JPS6089307A - 耐摩耗複合層の製造方法 - Google Patents
耐摩耗複合層の製造方法Info
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- JPS6089307A JPS6089307A JP58196167A JP19616783A JPS6089307A JP S6089307 A JPS6089307 A JP S6089307A JP 58196167 A JP58196167 A JP 58196167A JP 19616783 A JP19616783 A JP 19616783A JP S6089307 A JPS6089307 A JP S6089307A
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Landscapes
- Laminated Bodies (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Manufacturing Of Tubular Articles Or Embedded Moulded Articles (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
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。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の属する技術分野〕
本発明は、耐摩耗複合層の製造方法、詳しくはプラスチ
ック成形機のシリンダなど耐摩耗性を要求される円筒形
状部品の内径部に適する耐摩耗複合材の被覆層の製造方
法に関するものである。
ック成形機のシリンダなど耐摩耗性を要求される円筒形
状部品の内径部に適する耐摩耗複合材の被覆層の製造方
法に関するものである。
従来、プラスチック成形機のシリンダなどの円筒形状部
品の内径部忙耐摩耗性の被覆層の製造方法として遠心鋳
造法が知られている。この遠心鋳造法は、シリンダの一
方の開口部に鋼板の蓋をし、他の開口部よりセラミック
ス粉末と自溶性合金粉末を添加して鋼板の蓋をした後、
炉中で950〜1250℃に加熱して自溶性合金を溶融
し、次いで炉外へ出してシリンダを回転下に自溶性合金
の融点下に冷却後、炉内で徐冷することによシ複合被覆
層を形成するものである。しかし、この方法は、シリン
ダ内面に均一な厚さの複合被覆層を形成させるためには
、自溶性合金の溶融体とセラミックス粉末の混合物に流
動性を持たせなければならず、そのためセラミックス粉
末に対し、相浩量多くの自溶性合金を加えなければなら
ない。そのためセラミックス粒子と自溶性合金との間の
比重差があると耐摩耗粉末が偏析して均一な複合層が得
られない。すなわち、セラミックス粉末の比重が自溶性
合金の比重より大なる場合はセラミックス粉末がシリン
ダ内壁側に偏析し、複合層を得るためには加工代が多く
要し、加工費がかか)材料も無駄になる欠点があり、一
方、セラミックス粉末の比重が自溶性合金の比重より小
さい場合はセラミックス粉末がシリンダ中心側に偏析し
、このため自溶性合金だけの部分は耐摩耗複合層として
の性質を示さないので材料の無駄となる。
品の内径部忙耐摩耗性の被覆層の製造方法として遠心鋳
造法が知られている。この遠心鋳造法は、シリンダの一
方の開口部に鋼板の蓋をし、他の開口部よりセラミック
ス粉末と自溶性合金粉末を添加して鋼板の蓋をした後、
炉中で950〜1250℃に加熱して自溶性合金を溶融
し、次いで炉外へ出してシリンダを回転下に自溶性合金
の融点下に冷却後、炉内で徐冷することによシ複合被覆
層を形成するものである。しかし、この方法は、シリン
ダ内面に均一な厚さの複合被覆層を形成させるためには
、自溶性合金の溶融体とセラミックス粉末の混合物に流
動性を持たせなければならず、そのためセラミックス粉
末に対し、相浩量多くの自溶性合金を加えなければなら
ない。そのためセラミックス粒子と自溶性合金との間の
