JP2001355057A - Pump part made of plastic and having protected surface - Google Patents
Pump part made of plastic and having protected surfaceInfo
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- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
- F04C2/08—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
- F04C2/10—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member
- F04C2/107—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member with helical teeth
- F04C2/1071—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member with helical teeth the inner and outer member having a different number of threads and one of the two being made of elastic materials, e.g. Moineau type
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【技術分野】本発明は、保護表面を有するプラスチック
製ポンプ部品（例えば、ポンプロータ、ジョイント等）
に関するものである。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a plastic pump part having a protective surface (for example, a pump rotor, a joint, etc.).
It is about.
【０００２】[0002]
【従来技術】磨耗の生じ易い環境下で使用される部品
は、良好な耐磨耗性を確保するために金属製とするのが
普通である。しかし、精密に加工された表面を有する金
属部品は製造コストが高くなる。正確な寸法の完成品を
製造し、かつ、所要の表面精度を達成するために一連の
加工工程が必要とされるからである。2. Description of the Related Art Parts used in an environment where wear tends to occur are generally made of metal in order to ensure good wear resistance. However, metal parts having precisely machined surfaces increase manufacturing costs. This is because a series of processing steps are required to produce a finished product with accurate dimensions and achieve the required surface accuracy.
【０００３】これに対して、プラスチックを素材として
使用する場合には、精度が高く、表面品質が良好な部品
を、射出成形や押出成形等、既知の成形技術により安価
に製造することが可能である。プラスチック部品に所要
の耐磨耗性を付与するため、磨耗にさらされるプラスチ
ック部品表面に硬化処理を施すこと、例えばプラスチッ
ク部品表面にラッカーを塗布した後、熱処理により硬化
させることは、既知である。しかし、例えば偏心ネジポ
ンプのローター等が作動する強度の磨耗環境下では、上
記の方法で達成されるプラスチック部品の表面硬度は依
然として不十分である。On the other hand, when plastic is used as a material, parts having high accuracy and good surface quality can be manufactured at low cost by known molding techniques such as injection molding and extrusion molding. is there. It is known to apply a hardening treatment to the surface of a plastic part exposed to abrasion, for example, to apply a lacquer to the surface of the plastic part and then to cure it by a heat treatment in order to impart the required wear resistance to the plastic part. However, the surface hardness of the plastic parts achieved by the above method is still insufficient in a strong wear environment in which, for example, a rotor of an eccentric screw pump operates.
【０００４】ドイツ特許第１６８７４７６号には、プラ
スチックで成形されたローターを硬質クロム層で被覆し
た偏心ネジポンプが記載されている。この硬質クロム層
は、化学的方法で設けられたグラファイト又は銅の中間
層の上に、電解的に被着されるものである。[0004] German Patent 1,687,476 describes an eccentric screw pump in which a rotor molded of plastic is covered with a hard chromium layer. This hard chromium layer is to be electrolytically deposited on a graphite or copper intermediate layer provided by a chemical method.
【０００５】また、特開昭６２−２０３９８８号公報に
は、繊維強化プラスチックで成形され、Ｔｉ又はＴｉＮ
のイオンプレーティング層が設けられたポンプハウジン
グが記載されている。Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 62-203988 discloses that fiber reinforced plastics are used to form Ti or TiN.
A pump housing provided with an ion plating layer is described.
【０００６】さらに、ドイツ特許出願公開第４０３９３
５２Ａ１号公報には、プラスチック母材に表面層を形成
する成層方法及び装置が記載されている。この場合、既
知のＰＣＶＤ成層方法によりプラスチック表面上に結合
下地層、アルミニウム層及び保護層を順次に形成する。
結合下地層及び保護層はそれぞれＳｉＣ又はＳｉＯＣか
らなるものである。[0006] Further, German Patent Application Publication No. 40393
JP 52A1 discloses a layering method and apparatus for forming a surface layer on a plastic base material. In this case, a bonding underlayer, an aluminum layer, and a protective layer are sequentially formed on the plastic surface by a known PCVD layering method.
