JP2000153392A - 肉盛用焼結体材料およびその製造方法 - Google Patents
肉盛用焼結体材料およびその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来の粉末を用いたレーザー肉盛り加工と同
程度の必要エネルギーで済むと共に、従来の粉末を用い
る場合には不可能であった三次元的なレーザー肉盛加工
を可能にし、生産性の向上と部品コストの低減を可能に
する肉盛用焼結体材料を提供する。 【解決手段】 Fe,Cu,Al,Ti,Si,Ni,
Cr,Mn,Co,Mg,B,C,V,Nb,W,M
o,Zr,Ta,Hfのうち1種または2種以上の元素
と製造上不可避的に含まれる不純物の成分組成を有する
金属もしくは合金、あるいは、C:5重量%以下、S
i:5重量%以下、および場合によってはさらにCr,
Mo,W,V,Nb,Ta,Ti,Zr,Hfのうち1
種または2種以上を適宜含み、残部Fe,Ni,Coの
うち1種または2種以上の元素と製造上不可避的に含ま
れる不純物の成分組成を有する金属もしくは合金からな
る粉末を有機または無機バインダーと混合し押出し法に
より成形した後焼結することによって、前記金属もしく
は合金からなる粉末の焼結体よりなり、その空孔率が1
0〜50%の範囲にある肉盛用焼結体材料を得る。
程度の必要エネルギーで済むと共に、従来の粉末を用い
る場合には不可能であった三次元的なレーザー肉盛加工
を可能にし、生産性の向上と部品コストの低減を可能に
する肉盛用焼結体材料を提供する。 【解決手段】 Fe,Cu,Al,Ti,Si,Ni,
Cr,Mn,Co,Mg,B,C,V,Nb,W,M
o,Zr,Ta,Hfのうち1種または2種以上の元素
と製造上不可避的に含まれる不純物の成分組成を有する
金属もしくは合金、あるいは、C:5重量%以下、S
i:5重量%以下、および場合によってはさらにCr,
Mo,W,V,Nb,Ta,Ti,Zr,Hfのうち1
種または2種以上を適宜含み、残部Fe,Ni,Coの
うち1種または2種以上の元素と製造上不可避的に含ま
れる不純物の成分組成を有する金属もしくは合金からな
る粉末を有機または無機バインダーと混合し押出し法に
より成形した後焼結することによって、前記金属もしく
は合金からなる粉末の焼結体よりなり、その空孔率が1
0〜50%の範囲にある肉盛用焼結体材料を得る。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、被加工材に、この
被加工材とは異なった特性をその表面に付加する肉盛技
術に用いるのに好適な肉盛用材料およびその製造方法に
関するものである
被加工材とは異なった特性をその表面に付加する肉盛技
術に用いるのに好適な肉盛用材料およびその製造方法に
関するものである
【0002】。
【従来の技術】従来において、肉盛加工は、フレームも
しくはプラズマなどを熱源として用い、肉盛材料と母材
とを溶融して肉盛層を形成するか、レーザービーム,電
子ビーム等の高エネルギー密度の熱源を用い、肉盛材料
である粉末材料を被加工材表面に溶着させるのが一般的
であった。
しくはプラズマなどを熱源として用い、肉盛材料と母材
とを溶融して肉盛層を形成するか、レーザービーム,電
子ビーム等の高エネルギー密度の熱源を用い、肉盛材料
である粉末材料を被加工材表面に溶着させるのが一般的
であった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このうち、粉末のレー
ザー肉盛加工では、肉盛材料である粉末の供給がパイプ
またはその他の誘導装置による自由落下で行われるた
め、例えば、重力に反した方向への肉盛や、三次元的な
加工に対しては有効でないという問題があった。
ザー肉盛加工では、肉盛材料である粉末の供給がパイプ
またはその他の誘導装置による自由落下で行われるた
め、例えば、重力に反した方向への肉盛や、三次元的な
加工に対しては有効でないという問題があった。
【0004】このような粉末材料を使用するレーザー肉
盛加工では、肉盛加工時に供給される粉末が被加工材に
照射されるレーザービームの面積以上に広がって供給さ
れる場合があり、供給される粉末量に対して肉盛に消費
される粉末量の割合が低くなって部品コストの上昇の要
因になる問題もある。
盛加工では、肉盛加工時に供給される粉末が被加工材に
照射されるレーザービームの面積以上に広がって供給さ
れる場合があり、供給される粉末量に対して肉盛に消費
される粉末量の割合が低くなって部品コストの上昇の要
因になる問題もある。
【0005】また、フィラーワイヤなどの線材を肉盛材
料としたレーザー肉盛加工では、フィラーワイヤの熱容
量が粉末に比べて高いために高出力のエネルギーが必要
であり、そのため、被加工材への溶け込みが大きくなっ
てキーホールが発生しやすくなり、本来の、被加工材の
溶融を最小限にするための手段としては不十分であると
いう問題がある。
料としたレーザー肉盛加工では、フィラーワイヤの熱容
量が粉末に比べて高いために高出力のエネルギーが必要
であり、そのため、被加工材への溶け込みが大きくなっ
てキーホールが発生しやすくなり、本来の、被加工材の
溶融を最小限にするための手段としては不十分であると
いう問題がある。
【0006】
【発明の目的】本発明は、上記した従来の課題に着目し
てなされたものであって、従来のフィラーワイヤなどの
線材を用いた場合に比べてより低い出力のエネルギーで
肉盛材料を溶融することができ、従来の粉末を用いたレ
ーザー肉盛加工と同程度の必要エネルギーで済ますこと
ができると共に、従来の粉末を用いる場合には不可能で
あった三次元的なレーザー肉盛加工を可能にし、生産性
の向上と部品コストの低減を可能にする肉盛用焼結体材
料を提供することを目的としている。
てなされたものであって、従来のフィラーワイヤなどの
線材を用いた場合に比べてより低い出力のエネルギーで
肉盛材料を溶融することができ、従来の粉末を用いたレ
ーザー肉盛加工と同程度の必要エネルギーで済ますこと
ができると共に、従来の粉末を用いる場合には不可能で
あった三次元的なレーザー肉盛加工を可能にし、生産性
の向上と部品コストの低減を可能にする肉盛用焼結体材
料を提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明に係わる肉盛用焼
結体材料は、請求項1に記載しているように、金属もし
くは合金からなる粉末の焼結体よりなり、その空孔率が
10〜15%の範囲にあるものとしたことを特徴として
おり、このような焼結体を使用したレーザー肉盛方法の
構成を前述した従来の課題を解決するための手段として
いる。
結体材料は、請求項1に記載しているように、金属もし
くは合金からなる粉末の焼結体よりなり、その空孔率が
10〜15%の範囲にあるものとしたことを特徴として
おり、このような焼結体を使用したレーザー肉盛方法の
構成を前述した従来の課題を解決するための手段として
いる。
【0008】そして、本発明に係わる肉盛用焼結体材料
の実施態様においては、請求項2に記載しているよう
に、金属もしくは合金からなる粉末が、ガス噴霧粉末よ
りなり、最大粒径が500ミクロン以下の球状金属もし
くは合金粉末からなるものとしたことを特徴としてい
る。
の実施態様においては、請求項2に記載しているよう
に、金属もしくは合金からなる粉末が、ガス噴霧粉末よ
りなり、最大粒径が500ミクロン以下の球状金属もし
くは合金粉末からなるものとしたことを特徴としてい
る。
【0009】同じく、本発明に係わる肉盛用焼結体材料
の実施態様においては、請求項3に記載しているよう
に、金属もしくは合金からなる粉末が、水噴霧粉末より
なり、最大粒径が150ミクロン以下の急冷金属もしく
は合金粉末からなるものとしたことを特徴としている。
の実施態様においては、請求項3に記載しているよう
に、金属もしくは合金からなる粉末が、水噴霧粉末より
なり、最大粒径が150ミクロン以下の急冷金属もしく
は合金粉末からなるものとしたことを特徴としている。
【0010】同じく、本発明に係わる肉盛用焼結体の実
施態様においては、請求項4に記載しているように、金
属もしくは合金からなる粉末が、Fe,Cu,Al,T
