JPS6064749A - 耐摩耗性表面層を有する鋳造品の製造方法 - 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】 本発明は耐摩耗性表面層を有する鋳造品の製造方法に係
る。

耐摩耗性を必要とする機械部品を鋳造によって製造する
場合、耐摩耗性を必要とする部分の表面に表面処理を施
す方法や、鋳鉄鋳物にあっては冷し金を使用してチルド
鋳物とする方法が採用されているが、特に苛酷な条件下
で使用される機械部品では上記のような方法によっても
なお耐摩耗性が不充分である場合がある。このような機
械部品にあっては、耐摩耗性を必要とする部分の表面に
耐摩耗性の特に優れた、例えばセラミック製の薄片を接
着する方法やステライトのような耐摩耗性合金を盛金す
る方法が考えられるが、このような方法で祉良好な寸法
精度を以って製造することが困難であり、前者の方法で
は母材と薄片との密着性が不確実で、使用中に薄片が母
材から剥離する虞れがある。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであって、鋳
造品の耐耗性を必要とする部６〕の表面に耐摩耗性に優
れる表面層を形成させることにより、苛酷な条件下で使
用されても充分な耐摩耗性を示す鋳造品を良好な寸法精
度を以って製造する耐摩耗性表面層を有する鋳造品の製
造方法を提供することを目的としている。

発明者は研究を重ねた結果、減圧造型法（所謂■プロ七
ス）を応用して鋳造品の所望の部分の表面に耐摩耗性に
優れる合金粉を鋳包むか或いは溶し込ことによって上記
の目的を達成することに成功した。

以下に添付図面を参照しながら本発明の実施例について
説明する。

第１図〜第≠図に本発明の方法によるカム軸の製造手順
を示す。

先ず第１図に示すように、内部に減圧室／ａを有する減
圧造型用プレート／に貼付けられた模型２のカムノーズ
部２ａの上に硬質の金属粉末、金属炭化物粉末及び余興
酸化物粉末の７種または２種以上によって形成された成
形体３を載置し、次φでプレート１１模型２及び成形体
３の上に加熱されて可塑性を付与された合成樹脂製フィ
ルム≠を被せる。模型２のカムノーズ部２＆の表面２ｂ
はカム軸のカムノーズ表面に対して、形成させようとす
る耐摩耗性表面層の厚さだけ下側に位置させてあり、成
形体３が嵌合できるようにしである。

成形体３の詳細については後述する。

次に第２図に示すように、通例の減圧造型の方法により
、減圧室ｌａ内を減圧し、プレートｌ。

模型コ及び成形体３とフィルム≠との間の空気をプレー
トｌに設けられた小径の排気孔／ｂを経由して排出し、
フィルム≠をプレート／、　模ｉ２及び成形体３の表面
に密着させる。

次に第３図に示すように、内壁に小径の孔ｔｂが貫通す
る減圧室夕ａを有する減圧造型用鋳枠夕をプレート／の
上に載置し、鋳枠！内に乾燥砂乙を投入し、充填する。

この時乾燥砂乙の充填を確実にするためにプレートｌに
振動を与えるこＬは有効である。次いで鋳枠よと乾燥砂
乙の上に合成樹脂製フィルム７を被せ、次いで減圧室ｊ
ａ内を減圧して乾燥砂と共存している空気を孔３−ｂを
経由して鋳枠よの外部へ排出し、乾燥砂乙を固化する。

鋳枠夕には内方に向って模型２を避けた位置に径方向に
設けられた小径の孔（図示せず）を有する吸引ｖｊＣを
連設し、乾燥砂乙と共存する空気の排出を確実にするよ
うにするのが望ましい。

次にプレート／の減圧室／ａの減圧を停止し、抜型して
第１Ｉ−図に示すようにカムノーズ部表面に硬質粉末に
よって形成された成形体３が付着した上型または下型ざ
が得られる。

かくして得られた上型及び下型を合せて鋳型とし、これ
に溶融金属を注入すると、フィルム≠の前切面を除く部
分は焼失し、鋳型キャビティ内も減圧されるので、成形
体３にはこれを構成する硬質粉末の粒子間に溶融金属が
容易に侵入して硬質粉末粒子間の間隙を充填する。成形
体３中に含有されている粘結剤（図示せず）やフィルム
≠の燃焼による生成ガスは鋳型及び減圧室オａを経由し
て鋳枠外に排出され、鋳造品にガスに起因する欠陥を生
ずることはない。

