JPS6036441B2 - 高炭素鉄基材料へ銅合金をライニングする方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、高炭素鉄基材料に銅合金をラィニングする方
法に関する。

一般に、高炭素鉄基材料例えば高炭素鋼に鋼合金をラィ
ニングする方法としては、素材に銅合金を鋳込んでから
再溶解し、次いで冷却、凝固させてラィニングする方法
（再溶解法）、鋼合金を素材に肉盛り溶接してラィニン
グする方法（溶接法）、素材表面にショットブラストを
かけてからその表面に銅合金を溶射してラィニングする
方法（溶射法）、さらには素材表面に銅合金粉末を層状
に供給し、これを競結してラィニングする方法（糠結法
）等がある。

しかしながら、再溶解法では、合金中に酸化物を巻き込
んだり、偏折が生じたりする。

溶接法の場合、合金が高温で溶融するため、揮発性成分
を含む鉛青銅などをラィニングするのには適していない
。同様に、溶射法も揮発性成分を含む鉛青銅などのラィ
ニングには適しない。また、溶射法では酸化物の巻込み
などが生じる危険もある。ところで、上誌の従来方法の
うち、競給法は、銅合金をラィニングする場合、合金の
強度、成分組織の均一性が得られ、さらに必要によりラ
ィニング層を多孔質にして含油性をもたせることができ
るなど、多くの優れた点を有する。しかし、このような
優れた利点を有しながらも、強度の大きい高炭素鋼へ煉
結法により銅合金をライニングしても接着力が弱く、特
に鋳鉄に対しては、ほとんど接着しないため、競緒法は
高炭素鉄基材料に対し十分実用化されていない現状であ
る。したがって、本発明の目的は、高炭素鉄基材料に暁
結法により銅合金をライニングする場合にみられる接着
力の各善を図り、従来擬結法によるラィニングができな
かった鋳鉄に対しても鋼合金のラィニングを可能とする
方法を提供することである。

本発明者らの知見によれば、鉄基材料中の炭素量が増え
るにつれて、素材と鋼合金粉末との漏れ性が悪くなり、
そのため接着力も弱くなる。

したがって、この漏れ性を改善するためには、例えば鋼
と反応性の強い亜鉛、リン等の元素を添加した合金の粉
末を利用することも考えられるが、必要な反応性を確保
するためには、それらの元素の添加量を多くしなければ
ならないが、一方それらの元素は得られる銅合金の機械
的特性を劣化させる不純物として作用するものであるた
め濃度は可及的に低く抑えなければならない。したがっ
て、上記のような元素を添加しても、濃度を高くするこ
とができないため、十分な反応性を得ることはできず、
したがって効果も十分ではない。ここに、本発明者らは
、上記の反応性の強い元素を適度に多く含む硬ろう粉末
をベースとなる銅合金粉末にわずかに少量だけ配合する
ことにより、予想外に反応性が改善され、鋳鉄に対して
も満足のゆく接着力が得られることを見し、出して、本
発明を完成した。

かくして、本発明は、高炭素鉄基材料の表面上で硬ろう
粉末の存在下において鋼合金粉末の糠精を行なうことを
特徴とする。

高炭素鉄基材料へ鋼合金をラィニングする方法である。
上記硬ろう粉末の存在形態は、凝結すべき鋼合金粉末と
の混合物の形態であってもよく、あるいは、予め硬ろう
粉末を配合した銅合金粉末を、ライニングすべき材料表
面にのせ、次いでこの粉末層のうえに銅合金粉末をのせ
た形態であってもよい。

以下、本明細書では便宜上これらをそれぞれ一層法、二
層法と称する。硬ろうは、高炭素鉄基材料および銅合金
に対する漏れ性がよく、銅合金粉末の凝結温度より低い
温度で融解するものであればいずれでもよく、かかる性
質を有するため銅合金粉末の競鯖に先立って溶融して鉄
基材料および縮合金の表面を漏らし、そのため節合金粉
末に少量添加するだけで、素材に対する銅合金の滞れ性
を大中に改善するものである。

かかる硬ろう粉末としては銀ろう、リン鋼ろう、黄飾ろ
うなどの市販の硬ろう粉末が含まれる。

硬ろう粉末の添加量は、一層法の場合、銅合金粉末の混
合物に対し０．１〜５．値重量％であり、０．１重量％
より少ない場合には、橋炭素鉄基材料に対する銅合金粉
末の濡れ性改善に効果が十分でなく、一方、５．の重量
％を越えると銅合金自体の機械的特性を劣化させること
にある。

