JPH0978109A

JPH0978109A - サーメット複合部材及びその製造方法

Info

Publication number: JPH0978109A
Application number: JP30349795A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Watanabe; 靖渡辺
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 1995-07-10
Filing date: 1995-10-26
Publication date: 1997-03-25

Abstract

(57)【要約】【課題】母材に対する保護層、機能付与層としての機
能を維持しつつサーメット層の補修・交換の頻度を抑制
することのできる耐久性の高いサーメット複合部材及び
その製造方法を提供する。【解決手段】下蓋１８の支持台２８に案内ロール１０
を位置決め固定すると共に、ロール１０を囲繞したチャ
ンバー３２の間隙３４に、所要の充填率でサーメット粉
を充填する。断熱層２４および円筒体１９を下蓋１８に
配設すると共に該円筒体１９に上蓋１６を配設して、密
閉された高圧容器２０を構成する。高圧容器２０の内部
を、圧力が１２００ＭＰａで温度が１１３０℃となる条
件で、２〜５ｈｒだけ保持した。これにより、案内ロー
ル１０の表面に、厚肉で気孔率０．１％以下のサーメッ
ト層が金属拡散接合によって形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、母材の表面に、熱
間等方圧加圧焼結により所要厚みのサーメット層を形成
したサーメット複合部材及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】例え
ば、鋼板にどぶ付けにより亜鉛メッキを施すラインにお
いて、溶融亜鉛の浴槽中に配設される案内ロール等は、
ステンレス鋼やクロムモリブデン鋼などで製造され、そ
の上にサーメット層を形成したものが用いられる。これ
は、案内ロールは溶融亜鉛浴槽中に浸漬された状態にあ
るため亜鉛に対する耐溶損性が要求され、一方、サーメ
ットは一般に耐溶損性に優れているといわれているから
である。

【０００３】こうした案内ロール表面のサーメット層
は、従来、セラミックス粉と金属粉とを所要割合で混合
した混合粉末または、別途用意したサーメット焼結粉を
原料として、溶射により案内ロールの表面でこの混合粉
末を焼結させるという方法で形成されている。

【０００４】なお、完全なセラミックス層としないの
は、ロール表面の靱性を確保するためである。そして、
サーメット層はそもそも金属相を含んでいるため、僅か
ずつではあるがこの金属相も溶損する。また、鋼板との
接触による摩耗も加わる。この結果、サーメット層は経
時的に溶損・摩耗していくのが現状である。

【０００５】ところが、溶射により形成し得るサーメッ
ト層の膜厚は極めて薄く、約５ｍｍ以下程度にしかでき
ないので、案内ロールのサーメット層は、上記の様な経
時的な溶損・摩耗によって次第に役に立たなくなってく
る。このため、溶損・摩耗したサーメット層を定期的に
研削除去し、新たなサーメット層を溶射により形成する
ことが必要とされており、再度の溶射を行うために要す
るロスタイムにより製造能率が低下すると共に、ランニ
ングコストが嵩むという問題があった。

【０００６】なお、溶射においてもサーメット層の膜厚
を厚くすることは不可能ではないのだが、この場合に
は、サーメット層の気孔率が高く、約５％以上となり、
母材に対して十分な耐溶損性を付与することができな
い。従って、従来は、上述の様に薄いサーメット層を何
度も取り替えながら効率の悪い作業を与儀なくされてい
た。

【０００７】また、従来、アルミダイカスト用シリンダ
として、鋼製筒体の内面を窒化処理したもの、鋼製
筒体の内面にＴｉ−ＳｉＣの焼結体をはめ込んだもの、
鋼製筒体の内面にセラミックスの焼結体をはめ込んだ
ものが知られている。上記のタイプのものはアルミ合
金に対する耐溶損性が十分でなく、耐用期間が短いとい
う問題がある。

【０００８】一方、上記，のタイプのものはアルミ
合金に対する耐溶損性は良好なのであるが、靱性が低
く、熱衝撃の繰り返し等により耐用期間中であっても早
期に欠けや割れを起こして損耗してしまうという問題が
ある。また、上記，は、はめ込みによる機械組立で
あるので、熱膨張差等による緩みが生じるなど信頼性が
低く、こうした緩みや歪防止のために加熱，保熱，水冷
などの構造を要するといった問題もある。

