JPS62199256A - 金属炭化物と合金との接合方法 - 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】 （産業上の適用範囲） この発明は耐摩耗性金属炭化物粉を合金表面に接合する
方法に係る。

（従来の技術と解決すべき問題点） 摩耗の激しい大型構造部材に耐摩耗性を持たせる方法と
して、従来は例えば鋳造または鍛造によって鉄鋼や構造
用合金等（以下合金と総称する）で構造体を製作し、摩
耗の激しい部分にはタングステン炭化物のタイル状の焼
結体をろう付けしていた。この方法による時はタイルに
亀裂が入り易く、タイルの大きさも３００ｘ３００ｘ３
ｍｍ７！ｌ＜限度と言われている。また耐摩耗材料を溶
射する方法があるが、厚さＱ、２＊ｍ以−Ｌは溶射困難
であり、或いは肉盛溶接する方法も実用化されているが
、耐摩耗性が溶接熱で低下し、また１０ｍｍ厚以−ｌ−
では亀裂が入り易いなどの問題がある。

この発明は上記の如き問題点を解決する金属炭化物と合
金との接着方法を提供することをＬＩ的とする。

（問題点を解決するための手段） この発明は、金属炭化物を合金表面に接合する方法にお
いて、金属炭化物を鋳型に入れ、合金の溶湯を注入して
凝固さセ、凝固した合金表面に金属炭化物層を両者の中
間組織によって接合することを特徴とする金属炭化物と
合金との接合方法に係る。

本発明では金属炭化物としてタングステン炭化物のほか
、クロム、モリブデン、タンタル、バナジウムやチタン
等の炭化物を用いる。必要に応じてこれに結合剤として
ニッケル、コバルト等の金属粉２〜２５％を混ぜ合わせ
るとよい。構造部Ｈの表面硬化の位置或いは耐摩耗材の
使用目的によって第１図に示すよらに鋳型１に炭化物粉
末２を入れて充填しておき加熱して予備焼結させた−に
に合金溶湯を注入し、或いは鋳型１の内面に炭化物の圧
粉体３または焼結体を組み込んでおいて合金溶湯を注入
し、或いはまた鋳型内面に圧粉体を組み込んで８００〜
１５００℃に予熱して予備焼結させておいて合金溶湯４
を注入する。

金属炭化物の圧粉体、焼結体或いは予備焼結体と合金の
溶湯との接触面では炭化物と合金溶湯成分とが拡散しあ
って金属学的に両者の中間組織、例えば共晶等が形成さ
れ、境界部はこれらの相が次第に変化した連続Ｍｉ織と
なるので、合金溶湯の凝固した母材と金属炭化物層とは
強固に接着されることになる。

中間組織としては共晶または固溶体が好ましく、金属化
合物は境界が不連続になりがちなので不適当である。

母材表面の金属炭化物層は母材溶湯の熱量にもよるが１
〜２０■ｌが適当であり、１龍以下では耐摩耗性が充分
でないことから好ましくなく、一方２０龍以上にしても
耐摩耗性に変わりはなく、コストが増すだけであるから
２０ｍｍを限度とするのが良い。

また使用する金属炭化物の粉末は１０μｍ以下のサイズ
のものが適当であり、これより大きくなると耐摩耗性が
低下するので好ましくない。

タングステン炭化物焼結体の機械的特性例えば靭性、強
度、硬度等を改善するためバインダとしてニッケル、コ
バルトの一方または両者を混ぜ合わせるとよく、その量
は約２〜２５％が適当であり、２％以下では靭性が低下
し、一方２５％以上では耐摩耗性が低下するので好まし
くない。タングステン炭化物以外の炭化物の場合でもニ
ッケルまたはコバルトをバインダとして用いることがで
きる。

溶湯を注入する時の雰囲気は、タングステン炭化物のよ
うに酸化し易い炭化物の場合には真空中またはアルゴン
雰囲気中で行う必要があるが、クロム炭化物のように酸
化しがたい炭化物粉の場合には大気中で注入しても差支
えない。