一般に、鉄基材料中の炭素量が増すにつれて、上記混合
物中の硬ろう粉末の配合量を増加させるのが好ましい。
二層法の場合、同様に０．１重量％以上の硬ろう粉末の
存在は必要であるが、上限は、硬ろう粉末含有量とその
うえに設ける銅合金粉末層との重量比によって決定され
るものであり、硬ろう粉末含有量が少ないとき（つまり
、厚さが薄いとき）には、硬ろう粉末の含有量は比較的
にその濃度を上げて１〜５重量％とするのがよい。しか
し、一般に材質面から可及的に配合量は少なくなる。な
お、本発明において高炭素鉄基材料は、高炭素鋼から鋳
鉄までの鉄基材料を包含するものであるが、一般に炭素
含量が０．２％上の鉄基材料の場合に銅合金との濡れ性
が低下するため、本発明は炭素０．２％以上を含む高炭
素鉄基材料のライニングに特に有効である。かくして、
本発明によれば、高炭素鉄基材料に対し、銅合金をラィ
ニングするに当り、両者の間の濡れ性を改善するために
、銅合金粉末に０．１〜５重量％の硬ろう粉末を添加す
るだけでよく、しかも上記含量の硬ろう粉末は暁結の完
了するまでに銅合金中に溶解拡散して均一となって材質
への影響は少ない。

ラィニングされた鉄基材料の使用目的に応じて、例えば
軸受合金のような場合には鉄基材料上におかれた銅合金
粉末を競結したのち、糠結粉末の気孔率を下げるためプ
レスなどで加工したのち、さらに競結を繰返してもよい
。次に、実施例によって本発明をさらに説明する。実施
例 １，２ 外径７仇舷？、厚さ５．５側の円板状のＪＩＳ・Ｓ３に
材に、脱炭処理等の前処理を施すことなく、脱脂後、表
１に示す鉛青銅粉末（ＬＢＣ−４）と１重量％銀ロウ粉
末（ＢＡｇ−７）との混合物、および鉛青銅粉末（ＬＢ
Ｃ−４）と１重量％（Ｃｕ−８％Ｐ）合金粉末との混合
物をそれぞれ厚さ１．７肌に一様に散布し、分解アンモ
ニアガス（比７０％、Ｎ２３０％）雰囲気中において８
１０℃で３０分間加熱し、鱗結した。

次いで、競結合金層の密度を上げるために、２５０ナッ
クルプレス機を使ってプレスし、再び前記条件と同一条
件下で糠結を繰り返えした。得られた暁結層のせん断強
度を試験した結果は表２にまとめて示す。なお、硬ロウ
を含まない鉛青銅粉末（ＬＢＣ−４）のみの場合を比較
例１として示した。表１ 表２ 実施例 ３，４ Ｓ３＆材の代わりに灰鋳鉄（ＦＣ−２０）を使用して先
きの実施例を繰り返えした。

得られた焼結層の鱗断強度を表３にまとめて示す。なお
、ＬＢＣ−４粉末のみの場合を比較例２として示した。
表３実施例 ５，６ 実施例１，２と同一の高炭素鉄基材料を用い、その表面
に表１に示す鉛青銅粉末（ＬＢＣ−４）と３重量％銀ロ
ウ粉末（ＢＡｇ−７）との混合物、および鉛青銅粉末（
ＬＢＣ−４）と３重量％（Ｃｕ−８％Ｐ）合金粉末との
混合物をそれぞれ厚さ０．３肌に一様に散布し、更にこ
れらの上に鉛青銅粉末（ＬＢＣ−４）を重ねて全体の厚
さが１．７側になるように散布した。

次いで実施例１，２と同一条件で暁結およびプレス加工
を行った。得られた雛絹層の雛断強度を表４にまとめて
示す。表４ 表２、表３および表４に示す結果からも分かるように、
本発明においては銅合金粉末に徴量の硬ロゥ粉末を添加
するだけで素材との接着力を向上させることができると
ともに、単味の銅合金粉末では素材に脱炭処理等の前処
理を施さない限り接着させることのできない鋳鉄に対し
ても十分な接着力でもつて鋼合金暁結層のラィニングを
することができる。

以上の本発明についての説明からも理解されるように、
本発明方法に従えば、鋼合金でラィニングするに際し、
素材を加熱水蒸気にあてたり、ショットブラストにかけ
るなどの脱炭処理あるいは表面処理が必要でなく、した
がってそのための設備が不要となりしかも工程数が削減
できるなどの利益がみられる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 高炭素鉄基材料の表面上に硬ろう粉末を０．１〜５
   ．０重量％含む銅合金混合粉末を存在せしめて銅合金混
   合粉末を焼結することを特徴とする、高炭素鉄基材料へ
   銅合金をライニングする方法。 ２ 高炭素鉄基材料の表面上に硬ろう粉末を０．１〜５
   ．０重量％含む銅合金混合粉末を存在せしめ、次いでこ
   の混合粉末層の上に銅合金粉末層をのせて粉末層を２層
   にした後、これらの粉末層を焼結することを特徴とする
   、高炭素鉄基材料へ銅合金をライニングする方法。