JPS60206567A - 耐食・耐摩耗性肉盛層の形成方法 - Google Patents

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】 ゛　〔産業上の利用分野〕 本発明は、耐食・耐摩耗性全必要とする部材、例えば海
水ポンプ用軸スリーブ、パツキンスリーブ等の摺動部へ
の耐食・耐摩耗性合金の肉盛方法に関する。

〔従来技術〕

耐食性を有し、しかも耐摩耗性を必要とする海水ポンプ
用軸スリーブ、パツキンスリーブ、ラクナーツングなど
においては、従来、ＣＱ　基のステライト材やＮ１　基
の硬質肉盛材（コルモノイ材、メテコ材）を用いて肉盛
しているが、最近のポンプ本体の材質の高級化（例えば
鋳鉄からステンレスへの変更）にともなって、これら肉
盛材が耐食的に本体の母材に敗け、肉盛材に電位差腐食
や隙間腐食などが生じ、肉盛層の剥離や脱落がしばしば
見られるようになって来た。即ち、従来使用されている
ステライト材或いはコルモノイ材全肉盛したポンプ用軸
スリーブ等においては、肉盛する部材としていかに低炭
素のものを用いても肉盛時にステライト或いはコルモノ
イ材に含有されている炭素（［１５〜１．２チの炭素）
が母材に拡散浸透し、母材の耐食性全劣化させていた。

即ち、内盛時に加熱するため、成る程度以上の炭素が存
在するとクロームカーバイト全形成し、このため特に境
界となる母材表層部に粒界腐養全生ずることとなる。

従って、これらの肉盛部材を用いたパツキン、水中軸受
等においては、肉盛層と母材の間で隙間腐食が発生する
傾向が強かった。

〔発明の目的〕

本発８Ａは、Ｃｏ−Ｍｏ−０ｒ−８ｉ系合金を肉盛部材
として使用し、従来のものに比し耐食・耐摩耗性に優れ
た肉盛ノー全形成する方法を提供すること全目的とする
ものである。

〔発明の構成〕

本発明は、耐食性と耐摩耗性に優れたＯｏ−Ｍｏ−Ｏｒ
−８ｉ系合金を肉盛形成する方法において、１６重量％
以上のｃｒ　ｙ含有するステンレス鋼上に、プラズマア
ーク法により溶接入熱３０００　Ｊ／ａｎ以上の条件下
でｃｏ−Ｍｏ−ｏｒ−ｓｌ系合金を肉盛すること全特徴
とする耐食・耐摩耗性肉盛層の形成方法である。

本発明者等は、低炭素のＣｏ−Ｍｏ−０ｒ−８ｉ　＠主
成分とする合金は耐食性に優れ、また金属間化合物のＬ
Ａｖｘｓ相の晶出による高硬度も望めることから耐摩耗
性も有することに着目し、該合金を肉盛部材として肉盛
層を形成すべく鋭意研究を行って来た。

しかし、上記低炭素のＣｏ　−Ｍｏ−Ｏｒ−８１ｆ主成
分とする合金は、従来のステライト、コルモノイ材（Ｃ
ｏ−０ｒ−Ｂ−８ｉ　系又はＮｉ−０ｒ−Ｂ−１３１系
合金）とは異なり肉盛が難かしく、又形成された肉盛層
は割れ易く、従来の方法によっては軸スリーブ等の形状
の内盛には適用出来なかった。

そこで、種々の肉盛法でＣｏ−Ｍｏ−０ｒ−８ｉ　ｆ主
成分とする合金の肉盛について検討していｆｃ、ＰｆＴ
５正極プラズマ・トランスファ・アーク法により従来性
なわれていなかった条件下で上配合並を軸スリーブ等へ
内盛することにより、耐食性でかつ耐摩耗性の肉盛層を
形成しうることを見出だした。即ち、従来、肉盛層を形
成する場合肉盛層が母材にエフ希釈きれるのを防止する
ため溶接入熱５０００　Ｊ　／　ｃｎｒ以上の入熱条件
下で内盛を行うことは好ましくないとはれ、溶接入熱３
０００Ｊ、／ｃｒｎ以上での肉盛は行われていなか憧 った。ところでＣｏ　−Ｍｏ−Ｏｒ−８ｉ　ｆ主成分と
する合金上従来法に従って肉盛しても、肉盛層は割れ易
く所期の肉盛Ｊｉｌ−得ることはできなかった。

