JPS60238078A - 鋳物表面の高合金化法 - Google Patents

鋳物表面の高合金化法

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JPS60238078A
JPS60238078A JP59085363A JP8536384A JPS60238078A JP S60238078 A JPS60238078 A JP S60238078A JP 59085363 A JP59085363 A JP 59085363A JP 8536384 A JP8536384 A JP 8536384A JP S60238078 A JPS60238078 A JP S60238078A
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Noriyuki Sakai
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D19/00Casting in, on, or around objects which form part of the product
    • B22D19/08Casting in, on, or around objects which form part of the product for building-up linings or coverings, e.g. of anti-frictional metal

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  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
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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、鋳物表面の高合金化法に関し、更に詳細には
、鋳物表面の特定部位を高合金化する方法に関する。
〔従来技術〕
鋳物表面の特定の部位の耐食性、耐摩耗性、耐熱性など
を向上させるために、該部位を高合金化する方法として
、従来、種々の方法が提案されている。これらの高合金
化法のうち、鉄系鋳物表面の高合金化法は、鋳物製品を
製造したのちにその特定部位を高合金化する方法と、鋳
造時の溶湯の熱を利用して鋳物製品の製造と同時K、そ
の特定部位を高合金化する方法に大別される。前者の方
法は、処理工程および処理設備をさらに必要とする本の
であり、経済的に不利である。後者の方法としては、た
とえば、高合金化用金属または合金粉末と樹脂等の結合
剤の混合物を、鋳型表面の高合金化すべき部位に付着し
ておき、この鋳型内に溶湯を注入して、溶湯の熱により
鋳物表面の特定部位に、高合金化層を形成する方法が提
案されている(特公昭!t、2−730号公報、特公昭
!r−−737号公報、特公昭3 J −/g/lA号
公報)。
一方、アルミニウム系鋳物の表面を高合金化する方法と
して、九とえば、シフトフォークやロッカーアーム等の
摺動部を高合金化するばあい、耐摩耗性合金を鋳ぐるむ
ことにより、耐摩耗性を付与する方法が一般に採用され
ている。
しかしながらこれらの方法は、合金元素の溶融拡散量が
不安定であるため製品の歩留りが悪く、樹脂等の結合剤
を用いたばあいにはピンホールや巣などの発生が多く、
作業性も悪いという欠点があった。
〔発明の目的〕
したがって本発明の目的は、上記従来法の欠点を伴なう
ことなく、鋳物表面の所望の部位に高合金化層を形成す
る方法を提供することである。
〔発明の構成〕
本発明の上記目的は、鋳物部材表面の高合金化すべき部
位に対応する鋳型または冷し全表面に、高合金化用金属
または合金の微粉末好1しくけ超微粉末とアクリル系粘
着性結合剤との混合物層を形成し、次いで、該鋳型内に
溶湯を鋳込むことにより達成される。
本発明に使用される高合金化用金属または合金の微粉末
は、所望の特性、たとえば、耐食性、耐摩耗性、耐熱性
などを付与するのに通常使用されている金属または合金
の微粉末であればよく、特に制限されるものではない。
鉄系鋳物に対しては種々の鉄系合金が使用される。たと
えば、Cr 供給用として、高炭素フェロクロム(Cr
+ A 0〜70重量%、C+a〜q重f%、Sit 
g、0重量%以下、FeI残部) 、Mo 供給用とし
て、高炭素フェロモリブデン(Mo+ !; !r〜A
&it%、C1,S−〜乙重量%、Sit 3重量%以
下、p’6 I残部)、B供給用として、高炭素フェロ
?ロン(Bi/+〜λ3重量%、C:0.3〜2.0重
量%、si+ダ重量%以下、li”61残部)、Cu 
供給用として、Cu 粉末、N1 供給用としてNi 
粉末、フェロニッケル粉末、CO供給用としてco 粉
末、Sl 供給用とで、あるいは適宜一種以上を混合し
て使用される。
本発明の重要な特徴の一つは、高合金化用金属または合
金として、金属または合金の微粉末、好ましくは超微粉
末を使用することである。本発明に使用される金属また
は合金の微粉末の粒度は平均粒径lθμ以下、好ましく
は/、0μ以下である。
このような微粉末は、通常の粒度の粉末にくらべて著し
く低い温度で反応合金化することが知られている。ちな
みに平均粒径ダθμのNi 粉末の合金化開始温度は約
//Sθ0Cであるのに対し、7μのNi 微粉末合金
化開始温度は約AOθ℃であり、超微粉を用いた場合は
約30θ℃である。本発明は、このように金属または合
金を微粉末化するとその合金化開始温度が著しく低くな
るという特性を利用し、アルミニウム合金のような低温
の溶湯を用いたばあいにも、溶湯鋳込法により特定部位
の高合金化を可能にしたこ゛とを特徴とするものである
本発明に使用されるアクリル系粘着性結合剤としては、
アクリル酸エステルおよびメタクリル酸エステルの重合
体および共重合体、寸たはこれらのエステルと共重合可
能な官能基を持つ重合性単量体との共重合体が好ましい
高合金化用金属または合金の微粉末とアクリル系粘着性
結合剤との配合比は、金属粉末90〜着性が不足して金
属粉末層を鋳型または冷し全表面へ付着させることが困
難になり、また70重量%より多いと、樹脂分が過剰と
なって、高合金化層と鋳物表面との接合が不十分となり
好ましくない。
高合金化用金属または合金の微粉末とアクリル系粘着性
結合剤との混合物を鋳型表面に付着させる方法としては
、種々の方法が可能である。たとえば、高合金化用金属
または合金の微粉末とアクリル系粘着性結合剤の混合物
に、適量の溶剤、たとえばアセトン、トルエン、メチル
エチルケトンなどを加えて混練して得られる液状または
ペースト状物を、鋳型表面あるいは冷し全表面の所望の
部位に塗布する。あるいは、上記混合物をあらかじめシ
ート状に成形したものを所望の部位に接着してもよい。
このようなシートは種々の方法により作成することがで
きる。たとえば、上記混線液状物または混練ペーストを
、離型紙を被せた型枠上に流し込み、溶剤を蒸発させた
のち、圧延ロールに通して適当な厚み、たとえば、0.