【０００９】本発明は、前述した従来技術に内在してい
る前記欠点に鑑み、これを好適に解決するべく提案され
たものであって、母材に対する保護層、機能付与層とし
ての機能を維持しつつサーメット層の補修・交換の頻度
を抑制することのできる耐久性の高いサーメット複合部
材及びその製造方法を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段、発明の実施の形態及び発
明の効果】本発明のサーメット複合部材は、母材の表面
にサーメット層を形成したサーメット複合部材におい
て、前記サーメット層を気孔率１％以下の層として形成
すると共に、サーメット層と母材を金属拡散接合により
一体化させたことを特徴とする。ここで、前記母材がロ
ールであるとき、前記サーメット層は母材の外表面に金
属拡散接合しておくとよく、前記母材が筒体であるとき
は、前記サーメット層は母材の筒孔の内表面に金属拡散
接合しておくとよい。即ち、本発明において母材の表面
とは外表面だけでなく内表面をも含むのである。

【００１１】この複合部材によれば、サーメット層が気
孔率１％以下の層として形成されているので、厚みが増
したとしても母材に対する保護層又は機能付与層として
の役割を十分に発揮することができる。従って、サーメ
ット層の耐久性が増し、作業の効率を向上することがで
きる。

【００１２】また、このようなサーメット複合部材を製
造するのに適する方法として、本発明は、母材の表面に
サーメット粉末を臨ませた状態となるように、該母材と
前記サーメット粉末とを缶体（以下、「ＨＩＰ缶」とい
う。）に充填し、熱間等方圧加圧焼結装置（以下、「Ｈ
ＩＰ装置」という。）により加圧焼結を加えるようにし
たことを特徴とするサーメット複合部材の製造方法も完
成している。あるいは、サーメット粉末からなる成形体
又は焼結体を母材の表面に臨ませるように、該母材と前
記成形体又は焼結体とをＨＩＰ缶に充填し、熱間等方圧
加圧焼結装置により加圧焼結を加えるようにしたことを
特徴とするサーメット複合部材の製造方法も完成してい
る。

【００１３】この場合、母材が筒体である場合には、そ
の内表面にサーメット粉末あるいはサーメット成形体等
を臨ませてＨＩＰ缶内に収納し、芯金として軟鋼等の軟
かい材料を中心にセットしてＨＩＰをかけるようにする
とよい。芯金を用いるのは、最終的に切削加工により芯
孔を穿設し易くするためである。もちろん、芯金を用い
なくてもよいのであるが、特に、長い筒体の内表面にサ
ーメット層を設ける場合、硬いサーメット層を機械加工
するのが困難となるので、芯金が有効なのである。

【００１４】これらの方法によれば、ＨＩＰによって緻
密で母材と金属拡散接合した状態のサーメット層を形成
することができ、上記の気孔率１％以下を十分に達成し
得る。逆にいえば、製品におけるサーメット層の気孔率
が１％以下となるように加圧条件等を設定すればよい。
また、既にサーメットとなっている粉末を用いるので、
サーメット層の性質が狙い通りに発揮され、ムラもない
という利点もある。

【００１５】これらのサーメット複合部材の製造方法に
おいて、前記ＨＩＰにより製造したサーメット複合部材
のサーメット層の上に、さらに、前記サーメット粉末と
は異なるサーメット粉末を臨ませた状態となるように、
前記サーメット複合部材と前記サーメット粉末とをＨＩ
Ｐ缶に充填し、ＨＩＰ装置により加圧焼結を加えるよう
にしたり、あるいは、前記ＨＩＰにより製造したサーメ
ット複合部材のサーメット層の上に、さらに、前記サー
メット粉末とは異なるサーメット粉末による成形体又は
焼結体を臨ませた状態となるように前記サーメット複合
部材と、前記成形体又は焼結体とをＨＩＰ缶に充填し、
ＨＩＰ装置により加圧焼結を加えるようにしてもよい。

