JPH11209863A

JPH11209863A - 耐摩耗部品の製造方法

Info

Publication number: JPH11209863A
Application number: JP1449098A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Hamashima; 和雄浜島; Yasuo Shinozaki; 泰夫篠崎
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1998-01-27
Filing date: 1998-01-27
Publication date: 1999-08-03

Abstract

(57)【要約】【課題】耐摩耗性に富み皮膜の耐剥離性にも優れると同
時に相手材の摩耗を防止しうるサーメット被覆耐摩耗部
品を提供する。【解決手段】ＮｉとＭｏ及び又はＷとの複合硼化物を主
体とするセラミックス相と、Ｎｉを主体とする金属結合
相とからなるサーメットを形成せしめる溶射層１を金属
部品母材表面に施し、焼き入れ、焼き戻し加熱による熱
処理を施すことにより、皮膜の密着性を向上させると同
時に、金属母材の硬さを上げる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はサーメット材料が溶
射された後に拡散処理と金属母材を調質することにより
耐摩耗性に富み、溶射層であるサーメット皮膜の耐剥離
性にも優れると同時に使用に際して相手材の摩耗も防止
しうる被覆耐摩耗部品の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】金属製部品の表面に各種のセラミックス
やサーメット等を溶射し、当該部品の必要とされる特性
を向上させる手法はよく知られており、比較的簡便に実
施できることから様々な産業分野で適用されている。特
に当該部品全体をセラミックスやサーメット化すること
はコスト的や形状的に不可能であるが、単なる熱処理で
硬くした金属の部品では耐摩耗性が十分でない用途にお
いては、セラミックスやサーメットなどの耐摩耗性に富
んだ溶射皮膜の適用が活発に検討されてきており、一部
では大きな効果が認められている。

【０００３】このような場合に溶射層として使用される
材料は、セラミックスではＡｌ₂ Ｏ₃ やＺｒＯ₂ が主で
あり、サーメット系ではＷＣやＣｒ₃ Ｃ₂ 等の金属炭化
物とＣｏ及び又はＮｉなどの鉄族金属を組み合わせたも
のである。さらにより厚い皮膜や、皮膜の密着性を重視
する場合には、Ｎｉ基の自溶性合金やステライト合金に
代表されるＣｏ基の合金の溶射が用いられている。

【０００４】しかし、これらの材料の溶射皮膜はそれぞ
れに短所を有しており、満足すべき効果が得られる場合
は多くはないのが現状である。例えば、Ｎｉ基の自溶性
合金やステライト合金に代表されるＣｏ基の合金の溶射
皮膜は、本質的に金属であることから母材との特性差が
小さく溶射部品に附加される機械的、熱的応力に起因す
る皮膜の剥離に対して良好な耐性を示し、当該皮膜の耐
摩耗性や耐熱性は母材より確かに優れているが、やはり
金属であることから、たとえ固溶強化や析出硬化によっ
て材料特性を改善しても根本的な耐摩耗性や耐熱性の向
上は期待できない。

【０００５】一方、セラミックスの皮膜はそれ自身非常
に硬く、熱安定性にも優れており、耐摩耗性の改善に大
きく寄与することが期待されるが、母材と硬さやヤング
率などが大きく異なることや皮膜の多孔性に起因して容
易に剥離や割れが生じてしまい十分な効果を発揮し得な
いことが多い。

【０００６】このような欠点を補うために、セラミック
スの溶射では合金系のアンダーコート層を施す場合が多
いが、アンダーコート層が設けてあっても厚い皮膜を形
成すると機械的な衝撃で皮膜が母材から容易に剥離する
ので、耐衝撃性を必要とする用途には使用できない。ま
た、セラミックス系溶射皮膜が割れたり、剥離したりし
ない範囲の応力しか発生しない場合であっても、これら
の皮膜が相手材の摩耗を促進させるために、適用できな
い場合も多い。