!; −k、Oyarnの厚みを有するシートに成形す
る。あるいは、溶剤を使用することなく、高合金化用金
属または合金の微粉末と粘着性結合剤の混合物を必要に
より加熱しながら混練したのち、シートに成形する。
このようにして作成した粉末シートは、通常、鋳型ま次
は冷し全表面に押圧することにより容易に接着する。し
かし、必要により、粘着性結合剤として使用しているア
クリル系樹脂を鋳型または冷し全表面に塗布して仮着性
ポリマー層を形成し、接着力を補強してもよい。塗布す
る代りに、粘着性結合剤のシートを仮着性ポリマー層と
して使用してもよい。
こうして高合金化用金属または合金の微粉末とアクリル
系粘着性結合剤との混合物を鋳型または冷し全表面に付
着したのち(以下、付着した混合物層を「粉末シート層
」という)、該鋳型内に溶湯を鋳込むと、溶湯の熱によ
って粉末シート層の金属成分が、鋳物製品の対応する部
位に溶融あるいは拡散して高合金化層を形成する。
しかし、粉末シート層の樹脂成分が溶湯の熱により分解
する際にガスが発生し、これによって鋳物表面にピンホ
ールや巣を生じたり、あるいは溶湯鋳込みの際に粉末シ
ート層が脱落したり、位置ずれを起こすことがある。こ
のようなおそれを完全に防止するためには、粉末シート
層を鋳型または冷し全表面上に形成したのち、あるいは
鋳型または冷し全表面に接着する前に加熱処理をしてお
くことが好ましい。この加熱処理は、高合金化用微粉末
および粘着性結合剤の酸化を防ぐため、窒素、アルゴン
等の不活性ガス、水素等の還元性ガス、真空中等の、非
酸化雰囲気中で行うことが必要である。
昇温速度はq oc′c7分以下とすることが好ましい
。1lOcc1分より大きくすると、粘着性結合剤中の
低沸点成分が急激に揮発するため、粉末シート層が破損
したり、接着面に気泡が発生して、粉末シート層が剥離
したり、脱落したりすることがあり、好ましくない。こ
の加熱処理は、/!?00C〜3IO’C1好ましくは
;1000c 〜3!rθ℃でS分間以上保持すればよ
い。この加熱処理によって粘着性結合剤および仮着性ポ
リマーとして使用されている合成樹脂が完全に焼失する
ことなく熱分解重縮合反応を起こし、タールピッチ状物
質を生成する。このタールピッチ状物質によって、高温
においても粉末シート層の接着力が保持される。
したがって、溶湯鋳込みの際の衝撃、振動あるいは加熱
によって、粉末シート層が剥離、脱落あるいは位置ずれ
を起こすようなことはない。加熱処理温度が730℃よ
り低いと、樹脂成分の熱分解が十分に行われず、したが
ってタールピッチ状物質の生成量が少なく、十分な接着
力が得られない。
一方、加熱処理温度が3gθ℃より高いと、樹脂成分が
急激に分解し、このばあいにも、タールピッチ状物質の
生成量が少なく、十分な接着力が得られない。
この加熱処理時間がS分間より短いばあいにも、タール
ピッチ状物質の生成が不十分であり、十分な接着力が得
られない。処理時間は、熱処理温度、樹脂成分の種類等
によって適宜決定されるが、一般に7.20分間以上保
持することは不必要であシかつ不経済である。
〔発明の効果〕
本発明は、次のような顕著な効果を奏する。
((イ)高合金化用金属または合金の粉末として微粉末
好ましくは超微粉末を使用しているため、高合金化が速
かに進行する。
(→ 微粉末、好ましくは超微粉末を使用しているため
、アルミニウム合金のような低温の溶湯を用いたばあい
にも、鋳造と同時にその特定部位の高合金化が可能であ
る。
(ハ)冷し全表面に粉末シート層を形成したばあい、高
合金化とチル化を同時に行うことができ、その結果、す
ぐれ次耐摩耗性表面を形成することができる。
に)加熱処理を併用すると、鋳物表面にピンホールや巣
が発生するのを実質的に完全に防止することができる。
また、粉末シート層の脱落や位置ずれを防止することが
できる。
(→ 特に、粉末シートを使用したばあいには、高合金
化層の厚み、形成部位などを一定にすることが容易にか
つ確実にできる。
〔実施例〕
粒Iflμ以下のCu −Ni合金超微粉末(Ni、7
0重量%、残部Fe)50重量%を、アセトンで希釈し
たアクリル系粘着性結合剤SO重量%(この30重量%