【００１６】このようにすることで、厚さ方向に次第に
セラミックス濃度の高くなるような傾斜機能層としての
サーメット層の形成が可能となる。傾斜機能層とするこ
とで、サーメット層と母材との接合部分では金属濃度の
高いサーメット層として母材金属とのなじみをよくし、
次第に外へいくほどセラミックス濃度を高くして、表層
側では耐溶損性、耐摩耗性、耐酸化性、耐熱性などとい
った機能を十分に高くすることができる。もちろん、傾
斜機能層に限らず、サーメット層毎にサーメット自体が
全く異種のものとなるようにしてもよい。また、２層、
３層、４層、…と繰り返しこの方法を実行していっても
よい。

【００１７】ここで、これら本発明のサーメット複合部
材の製造方法において、前記サーメット粉末として、セ
ラミックス粉末と金属又は合金粉末とを溶体化し、一方
に他方を均一に分散させた状態で担持させてなる複合粉
末を用いるようにするとよい。このような複合粉末は、
例えば、金属又は合金の粉末とセラミックスの粉末とを
混合し、該混合粉末を所定の粒径に造粒した後、該造粒
粉末粒子を少なくとも当該粒子内で溶融体又は半溶融体
を形成するまで加熱した後に、急速に凝固せしめ、必要
に応じて粉砕工程を経た後に所定の粒度に分級すること
によって製造しておくとよい。

【００１８】ここで、混合粉末粒子内で溶融体又は半溶
融体を形成するまで加熱し、急速に凝固させる実用的方
法としては、造粒粉末粒子を溶接材料としてアーク加熱
による粉体肉盛溶接でビードを水冷床に形成する方法
や、混合粉末粒子を溶解材料としてアーク溶解又はプラ
ズマアーク溶解をし、これを水冷炉床に堆積させつつ凝
固させる方法や、高周波プラズマにて超高温層を形成し
ておき、ここを造粒粉末粒子を通過させ、パーティクル
・トゥー・パーティクルにて溶融・凝固させる方法など
を採用するとよい。

【００１９】また、必要に応じて粉砕すればよいのは、
最終的な粒度に調整された造粒粉末をパーティクル・ト
ゥー・パーティクルで溶融・凝固する場合には粉砕は不
要となるからである。さらに、造粒の方法としては、プ
レス造粒を行うことにすれば、造粒に当たってバインダ
を必要としないので、複合粉末自体の性能に酸素や炭素
等の混入による悪影響を生じさせることがない点でも望
ましい。

【００２０】もちろん、金属とセラミックスとが通常の
誘導炉溶解等で均一融体を形成する場合は、周知のアト
マイジング法によりサーメット粉末を製造するようにし
てもよい。なお、前記ＨＩＰは、金属又は合金の液相線
温度以下の所定温度下で実行する必要がある。これは、
液相線温度以上でＨＩＰを行うとすると、メタルとセラ
ミックスの比重差による重力偏析が発生し、分散の均一
性が損なわれるという不具合があるからである。

【００２１】なお、サーメット粉末を構成するセラミッ
クスとしては、炭化物、酸化物、窒化物、硅化物、硼化
物等の各種の硬質粒子を用いることができる。以上説明
した如く、本発明によって得られるサーメット複合部材
は、耐久性が高いので、ランニングコストを低減し得る
利点を有する。

【００２２】

【実施例】次に、本発明に係るサーメット複合部材およ
びその製造方法につき、好適な実施例を挙げて以下説明
する。なお、実施例では、サーメット層が形成される母
材として、亜鉛メッキのライン中に配設される案内ロー
ルを挙げて説明する。図１は、本発明に係る製造方法に
より製造された案内ロール１０を、一部断面で示すもの
であって、該ロール１０の表面にはサーメット層１２が
所要厚みで形成されている。なお、このサーメット層１
２は、図２に示すＨＩＰ装置１４により形成される。

