JP2003277861A - ゴム混練機用ロータ - Google Patents
ゴム混練機用ロータInfo
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Landscapes
- Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 耐摩耗性・耐食性の優れ、寿命の長いゴム混
練機用ロータを安価に提供する。 【解決手段】 炭素鋼母材の表面に自溶合金を溶射被覆
する。自溶合金はニッケル系、コバルト系の自溶合金が
利用できる。さらにタングステンカーバイドを含有した
サーメットも利用できる。また、密着性を高め、靱性の
高い長寿命のロータとするために、タングステンカーバ
イドを含有しない自溶合金とタングステンカーバイドを
含有したサーメットの複層構造の溶射皮膜を形成するの
が有効である。
練機用ロータを安価に提供する。 【解決手段】 炭素鋼母材の表面に自溶合金を溶射被覆
する。自溶合金はニッケル系、コバルト系の自溶合金が
利用できる。さらにタングステンカーバイドを含有した
サーメットも利用できる。また、密着性を高め、靱性の
高い長寿命のロータとするために、タングステンカーバ
イドを含有しない自溶合金とタングステンカーバイドを
含有したサーメットの複層構造の溶射皮膜を形成するの
が有効である。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ゴム混練機用ロー
タに関し、さらに詳しくは耐摩耗及び耐食性に優れて寿
命が長く、しかも製作コストの低減に寄与するゴム混練
機用ロータに関するものである。
タに関し、さらに詳しくは耐摩耗及び耐食性に優れて寿
命が長く、しかも製作コストの低減に寄与するゴム混練
機用ロータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、自動車用等のタイヤやコンベ
ヤー用のベルトなどの耐摩耗性と可撓性が要求される用
途の材料としては、天然ゴムや人造ゴムに珪砂（ＳｉＯ
2 ）粉末等の摩耗に強い添加物や塩素を含む離型剤等を
加え、混練機で十分練り込んだものを所定の形状に成形
して使用している。通常、ゴム混練機は回転する２本の
ロータの間に混練すべきゴムを導入し、連続的に切り返
しながら混練する方式が採用され、この種のゴム混練機
用ロータとしては、接線ロータや噛み合いロータあるい
は両者の折衷型のＧＫ−Ｅロータ等が使用されている。
ヤー用のベルトなどの耐摩耗性と可撓性が要求される用
途の材料としては、天然ゴムや人造ゴムに珪砂（ＳｉＯ
2 ）粉末等の摩耗に強い添加物や塩素を含む離型剤等を
加え、混練機で十分練り込んだものを所定の形状に成形
して使用している。通常、ゴム混練機は回転する２本の
ロータの間に混練すべきゴムを導入し、連続的に切り返
しながら混練する方式が採用され、この種のゴム混練機
用ロータとしては、接線ロータや噛み合いロータあるい
は両者の折衷型のＧＫ−Ｅロータ等が使用されている。
【０００３】この種のゴム混練機用ロータには耐摩耗性
の鋼材が使用されるが、摩耗性を向上させるために原料
ゴム中に含まれる硬質の珪砂粉末による摩耗や、腐食性
離型剤の塩化水素による腐食が起こるため、寿命が短い
難点があった。この問題を解決するため、ロータの摩耗
しやすい部分に、クロム（Ｃｒ）：２５〜３０wt％、コ
バルト（Ｃｏ）：４５〜４６wt％、タングステン
（Ｗ）：１５〜２０wt％を含む硬質耐摩耗性のステライ
ト合金を肉盛りする、局所的な表面硬化方法が使用され
てきた。さらに耐摩耗性を向上させる為に、ステライト
合金の表面にクロムめっきを施す方法も試みられてき
た。