【０００７】金属とセラミックスの中間的な特性を有す
るサーメット溶射皮膜は、耐摩耗性や熱安定性などの皮
膜自体の特性と、母材との密着性の両者が比較的バラン
スの取れた皮膜である。特にＷＣとＣｏのサーメット材
を高速ガス炎溶射法（ＨＶＯＦ）によって形成した皮膜
は比較的緻密で、その硬さはビッカース硬度で１３００
ｋｇ／ｍｍ² に達するため多くの耐摩耗性を要求する用
途で実用に供されている。しかし、ＷＣ−Ｃｏの溶射皮
膜は、剥離又は割れに至るまでに許容する母材の歪み量
が極めて小さいことや、鉄鋼系母材との熱膨張係数の差
が大きいこと及び高温での耐酸化性に劣ることなどの欠
点も有している。更には本溶射皮膜の適用は、セラミッ
クス系溶射皮膜と同様に相手材の減耗を促進させる結果
を招くことも少なくはない。これらの事実のため、ＷＣ
−Ｃｏの溶射皮膜の適用範囲は決して広くはない。

【０００８】より広い用途に適用可能な溶射層である皮
膜を得るために、発明者らはＮｉとＭｏ及びＷとの複合
硼化物を主体とするセラミックス相と、Ｎｉを主体とす
る金属結合相からなるサーメットの溶射皮膜（層）を提
案した（特開平８−１０４９６９）。当該皮膜の高温耐
酸化性や剥離又は割れに至るまでに許容できる母材の歪
み量は、これまでのサーメット系溶射皮膜を大きく凌駕
しており、さらには当該皮膜は耐摩耗性に優れるばかり
ではなく相手材の摩耗も低減させる効果を有するため、
サーメット系溶射皮膜の適用範囲を大きく広げるもので
ある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ＮｉとＭｏ及びＷとの
複合硼化物を主体とするセラミックス相と、Ｎｉを主体
とする金属結合相からなるサーメット層を形成せしめる
溶射皮膜は、溶射したままの状態でも母材への密着力は
セラミックス系溶射皮膜などに比較して十分に大きい。
しかし、溶射皮膜を施した面に、機械的な衝撃力が付加
される場合にはその密着力が十分ではないことがあり、
高温熱処理により皮膜と母材の間で金属元素の拡散反応
を生じさせ密着力の一層の向上を試みなければならな
い。

【００１０】このように高温の熱処理によって密着力の
向上が可能となるのは、ＮｉとＭｏ及びＷとの複合硼化
物を主体とするセラミックス相と、Ｎｉを主体とする金
属結合相からなるサーメットの溶射皮膜の大きな特徴で
もある。すなわち、母材と熱膨張の差異がより大きいセ
ラミックス系やＷＣ−Ｃｏ系サーメットを形成せしめる
溶射皮膜を施した金属部品に、高温の熱処理を加えると
皮膜にクラックが生じたり、一部の皮膜が剥離したりす
るのが常である。

【００１１】しかし、ＮｉとＭｏ及びＷとの複合硼化物
を主体とするセラミックス相と、Ｎｉを主体とする金属
結合相からなるサーメット層を形成しうるの溶射皮膜の
密着力は高温での熱処理によって大幅に増加するが、ほ
とんどの場合に金属母材は同熱処理によって軟化してし
まう。このように母材が軟化すると、被覆金属部品が大
きな外力により他部品と接触、摺動した際に、母材自体
が容易に塑性変形し、当該溶射皮膜内に割れが生じ、皮
膜が欠け落ちる結果となる。この金属母材の軟化を防止
するためには、熱処理を実施した際の冷却速度を大きく
し金属母材の硬度を増し塑性変形を防止すればよい。