【００２３】ＨＩＰ装置１４は、上下の蓋体１６，１８
により密閉可能な円筒体１９からなる高圧容器２０を基
体として、該高圧容器２０の内部に、所要の間隙２２を
介して同心円状に断熱層２４が配置され、この断熱層２
４の内部に画成される空間２６と前記間隙２２とは連通
するようになっている。前記下蓋１８に支持台２８が配
設され、この支持台２８に、サーメット層１２を形成す
る案内ロール１０が、一方の軸３０を介して直立に位置
決め固定されるよう構成される。また、空間２６内に位
置決めされた案内ロール１０は、サーメット層１２を形
成する部位を、ＨＩＰ缶として機能するチャンバー３２
により所要の間隙３４を画成して囲繞されるようになっ
ている。そしてこの間隙３４内に、炭化物、酸化物、窒
化物等の硬質粒子のセラミックス粉とコバルトやジルコ
ン等の金属粉とを混合したサーメット粉を、必要量だけ
充填するよう構成される。

【００２４】なお、サーメット粉としては、Ｆｅ−Ａｌ
₂ Ｏ₃ 系、Ｎｉ・Ｃｒ−Ａｌ₂ Ｏ₃系、Ｎｉ−Ｚｒ₂ Ｏ₃
系、Ｗ−ＮｂＣ系、Ｃｏ−ＷＣ系、Ｎｉ−ＺｒＢ₂
系、Ｎｉ−ＭｏＳｉ₂ 系、Ｎｉ−Ｃｒ₃ Ｃ₂ −ＷＣ系、
Ｔｉ−ＴｉＢ₂ ，Ｃｒ−ＺｒＯ₂ 等が採用可能である。

【００２５】また断熱層２４とチャンバー３２との間の
空間２６に、ヒータ３６が配設され、断熱層２４の内部
を所要温度まで加熱するようになっている。さらに、上
蓋１６には、圧力媒体である気体（例えばアルゴンガ
ス）の供給源３８が、ポンプ４０を介して連通接続さ
れ、この気体により高圧容器２０の内部を所要圧力に設
定保持するよう構成される。

【００２６】実施例においては、サーメット粉として、
炭化物、酸化物、窒化物、硅化物、硼化物等の硬質粒子
と金属粉、合金粉とを溶体化して一方に他方を分散状態
で担持させた複合粉末が好適に使用される。ここでいう
溶体化とは、セラミックスと金属とが高温加熱状態で液
相−液相または固相−液相で分散・混合し、そのまま分
散・混合状態で固化した状態をいい、鋼における溶体化
処理状態と類似の状態をいう。但し、鋼との違いは、本
発明で用いようとする複合粉末ではセラミックス（炭化
物や酸化物など）が多く含まれることから、これらの金
属に溶け込まないセラミックスが、均一に散らばった状
態となり、かつ金属とセラミックスの界面が濡れあった
まま固化した状態となるのである。

【００２７】また、一方に他方を分散させるとは、金
属が基地となってセラミックスの粒子を担持した状態、
逆にセラミックスが基地となって金属の粒子を担持し
た状態、あるいは金属とセラミックスとが混ざりあっ
た状態のいずれでもよい。実施例において原料として用
いる複合粉末は、例えば次の様にして製造することがで
きる。

【００２８】すなわち、セラミックス粉として粒径０．
１〜５０μｍの粉末を、また金属粉として粒径０．１〜
３０μｍの粉末を準備し、これらセラミックス粉と金属
粉とを混合して原料の配合、調整を行う。そして、この
原料混合物を混合撹拌機において均質な混合状態となる
ように混合する。

【００２９】こうして得られた混合物が混合撹拌機にて
均質な混合状態となったら、これをプレス造粒機にかけ
て造粒し、さらに、焼結、粉砕、分級し、所定粒度の粉
末に調整することにより得られた金属・セラミックス混
合粉末を、プラズマ積層凝固炉（以下、「ＰＰＣ炉」と
いう。）にて、造粒粉末粒子を少なくとも当該粒子内で
溶融体または半溶融体を形成するまで加熱した後に、急
速に凝固せしめる。すなわち、混合粉末粒子をプラズマ
アークによる超高温で急速溶融した後、冷却炉床上に堆
積させつつ急速に凝固させることにより、金属とセラミ
ックスとを溶体化して、一方に他方を分散状態で担持さ
せた複合粉末の溶融化堆積物が製造される。なお、金属
・セラミックス混合粉末粒子を急速に凝固せしめた後
に、必要に応じて粉砕工程を経て所定の粒度に分級され
る。

