JPH0617176A - 耐食耐摩耗性Co基合金 - Google Patents
耐食耐摩耗性Co基合金Info
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- JPH0617176A JPH0617176A JP4199114A JP19911492A JPH0617176A JP H0617176 A JPH0617176 A JP H0617176A JP 4199114 A JP4199114 A JP 4199114A JP 19911492 A JP19911492 A JP 19911492A JP H0617176 A JPH0617176 A JP H0617176A
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- Japan
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- corrosion
- corrosion resistance
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 射出成形機等のシリンダ、スクリュー等の構
成材料として有用な耐食性、耐摩耗性にすぐれたCo基
合金。 【構成】 Cr:5〜20%,Mo:7〜30%,S
i:0.5〜3%,C:1.5%以下,B:0.1〜6
%,W:0.5〜30%(但し、B:0.5〜4%であ
って、かつW:5〜15%である場合を除く)、残部実
質的にCoからなる。特に硬度、耐摩耗性を望む場合
は、8B+W:9〜45%とするのがよい。
成材料として有用な耐食性、耐摩耗性にすぐれたCo基
合金。 【構成】 Cr:5〜20%,Mo:7〜30%,S
i:0.5〜3%,C:1.5%以下,B:0.1〜6
%,W:0.5〜30%(但し、B:0.5〜4%であ
って、かつW:5〜15%である場合を除く)、残部実
質的にCoからなる。特に硬度、耐摩耗性を望む場合
は、8B+W:9〜45%とするのがよい。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、射出成形機や押出成形
機のシリンダ、スクリュー、プランジヤ等、耐食性と耐
摩耗性を必要とする各種部材の構成材料として有用なC
o基合金に関する。
機のシリンダ、スクリュー、プランジヤ等、耐食性と耐
摩耗性を必要とする各種部材の構成材料として有用なC
o基合金に関する。
【0002】
【従来の技術】射出成形機や押出成形機を構成するシリ
ンダ、およびスクリュー、プランジヤ等の部材は高圧力
・高速度で圧送される流動体の接触に対する摩耗抵抗性
や腐食抵抗性が要求される。従来より、その材料として
窒化鋼(JIS G4202,SACM645等)が専
ら使用されてきた。
ンダ、およびスクリュー、プランジヤ等の部材は高圧力
・高速度で圧送される流動体の接触に対する摩耗抵抗性
や腐食抵抗性が要求される。従来より、その材料として
窒化鋼(JIS G4202,SACM645等)が専
ら使用されてきた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】窒化鋼の表面の有効窒
化層厚は、約0.5mm程度に過ぎず、このため窒化鋼
を使用している従来の射出成形機や押出成形機の耐久性
は必ずしも十分なものと言えない。殊に、近時は繊維強
化プラスチック成形品、プラスチックマグネット、ある
いはセラミックス成形品等に対する需要が増大しつつあ
り、これらの成形品の成形操業における部材表面の摩耗
・腐食の進行、およびそれに伴う耐用寿命の低下は顕著
であり、生産機として対応することは極めて困難な状況
となっている。この対策として、本出願人は、先にC
r:5〜20%,Mo:5〜20%,W:5〜15%,
B:0.5〜4%,Si:0.5〜3%,C1.5%以
下,残部Coからなる、改良された耐食性および耐摩耗
性を有するCo基合金を提供した(特開平1−2727
32号公報)。本発明は、上記Co基合金と同等ないし
それ以上の耐食性・耐摩耗性を有し、構造材料として必
要な強度、靱性を備えたCo基合金を提供するものであ
る。
化層厚は、約0.5mm程度に過ぎず、このため窒化鋼
を使用している従来の射出成形機や押出成形機の耐久性