の鋼材が使用されるが、摩耗性を向上させるために原料
ゴム中に含まれる硬質の珪砂粉末による摩耗や、腐食性
離型剤の塩化水素による腐食が起こるため、寿命が短い
難点があった。この問題を解決するため、ロータの摩耗
しやすい部分に、クロム（Ｃｒ）：２５〜３０wt％、コ
バルト（Ｃｏ）：４５〜４６wt％、タングステン
（Ｗ）：１５〜２０wt％を含む硬質耐摩耗性のステライ
ト合金を肉盛りする、局所的な表面硬化方法が使用され
てきた。さらに耐摩耗性を向上させる為に、ステライト
合金の表面にクロムめっきを施す方法も試みられてき
た。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ステラ
イト合金の肉盛りの際には母材の十分な余熱が必要なた
め、複数回肉盛り作業をするのには不適であり、１回の
肉盛り作業で目標厚さ以上のステライト合金層を形成し
た後、研削作業をして目標とする肉厚及び形状に仕上げ
ている。この際ステライト合金の研削性が悪く、目標厚
さまでの研削に長時間を要し、ロータの製作コストが著
しく高くなるという問題点がある。
イト合金の肉盛りの際には母材の十分な余熱が必要なた
め、複数回肉盛り作業をするのには不適であり、１回の
肉盛り作業で目標厚さ以上のステライト合金層を形成し
た後、研削作業をして目標とする肉厚及び形状に仕上げ
ている。この際ステライト合金の研削性が悪く、目標厚
さまでの研削に長時間を要し、ロータの製作コストが著
しく高くなるという問題点がある。
【０００５】また、耐摩耗性を向上させる目的で施した
クロムめっきは、ゴム混練機の運転中に剥離し易く、剥
離したクロム皮膜が異物となってゴム中に混入してしま
う不具合が生じることがある。本発明の目的は、上記問
題点を解決するためになされたものであり、耐摩耗性や
耐食性に優れて寿命が長く、しかも製作が容易でコスト
の低いゴム混練機用ロータを提供することにある。
クロムめっきは、ゴム混練機の運転中に剥離し易く、剥
離したクロム皮膜が異物となってゴム中に混入してしま
う不具合が生じることがある。本発明の目的は、上記問
題点を解決するためになされたものであり、耐摩耗性や
耐食性に優れて寿命が長く、しかも製作が容易でコスト
の低いゴム混練機用ロータを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明のゴム混練機用ロータはロータ母材表面に
耐摩耗性に優れた自溶合金を溶射被覆する方法を採用し
た。即ち、本発明のゴム混練機用ロータは、表面に重量
比でクロム：１２〜２０％、ホウ素：２．５〜４．５
％、珪素：２．０〜５．０％、炭素：０．４〜１．１
％、鉄：５％以下、コバルト：１％以下、モリブデン：
４％以下、銅：４％以下を含み、残部が不可避的不純物
を含むニッケルからなる組成を有する、ニッケル系自溶
合金の溶射被膜を被覆したゴム混練機用ロータとした。
このような構成のゴム混練機用ロータとすれば、耐摩耗
性及び耐食性に優れた自溶合金皮膜を母材の表面形状に
倣って必要最小限に形成することができるので、製作時
間やコストが大幅に引き下げられ、しかも密着性が良く
耐摩耗性及び耐食性にも十分優れた性能を発揮するもの
となる。
めに、本発明のゴム混練機用ロータはロータ母材表面に
耐摩耗性に優れた自溶合金を溶射被覆する方法を採用し
た。即ち、本発明のゴム混練機用ロータは、表面に重量
比でクロム：１２〜２０％、ホウ素：２．５〜４．５
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％、鉄：５％以下、コバルト：１％以下、モリブデン：
４％以下、銅：４％以下を含み、残部が不可避的不純物
を含むニッケルからなる組成を有する、ニッケル系自溶