比重差があると耐摩耗粉末が偏析して均一な複合層が得
られない。すなわち、セラミックス粉末の比重が自溶性
合金の比重より大なる場合はセラミックス粉末がシリン
ダ内壁側に偏析し、複合層を得るためには加工代が多く
要し、加工費がかか)材料も無駄になる欠点があり、一
方、セラミックス粉末の比重が自溶性合金の比重より小
さい場合はセラミックス粉末がシリンダ中心側に偏析し
、このため自溶性合金だけの部分は耐摩耗複合層として
の性質を示さないので材料の無駄となる。
ま大、この方法は、薄肉の被覆ができず、しかも高温の
赤熱部品を回転させるため作業性が悪い等の欠点があっ
た。
赤熱部品を回転させるため作業性が悪い等の欠点があっ
た。
それ故、本発明の一般的な目的は、先に述べた多くの欠
点を除去し、偏析のない耐摩耗複合層を所望の厚さに成
形できる被覆方法を提供するにある。
点を除去し、偏析のない耐摩耗複合層を所望の厚さに成
形できる被覆方法を提供するにある。
この目的を達成するため、本発明に係る耐摩耗複合層の
製造方法においては、セラミックス粉末と有機バインダ
ーとを混合してスラリー状とし、このスラリーを回転シ
リンダ内面に注入して回転下に通風乾燥後、金属粉末と
有機バインダーとの混合によシ得られるスラリーを前記
回転シリンダ内に注入し回転下に通風乾燥して所定厚の
2重層を形成した後、加熱して有機バインダー成分を分
解燃焼により完全に除去し、次いで真空中または無酸化
雰囲気中にて加熱してセラミックス層と金属粉末層とが
焼結した耐摩耗性に優れた均一な複合層とすると同時に
、この複合層とシリンダ内面とが拡散層を介して一体的
に結合した均一な複合層を形成せしめることを特徴とす
る6 本発明における金属粉末には次のものを用いる。
製造方法においては、セラミックス粉末と有機バインダ
ーとを混合してスラリー状とし、このスラリーを回転シ
リンダ内面に注入して回転下に通風乾燥後、金属粉末と
有機バインダーとの混合によシ得られるスラリーを前記
回転シリンダ内に注入し回転下に通風乾燥して所定厚の
2重層を形成した後、加熱して有機バインダー成分を分
解燃焼により完全に除去し、次いで真空中または無酸化
雰囲気中にて加熱してセラミックス層と金属粉末層とが
焼結した耐摩耗性に優れた均一な複合層とすると同時に
、この複合層とシリンダ内面とが拡散層を介して一体的
に結合した均一な複合層を形成せしめることを特徴とす
る6 本発明における金属粉末には次のものを用いる。
(1) N1基自溶性合金(CrO〜20%、B1,0
〜5.0%、S11.5〜5.0%、CI、1%以下P
e 5%以下、残部Ni ) (2) Cog自溶性合金(Cr 0〜24%、B1,
0〜5.0%、S11.5〜5.0%、CI、5%以下
、 k’e 5%以下、 Nf O〜33 % 、残部
Co)以上の自溶性合金の粒度150メツシユ以下のも
のを用いる。自溶性合金を用いる理由は、融点が900
〜1100℃と比較的融点が低く、焼結にあたって高温
炉を必要としないこと、溶融中の粘度が高く、焼結中の
流れ、ダレによる変形が小さいこと、耐摩耗性、耐兼性
が優れていることである。
〜5.0%、S11.5〜5.0%、CI、1%以下P
e 5%以下、残部Ni ) (2) Cog自溶性合金(Cr 0〜24%、B1,
0〜5.0%、S11.5〜5.0%、CI、5%以下
、 k’e 5%以下、 Nf O〜33 % 、残部
Co)以上の自溶性合金の粒度150メツシユ以下のも
のを用いる。自溶性合金を用いる理由は、融点が900
〜1100℃と比較的融点が低く、焼結にあたって高温
炉を必要としないこと、溶融中の粘度が高く、焼結中の
流れ、ダレによる変形が小さいこと、耐摩耗性、耐兼性
が優れていることである。
セラミックス粉末としては、wc 、 vc 。
T、iB2. MoB 、 TiN 、 ZrNなどで
金属粉末の溶融体と携れ性の良いものを用いる。粒度は
約1〜100μ、これらセラミックスの硬度はHv15
00〜3400であシ、優れた耐摩耗性を有する。
金属粉末の溶融体と携れ性の良いものを用いる。粒度は
約1〜100μ、これらセラミックスの硬度はHv15
