JPS6247409A - 自溶性合金粉末シ−トとこのシ−トを用いた金属母材の表面改質方法 - Google Patents
自溶性合金粉末シ−トとこのシ−トを用いた金属母材の表面改質方法Info
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- JPS6247409A JPS6247409A JP18793385A JP18793385A JPS6247409A JP S6247409 A JPS6247409 A JP S6247409A JP 18793385 A JP18793385 A JP 18793385A JP 18793385 A JP18793385 A JP 18793385A JP S6247409 A JPS6247409 A JP S6247409A
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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】
〔産業上の利用分野〕
この発明は工具1機械、電気部品などの各種金属製品を
構成する金属母材を表面改質するための自溶性合金粉末
シートとこのシートを用いた上記母材の表面改質方法に
関する。
構成する金属母材を表面改質するための自溶性合金粉末
シートとこのシートを用いた上記母材の表面改質方法に
関する。
従来より、自溶性合金粉末にタングステンカーバイド(
炭化タングステン)などのセラミックス粉末を混合して
なる混合粉末を、金属母材面に溶射することにより、金
属母材面にサーメット層、つまり金属とセラミックスと
の共焼結体層を形成する方法が知られている。
炭化タングステン)などのセラミックス粉末を混合して
なる混合粉末を、金属母材面に溶射することにより、金
属母材面にサーメット層、つまり金属とセラミックスと
の共焼結体層を形成する方法が知られている。
この方法によって表面改質された金属製品は、上記サー
メット層によりその表面が耐摩耗性や耐熱性などにすぐ
れたものとなることから、金属母材だけでは不可能であ
った各種用途への応用や過酷な条件下での使用が可能と
なり、その利用価値の極めて高いものとなる。
メット層によりその表面が耐摩耗性や耐熱性などにすぐ
れたものとなることから、金属母材だけでは不可能であ
った各種用途への応用や過酷な条件下での使用が可能と
なり、その利用価値の極めて高いものとなる。
しかるに、金属母材面にサーメット層を形成する上記従
来の溶射法にあっては、溶射作業に熟練を要し、また溶
射時の騒音、高熱によって作業環境の悪化を伴いやずく
、そのうえ完全な焼結化のために溶射後に再度加熱焼結
する後処理が通常必要となるなど、サーメット層の形成
作業性に劣り、また大量生産のための自動化に難があっ
た。
来の溶射法にあっては、溶射作業に熟練を要し、また溶
射時の騒音、高熱によって作業環境の悪化を伴いやずく
、そのうえ完全な焼結化のために溶射後に再度加熱焼結
する後処理が通常必要となるなど、サーメット層の形成
作業性に劣り、また大量生産のための自動化に難があっ
た。
しかも、このような作業性などの問題のほかに、サーメ
ット層本来の特性上の問題をも有していた。
ット層本来の特性上の問題をも有していた。
すなわち、上記従来の溶射法では、サーメット層の層厚
を厚くしたり、また均一な厚みとすることが難しく、し
かも溶射および上記後処理を含めた焼結時の温度制御が
それほど容易でないため焼結条件にばらつきを生じやす
く、結果としてサーメット層が有するべき耐摩耗性や耐
熱性などの特性や金属母材面とサーメット層との接合強
度が充分に得られなかったり、安定した上記特性を得に
(いという問題があった。
を厚くしたり、また均一な厚みとすることが難しく、し
かも溶射および上記後処理を含めた焼結時の温度制御が
それほど容易でないため焼結条件にばらつきを生じやす
く、結果としてサーメット層が有するべき耐摩耗性や耐
熱性などの特性や金属母材面とサーメット層との接合強
度が充分に得られなかったり、安定した上記特性を得に
(いという問題があった。
したがって、この発明は、上記従来法の問題点を回避す
ること、特に金属母材面にサーメット層を形成する際の
作業性にすぐれ、その自動化が容易であり、またサーメ
ット層の耐摩耗性、耐熱性。
ること、特に金属母材面にサーメット層を形成する際の
作業性にすぐれ、その自動化が容易であり、またサーメ
ット層の耐摩耗性、耐熱性。
母材との接合強度などの特性面での改善を図りうる表面
改質方法とこれを特徴とする特定の表面改質用材料を提
供することを目的としている。
改質方法とこれを特徴とする特定の表面改質用材料を提
供することを目的としている。
この発明者らは、上、記の目的を達成するために鋭意検
討した結果、金属母材の表面改質用材料としてセラミッ
クス短繊維を含む特定の自溶性合金粉末シートを使用し
、このシートを金属母材面に貼着したのち焼結処理して
上記母材面にサーメット層を形成するという方法によれ
ば、前記従来の溶射法の問題点を悉く解消できるもので
あることを知り、ごの発明を完成するに至った。
討した結果、金属母材の表面改質用材料としてセラミッ
クス短繊維を含む特定の自溶性合金粉末シートを使用し
、このシートを金属母材面に貼着したのち焼結処理して
上記母材面にサーメット層を形成するという方法によれ
ば、前記従来の溶射法の問題点を悉く解消できるもので
あることを知り、ごの発明を完成するに至った。
すなわち、この発明は、Ni基ないしCO基自溶性合金
粉末と有機高分子バインダとを含む第1の組成物層に、
Ni基ないしCO基自溶性合金粉末とセラミックス短繊
維と有機高分子バインダとを含む第2の組成物層を積層