合金の溶射被膜を被覆したゴム混練機用ロータとした。
このような構成のゴム混練機用ロータとすれば、耐摩耗
性及び耐食性に優れた自溶合金皮膜を母材の表面形状に
倣って必要最小限に形成することができるので、製作時
間やコストが大幅に引き下げられ、しかも密着性が良く
耐摩耗性及び耐食性にも十分優れた性能を発揮するもの
となる。
【０００７】本発明の他のゴム混練機用ロータは、表面
に重量比でクロム：１６〜２４％、ホウ素：１．５〜
４．０％、珪素：１．５〜４．５％、タングステン：１
５％以下、炭素：１．５％以下、鉄：５％以下、ニッケ
ル：３０％以下、モリブデン：７％以下を含み、残部が
不可避的不純物を含むコバルトからなる組成を有するコ
バルト系自溶合金の溶射被膜を被覆したゴム混練機用ロ
ータとした。コバルト系自溶合金を使用しても、ニッケ
ル系自溶合金を使用したときと同等の性能が得られる。
に重量比でクロム：１６〜２４％、ホウ素：１．５〜
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ル：３０％以下、モリブデン：７％以下を含み、残部が
不可避的不純物を含むコバルトからなる組成を有するコ
バルト系自溶合金の溶射被膜を被覆したゴム混練機用ロ
ータとした。コバルト系自溶合金を使用しても、ニッケ
ル系自溶合金を使用したときと同等の性能が得られる。
【０００８】さらに本発明の他のゴム混練機用ロータ
は、表面に重量比でクロム：２．４〜１３．６％、ホウ
素：０．５〜３．２％、珪素：０．７〜４．０％、炭
素：０．０８〜０．７２％、鉄：４％以下、コバルト：
１０％以下、モリブデン：３．２％以下、銅：３．２％
以下、タングステンカーバイド：２０〜８０％を含み、
残部が不可避的不純物を含むニッケルからなる組成を有
する、ニッケル系自溶合金もしくはサーメットの溶射被
膜を被覆したゴム混練機用ロータとした。また、表面に
重量比でクロム：３．２〜１６．８％、ホウ素：０．３
〜３．２％、珪素：０．４〜３．６％、炭素：１．２以
下、鉄：４％以下、ニッケル：２．０〜２４％、モリブ
デン：５．６％以下、タングステンカーバイド：２０〜
８０％を含み、残部が不可避的不純物を含むコバルトか
らなる組成を有するコバルト系自溶合金もしくはサーメ
ットの溶射被膜を被覆したゴム混練機用ロータであって
も良い。ニッケル系あるいはコバルト系自溶合金にタン
グステンカーバイドを含ませることにより、硬さが一層
増して耐摩耗性が向上する。
は、表面に重量比でクロム：２．４〜１３．６％、ホウ
素：０．５〜３．２％、珪素：０．７〜４．０％、炭
素：０．０８〜０．７２％、鉄：４％以下、コバルト：
１０％以下、モリブデン：３．２％以下、銅：３．２％
以下、タングステンカーバイド：２０〜８０％を含み、
残部が不可避的不純物を含むニッケルからなる組成を有
する、ニッケル系自溶合金もしくはサーメットの溶射被
膜を被覆したゴム混練機用ロータとした。また、表面に
重量比でクロム：３．２〜１６．８％、ホウ素：０．３
〜３．２％、珪素：０．４〜３．６％、炭素：１．２以
下、鉄：４％以下、ニッケル：２．０〜２４％、モリブ
デン：５．６％以下、タングステンカーバイド：２０〜
８０％を含み、残部が不可避的不純物を含むコバルトか
らなる組成を有するコバルト系自溶合金もしくはサーメ
ットの溶射被膜を被覆したゴム混練機用ロータであって
も良い。ニッケル系あるいはコバルト系自溶合金にタン
グステンカーバイドを含ませることにより、硬さが一層
増して耐摩耗性が向上する。
【０００９】本発明の他のゴム混練機用ロータは、表面
にニッケル系自溶合金と、タングステンカーバイドを含
むサーメットの２層の溶射被膜を順次積層被覆したゴム
