JPS581066A - 溶射表面層 - Google Patents

溶射表面層

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Publication number
JPS581066A
JPS581066A JP9746281A JP9746281A JPS581066A JP S581066 A JPS581066 A JP S581066A JP 9746281 A JP9746281 A JP 9746281A JP 9746281 A JP9746281 A JP 9746281A JP S581066 A JPS581066 A JP S581066A
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JP
Japan
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surface layer
powder
sprayed surface
wear
carbide
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Pending
Application number
JP9746281A
Other languages
English (en)
Inventor
Junichi Sagawa
佐川 順一
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Riken Corp
Original Assignee
Riken Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Riken Corp filed Critical Riken Corp
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Publication of JPS581066A publication Critical patent/JPS581066A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/04Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
    • C23C4/06Metallic material

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)

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】 本発明の耐摩耗性特に耐アブレイシブ摩耗性及び耐スカ
ツフ性に優れた溶射表面層に関する。
例えばピストンリングやシリンダライナのような高速で
摺動する機械部品にあっては、耐摩耗性を付与するため
に古くから摺動面に硬質クロムめっきを施したものが広
(使用されている。硬質クロムめっき層は硬度が高く、
優れた耐摩耗性を有するが、めっき処理に長時間を要す
ることと、保油性がなく、摺動中にスカッフを起し易い
という欠点を有している。そこ、で、耐スカツフ性の改
善された表面層として、近年、硬質クロムめっき層に替
えてモリブデン溶射表面層が一部採用されるようになっ
てきている。モリブデンを溶射した表面層は多孔質であ
るために良好な保油性を有し、かつ、耐スカツフ性に優
れているという利点を有しているが、他方、硬度が硬質
クロムめっき層に比べて低いので、その耐摩耗性は硬質
クロムめっき層よりも劣るという欠点を有している。
このようなモリブデン溶射表面層の有する欠点を解消す
ることを目的として、モリブテン粉末に自溶合金まtは
/及び金属の炭化物若しくは酸化物の粉末を添加、混合
した混合粉を溶射してなる溶射表面層が提案されており
、これらの内でかなりの成果を挙げているものもある。
然し乍ら、燃料の一部不完全燃焼によるカーボンスラッ
ジやダストの混入した潤滑油が使用される場合、これら
がアブレイシブ剤となってピストンリングやシリンダラ
イナを摩耗させる所謂アブレイシブ摩耗に対する抵抗の
点では、上記の溶射表面層は満足し得るものではな(・
0この問題を解消し、耐スカツフ性を損なうことなく、
更に優れた耐アブレイシブ摩耗性を兼ね備えた溶射表面
層として、本出願人は既にモリブデン粉末15〜60す
6、残部が60〜70%のクロムを含有する高炭素フエ
ロクロム粉末からなる混合粉をプラズマ溶射して形成さ
れる溶射表面層を提案している(特願昭54−1279
051耐摩耗溶射表面層」)。
本発明は上記特願昭54−127905に係る溶射表面
層よりも一層優れた耐アブレイシブ摩耗性及び耐スカツ
フ性を有する改善された溶射表面層を提供することを目
的としており、フェロモリブデン粉末50〜95%、金
属炭化物又は金属酸化物粉末5〜501、!。からなる
混合粉をプラズマ溶射して形成され、鉄−モリブデン合
金中にI(v800以上の硬度を有する金属炭化物又は
金属酸化物粒子が分散している耐摩耗性と耐スカツフ性
とに優れた溶射表面層に関する。
本発明溶射表面層はプラズマ溶射法によって形成させる
。プラズマ溶射法は高温の溶射炎が得られるので、融点
の高い耐摩耗性粉末材料をも容易に溶融して結合力の強
い溶射表面層を形成させることができ、好都合である。
溶射材料として使用するフェロモリブデン粉末は、JI
S G 2307 rフェロモリブデン−1に規定され