そこで正極性プラズマ・トランスファ・７−ク法に工９
溶接人熱５０００　Ｊ／　ｃｍ以上の高入熱でＣｏ−Ｍ
ｏ−ｃｒ−８ｉ　ｆ主成分とする合金の肉盛全訳みた所
、ｃｒ２１６％以上含有するステンレス鋼を母材とする
場合、肉盛層が５〜４０チの母材成分にエフ希釈される
にも拘らず肉盛層が母材から剥離することなく、また割
れ全発生せず、耐食性、耐摩耗性奮有する肉盛ｍｔ影形
成うろことを見出だした。即ち、従来好ましくないとさ
れていた母材による希釈が行われる条件下に肉盛を行９
ことにより、肉盛時に従来の考えとは逆に積極的に希釈
を生じさせ母材との密着性を向上させ、肉盛層の割れ、
剥離金防ぐことができるものと解される。そして本発明
方法により得られた軸スリーブは母材への浸炭による耐
食性劣化もなく、海水中における摺動性も優秀で、従っ
て海水中等の腐食環境下において使用するポンプ用とし
ても十分に使用に耐えることがわかった。

つぎに、第１図に基いて本発明のプラズマ。

トランスファー・アーク法による肉盛について説明する
。

第１図はプラズマ・トランスファー・アーク法全説明す
るための概略断面図であって、符号１は電極棒、２はプ
ラズマガス通路、！Ｉはシールドガス通路、４は肉感材
粉末供給路、５はノズル、６は放電粒子、７は肉盛用母
材、８はトランスフアートアーク′亀源、９はパイロッ
トアーク電源上水す。

先づ、プラズマガス（通常Ａｒ　’（（用いる）及びシ
ールドガス（通常Ａｒ　ｆ用いる）を夫々通路２及び３
から供給しながらパイロット電源全オンにしガスノズル
部５と電極棒１との間にアーク奮発生させた後、肉盛部
材全肉盛材粉末供給路から供給しながらトランスフアー
ト電源ｔオンにすると、肉盛用母材７と電極棒１との間
に１万度Ｃ程度のプラズマアークが発生し、シールドガ
ス（Ａｒ　ガス）でシールドしなから肉盛材粒子は溶融
でれて十に荷電された母材に引き寄せられて母材上に付
着し肉盛され１５゜本発明方法においては、電圧３０Ｖ
〜４２Ｖ、プラズマアーク電流８０Ａ　へ２２ＯＡで肉
盛スピード５０ｃｍ１分〜１２０ｃｒｎ／分の範囲内の
スピードで、且つ溶接人熱Ｓ　０００　Ｊ　／　ｃｍ以
上の入熱条件下に肉盛を行うのが好ましい。

本発明の肉盛方法は高温でしかも母材と肉盛材粉末が帯
電させであるため肉盛部中への母材の浴は込み量（希釈
量）も多くなる。本発明方法においては肉盛部の希稀皺
が５０チ以内でおれば軸スリーブとして十分な硬さくＨ
ｖ５１５以上）全保持でき、また母材として１６重量％
以上のｃｒ　成分全含有するステンレス鋼（例えば５Ｕ
Ｓ３０４，１３ＵＳ３１６．ＢＵＢ４′５０）を用いれ
ば耐食性に優れた肉盛が得られることがわかった。その
理由は５０チの希釈があっても肉盛層中に約２８％前後
又はそれ以上の量のＯ２−＋ＭＯ成分が存在しているた
めと考えられる。

本発明において肉盛材として使用する合金は、ＣＯ：４
５重量−以上、ＭＯ：２０へ４２重量％、Ｏｒ：１７ｘ
２５重量％、Ｓｉ：１２重−ｉ％全越えない量の組成、
ｃ、！７なるＣｏ−Ｍｏ−０ｒ−Ｓｉ系合金である。

つぎに、Ｍ０２ａ４１％、０ｒ１７．３％、ｓ１４．３
５％、（３［ＬＯ５％、Ｐａ００６％、Ｎｉα６９％、
Ｐａ１１５７％、残部ｃ、）　よりなる合金粉末音用い
、′電圧４０Ｖ１プラズマアーク電流１８０Ａ、肉盛ス
ピード５０　ｔｍ　７分の条件下（溶接人熱８６４０Ｊ
／ｃｒｎ）にステンレス鋼（５ＵＳ５１６　）製軸スリ
ーブ上に肉＆奮施こした。希釈率は４０％であった。

得られた肉盛層の硬度分布金弟２図に示す。

第２図かられかるように肉盛層はどの位置でも同程度の
硬さを示し、このことから母材により希釈されても肉盛
層全体が同一成分ｉｌ′ｉｌ：なっていることがわかる
。なおこのことはＸ線マイクロアナライザによる成分同
定によっても確認された。