【００３０】ここで、混合粉末粒子内で溶融体または半
溶融体を形成するまで加熱し、急速に凝固させる実用的
方法としては、造粒粉末粒子を溶接材料としてアーク
加熱による分体肉盛溶接でビードを水冷床に形成する方
法や、混合粉末粒子を溶解材料としてアーク溶解又は
プラズマアーク溶解をし、これを水冷炉床に堆積させつ
つ凝固させる方法や、高周波プラズマにて超高温層を
形成しておき、ここを造粒粉末粒子を通過させ、パーテ
ィクル・トゥー・パーティクルにて溶融・凝固させる方
法等を採用することができる。

【００３１】また必要に応じて粉砕すればよいのは、最
終的な粒度に調整させた造粒粉末をパーティクル・トゥ
ー・パーティクルで溶融・凝固する場合には、粉砕は不
要となるからである。更に、造粒の方法としては、プレ
ス造粒を行うことにすれば、造粒に際してバインダを必
要としないので、複合粉末自体の性能に酸素や炭素等の
混入による悪影響を生じさせることがない点でも望まし
い。

【００３２】前述した複合粉末の製造につき、実際の金
属およびセラミックスを例に挙げて説明する。例えば、
Ｃｏ−ＷＣ系サーメットでは、粒径１〜３μｍのＣｏ粉
末１４０ｇと、粒径１〜３μのＷＣ粉末８６０ｇとを配
合・調整し、混合撹拌機にて混合・撹拌した。次に、混
合撹拌機から取出した混合物粉末を、薬品製造において
錠剤を製造する際に用いる装置と同様のロータリプレス
等のプレス造粒機を用いて造粒した後、さらに焼結・粉
砕・分級して粒径約３〜８ｍｍの造粒粉末を得た。

【００３３】こうして所定粒度に調整された造粒粉末を
溶解材料として、ＰＰＣ炉にて溶融・凝固せしめ、重量
１０００ｇの前記造粒粉末の溶融化堆積物を形成した。
このときの溶解温度は約１８００℃であり、材料粉末を
給送速度２００ｇ／分で供給しつつ溶解・凝固を実行し
た。

【００３４】このようにして得られた複合粉末の溶融か
堆積物を、スタンプミルにかけて機械的に粉砕した後、
振動分級機または気流分級機にかけて、前記ＨＩＰ装置
１４に使用するのに適した、２５０μｍ以下の粒度の複
合粉末を得た。なお、スタンプミル粉砕は、Ａｒガス雰
囲気下で行った。

【００３５】次に、ＨＩＰ装置１４によるサーメット層
１２の形成方法を説明する。まず、下蓋１８の支持台２
８に案内ロール１０を位置決め固定すると共に、該ロー
ル１０を囲繞したチャンバー３２の間隙３４に、所要の
充填率でサーメット粉を充填する。そして、断熱層２４
および円筒体１９を下蓋１８に配設すると共に該円筒体
１９に上蓋１６を配設して、密閉された高圧容器２０を
形成する。

【００３６】この状態で、実施例では、次の条件下で案
内ロール１０を製造した。サーメット粉：粉末粒径５〜５３μｍのＣｏ−ＷＣ案内ロール：クロムモリブデン鋼（ＳＣＭ４４０）温度：１２００℃ 圧力：１２００ＭＰａ保持時間：２〜５ｈｒこうして、案内ロール１０の表面には、所要の膜厚のサ
ーメット層１２が形成された。なお、サーメット粉とし
て、前述した工程により製造された複合粉末を使用する
ことにより、チャンバー３２への充填量を多く設定する
ことができ、これによりサーメット層１２の膜厚を、５
〜３０ｍｍの厚肉とすることもできる。しかも、サーメ
ット層１２の膜厚を厚くしても、ＨＩＰにより緻密な層
となっているので、その気孔率を１％以下の極めて低い
値に抑えることができ、耐溶損性をいかんなく発揮する
と共に耐久性の高いものとなる。