ているフェロモリブデンを粉砕したものが使用できる。
上記JIS規格には高炭素フェロモリブデンと低炭素フ
ェロモリブデンとが規定されているが、それらのいずれ
を使用しても良い。
金属炭化物又は金属酸化物は溶射表面層中に分散してハ
ードスポットを形成し、耐摩耗性に寄与するが、その硬
度がHv800以上でなげれば耐摩耗性改善の効果が不
充分である。このような金属炭化物、金属酸化物には、
例えばクロム、タングステン、珪素、硼素の炭化物やア
ルミナ、チタニア等の酸化物が挙げられる。
前記溶射材料粉末の粒度は、粗過ぎると溶射表面層の気
孔率が高くなり過ぎて溶射表面層の結合強度と母材との
密着性が低下し、また硬質の炭化物や酸化物が脱落して
これがアブレイシブ剤となって摩耗を増大させるように
なる。これらの粒径は大略125μ(120メツシー)
以下とするのが好ましい。
溶射表面層中には気孔が形成されてこれが保油性を付与
して耐スカツフ性に寄与するが、前述のように余り多く
なり過ぎない方が良(、気孔率は30容積%以下とする
のが良い。
次に実験例について説明する。
摩耗試験(その1) 第1図は溶射混合粉の配合比を変えて得られた溶射表面
層とシリンダ用鋳鉄(Fe12)とを組合せ摺動させて
摩耗試験を行った結果の一例である。
溶射混合粉の配合比は第1表に示す通りである。
フエロモリブデy(re−Mo)は0.04%C,65
,96%MO1残部がFe及び不純物からなる低炭素フ
ェロモリブデンを粉砕して得られたものである。粒度は
フェロモリブデン粉末が粒径で10〜105μ、クロム
炭化物(Cr3C2)粉末が10〜74μ、Cr3C2
の硬度Gi llv 1300である。
第1表  (重量%) これらの混合粉を5m+xx 511X 10朋の角柱
状鋳鉄製試験片の正方形端面に夫々溶射してノνさ1.
 fl 1mの溶射表面層を形成させ、研摩壮士げを施
してそ ゛の厚さを0.511にした。溶射条件は以下
の通りである。
使用ガン:メテコ社製3MBプラズマ溶射ガン電   
流: 450〜500A 電   圧: 61V 使用ガス:アルゴン、水素混合ガス アルゴン100ft/hr、水素13ft3/hr、こ
れらの試験片について溶射表面層の摩耗試験を行った。
試験装置は第2図に概要を図解的に示すものであって、
ステータホルダ(1)に取外し可能に取付けられた直径
80龍、厚さ1111のFe12製の円板(相手材)(
2)の中央には裏側から注油孔(3)を通シテ潤滑油が
注油される。ステータホルダ(1)には図示省略した油
圧装置によって図に於いて右方へ向けて所定圧力が押圧
力が作用するようにし−Cある。円板(2)に相対向し
てロータ(4)があり、図示省略した駆動装置によって
所定速度で回転するようにしである。ロータ(4)の円
板(2)に対する端面に取付けられた試験片保持具(5
)には前述のようにして製作された試験片(6)が同心
円上に等間隔に4個取外し可能に、かつその溶射表面層
(6a)が円板(2)に対して摺動するように取付けで
ある。試験片周辺の部分拡大図を第3図に示す。このよ
うな装置に於いて、ステータホルダ(1)に所定の押圧
力をかけ、所定の面圧で円板(相手1 ) (2+と試
験片(6)の溶射表面層(6a)・とが接触するように
しておいて、注油孔(3)から摺動面に所定給油速度で
給油しながらロータ(4)を回転させる。
このような試験装置によって、接触面圧100kg/c
れ摩擦速度8m/5eC1摩擦距離200 km、 ’
lr4滑油供給量0.41/m団、油温80℃の条件で
、溶射表面層(6a)と円板(2)とを摺動させて両者
の摩耗量を測定した。潤滑油には4000rpm、60
馬力全負荷で50時間のディーゼルエンジンベンチテス
トに使用したかなりのカーボンスラッジが混在した潤滑
油を使用した。第1図において、溶射表面層の摩耗量は
厚さの減少量で、相手材である円板の摩耗量は試験片と
の摺動によって生じた溝状摩耗痕の半径方向の断面積で
夫々表わしている。
同図から、溶射混合粉中のC[3C2粉末の配合量が多
い程相手鋳鉄材の摩耗が多くなって、その配向量が50
%を超えると相手鋳鉄材の摩耗が急激に増大する。溶射
表面層の摩耗はCr3C2粉末の配合量が5%迄は急激
に減少するが、その配合量が5〜60%の範囲では溶射
表面層の摩耗が漸増し、こ    ・れが60%を超え
ると溶射表面層の摩耗が急激に増大するようになること
が判る。その理由は、Cr3C2粉末の配合量が60%
を超えると溶射表面層の結合強度が急激に弱くなって、
摺動中に溶射表面層からのC「3a2粒子の脱落が顕著
になり、脱落したCr3C,、粒子がアブレイシブ剤と
己で作用して、相手鋳鉄材のみならず溶射表面層をも摩
耗させるようになるからである。以上の試験結果から、
Cr3C2のような硬質の金属炭化物又は金属酸化物の
粉末の配合量は5〜50%の範囲内にあることが望まし
いといえる。
摩耗試験(その2) 第2表に示す配合の混合粉を溶射してなる本発明溶射表
面層A及びB並びに比較表面層として前記特願昭54−
127905に係る溶射表面層C、モリブデン線を酸素
−アセチレン炎で溶射してなるモリブデン溶射表面層D
、及び硬質クロムめっき層Eについて、前記摩耗試験(
その1)と同様の試験を行”った。但し、摩耗速度は3
.5.8 m/ Secに採った。なお、フェロモリブ
デン粉末は前記摩耗試験(その1)に使用したものと同
一ロノドのものである。Cr、C2粉末及びA/、0.
粉末の粒径はいずれも10〜74μ、硬度は前者がHV
1300 、後者が11v 1−icroである。