第３図に４０％希釈における肉盛層の母材境界からの距
離と成分濃度の関係全母材の成分濃度と共に示す。

゛第５図からもわかるように、肉盛層は全体が均一な成
分ニジなっていることがわかる。４゜つぎに、ステンレ
ス鋼に上記と同じ条件で種々の希釈率上官する肉盛試験
片を作成し、そのビッカース硬さＣＨＶ）、耐摩耗性及
び耐食性を測定した。

ビッカース硬さを第４図に、耐摩耗性試験の結果を第５
図に示す。なお、耐摩耗性試験は、特開昭５８−１６０
６２５号公報に記載した摺動装置を用い、主に摩擦係数
から評価した。この試験においては、清水中で３０分間
摺動後潤滑液を海水（５％食塩水）に切換えた。

第４図かられかるように４０％希釈においてもＨｖ５１
５以上であったが、５０％以上の希釈率になると硬度は
急速に低下する。

また第５図かられかるように、本発明の肉盛部材は、Ｓ
ＵＳ　５１６ステンレス鋼に対し、また本発明の肉盛部
材同志の摺動に際し、特に海水中において低い摩擦係数
？示し、優れた摺動特性を示すことがわかった。

次に耐食性試験の結果を次の第１表に示す。

試験結果は海水中に６ケ月間浸漬後における隙間腐食の
有無ｖｃより判定した。

第　１　表 母材として１８−８系ステンレス鋼（５ＴＪｓ５１６Ｌ
材）ｋ用い、断面観察ＶＣ↓９希釈量をめた。

また、評価の記号中Ｏは良好（隙間島食のないことンな
ことを、△は普通（軽微な１に食発生ンであること、×
は劣ること（使用不能）全意味する。

つぎに、本発明の肉盛法に工９ステンレス（ＳＵＢ　５
１　ｂ　）製の軸上に肉盛りして作成した軸スリーブ（
肉盛層の希釈率４０ｑｂ）と、従来用いられているステ
ライトとコルモノイ材とを肉盛りした軸スリーブと１１
″種々の観点から比較した結果金次の第２表に示す。

第２表 注：評価の記号Ｏ１Δ、×は第１表において示したのと
同じ意味含有する。

第２表かられかるように、耐食性、耐摩耗性共に本発明
の製品は従来品より優れており、海水等の腐食性液を取
扱うポンプ等の軸スリーブに本発明方法全適用すること
により、耐久性のある製品金得ることができる。

つぎに、第６図に希釈率１５％（第６図ａ）及び４０チ
（第６図ｂ）の場合の肉盛試験片の断面組織状況を示す
。第６図において符号１０は母材を、１１は肉盛層を示
す。これらは何れも肉盛部のアンダーカットをすること
なく、ステンレス鋼に直接肉盛全行ったものでめるが、
肉盛層を希釈した分だけ母材部が溶けていることがわか
る。なお、希釈率は肉盛層部に対する浴解したステンレ
ス鋼の割合全断面観察により容量チで示すものである。

第６図に示すように、本発明方法にニジ肉盛を行う場合
、母材で希釈されると同時に、希釈された肉盛層は均一
な組成金有しているので、母材に肉盛り厚さ分のアンダ
ーカット全行うことなく直接肉盛り全施し、盛り上った
分だけ研削することにより、簡単に母材と同径の軸スリ
　５−ブ等を形成することも出来る。

また、本発明方法により得られる肉盛層は硬度が大であ
り、かつ耐食性奮有しているので、例えばかくはん機に
おけるかくはん用爪の部分あるいはバルブの肉盛等種々
の分野においても利用しうるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一笑施例會説明するための概略図、第
２図は肉盛層の肉盛境界からの距離と硬度の関係を示す
図、第５図は母材境界からの距離と肉盛層の成分との関
係を示す図、第４図に希釈率と硬度の関係を示す図、第
５図は各種材料の組合せ摺動部材の摩擦係数を示す図、
第６図は肉盛層の断面を示す図である。 １・・電極棒、２・・プラズマガス通路、６・・シール
ドガス通路、４・・肉盛材粉末供給路、５・・ノズル、
７・・肉盛用母材 特許出願人　株式会社荏原製作所 代理人　中　本　宏 同　井　上　昭 第１図 第２図 肉盛環８力＼らの距離（ｍｍ） 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 耐食性ト耐摩耗性に優れ′ｆｃ（！ｏ−Ｍｏ−０ｒ−８
   ｉ系合金を肉盛形成する方法において、１６重重量板上
   のｃｒ　２含有するステンレス鋼上に、プラズマアーク
   法にエフ溶接人熱５０００　Ｊ　／　ｃｍ以上の入熱条
   件下でＣ！ｏ−Ｍｏ−Ｃｒ−８ｉ系合金を肉盛すること
   ’ｔ％徴とする耐食・耐摩耗性肉盛層の形成方法。