【００３７】このことは、複合粉末により形成されるサ
ーメット層１２では、図３（Ａ）の顕微鏡写真に示すよ
うに、セラミックス（灰色に見える部分）と金属（白く
見える部分）とが方向性のない「緻密」な組織となり、
セラミックスと金属との界面の濡れ性および抗折力が極
めて高く、十分な靱性を有する層として形成されている
ことからも確認できる。そして、同図（Ｂ）に示す様
に、合金鋼（白く見える部分）とサーメット層（黒く見
える部分）とは、拡散接合部（間の帯状の部分）によっ
て強固に一体化されている。なお、図８に示す従来例
（溶射によるもの）における溶射層ではセラミックスと
金属とがばらついており、実施例との相違がよく分か
る。

【００３８】このように、実施例の製造方法により得ら
れた案内ロール１０の表面には、気孔率１％以下と極め
て緻密で厚肉のサーメット層１２が形成されるので、長
期に亘って耐溶損性を保持することができる。すなわ
ち、案内ロール１０の寿命が向上するので、サーメット
層１２を再生する作業を省くことができ、再生作業に伴
うロスタイムを無くして製造能率を向上させ得ると共
に、ランニングコストを低減することができる。

【００３９】なお図示例では、耐溶損性を必要とする亜
鉛メッキのラインに使用される案内ロールの表面に、Ｈ
ＩＰ装置により、サーメット層を形成する場合につき説
明したが本願はこれに限定されるものでない。すなわ
ち、サーメット層は耐摩耗性や耐熱性等にも優れている
ので、バイトチップの如き切削工具に適用することや熱
間鍛造装置により厚肉のサーメット層を形成することも
可能である。

【００４０】また、図４に示すように、サーメット粉末
を製造するに当り、セラミックス粉と金属粉との混合割
合を変えて、セラミックスの割合の大きい第１のサーメ
ット粉５１と、セラミックスの割合の小さい第２のサー
メット粉５２とをそれぞれ準備しておき、まず最初に第
２のサーメット粉５２だけを母材６０の表面に臨ませる
ようにしてＨＩＰ缶７１に充填してＨＩＰ装置７０にか
け、こうして製造した複合部材６１の表面に、第２のサ
ーメット粉５２と第１のサーメット粉５１を半々で混合
したものを臨ませる様にＨＩＰ缶７１に充填してＨＩＰ
装置７０にかけ、こうして製造した複合部材６２の表面
に、第１のサーメット粉５１だけを臨ませる様にＨＩＰ
缶７１に充填してＨＩＰ装置７０にかけ、最終製品とし
て、複合部材６３に３層からなる傾斜機能を有するサー
メット層６４を形成するようにしてもよい。もちろん、
さらに混合割合を変えたり、多層としたりしてもよい。
傾斜機能を有するので、サーメット層６４と母材６０と
のなじみが良く、また、表層はサーメットとしての機能
をいかんなく発揮できる点で、優れた複合部材を得るこ
とができる。

【００４１】さらに、ＨＩＰ缶に充填するに当り、サー
メット粉を予めリング状に成形しておき、これを案内ロ
ールの表面に嵌合するようにしてもよい。もちろん、リ
ング状のサーメット焼結体を案内ロールの表面に嵌合し
てこれをＨＩＰにかけるようにしてもよい。

【００４２】加えて、傾斜機能ではなく、異種のサーメ
ット粉による多層構造の複合部材を製造するようにして
もよい。さらに、実施例の様な案内ロールに限らず、例
えば、シリンダ部材の内面にサーメット層を形成する際
にも、本発明を用いて構わない。こうした例としてはア
ルミダイカスト用シリンダをあげることができる。本発
明の他の実施例として、図５，図６に基づいて、アルミ
ダイカスト用シリンダの製造方法について説明する。

【００４３】ここで、図５に示す様に、実施例のアルミ
ダイカスト用シリンダスリーブ１１０は、製品用のキャ
ビティ１２１を形成するダイ１２０側に設けられたダイ
スリーブ１２３に組み付けられる。シリンダスリーブ１
１０の後方上面にはホッパー口１１１が設けられてお
り、ここからアルミ合金の溶湯を注入するようになって
いる。そして、この溶湯をプランジャーチップ１１３で
ダイ側に押し出してアルミダイカスト製品を製造する。