i,Si,Ni,Cr,Mn,Co,Mg,B,C,
V,Nb,W,Mo,Zr,Ta,Hfのうち1種また
は2種以上の元素と製造上不可避的に含まれる不純物か
らなるものとしたことを特徴としている。
施態様においては、請求項4に記載しているように、金
属もしくは合金からなる粉末が、Fe,Cu,Al,T
i,Si,Ni,Cr,Mn,Co,Mg,B,C,
V,Nb,W,Mo,Zr,Ta,Hfのうち1種また
は2種以上の元素と製造上不可避的に含まれる不純物か
らなるものとしたことを特徴としている。
【0011】同じく、本発明に係わる肉盛用焼結体材料
の実施態様においては、請求項5に記載しているよう
に、金属もしくは合金からなる粉末が、C:5重量%以
下、Si:5重量%以下、および場合によってはさらに
Cr,Mo,W,V,Nb,Ta,Ti,Zr,Hfの
うち1種または2種以上を適宜含み残部Fe,Ni,C
oのうち1種または2種以上の元素と製造上不可避的に
含まれる不純物からなるものとしたことを特徴としてい
る。
の実施態様においては、請求項5に記載しているよう
に、金属もしくは合金からなる粉末が、C:5重量%以
下、Si:5重量%以下、および場合によってはさらに
Cr,Mo,W,V,Nb,Ta,Ti,Zr,Hfの
うち1種または2種以上を適宜含み残部Fe,Ni,C
oのうち1種または2種以上の元素と製造上不可避的に
含まれる不純物からなるものとしたことを特徴としてい
る。
【0012】本発明に係わる肉盛用焼結体材料の製造方
法は、請求項6に記載しているように、請求項1ないし
5のいずれかに記載の金属もしくは合金からなる粉末を
有機または無機バインダーと混合し押出し法により成形
した後焼結するようにしたことを特徴としている。
法は、請求項6に記載しているように、請求項1ないし
5のいずれかに記載の金属もしくは合金からなる粉末を
有機または無機バインダーと混合し押出し法により成形
した後焼結するようにしたことを特徴としている。
【0013】そして、本発明に係わる肉盛用焼結体材料
の製造方法の実施態様においては、請求項7に記載して
いるように、粉末を押出し法により成形するときのバイ
ンダーがメチルセルロース系の有機バインダーであり、
粉末に対する混合比が1〜5重量%、好ましくは2〜4
重量%であって、焼結前または焼結時にバインダーを除
去するようしたことを特徴としている。
の製造方法の実施態様においては、請求項7に記載して
いるように、粉末を押出し法により成形するときのバイ
ンダーがメチルセルロース系の有機バインダーであり、
粉末に対する混合比が1〜5重量%、好ましくは2〜4
重量%であって、焼結前または焼結時にバインダーを除
去するようしたことを特徴としている。
【0014】同じく、本発明に係わる肉盛用焼結体材料
の実施態様においては、請求項8に記載しているよう
に、粉末を押出し法により成形したときに使用したバイ
ンダーを大気中300℃以下で加熱して残留バインダー
量を25〜50%とした後焼結してバインダーを除去す
るようにしたことを特徴としている。
の実施態様においては、請求項8に記載しているよう
に、粉末を押出し法により成形したときに使用したバイ
ンダーを大気中300℃以下で加熱して残留バインダー
量を25〜50%とした後焼結してバインダーを除去す
るようにしたことを特徴としている。
【0015】同じく、本発明に係わる肉盛用焼結体材料
の製造方法の実施態様においては、請求項9に記載して
いるように、焼結に際し真空中もしくは酸化雰囲気以外
の雰囲気中で焼結して焼結密度がその粉末材料の真密度
の50〜90%となるように焼結することを特徴として
いる。
の製造方法の実施態様においては、請求項9に記載して
いるように、焼結に際し真空中もしくは酸化雰囲気以外
の雰囲気中で焼結して焼結密度がその粉末材料の真密度
の50〜90%となるように焼結することを特徴として
いる。
【0016】同じく、本発明に係わる肉盛用焼結体材料
の製造方法の実施態様においては、請求項10に記載し
ているように、金属もしくは合金からなる粉末はガス噴
霧法によって作られた最大粒径が500ミクロン以下の
球状金属もしくは合金粉末であるものとしたことを特徴
としている。
の製造方法の実施態様においては、請求項10に記載し
ているように、金属もしくは合金からなる粉末はガス噴
霧法によって作られた最大粒径が500ミクロン以下の
球状金属もしくは合金粉末であるものとしたことを特徴
としている。
【0017】同じく、本発明に係わる肉盛用焼結体材料
の製造方法の実施態様においては、請求項11に記載し
ているように、金属もしくは合金からなる粉末は水噴霧
法によって作られた最大粒径150ミクロン以下の急冷
金属もしくは合金粉末であるものとしたことを特徴とし
ている。
の製造方法の実施態様においては、請求項11に記載し
ているように、金属もしくは合金からなる粉末は水噴霧
法によって作られた最大粒径150ミクロン以下の急冷
金属もしくは合金粉末であるものとしたことを特徴とし
ている。
【0018】
【発明の作用】本発明に係わる肉盛用焼結体材料は、上
述したように、金属もしくは合金からなる粉末の焼結体
よりなり、その空孔率が10〜50%の範囲内にあるも
のとしたから、この肉盛用焼結体材料をレーザー肉盛加
工の肉盛材料として使用することにより、肉盛加工に際
してレーザー照射時にレーザービームが粉末と粉末との
間の空孔内で乱反射することとなるので、肉盛材料のエ
ネルギー吸収率が従来のフィラーワイヤーに比べてかな
り高いものとなる。
述したように、金属もしくは合金からなる粉末の焼結体
よりなり、その空孔率が10〜50%の範囲内にあるも
のとしたから、この肉盛用焼結体材料をレーザー肉盛加
工の肉盛材料として使用することにより、肉盛加工に際
してレーザー照射時にレーザービームが粉末と粉末との
間の空孔内で乱反射することとなるので、肉盛材料のエ
ネルギー吸収率が従来のフィラーワイヤーに比べてかな
り高いものとなる。
【0019】また、粉末同士が強固に結合していないた
め熱容量が粉末材料に近いものとなるので、粉末に対す
るものとほぼ同等のレーザー入熱で肉盛加工が行えるこ
ととなり、かつまた、従来の粉末を用いた肉盛加工では
不可能である三次元的な加工が行えることとなる。
め熱容量が粉末材料に近いものとなるので、粉末に対す
るものとほぼ同等のレーザー入熱で肉盛加工が行えるこ
ととなり、かつまた、従来の粉末を用いた肉盛加工では
不可能である三次元的な加工が行えることとなる。
【0020】そして、このような作用を十分なものとす
るには、焼結体の空孔率が10%以上であるものとする
ことが望ましいが、焼結体の空孔率が50%よりも高い
と強度が不足することとなって破壊しやすくなるので、
上述した適度の空孔を有することによる作用が得られな
いこととなる。したがって、肉盛用焼結体材料の空孔率
は10%以上、より好ましくは30%以上とするのがよ
く、また、空孔率が高すぎると焼結体の形状を維持する
ことが困難となるので50%以下に抑える必要がある。
るには、焼結体の空孔率が10%以上であるものとする
ことが望ましいが、焼結体の空孔率が50%よりも高い
と強度が不足することとなって破壊しやすくなるので、
上述した適度の空孔を有することによる作用が得られな
いこととなる。したがって、肉盛用焼結体材料の空孔率
は10%以上、より好ましくは30%以上とするのがよ
く、また、空孔率が高すぎると焼結体の形状を維持する
ことが困難となるので50%以下に抑える必要がある。
【0021】本発明に係わる肉盛用焼結体材料において
は、金属もしくは合金からなる粉末が、ガス噴霧粉末よ
りなり、最大粒径が500ミクロン以下の球状金属もし
くは合金粉末からなるものとすることができ、あるいは
また、水噴霧粉末よりなり、最大粒径が150ミクロン
以下の急冷金属もしくは合金粉末からなるものとするこ
とができる。そして、球状粉末の最大粒径が500ミク
ロンを超えたり、急冷粉末の最大粒径が150ミクロン
を超えたりすると、後にも詳細に説明するように、押出
し成形性が低下することとなる。
は、金属もしくは合金からなる粉末が、ガス噴霧粉末よ
りなり、最大粒径が500ミクロン以下の球状金属もし