は必ずしも十分なものと言えない。殊に、近時は繊維強
化プラスチック成形品、プラスチックマグネット、ある
いはセラミックス成形品等に対する需要が増大しつつあ
り、これらの成形品の成形操業における部材表面の摩耗
・腐食の進行、およびそれに伴う耐用寿命の低下は顕著
であり、生産機として対応することは極めて困難な状況
となっている。この対策として、本出願人は、先にC
r:5〜20%,Mo:5〜20%,W:5〜15%,
B:0.5〜4%,Si:0.5〜3%,C1.5%以
下,残部Coからなる、改良された耐食性および耐摩耗
性を有するCo基合金を提供した(特開平1−2727
32号公報)。本発明は、上記Co基合金と同等ないし
それ以上の耐食性・耐摩耗性を有し、構造材料として必
要な強度、靱性を備えたCo基合金を提供するものであ
る。
【0004】
【課題を解決するための手段および作用】本発明の耐食
耐摩耗性Co基合金は、Cr:5〜20%,Mo:7〜
30%,B:0.1〜6%,W:0.5〜30%(但
し、W:5〜15%であって、かつB:0.5〜4%で
ある場合を除く),Si:0.5〜3%,C:1.5%
以下,残部実質的にCoからなる化学組成を有してい
る。
耐摩耗性Co基合金は、Cr:5〜20%,Mo:7〜
30%,B:0.1〜6%,W:0.5〜30%(但
し、W:5〜15%であって、かつB:0.5〜4%で
ある場合を除く),Si:0.5〜3%,C:1.5%
以下,残部実質的にCoからなる化学組成を有してい
る。
【0005】
【作用】上記化学組成を有する本発明のCo基合金は、
各種の無機酸,有機酸に対する腐食抵抗性にすぐれ、か
つ高度の摩耗抵抗性を備えている。本発明のCo基合金
は、代表的には、その合金粉末を原料とする熱間静水等
方加圧焼結法等による焼結合金として実使用に供される
が、B含有量を比較的高めの範囲に設定した成分構成に
おいては、高B含有による合金の低融点化の効果とし
て、部材の製造に、その合金粉末を原料とする溶解・凝
固プロセスを適用することもできる。
各種の無機酸,有機酸に対する腐食抵抗性にすぐれ、か
つ高度の摩耗抵抗性を備えている。本発明のCo基合金
は、代表的には、その合金粉末を原料とする熱間静水等
方加圧焼結法等による焼結合金として実使用に供される
が、B含有量を比較的高めの範囲に設定した成分構成に
おいては、高B含有による合金の低融点化の効果とし
て、部材の製造に、その合金粉末を原料とする溶解・凝
固プロセスを適用することもできる。
【0006】本発明のCo基合金の成分限定理由は次の
とおりである。 Cr:5〜20% Crは、一部はマトリックスに固溶して合金の耐食性を
高め、残部は炭化物、硼化物を形成して合金の硬度を高
め耐摩耗性を強化する。含有量の下限を5%としたの
は、それより少ない量ではこれらの効果が不足するから
であり、その増量に従って効果は増大する。特に、耐食
性の強化を必要とする場合は、Cr含有量を、〔1.4
2(B+1/2C)+11.9〕(%)(以下、「Cr
%」)以上としてCrの固溶量を富化するとよい。20
%までの含有量で効果はほぼ飽和するので、これを上限
とした。
とおりである。 Cr:5〜20% Crは、一部はマトリックスに固溶して合金の耐食性を
高め、残部は炭化物、硼化物を形成して合金の硬度を高
め耐摩耗性を強化する。含有量の下限を5%としたの
は、それより少ない量ではこれらの効果が不足するから
であり、その増量に従って効果は増大する。特に、耐食
性の強化を必要とする場合は、Cr含有量を、〔1.4
2(B+1/2C)+11.9〕(%)(以下、「Cr
%」)以上としてCrの固溶量を富化するとよい。20
%までの含有量で効果はほぼ飽和するので、これを上限
とした。
【0007】Mo:7〜30% Moは、炭化物、硼化物を形成して合金の耐摩耗性を高
め、また炭化物、硼化物を形成せずにマトリックスに固
溶したMoは、耐食性、殊に塩酸等の非酸化性酸に対す
る腐食抵抗性の改善に寄与する。これらの効果を得るた
めには少なくとも7%の含有を必要とする。特に、耐食
性の強化を必要とする場合は、その含有量を、〔4.7
(B+1/2C)+7〕(%)(以下、「Mo%」)以
上としてMoの固溶量を増加するとよい。図1は、合金
のMo含有量と耐食性について、縦軸に塩酸腐食減量
(g/m2 /hr)、横軸に、Mo含有量から、Mo%