溶融金属の凝固が完了してから鋳枠ｊの減圧室夕ａの減
圧を停止すると、鋳型内は大気圧に戻って乾燥砂乙の同
化が解除され、乾燥砂２は鋳造品と共に鋳枠ｊから容易
に取出すことができる。かくして鋳造品を取出すと共に
乾燥砂を回収する。

上記のようにして製造されたカム軸鋳造品は、カムノー
ズ部表面に耐摩耗性を著しく改善する硬質粉末が鋳包ま
れた状態、或いは硬質粉末が溶は込んで凝固し、硬質粉
末を構成する成分元素に富んだ組成となって、カム軸の
耐久性を大幅に改善することができる。

前述した模型俵型の際、或いは抜型後に、第１図に示し
た模型ノの成形体３を載置する表面、２ｂが平面或いは
平面に近い平滑な曲面であって、成形体３がフィルム≠
から離れるような場合は（通常はこのようなことは起ら
ない。）、成形体３のフィルム弘に接する側の面を粗く
するか、成形体３とフィルム≠とを接着剤或いは両面テ
ープで予め接着しておくかすれ−良い。

次に成形体の詳細につ゛計Ｙ述べる。

成形体を形成する粉末は、モリブデン、タングステン、
クロムのような単体金属、フェロモリブデン、フェロタ
ングステン、７エロクロム、フェロボロンのような合金
鉄、金属の炭化物、窒化物、酸化物（例えばＷ　Ｏ％　
Ｏｒｓ（ｌｚ、Ｔｉｅ、０ｒ２Ｎ。

ＴｉＮ％Ａｌ２Ｏ３等）の粉末が好適で、硬質の粉末で
あることが必要であり、これらの内のいずれか１種また
は２種以上を混合した混合粉が使用できるＯ 鋳造品の耐摩耗性表面層中に分散させる硬質粒子の粒度
は耐摩耗性改善の効果を奏せしめるためにはｊＯ〜Ｉ　
Ｏ、ａ　ｍが好適であるので、そのためには上記硬質粉
末の粒度は／夕０メツシュよりも細かくするのが良い。

また、これが３．２ｊメツシユよりも細かいと、注湯時
に溶融金属が硬質粉末粒子間の間隙に侵入し難くなって
得られる鋳造品の耐摩耗性表面層の母材への密着性が悪
くなる。

また、成形体の厚さは７ｍｍ未満では得られる鋳造品の
耐摩耗性表面層の厚さが薄く、耐久性が不充分となり、
これが３ｍｍを超えると成形体の成形が困難となり、経
済的にも不利となる。

成形体は、前記のような硬質粉末をポリビニールアルコ
ールやＰＴＦＫのような有機粘結剤によって可塑性を有
するシートとし、これを所定の寸法に切断して使用する
ことができる。

また、成形体は熱硬化性樹脂で被覆された硬質粉末で所
定の形状、寸法に成形し、加熱して該樹脂を硬化させて
、即ち、通例のシェルモールド法と同様の方法によって
製造することができる。

また、成形体は、前記硬質粉末を原料粉として通例の粉
末冶金法によって圧縮、成形し、焼結して気孔を内在す
る所定の形状、寸法の焼結体とし炭素フェロクロム粉末
に重量比で３％の７エノールレジンとＯ２，２％の軽油
とを添加し、混練してフェノールレジンで被覆された高
炭素フエロクロム粉末とした。これを通例のシェルモー
ルド法と同様の方法によって成形、焼成し、前記成形体
３とした。焼成温度は２３００ａである。この成形体を
使用して前記のようにして鋳型を製造し、これに鋳鉄Ｆ
Ｏ３Ｑの溶湯を鋳込んでカム軸を製造した。

かくして得られたカム軸のカムノーズ部表面−の顕微鏡
組織（倍率２００倍）を第５図に示す。

同図から解るように、高炭素７エロクロム粉粒子７の間
の間隙部には鋳鉄溶湯が浸入し、フェロクロム粉末によ
って急冷され、凝固して白鋳鉄組織の基地１０を形成し
ている。なお、得られたカム軸のカムノーズ部表面層及
びその周辺にはガスによる鋳造欠陥は認められなかった
。

このようにねずみ鋳鉄よりも硬い白鋳鉄の基地中に更に
硬質の高炭素フェロクロム粉末粒子が分散した組織のカ
ムノーズ部表面層を有するカム軸は、極めて優れた耐摩
耗性を有することが理解できよう。