混練機用ロータとした。ロータ母材と接する部分には靱
性が高く密着力の強いニッケル系自溶合金又はコバルト
系自溶合金を用い、ゴムと接触する表面部分には耐摩耗
性がより高いタングステンカーバイドを含むサーメット
を使用することにより、より寿命の長いゴム混練機用ロ
ータとなる。
にニッケル系自溶合金と、タングステンカーバイドを含
むサーメットの２層の溶射被膜を順次積層被覆したゴム
混練機用ロータとした。ロータ母材と接する部分には靱
性が高く密着力の強いニッケル系自溶合金又はコバルト
系自溶合金を用い、ゴムと接触する表面部分には耐摩耗
性がより高いタングステンカーバイドを含むサーメット
を使用することにより、より寿命の長いゴム混練機用ロ
ータとなる。
【００１０】また、母材と接する部分にはニッケル系自
溶合金の溶射被膜を被覆し、さらにニッケル系自溶合金
の溶射被膜の上にタングステンカーバイドの含有量が重
量比で２０％から８０％の間で漸次増加する組成を有す
る、タングステンカーバイドを含むサーメットの溶射被
膜を順次被覆したゴム混練機用ロータとすることもでき
る。タングステンカーバイド組成を漸次増加させるに
は、例えば複層の積層構造の被膜にすれば良い。このよ
うな構成のゴム混練機用ロータとすれば、母材との密着
力が強く、しかも表面は耐摩耗性及び耐食性に優れたゴ
ム混練機用ロータとなる。
溶合金の溶射被膜を被覆し、さらにニッケル系自溶合金
の溶射被膜の上にタングステンカーバイドの含有量が重
量比で２０％から８０％の間で漸次増加する組成を有す
る、タングステンカーバイドを含むサーメットの溶射被
膜を順次被覆したゴム混練機用ロータとすることもでき
る。タングステンカーバイド組成を漸次増加させるに
は、例えば複層の積層構造の被膜にすれば良い。このよ
うな構成のゴム混練機用ロータとすれば、母材との密着
力が強く、しかも表面は耐摩耗性及び耐食性に優れたゴ
ム混練機用ロータとなる。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明のゴム混練機用ロータの母
材としては、比較的硬く耐摩耗性に富んだ高炭素含有の
炭素鋼を使用する。鋳鋼母材をあらかじめロータ形状に
切削加工した後、表面部分に自溶合金を溶射被覆して耐
摩耗性及び耐食性の向上をはかる。 （第１の実施形態）溶射被覆する自溶合金として先ず挙
げられるのは、重量比でクロム：１２〜２０％、ホウ
素：２．５〜４．５％、珪素：２．０〜５．０％、炭
素：０．４〜１．１％、鉄：５％以下、コバルト：１％
以下、モリブデン：４％以下、銅：４％以下を含み、残
部が不可避的不純物を含むニッケルからなる組成を有す
る、ニッケル系自溶合金が挙げられる。このニッケル系
自溶合金からなる溶射皮膜は、母材である炭素鋼との密
着性が良くて靱性に富み、しかも耐摩耗性や耐食性に優
れた表面皮膜が得られる。
材としては、比較的硬く耐摩耗性に富んだ高炭素含有の
炭素鋼を使用する。鋳鋼母材をあらかじめロータ形状に
切削加工した後、表面部分に自溶合金を溶射被覆して耐
摩耗性及び耐食性の向上をはかる。 （第１の実施形態）溶射被覆する自溶合金として先ず挙
げられるのは、重量比でクロム：１２〜２０％、ホウ
素：２．５〜４．５％、珪素：２．０〜５．０％、炭
素：０．４〜１．１％、鉄：５％以下、コバルト：１％
以下、モリブデン：４％以下、銅：４％以下を含み、残
部が不可避的不純物を含むニッケルからなる組成を有す
る、ニッケル系自溶合金が挙げられる。このニッケル系
自溶合金からなる溶射皮膜は、母材である炭素鋼との密
着性が良くて靱性に富み、しかも耐摩耗性や耐食性に優
れた表面皮膜が得られる。
【００１２】Ｃｒは１２％未満では耐摩耗性が十分でな
