JPS6314852A - 耐摩耗性被膜、その形成方法及びそのための原料 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は耐摩耗性被膜、その形成方法及びそのための原
料粉末に係り、特に保油性が高く耐摩耗性に著しく優れ
た被膜、その形成方法及びそのための原料に関するもの
である。

［従来の技術］ 機成部品や各種装置の構成材料は、十分な機械的強度以
外に、使用目的に応じた耐摩耗性、耐食性等の特性を備
えていることが必要となる。しかして、耐摩耗性の高い
材料は、多くの場合靭性が低いなど、１種類の材料では
２以上の特性を同時に具備せしめることは容易ではない
。

そこで、部材表面に耐摩耗性の高い材料を被覆する表面
処理法が種々開発されている。

このような表面処理方法には、メッキ、はうろう引き、
蒸着、溶射、肉盛り爆接、など各種のものが知られてい
る。このうち、溶射法によれば、部材表面に金属やセラ
ミックスなどを溶融状態にし高速度で基板に衝突させ被
膜を形成させるものであるところから、各種の金属やセ
ラミックス或いはこれらを複合したサーメットの被膜を
形成できる。そして、例えば金属を溶射することにより
防食性、耐熱性、導電性等の特性を具備せしめることが
できる。

［発明が解決しようとする問題点コ 部材表面に、例えば硬質金属を溶射した場合には、耐摩
耗性はそれだけ高められるものの、部材が他の部材と摺
動する摺動部材である場合には、摺動摩耗に伴って表面
が過度に平滑になり、焼き付けを起す恐れがある。即ち
、潤滑油を摺動面に供給するタイプのものにおいては、
表面が過度に平滑であると摺動面の油の保持特性（保油
性）が低くなり、油切れを起こして焼き付けを生じ易く
なる。

また、セラミックを溶射した場合には、被膜の硬度が高
いところから耐摩耗性を高めることができるが、同様に
部材が摺動部材である場合には、被膜表面の粗度が高い
ので摺動特性がやはり低いものとならざるを得ない。又
、硬度の高いセラミックス被膜が相手材を損傷する恐れ
がある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の耐摩耗性被膜は、ＴｉＣ９５〜４０重量部とＣ
ｒ３Ｃ２５〜６０重量部とから構成されるものである。

また、本発明の耐摩耗性被膜の形成方法は、このような
被膜をＴｉｃとＣｒｇ　Ｃ２を原料として、部材表面に
溶射して形成するようにしたものである。

更に、本発明の耐摩耗性被膜形成用の原料は、ＴｉＣ９
５〜４０重量部とＣｒ３Ｃ２５〜６０重量部とを含むも
のである。

なお、本発明の耐摩耗性被膜あるいはその形成のための
溶射原料は、必要に応じて被膜の靭性、強度、耐食性等
を高める目的でＭｏ、Ｎｉ、Ｃ０１ＮｉＣｒ合金等を適
宜含有するものであっても良い。

溶射の際の原料として粉末として用いる場合には、Ｔｉ
Ｃの好ましい粒径は５〜６３μｍとりわけ１０〜４４μ
ｍである。またＣｒ３Ｃ２の好ましい粒径は５〜６３μ
ｍとりわけ１０〜４４μｍである。

本発明において、耐摩耗性被膜あるいは原料粉末のＴｉ
ＣとＣｒ３Ｃ２との混合率は、ＴｉＣ９５〜４０重量部
、Ｃｒ３Ｃ２５〜６０重量部である。ＴｉＣ含有率がこ
の範囲よりも多くなると、皮膜の靭性が低下し、また、
Ｔｉｃの含有範囲が上記範囲よりも少い場合には、耐摩
耗性が低下する。

このような本発明の原料は、Ｔｉｃと Ｃｒ３Ｃ２との所定量を混合した後、必要に応じて焼結
あるいは溶解することにより作製される。

本発明の方法において、ＴｉＣとＣｒ３Ｃ２を原料とし
て部材表面に溶射した後、この被膜の表面に更にレーザ
ビームを照射し、被膜の溶融を促進してもよい。このよ
うなレーザ照射は、原料の溶融が不十分である場合に行
うに好適であるが、十分に溶融した原料が溶射された場
合であっても、溶射膜の密度を増大させる効果がある。

また、被膜と基板の接合界面をも溶融する事により、そ
の接合強度を高め、あらゆる基板に形成することが可能
になるという効果も併せ持つ。

本発明の方法は、部材の材質を問わず殆ど全ての材質の
部材表面に被膜を形成することができる。また、形成す
る被膜の厚さは、溶射時間等の溶射条件を変更すること
により任意に調整することが可能である。

しかも、このような本発明の方法は、本発明の原料を用
いることにより極めて容易に実施される。

［作用］ 本発明の耐摩耗性被膜は、Ｔｉｃ及びＣｒ３Ｃ２を含み
各々の特性を具備する高硬度かつ高融点のセラミックス
複合材からなる被膜であるため、耐熱性、高硬度、化学
的安定性、耐摩耗性、耐スカツフ性に著しく優れたもの
となる。