【００４４】このシリンダスリーブ１１０は内面が二重
構造となっている。本体外側１１５はＳＮＣＭ４３９で
形成されており、内面１１７がサーメット層とされてい
る。このサーメット層１１７は、3.1 Ｃ−2.3 Ｎｉ−2
2.0Ｃｒ−4.3 Ｍｏ−9.0 Ｖ−Bal Ｃｏであり、ＨＩＰ
による金属拡散接合により本体１１５に一体化されてい
る。

【００４５】この製造は、図６の様に行われる。まず、
上記の組成の様なサーメット層を形成するためのサーメ
ット粉末を得るために、ステライトに対してＶＣを１５
ｗｔ％の割合で添加した溶湯を形成する。このとき、高
周波誘導炉１３１を用いてステライトを溶解し、その溶
湯１３３中に粒径１〜１０μｍのＶＣ粉末１３５を添加
する（Ａ）。次に、こうして得たサーメットの溶湯１３
７をガスアトマイザー１３９に対して注湯しつつ噴霧を
行い、粒径３５０μｍ以下のサーメット粉末１４１を形
成する（Ｂ）。

【００４６】次に、ＨＩＰ缶１４３内にＳＮＣＭ４３９
製の筒体１４５と上記のサーメット粉末１４１を詰め、
中心にＳＳ４１製の棒１４７を収納してＨＩＰにかける
（Ｃ）。ＨＩＰの条件は、１２００気圧、１２００℃、
４時間とする。そして、ＨＩＰ缶から取り出した後、外
削り、中ぐり、ホッパー口加工、研磨を経て図５に示し
た様なシリンダスリーブ１１０を得る（Ｄ）。

【００４７】実施例としては、さらに、ステライトに対
して２０ｗｔ％の割合でＶＣ粉末を添加したサーメット
層を有するシリンダスリーブも製造した。そして、従来
品である既述の〜のものと性能を比較した結果を下
記表に示す。なお、実施例がＶＣを１５ｗｔ％とした
ものであり、実施例がＶＣを２０ｗｔ％としたもので
ある。

【００４８】

【表１】

【００４９】ここで、溶損試験は、それぞれについて、
直径１０ｍｍ×長さ２０ｍｍの丸棒試験片を形成し、こ
れを、2.5 Ｃｕ−11Ｓｉ−Bal Ａｌの溶湯中に７５０℃
×８時間の間浸漬した後に試験片の直径を計測した結果
である。従来例については完全に溶損していたため、
０ｍｍとなっている。なお、実施例，及び従来例
，については、サーメット層及びセラミックス層の
みから直径１０ｍｍの丸棒試験片を形成した。

【００５０】また、耐用時間は、実際にアルミダイカス
ト用シリンダとして使用した場合のものである。従来例
，について１〜２５万ショット，１〜３０万ショッ
トと幅があるのは、耐溶損性の観点からの耐用時間は２
５万ショット，３０万ショットあるのであるが、これに
至る前に早期損耗によって破損してしまう場合があるか
らである。

【００５１】早期損耗の評価は、◎＝「ほとんど心配が
ない」、○＝「ほぼ心配がない」、×＝「心配がある」
を意味する。上記の様な試験結果から、実施例，
は、実用的な耐久性及び信頼性の点で従来例〜に比
べて大幅に性能が向上していることが確認できる。

【００５２】なお、実施例について、サーメット層１
１７の顕微鏡写真を図７（Ａ）に、同じく、サーメット
層１１７と母材１１５との接合状態の顕微鏡写真を図７
（Ｂ）に示す。図７（Ｂ）において、右半分の黒っぽい
部分がＳＮＣＭ４３９であり、まん中の白い帯状部分が
拡散接合部、左半分がステライト＋１５％ＶＣのサーメ
ット層である。

【００５３】この結果、アルミダイカストのために繰り
返し使用して熱疲労や熱衝撃を受けても、この接合部が
破損することがなく、耐久性の良好なアルミダイカスト
用シリンダを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例としてのサーメット複合部材の断面図
である。