【００１２】しかし、このような冷却速度の増大は、溶
射皮膜に非常に過酷な熱負荷を与える結果になり、同皮
膜のクラックや剥離が益々生じやすくなる。結果的にセ
ラミックス系やサーメット系の溶射皮膜には、このよう
に冷却速度の大きい熱処理に耐える皮膜はなかった。す
なわち、接触しあう際に大きな荷重が生じる金属部品の
摺動面に溶射皮膜を形成し、十分な耐摩耗性を得ること
はこれまでの技術では困難であった。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、前述の課題を
解決すべくなされたものであり、本発明は、金属母材の
表面に、ＮｉとＭｏ及び又はＷとの複合硼化物を主体と
するセラミックス相と、Ｎｉを主体とする金属結合相と
からなるサーメット層を形成せしめる溶射皮膜を施し、
ついで熱処理による溶射皮膜と金属母材界面での拡散処
理と金属母材の調質を行うことを特徴とするサーメット
層を形成した耐摩耗部品の製造方法を提供するものであ
る。

【００１４】また、本発明の好ましい態様によれば、Ｎ
ｉとＭｏ及び又はＷとの複合硼化物を主体とするセラミ
ックス粉末及び又は該セラミックスを生成しうる組成の
粉末と、Ｎｉを主体とする金属粉末からなる混合粉末
を、被覆する金属の母材の表面に溶射し、この溶射金属
部材を真空中又は非酸化雰囲気で焼き入れした後、焼き
戻し処理を行う製造方法が提供される。

【００１５】また、本発明による具体的な好ましい態様
の１つは、焼き入れ処理を真空中又は非酸化雰囲気中で
８５０℃以上１１００℃以下で０．５時間以上２時間以
下、焼き戻し処理を空気中で４００℃以上６５０℃以下
で１時間以上４時間以下の条件で行うことである。

【００１６】ＮｉとＭｏ及び又はＷとの複合硼化物を主
体とするセラミックス相と、Ｎｉを主体とする金属結合
相とからなるサーメットは様々な用途分野において超硬
合金に代わりうる材料であり、耐熱性、耐摩耗性、耐食
性及び耐衝撃性に優れた材料である。

【００１７】このサーメットの高温における硬度、強度
などはＮｉ基自溶性合金やＣｏ基超合金に比べ十分に大
きく、その熱膨係数はセラミックスや超硬合金よりも鉄
鋼材料などの金属に近い。このため、このサーメットか
らなる溶射皮膜を鉄鋼材料などの金属材料上に形成すれ
ば、硬く、耐熱強度や耐食性に優れた金属部品が形成で
きると期待される。しかしながら、このサーメットの被
覆層を直接に母材である鉄鋼材料等の金属材料等上に形
成しただけでは、衝撃力が加わった際にサーメット層と
母材の界面に亀裂が生じやすいし、皮膜が薄いため母材
の変形は防止できず溶射層は容易に剥離してしまう場合
がほとんどである。

【００１８】本発明においては、焼き入れと焼き戻しか
らなる高温熱処理によって、サーメット形成溶射層の成
分が熱処理により母材と拡散反応し皮膜の密着力が格段
に大きくなると同時に、金属母材が調質され容易に塑性
変形し難くなる。この結果、当該溶射被覆部品に衝撃力
などを伴う摺動を繰り返しても、皮膜は剥離せず、部品
の良好な耐摩耗性、摺動性は長期間保たれる。このよう
な特徴を有する溶射金属部品は、当発明が提供する方法
においてのみ可能であり、他の溶射材料では実現できる
ものではない。

【００１９】本発明において、サーメット層を構成する
セラミックス相のうち、７０重量％以上がＮｉとＭｏ及
び又はＷとの複合硼化物であることが望ましい。７０重
量％未満であるとサーメット層の耐熱強度が低下し、高
温に晒された場合サーメット層の変形、脱落が生じやす
いためである。