くは合金粉末からなるものとすることができ、あるいは
また、水噴霧粉末よりなり、最大粒径が150ミクロン
以下の急冷金属もしくは合金粉末からなるものとするこ
とができる。そして、球状粉末の最大粒径が500ミク
ロンを超えたり、急冷粉末の最大粒径が150ミクロン
を超えたりすると、後にも詳細に説明するように、押出
し成形性が低下することとなる。
【0022】本発明に係わる肉盛用焼結体材料はレーザ
ー肉盛加工に際して溶融可能な金属もしくは合金材料で
あり、前記金属もしくは合金からなる粉末が、Fe,C
u,Al,Ti,Si,Ni,Cr,Mn,Co,M
g,B,C,V,Nb,W,Mo,Zr,Ta,Hfの
うち1種または2種以上の元素と製造上不可避的に含ま
れる不純物からなるものとすることができ、適用部品に
おいて必要とされる特性を必要な部位に付加するように
なすことができる。
ー肉盛加工に際して溶融可能な金属もしくは合金材料で
あり、前記金属もしくは合金からなる粉末が、Fe,C
u,Al,Ti,Si,Ni,Cr,Mn,Co,M
g,B,C,V,Nb,W,Mo,Zr,Ta,Hfの
うち1種または2種以上の元素と製造上不可避的に含ま
れる不純物からなるものとすることができ、適用部品に
おいて必要とされる特性を必要な部位に付加するように
なすことができる。
【0023】また、前記金属もしくは合金からなる粉末
が、C:5重量%以下、Si:5重量%以下、および場
合によってはさらにCr,Mo,W,V,Nb,Ta,
Ti,Zr,Hfのうち1種または2種以上を必要に応
じて適宜含み、残部Fe,Ni,Coのうち1種または
2種以上の元素と製造上不可避的に含まれる不純物から
なるものとすることができ、耐摩耗性および耐熱性が必
要とされる適用部品の必要な部位にそれらの特性を付加
するようになすことができる。
が、C:5重量%以下、Si:5重量%以下、および場
合によってはさらにCr,Mo,W,V,Nb,Ta,
Ti,Zr,Hfのうち1種または2種以上を必要に応
じて適宜含み、残部Fe,Ni,Coのうち1種または
2種以上の元素と製造上不可避的に含まれる不純物から
なるものとすることができ、耐摩耗性および耐熱性が必
要とされる適用部品の必要な部位にそれらの特性を付加
するようになすことができる。
【0024】次に、上記成分とするのが好ましい限定理
由を説明する。
由を説明する。
【0025】C:5重量%以下 Cは硬さを増すのに最も有効な元素であり、添加量の増
加に伴い硬さが増加する。また、Cは融点を下げる元素
であり、肉盛加工時の溶かし易さの向上に効果がある。
しかし、過剰に添加すると脆くなり、かつ融点低下の効
果もなくなるので、5重量%以下とするのが良い。
加に伴い硬さが増加する。また、Cは融点を下げる元素
であり、肉盛加工時の溶かし易さの向上に効果がある。
しかし、過剰に添加すると脆くなり、かつ融点低下の効
果もなくなるので、5重量%以下とするのが良い。
【0026】Si:5重量%以下 Siは融点を低下させる元素であり、レーザー肉盛加工
の湯流れ性を改善する効果がある。しかし、過剰に添加
すると金属間化合物を生成して脆くなることがあるの
で、5重量%以下とするのがよい。
の湯流れ性を改善する効果がある。しかし、過剰に添加
すると金属間化合物を生成して脆くなることがあるの
で、5重量%以下とするのがよい。
【0027】本発明に係わる肉盛用焼結体材料の製造方
法は、前記粉末を有機または無機バインダーと混合し押
出し法により成形した後焼結するようにしたから、棒状
ないしはリボン状に形状付与されることとなるので三次
元的な肉盛加工が行えることとなる。また、粉末を成形
して供給することにより、供給される粉末量に対する肉
盛加工に消費される粉末量の割合を高くできることか
ら、部品コストの上昇要因を低減できることとなる。
法は、前記粉末を有機または無機バインダーと混合し押
出し法により成形した後焼結するようにしたから、棒状
ないしはリボン状に形状付与されることとなるので三次
元的な肉盛加工が行えることとなる。また、粉末を成形
して供給することにより、供給される粉末量に対する肉
盛加工に消費される粉末量の割合を高くできることか
ら、部品コストの上昇要因を低減できることとなる。
【0028】そして、粉末を押出し法により成形すると
きのバインダーがメチルセルロース系の有機バインダー
であり、粉末に対する混合量が1〜5重量%、好ましく
は2〜4重量%であって、焼結前または焼結時にバイン
ダーを除去するようになすこともできるが、この場合、
バインダーの混合量が少なすぎると粉末混練物の硬さが
高くなって成形荷重が不安定なものとなることにより押
出しができない傾向となり、多すぎると粉末混練物の硬
さが低くなり、強度が不足して押出し時に端部にササク
レ上の形状欠陥を生じる傾向となるため、バインダーの
混合量を2〜4重量%とするのがより好ましく、多少の
欠陥を許容するとしても1〜5重量%とするのがよい。
きのバインダーがメチルセルロース系の有機バインダー
であり、粉末に対する混合量が1〜5重量%、好ましく
は2〜4重量%であって、焼結前または焼結時にバイン
ダーを除去するようになすこともできるが、この場合、
バインダーの混合量が少なすぎると粉末混練物の硬さが
高くなって成形荷重が不安定なものとなることにより押
出しができない傾向となり、多すぎると粉末混練物の硬
さが低くなり、強度が不足して押出し時に端部にササク
レ上の形状欠陥を生じる傾向となるため、バインダーの
混合量を2〜4重量%とするのがより好ましく、多少の
欠陥を許容するとしても1〜5重量%とするのがよい。
【0029】ここで、バインダーはメチルセルロース系
の有機バインダーが好ましいとしたのは、水溶性のバイ
ンダーであるため成形作業および加熱による分解が安全
でありかつ容易であるためである。
の有機バインダーが好ましいとしたのは、水溶性のバイ
ンダーであるため成形作業および加熱による分解が安全
でありかつ容易であるためである。
【0030】このバインダーは、焼結前に除去すること
ができるが、焼結時とくに焼結時の昇温過程で除去する
こともできる。
ができるが、焼結時とくに焼結時の昇温過程で除去する
こともできる。
【0031】また、粉末を押出し法により成形するとき
に使用したバインダーを大気中300℃以下で加熱して
バインダー除去後の混合物のバインダー残留量を25〜
50%とするようになすことも必要に応じて望ましい。
これは、バインダーを完全に除去すると、バインダー除
去後の混合物の強度が低くなり過ぎるため、手では触れ
がたくなり、焼結体材料を製造する際の作業性を害する
傾向となるためである。しかしながら、バインダーの残
留量が多すぎると、次の焼結工程時にバインダーが膨脹
して焼結中に混合物を破損することになるので、バイン
ダーを残留させるとしても50%以下とするのがよい。
に使用したバインダーを大気中300℃以下で加熱して
バインダー除去後の混合物のバインダー残留量を25〜
50%とするようになすことも必要に応じて望ましい。
これは、バインダーを完全に除去すると、バインダー除
去後の混合物の強度が低くなり過ぎるため、手では触れ
がたくなり、焼結体材料を製造する際の作業性を害する
傾向となるためである。しかしながら、バインダーの残
留量が多すぎると、次の焼結工程時にバインダーが膨脹
して焼結中に混合物を破損することになるので、バイン
ダーを残留させるとしても50%以下とするのがよい。
【0032】このバインダーは、加熱するとガス化して
蒸発するので、焼結中にバインダーを除去しながら焼結
を行なうようにすることも可能であるが、炉への挿入量
が増えると焼結炉を汚損し、焼結炉の特性を損なうこと
もありうるので、これらについても考慮するのがよい。
蒸発するので、焼結中にバインダーを除去しながら焼結
を行なうようにすることも可能であるが、炉への挿入量
が増えると焼結炉を汚損し、焼結炉の特性を損なうこと
もありうるので、これらについても考慮するのがよい。
【0033】また、バインダーは200℃以上で分解
し、300℃を超えると急速な分解を起こし、残留量の
制御が困難になる傾向となる。したがって、加熱温度は
300℃以下とするのが好ましいが、高温制御に適した
