JPS6050872B2 - 耐摩耗部材の製作方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は耐摩耗性、耐衝撃性等が要求される耐摩部材の
製作方法に関する。

耐摩性素材としては従来よりＷＣ、Ｎ１Ｔｉ等が知られ
ており、従来はこれらの金属、金属粉末を粉末焼結法に
よつて機械等の滑り面、ローラー外周面、軸受、ポンプ
のバルブシート、銘刀、プレス型、あるいは腕時計の側
、ライターケース等に焼結してつくるが、焼結は容易で
はなく、精度も高いものが簡単には得られない欠点があ
つた。

本発明はこのような点に鑑みて提案されたもので、耐摩
性素材の粉末を合成樹脂等の結合剤と混練したもので薄
肉テープをつくり、これを母材の耐摩性を要求される部
分に密着させて後、母材と一体に加熱焼結することを特
徴とする。以下一実施例の工程説明図により説明する。

第１図において、１は耐摩耗性粉末と結合剤との混練押
出しのスクリュー装置で、ホッパー２、３から原料が配
合供給される。ホッパー２には耐摩耗性の素材粉末のＷ
Ｃ系、ＮｉＴｉ系、ＴｉＣ系、ステライト系、バスアロ
イ系、その他が充填してあり、他のホッパー３にはゴム
、合成樹脂等の結合剤が充填してある。この結合剤とし
てはアラビアゴム、トラガントゴム等天然ゴム、ＥＰラ
バー、ＳＢＲ、、ＮＢＲ、、ＣＲ、、ＩＩＲ、、ＰＩ、
、ＰＢ等各種合成コム、酸酢ビニール系、塩化ビニール
系、アスファルト系、アクリル系、セルローズ系、ポリ
ウレタン系、ポリエステル系、フェノール系、尿素系、
メラミン系等各種樹脂、またアルギン酸、デキストリン
、グリセリン、ゼラチン、カゼイン、水ガラスその他各
種のもの力汗リ用され、これらの一種類或いは複数種を
混合したものが使用され、その他補助結合剤や溶媒が必
要に応じて用いられる。各ホッパー２、３には供給量の
調整ねじが設けてあり、ホッパー２から供給の耐摩耗性
の金属、合金粉末に対してホッパー３から供給する結合
剤は通常体積比で１〜４０％程度の範囲で供給配合する
。また場合によつては活性化のためパラジウム等を１〜
３％程度加えることもある。かくして混練装置１により
供給された混合物は’溶剤も少々添加されてスクリュー
回転により混練され、また必要により加熱しながら混練
し、よく混練された状態で粘土状になつて先端ノズルか
ら押出される。

射出された素材はローラー圧延装置４にかけられ、こ）
で所要厚さの薄肉テープに成・形される。勿論混練装置
の押出ノズルを扁平に成形しておけば射出と同時にテー
プ状に成形される。成形中加熱乾燥、送風乾燥等も適宜
行なわれる。５は打抜成形装置で、押出成形されたテー
プはこ）で所要の寸法形状の板片に切断成形される。６
は耐摩耗性を有せしめようとする機械部品等の母材、７
はブレス成形装置、８は焼結炉で、所要形状に打抜かれ
たテープを母材に固着するとともにブレス成形し、焼結
する如く順次処理が行なわれる。

以上の混練押出装置１及びローラー圧延装置４等によつ
て成形されるテープの厚さは成形焼結等が簡便なように
０．１〜５ＴｎＩｎ前後に仕上げられる。

そしてこのテープを切断装置５で所要の寸法形状に切断
して板片を得て、これを母材６の所要面に固着する。固
着は接着剤を塗布して接着してもよく、機械的にねじ止
め、その他ブレスだけで密着させることもでき、各種方
法を併用することもできる。接着剤は通常の合成樹脂、
無機物、有機物の接着剤が利用でき、また数μ〜数１０
μφの金属微粒子、カーボン、繊維等を接着剤中に混合
した導電性接着剤を用いることができる。この導電性接
着剤を用いることによつて導電性を有して接合し、且つ
熱伝導性を有して結合するから以後の焼結等の処理も有
効に行なわれる。固着はブレス成形装置７で圧着され、
テープ全体が母材６にフイツトする状態で密着する。勿
論母材６への固着に際して前もつてシートを所要形状に
ブレス成形してから接着等により固着してもよい。以上
のようにして、テープを母材に密着させて後、焼結する
が、焼結はブレスしたま）で仮焼結して、その後本焼結
するようにしてもよい。焼結温度は通常仮焼結が約１０
００℃以下で３０分程度、本焼結が約１２００．〜１４
００℃程度で仮焼結のエネルギ密度の約１０〜５０倍位
かけて本焼結するようにする。なおホットブレス等で成
形と焼結を同時にするにはブレス型として炭化珪素、ア
ルミナ、グラファイト等の耐熱型を使用する。またグラ
ファイト型では直接通電ζして加熱することもできる。
また焼結は電子ビーム、イオンビーム、レーザー等のビ
ーム照射をして焼結することもできる。焼結雰囲気は大
気中で焼結することもあるが、必要に応じて１０−１〜
１０−５Ｔ０ｒｒの真空雰囲気とかＨ２ガスの還元性雰
囲く気、またＮ２ガス中の他、Ａｒ等の不活性ガス中で
行なうこともできる。以上のようにして焼結された焼結
体は結合剤及ひ接着剤等が飛散して無くなり高精度の耐
摩耗性、耐衝撃性膜が形成された機械部分、部品等の耐
摩耗部材が得られる。