してなる自溶性合金粉末シートからなる金属母材の表面
改質用材料に係る第1の発明と、この材料を上記第1の
組成物層側が金属母材面に当接するように上記母材面に
貼着したのち、非酸化性ガス雰囲気下で加熱焼結するこ
とにより、上記fu材面にサーメット層を形成すること
を特徴とする金属母材の表面改質方法に係る第2の発明
とからなるものである。
粉末と有機高分子バインダとを含む第1の組成物層に、
Ni基ないしCO基自溶性合金粉末とセラミックス短繊
維と有機高分子バインダとを含む第2の組成物層を積層
してなる自溶性合金粉末シートからなる金属母材の表面
改質用材料に係る第1の発明と、この材料を上記第1の
組成物層側が金属母材面に当接するように上記母材面に
貼着したのち、非酸化性ガス雰囲気下で加熱焼結するこ
とにより、上記fu材面にサーメット層を形成すること
を特徴とする金属母材の表面改質方法に係る第2の発明
とからなるものである。
このように、この発明においては、上記の如き特定の自
溶性合金粉末シートを金属母材面に貼着したのち焼結処
理するといった非常に簡単な操作で上記母材面に所望の
サーメット層を形成できるものであり、この際前記溶射
法におけるような熟練を要するとか作業環境の悪化を伴
うといった問題がなく、また上記焼結処理後にあえて後
処理を施す必要がないため、サーメット層形成のための
作業性の大幅な改善を図れ、しかも上記の貼着作業と焼
結処理作業とを流れ作業的に行えるから大量生産にあた
っての自動化が容易となる。
溶性合金粉末シートを金属母材面に貼着したのち焼結処
理するといった非常に簡単な操作で上記母材面に所望の
サーメット層を形成できるものであり、この際前記溶射
法におけるような熟練を要するとか作業環境の悪化を伴
うといった問題がなく、また上記焼結処理後にあえて後
処理を施す必要がないため、サーメット層形成のための
作業性の大幅な改善を図れ、しかも上記の貼着作業と焼
結処理作業とを流れ作業的に行えるから大量生産にあた
っての自動化が容易となる。
また、上記の如く金属母材面に自溶性合金粉末シートを
貼着する方法にあっては、上記シートの厚みが本来均一
であるため、これより形成されるサーメット層の層厚も
均一となり、しかも上記シートの厚みを厚くすることに
よりサーメット層の層厚を任意に厚くできるという特徴
があり、そのうえ上記貼着後焼結処理する際には、加熱
炉などを用いることによって一定の昇温速度でかつ一定
の温度下で焼結できるから、焼結条件にばらつきを生じ
ることなく安定した焼結処理を行える。
貼着する方法にあっては、上記シートの厚みが本来均一
であるため、これより形成されるサーメット層の層厚も
均一となり、しかも上記シートの厚みを厚くすることに
よりサーメット層の層厚を任意に厚くできるという特徴
があり、そのうえ上記貼着後焼結処理する際には、加熱
炉などを用いることによって一定の昇温速度でかつ一定
の温度下で焼結できるから、焼結条件にばらつきを生じ
ることなく安定した焼結処理を行える。
さらに、上記の自溶性合金粉末シートを構成する成分の
ひとつであるセラミックスは、前記従来の溶射法に用い
られていたタングステンカーバイド粉末の如き粉末状の
ものではなく、繊維状の物質であり、このような繊維状
の物質によると、焼結処理によって形成されるサーメッ
ト層の耐摩耗性、耐熱性などの特性が粉末状のセラミッ
クスを用いたものに比しよりす(れたものとなるという
特徴がある。
ひとつであるセラミックスは、前記従来の溶射法に用い
られていたタングステンカーバイド粉末の如き粉末状の
ものではなく、繊維状の物質であり、このような繊維状
の物質によると、焼結処理によって形成されるサーメッ
ト層の耐摩耗性、耐熱性などの特性が粉末状のセラミッ
クスを用いたものに比しよりす(れたものとなるという
特徴がある。
前記従来の溶射法では、かかる繊維状の物質を用いると
被溶射物の流れ性が悪くなり、溶射ガンによる均一な溶
射が実質的困難となる。したがって、繊維状の物質から
なるセフミックス短繊維の使用が可能ごごれによってサ
ーメット層の耐摩耗性、耐熱性などの特性を太き(向上
できるこの発明方法は、ごの点のみを考慮しても前記従
来法に比しはるかに有利な方法といえる。
被溶射物の流れ性が悪くなり、溶射ガンによる均一な溶
射が実質的困難となる。したがって、繊維状の物質から
なるセフミックス短繊維の使用が可能ごごれによってサ
ーメット層の耐摩耗性、耐熱性などの特性を太き(向上
できるこの発明方法は、ごの点のみを考慮しても前記従
来法に比しはるかに有利な方法といえる。
このように、L記この発明方法にて形成されるナーメ・
ント層はその本来の特性である耐摩耗性。
ント層はその本来の特性である耐摩耗性。
耐熱性などの特性にすぐれ、かつ自溶性合金の一部が金
属母材中に良好に拡散してい(ことによって上記母材面
との接合強度が大きくなり、しかもこれら特性が安定し
て得られるから、前記従来法に比しサーメット層の特性
面において格段にすぐれた効果を発揮できる。
属母材中に良好に拡散してい(ことによって上記母材面
との接合強度が大きくなり、しかもこれら特性が安定し
て得られるから、前記従来法に比しサーメット層の特性
面において格段にすぐれた効果を発揮できる。
そして、この発明のさらに大きな特徴点として、上記の
自溶性合金粉末シートをセラミックス短繊維を含む第2
の組成物層と上記繊維を含まない第1の組成物層とで構
成して、これを上記第1の組成物層側が金属母材面に当
接するように貼着して焼結処理するようにしたことによ
り、サーメット層の前記すぐれた耐摩耗性、耐熱性と母
材面に対する接合強度との両立をうまく図れるという利
点がある。
自溶性合金粉末シートをセラミックス短繊維を含む第2
の組成物層と上記繊維を含まない第1の組成物層とで構