【００２０】本発明のサーメット層の成分のうち、セラ
ミックス相は５０重量％以上８５重量％以下を占めるこ
とが好ましく、６５重量％以上８０重量％以下を占める
ことがより好ましい。セラミックス相が５０重量％未満
では、複合硼化物の優れた性質をサーメット層に付与す
ることができず硬度や高温強度が低下するためである。
さらにセラミックス相が８５重量％を超えると、サーメ
ット層の耐衝撃性が低下し、サーメット層内に亀裂が生
じやすくなり、さらには熱処理により皮膜の密着度が向
上する効果が得難くなるためである。

【００２１】また、好ましくは、サーメット層を構成す
る金属相の成分のうち６０重量％以上、より好ましくは
６５重量％以上がＮｉである。金属相中にＮｉが６０重
量％以上含まれていると好ましからざる特性を付与する
第三相の生成を制御でき、十分な化学的耐食性も保たれ
るからであり、さらに６５重量％以上であると安定して
優れた特性を示す溶射層が得られるからである。

【００２２】サーメット層を構成するＭｏ、Ｗ、Ｎｉ、
Ｂ以外の成分として、Ｃｒ、Ｔａ、Ｎｂなどを添加する
ことができる。これらの添加元素は金属相の化学的耐食
性を改善するばかりではなく、複合硼化物の中にも取り
こまれるなどして粒子成長を抑制し、サーメット層の強
度や硬度を高めることができる。しかし、これらの添加
物が多くなりすぎると、脆弱な第３相が生じることなど
によって、当該サーメットの有益な特性が損なわれる。
このため、これらサーメット層中の合計量は２５重量％
以下であることが望ましい。

【００２３】また、複合硼化物においてはＷとＭｏは任
意の割合で互いに置換でき、Ｗが含まれていることによ
って皮膜の強度と硬度が向上する。しかし、Ｗは比重が
大きく高価な原料でもあるので、Ｗの含有量は複合硼化
物中のＭｏとＷとの合計量に対し、４０重量％以下にす
るのが好ましい。この場合添加されたＷは同時に金属結
合相中にも一部固溶し、サーメット相の強度を向上させ
る。

【００２４】また、サーメット層の金属相中の１重量％
以上２５重量％以下、望ましくは５重量％以上１５％以
下がＭｏであることが好ましい。該金属相中にＭｏが固
溶していると、サーメット層が強化されるばかりでな
く、サーメット溶射層と母材の金属の界面における熱処
理中の拡散が制御される。しかし、該金属相中のＭｏが
２５重量％を超えると、金属相自体が脆弱になる問題が
生じる。

【００２５】このような観点から、本発明の被覆耐摩耗
部品のサーメット層を構成する好ましい材質は、セラミ
ックス相の７０重量％以上がＭｏ_x Ｎｉ_y Ｂ₂ 又は（Ｍ
ｏ，Ｗ）_x Ｎｉ_y Ｂ₂ （ただしＸ＝１．８〜２．２、Ｙ
＝０．９〜１．１）であり、金属結合相の６０重量％以
上がＮｉからなるものである。なお、サーメット層の組
成が上記ＸとＹで表わされる範囲内にあるとき、サーメ
ット層のＸ線回折パターンはほとんど変化しない。

【００２６】また、本発明により得られる被覆耐摩耗部
品においては、サーメット層の厚みが０．０５〜０．５
ｍｍであることが好ましい。サーメット層の厚さを０．
０５ｍｍ以上とすることによって肉盛り層にサーメット
の好ましい特性が付与されている。しかし、０．５ｍｍ
を超えて厚くすることは施工の点でも難しくコストの点
でも好ましくない。

【００２７】さらに、本発明により得られる被覆耐摩耗
部品を構成する金属母材の硬さはビッカース硬さで４０
０ｋｇ／ｍｍ² 以上７００ｋｇ／ｍｍ² 以下であること
が好ましい。この範囲が好ましいのは、硬さが４００ｋ
ｇ／ｍｍ² 以下であると、当該部品に局所的な衝撃力が
付加された場合に、金属母材が容易に塑性変形し、本質
的には脆性材料であるサーメットの溶射皮膜が割れたり
剥離したりしやすくなるからであり、硬さが７００ｋｇ
／ｍｍ² を超えると母材金属自体が脆くなり割れやすく
なるからである。