The bonding underlayer and the protective layer are each made of SiC or SiOC.
【０００７】[0007]
【発明の課題】上述した従来技術に鑑み、本発明の課題
は、耐磨耗性及び／又は耐食性において金属部品に匹敵
するプラスチック製ポンプ部品を提案することである。SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-mentioned prior art, it is an object of the present invention to propose a plastic pump part which is comparable in wear resistance and / or corrosion resistance to metal parts.
【０００８】[0008]
【課題の解決手段】この課題を解決するため、本発明に
よるポンプ部品は、プラスチック製のコア部材と、該コ
ア部材上に設けられた結合金属層と、該結合金属層上に
設けられ、かつ、耐磨耗性及び／又は耐食性を有する保
護層とを具え、該保護層が、コバルト、ニッケル、クロ
ム及びモリブデンの少なくとも一種を含有する合金、タ
ングステンカーバイド、クロムカーバイド又は酸化物セ
ラミックスからなり、かつ、高速のフレーム溶射、プラ
ズマ粉末溶射若しくは熱粉末溶射、又は自生ロッドフレ
ーム溶射により形成されたものであることを特徴とする
ものである。To solve this problem, a pump component according to the present invention comprises a plastic core member, a bonding metal layer provided on the core member, a bonding metal layer provided on the bonding metal layer, and A protective layer having abrasion and / or corrosion resistance, said protective layer being made of an alloy containing at least one of cobalt, nickel, chromium and molybdenum, tungsten carbide, chromium carbide or oxide ceramics, and , High-speed flame spraying, plasma powder spraying or hot powder spraying, or spontaneous rod frame spraying.
【０００９】本発明は、プラスチック製のコア部材との
結合性に優れ、かつ、所要の耐磨耗性及び／又は耐食性
を有する保護層の下地層としても好適な結合金属層を中
間層として設ける場合には、耐磨耗性及び／又は耐食性
において金属部品に匹敵するプラスチック製ポンプ部品
を効果的に実現できるとの知見に基づいて完成されたも
のである。耐磨耗性及び／又は耐食性を有する保護層
は、部品表面における所望の特性に容易に適合させるこ
とが可能である。なお、プラスチック製ポンプ部品の表
面上に所望の層を形成するための上記方法は、従来から
金属部品の表面処理にも適用されており、当業者におい
て特に説明を要するものではない。According to the present invention, a bonding metal layer which is excellent as a base layer of a protective layer having excellent bonding properties with a plastic core member and having required abrasion resistance and / or corrosion resistance is provided as an intermediate layer. In this case, the present invention has been completed based on the finding that a plastic pump component comparable to a metal component in abrasion resistance and / or corrosion resistance can be effectively realized. A wear-resistant and / or corrosion-resistant protective layer can be easily adapted to the desired properties on the component surface. Note that the above-described method for forming a desired layer on the surface of a plastic pump component has been conventionally applied to the surface treatment of a metal component and does not require any particular explanation by those skilled in the art.
【００１０】[0010]
【実施の形態】以下、本発明を好適な実施形態について
更に具体的に説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below more specifically.
【００１１】本発明を実施するにあたり、以下に記述す
る二通りの実施形態が結合金属層として特に有利である
ことを確認した。In carrying out the present invention, it has been confirmed that the following two embodiments are particularly advantageous as the bonding metal layer.
【００１２】先ず、第１の実施形態では、結合金属層を
純度が９９％以上の亜鉛で構成する。亜鉛の純度は９
９．９％以上とするのが好適であり、特に９９．９９％
以上とするのが更に好適である。結合金属層は、亜鉛の
純度が高いほどプラスチック製コア部材により良好に結
合する。他方、亜鉛の純度が９９％に満たない場合に
は、満足すべき成層プロセスが達成されないことを確認
した。First, in the first embodiment, the bonding metal layer is made of zinc having a purity of 99% or more. The purity of zinc is 9
It is preferably at least 9.9%, particularly 99.99%.
