳型部品
に溶着しており、合金中のチタンと鋳鉄製ガラス
鋳型部品中の炭素との反応によつて生じた、二次
炭化チタンの微細分布を含んでいる微細組織で特
長づけられている。 すぐれたニツケル基合金被覆の一例として、約
0.5乃至３％Ti、約0.5乃至３％Si、約0.5乃至２％
Ｂ、約１％以下のMn、約１％以下のAl、約0.5乃
至３％Fe、０乃至約10％Cr、約0.05乃至0.3％Ｃ、
及びニツケルが主である残余を含むものがある。 上記の説明において、Ti成分の最小値である
0.5％は、硬さを出すためにカーボンと反応して
TiCを形成するのに必要な最小量である。その最
大値の５％は、これ以上多くすると合金が脆くな
る限界値を示すものである。Si成分の最小値0.5
は、Ｂ成分の最小値と相俟つてスプレーするため
の液状溶融を与える。Siを増大すると合金析出物
の硬度を増すが、約５％を過ぎると合金被覆を脆
くする。ＢもSi同様で５％より多くしてはならな
い。0.5ないし５％の鉄は、ニツケル中に固溶体
をつくつてNiの強度を増す。そして鉄を５％以
上加えるとNi合金の溶着の性質が悪くなり多孔
質になる。 付加的に加えるMnとAlは緻密な析出物を得る
ための還元材として有効である。しかしMnが２
％を越えると溶着合金は硬さを失い始め、また
Alが１％を越えると溶接中の合金は流動性が乏
しくなり、粘性が増して気体を包み込むようにな
る。15％までのクロームは合金に防錆力を与える
が、この値を越すと合金を脆くする。カーボンＣ
は0.5までならば良好な硬化材であるTiCを形成
するのに約に立つ。鋳鉄基体中に存在する炭素も
Tiと作用する。しかし0.5％を越すとTiと結合し
なかつたＣは合金被覆の強度を低下させる。 〔発明の詳細〕 被覆合金は約44乃至177ミクロン（325乃至80メ
ツシユ米国標準）の平均粒度であることを特色と
する噴霧粉がむしろよい。 析出した合金のミクロかたさはロツクウエル
HRB80乃至HRC35の範囲であり、溶接析出物全
体に亘る第２炭化チタンの分散により、すぐれた
耐摩耗性を持つている。合金添加物としてのチタ
ンの使用は、チタンが炭素及び窒素に対して強い
親和力をもつために極めて重要である。密な溶接
析出物を確実に得るには、被覆技法が鋳鉄基質の
溶解しすぎを避け、従つて溶接の際の鋳鉄界面の
空気中の酸素との反応を避け、更にこれによつて
鋳鉄中の遊離炭素のCO2への酸化を避ける条件下
で行われることが重要である。ここにCO2は溶接
析出物を多孔性となし、保護被覆としては冶金学
的に劣るものにする。 溶接気孔を避けるには、プラズマアークは析出
した合金のパドルを該プラズマアークと鋳鉄基質
との間に保持するように調節される。かくして基
質の過熱は抑えられ、鋳鉄中の遊離炭素の酸化は
最小になる。次に図面により説明する。 第１図に示される方法は次の記述から明らかに
判るように、本発明にはよらない望ましくない方
法である。すなわち、プラズマノズル１０が粉末
を矢印方向に移動する加工片（鋳鉄）１２の面上
にプラズマアーク１１によつて析出しているとこ
ろを示している。析出物１３はパドルの形でプラ
ズマアーク１１によつて形成されるが、このプラ
ズマアークはそのかなりの部分が１４で示した位
置で鋳鉄基質を打つ位にパドルより先んじてい
る。 第２図に示される方法は本発明による望ましい
ものである。すなわち、プラズマアーク及びノズ
ル１０Ａと加工片１２Ａとの間の行程の相対比を
調整して、即ちノズルに対して加工片を矢印の方
向に動かすか或は図とは異つて加工片に対してノ
ズルを動かすかして調整して、被覆合金のパドル
１３Ａがプラズマアークの全矛先を実質的にう
け、基質が直接アークと接触することがないよう
にパドル１３Ａをノズルに対して保持し位置せし
める。 第３図はプラズマトーチと加工片（鋳鉄）との
間のトランスフアーアーク関係の概要を模型的に
示しており、具体的にいえば、本図は水冷式環状
銅製電極１７によつて囲まれた中心のタングステ
ン電極１６を包含するプラズマトーチ１５の断面
と、使用する電気回路の構成とを示している。ア
ルゴンプラズマガス１８は陰極であるタングステ
ン電極１６と陽極である銅電極１７との間にある
環状空間１９を通過する。トーチの右側にあるブ
ロツク図を参照すれば、タングステン電極１６が
電源２１と併列に接続してある高周波発振器２０
の負極に接続されていることが示されている。同
様に、銅陽極１７は高周波発振器の正極に接続さ
れており、トランスフアーアークの生成を確実に
するために、電源と加工片２１′も陽極として接
続されている。 ノズルの先端で、タングステン及び銅の電極の
間にパイロツトアーク２２が作られるが、このア
ークはタングステン電極１６の囲りの環状空間を
通過するアルゴンガスをイオン化し、陽極である
加工片２１′の高ポテンシヤルによつてこの加工
片に引きよせられるトランスフアーアークの先駆