なお、硬質粉末は鋳造品の表面層中に粒子として残存し
ていることは必ずしも必要ではなく、鋳型に注入される
溶融金属に溶は込んでも、表面層は耐摩耗性を改善する
合金元素が高い濃度で含有されるので、耐摩耗性改善に
有効であることは言う迄もない。この場合、上記合金元
素は溶融金属中に若干拡散し、形成される耐摩耗性表面
層の厚さも若干厚くなるので、模型に成形体が嵌合する
部分を設けず、成形体を模型表面に被せるようにして、
鋳造品に仕上げ加工を施すことも可能である０ 銅合金やアルミニウム合金等非鉄金属製鋳造品を製造す
る場合は、硬質粉末に対する溶融金属の濡れ性を良好に
するため、或いは有害な金属間化合物の晶出を防止する
ため、硬質粉末には無電解めっき法や真空蒸着法等によ
って硬質粉末粒子の表面に銅、ニッケル、アルミニウム
等を被覆したものを使用することは有効である。

以上説明したように、本発明の方法によるときは簡単な
方法で耐摩耗性に極めて優れる表面層を有する鋳造品を
良好な寸法精度を以って製造することができ、工業上の
利用価値は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第≠図は本発明の方法によるカム軸製造の各工
程を示す断面図、第５図は本発明の方法によって製造さ
れたカム軸のカムノーズ部表面に形成された表面層の組
織を示す顕＠鏡写真である。 ／−４−プレー）　／ａ−−−一減圧室２−−−−模型
　２ａ−−−一カムノーズ部２　ｂ−−−−一カムノー
ズ部表面 ３−−−成形体　≠　−一一一フイルム１−−−鋳枠　
ｊａ−−−一減圧室 乙一一一乾燥砂　７−−−−−フイルムｇ−−−−上型
または下型 出願人　株式会社　リ　ケ　ン 手続補正書（方式） 昭和ｊり年２月ｌψ日 特許庁長官　若杉和夫　殿 ／、事件の表示 昭和ｊｇ年特許ｍ第１７２２２７号 ３　発明の名称　耐摩耗性表面層を有する鋳造品の製造
方法３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住所　〒７０．２東京都千代田区九段北／丁目／３番夕
号弘　補正命令の日付　昭和！７年７り／７日よ　補正
の対象　明細書全文

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．１５０メツシユ篩下乃至３２５メツシユ篩上の硬質
   の金属粉末、金属炭化物粉末、金属窒化物粉末及び金属
   耐化物粉末の７種または２種以上によって形成された厚
   さ／〜Ｊｍｍの成形体を、減圧室を有する減圧造型用プ
   レート上に載置された模型の鋳造品の耐摩耗性を必要と
   する部分に対応する位置に載置する第１工程と、 前記プレート、模型及び成形体の上に加熱された合成樹
   脂製フィルムを載せ、該プレートの減圧室内を減圧して
   該プレートに設けられた小径の排気孔を経由して該フィ
   ルムの下の空気を排気し、該フィルムを該プレート、模
   型及び成形体に密着させる第２工程と、 前記プレートの上に減圧室を有する減圧造型用鋳枠を載
   置し、該鋳枠内に乾燥砂を充填し、次いで該鋳枠と該乾
   燥砂の上に合成樹脂製フィルムを被せ、該鋳枠の減圧室
   内を減圧して該乾燥砂を固化する第３工程と、 前記プレートの減圧室の減圧を停止し、抜型して前記成
   形体が付着した上型または下型を得る第≠工程と、 かくして得られた上型と下型とを合せて鋳型とし、これ
   に溶融金属を注入し、凝固させる第ｊ工程と− 前記鋳枠の減圧室の減圧を停止して該鋳枠から鋳造品を
   取出すと共に前記乾燥砂を回収する第Ａ工程、 とを有することを特徴とする、耐摩耗性を必要とする部
   分に耐摩耗性表面層が形成された、耐摩耗性表面層を有
   する鋳造品の製造方法。 ！、成形体が硬質粉末及び有機粘結剤で形成された可塑
   性を有する成形体である特許請求の範囲第１項記載の耐
   摩耗性表面層を有する鋳造品の製造方法。 ３４　成形体が熱硬化性樹脂で被覆された硬質粉末によ
   って形成され、加熱されて該熱硬化性樹脂が硬化して成
   形された成形体である特許請求の範囲第１項記載の耐摩
   耗性表面層を有する鋳造品の製造方法。 弘　成形体が硬質粉末を原料粉とし、粉末冶金法によっ
   て製造された焼結体である特許請求の範囲第１項記載の
   耐摩耗性表面層を有する鋳造品の製造方法。