を差し引いた値(ΔMo%)をとって示した図(供試合
金は後記実施例欄の供試材No.1〜6,No.101〜1
06)であり、そのΔMo%が正の値となるMo量の含
有により、合金の耐食性は著しく強化されることがわか
る。しかし、Mo含有量をあまり多くすると、合金の脆
化をきたすので、30%を上限とする。
め、また炭化物、硼化物を形成せずにマトリックスに固
溶したMoは、耐食性、殊に塩酸等の非酸化性酸に対す
る腐食抵抗性の改善に寄与する。これらの効果を得るた
めには少なくとも7%の含有を必要とする。特に、耐食
性の強化を必要とする場合は、その含有量を、〔4.7
(B+1/2C)+7〕(%)(以下、「Mo%」)以
上としてMoの固溶量を増加するとよい。図1は、合金
のMo含有量と耐食性について、縦軸に塩酸腐食減量
(g/m2 /hr)、横軸に、Mo含有量から、Mo%
を差し引いた値(ΔMo%)をとって示した図(供試合
金は後記実施例欄の供試材No.1〜6,No.101〜1
06)であり、そのΔMo%が正の値となるMo量の含
有により、合金の耐食性は著しく強化されることがわか
る。しかし、Mo含有量をあまり多くすると、合金の脆
化をきたすので、30%を上限とする。
【0008】W:0.5〜30% Wは、炭化物、硼化物を形成して合金の硬度、耐摩耗性
を高める。また、Wは若干ではあるが耐食性を良好にす
る。この効果は0.5%以上の含有により得られ、含有
量の増加に伴って効果は増大する。しかし、Wの多量添
加は反面において合金の曲げ強度、靱性の低下をきたす
ので、30%を上限とする。
を高める。また、Wは若干ではあるが耐食性を良好にす
る。この効果は0.5%以上の含有により得られ、含有
量の増加に伴って効果は増大する。しかし、Wの多量添
加は反面において合金の曲げ強度、靱性の低下をきたす
ので、30%を上限とする。
【0009】B:0.1〜6% Bは、Cr,Mo,W等の硼化物の形成のために少なく
とも0.1%を必要とする。しかし、その含有量が6%
を越えると靱性が著しく低下するので、6%を越えては
ならない。B含有量の8倍量とW含有量との合計量(8
B+W)は、合金の硬度、靱性等に相関がある。図2お
よび図3は、合金の8B+W(%)と硬度(HRC)およ
び破壊靱性値(MPam1/2 )の関係を示している(供
試合金は後記実施例欄の供試材No.1〜6,No.101
〜106)。硬度は、8B+W(%)の値に比例して高
くなり(図2)、他方靱性は減少し(図3)、それぞれ
8B+W(%)の値との間に高度の相関性を有してお
り、従ってその値から硬度および靱性値を予測すること
ができる。合金の硬度、耐摩耗性をより高くするために
は、8B+W(%)を9%以上とするのが好ましい。し
かし、その値が余り高くなると、合金の脆化をきたし、
製品製造途中のクラック発生傾向が増大する。このた
め、45%を上限とするのが好ましい。特に靱性を必要
とする用途では、W含有量を20%以下とし、かつ8B
+W(%)の値を30%以下とするのがよい。
とも0.1%を必要とする。しかし、その含有量が6%
を越えると靱性が著しく低下するので、6%を越えては
ならない。B含有量の8倍量とW含有量との合計量(8
B+W)は、合金の硬度、靱性等に相関がある。図2お
よび図3は、合金の8B+W(%)と硬度(HRC)およ
び破壊靱性値(MPam1/2 )の関係を示している(供
試合金は後記実施例欄の供試材No.1〜6,No.101
〜106)。硬度は、8B+W(%)の値に比例して高
くなり(図2)、他方靱性は減少し(図3)、それぞれ
8B+W(%)の値との間に高度の相関性を有してお
り、従ってその値から硬度および靱性値を予測すること
ができる。合金の硬度、耐摩耗性をより高くするために
は、8B+W(%)を9%以上とするのが好ましい。し
かし、その値が余り高くなると、合金の脆化をきたし、
製品製造途中のクラック発生傾向が増大する。このた
め、45%を上限とするのが好ましい。特に靱性を必要
とする用途では、W含有量を20%以下とし、かつ8B
+W(%)の値を30%以下とするのがよい。
【0010】また、Bは合金の耐食性、硬度・耐摩耗性
を損なうことなく、融点の低下に奏効する。図4は、B
含有量と合金の融点の関係を示している(供試合金は後
記実施例欄の供試材No.1,No.2,No.5)。約2.