真空焼結炉は脱バインダーに適した低温の制御が困難で
あるので、バインダーは低温制御専用の炉で焼結前にあ
らかじめ除去しておくことが必要に応じて望ましい。
し、300℃を超えると急速な分解を起こし、残留量の
制御が困難になる傾向となる。したがって、加熱温度は
300℃以下とするのが好ましいが、高温制御に適した
真空焼結炉は脱バインダーに適した低温の制御が困難で
あるので、バインダーは低温制御専用の炉で焼結前にあ
らかじめ除去しておくことが必要に応じて望ましい。
【0034】一方、バインダーを完全に除去すると、金
属もしくは合金粉末の結合力がないためその後に脱バイ
ンダーした混練物の成形体を焼結炉に入れ換える際の取
り扱いに支障を生じることもあるため、成形体には最少
限度のバインダーを残留させることが望ましく、この残
留量は最初のバインダー添加量のおよそ25%である
が、添加量の多いものは金属もしくは合金粉末の充填密
度が低くなるため最大50%程度とするのが良い。
属もしくは合金粉末の結合力がないためその後に脱バイ
ンダーした混練物の成形体を焼結炉に入れ換える際の取
り扱いに支障を生じることもあるため、成形体には最少
限度のバインダーを残留させることが望ましく、この残
留量は最初のバインダー添加量のおよそ25%である
が、添加量の多いものは金属もしくは合金粉末の充填密
度が低くなるため最大50%程度とするのが良い。
【0035】また、高温で加熱するとバインダー除去中
にバインダーが膨脹して混合物の成形体を破損してしま
うこともありうるため、加熱温度は300℃以下とする
ことが望ましい。
にバインダーが膨脹して混合物の成形体を破損してしま
うこともありうるため、加熱温度は300℃以下とする
ことが望ましい。
【0036】他方、バインダーの除去を行なった混合物
の成形体の取り扱いを行わないようにするために、焼結
と同時にバインダーの除去を行うようにすることも可能
である。しかし、バインダーの除去を焼結と同時に一工
程で実施する場合であってもバインダーの除去に関する
工程では上記と同様の現象が起きるため、バインダー除
去の際の加熱温度は300℃以下とすることが望まし
い。
の成形体の取り扱いを行わないようにするために、焼結
と同時にバインダーの除去を行うようにすることも可能
である。しかし、バインダーの除去を焼結と同時に一工
程で実施する場合であってもバインダーの除去に関する
工程では上記と同様の現象が起きるため、バインダー除
去の際の加熱温度は300℃以下とすることが望まし
い。
【0037】そして、バインダー除去後の焼結に際して
は、真空中もしくは酸化雰囲気以外の雰囲気中で焼結し
て焼結密度がその粉末材料の真密度の50〜90%とな
るように焼結することができ、これによって得られた肉
盛用焼結体材料は、レーザー肉盛加工時の取扱いにとっ
て必要かつ十分な強度を有するものとなり、三次元形状
のレーザー肉盛加工を可能にするとともに、レーザービ
ームの出力を粉末並みに少ないものにすることを可能に
する。
は、真空中もしくは酸化雰囲気以外の雰囲気中で焼結し
て焼結密度がその粉末材料の真密度の50〜90%とな
るように焼結することができ、これによって得られた肉
盛用焼結体材料は、レーザー肉盛加工時の取扱いにとっ
て必要かつ十分な強度を有するものとなり、三次元形状
のレーザー肉盛加工を可能にするとともに、レーザービ
ームの出力を粉末並みに少ないものにすることを可能に
する。
【0038】このとき、焼結密度が50%よりも低い
と、焼結体の強度が不足して取り扱い中に破損する傾向
となり、焼結密度が90%よりも高いと溶融のために必
要となるエネルギーが大きくなって焼結体を肉盛材料と
して使用する効果が少ない傾向となる。
と、焼結体の強度が不足して取り扱い中に破損する傾向
となり、焼結密度が90%よりも高いと溶融のために必
要となるエネルギーが大きくなって焼結体を肉盛材料と
して使用する効果が少ない傾向となる。
【0039】また、焼結体が酸化した場合にも表面の緻
密化が発生し、レーザービーム照射時に悪影響があるた
め焼結中の雰囲気は非酸化雰囲気とするのが良い。ただ
し、使用する粉末の組成によっては所要の焼結体特性を
得ることができるようにするために適当な雰囲気に調整
することは自明であり、焼結条件をそれぞれの粉末の組
成によって調整するのがよいことはいうまでもない。
密化が発生し、レーザービーム照射時に悪影響があるた
め焼結中の雰囲気は非酸化雰囲気とするのが良い。ただ
し、使用する粉末の組成によっては所要の焼結体特性を
得ることができるようにするために適当な雰囲気に調整
することは自明であり、焼結条件をそれぞれの粉末の組
成によって調整するのがよいことはいうまでもない。
【0040】本発明に係わる肉盛用焼結体材料の製造方
法において、金属もしくは合金からなる粉末はガス噴霧
法によって作られた最大粒径が500ミクロン以下の球
状金属もしくは合金粉末であるものとすることができ、
これによって、混合物を押出し成形したときの形状形成
を容易にし、レーザー照射時のレーザービームの乱反射
を効率的に起こしてエネルギー吸収率を高めうるものと
なる。
法において、金属もしくは合金からなる粉末はガス噴霧
法によって作られた最大粒径が500ミクロン以下の球
状金属もしくは合金粉末であるものとすることができ、
これによって、混合物を押出し成形したときの形状形成
を容易にし、レーザー照射時のレーザービームの乱反射
を効率的に起こしてエネルギー吸収率を高めうるものと
なる。
【0041】ここで、最大粒径を500ミクロンとした
のは、粉末が500ミクロンを超える粒径の場合、押出
し加工したときの形状形成や焼結が困難になり、焼結体
の空孔の分布が不均一になり、レーザー照射による溶融
量がばらつき、肉盛加工が不安定になる傾向となるため
である。また、粉末自体を肉盛材料として使用する場合
のように粉末の流動性を阻害する微細粒を篩い分けして
除去する必要がなく、粒度分布の範囲を大幅に広げうる
ものとなる。そして、これにより肉盛材料の製造コスト
の低減がもたらされ、部品コストの上昇要因が軽減され
ることとなる。
のは、粉末が500ミクロンを超える粒径の場合、押出
し加工したときの形状形成や焼結が困難になり、焼結体
の空孔の分布が不均一になり、レーザー照射による溶融
量がばらつき、肉盛加工が不安定になる傾向となるため
である。また、粉末自体を肉盛材料として使用する場合
のように粉末の流動性を阻害する微細粒を篩い分けして
除去する必要がなく、粒度分布の範囲を大幅に広げうる
ものとなる。そして、これにより肉盛材料の製造コスト
の低減がもたらされ、部品コストの上昇要因が軽減され
ることとなる。
【0042】また、他の製造方法においては、金属もし
くは合金からなる粉末は水噴霧法によって作られた最大
粒径150ミクロン以下の急冷金属もしくは合金粉末で
あるものとすることができ、これによって、混合物を押
出し成形したときの形状形成を容易にし、レーザー照射
時のレーザービームの乱反射を効率的に起こしてエネル
ギー吸収率を高めうるものとなる。
くは合金からなる粉末は水噴霧法によって作られた最大
粒径150ミクロン以下の急冷金属もしくは合金粉末で
あるものとすることができ、これによって、混合物を押
出し成形したときの形状形成を容易にし、レーザー照射
時のレーザービームの乱反射を効率的に起こしてエネル
ギー吸収率を高めうるものとなる。
【0043】ここで、最大粒径を150ミクロンとした
のは、水噴霧法による粉末は表面が不規則形状でレーザ
ービームの乱反射を起こすためには有利であるものの、
150ミクロン超過の粒径では粉末の不規則形状化が著
しくなり、混合物の流動性が悪くなって、押出し成形が
困難になる傾向となる。このため、最大粒径を150ミ
クロン以下とするのが良い。また、粉末の組成によって
はガス噴霧粉に比較して肉盛材料の製造コストのさらな
る低減がもたらされることとなり、部品コストの上昇要
因が軽減されることとなる。
のは、水噴霧法による粉末は表面が不規則形状でレーザ
ービームの乱反射を起こすためには有利であるものの、
150ミクロン超過の粒径では粉末の不規則形状化が著
しくなり、混合物の流動性が悪くなって、押出し成形が