成して、これを上記第1の組成物層側が金属母材面に当
接するように貼着して焼結処理するようにしたことによ
り、サーメット層の前記すぐれた耐摩耗性、耐熱性と母
材面に対する接合強度との両立をうまく図れるという利
点がある。
すなわち、サーメット層の耐摩耗性、耐熱性を良くする
ためには、自溶性合金粉末シート中に含ませるセラミッ
クス短繊維の量を多くした方がよいが、この場合上記シ
ートが単層構造であると、自溶性合金粉末の相対量がそ
れだけ減少する結果、金属母材へのなじみや焼結時の拡
散性が低下してサーメット層の上記母材面に対する接合
強度が悪くなるという問題がある。
ためには、自溶性合金粉末シート中に含ませるセラミッ
クス短繊維の量を多くした方がよいが、この場合上記シ
ートが単層構造であると、自溶性合金粉末の相対量がそ
れだけ減少する結果、金属母材へのなじみや焼結時の拡
散性が低下してサーメット層の上記母材面に対する接合
強度が悪くなるという問題がある。
これに対し、この発明では、自溶性合金粉末ソートを上
述の如き2層構成として、セラミックス短繊維を含まな
い第1の組成物層側を金属母材面に当接させるようにし
たことにより、−上記母材面に対する接合強度の維持を
図れ、一方セラミックス短繊維を含む第2の組成物層の
上記繊維量を多くすることによって焼結処理後のナーメ
ット層、特にその表面側の耐摩耗性、耐熱性に良好な結
果を得ることができる。つまり、接合強度と耐摩耗性、
耐熱性との両立がうまく図れるのである。
述の如き2層構成として、セラミックス短繊維を含まな
い第1の組成物層側を金属母材面に当接させるようにし
たことにより、−上記母材面に対する接合強度の維持を
図れ、一方セラミックス短繊維を含む第2の組成物層の
上記繊維量を多くすることによって焼結処理後のナーメ
ット層、特にその表面側の耐摩耗性、耐熱性に良好な結
果を得ることができる。つまり、接合強度と耐摩耗性、
耐熱性との両立がうまく図れるのである。
この発明の自溶性合金粉末シートは、Ni、lないしC
o基自溶性合金わ〕末とこの粉末を分散結着する有機高
分子バインダとを含む第1の組成物層に、Ni基ないし
Co基自溶性合金粉末とセラミックス短繊維との混合物
とこの混合物を分散結着する有機高分子バインダとを含
む第2の組成物層を積層した構造を有するものである。
o基自溶性合金わ〕末とこの粉末を分散結着する有機高
分子バインダとを含む第1の組成物層に、Ni基ないし
Co基自溶性合金粉末とセラミックス短繊維との混合物
とこの混合物を分散結着する有機高分子バインダとを含
む第2の組成物層を積層した構造を有するものである。
上記第1および第2の組成物層に含ませるNi基ないし
Co基自溶性合金粉末は、いずれもその焼結温度が比較
的低く、900〜1,200℃程度の温度で金属母材に
対して良好な濡れ性を示してかつ上記母材への接合強度
の大きいサーメット層を付与できる金属粉末として選ば
れたものである。
Co基自溶性合金粉末は、いずれもその焼結温度が比較
的低く、900〜1,200℃程度の温度で金属母材に
対して良好な濡れ性を示してかつ上記母材への接合強度
の大きいサーメット層を付与できる金属粉末として選ば
れたものである。
この合金粉末の平均粒子径としては、70μm以下であ
るのがよく、粒子径があまり大きすぎると均一なサーメ
ット層の形成に支障をきたすおそれがあり、好ましくな
い。
るのがよく、粒子径があまり大きすぎると均一なサーメ
ット層の形成に支障をきたすおそれがあり、好ましくな
い。
なお、Ni5自溶性合金粉末とは、金属元素としてNi
、Cr、B、Si、Feを含むもので、各元素の含有量
としては一般にCrで0〜25重量%、Bで0.5〜5
重量%、Siで0.5〜7重量%、Feで0〜7重量%
程度で、残部がNiである。また、CO基自溶性合金粉
末とは、金属元素としてCo、Ni、Cr、B、Si、
Feを含むもので、各元素の含有量としては一般にNi
で0〜40重量%、Crで10〜30重量%、Bで0゜
5〜5重量%、Siで0.5〜5重量%、Feで0〜7
重量%程度で、残部がCOである。
、Cr、B、Si、Feを含むもので、各元素の含有量
としては一般にCrで0〜25重量%、Bで0.5〜5
重量%、Siで0.5〜7重量%、Feで0〜7重量%
程度で、残部がNiである。また、CO基自溶性合金粉
末とは、金属元素としてCo、Ni、Cr、B、Si、
Feを含むもので、各元素の含有量としては一般にNi
で0〜40重量%、Crで10〜30重量%、Bで0゜
5〜5重量%、Siで0.5〜5重量%、Feで0〜7
重量%程度で、残部がCOである。
また、上記第2の組成物層に含ませるセラミックス短繊
維としては、炭化物型セラミックス、窒化物型セラミッ
クス、酸化物型セラミックスなどの各種のセラミックス
からなるものが広く包含される。このうち、特に好適な
ものは炭化物型セラミックスであり、その具体例として
は炭化タングステン、炭化チタン、炭化ケイ素などの短
繊維が挙げられる。これらの短繊維はその一種を用いて
も二種以上を併用してもよい。
維としては、炭化物型セラミックス、窒化物型セラミッ
クス、酸化物型セラミックスなどの各種のセラミックス
からなるものが広く包含される。このうち、特に好適な
ものは炭化物型セラミックスであり、その具体例として
は炭化タングステン、炭化チタン、炭化ケイ素などの短
繊維が挙げられる。これらの短繊維はその一種を用いて
も二種以上を併用してもよい。
ごのようなセラミックス短繊維は、これが焼結後のサー
メット層の表層部内に均一に存在して耐熱性、耐摩耗性
などの特性を良好に発揮させる必要から、適度の繊維長
さとされていることが望ましく、一般には平均繊維長さ
が200μm以下、通常は20〜100μm程度である
のがよい。また、この短繊維の大さとしては、通常0.