2%以上のB含有量により、融点は約1150℃以下と
なっている。このB含有による低融点化は合金溶製操業
に有利である。
を損なうことなく、融点の低下に奏効する。図4は、B
含有量と合金の融点の関係を示している(供試合金は後
記実施例欄の供試材No.1,No.2,No.5)。約2.
2%以上のB含有量により、融点は約1150℃以下と
なっている。このB含有による低融点化は合金溶製操業
に有利である。
【0011】Si:0.5〜3% Siは、Cr,Mo,W等の元素と化合物を形成して合
金の耐摩耗性の向上に寄与する。また、Siの含有によ
り合金の融点が降下することは合金の溶製操業に有利で
ある。これらの効果を得るために、少なくとも0.5%
の含有量が必要である。しかし、3%を越えて多量に含
有すると合金の脆化をきたし、構造材料としての有用性
を損なうので、これを上限とした。
金の耐摩耗性の向上に寄与する。また、Siの含有によ
り合金の融点が降下することは合金の溶製操業に有利で
ある。これらの効果を得るために、少なくとも0.5%
の含有量が必要である。しかし、3%を越えて多量に含
有すると合金の脆化をきたし、構造材料としての有用性
を損なうので、これを上限とした。
【0012】C:1.5%以下 Cは、Cr,Mo,W等の炭化物の形成に必要な元素で
あり、また合金の融点を下げ、合金溶製操業を有利にす
る。しかし、含有量が1.5%を越えると、合金の脆化
をきたし構造材料としての有用性を損なうので、1.5
%以下とする。
あり、また合金の融点を下げ、合金溶製操業を有利にす
る。しかし、含有量が1.5%を越えると、合金の脆化
をきたし構造材料としての有用性を損なうので、1.5
%以下とする。
【0013】本発明のCo基合金は、例えばその合金粉
末を焼結原料とし、熱間静水等方加圧焼結法等の公知の
焼結プロセスにより、シリンダ、スクリュー等の母材金
属の表面を被覆する焼結合金層を形成する。また、前記
のようにB含有量を高めて合金の融点を下げることによ
り、焼結プロセスに代え、溶融・凝固プロセスを適用す
ることも容易となり、例えば、融点約1150℃以下の
低融点成分構成とした場合は、普通鋼々材(例えばSS
41材)を母材金属とし、その表面に低融点合金粉末を
与えて粉末の溶融・凝固を行うことにより、母材の溶損
をきたすことなく、その表面に冶金的に接合した緻密な
合金層を積層形成することも可能である。
末を焼結原料とし、熱間静水等方加圧焼結法等の公知の
焼結プロセスにより、シリンダ、スクリュー等の母材金
属の表面を被覆する焼結合金層を形成する。また、前記
のようにB含有量を高めて合金の融点を下げることによ
り、焼結プロセスに代え、溶融・凝固プロセスを適用す
ることも容易となり、例えば、融点約1150℃以下の
低融点成分構成とした場合は、普通鋼々材(例えばSS
41材)を母材金属とし、その表面に低融点合金粉末を
与えて粉末の溶融・凝固を行うことにより、母材の溶損
をきたすことなく、その表面に冶金的に接合した緻密な
合金層を積層形成することも可能である。
【0014】
【実施例】表1に示す各供試合金について、腐食試験、
摩耗試験および機械試験を行って、表2に示す結果を得
た。供試合金No.1〜6は発明例、No.101〜108
は比較例であり、比較例No.101〜103は、前記特
開平1−272732号公報に開示された合金相当材、
No.104〜106は、いずれかの元素(*マーク)が
本発明に規定の上・下限からはずれている例、No.10
7は「ステライト12」相当の市販Co基合金、No.1
08は窒化鋼(JIS G4202 SACM645,
表面窒化層厚0.5mm)である。
摩耗試験および機械試験を行って、表2に示す結果を得
た。供試合金No.1〜6は発明例、No.101〜108
は比較例であり、比較例No.101〜103は、前記特