困難になる傾向となる。このため、最大粒径を150ミ
クロン以下とするのが良い。また、粉末の組成によって
はガス噴霧粉に比較して肉盛材料の製造コストのさらな
る低減がもたらされることとなり、部品コストの上昇要
因が軽減されることとなる。
【0044】
【発明の効果】本発明に係わる肉盛用焼結体材料は、請
求項1に記載しているように、金属もしくは合金からな
る粉末の焼結体よりなり、その空孔率が10〜50%の
範囲にあるものとしたから、この肉盛用焼結体材料をレ
ーザー肉盛加工の肉盛材料として使用することにより、
肉盛加工に際してのレーザー照射時にレーザービームが
粉末と粉末との間の空孔内で乱反射することとなるの
で、肉盛材料のエネルギー吸収率を従来のフィラーワイ
ヤーに比べてかなり高いものとすることが可能であって
入熱量を少ないものとすることが可能であり、生産性の
向上と部品コストの低減を実現することが可能であると
いう著しく優れた効果がもたらされる。また、粉末同士
が強固に結合していないため熱容量が粉末材料に近いも
のとなるので、粉末に対するものとほぼ同等のレーザー
入熱で肉盛加工を行うことが可能となり、かつまた、三
次元的な加工を行うことが可能になるという著しく優れ
た効果がもたらされる。
求項1に記載しているように、金属もしくは合金からな
る粉末の焼結体よりなり、その空孔率が10〜50%の
範囲にあるものとしたから、この肉盛用焼結体材料をレ
ーザー肉盛加工の肉盛材料として使用することにより、
肉盛加工に際してのレーザー照射時にレーザービームが
粉末と粉末との間の空孔内で乱反射することとなるの
で、肉盛材料のエネルギー吸収率を従来のフィラーワイ
ヤーに比べてかなり高いものとすることが可能であって
入熱量を少ないものとすることが可能であり、生産性の
向上と部品コストの低減を実現することが可能であると
いう著しく優れた効果がもたらされる。また、粉末同士
が強固に結合していないため熱容量が粉末材料に近いも
のとなるので、粉末に対するものとほぼ同等のレーザー
入熱で肉盛加工を行うことが可能となり、かつまた、三
次元的な加工を行うことが可能になるという著しく優れ
た効果がもたらされる。
【0045】そして、請求項2に記載しているように、
金属もしくは合金からなる粉末が、ガス噴霧粉末よりな
り、最大粒径が500ミクロン以下の球状金属もしくは
合金粉末からなるものとすることによって、焼結体材料
中の空孔の分布を均一なものとすることができ、レーザ
ー照射による溶融量のばらつきを少なくし、安定したレ
ーザー肉盛加工を行うことが可能であるという著しく優
れた効果がもたらされる。
金属もしくは合金からなる粉末が、ガス噴霧粉末よりな
り、最大粒径が500ミクロン以下の球状金属もしくは
合金粉末からなるものとすることによって、焼結体材料
中の空孔の分布を均一なものとすることができ、レーザ
ー照射による溶融量のばらつきを少なくし、安定したレ
ーザー肉盛加工を行うことが可能であるという著しく優
れた効果がもたらされる。
【0046】また、請求項3に記載しているように、金
属もしくは合金からなる粉末が、水噴霧粉末よりなり、
最大粒径が150ミクロン以下の急冷金属もしくは合金
粉末からなるものとすることによって、表面が不規則形
状である水噴霧粉末の特長を活かしてレーザービームの
乱反射を起こしやすいものとすることが可能であり、少
ないエネルギーで安定したレーザー肉盛加工を効率良く
行うことが可能であるという著しく優れた効果がもたら
される。
属もしくは合金からなる粉末が、水噴霧粉末よりなり、
最大粒径が150ミクロン以下の急冷金属もしくは合金
粉末からなるものとすることによって、表面が不規則形
状である水噴霧粉末の特長を活かしてレーザービームの
乱反射を起こしやすいものとすることが可能であり、少
ないエネルギーで安定したレーザー肉盛加工を効率良く
行うことが可能であるという著しく優れた効果がもたら
される。
【0047】さらにまた、請求項4に記載しているよう
に、金属もしくは合金からなる粉末が、Fe,Cu,A
l,Ti,Si,Ni,Cr,Mn,Co,Mg,B,
C,V,Nb,W,Mo,Zr,Ta,Hfのうち1種
または2種以上の元素と製造上不可避的に含まれる不純
物からなるものとすることによって、適用部品において
必要とされる特性を必要な部位に付加することが容易に
可能になるという著しく優れた効果がもたらされる。
に、金属もしくは合金からなる粉末が、Fe,Cu,A
l,Ti,Si,Ni,Cr,Mn,Co,Mg,B,
C,V,Nb,W,Mo,Zr,Ta,Hfのうち1種
または2種以上の元素と製造上不可避的に含まれる不純
物からなるものとすることによって、適用部品において
必要とされる特性を必要な部位に付加することが容易に
可能になるという著しく優れた効果がもたらされる。
【0048】さらにまた、請求項5に記載しているよう
に、金属もしくは合金からなる粉末が、C:5重量%以
下、Si:5重量%以下、および場合によってはさらに
Cr,Mo,W,V,Nb,Ta,Ti,Zr,Hfの
うち1種または2種以上を適宜含み残部Fe,Ni,C
oのうち1種または2種以上の元素と製造上不可避的に
含まれる不純物からなるものとすることによって、耐摩
耗性および耐熱性が必要とされる適用部品の必要な部位
にそれらの特性を付加することが容易に可能になるとい
う著しく優れた効果がもたらされる。
に、金属もしくは合金からなる粉末が、C:5重量%以
下、Si:5重量%以下、および場合によってはさらに
Cr,Mo,W,V,Nb,Ta,Ti,Zr,Hfの
うち1種または2種以上を適宜含み残部Fe,Ni,C
oのうち1種または2種以上の元素と製造上不可避的に
含まれる不純物からなるものとすることによって、耐摩
耗性および耐熱性が必要とされる適用部品の必要な部位
にそれらの特性を付加することが容易に可能になるとい
う著しく優れた効果がもたらされる。
【0049】本発明に係わる肉盛用焼結体材料の製造方
法は、請求項6に記載しているように、請求項1ないし
5のいずれかに記載の金属もしくは合金からなる粉末を
有機または無機バインダーと混合し押出し法により成形
した後焼結するようにしたから、棒状ないしはリボン状
に形状付与されることとなるので、三次元的な肉盛加工
を行うことが可能となり、また、粉末を成形して供給す
ることにより、供給される粉末量に対する肉盛加工に消
費される粉末量の割合を高くできるので、部品コストの
上昇要因を低減することが可能になるという著しく優れ
た効果がもたらされる。
法は、請求項6に記載しているように、請求項1ないし
5のいずれかに記載の金属もしくは合金からなる粉末を
有機または無機バインダーと混合し押出し法により成形
した後焼結するようにしたから、棒状ないしはリボン状
に形状付与されることとなるので、三次元的な肉盛加工
を行うことが可能となり、また、粉末を成形して供給す
ることにより、供給される粉末量に対する肉盛加工に消
費される粉末量の割合を高くできるので、部品コストの
上昇要因を低減することが可能になるという著しく優れ
た効果がもたらされる。
【0050】そして、請求項7に記載しているように、
粉末を押出し法により成形するときのバインダーがメチ
ルセルロース系の有機バインダーであり、粉末に対する
混合量が1〜5重量%、好ましくは2〜4重量%であっ
て、焼結前または焼結時にバインダーを除去するようし
たから、粉末混練物の押出し法による成形を安定して行
うことが可能であって棒状ないしはリボン状に形状付与
された肉盛用焼結体材料を製造することが可能であると
いう著しく優れた効果がもたらされ、バインダーをメチ
ルセルロース系の有機バインダーとすることによって、
水溶性のバインダーであるため成形作業および加熱によ
る分解が安全でかつ容易に行えることになるという著し
く優れた効果がもたらされる。
粉末を押出し法により成形するときのバインダーがメチ
ルセルロース系の有機バインダーであり、粉末に対する
混合量が1〜5重量%、好ましくは2〜4重量%であっ
て、焼結前または焼結時にバインダーを除去するようし
たから、粉末混練物の押出し法による成形を安定して行
うことが可能であって棒状ないしはリボン状に形状付与
