JPS6314853A - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は耐摩π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］ 機械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波音する表面
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、
基若、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］ 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ざるが、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偏する恐れ
がある。

［問題点を解決するための手段コ 本発明の耐摩耗性被膜は、Ｃｒ２Ｏ３９５〜３０重量部
とＣｒ３　Ｃ２５〜７０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Ｃｒ２Ｏ３とＣｒ３Ｃ２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、Ｃｒ２Ｏ
３９５〜３０重量部とＣｒ３０２５〜７０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を用いる場合には、Ｃｒ２Ｏ
３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Ｃｒ
２Ｏ２とＣｒ３Ｃ２との混合率は、Ｃｒ２ｏ３９５〜３
０重量部、Ｃｒ３０２５〜７０重量部である。Ｃｒ２Ｏ
３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、Ｃｒ２Ｏ３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、Ｃｒ２Ｏ３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、Ｃｒ２Ｏ３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、Ｃｒ２Ｏ３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、
Ｃｒ２Ｏ３の含有率が９５〜６０重二部である場合には
、第１図に示すように被膜１はＣｒ３Ｃ２相粒子がＣｒ
２Ｏ３母相中に分散したままであるが、被膜表面１ａが
他の部材と擢訪すると、第２図に示すようにＣｒ２Ｏ２
よりも硬度の低いＣｒ３Ｃ２相の層２が摩滅し、Ｃｒ２
Ｏ３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。なお
、符号４は部材の本体側を示している。

［実施例］ 実施例１ １０ｃｍｘｌＯｃｍの大きざの鋼製基板の表面に、本発
明方法に従ってＣｒ２Ｏ３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Ｃｒ２Ｏ３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 Ｃｒ２Ｏａニア５重量部 Ｃｒ３　Ｃ２：　２５重量部 粒　　径 Ｃｒ２Ｏ３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 粉末供給量：１．５ｋｇ／ｈｒ 実施例２．３ Ｃｒ２Ｏｓの混合比率を９５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Ｃｒ２ｏ３とＣｒ３　Ｃ
２とからなる被膜を形成した。

実施例３ Ｃｒ２Ｏ３の混合比率を３０重量部、ＣｒａＣ２の混合
比率を５０重量部、ＮｉＣｒの混合比率を２Ｏ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と同様の操作によフ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ｆｉ　：　ＣＯ２レーザ出　　　　力　
：４ｋｗ 走査速度：０゜４　ｍ　／　ｓ　ｅ　ｃ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Ｃｒ２Ｏ３−２５％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
１８０℃、摺動速度は１．８ｍ／ｓｅｃとし、潤滑剤は
エンジン油（ＳＡＥ　　＃２Ｏ）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）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の摩耗試駆の結果を示すグラフである
。 １・・・被膜、　　　　　　２・・・Ｃｒ３　Ｃ２相粒
子、３・・・Ｃｒ２Ｏ３母相、 ４・・・基板、　　　　　　５・・・凹部。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｃｒ＿２Ｏ＿３９５〜３０重量部と、Ｃｒ＿３Ｃ
   ＿２５〜７０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）Ｃｒ＿２Ｏ＿３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、Ｃｒ＿２Ｏ＿３９
   ５〜３０重量部とＣｒ＿３Ｃ＿２５〜７０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）Ｃｒ＿２Ｏ＿３９５〜３０重量部とＣｒ＿３Ｃ＿
   ２５〜７０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。