【００２８】本発明が提供する被覆耐摩耗部品では、溶
射実施後に施こされる熱処理によって、金属母材が調質
されるとともに、溶射皮膜と金属母材の拡散処理がなさ
れている。これらの調質と拡散処理の両立を果たすため
には、金属母材の材質は合金工具鋼であるのが望まし
い。これは合金工具鋼の焼き入れ処理では、比較的小さ
な冷却速度で材料硬度を上げることが可能であり、溶射
皮膜に割れを生じないで母材の調質を行うことが容易な
ためである。

【００２９】本発明では、前記サーメット層を形成せし
める溶射皮膜を金属母材表面に施したあと、溶射皮膜と
金属母材界面での拡散処理と金属部材の調質を行うため
に加熱処理する。

【００３０】なお、本発明において、拡散処理とは、溶
射層を構成するサーメットの金属成分の一部と母材金属
成分の一部が、付加された熱エネルギーによって相互に
拡散し、溶射層の金属母材への密着強度を上げるための
熱処理を意味するものである。

【００３１】また、金属部材の調質とは、合金や金属の
固溶、析出現象等を利用して、当該合金や金属の硬さ
を、熱処理によって調整することを意味するものであ
る。

【００３２】本発明において、この拡散処理と調質を行
うための加熱処理としては、焼き入れ処理と焼き戻し処
理を含むことが好ましい。

【００３３】そして、本発明により被覆耐摩耗部品を得
るためのこれらの具体的な加熱処理条件としては、前記
サーメット層を形成しうる溶射皮膜を金属部材表面に施
し、真空中及び又は非酸化雰囲気中で８５０℃以上１１
００℃以下に、０．５時間以上２時間以下加熱し、冷却
する焼き入れ処理と、空気中で４００℃以上６５０℃以
下に１時間以上４時間以下加熱し、冷却する焼き戻し処
理を行うことである。

【００３４】真空中及び又は非酸化雰囲気中で焼き入れ
を行うのは、サーメット層形成溶射皮膜及び金属母材の
酸化を防止するためであり、焼き入れ時の加熱条件を８
５０℃以上１１００℃以下の温度に０．５時間以上２時
間以下とするのは、十分な熱履歴を与えないとサーメッ
ト層との拡散反応が十分に生じず、過大になると母材の
粒成長が烈しくなり強度低下するためである。また、焼
き戻し時の加熱条件を４００℃以上６５０℃以下に１時
間以上４時間以下とするのは、金属母材の硬さを前述し
たビッカース硬さで４００ｋｇ／ｍｍ² 以上７００ｋｇ
／ｍｍ² 以下に調質するためである。

【００３５】本発明によりサーメット層被覆耐摩耗部品
を得るには、サーメット層を形成せしめる溶射材料を調
整する工程とその溶射材料を使用して金属の母材にサー
メット層を溶射する工程が必要である。溶射用材料の形
態は粉末であり、プラズマアークやガス炎中に供給しや
すい粒度を有していることが好ましい。

【００３６】溶射用粉末は、ＮｉとＭｏ及び又はＷとの
複合硼化物を主体とするセラミックス粉末又は該セラミ
ックスを生成しうる組成の粉末と、Ｎｉを主体とする金
属粉末とからなる複合粉末を、アーク又はガス炎によっ
て溶融し、金属の母材の表面に高速で吹き付けることに
よってサーメット層からなる溶射層が金属の母材上に形
成される。