【図２】実施例としてのサーメット複合部材の製造装
置の構成図である。

【図３】実施例で形成したサーメット層及び拡散接合
部の金属組織写真である。

【図４】他の実施例としてのサーメット複合部材の製
造手順を示す説明図である。

【図５】さらに他の実施例のアルミダイカスト装置の
断面図である。

【図６】実施例のアルミダイカスト用シリンダスリー
ブの製造手順を示す説明図である。

【図７】実施例で形成したサーメット層及び拡散接合
部の金属組織写真である。

【図８】従来例におけるサーメット層の金属組織写真
である。

【符号の説明】

１０・・・案内ロール、１２・・・サーメット層、１４
・・・ＨＩＰ装置、２０・・・高圧容器、３２・・・チ
ャンバー、３６・・・ヒータ、４０・・・ポンプ、５１
・・・第１のサーメット粉、５２・・・第２のサーメッ
ト粉、６０・・・母材、６１〜６３・・・複合部材、７
０・・・ＨＩＰ装置、７１・・・ＨＩＰ缶、１１０・・
・アルミダイカスト用シリンダスリーブ、１１５・・・
本体、１１７・・・内面、１３１・・・高周波誘導炉、
１３３・・・ステライトの溶湯、１３５・・・ＶＣ粉
末、１３７・・・サーメットの溶湯、１３９・・・ガス
アトマイザー、１４１・・・サーメット粉末、１４３・
・・ＨＩＰ缶、１４５・・・ＳＮＣＭ４３９製の筒体、
１４７・・・ＳＳ４１製の棒。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】母材の表面にサーメット層を形成したサ
ーメット複合部材において、前記サーメット層を気孔率
１％以下の層として形成すると共に、サーメット層と母
材を金属拡散接合により一体化させたことを特徴とする
サーメット複合部材。
【請求項２】請求項１記載のサーメット複合部材にお
いて、前記母材がロールで、前記サーメット層は母材の
外表面に金属拡散接合されていることを特徴とするサー
メット複合部材。
【請求項３】請求項１記載のサーメット複合部材にお
いて、前記母材が筒体で、前記サーメット層は母材の筒
孔の内表面に金属拡散接合されていることを特徴とする
サーメット複合部材。
【請求項４】母材の表面にサーメット粉末を臨ませた
状態となるように、該母材と前記サーメット粉末とを缶
体に充填し、熱間等方圧加圧焼結装置により加圧焼結を
加えるようにしたことを特徴とするサーメット複合部材
の製造方法。
【請求項５】サーメット粉末からなる成形体又は焼結
体を母材の表面に臨ませるように、該母材と前記成形体
又は焼結体とを缶体に充填し、熱間等方圧加圧焼結装置
により加圧焼結を加えるようにしたことを特徴とするサ
ーメット複合部材の製造方法。
【請求項６】請求項４又は請求項５記載のサーメット
複合部材の製造方法において、前記熱間等方圧加圧焼結
により製造したサーメット複合部材のサーメット層の上
に、さらに、前記サーメット粉末とは異なるサーメット
粉末を臨ませた状態となるように、前記サーメット複合
部材と前記サーメット粉末とを缶体に充填し、熱間等方
圧加圧焼結装置により加圧焼結を加えるようにしたこと
を特徴とするサーメット複合部材の製造方法。
【請求項７】請求項４又は請求項５記載のサーメット
複合部材の製造方法において、前記熱間等方圧加圧焼結
により製造したサーメット複合部材のサーメット層の上
に、さらに、前記サーメット粉末とは異なるサーメット
粉末による成形体又は焼結体を臨ませた状態となるよう
に前記サーメット複合部材と、前記成形体又は焼結体と
を缶体に充填し、熱間等方圧加圧焼結装置により加圧焼
結を加えるようにしたことを特徴とするサーメット複合
部材の製造方法。
【請求項８】請求項４〜請求項７のいずれか記載のサ
ーメット複合部材の製造方法において、前記サーメット
粉末は、セラミックス粉末と金属又は合金粉末とを溶体
化し、一方に他方を均一に分散させた状態で担持させて
なる複合粉末であることを特徴とするサーメット複合部
材の製造方法。