された肉盛用焼結体材料を製造することが可能であると
いう著しく優れた効果がもたらされ、バインダーをメチ
ルセルロース系の有機バインダーとすることによって、
水溶性のバインダーであるため成形作業および加熱によ
る分解が安全でかつ容易に行えることになるという著し
く優れた効果がもたらされる。
【0051】そしてまた、請求項8に記載しているよう
に、粉末を押出し法により成形するときに使用したバイ
ンダーを大気中300℃以下で加熱して残留バインダー
量を25〜50%とした後焼結してバインダーを除去す
るようになすことによって、焼結体材料を製造する際の
作業性を良好なものにすることが可能であり、残留バイ
ンダー量を適切なものにすることによって金属もしくは
合金粉末の充填密度を低下させることなく粉末間の結合
力を適度に有するものとして押出し成形体を焼結炉に入
れ換える際の取り扱いを容易なものにすることが可能で
あるという著しく優れた効果がもたらされる。
に、粉末を押出し法により成形するときに使用したバイ
ンダーを大気中300℃以下で加熱して残留バインダー
量を25〜50%とした後焼結してバインダーを除去す
るようになすことによって、焼結体材料を製造する際の
作業性を良好なものにすることが可能であり、残留バイ
ンダー量を適切なものにすることによって金属もしくは
合金粉末の充填密度を低下させることなく粉末間の結合
力を適度に有するものとして押出し成形体を焼結炉に入
れ換える際の取り扱いを容易なものにすることが可能で
あるという著しく優れた効果がもたらされる。
【0052】さらにまた、請求項9に記載しているよう
に、焼結に際し真空中もしくは酸化雰囲気以外の雰囲気
中で焼結して焼結密度がその粉末材料の真密度の50〜
90%となるように焼結するようになすことによって、
ここで得られた焼結体材料はレーザー肉盛加工時の取り
扱いにとって必要かつ十分な強度を有するものとするこ
とが可能であり、三次元形状のレーザー肉盛加工を可能
にするとともに、レーザービームの出力を粉末並みに少
ないものにすることが可能になるという著しく優れた効
果がもたらされる。
に、焼結に際し真空中もしくは酸化雰囲気以外の雰囲気
中で焼結して焼結密度がその粉末材料の真密度の50〜
90%となるように焼結するようになすことによって、
ここで得られた焼結体材料はレーザー肉盛加工時の取り
扱いにとって必要かつ十分な強度を有するものとするこ
とが可能であり、三次元形状のレーザー肉盛加工を可能
にするとともに、レーザービームの出力を粉末並みに少
ないものにすることが可能になるという著しく優れた効
果がもたらされる。
【0053】さらにまた、請求項10に記載しているよ
うに、金属もしくは合金からなる粉末はガス噴霧法によ
って作られた最大粒径が500ミクロン以下の球状金属
もしくは合金粉末であるものとすることによって、混合
物を押出し成形したときの形状形成を容易なものにする
ことが可能であり、レーザー肉盛加工に際してはレーザ
ー照射時のレーザービームの乱反射を効率的に起こして
エネルギー吸収率を高めることが可能であり、少ない入
熱エネルギーで安定した肉盛加工を行うことが可能であ
るという著しく優れた効果がもたらされる。
うに、金属もしくは合金からなる粉末はガス噴霧法によ
って作られた最大粒径が500ミクロン以下の球状金属
もしくは合金粉末であるものとすることによって、混合
物を押出し成形したときの形状形成を容易なものにする
ことが可能であり、レーザー肉盛加工に際してはレーザ
ー照射時のレーザービームの乱反射を効率的に起こして
エネルギー吸収率を高めることが可能であり、少ない入
熱エネルギーで安定した肉盛加工を行うことが可能であ
るという著しく優れた効果がもたらされる。
【0054】さらにまた、請求項11に記載しているよ
うに、金属もしくは合金からなる粉末は、水噴霧法によ
って作られた最大粒径150ミクロン以下の急冷金属も
しくは合金粉末であるものとすることによって、混合物
を押出し成形したときの形状形成を容易なものにするこ
とが可能であり、レーザー肉盛加工に際してはレーザー
照射時のレーザービームの乱反射を効率的に起こしてエ
ネルギー吸収率を高めることが可能であり、少ない入熱
エネルギーで安定した肉盛加工を行うことが可能である
という著しく優れた効果がもたらされる。
うに、金属もしくは合金からなる粉末は、水噴霧法によ
って作られた最大粒径150ミクロン以下の急冷金属も
しくは合金粉末であるものとすることによって、混合物
を押出し成形したときの形状形成を容易なものにするこ
とが可能であり、レーザー肉盛加工に際してはレーザー
照射時のレーザービームの乱反射を効率的に起こしてエ
ネルギー吸収率を高めることが可能であり、少ない入熱
エネルギーで安定した肉盛加工を行うことが可能である
という著しく優れた効果がもたらされる。
【0055】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明するが、
本発明はこのような実施例に限定されないことはいうま
でもない。
本発明はこのような実施例に限定されないことはいうま
でもない。
【0056】(実施例1)この実施例では、粉末として最
大粒径が500ミクロン(分級篩網32メッシュ)であ
って主たる化学成分が3重量%C−2重量%Si−3重
量%Cr−残部Feであるガス噴霧合金粉末を使用し、
この合金粉末:100重量部にメチルセルロース系有機
バインダー:2〜7重量部を配合して5分間混合した。
次いで、溶剤として水:18〜30重量部を注入し、1
0分間混合して混練した。この混練終了時における混練
物の硬さ(日本碍子製クレイハードネステスターによ
る)は表1に示すように約2.0〜3.5であった。
大粒径が500ミクロン(分級篩網32メッシュ)であ
って主たる化学成分が3重量%C−2重量%Si−3重
量%Cr−残部Feであるガス噴霧合金粉末を使用し、
この合金粉末:100重量部にメチルセルロース系有機
バインダー:2〜7重量部を配合して5分間混合した。
次いで、溶剤として水:18〜30重量部を注入し、1
0分間混合して混練した。この混練終了時における混練
物の硬さ(日本碍子製クレイハードネステスターによ
る)は表1に示すように約2.0〜3.5であった。
【0057】次に、後工程での混練物中の細かい気泡に
よる悪影響を防止するため、混練物を減圧下で2分間脱
気した。この脱気終了後の混合物の硬さは同じく表1に
示すように約7.5〜8.0であった。
よる悪影響を防止するため、混練物を減圧下で2分間脱
気した。この脱気終了後の混合物の硬さは同じく表1に
示すように約7.5〜8.0であった。
【0058】次いで、混練物の押出しに際しては、プラ
ンジャー式押出し機(シリンダー径30mm)を用い、
断面の厚さ:1.5mm×幅:2.5mm、長さ:約5
0cmに押出し成形した。なお、このときのヘッドスピ
ードは40mm/minとした。また、成形に際しての
押出し荷重は同じく表1に示すように120〜180k
gとした。
ンジャー式押出し機(シリンダー径30mm)を用い、
断面の厚さ:1.5mm×幅:2.5mm、長さ:約5
0cmに押出し成形した。なお、このときのヘッドスピ
ードは40mm/minとした。また、成形に際しての
押出し荷重は同じく表1に示すように120〜180k
gとした。
【0059】次に、成形体に約100℃の熱風を吹きつ
けて乾燥した。このとき、乾燥後の水分量は同じく表1
に示すように約8.0〜8.5%であった。
けて乾燥した。このとき、乾燥後の水分量は同じく表1
に示すように約8.0〜8.5%であった。
【0060】そして、押出し成形の際の成形性評価を行
ったところ、同じく表1に示す結果であった。
ったところ、同じく表1に示す結果であった。
【0061】
【表1】
【0062】表1に示すように、バインダー添加量が多
すぎる成形体Eでは、粉末混練物の硬さが低くなり、強
度が不足して押出し時に端部にササクレ状の形状欠陥を
生じていた。
すぎる成形体Eでは、粉末混練物の硬さが低くなり、強
度が不足して押出し時に端部にササクレ状の形状欠陥を
生じていた。
【0063】次に、上記成形体A〜Dをセラミック板上
にて大気中加熱してバインダーを除去した。このときの