実施例としては、耐摩耗性の素材粉末として粒径が平均
２５μのＷＣ粉末を用い、このＷＣ粉末にＣＯ粉末を６
重量％混入した粉末混合体を調製し、この粉末混合体と
酢酸ビニール樹脂とを体積比で８：２の割合で混合する
と共に有機溶媒を加えて混練し、混練したものを厚さ１
ｗｔの薄板状の生テープに成形し、このテープをＳ５５
ＣＣり鋼材かノらなるメカニカルシールのシール面に加
圧して密着させてから、Ｎ２ガス中に於て８００Ｗ／Ｃ
Ｔｉの電力で旬秒間通電焼結したところ、シール面に均
一厚さのＷＣ層が母材に強固に結合した状態で形成され
、ビッカース硬度（Ｈｖ）１８００の表面硬度を有．す
る耐摩耗に優れたシール面を得ることができた。以上の
ように本発明の耐摩耗部材の製作方法によれば、耐摩耗
性の金属、合金粉末を結合剤の樹脂等と混練して所要厚
さに押し出しテープ状にするから粉末の処理、取扱いが
極めて容易で、この生テープを素材とするから成形、焼
結等も極めて簡単容易にできる。

従つて原料粉末に無駄がなく、配合比等も所定に正確に
制御でき、また均質材質のテープが得られる。また厚さ
も任意に制御でき、全体均一厚さのテープが容易に得ら
れる。そして生テープは使用しようとする大きさ、寸法
形状に打抜ブレス、裁断機等によりカッティングされ、
そのま）またブレス等の成形機で所望形状に折り曲げ等
の成形して後、母材所要部分に固着し焼結するが、テー
プの焼結によつて厚さ、幅等が均一に高精度に成形でき
、所要の形状成形が容易に高精度に得られる。この成形
体テープを母材に固着することによつて母材の凹凸部と
か、コーナ部、内壁面等の任意の個所に均一厚さで、所
定の幅、形状精度を有したまま固着し焼結することがで
きる。従つて母材の任意の部分に、厚さ、幅等の寸法が
揃つた均質で高精度形成された耐摩耗性面を容易に得ら
れる効果がある。不良、失敗が殆んどなく、歩留りも向
上する効果が得られる。焼結も極く短時間に行なわれ、
テープ厚さ０．１〜１７ｒ！ｍで通常１００〜１０００
Ｗ／ｃ！？ｔて約１分以内に焼結完了し、炉中焼結では
４ＫＷ／ｄで約３０分間〜１時間か）り、仮焼結には１
０〜５０Ｗ／Ｃ７ｌｆ（通電）、１００〜５００Ｗ／Ｃ
ＩＬ（炉中）であり、厚さが５Ｔｒ＄Ｌ程度になると焼
成時間も僅か増加するが、それでも他の通常の粉末焼結
に比較して著しく短時間焼結できる。そして、未焼結の
生テープは母材の表面形状に良く倣つて密着性良く固着
されるため、テープ焼結体は焼結電力、湿度等の制御に
よつて母材と一部拡散する状態で焼結溶着し焼結強度も
著しく高い耐摩耗部材を製作できる。この本発明の製作
方法は各種機械部分、部品の耐摩、耐衝撃を要求される
部分に適用でき、第２図はオイルシールの実施例で、生
テープを打抜きブレスで円板状に打抜き１０、耳部分１
『を折り曲げるブレス成形をして母材に固着して後、焼
結したものである。

このように任意の装置、部品の任意の部分に均一厚さで
精密成形された耐摩耗性表面を焼結することができる。
第３図はブレス型に実施した例で、１１が所要形状をし
た母材で、この面に耐摩耗性の焼結体１２を被覆して成
るものである。

また本発明はこのような機械部品等の他に装飾品の腕時
計、ライター、コンパクト等のケースにも利用すること
ができる。その他鋸刃、活字、その他耐摩耗性を要する
外周面に同様に利用できる。』図面の簡単な説明 第１図は本発明の一実施例製作工程説明図、第２及び第
３図は本発明の詳細な説明図てある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 耐摩耗性の素材粉末と樹脂等の結合剤とを混練した
   ものを薄板状の生テープに成形し、該生テープ材を母材
   表面に密着させて後、母体と一体に加熱焼結することを
   特徴とする耐摩耗部材の製作方法。