をなす。 93％アルゴンと７％水素とからなる保護用ガス
２３又はアルゴンは、外側の環状空間２４を通つ
て供給される。キヤリヤーとして働き、穴２５を
通つてプラズマアークに粉末を送るアルゴンガス
の別の供給源がある。保護用ガスは、ノズルの丁
度反対側に析出して鋳鉄基質が高温のトランスフ
アーアークに直接触れるのを防いでくれる析出物
２６の酸化を防止するのに役立つものである。な
おＡ／H2混合はそれを用いることにより基質に
対する溶融合金の濡れを改善することの方がむし
ろ主であることは付言しておく。トランスフアー
アークシステムの詳細に就いてはこれ以上述べる
要はない。好んで使用されるシステムは、アメリ
カ、ニユーヨークのEutectic Corporation of
Flushingで売られているEutronic Gapトランス
フアーアークを用いるEutronic Gap（商品名）方
法として示されているシステムである。 発明を実施するに当つては、Eutronic Gapト
ランスフアーアークシステムを用いて次のような
ニツケル基合金組成を析出した。
【表】 第３図について述べた方法を鋳鉄（ダクタイル
又はノジユラー鋳鉄）製のガラス鋳型バツフルの
被覆に用いた。ノズルは加工片から10mmの距離に
保つた。約1.4ゲージ気圧の圧力で運ばれるアル
ゴンのキヤリヤーガス中で、粉末は約2.0Kg／時
間の速度で供給されたが、純アルゴンであるイオ
ン化したガスは又約4.3ゲージ気圧の圧力で、そ
して93％アルゴン−７％水素である保護用ガスは
約4.3ゲージ気圧の圧力に運ばれた。被覆は各成
分の合金について製造された。 合金番号１〜３の各合金被覆を検査すると、析
出物は非常に密で鋳鉄基質に強く溶着しており、
実質的にガスのポケツトもなければ孔もない。合
金番号１の微細組織は合金中のチタンが鋳鉄中の
遊離炭素と反応し、ニツケル基合金マトリツクス
全般に炭化チタンの微細な分散を形づくつたこと
を示す。 第４図および第５図は上記の鋳鉄表面に溶着し
たあとの合金被膜の顕微鏡写真である。写真はい
ずれも約0.40mm×0.33mmの試料の拡大写真であ
る。 各被覆の硬度は次のようにHRC20乃至HRC35
ロツクウエルＣの範囲内に入つた。 合金番号 ロツクウエル硬度 １ HRC28 ２ HRC35 ３ HRC20 この発明は好ましい実施例に関連して述べた
が、この分野の技術者ならばすぐ了解出来るよう
に、この発明の意図並に範囲内で変更、変化があ
り得ることに注意すべきである。 なお先に記したように、合金析出物は合金の噴
霧粉であることが望ましい。このことは合金はす
でに溶融されていて次いで噴霧化されることを意
味する。そして粉末は噴霧化されているので鋳鉄
基体上にほとんどロスなく析出する。従つて鋳鉄
の上の析出物は出発点である合金粉末と全く同じ
組成を有している。
【図面の簡単な説明】
第１図は鋳鉄表面にプラズマトランスフアーア
ークを制御することなしに施した場合の、本発明
によらない好ましくない状態を模型的に示した
図、第２図は鋳鉄表面にプラズマトランスフアー
アークを制御しながら施した場合の、本発明によ
る好しい状態を模型的に示した図、第３図は本発
明によるプラズマトランスフアーアークノズルの
断面と使用する電気回路の構成とを示す図、第４
図および第５図は鋳鉄表面に溶着されたあとのニ
ツケル基合金被覆の断面の顕微鏡写真を示す図で
ある。 記号の説明：１０及び１０Ａはプラズマノズ
ル、１１はプラズマアーク、１２及び１２Ａは加
工片（鋳鉄）、１３および１３Ａは析出物又はパ
ドル、１５はプラズマトーチ、１６は中心タング
ステン線、１７は銅電極（陽極）、１８はアルゴ
ンプラズマガス、１９は環状空間、２０は高周波
発振器、２１は電源、２１′は加工片、２２はパ
イロツトアーク、２３は保護用ガス、２４は環状
空間、２５は穴、２６は析出物をそれぞれあらわ
している。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 0.5乃至５％Ti、0.5乃至５％Si、0.5乃至５％
    Ｂ、0.5乃至５％Feを含有し、残部がNi及び不可
    避不純物からなる、鋳鉄への被覆のための合金粉
    末。 ２ 0.5乃至５％Ti、0.5乃至５％Si、0.5乃至５％
    Ｂ、0.5乃至５％Fe、２％以下のMn、1.％以下の
    Al、15％以下のCr、0.5％以下のＣを含有し、残
    部がNi及び不可避不純物からなる、鋳鉄への被
    覆のための合金粉末。 ３ 複合製品としての合金被覆を施した鋳鉄部品
    であつて、前記合金被覆が実質的に0.5乃至５％
    Ti、0.5乃至５％Si、５％以下のＢ、２％以下の
    Mn、１％以下のAl、５％以下のFe、15％以下の
    Cr、0.5％以下のＣを含有し、残部がNi及び不可
    避不純物からなり、而してこの合金被覆は前記鋳