00〜3400であシ、優れた耐摩耗性を有する。
有機バインダーとしては、天然または合成の高分子化合
物を水または揮発性溶剤に溶解した粘性溶液で、シリン
ダ内壁にセラミックス層または自溶性合金層を形成させ
る際に、粉末粒子に流動性を付与するために用いる。ま
た1層の乾燥後は、粉末粒子間および粉末粒子とシリン
ダ内壁の間の接着剤の役目を果す。高分子化合物はでき
るだけ低い温度で完全に分解燃焼するものが好ましい。
物を水または揮発性溶剤に溶解した粘性溶液で、シリン
ダ内壁にセラミックス層または自溶性合金層を形成させ
る際に、粉末粒子に流動性を付与するために用いる。ま
た1層の乾燥後は、粉末粒子間および粉末粒子とシリン
ダ内壁の間の接着剤の役目を果す。高分子化合物はでき
るだけ低い温度で完全に分解燃焼するものが好ましい。
有機バインダー中の水または揮発性溶剤に対する高分子
化合物の混合割合は約1〜20ffi量%であシ、高分
子化合物および溶剤の混合割合の好適な例は、ポリエス
テルウレタン(8%)/メチルエチルケトン(92%)
。
化合物の混合割合は約1〜20ffi量%であシ、高分
子化合物および溶剤の混合割合の好適な例は、ポリエス
テルウレタン(8%)/メチルエチルケトン(92%)
。
ポリアクリル酸メチル(13,5%)/トルエン(86
,5%)、ポリビニルアルコール(3%)/水(97%
) が挙げられる。耐摩耗剤の粉末に対する有機バイン
ダーの混合比は約0.1〜5重量%が好ましい。
,5%)、ポリビニルアルコール(3%)/水(97%
) が挙げられる。耐摩耗剤の粉末に対する有機バイン
ダーの混合比は約0.1〜5重量%が好ましい。
シリンダ内壁にスラリーを付着させるには、シリンダの
両端に中心部の開口した蓋をし、シリンダを回転させな
がらセラミックススラリーを所定l゛一方の開口より漏
斗を介して流し込み、スラリーがシリンダ内壁に充分均
一に分布した時、回転通風下に乾燥し、次いで自溶性合
金スラリーヲ流し込み同様にして先のセラミックス層の
上に自溶性合金スラリーが充分均一に分布した時、回転
下に通風乾燥する。
両端に中心部の開口した蓋をし、シリンダを回転させな
がらセラミックススラリーを所定l゛一方の開口より漏
斗を介して流し込み、スラリーがシリンダ内壁に充分均
一に分布した時、回転通風下に乾燥し、次いで自溶性合
金スラリーヲ流し込み同様にして先のセラミックス層の
上に自溶性合金スラリーが充分均一に分布した時、回転
下に通風乾燥する。
乾燥スラリー層の加熱は、セラミックス粉末および自溶
性合金粉末の結合剤として用いた有機バインダーの高分
子化合物成分を分解燃焼しガス化させるため行う。約3
00〜750℃で、完全にガス化する迄行う。高分子化
合物が分解せずに残ると次の工程で焼結炉内を汚染し、
また耐摩耗複合層中に空孔形成の原因ともなる。
性合金粉末の結合剤として用いた有機バインダーの高分
子化合物成分を分解燃焼しガス化させるため行う。約3
00〜750℃で、完全にガス化する迄行う。高分子化
合物が分解せずに残ると次の工程で焼結炉内を汚染し、
また耐摩耗複合層中に空孔形成の原因ともなる。
その後の真空中、無酸化雰囲気中での加熱は、セラミッ
クス粉末と自溶性合金粉末との焼結が目的であって、自
溶性合金の融点より50〜200℃高い温度、約100
0〜1600℃にて行う。自溶性合金およびセラミック
ス粉末が酸化、脱炭素されないようにするため、真空中
または無酸化雰囲気中にて行う。この温度で自溶性合金
が溶融し、WC層に浸透し1両者の間に液相焼結が行な
われ、その結果、自溶性合金をマトリックスとしその中
に耐摩耗性の優れたセラミックス粉末が均一に分布した
複合層が形成される。かつ同時にこの複合層とシリンダ
内壁(母材)との間には拡散層が生じ密着強度のすぐれ
た被覆層が得られる。
クス粉末と自溶性合金粉末との焼結が目的であって、自
溶性合金の融点より50〜200℃高い温度、約100
0〜1600℃にて行う。自溶性合金およびセラミック
ス粉末が酸化、脱炭素されないようにするため、真空中
または無酸化雰囲気中にて行う。この温度で自溶性合金