【００３７】この溶射材料としての粉末を得るための工
程は、例えば次の通りである。ＭｏＢ、ＷＢ等の硼化物
粉末及びＭｏ、Ｎｉ等の金属粉末を秤取し、これらを回
転ボールミルやアトリションミル等を用いて、エタノー
ルなどの有機溶媒中で混合粉砕して得られたスラリーに
有機バインダーを添加し、このスラリーを非酸化雰囲気
中でにおいてスプレードライヤー等を用いて造粒し、好
ましくは真空、又はＡｒ等の非酸化雰囲気中において１
０００〜１２００℃でゆるく焼結した後、解砕して概ね
球形の粒子とする。ただし、この焼結工程は省略が可能
で、造粒した粒子を、そのまま溶射粉末として用いるこ
ともできる。

【００３８】溶射に用いる原料粉末は必ずしも前述のよ
うに硼化物粉末と金属粉末の組み合わせである必要はな
く、例えば、Ｎｉ−Ｂ合金とＭｏ粉、Ｗ粉及びＮｉ粉と
の組み合わせ、あるいはアトマイズ法やその他の方法で
合成した複合硼化物粉末と金属粉末の組み合わせ、さら
にはＮｉ、Ｍｏ、Ｗ等の単体の金属粉末とＢ粉末の組み
合わせであってもよい。一般的にこれらの原料粉末はで
きる限り純度が高く、微細である方が優れた特性の溶射
層を得るうえで有利であることはいうまでもない。特に
溶射用粉末を用いて形成する形成する溶射層の均質性を
確保するために、硼化物粉末の平均粒径は１０μｍ以下
とするのが好ましい。

【００３９】回転ボールミル等で混合粉砕した粉末は微
細であり、そのままでは溶射用粉末としては余り好まし
くはないため、有機バインダーを添加して造粒処理を行
うことが好ましい。有機バインダーは加熱処理により除
去されやすいものが好ましく、アクリル樹脂やポリエチ
レングリコール等を用いることができる。造粒処理を行
った粉末は一般に球形であり、流動性が良い。この造粒
粉末をそのまま溶射用粉末として使用できるが、造粒粉
末があらかじめ合成した複合硼化物粉末と金属粉末の組
み合わせでない場合は、溶射作業時の熱投入量が少ない
と溶射層中の硼化物の量が好ましい量とならず不足する
ことがある。この不足を生じさせないためには、造粒粉
末を予め真空中などの非酸化雰囲気中で１０００〜１２
００℃に加熱し、溶射作業前に複合硼化物を十分生成さ
せておくのが好ましい。

【００４０】本発明の被覆耐摩耗部品を得るためにの溶
射作業は、高速ガスフレーム溶射法によって行うのが好
ましいが、プラズマ溶射法によって行うことも可能であ
る。

【００４１】

【実施例】以下に本発明の実施例及び比較例を図面を参
照して説明するが、本発明はこれらの実施例に限定され
るものではない。

【００４２】（実施例）ＭｏＢ（純度９９．５％、平均
粒径約６μｍ）４９重量％、ＷＢ（純度９９．４％、平
均粒径約４μｍ）９重量％、Ｍｏ（純度約９９．８％、
平均粒径約８μｍ）７重量％、Ｎｉ（純度約９９．５
％、平均粒径３μｍ）３５重量％の４種類の粉末を混合
し、有機溶媒としてエチルアルコールを用い回転ボール
ミルにて４８時間粉砕を行った。得られたスラリーにア
クリル系バインダーを０．５％添加し粘度調整を行った
後、ディスクアトマイザー式スプレードライヤーを用い
て造粒処理を行い平均粒径が約４６μｍの造粒粉を作製
した。この造粒粉をＡｒ雰囲気中１１００℃で１時間焼
結した後、解砕して、分級を行い粒径２６〜５０μｍの
溶射用粉末を得た。