5〜10μm程度である。なお、一般に結晶質の短繊維
から構成されるウィスカと称されるものは、この発明の
セラミックス短繊維として非常に好適に使用できるもの
である。
メット層の表層部内に均一に存在して耐熱性、耐摩耗性
などの特性を良好に発揮させる必要から、適度の繊維長
さとされていることが望ましく、一般には平均繊維長さ
が200μm以下、通常は20〜100μm程度である
のがよい。また、この短繊維の大さとしては、通常0.
5〜10μm程度である。なお、一般に結晶質の短繊維
から構成されるウィスカと称されるものは、この発明の
セラミックス短繊維として非常に好適に使用できるもの
である。
このセラミックス短繊維の使用量としては、第2の組成
物層中に含まれるNi基ないしCo基自溶性合金粉末と
の合計量中に占めるセラミックス短繊維の割合が一般に
1〜50重量%、特に51〜20重量%となるようにす
るのがよい。このような使用量範囲とすることにより、
サーメット層の耐熱性、耐摩耗性と金属母材に対する接
合強度とに共に好結果を得ることができる。
物層中に含まれるNi基ないしCo基自溶性合金粉末と
の合計量中に占めるセラミックス短繊維の割合が一般に
1〜50重量%、特に51〜20重量%となるようにす
るのがよい。このような使用量範囲とすることにより、
サーメット層の耐熱性、耐摩耗性と金属母材に対する接
合強度とに共に好結果を得ることができる。
つぎに、上記第1および第2の組成物層に含ませる有機
高分子バインダとしては、シート成形性が良くかつシー
ト状物に良好な柔軟性を付与しうるちのが好ましく、そ
の中でも特にゴム質ポリマーが好適である。このゴム質
ポリマーとしては、アクリル系ゴム、クロロブレン系ゴ
ム、シリコン系ゴム、天然ゴム、エチレン−プロピレン
系ゴム、ポリイソブチレン系ゴムなどが挙げられ、これ
らの中からその一種または二種以上を混合使用すればよ
い。
高分子バインダとしては、シート成形性が良くかつシー
ト状物に良好な柔軟性を付与しうるちのが好ましく、そ
の中でも特にゴム質ポリマーが好適である。このゴム質
ポリマーとしては、アクリル系ゴム、クロロブレン系ゴ
ム、シリコン系ゴム、天然ゴム、エチレン−プロピレン
系ゴム、ポリイソブチレン系ゴムなどが挙げられ、これ
らの中からその一種または二種以上を混合使用すればよ
い。
もちろん、上記のゴム質ポリマーとともに、フェノール
系樹脂、キシレン系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエステ
ル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアミド系樹脂、アク
リロニトリル−ブタジェン−スチレン共重合体などの各
種の熱硬化性樹脂ないし熱可塑系樹脂からなる他のポリ
マーを使用することも可能である。
系樹脂、キシレン系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエステ
ル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアミド系樹脂、アク
リロニトリル−ブタジェン−スチレン共重合体などの各
種の熱硬化性樹脂ないし熱可塑系樹脂からなる他のポリ
マーを使用することも可能である。
なお、これら有機高分子バインダの分子量については、
特に限定されないが、前述のゴム質ポリマーの如き熱可
塑性ポリマーにあっては、一般に1万以上、好適には1
0万〜100万程度であるのがよい。分子量が低すぎて
は前記自溶性合金粉末またはこれとセラミックス短繊維
との混合物の分散結着性に劣り、またあまり高くなりす
ぎるとシート成形のための作業性に難があり、いずれも
好ましくない。
特に限定されないが、前述のゴム質ポリマーの如き熱可
塑性ポリマーにあっては、一般に1万以上、好適には1
0万〜100万程度であるのがよい。分子量が低すぎて
は前記自溶性合金粉末またはこれとセラミックス短繊維
との混合物の分散結着性に劣り、またあまり高くなりす
ぎるとシート成形のための作業性に難があり、いずれも
好ましくない。
この有機高分子バインダの使用量は、第1の組成物層で
はNi基ないしCO基自冷性合金粉末100重量部に対
して、また第2の組成物層ではNi基ないしCo基自溶
性合金粉末とセラミックス短繊維との混合物100重量
部に対して、いずれも1〜3031i量部、好適には2
〜10重量部程度となるようにするのがよい。使用量が
少なすぎるとシート成形が困難となるかシート状物の機
械的強度を保てず、また多くなりすぎると焼結処理時に
炭化消失する揮発分の量が多くなり、サーメット層の密
度ひいては耐摩耗性などの特性を損なうおそれがあり、
好ましくない。
はNi基ないしCO基自冷性合金粉末100重量部に対
して、また第2の組成物層ではNi基ないしCo基自溶
性合金粉末とセラミックス短繊維との混合物100重量
部に対して、いずれも1〜3031i量部、好適には2
〜10重量部程度となるようにするのがよい。使用量が
少なすぎるとシート成形が困難となるかシート状物の機
械的強度を保てず、また多くなりすぎると焼結処理時に
炭化消失する揮発分の量が多くなり、サーメット層の密
度ひいては耐摩耗性などの特性を損なうおそれがあり、
好ましくない。
このような構成成分からなるこの発明の自溶性合金粉末
シートは、上記第1および第2の組成物層に相当するシ
ート状物をそれぞれ作製し、これらを熱プレスにより積
層するか、あるいは前記有機高分子バインダと同様のポ
リマーを含む液状ないしフィルム状の接着剤を介して積