It is more preferable to make the above. The higher the purity of zinc, the better the bonding metal layer bonds to the plastic core member. On the other hand, it was confirmed that when the purity of zinc was less than 99%, a satisfactory stratification process was not achieved.
【００１３】次に、第２の実施形態では、結合金属層を
アルミニウム・シリコン合金で構成する。そのアルミニ
ウム・シリコン合金は、５ｗｔ％〜１５ｗｔ％のシリコ
ンを含有し、残部が実質的にアルミニウムからなる合金
であることが好適である。なお、アルミニウム・シリコ
ン合金には他の金属からの不可避的な不純物が含まれる
場合もある。例えば、０．１％以下のマグネシウム、
０．１％以下のマンガン、０．５％以下の鉄、０．０３
％以下の銅及び／又は０．０７％以下の亜鉛がアルミニ
ウム・シリコン合金に含まれていても差し支えない。多
くのプラスチック材料が、十分な耐熱性をもたない点に
鑑み、５ｗｔ％〜１５ｗｔ％のシリコンを含有するアル
ミニウム・シリコン合金は融点が比較的低いために特に
有利である。なお、結合金属層を構成するアルミニウム
・シリコン合金の融点は５７０℃〜６１５℃の範囲内と
するのが好適であり、特に、５７０℃〜５９０℃の範囲
内とするのが更に好適である。Next, in a second embodiment, the bonding metal layer is made of an aluminum-silicon alloy. The aluminum-silicon alloy is preferably an alloy containing 5 wt% to 15 wt% of silicon, with the balance being substantially aluminum. Note that the aluminum / silicon alloy sometimes contains unavoidable impurities from other metals. For example, 0.1% or less of magnesium,
Up to 0.1% manganese, up to 0.5% iron, 0.03
% Or less copper and / or 0.07% or less zinc may be contained in the aluminum-silicon alloy. In view of the fact that many plastic materials do not have sufficient heat resistance, aluminum-silicon alloys containing 5 wt% to 15 wt% silicon are particularly advantageous because of their relatively low melting points. The melting point of the aluminum / silicon alloy constituting the bonding metal layer is preferably in the range of 570 ° C to 615 ° C, and more preferably in the range of 570 ° C to 590 ° C.
【００１４】上述したアルミニウム・シリコン合金は、
引張強度が１５０〜１８０Ｎ／ｍｍ、０．２％耐力が７
０〜８０Ｎ／ｍｍ、伸び（Ｌ＝５ｄ）が４〜８％、導電
率が２０ｍ／（Ω×ｍｍ２）である。本発明における結
合金属層を構成するアルミニウム・シリコン合金として
は、３．２２８５合金の名称で知られている合金が特に
好適である。The aluminum-silicon alloy described above is
Tensile strength 150-180 N / mm, 0.2% proof stress 7
0 to 80 N / mm, elongation (L = 5d) is 4 to 8%, and conductivity is 20 m / (Ω × mm 2 ). As the aluminum / silicon alloy constituting the bonding metal layer in the present invention, an alloy known under the name of 3.2285 alloy is particularly suitable.
【００１５】結合金属層の層厚は２５μｍ〜１５０μ
ｍ、好適には５０μｍ〜１００μｍである。しかし、特
定の用途への適応性又は特定の材料の組み合わせが必要
とされる場合には、層厚は上記の数値範囲に満たないも
の又は当該範囲を超えるものであっても良い。The thickness of the bonding metal layer is 25 μm to 150 μm.
m, preferably 50 μm to 100 μm. However, if adaptability to a particular application or a particular combination of materials is required, the layer thickness may be below or above the above numerical range.
【００１６】結合金属層は、アーク溶射法によりプラス
チック製コア部材上に形成するのが特に好適である。ア
ーク溶射法によれば、コア部材が複雑な形状を有する場
合でも、コア部材に過度の熱負荷を及ぼすことなく均一
な層厚の結合金属層を容易に形成することが可能であ
る。It is particularly preferable that the bonding metal layer is formed on the plastic core member by an arc spraying method. According to the arc spraying method, even when the core member has a complicated shape, it is possible to easily form the bonding metal layer having a uniform thickness without applying an excessive heat load to the core member.