（実施例） タングステン炭化物粉（標準大きさ３μｍ）を第１図に
示すように鋳物砂製の内径６０ｍ■、厚さ５ｍｍの円筒
状の鋳型１内に１０１１厚に入れて軽く層状につきかた
め、電気炉中で加熱して１１００℃に２０分保持して予
備焼結したのち、１５００℃のステンレスＳ＋溶湯を焼
結体の上に約８０鰭の高さに注入した。

これを常温まで冷却したのち鋳型から取出し、炭化物層
と母材との接合部の縦断面の顕微鏡組織を調べた結果が
第３図に示しである。

図によれば溶湯の凝固した母材（Ｈｙ１５０〜２５０）
とタングステン炭化物焼結層との間には（母材＋ＷＣ）
の共晶層（Ｈｖ約５００）が存在し、続いてＷＣ焼結体
中へ母材成分が拡散した組織の層（Ｈｖ　７５０〜１０
００）があり、その外側にＷＣ焼結体の硬度の高い層（
Ｈｖ１０００〜１５００）が存在しており、母材とＷＣ
焼結体とが中間相によって強固に接合されていることが
判る。従来のろう付けでは母材とＷＣ焼結体との間が不
連続組織となり、かつ多くの場合母材または焼結体はろ
うで完全には濡れないのに対し、本発明の方法では両者
の中間の金属組織は連続した中間組織となっているので
、接合部の信頬性が高いことが判る。

（効果） 以上説明したように本願発明では耐摩耗性の大きな金属
炭化物の粉末またはタイル状に成形した圧粉体または焼
結体を鋳型内面におき、鋳型を余熱または加熱しておい
て、これに合金溶湯を注入することによって母材すなわ
ち鋳造品の所望の表面に耐摩耗性の大きな層を接合する
ことができる。

その接合部に於いては母材と耐摩耗性金属炭化物との間
に両者の中間組織、拡散組織が形成され、金属組織的に
連続して変化した組織となるので接合が強固に行われる
。

また溶湯の有する熱量を利用して鋳造と同時に耐摩耗性
金属炭化物層の焼結、中間金属組織および拡散組織の形
成を行うことができるので実用上きわめて有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法の実施態様を示す縦断面図、第２
図は同しく他の実施態様を示す縦断面図、第３図は本発
明の方法による接合部の金属組織の１例を示す顕微鏡写
真（５０倍）である。 １・・・鋳型、２・・・金属炭化物充填材、３・・・金
属炭化物圧粉体、４・・・溶湯

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、金属炭化物を合金表面に接合する方法において、金
   属炭化物を鋳型に入れ、合金の溶湯を注入して凝固させ
   、凝固した合金表面に金属炭化物層を両者の中間組織に
   よって接合することを特徴とする金属炭化物と合金との
   接合方法。 ２、金属炭化物がタングステン炭化物である特許請求の
   範囲第１項記載の金属炭化物と合金との接合方法。 ３、金属炭化物がバインダとしてニッケルまたはコバル
   トを含むタングステン炭化物である特許請求の範囲第１
   項記載の金属炭化物と合金との接合方法。 ４、液体粘結剤によって金属炭化物が鋳型壁面に塗布さ
   れた鋳型である特許請求の範囲第１項記載の金属炭化物
   と合金との接合方法。 ５、金属炭化物粉を鋳型壁面または底面に充填しておい
   て合金溶湯を注入する特許請求の範囲第１項、第２項又
   は第３項記載の金属炭化物と合金との接合方法。 ６、金属炭化物が圧粉体である特許請求の範囲第１項、
   第２項又は第３項記載の金属炭化物と合金との接合方法
   。 ７、金属炭化物が粉末焼結体である特許請求の範囲第１
   項、第２項又は第３項記載の金属炭化物と合金との接合
   方法。