層するごとにより、得ることができる。
シートは、上記第1および第2の組成物層に相当するシ
ート状物をそれぞれ作製し、これらを熱プレスにより積
層するか、あるいは前記有機高分子バインダと同様のポ
リマーを含む液状ないしフィルム状の接着剤を介して積
層するごとにより、得ることができる。
上記第1および第2の組成物層に相当するシート状物を
作製するには、たとえばまず有機高分子バインダをアセ
トン、トルエン、メチルエチルケトンなどの適宜の有機
溶剤に溶解させた溶液を調製し、つぎにこの溶液に、第
1の組成物層では前記の自溶性合金粉末を、第2の組成
物層では前記の自溶性合金粉末とセラミックス短繊維と
の混合物を、それぞれ加えて混練し、これらを一般に離
型紙を被せた型枠上に流し込み、溶剤を蒸発させたのち
、圧延ロールに通すなどしてシート成形する方法が好ま
しく採用される。また、溶剤を用いることな(、必要に
応じて加熱下または加熱真空下で有機高分子バインダと
前記の自溶性合金粉末またはこれとセラミックス短繊維
との混合物とを混合してプレス、金型などを用いて加圧
成形するようにしてもよい。
作製するには、たとえばまず有機高分子バインダをアセ
トン、トルエン、メチルエチルケトンなどの適宜の有機
溶剤に溶解させた溶液を調製し、つぎにこの溶液に、第
1の組成物層では前記の自溶性合金粉末を、第2の組成
物層では前記の自溶性合金粉末とセラミックス短繊維と
の混合物を、それぞれ加えて混練し、これらを一般に離
型紙を被せた型枠上に流し込み、溶剤を蒸発させたのち
、圧延ロールに通すなどしてシート成形する方法が好ま
しく採用される。また、溶剤を用いることな(、必要に
応じて加熱下または加熱真空下で有機高分子バインダと
前記の自溶性合金粉末またはこれとセラミックス短繊維
との混合物とを混合してプレス、金型などを用いて加圧
成形するようにしてもよい。
また、この発明の自溶性合金粉末シートを作製する他の
方法として、たとえば上記同様の方法にて第1または第
2の組成物層に相当するひとつのシート状物を作製し、
このシート状物上に他方の組成物層用の前記混練物を塗
布し、ごの混練物が溶剤を含むものでは溶剤を蒸発させ
たのち、加圧成形するという方法を採用してもよい。
方法として、たとえば上記同様の方法にて第1または第
2の組成物層に相当するひとつのシート状物を作製し、
このシート状物上に他方の組成物層用の前記混練物を塗
布し、ごの混練物が溶剤を含むものでは溶剤を蒸発させ
たのち、加圧成形するという方法を採用してもよい。
なお、このような各種のシート成形に際して、通常はセ
ラミックス短繊維の破断が生じないように配慮すること
が望ましい。しかし、シート成形に用いるセラミックス
短繊維が比較的大きいものであるときには、この繊維を
シート成形時にある程度破断して所定長さとすることも
場合により可能である。
ラミックス短繊維の破断が生じないように配慮すること
が望ましい。しかし、シート成形に用いるセラミックス
短繊維が比較的大きいものであるときには、この繊維を
シート成形時にある程度破断して所定長さとすることも
場合により可能である。
なおまた、このような自溶性合金粉末シートの作製にあ
たって、第1の組成物層および第2の組成物層を構成す
る自溶性合金粉末および有機高分子バインダは、上記両
層間で同一である必要は特にない。すなわち、必要に応
じて自溶性合金粉末か有機高分子バインダかのいずれか
一方または両方が、上記両層間で異なる構成としてもよ
い。
たって、第1の組成物層および第2の組成物層を構成す
る自溶性合金粉末および有機高分子バインダは、上記両
層間で同一である必要は特にない。すなわち、必要に応
じて自溶性合金粉末か有機高分子バインダかのいずれか
一方または両方が、上記両層間で異なる構成としてもよ
い。
このようにして作製されるこの発明の自溶性合金粉末シ
ートの厚みとしては、第1の組成物層で0.02〜41
、好適には0.1〜2鰭、第2の組成?IJIで0.0
3〜8龍、好適には0.5〜5鶴であって、シート全体
の厚みが0.05〜lQmm、好適には0.5〜7鶴程
度であるのがよい。なお、第2の組成物層は第1の組成
物層の厚みの0.5倍以上、通常1〜7倍の厚みを有し
ていることが望ましい。
ートの厚みとしては、第1の組成物層で0.02〜41
、好適には0.1〜2鰭、第2の組成?IJIで0.0
3〜8龍、好適には0.5〜5鶴であって、シート全体
の厚みが0.05〜lQmm、好適には0.5〜7鶴程
度であるのがよい。なお、第2の組成物層は第1の組成
物層の厚みの0.5倍以上、通常1〜7倍の厚みを有し
ていることが望ましい。
このような厚みを有してなるこの発明の自溶性合金粉末
シートは、このシートを金属母材面に貼着する際に望ま
れる非常に良好な柔軟性を具備し、また取り扱い上問題
のない良好な機械的強度をも備えている。
シートは、このシートを金属母材面に貼着する際に望ま
れる非常に良好な柔軟性を具備し、また取り扱い上問題
のない良好な機械的強度をも備えている。
この発明の表面改質方法においては、このような自溶性
合金粉末シートを用いて、このシートをまずその第1の
組成物層側、つまりセラミックス短繊維を含まない第1
の組成物層側が金属母材面に当接するように上記母材面
に貼着する。この際第1の組成物層の表面を適宜の有機
溶剤で湿潤処理してお(と、貼着が容易となるため、便
利である。また、必要なら前述の有機高分子バインダと
同様のポリマーを含む粘着性物質を、金属母材面と自溶
性合金粉末シートの第1の組成物層との間に介在させる
ようにしてもよい。
合金粉末シートを用いて、このシートをまずその第1の