【００４３】この溶射用粉末を金属母材であるサンドブ
ラスト処理を行った図１に示すように生材のＳＫＤ６１
製金属部材２の上に、スルーザー・メテコ社製ダイヤモ
ンドジェット式溶射機を用い、膜厚が約２００μｍにな
るように溶射した。得られた溶射皮膜１は緻密で均質で
あり、平均硬度（断面に荷重３００ｇのマイクロビッカ
ースを打ち込んで測定した）Ｈｖ₃₀₀ が１０１０ｋｇ／
ｍｍ² の特性を示した。

【００４４】次いで、この被覆金属部品に真空中で９５
０℃に１時間加熱し、風冷する焼き入れ処理と、空気中
で５００℃に２時間加熱したのち空冷する焼き戻し処理
を実施した。ここで金属母材の硬さをビッカース硬度計
を用い５ｋｇ荷重で測定すると、平均５１０ｋｇ／ｍｍ
² であった。

【００４５】溶射を施した面を研磨した後、この被覆金
属部品を、図２に示すようにプレス金型セットの稼動型
４のガイドピン３として用い、固定型５の端部と繰り返
し摺動させた。なお、このプレス金型セットにおいて稼
動型は、フローティングしながら高速で型と合わさるた
めガイドピンの摺動面には衝撃力が付加されるが、当該
部品の溶射した摺動面が摩滅し、高精度な両型の合致、
離脱ができなくなるまで４６万回のプレスが可能であっ
た。

【００４６】（比較例１）実施例１と同様に溶射を行い
被覆金属部品を作製した後、熱処理を行わないで、同様
なプレス金型のガイドピンとして使用した。プレスを実
施すると摺動面の機械的付加による塑性変形にともな
い、皮膜には割れが生じ剥離に至ったため、３万回のプ
レスで使用不可となった。

【００４７】（比較例２〜５）各種の溶射材料の溶射を
施し、実施例と同じガイドピンを作製した。それぞれの
溶射は比較例２及び３はダイヤモンドジェット法、比較
例４はプラズマ法及び比較例５はガスフレーム法によっ
て実施し、金属母材溶射面の前処理は実施例と同一とし
た。また、比較例５では実施例と同様に、生材のＳＫＤ
６１に溶射を実施し、溶射後に焼き入れ、焼き戻しを行
ったが、比較例２〜４では溶射後に同様な熱処理を行う
と、何れも被膜に割れや剥離が生じ実用に供せないた
め、予め硬さをビッカース硬さ５００ｋｇ／ｍｍ² 程度
に調質した金属母材に溶射を行った。

【００４８】これらの被覆ガイドピンの皮膜の厚みと硬
さ、実用に供した結果、及び実用に堪えなくなった理由
を表１に記した。

【００４９】

【表１】

【００５０】

【発明の効果】本発明により得られる被覆金属部品が有
する、ＮｉとＭｏ及び又はＷとの複合硼化物を主体とす
るセラミックス相と、Ｎｉを主体とする金属結合相とか
らなるサーメット溶射層は、耐摩耗溶射皮膜として多用
されているステライトなどのＣｏ系合金や、Ｎｉ−Ｃｒ
−Ｂ自溶性合金の溶射層と比べ、格段に大きい高温強度
や硬度を有し、密着性、耐食性や耐熱衝撃性において遜
色がない。また、本発明により得られるサーメット溶射
層は、熱処理によって金属母材成分と相互拡散している
ため、金属母材との冶金学的結合が不可能なＺｒＯ₂ 系
などのセラミックス系サーメット層の溶射皮膜に比べ
て、格段に大きな密着力を有している。

【００５１】さらに、本発明の提供する被覆耐摩耗部品
の金属母材は、熱処理により、溶射皮膜と冶金学的に結
びついていると同時に、十分な硬さに調質されている高
度な耐摩耗性を有しており、冷却速度の小さい熱処理に
よる密着性向上が可能なＷＣ−Ｃｏ系やＣｒ₃ Ｃ₂ −Ｎ
ｉ・Ｃｒ系皮膜を溶射して形成した被覆金属部品でも、
母材金属の調質（硬化）と皮膜密着性の向上を両立させ
る条件の熱処理は不可能である。この結果、本発明の提
供する被覆耐摩耗部品が、使用時に機械的な衝撃力が付
加される部品であっても、非常に優れた耐久性を示すの
と対照的に、ＷＣ−Ｃｏ系やＣｒ₃ Ｃ₂ −Ｎｉ・Ｃｒ系
皮膜を、使用時に機械的な衝撃力が付加される部品に施
しても、母材の変形に伴う割れと剥離のため大きな効果
は得られない。