【００１７】なお、結合金属層の形成に先立ち、母材表
面を例えば工業用アルコールで浄化し、又は適当な放射
線処理により活性化させるのが望ましい。Prior to the formation of the bonding metal layer, it is desirable to clean the surface of the base material with, for example, industrial alcohol or to activate the surface by a suitable radiation treatment.
【００１８】本発明の他の好適な実施形態では、保護層
をアルミナ又は酸化クロムで構成する。しかし、異種金
属材料からなる複合材料層や、金属材料と酸化物セラミ
ックスからなる複合材料層で保護層を形成することも可
能である。In another preferred embodiment of the present invention, the protective layer comprises alumina or chromium oxide. However, it is also possible to form the protective layer with a composite material layer made of a different metal material or a composite material layer made of a metal material and an oxide ceramic.
【００１９】保護層の全層厚は、プラスチック製ポンプ
部品の用途や保護層を構成する層の数に応じて、５０μ
ｍ〜４００μｍの範囲内とする。The total thickness of the protective layer is 50 μm depending on the use of the plastic pump part and the number of layers constituting the protective layer.
m to 400 μm.
【００２０】プラスチック製コア部材は、ポリエーテル
エーテルケトン（ＰＥＥＫ）又はポリアミドで構成する
のが特に有利である。また、これらの材料からなる混合
物でコア部材を形成することも可能である。[0020] It is particularly advantageous for the plastic core element to consist of polyetheretherketone (PEEK) or polyamide. Further, it is also possible to form the core member from a mixture of these materials.
【００２１】本発明によるプラスチック製ポンプ部品
は、同一使用の金属製部品と対比して軽量であり、しか
も、金属製部品に匹敵する耐磨耗性及び／又は耐食性を
有するものである。本発明によるプラスチック製ポンプ
部品は、プラスチックが軽量性を有することも相まっ
て、低コストで製造することが可能である。さらに、本
発明は、結合金属層をプラスチック製コア部材上に設け
たことにより、耐磨耗性及び／又は耐食性を有する保護
層を容易かつ確実に成形可能とするものである。The plastic pump part according to the present invention is lighter in weight than a metal part of the same use, and has a wear resistance and / or corrosion resistance comparable to a metal part. The plastic pump component according to the present invention can be manufactured at low cost, in combination with the fact that plastic has light weight. Further, in the present invention, by providing the bonding metal layer on the plastic core member, a protective layer having abrasion resistance and / or corrosion resistance can be easily and reliably formed.
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） Ｃ２３Ｃ 4/10 Ｃ２３Ｃ 4/10 4/12 4/12 Ｆ０４Ｂ 39/00 Ｆ０４Ｂ 39/00 Ａ Ｆターム(参考） 3H003 AD01 AD02 AD03 4F100 AA15C AA19C AA22C AB01B AB10B AB11B AB13C AB15C AB16C AB18B AB20C AB31B AB31C AD03C AK01A AK46A AK54A BA03 BA07 BA10A BA10C EH56B EH56C JB02C JK09C 4K031 AA08 AB03 AB08 AB09 CB37 CB39 CB42 CB43 DA01 DA03 DA04 Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat II (reference) C23C 4/10 C23C 4/10 4/12 4/12 F04B 39/00 F04B 39/00 A F-term (reference) 3H003 AD01 AD02 AD03 4F100 AA15C AA19C AA22C AB01B AB10B AB11B AB13C AB15C AB16C AB18B AB20C AB31B AB31C AD03C AK01A AK46A AK54A BA03 BA07 BA10A BA10C EH56B EH56C JB02C JK09C 4K031ABA DACB
Claims (12)
部品であって、 プラスチック製のコア部材と、 該コア部材上に設けられた結合金属層と、 該結合金属層上に設けられ、かつ、耐磨耗性及び／又は
耐食性を有する保護層とを具え、 該保護層が、コバルト、ニッケル、クロム及びモリブデ
ンの少なくとも一種を含有する合金、タングステンカー
バイド、クロムカーバイド又は酸化物セラミックスから
なり、かつ、高速のフレーム溶射、プラズマ粉末溶射若
しくは熱粉末溶射、又は自生ロッドフレーム溶射により
形成されたものであることを特徴とするプラスチック製
ポンプ部品。1. A plastic pump component having a protective surface, comprising: a plastic core member; a bonding metal layer provided on the core member; and a bonding metal layer provided on the bonding metal layer; A protective layer having wear resistance and / or corrosion resistance, wherein the protective layer is made of an alloy containing at least one of cobalt, nickel, chromium and molybdenum, tungsten carbide, chromium carbide or oxide ceramics, and has a high speed. A plastic pump part formed by flame spraying, plasma powder spraying, hot powder spraying, or autogenous rod frame spraying.