第2表 (重量Cシロ) 註)A及びBは本発明溶射表面層、C,D及びEは比較
衣表面である。
試験結果は第5図に示す通りである。図中の数字3.5
及び8は夫々摩擦速度m/secを示す。同図から、本
発明溶射表面層はモリブデン溶射表面層に比べては勿論
、硬質クロムめっき層、前記特願昭54−127905
に係る溶射表面層に比べて、溶射表面層の摩耗、相手材
の摩耗共に少なく、耐摩耗性が一層改善されていること
が判る。
スカッフ試験 第2表に示した表面層について、前記摩耗試験に使用し
た試験装置(第2図及び第3図)によってスカッフ試験
を行った。試験方法は以下に述べる通りである。潤滑油
として80°Cのモータオイル#30を0.46/mi
n供給し、接触面圧を40 kg/c%に、摩擦速度を
l’3 rri /see に採り、第3図に示すF’
C25製の相手円板(2)と試験片(6)の表面層(6
a)を摺動させ、3分間経過する毎に接触面圧を10k
g/crAづつ階段的に上昇させていき、第2図に示す
y −+v矢視側面図である第4図に示すように、ロー
タ(4)の回転によって試験片(6)の表面層(6a)
と相手の円板(2)との摩擦によってステータホルダ(
1)に生ずるトルク(摩擦によって生ずるトルク)Tを
スピンドル(力を介してロードセル(8)に作用せしめ
、その変化を動歪計(9)で読み、記録計00)に記録
させる。
トルクTが急激に上昇したときにスカッフが生じたもの
としてその時の接触面圧をもってスカッフ発生面圧とし
、この大小をもって耐スカツフ性の良否を判断する。
試験結果は第3表に示す通りである。
第  3  表 同表から、本発明溶射表面層は比較の(・ずれの表面層
に比べても耐スカツフ性が改善されていることが判る。
以上説明したように、本発明溶射表面層は耐摩耗性に優
れるクロムめっき層、耐スカツフ性に優れるモリブデン
溶射表面層に比べて耐摩耗性、耐スカツフ性共に一層改
善されており、その上溶射材料はモリブデンに比べて遥
かに廉価なフェロモリブデンをiとしているので・スト
も低く♀済み、工業上の利用価値は太き(・0
【図面の簡単な説明】
第1図及び第5図は摩耗試験の結果を示すグラフである
。 第2図は摩耗試験及びスカッフ試験に使用した試験装置
の概要を示す縦断面図、第3図は第2図の部分拡大図、
第4図は第2図に示すIV −■矢視側面図である。 第1図 ■ 第3図 2   ら6  リ   b 第5図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. フェロモリブデン粉末50〜95%、金属炭化物又は金
    属酸化物粉末5〜50%からなる混合粉をプラズマ溶射
    して形成され、鉄−モリブデン合金中に)1vsoo以
    上の硬度を有する金属炭化物又は金属酸化物粒子が分散
    している耐摩耗性と耐スカツフ性とに優れた溶射表面層
JP9746281A 1981-06-25 1981-06-25 溶射表面層 Pending JPS581066A (ja)

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JP9746281A JPS581066A (ja) 1981-06-25 1981-06-25 溶射表面層

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JPS581066A true JPS581066A (ja) 1983-01-06

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ID=14192963

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JP (1) JPS581066A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007010698A1 (de) * 2007-03-06 2008-09-11 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung einer Beschichtung
US7648773B2 (en) 2003-05-26 2010-01-19 Komatsu Ltd. Thermal spray membrane contact material, contact member and contact part, and apparatuses to which they are applied

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7648773B2 (en) 2003-05-26 2010-01-19 Komatsu Ltd. Thermal spray membrane contact material, contact member and contact part, and apparatuses to which they are applied
DE102007010698A1 (de) * 2007-03-06 2008-09-11 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung einer Beschichtung

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