が溶融し、WC層に浸透し1両者の間に液相焼結が行な
われ、その結果、自溶性合金をマトリックスとしその中
に耐摩耗性の優れたセラミックス粉末が均一に分布した
複合層が形成される。かつ同時にこの複合層とシリンダ
内壁(母材)との間には拡散層が生じ密着強度のすぐれ
た被覆層が得られる。
次に実施例によ勺本発明を具体的に説明する。
実施例において使用される自溶性合金及び有機バインダ
ーの組成を下記に一括して表示する。
ーの組成を下記に一括して表示する。
実施例1
平均粒径10μのWC粉末2警を有機ノ(インダー(1
3−5)2[10m/と混合してセラミックススラリー
とし、第1図に示すように、シリンダ100両端にそれ
ぞれ中心部に開口12を設けた蓋体14.i4を取付け
、一方の蓋体14の開口12より漏斗16を挿通配置し
、前記シリンダ10を約50 Orpmで回転させなが
らその内部に漏斗16を介してスラリー18を流し込ん
だ。その後1回転を続けながらシリンダ10内へ送風を
行い30分間スラリー18を乾燥させ、セラミックス層
20を形成した。次に、粒度250メツシユ以下の自溶
性合金粉末(Ni−2)21&を有機バインダー(B−
3)250dと混合して自溶性合金スラリー22を得、
これを前記と同様にシリンダ100回転作用下に漏斗1
6を介してシリンダ10の内面のセラミックス層200
表面に流し込み、その後送風を行って30分間スラリー
を乾燥させ、均一な自溶性合金層24を形成した(第2
図参照)。その後、完全に乾燥させるため14時間自然
乾燥を行った。
3−5)2[10m/と混合してセラミックススラリー
とし、第1図に示すように、シリンダ100両端にそれ
ぞれ中心部に開口12を設けた蓋体14.i4を取付け
、一方の蓋体14の開口12より漏斗16を挿通配置し
、前記シリンダ10を約50 Orpmで回転させなが
らその内部に漏斗16を介してスラリー18を流し込ん
だ。その後1回転を続けながらシリンダ10内へ送風を
行い30分間スラリー18を乾燥させ、セラミックス層
20を形成した。次に、粒度250メツシユ以下の自溶
性合金粉末(Ni−2)21&を有機バインダー(B−
3)250dと混合して自溶性合金スラリー22を得、
これを前記と同様にシリンダ100回転作用下に漏斗1
6を介してシリンダ10の内面のセラミックス層200
表面に流し込み、その後送風を行って30分間スラリー
を乾燥させ、均一な自溶性合金層24を形成した(第2
図参照)。その後、完全に乾燥させるため14時間自然
乾燥を行った。
しかる後、シリンダ10を大気中で400℃に60分間
保持してポリビニルアルコールヲ完全に分解燃焼した。
保持してポリビニルアルコールヲ完全に分解燃焼した。
次いで、真空炉中で1100℃にて60分間静止下に加
熱した後炉冷し。
熱した後炉冷し。
200℃以下で炉出して室温まで空冷した。
得られた複合層は、その断面を顕微鏡写真で観察したと
ころ、第3図および第4図に示すように、N1基自溶性
合金28のマトリックス中にWCの粒子26が均一に分
散分布し、偏析等は全く見られなかった。また、複合層
の厚さは1.0目であり、硬さはHv 830〜132
0であり、しかも母材30 (80M435 )との間
に形成された拡散層62は約25μであシ、母材と強固
に結合されていることが確認された。さらに、この時の
複合層のWCの含有量は約62重量%であった。
ころ、第3図および第4図に示すように、N1基自溶性
合金28のマトリックス中にWCの粒子26が均一に分
散分布し、偏析等は全く見られなかった。また、複合層
の厚さは1.0目であり、硬さはHv 830〜132
0であり、しかも母材30 (80M435 )との間
に形成された拡散層62は約25μであシ、母材と強固
に結合されていることが確認された。さらに、この時の
複合層のWCの含有量は約62重量%であった。
実施例2
WCスラリーの有機バインダーは(B−2)であり、自
溶性合金(Ni−13を使用し、有機)(インダー(B
−2)にてスラリーとした以外は実施例1と全く同様に
処理して、複合層の硬さHv700〜1250以外は全