にはアセトンは含まれない)と混練し、泥しよう状にし
て離型紙上に流し込み、自然乾燥して厚さ 慎のcu 
−Ni粉末シートを作成した。これを、/SxコOX 
O,7tanの鋼板上に加圧接着し、水素雰囲気中で3
0θ℃、6θ分間保持し、予備加熱処理を行った。次に
この予備加熱処理した粉末シートを鋼板から剥離し、こ
れをダイカスト機のダイスにセットしたのち、7 A 
Oocの溶融ACダC合金を鋳湯した。AC4’C合金
鋳物表面にCu −Ni合金層が形成された。
このCu −Ni合金層の断面組織顕微鏡写真を添付図
面に示す。
〔実施例−/〕
平均粒度7μのCu −Ni合金微粉(Ni / 0重
量%、Cu90%)91+重量%をトルエンで希釈した
アクリル系粘着性結合剤3.6重量%(この3.6重量
%にはトルエンを含まない)と混練し、ロール圧延によ
って厚さ/、ktmのCu −Ni合金の粉末シートを
作成した。これを/jX、20X0.7鴎の鋼板上に加
圧接着し、水素雰囲気中で300ヤ×60分間保持し、
予備加熱処理を行った。次に溶湯鍛造用金型にセットし
たのち、760aCの溶融AC4tC合金な溶湯鍛造し
た。AC1IC合金鋳物表面に合金層が形成された。
このCu −Ni合金層の断面組織顕微鏡写真を添付図
面に示す。この写真から明らかなように、ACIIC合
金の表面部に、Cu −Ni合金粒子とともに、Cu−
Ni合金とACIIC合金とによる新しい合金相が生成
され結合効果を高めていることが判る。
〔実施例−ユ〕
粒度θ、/μ以下のNi 超微粉末!rO重量%を、ア
セトンで希釈したアクリル系粘着性結合剤!rO重量%
(この50重量%にはアセトンは台管れない)と混練し
、泥しよう状にして離型紙上に流し込み、自然乾燥して
厚さ2.0mのNi 粉末シートを作成した。これを、
/!x2θX O,7vmの鋼板上に加圧接着し、水素
雰囲気中で3OOC160分間保持し、予備加熱処理を
行った。次にこの予備加熱処理した粉末シートを鋼板か
ら剥離し、これをダイカスト機の金型にセットしたのち
、?!、0℃の溶融AC4tC合金を鋳湯した。ACI
C合金鋳物表面に合金層が形成された。
このN1 合金層の断面組織顕微鏡写真を添付図面に示
す。
【図面の簡単な説明】
添付図面中第1図は、本発明の実施例/に示す方法によ
り形成されfcAC4tC合金鋳物表面のCu −Ni
合金層の断面組織顕微鏡写真を示し、第2図は実施例コ
に示すN1 合金層の断面組織顕微鏡写真である。 第1図 第2図 手続補正帯 特許庁長官 志 賀 学 殿 1、事件の表示 昭和59年特許願第85363号2、
発明の名称 鋳物表面の高合金化法3、補正をする者 事件との関係 出願人 名称(313)マツダ株式会社 4、代理人 5、補正命令の日付 自 発 7、補正の内容 (1) 明細書の記載を下表のとおり訂正する。 (2) 同第12頁第5行〜第6行のパこのCu−Ni
・・・・・・・・・・・・図面に示す。”を削除する。 (3)第1図および第2図を別紙のとおり訂正する。 第1図 第2図 (X100)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 l)鋳物部材表面の高合金化すべき部位に対応する鋳型
    または冷し全表面に、高合金化用金属または合金の微粉
    末とアクリル系粘着性結合剤との混合物層を形成し、次
    いで、該鋳型内に溶湯を鋳込むことを特徴とする鋳物表
    面の高合金化法。 2)金属または合金の微粉末の、平均粒径が10μ以下
    であることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の鋳
    物表面の高合金化法。 3)金属または合金の微粉末の平均粒径が1.θμ以下
    の超微粉であることを特徴とする特許請求の範囲第1項
    記載の鋳物表面の高合金化法。
JP59085363A 1984-04-27 1984-04-27 鋳物表面の高合金化法 Granted JPS60238078A (ja)

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