バインダー残留率は表2より算出されるように添加量の
40〜50%となるようにした。
にて大気中加熱してバインダーを除去した。このときの
バインダー残留率は表2より算出されるように添加量の
40〜50%となるようにした。
【0064】次いで、焼結に際しては、真空焼結炉を用
いて1150〜1250℃×60分の加熱とした。そし
て、焼結体の焼結密度を測定するにあたり、パラフィン
を溶融させた中に焼結体を浸し、次いで取り出した後自
然冷却で気孔の封孔を行ない水中法によって測定した。
この結果、表2に示すように、焼結密度は相対密度で約
45〜99%であった。
いて1150〜1250℃×60分の加熱とした。そし
て、焼結体の焼結密度を測定するにあたり、パラフィン
を溶融させた中に焼結体を浸し、次いで取り出した後自
然冷却で気孔の封孔を行ない水中法によって測定した。
この結果、表2に示すように、焼結密度は相対密度で約
45〜99%であった。
【0065】次いで、このようにして得た肉盛用焼結体
材料を溶接材料として用い、Nd:YAGレーザーを照
射すると共に、Arシールドガスを送給しながらレーザ
ー肉盛加工を行った。このレーザー肉盛加工において
は、肉盛加工の幅に合わせて焼結体材料の幅を1〜2m
mにあらかじめ加工したものを使用した。このレーザー
肉盛加工による評価結果を同じく表2に示す。
材料を溶接材料として用い、Nd:YAGレーザーを照
射すると共に、Arシールドガスを送給しながらレーザ
ー肉盛加工を行った。このレーザー肉盛加工において
は、肉盛加工の幅に合わせて焼結体材料の幅を1〜2m
mにあらかじめ加工したものを使用した。このレーザー
肉盛加工による評価結果を同じく表2に示す。
【0066】
【表2】
【0067】この結果、表2に示すように、バインダー
の残留率が0%であるNo.2の焼結体材料では成形体
の強度が低くなりすぎて成形体の段階で破損してしま
い、また、焼結体材料の密度が高すぎるNo.6,N
o.9ではレーザー肉盛加工の際に溶融のために必要と
なるエネルギーが大きくなるので空孔を有する焼結体を
肉盛材料として使用した場合と同程度の入熱量では入熱
不足となり、焼結体材料の密度が低すぎるNo.7,N
o.10ではその強度が不足して取り扱い中に破損して
しまった。
の残留率が0%であるNo.2の焼結体材料では成形体
の強度が低くなりすぎて成形体の段階で破損してしま
い、また、焼結体材料の密度が高すぎるNo.6,N
o.9ではレーザー肉盛加工の際に溶融のために必要と
なるエネルギーが大きくなるので空孔を有する焼結体を
肉盛材料として使用した場合と同程度の入熱量では入熱
不足となり、焼結体材料の密度が低すぎるNo.7,N
o.10ではその強度が不足して取り扱い中に破損して
しまった。
【0068】
【実施例2】この実施例では、粉末として最大粒径が1
50ミクロン(分級篩網100メッシュ)であって主た
る化学成分が4重量%C−1重量%Si−3重量%Cr
−残部Feであるガス噴霧合金粉末を使用し、この合金
粉末:100重量部にメチルセルロース系有機バインダ
ー:2〜7重量部を配合して5分間混合した。次いで、
溶剤として水:18〜30重量部を注入し、10分間混
合して混練した。この混練終了時における混練物の硬さ
(日本碍子製クレイハードネステスターによる)は表3
に示すように約3.0であった。
50ミクロン(分級篩網100メッシュ)であって主た
る化学成分が4重量%C−1重量%Si−3重量%Cr
−残部Feであるガス噴霧合金粉末を使用し、この合金
粉末:100重量部にメチルセルロース系有機バインダ
ー:2〜7重量部を配合して5分間混合した。次いで、
溶剤として水:18〜30重量部を注入し、10分間混
合して混練した。この混練終了時における混練物の硬さ
(日本碍子製クレイハードネステスターによる)は表3
に示すように約3.0であった。
【0069】次に、後工程での混練物中の細かい気泡に
よる悪影響を防止するため、混練物を減圧下で2分間脱
気した。この脱気終了後の混合物の硬さは同じく表3に
示すように約7.5であった。
よる悪影響を防止するため、混練物を減圧下で2分間脱
気した。この脱気終了後の混合物の硬さは同じく表3に
示すように約7.5であった。
【0070】次いで、混練物の押出しに際しては、プラ
ンジャー式押出し機(シリンダー径30mm)を用い、
断面の厚さ:1.5mm×幅:2.5mm、長さ:約5
0cmに押出し成形した。なお、このときのヘッドスピ
ードは40mm/minとした。また、成形に際しての
押出し荷重は同じく表3に示すように120〜210k
gとした。
ンジャー式押出し機(シリンダー径30mm)を用い、
断面の厚さ:1.5mm×幅:2.5mm、長さ:約5
0cmに押出し成形した。なお、このときのヘッドスピ
ードは40mm/minとした。また、成形に際しての
押出し荷重は同じく表3に示すように120〜210k
gとした。
【0071】次に、成形体に約100℃の熱風を吹きつ
けて乾燥した。このとき、乾燥後の水分量は同じく表3
に示すように約8%であった。
けて乾燥した。このとき、乾燥後の水分量は同じく表3
に示すように約8%であった。
【0072】そして、押出し成形の際の成形性評価を行
ったところ、同じく表3に示す結果であった。
ったところ、同じく表3に示す結果であった。
【0073】
【表3】
【0074】表3に示すように、バインダー添加量が多
すぎる成形体Jでは、粉末混練物の硬さが低くなり、強
度が不足して押出し時に端部にササクレ状の形状欠陥を
生じていた。
すぎる成形体Jでは、粉末混練物の硬さが低くなり、強
度が不足して押出し時に端部にササクレ状の形状欠陥を
生じていた。
【0075】次に、上記成形体F〜Iをセラミック板上
にて大気中加熱してバインダーを除去した。このときの
バインダー残留率は表4より算出されるように添加量の
40〜50%となるようにした。
にて大気中加熱してバインダーを除去した。このときの
バインダー残留率は表4より算出されるように添加量の
40〜50%となるようにした。
【0076】次いで、焼結に際しては、真空焼結炉を用
いて1150〜1250℃×60分の加熱とした。そし
て、焼結体の焼結密度を測定するにあたり、パラフィン
を溶融させた中に焼結体を浸し、次いで取り出した後自
然冷却で気孔の封孔を行ない、水中法によって測定し
た。この結果、表4に示すように、焼結密度は相対密度
で約45〜99%であった。
いて1150〜1250℃×60分の加熱とした。そし
て、焼結体の焼結密度を測定するにあたり、パラフィン
を溶融させた中に焼結体を浸し、次いで取り出した後自
然冷却で気孔の封孔を行ない、水中法によって測定し
た。この結果、表4に示すように、焼結密度は相対密度
で約45〜99%であった。
【0077】次いで、このようにして得た肉盛用焼結体
材料を溶接材料として用い、Nd:YAGレーザーを照
射すると共に、Arシールドガスを送給しながらレーザ
ー肉盛加工を行った。このレーザー肉盛加工において
は、肉盛加工の幅に合わせて焼結体材料の幅を1〜2m
mにあらかじめ加工したものを使用した。このレーザー
肉盛加工による評価結果を同じく表4に示す。
材料を溶接材料として用い、Nd:YAGレーザーを照
射すると共に、Arシールドガスを送給しながらレーザ
ー肉盛加工を行った。このレーザー肉盛加工において
は、肉盛加工の幅に合わせて焼結体材料の幅を1〜2m
mにあらかじめ加工したものを使用した。このレーザー
肉盛加工による評価結果を同じく表4に示す。
【0078】
【表4】
【0079】この結果、表4に示すように、バインダー
の残留率が0%であるNo.13の焼結体材料では成形
体の強度が低くなりすぎて成形体の段階で破損してしま
い、また、焼結体材料の密度が高すぎるNo.16,1
7,20ではレーザー肉盛加工の際に溶融のために必要
となるエネルギーが大きくなるので空孔を有する焼結体
を肉盛材料として使用した場合と同程度の入熱量では入
熱不足となり、焼結体材料の密度が低すぎるNo.21
ではその強度が不足して取り扱い中に破損してしまっ
た。
の残留率が0%であるNo.13の焼結体材料では成形
体の強度が低くなりすぎて成形体の段階で破損してしま