開平1−272732号公報に開示された合金相当材、
No.104〜106は、いずれかの元素(*マーク)が
本発明に規定の上・下限からはずれている例、No.10
7は「ステライト12」相当の市販Co基合金、No.1
08は窒化鋼(JIS G4202 SACM645,
表面窒化層厚0.5mm)である。
【0015】各試験要領は次のとおりである。 〔I〕腐食試験 次の4種の腐食液(液温:50℃)に試験片を浸漬し、
48時間経過後の腐食減量(g/m2 hr)を測定す
る。 試験A:10%弗化水素酸水溶液 試験B:10%臭化水素酸水溶液 試験C:20%塩酸水溶液 試験D:50%硫酸水溶液
48時間経過後の腐食減量(g/m2 hr)を測定す
る。 試験A:10%弗化水素酸水溶液 試験B:10%臭化水素酸水溶液 試験C:20%塩酸水溶液 試験D:50%硫酸水溶液
【0016】〔II〕摩耗試験 大越式迅速摩耗試験機を使用し、下記の摩耗試験により
摩耗減量(mm2 /kgf)を測定する。 (1)相手材(回転輪):SUJ2,硬さ(HRC):5
8〜60 (2)押付荷重:6.3kg/cm2 (3)摺接速度:1.93m/秒 (4)摺接距離:400m
摩耗減量(mm2 /kgf)を測定する。 (1)相手材(回転輪):SUJ2,硬さ(HRC):5
8〜60 (2)押付荷重:6.3kg/cm2 (3)摺接速度:1.93m/秒 (4)摺接距離:400m
【0017】表2に示したように、発明例No.1〜6
は、窒化鋼(No.108)に比べて、各種の酸に対する
腐食抵抗性および摩耗抵抗性のいずれも格段にすぐれて
いる。また、その耐摩耗性は「ステライト12」Co基
合金(No.107)と比べても明らかにすぐれている。
「ステライト12」Co基合金との耐食性の比較におい
て、発明例No.3,No.4,No.5の耐食性は若干低い
が、その耐食性は発明例No.6との比較から明らかなよ
うに、Cr含有量,Mo含有量を、Cr%、Mo%以上
の量とすることにより大きく高め得ることがわかる。な
お、比較例No.104(B含有量過剰)は、硬度、耐摩
耗性にすぐれてはいるが、靱性値が極端に低く、No.1
05(Mo含有量不足)は塩酸に対する耐食性に劣り、
またNo.106(Cr含有量不足)は硫酸に対する耐食
性に乏しく、いずれも発明例に及ばない。
は、窒化鋼(No.108)に比べて、各種の酸に対する
腐食抵抗性および摩耗抵抗性のいずれも格段にすぐれて
いる。また、その耐摩耗性は「ステライト12」Co基
合金(No.107)と比べても明らかにすぐれている。
「ステライト12」Co基合金との耐食性の比較におい
て、発明例No.3,No.4,No.5の耐食性は若干低い
が、その耐食性は発明例No.6との比較から明らかなよ
うに、Cr含有量,Mo含有量を、Cr%、Mo%以上
の量とすることにより大きく高め得ることがわかる。な
お、比較例No.104(B含有量過剰)は、硬度、耐摩
耗性にすぐれてはいるが、靱性値が極端に低く、No.1
05(Mo含有量不足)は塩酸に対する耐食性に劣り、
またNo.106(Cr含有量不足)は硫酸に対する耐食
性に乏しく、いずれも発明例に及ばない。
【0018】
【表1】
【0019】
【表2】
【0020】
【発明の効果】本発明のCo基合金は、窒化鋼等を大き
く凌ぐ耐摩耗性と耐食性とを備えているので、例えば射
出成形機・押出成形機のシリンダ、スクリュー、プラン
ジヤ等の部材料として、その耐用寿命を改善することが
でき、通常のプラスチック成形はもとより、繊維強化プ
ラスチックやセラミックス等の射出・押出成形操業の安
定化・効率化等に寄与する。
く凌ぐ耐摩耗性と耐食性とを備えているので、例えば射
出成形機・押出成形機のシリンダ、スクリュー、プラン
ジヤ等の部材料として、その耐用寿命を改善することが
でき、通常のプラスチック成形はもとより、繊維強化プ
ラスチックやセラミックス等の射出・押出成形操業の安