く同じ性質の複合層を得た。
溶性合金(Ni−13を使用し、有機)(インダー(B
−2)にてスラリーとした以外は実施例1と全く同様に
処理して、複合層の硬さHv700〜1250以外は全
く同じ性質の複合層を得た。
実施例3
WCスラリーの有機バインダーが(B−1)であり、自
溶性合金(Co−1)を使用し、有機バインダー(41
3−1)にてスラリーとした以外は実施例1と同様に処
理して、複合層の硬さHv700〜1200以外は実施
例1のものと全く同じ性質の複合層を得た。
溶性合金(Co−1)を使用し、有機バインダー(41
3−1)にてスラリーとした以外は実施例1と同様に処
理して、複合層の硬さHv700〜1200以外は実施
例1のものと全く同じ性質の複合層を得た。
本発明によると、シリンダ内壁に耐摩耗粉末の偏析の寿
い所望厚の、特に薄肉の複合層をシリンダを赤熱して回
転することなく容易に得ることができる。
い所望厚の、特に薄肉の複合層をシリンダを赤熱して回
転することなく容易に得ることができる。
以上、本発明の好適な実施例について説明したが、この
発明の精神を逸脱しない範囲内において種々の変化をな
し得ることは勿論である。
発明の精神を逸脱しない範囲内において種々の変化をな
し得ることは勿論である。
第1図は本発明の実施例1においてシリンダを回転下に
WCスラリーを添加する説明図、第2図は同じく自溶性
合金粉末スラリーを添加する説明図、第3図は本発明の
実施例1で得られた複合層の断面の顕微鏡写真(X20
0)とその説明図、第4図は同じく写X(X100)で
ある。 10・・・シリンダ 12・・・開 口14・・・蓋
体 16・・・漏 斗 18・・、WCC粉末シラ11− 20・・・セラミッ
クス層22・・・自溶性合金スラリー 24・・・自溶性合金層 26・・・WCの粒子 28・・・Ni基自溶性合金 特許川柳(東芝機械株式会社 出動入代et仄 弁理士 浜 1)治βitFl(3,
1 FIG、 3 200 FIO,4 (3z) 手続補正置型 昭和59年2月8日 特許庁長官 若杉和夫 殿 I。 1、事件の表示 昭和58年特許願 第196167号 2、発明の名称 耐摩耗複合層の製造方法 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 東京都中央区銀座4丁目2番11号名称(345
)東芝機械株式会社 代表者版材 和雄 4、代理人 6、補正の対象 (1)明細書の図面の簡単な説明の閣。 7、補正の内容 +11 yi+駈記載の通り。 特願昭58−196167号 補正書 明細書第14頁第5〜8行 「第3図は・・・・・・である。」を 「第3図は本発明の実施例1で得られた複合層の結晶構
造の断面の顕微鏡写真(x200)とその説明図、第4
図は第3図と同じ複合層の結晶構造の断面の顕微鏡写真
(X100)である。」と補正します。 特許出願人 東芝機械株式会社
WCスラリーを添加する説明図、第2図は同じく自溶性
合金粉末スラリーを添加する説明図、第3図は本発明の
実施例1で得られた複合層の断面の顕微鏡写真(X20
0)とその説明図、第4図は同じく写X(X100)で
ある。 10・・・シリンダ 12・・・開 口14・・・蓋
体 16・・・漏 斗 18・・、WCC粉末シラ11− 20・・・セラミッ
クス層22・・・自溶性合金スラリー 24・・・自溶性合金層 26・・・WCの粒子 28・・・Ni基自溶性合金 特許川柳(東芝機械株式会社 出動入代et仄 弁理士 浜 1)治βitFl(3,
1 FIG、 3 200 FIO,4 (3z) 手続補正置型 昭和59年2月8日 特許庁長官 若杉和夫 殿 I。 1、事件の表示 昭和58年特許願 第196167号 2、発明の名称 耐摩耗複合層の製造方法 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 東京都中央区銀座4丁目2番11号名称(345
)東芝機械株式会社 代表者版材 和雄 4、代理人 6、補正の対象 (1)明細書の図面の簡単な説明の閣。 7、補正の内容 +11 yi+駈記載の通り。 特願昭58−196167号 補正書 明細書第14頁第5〜8行 「第3図は・・・・・・である。」を 「第3図は本発明の実施例1で得られた複合層の結晶構