い、また、焼結体材料の密度が高すぎるNo.16,1
7,20ではレーザー肉盛加工の際に溶融のために必要
となるエネルギーが大きくなるので空孔を有する焼結体
を肉盛材料として使用した場合と同程度の入熱量では入
熱不足となり、焼結体材料の密度が低すぎるNo.21
ではその強度が不足して取り扱い中に破損してしまっ
た。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) B23K 35/40 C22C 33/02 101 C22C 33/02 101 B22F 3/10 C E (72)発明者 加 納 眞 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 鈴 木 健 司 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 坂 元 宏 規 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日産 自動車株式会社内 Fターム(参考) 4E068 BB01 4K017 AA04 BA06 BB16 CA01 EB01 FA14 FA17 4K018 AA28 BB03 BB04 CA09 CA32 DA03 DA32 KA22 KA30
Claims (11)
- 【請求項1】 金属もしくは合金からなる粉末の焼結体
よりなり、その空孔率が10〜15%の範囲にあること
を特徴とする肉盛用焼結体材料。 - 【請求項2】 金属もしくは合金からなる粉末が、ガス
噴霧粉末よりなり、最大粒径が500ミクロン以下の球
状金属もしくは合金粉末からなることを特徴とする請求
項1に記載の肉盛用焼結体材料。 - 【請求項3】 金属もしくは合金からなる粉末が、水噴
霧粉末よりなり、最大粒径が150ミクロン以下の急冷
金属もしくは合金粉末からなることを特徴とする請求項
1または2に記載の肉盛用焼結体材料。 - 【請求項4】 金属もしくは合金からなる粉末が、F
e,Cu,Al,Ti,Si,Ni,Cr,Mn,C
o,Mg,B,C,V,Nb,W,Mo,Zr,Ta,
Hfのうち1種または2種以上の元素と製造上不可避的
に含まれる不純物からなることを特徴とする請求項1な
いし3のいずれかに記載の肉盛用焼結体材料。 - 【請求項5】 金属もしくは合金からなる粉末が、C:
5重量%以下、Si:5重量%以下、および場合によっ
てはさらにCr,Mo,W,V,Nb,Ta,Ti,Z
r,Hfのうち1種または2種以上を適宜含み、残部F
e,Ni,Coのうち1種または2種以上の元素と製造
上不可避的に含まれる不純物からなることを特徴とする
請求項1ないし4のいずれかに記載の肉盛用焼結体材
料。 - 【請求項6】 請求項1ないし5のいずれかに記載の金
属もしくは合金からなる粉末を有機または無機バインダ
ーと混合し押出し法により成形した後焼結することを特
徴とする肉盛用焼結体材料の製造方法。 - 【請求項7】 粉末を押出し法により成形するときのバ
インダーがメチルセルロース系の有機バインダーであ
り、粉末に対する混合量が1〜5重量%、好ましくは2
〜4重量%であって、焼結前または焼結時にバインダー
を除去することを特徴とする請求項6に記載の肉盛用焼
結体材料の製造方法。 - 【請求項8】 粉末を押出し法により成形するときに使
用したバインダーを大気中300℃以下で加熱して残留
バインダー量を25〜50%とした後焼結してバインダ
ーを除去することを特徴とする請求項6または7に記載
の肉盛用焼結体材料の製造方法。 - 【請求項9】 焼結に際し真空中もしくは酸化雰囲気以
外の雰囲気中で焼結して焼結密度がその粉末材料の真密
度の50〜90%となるように焼結することを特徴とす
る請求項6ないし8のいずれかに記載の肉盛用焼結体材
料の製造方法。 - 【請求項10】 金属もしくは合金からなる粉末はガス
噴霧法によって作られた最大粒径が500ミクロン以下
の球状金属もしくは合金粉末であることを特徴とする請
求項6ないし9のいずれかに記載の肉盛用焼結体材料の
製造方法。 - 【請求項11】 金属もしくは合金からなる粉末は水噴
霧法によって作られた最大粒径150ミクロン以下の急
冷金属もしくは合金粉末であることを特徴とする請求項
6ないし10のいずれかに記載の肉盛用焼結体材料の製
造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10327747A JP2000153392A (ja) | 1998-11-18 | 1998-11-18 | 肉盛用焼結体材料およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10327747A JP2000153392A (ja) | 1998-11-18 | 1998-11-18 | 肉盛用焼結体材料およびその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000153392A true JP2000153392A (ja) | 2000-06-06 |
Family
ID=18202539
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10327747A Pending JP2000153392A (ja) | 1998-11-18 | 1998-11-18 | 肉盛用焼結体材料およびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000153392A (ja) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE112006004188T5 (de) | 2006-12-27 | 2009-11-19 | Mitsubishi Electric Corp. | Elektrode für die elektroerosive Oberflächenbehandlung und Verfahren zu ihrer Herstellung |
JP2010090478A (ja) * | 2008-09-15 | 2010-04-22 | Satomichi Tokutomi | 耐摩耗性コバルト基合金 |
WO2012043595A1 (ja) * | 2010-09-28 | 2012-04-05 | 株式会社K・S・A | 溶加材の製造方法及び溶加材 |
CN103436880A (zh) * | 2013-07-29 | 2013-12-11 | 燕山大学 | 激光熔覆强化截齿座的制备方法 |
CN104141127A (zh) * | 2013-10-10 | 2014-11-12 | 天津大学 | 高熵合金粉末及熔覆层制备方法和应用 |
CN104907732A (zh) * | 2015-06-18 | 2015-09-16 | 鄂州市金刚石技术研发中心 | 一种激光焊接金刚石锯片过渡层用预合金粉及制备方法 |
CN106270540A (zh) * | 2016-08-30 | 2017-01-04 | 湖北鄂信钻石科技股份有限公司 | 一种回收的镍钴制备铁基预合金粉末及制备方法 |
CN109454321A (zh) * | 2018-11-16 | 2019-03-12 | 中南大学 | 一种钨/钢圆筒结构件的热等静压扩散连接方法 |
-
1998
- 1998-11-18 JP JP10327747A patent/JP2000153392A/ja active Pending
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US8440931B2 (en) | 2006-12-27 | 2013-05-14 | Mitsubishi Electric Corporation | Electrode for electrical-discharge surface treatment and method of manufacturing the same |
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