記結合金属層は９９％以上の純度を有する亜鉛からなる
ことを特徴とするポンプ部品。2. The pump component according to claim 1, wherein said bonding metal layer is made of zinc having a purity of 99% or more.
記結合金属層を形成する亜鉛が９９．９％以上の純度、
好適には９９．９９％以上の純度を有することを特徴と
するポンプ部品。3. The pump component according to claim 2, wherein the zinc forming the bonding metal layer has a purity of 99.9% or more.
A pump component, which preferably has a purity of 99.99% or more.
記結合金属層はアルミニウム・シリコン合金からなるこ
とを特徴とするポンプ部品。4. The pump component according to claim 1, wherein said bonding metal layer is made of an aluminum-silicon alloy.
記アルミニウム・シリコン合金は５ｗｔ％〜１５ｗｔ％
のシリコンを含有し、残部が実質的にアルミニウムから
なることを特徴とするポンプ部品。5. The pump component according to claim 4, wherein the aluminum-silicon alloy is 5 wt% to 15 wt%.
A pump component comprising: silicon; and the balance substantially consisting of aluminum.
において、前記アルミニウム・シリコン合金は融点が５
７０℃〜６１５℃、好適には５７０℃〜５９０℃である
ことを特徴とするポンプ部品。6. The pump component according to claim 4, wherein the aluminum-silicon alloy has a melting point of 5 or more.
A pump component characterized by a temperature of 70 ° C to 615 ° C, preferably 570 ° C to 590 ° C.
ポンプ部品において、前記結合金属層は層厚が２５μｍ
〜１５０μｍ、好適には５０μｍ〜１００μｍであるこ
とを特徴とするポンプ部品。7. The pump component according to claim 1, wherein said bonding metal layer has a thickness of 25 μm.
A pump component characterized by having a diameter of from 150 to 150 μm, preferably from 50 to 100 μm.
ポンプ部品において、前記結合金属層はアーク溶射によ
り形成されたものであることを特徴とするポンプ部品。8. The pump component according to claim 1, wherein the bonding metal layer is formed by arc spraying.
ポンプ部品において、前記保護層はアルミナ又は酸化ク
ロムからなることを特徴とするポンプ部品。9. The pump component according to claim 1, wherein the protective layer is made of alumina or chromium oxide.
たポンプ部品において、前記保護層は異種材料を積層し
てなることを特徴とするポンプ部品。10. The pump component according to claim 1, wherein the protective layer is formed by laminating different materials.
前記保護層は層厚が５０μｍ〜４００μｍであることを
特徴とするポンプ部品。11. The pump component according to claim 1, wherein
A pump component, wherein the protective layer has a layer thickness of 50 μm to 400 μm.
れたポンプ部品において、前記コア部材がポリエーテル
エーテルケトン又はポリアミドからなることを特徴とす
るポンプ部品。12. The pump component according to claim 1, wherein the core member is made of polyetheretherketone or polyamide.
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