組成物層側、つまりセラミックス短繊維を含まない第1
の組成物層側が金属母材面に当接するように上記母材面
に貼着する。この際第1の組成物層の表面を適宜の有機
溶剤で湿潤処理してお(と、貼着が容易となるため、便
利である。また、必要なら前述の有機高分子バインダと
同様のポリマーを含む粘着性物質を、金属母材面と自溶
性合金粉末シートの第1の組成物層との間に介在させる
ようにしてもよい。
このようにして貼着したのち、非酸化性ガス雰囲気下で
加熱焼結することにより、上記母材面にサーメット層を
形成する。ここで、非酸化性ガス雰囲気とする理由は、
焼結処理中の自溶性合金粉末の酸化を防止するためであ
る。非酸化性ガス雰囲気としては、水素ガス雰囲気やア
ルゴンガス。
加熱焼結することにより、上記母材面にサーメット層を
形成する。ここで、非酸化性ガス雰囲気とする理由は、
焼結処理中の自溶性合金粉末の酸化を防止するためであ
る。非酸化性ガス雰囲気としては、水素ガス雰囲気やア
ルゴンガス。
窒素ガスなどの不活性ガス雰囲気とする以外に、真空雰
囲気としてもよい。
囲気としてもよい。
また、加熱焼結の方法としては、溶射用のヒユージング
トーチを用いる方法、誘導加熱による方法、炉加熱によ
る方法などがある。このうち温度や雰囲気のコントロー
ルが容易な炉加熱による方法が特に好適である。加熱焼
結の条件としては、自溶性合金粉末やセラミックス短繊
維の種類に応じて適宜決定されるが、たとえば炉加熱に
よる方法では、一般に10〜b 終加熱温度が900〜1.200℃の範囲となるように
設定し、保持時間が5〜180分となるようにすればよ
い。
トーチを用いる方法、誘導加熱による方法、炉加熱によ
る方法などがある。このうち温度や雰囲気のコントロー
ルが容易な炉加熱による方法が特に好適である。加熱焼
結の条件としては、自溶性合金粉末やセラミックス短繊
維の種類に応じて適宜決定されるが、たとえば炉加熱に
よる方法では、一般に10〜b 終加熱温度が900〜1.200℃の範囲となるように
設定し、保持時間が5〜180分となるようにすればよ
い。
このようにして金属母材面に形成されるサーメット層は
、自溶性合金を主とした薄めの内層と自溶性合金中にセ
ラミックスが均一に分散された厚めの外層とが完全に一
体化した構造を有し、全体厚みが通常0.04〜81m
程度の表面硬度が高くて耐摩耗性にすぐれかつ耐熱性に
もすぐれた共焼結体層からなり、焼結処理中に自)容性
合金の一部が金属母材中に拡散することによって上記母
+A面との接合強度の非常に大きいものとなる。
、自溶性合金を主とした薄めの内層と自溶性合金中にセ
ラミックスが均一に分散された厚めの外層とが完全に一
体化した構造を有し、全体厚みが通常0.04〜81m
程度の表面硬度が高くて耐摩耗性にすぐれかつ耐熱性に
もすぐれた共焼結体層からなり、焼結処理中に自)容性
合金の一部が金属母材中に拡散することによって上記母
+A面との接合強度の非常に大きいものとなる。
このため、このようなサーメット層により表面改質され
た金属母材からなる工具1機械、電気部品、自動車部品
などの各種金属製品は、上記の特徴を生かした各種用途
に有利に応用することができる。
た金属母材からなる工具1機械、電気部品、自動車部品
などの各種金属製品は、上記の特徴を生かした各種用途
に有利に応用することができる。
以上のように、この発明においては、Ni基ないしCO
基自溶性合金粉末と有機高分子バインダとを含む第1の
組成物層に上記自溶性合金粉末とセラミックス短繊維と
さらに有機高分子バインダとを含む第2の組成物層を積
層してなる特定の自溶性合金粉末シートを、金属母材の
表面改質用材料として使用し、かつこの材料を上記第1
の組成物層側が金属母材面に当接するように上記母材面
に貼着したのち焼結処理してサーメット層を形成するも
のであるから、前記従来の溶射法に比し、金属母材面へ
のサーメット層の形成作業性の改善を図れ、またその自
動化が容易となり、そのうえ耐摩耗性、耐熱性などの特
性や上記母材面との接合強度などのサーメット層本来の
特性面での大幅な改善を図ることができる。
基自溶性合金粉末と有機高分子バインダとを含む第1の
組成物層に上記自溶性合金粉末とセラミックス短繊維と
さらに有機高分子バインダとを含む第2の組成物層を積
層してなる特定の自溶性合金粉末シートを、金属母材の
表面改質用材料として使用し、かつこの材料を上記第1
の組成物層側が金属母材面に当接するように上記母材面
に貼着したのち焼結処理してサーメット層を形成するも
のであるから、前記従来の溶射法に比し、金属母材面へ
のサーメット層の形成作業性の改善を図れ、またその自
動化が容易となり、そのうえ耐摩耗性、耐熱性などの特
性や上記母材面との接合強度などのサーメット層本来の
特性面での大幅な改善を図ることができる。
つぎに、この発明の実施例を記載してより具体的に説明
する。なお、以下において、部とあるは重量部を意味す
るものとする。
する。なお、以下において、部とあるは重量部を意味す
るものとする。
実施例1
平均粒子径40μmのC’ o出自溶性合金MSFCo
l(JIS規格)粉末96部、ブチルゴム3部、フェノ
ール樹脂1部およびトルエン100部からなる組成物を
均一に混合し、これを離型紙を被せた型枠上に流し、ト
ルエンを蒸発させたのち、ロール圧延することにより、
厚さ0.5 msの第1の組成物層用のシート状物を作
製した。
l(JIS規格)粉末96部、ブチルゴム3部、フェノ
ール樹脂1部およびトルエン100部からなる組成物を
均一に混合し、これを離型紙を被せた型枠上に流し、ト