このような本発明の耐摩耗性被膜は、本発明の方法によ
り極めて有利に形成され、また、本発明の原料は本発明
方法の実施に極めて有用である。

なお、本発明の方法において、溶射直後あるいは、溶射
した後にレーザ溶融処理した被膜においては、例えば、
Ｔｉｃの含有率が９５〜６０重量部である場合には、第
１図に示すように被膜１はＣｒ３Ｃ２相粒子がＴｉＣ母
相に分散した構造のままであるが、被膜表面１ａが他の
部材と摺動すると、第２図に示すようにＴｉＣよりも硬
度の低いＣｒ３　Ｃ２相の層２が摩滅し、Ｔｉｃ相３が
被膜面から突出するようにして露出し、被膜表面に微小
な多数の凹部５が形成される。この凹部５は良好な油溜
部として作用し、潤滑油の保油性が著しく高くなり、部
材表面の耐摩耗性が著しく向上される。符号４は部材の
本体側を示している。

［実施例コ 実施例１ １０ｃｍｘｌＯｃｍの大きさの鋼製基板の表面に、本発
明方法に従ってＴｉＣ粉末及びＣｒ３Ｃ２粉末を混合し
てプラズマ溶射し被膜を形成した。

用いたＴｉＣ粉末及びＣｒ３Ｃ２粉末の粒径及び溶射条
件は次に示す通りである。

配合量 ＴｉＣニア５重量部 Ｃｒ３Ｃ２：　２５重量部 粒　　径 ＴｉＣ粉末；１０〜４４μｍ Ｃｒ３Ｃ２粉末：１０〜４４μｍ 溶射条件 溶射装置：プラズマ溶射装置 粉末併給量：１．５ｋｇ／ｈｒ 実施例２ ＴｉＣの混合比率を８５重量部としたこと以外は実施例
１と同様にして基板表面にＴｉｃとＣｒ３Ｃ２とからな
る被膜を形成した。

実施例３ ＴｉＣの混合比率を６０重量部、Ｃｒ３Ｃ２の比率を１
５瓜量部、ＭＯの混合比率を２５重量部とし、溶射被膜
形成後に更にレーザビームを照射したこと以外は実施例
２と同様の操作によって基板表面に被膜を形成した。

なお、レーザ照射条件は次の通りである。

レーザ装置の機種：　ＣＯ２レーザ 出　　　　力　：４ｋＷ 走査速度：０．４ｍ／ｓｅｃ 試験例１ 実施例１〜３で得られた被膜を有する部材について、ピ
ニオンディスク型摩耗試験材を用いて、その摺動特性を
調べた。

テストピースはピン型試験片及びディスク型試験片に、
各々、実施例１〜３の方法により被膜を形成して作製し
た。各々の試験片を用いて、同一被膜同志を摺動させて
、その摩耗量を調べたところ、本発明に係る実施例１〜
３で形成された被膜は極めて耐摩耗性に優れていること
が判明した。

なお、この試験結果の一例を第３図に示す。第３図は実
施例１の方法で形成したＴｉＣ−２５％Ｃｒ３Ｃ２溶射
材による被膜同志を用いて試験を行った場合の摩耗量と
荷重との関係を、片状黒鉛鋳鉄材同志を用いた場合の結
果とともに示すものである。この場合の試験温度は１８
０℃、摺動速度は１．８ｍ／ｓｅｃとし、潤滑剤はエン
ジン油（ＳＡＥ　　＃２０）を用いた。

第３図から、本発明方法に従って形成された被膜は、鋳
鉄に比べて一桁以上もその摩耗量が少ないことが明らか
である。

［効果コ 以上詳述した通り、本発明の耐摩耗性被膜は、良好な保
油性を有し、著しく耐摩耗性、耐スカツフ性に優れる。

しかして、このような被膜は本発明の方法により、また
本発明の原料を用いることにより、極めて容易に形成さ
れる。

本発明によれば、潤滑油を用いる摺動部材等の耐久性を
大幅に延長することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の方法によって形成された被
膜の構成を示す模式的な断面図である。 第３図は試験例１の摩耗試験の結果を示すグラフである
。 １・・・被膜、　　　　　　２・・・Ｃｒ３Ｏ２粒子、
３・・・ＴｉＣ母相、　　４・・・基板、５・・・凹部
。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ＴｉＣ９５〜４０重量部と、Ｃｒ＿３Ｃ＿２５〜
   ６０重量部とから構成されることを特徴とする耐摩耗性
   被膜。
2. （２）ＴｉＣとＣｒ＿３Ｃ＿２を原料として、部材表面
   に溶射して、該部材表面に、ＴｉＣ９５〜４０重量部と
   Ｃｒ＿３Ｃ＿２５〜６０重量部とから構成される被膜を
   形成する工程を有することを特徴とする耐摩耗性被膜の
   形成方法。
3. （３）ＴｉＣ９５〜４０重量部とＣｒ＿３Ｃ＿２５〜６
   ０重量部とを含むことを特徴とする耐摩耗性被膜形成用
   の原料。