定化・効率化等に寄与する。
【図1】ΔMo量と耐塩酸腐食性の関係を示すグラフで
ある。
ある。
【図2】8B+W(%)と硬度の関係を示すグラフであ
る。
る。
【図3】8B+W(%)と破壊靱性値の関係を示すグラ
フである。
フである。
【図4】B含有量と融点の関係を示すグラフである。
Claims (2)
- 【請求項1】 Cr:5〜20%,Mo:7〜30%,
W:0.5〜30%,B:0.1〜6%(但し、W:5
〜15%であって、かつB:0.5〜4%である場合を
除く),Si:0.5〜3%,C:1.5%以下、残部
実質的にCoからなる耐食耐摩耗性Co基合金。 - 【請求項2】 請求項1において、WおよびBの含有量
が8B+W:9〜45%を満足することを特徴とする耐
食耐摩耗性Co基合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4199114A JPH0617176A (ja) | 1992-07-01 | 1992-07-01 | 耐食耐摩耗性Co基合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4199114A JPH0617176A (ja) | 1992-07-01 | 1992-07-01 | 耐食耐摩耗性Co基合金 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0617176A true JPH0617176A (ja) | 1994-01-25 |
Family
ID=16402368
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4199114A Pending JPH0617176A (ja) | 1992-07-01 | 1992-07-01 | 耐食耐摩耗性Co基合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0617176A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1704263A4 (en) * | 2003-12-29 | 2009-06-03 | Deloro Stellite Holdings Corp | DUCTILE LAVES PHASE ALLOYS ON COBALT BASE |
| WO2012063512A1 (ja) * | 2010-11-09 | 2012-05-18 | 福田金属箔粉工業株式会社 | 耐摩耗性コバルト基合金とそれを盛金したエンジンバルブ |
| US9206715B2 (en) | 2010-11-09 | 2015-12-08 | Fukuda Metal Foil & Powder Co., Ltd. | High-toughness cobalt-based alloy and engine valve coated with same |
| US9860988B2 (en) | 2014-12-20 | 2018-01-02 | Intel Corporation | Solder contacts for socket assemblies |
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| JPH01272738A (ja) * | 1988-04-21 | 1989-10-31 | Kubota Ltd | プラスチック射出成形・押出成形機用耐食耐摩耗合金 |
-
1992
- 1992-07-01 JP JP4199114A patent/JPH0617176A/ja active Pending
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