ルエンを蒸発させたのち、ロール圧延することにより、
厚さ0.5 msの第1の組成物層用のシート状物を作
製した。
また、平均繊維長さ100μmの炭化ケイ素短部、ブチ
ルゴム3部、フェノール樹脂1部およびトルエン100
部からなる組成物を均一に混合し、この組成物を用いて
前記と同様にして、厚さ1.01)の第2の組成物層用
のシート状物を作製した。
ルゴム3部、フェノール樹脂1部およびトルエン100
部からなる組成物を均一に混合し、この組成物を用いて
前記と同様にして、厚さ1.01)の第2の組成物層用
のシート状物を作製した。
つき゛に、上記の第1の組成物層用のシート状物と第2
の組成物層用のシート状物とを熱プレスにより積層して
、この発明の自溶性合金粉末シートとした。このシート
をl cm X l cmの大きさに切断し、第1の組
成物層の表面を少量のアセトンで濡らしたのち、鋼板母
材の表面に、上記第1の組成物層側が鋼板母材面、4ご
当接するように貼着した。
の組成物層用のシート状物とを熱プレスにより積層して
、この発明の自溶性合金粉末シートとした。このシート
をl cm X l cmの大きさに切断し、第1の組
成物層の表面を少量のアセトンで濡らしたのち、鋼板母
材の表面に、上記第1の組成物層側が鋼板母材面、4ご
当接するように貼着した。
しかるのち、真空雰囲気下15℃/分の速度で1゜02
0°Cまで昇温加熱し、この温度で20分間保持したの
ち徐冷し、焼結処理を完了した。
0°Cまで昇温加熱し、この温度で20分間保持したの
ち徐冷し、焼結処理を完了した。
この焼結処理により、鋼板母材の表面に厚さが1.18
〜1.221)1の外観良好なサーメット層を形成でき
た。このサーメット層の硬度はHvl、QQQ kg
/ +mAで、鋼板母材との接合強度は32kg/nu
Aであった。
〜1.221)1の外観良好なサーメット層を形成でき
た。このサーメット層の硬度はHvl、QQQ kg
/ +mAで、鋼板母材との接合強度は32kg/nu
Aであった。
実施例2
平均粒子径40μmのN1基自熔性合金MSFNi5(
JIS規格)粉末97部、クロロプレンゴム3部および
トルエン100部からなる組成物を均一に混合し、これ
を離型紙を被せた型枠上に流し、トルエンを蒸発させた
のち、ロール圧延することにより、厚さ0.3 鶴の第
1の組成物層用のシート状物を作製した。
JIS規格)粉末97部、クロロプレンゴム3部および
トルエン100部からなる組成物を均一に混合し、これ
を離型紙を被せた型枠上に流し、トルエンを蒸発させた
のち、ロール圧延することにより、厚さ0.3 鶴の第
1の組成物層用のシート状物を作製した。
また、平均繊維長さ80μmの炭化チタン短繊維(T
i Cウィスカ)6部、平均粒子径40μmのNi基自
溶性合金MSFNi5(JIS規格)粉末90部、ブチ
ルゴム3部、フェノール樹脂1部およびトルエン100
部からなる組成物を均一に混合し、この組成物を用いて
前記と同様にして、厚さO,’71)■の第2の組成物
層用のシート状物を作製した。
i Cウィスカ)6部、平均粒子径40μmのNi基自
溶性合金MSFNi5(JIS規格)粉末90部、ブチ
ルゴム3部、フェノール樹脂1部およびトルエン100
部からなる組成物を均一に混合し、この組成物を用いて
前記と同様にして、厚さO,’71)■の第2の組成物
層用のシート状物を作製した。
つぎに、上記の第1の組成物層用のシート状物と第2の
組成物層用のシート状物とを、両者間に厚さ10μmの
アクリル系フィルム状感圧接着剤を介して積層し、この
発明の自溶性合金粉末シー゛トとした。このシートを1
cmX1cmの大きさに切断し、第1の組成物層の表面
を少量のアセトンで濡らしたのち、鋼板母材の表面に、
上記第1の3、■酸物層側が鋼板母材面に当接するよう
に貼着した。
組成物層用のシート状物とを、両者間に厚さ10μmの
アクリル系フィルム状感圧接着剤を介して積層し、この
発明の自溶性合金粉末シー゛トとした。このシートを1
cmX1cmの大きさに切断し、第1の組成物層の表面
を少量のアセトンで濡らしたのち、鋼板母材の表面に、
上記第1の3、■酸物層側が鋼板母材面に当接するよう
に貼着した。
しかるのち、水素ガス雰囲気下20℃/分の速度でt、
oso℃まで昇温加熱し、この温度で20分間保持した
のち徐冷し、焼結処理を完了した。
oso℃まで昇温加熱し、この温度で20分間保持した
のち徐冷し、焼結処理を完了した。
この焼結処理により、鋼板母材の表面に厚さが0.78
〜0.82■■の外観良好なサーメット層を形成できた
。このサーメット層の硬度はtl v 870kg/f
fll1)で、鋼板母材との接合強度は35kg/−で
あった。
〜0.82■■の外観良好なサーメット層を形成できた
。このサーメット層の硬度はtl v 870kg/f
fll1)で、鋼板母材との接合強度は35kg/−で
あった。
実施例3
平均粒子径40μmのNi基出自性合金MST?Ni3
(JIS規格)粉末97部、クロロプレンゴム3部およ
びトルエン100部からなる組成物を均一に混合し、こ
れを離型紙を被せた型枠上に流し、トルエンを蒸発させ
たのち、ロール圧延することにより、厚さ0.5 mm
の第1の組成物層用のシート状物を作製した。
(JIS規格)粉末97部、クロロプレンゴム3部およ
びトルエン100部からなる組成物を均一に混合し、こ
れを離型紙を被せた型枠上に流し、トルエンを蒸発させ
たのち、ロール圧延することにより、厚さ0.5 mm
の第1の組成物層用のシート状物を作製した。
また、平均繊維長さ100μmの炭化ケイ素短繊維(S