【００５２】したがって、本発明が提供する被覆耐摩耗
部品は、使用時に機械的な衝撃力が付加される場合にも
有効な、唯一の溶射による被覆耐摩耗部品といえる。

【００５３】このため、本発明による被覆金属部品は、
プレス型部品や回転機械部品に代表されるような、耐摩
耗性と摺動性が要求されるのみではなく、機械的衝撃力
が繰り返し印可される用途において、優れた耐用を示
し、これらの機器のコストパフォーマンスを大幅に改善
する。また、本発明の被覆金属部品は、高い耐食性を有
し、高温硬さにも優れているため、さらに広範な用途に
おいて製品の品質とコストの低減で大きな改善効果をも
たらすと考えられ、その産業上の利用価値は多大であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を説明するための参考図であ
る。

【図２】本発明の実施例及び比較例を説明するための参
考図である。

【符号の説明】

１：溶射層２：合金工具鋼製部品３：ガイドピン４：稼動型５：固定型

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属母材の表面に、ＮｉとＭｏ及び又はＷ
との複合硼化物を主体とするセラミックス相と、Ｎｉを
主体とする金属結合相とからなるサーメット層を形成せ
しめる溶射皮膜を施し、ついで熱処理による溶射皮膜と
金属母材界面での拡散処理と金属母材の調質を行うこと
を特徴とするサーメット層を形成した耐摩耗部品の製造
方法。
【請求項２】前記サーメット層中に前記セラミックス相
が５０〜８５重量％含まれている請求項１記載の耐摩耗
部品の製造方法。
【請求項３】前記サーメット層中の、前記セラミックス
相の７０重量％以上がＭｏ_x Ｎｉ_yＢ₂ 又は（Ｍｏ，
Ｗ）_x Ｎｉ_y Ｂ₂ （ただしＸ＝１．８〜２．２、Ｙ＝
０．９〜１．１）であり、前記金属結合相の６０重量％
以上がＮｉである請求項１又は２記載の耐摩耗部品の製
造方法。
【請求項４】前記サーメット層の厚みが０．０５〜０．
５ｍｍである請求項１〜３のいずれかに記載の耐摩耗部
品の製造方法。
【請求項５】金属母材の硬さがビッカース硬さで４００
ｋｇ／ｍｍ² 以上７００ｋｇ／ｍｍ² 以下である請求項
１〜４のいずれかに記載の耐摩耗部品の製造方法。
【請求項６】前記金属母材が合金工具鋼である請求項１
〜５のいずれかに記載の耐摩耗部品の製造方法。
【請求項７】熱処理が焼き入れ処理と焼き戻し処理を含
むことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の耐
摩耗部品の製造方法。
【請求項８】焼き入れ処理は、真空中又は非酸化雰囲気
中で８５０℃以上１１００℃以下で加熱することを特徴
とする請求項７記載の耐摩耗部品の製造方法。
【請求項９】加熱時間を０．５時間以上２時間以下とす
ることを特徴とする請求項８記載の耐摩耗部品の製造方
法。
【請求項１０】焼き戻し処理は４００℃以上６５０℃以
下で行うことを特徴とする請求項７〜９のいずれかに記
載の耐摩耗部品の製造方法。
【請求項１１】焼き戻し処理は、空気中で１時間以上４
時間以下行うことを特徴とする請求項１０記載の耐摩耗
部品の製造方法。