造の断面の顕微鏡写真(x200)とその説明図、第4
図は第3図と同じ複合層の結晶構造の断面の顕微鏡写真
(X100)である。」と補正します。 特許出願人 東芝機械株式会社
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 (1) セラミックス粉末と有機バインダーとを混合し
てスラリー状とし、このスラリーを回転シリンダー内面
に注入して回転下に通風乾燥後、金属粉末と有機バイン
ダーとの混合により得られるスラリーを前記回転シリン
ダ内に注入し回転下に通風乾燥して所定厚の2重層を形
成した後、加熱して有機バインダー成分を分解燃焼によ
り完全に除去し、次いで真空中または無酸化雰囲気中に
て加熱してセラミックス層と金属粉末層とが焼結した均
一な複合層とすると同時に、この複合層とシリンダ内面
とが拡散層を介して一体的に結合した均一な複合層全形
成せ[7めることを特徴とする耐摩耗複合層の製造方法
。 (2) セラミックス粉末がwc、vc等の金属炭化物
、Tit32. Mo8等の金属硼化物、TiN 。 ZrN等の金属窒化物、またはこれらの混合物より成る
群から選択される粉末であることを特徴とする特許請求
の範囲第1項記載の耐摩耗複合層の製造方法。 (6)金属粉末がNi基自溶性合金粉末またはCO基自
溶性合金粉末であることを特徴とする特許請求の範囲第
1項記載の耐摩耗複合層の製造方法。 (4)有機バインダーが天然または合成の高分子物質の
水または揮発性有機溶剤の溶液から成ることを特徴とす
る特許請求の範囲第1項記載の耐摩耗複合層の製造方法
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58196167A JPS6089307A (ja) | 1983-10-21 | 1983-10-21 | 耐摩耗複合層の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58196167A JPS6089307A (ja) | 1983-10-21 | 1983-10-21 | 耐摩耗複合層の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6089307A true JPS6089307A (ja) | 1985-05-20 |
| JPH0221361B2 JPH0221361B2 (ja) | 1990-05-14 |
Family
ID=16353318
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58196167A Granted JPS6089307A (ja) | 1983-10-21 | 1983-10-21 | 耐摩耗複合層の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6089307A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015157971A (ja) * | 2014-02-21 | 2015-09-03 | 第一高周波工業株式会社 | 自溶合金被覆層の形成方法 |
-
1983
- 1983-10-21 JP JP58196167A patent/JPS6089307A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015157971A (ja) * | 2014-02-21 | 2015-09-03 | 第一高周波工業株式会社 | 自溶合金被覆層の形成方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0221361B2 (ja) | 1990-05-14 |
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