    鉄部品に溶着していて合金中のチタンと鋳鉄中の
    炭素との反応によつて生じた第２炭化チタンの微
    細な分布を含む微細組織を有することを特徴とす
    る、ニツケル基合金被覆を施した鋳鉄部品。 ４ 前記３項の複合製品であつて、前記合金被覆
    の粗成が0.5乃至３％Ti、0.5乃至３％Si、0.5乃至
    ２％Ｂ、１％以下のMn、１％以下のAl、0.5乃至
    ３％Fe、10％以下のCr、0.05乃至0.3％Ｃを含有
    し、残部がNi及び不可避不純物からなることを
    特徴とする、ニツケル基合金被覆を施した鋳鉄部
    品。 ５ 前記３項又は４項の複合製品であつて、この
    複合製品をガラス鋳型部品として使用するとき
    に、前記合金被覆を前記鋳鉄製品表面の少なくと
    も溶融ガラスに接触する部分に溶着するようにし
    たことを特徴とするニツケル基合金被覆を施した
    鋳鉄部品。 ６ 鋳鉄部品上に溶着した合金被覆を得る方法で
    あつて、0.5乃至５％Ti、0.5乃至５％Si、５％以
    下のＢ、２％以下のMn、１％以下のAl、５％以
    下のFe、15％以下のCr、0.5％以下のＣを含有
    し、残部がNi及び不可避不純物からなるニツケ
    ル基合金の被覆を、プラズマ生成回路に前記鋳鉄
    部品を陽極として電気的に接続したトランスフア
    ーアークタイプのプラズマ法を用い、該ニツケル
    基合金の粉末の流れをキヤリヤーガスによつて前
    記プラズマアーク中に向けそして前記鋳鉄部品の
    表面にまで達せしめることによつて析出させる工
    程と、析出が行われている間は前記合金の析出を
    調整して、トランスフアーアークプラズマと鋳鉄
    部品基質との間に合金のパドルを保持してこの基
    質をトランスフアーアークによる過剰の溶解を受
    けないように譲り、一方ではパドルと鋳鉄基質と
    の間の拡散反応を促進せしめる工程と、前記のプ
    ラズマアーク被覆工程を、被覆が完了するまで前
    記プラズマアークと鋳鉄との間に合金パドルを保
    持しながら、被覆すべき鋳鉄基質に沿うて進行さ
    せる工程とを含み、而して以上のようにして溶接
    界面に得られる孔〓率の微小な溶着ニツケル基合
    金被覆が、合金中のチタンと鋳鉄中の炭素との反
    応によつて生じた第２炭化チタンの微細分布をも
    つ微細組織を有していることを特徴とする、鋳鉄
    部品上の溶着したニツケル基合金被覆を形成する
    方法。 ７ 前記６項の方法であつて、析出した合金が実
    質的に0.5乃至３％Ti、0.5乃至３％Si、0.5乃至２
    ％Ｂ、１％以下のMn、１％以下のAl、0.5乃至３
    ％Fe、10％以下のCr、0.05乃至0.3％Ｃを含有し、
    残部がNi及び不可避不純物からなる組成である
    ような、鋳鉄部品上に溶着したニツケル合金被覆
    を形成する方法。 ８ 前記６項又は７項の方法であつて、前記トラ
    ンスフアーアークタイプのプラズマ法に用いるニ
    ツケル基合金の粉末が44乃至177ミクロンの範囲
    内の大きさを有するようにしたことを特徴とす
    る、鋳鉄部品上に溶着したニツケル基合金被覆を
    形成する方法。
JP58213467A 1982-11-16 1983-11-15 鋳鉄への被覆のための合金粉末 Granted JPS59104446A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/442,169 US4471034A (en) 1982-11-16 1982-11-16 Alloy coating for cast iron parts, such as glass molds
US442169 1989-11-28

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS59104446A JPS59104446A (ja) 1984-06-16
JPH0474423B2 true JPH0474423B2 (ja) 1992-11-26

Family

ID=23755791

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP58213467A Granted JPS59104446A (ja) 1982-11-16 1983-11-15 鋳鉄への被覆のための合金粉末

Country Status (10)

Country Link
US (1) US4471034A (ja)
JP (1) JPS59104446A (ja)
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