i Cウィスカ)6部、平均粒子径40μmのNi基
出自性合金MSFNi3 (JIS規格)粉末91部、
クロロプレンゴム3部およびトルエン100部からなる
組成物を均一に混合し、この組成物を用いて前記と同様
にして、厚さ1.0 amの第2の組成物層用のシート
状物を作製した。
i Cウィスカ)6部、平均粒子径40μmのNi基
出自性合金MSFNi3 (JIS規格)粉末91部、
クロロプレンゴム3部およびトルエン100部からなる
組成物を均一に混合し、この組成物を用いて前記と同様
にして、厚さ1.0 amの第2の組成物層用のシート
状物を作製した。
つぎに、上記の第1の組成物層用のシート状物と第2の
組成物層用のシート状物とを、実施例2と同様の接着剤
を介して積層し、この発明の自溶性合金粉末シートとし
た。このシートを1cmXI■の大きさに切断し、第1
の組成物層の表面を少量のアセトンで濡らしたのち、綱
板母材の表面に、上記第1の組成物層側が鋼板母材面に
当接するように貼着した。しかるのち、真空雰囲気下1
0°C/分の速度で1,020℃まで昇温加熱し、この
温度で20分間保持したのち徐冷し、焼結処理を完了し
た。
組成物層用のシート状物とを、実施例2と同様の接着剤
を介して積層し、この発明の自溶性合金粉末シートとし
た。このシートを1cmXI■の大きさに切断し、第1
の組成物層の表面を少量のアセトンで濡らしたのち、綱
板母材の表面に、上記第1の組成物層側が鋼板母材面に
当接するように貼着した。しかるのち、真空雰囲気下1
0°C/分の速度で1,020℃まで昇温加熱し、この
温度で20分間保持したのち徐冷し、焼結処理を完了し
た。
この焼結処理により、鋼板母材の表面に厚さが1.2〜
1.25 +uの外観良好なサーメット層を形成できた
。このサーメット層の硬度はHv 970 kg/−で
、鋼板母材との接合強度は35kg/−であった。
1.25 +uの外観良好なサーメット層を形成できた
。このサーメット層の硬度はHv 970 kg/−で
、鋼板母材との接合強度は35kg/−であった。
Claims (4)
- (1)Ni基ないしCo基自溶性合金粉末と有機高分子
バインダとを含む第1の組成物層に、Ni基ないしCo
基自溶性合金粉末とセラミックス短繊維と有機高分子バ
インダとを含む第2の組成物層を積層してなる自溶性合
金粉末シート。 - (2)セラミックス短繊維が炭化物型セラミックスから
なる特許請求の範囲第(1)項記載の自溶性合金粉末シ
ート。 - (3)有機高分子バインダがゴム質ポリマーからなる特
許請求の範囲第(1)項または第(2)項記載の自溶性
合金粉末シート。 - (4)金属母材面に、Ni基ないしCo基自溶性合金粉
末と有機高分子バインダとを含む第1の組成物層にNi
基ないしCo基自溶性合金粉末とセラミックス短繊維と
有機高分子バインダとを含む第2の組成物層を積層して
なる自溶性合金粉末シートを、上記第1の組成物層側が
金属母材面に当接するように貼着したのち、非酸化性ガ
ス雰囲気下で加熱焼結することにより、上記母材面にサ
ーメット層を形成することを特徴とする金属母材の表面
改質方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18793385A JPS6247409A (ja) | 1985-08-26 | 1985-08-26 | 自溶性合金粉末シ−トとこのシ−トを用いた金属母材の表面改質方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18793385A JPS6247409A (ja) | 1985-08-26 | 1985-08-26 | 自溶性合金粉末シ−トとこのシ−トを用いた金属母材の表面改質方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6247409A true JPS6247409A (ja) | 1987-03-02 |
Family
ID=16214722
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18793385A Pending JPS6247409A (ja) | 1985-08-26 | 1985-08-26 | 自溶性合金粉末シ−トとこのシ−トを用いた金属母材の表面改質方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6247409A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT408527B (de) * | 1999-04-19 | 2001-12-27 | Boehler Uddeholm Ag | Metall-keramischer werkstoff und verfahren zu dessen herstellung |
-
1985
- 1985-08-26 JP JP18793385A patent/JPS6247409A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT408527B (de) * | 1999-04-19 | 2001-12-27 | Boehler Uddeholm Ag | Metall-keramischer werkstoff und verfahren zu dessen herstellung |
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