く、２０％を越えると硬くなりすぎてかえって脆くな
る。従ってＣｒの含有量は１２〜２０％が適当である。
Ｂ及びＳｉはＮｉ、Ｃｒ、Ｃｏといった金属の融点を低
下させることができるため、溶射後のフュージング過程
で溶射皮膜を溶け易くし、溶射皮膜中の気孔を封じる働
きをする。このことにより、溶射皮膜の密着性及び耐食
性が高くなる。また、ＢはＮｉ、ＣｏなどとＢ化合物を
形成し、溶射皮膜の硬さを増加させ耐摩耗性を向上させ
る働きをし、Ｓｉはフラックスとしての働きをする。Ｂ
やＳｉの含有量が少ないと溶射皮膜中の気孔を十分に封
じることができず密着性及び耐食性向上が図れないとと
もに、Ｂ化合物の形成が少なく硬さの増加が小さくなり
耐摩耗性向上が見込めない。逆に、ＢやＳｉの含有量が
多いと、フュージング過程で溶射皮膜の流動性がよくな
りすぎて溶射皮膜が流れてしまうとともに、Ｂ化合物が
多く形成されすぎて、溶射皮膜を脆くしてしまう。従っ
て、Ｂの含有量は２．５〜４．５％、Ｓｉの含有量は
２．０〜５．０％が適する。ＣｏとＭｏは耐摩耗性と靭
性を向上させるための元素であるが、高価であるため含
有量はそれぞれ１％以下、及び４％以下に留めるのが得
策である。Ｃｕは耐食性を付与するための元素である
が、４％以上含ませてもそれ以上の効果が得られないた
め、その含有量は４％以下とするのが適当である。Ｃは
Ｎｉ、Ｃｏなどと炭化物を形成し、溶射皮膜の硬さを増
加させ耐摩耗性を向上させる働きをするが、あまり多く
なりすぎると脆くなるので０．４〜１．１％とするのが
適当である。残部は不可避的不純物を含むＦｅとＮｉと
するが、靱性を保つためにＦｅの含有量は５％以下とす
る。
く、２０％を越えると硬くなりすぎてかえって脆くな
る。従ってＣｒの含有量は１２〜２０％が適当である。
Ｂ及びＳｉはＮｉ、Ｃｒ、Ｃｏといった金属の融点を低
下させることができるため、溶射後のフュージング過程
で溶射皮膜を溶け易くし、溶射皮膜中の気孔を封じる働
きをする。このことにより、溶射皮膜の密着性及び耐食
性が高くなる。また、ＢはＮｉ、ＣｏなどとＢ化合物を
形成し、溶射皮膜の硬さを増加させ耐摩耗性を向上させ
る働きをし、Ｓｉはフラックスとしての働きをする。Ｂ
やＳｉの含有量が少ないと溶射皮膜中の気孔を十分に封
じることができず密着性及び耐食性向上が図れないとと
もに、Ｂ化合物の形成が少なく硬さの増加が小さくなり
耐摩耗性向上が見込めない。逆に、ＢやＳｉの含有量が
多いと、フュージング過程で溶射皮膜の流動性がよくな
りすぎて溶射皮膜が流れてしまうとともに、Ｂ化合物が
多く形成されすぎて、溶射皮膜を脆くしてしまう。従っ
て、Ｂの含有量は２．５〜４．５％、Ｓｉの含有量は
２．０〜５．０％が適する。ＣｏとＭｏは耐摩耗性と靭
性を向上させるための元素であるが、高価であるため含
有量はそれぞれ１％以下、及び４％以下に留めるのが得
策である。Ｃｕは耐食性を付与するための元素である
が、４％以上含ませてもそれ以上の効果が得られないた
め、その含有量は４％以下とするのが適当である。Ｃは
Ｎｉ、Ｃｏなどと炭化物を形成し、溶射皮膜の硬さを増
加させ耐摩耗性を向上させる働きをするが、あまり多く
なりすぎると脆くなるので０．４〜１．１％とするのが
適当である。残部は不可避的不純物を含むＦｅとＮｉと
するが、靱性を保つためにＦｅの含有量は５％以下とす
る。
【００１３】溶射皮膜の形成方法は、火炎溶射、プラズ
マ溶射等の公知の溶射方法を利用する。溶射原料の形態
も混合粉、造粒粉、焼結粉あるいは合金粉等いずれの形
態でも使用可能である。溶射皮膜の厚さは１．０〜１．
５ｍｍが適当である。溶射皮膜を形成した後、１０００
℃以上に加熱してフュージングを行い、溶射皮膜中の微
細な気孔を封じておく。最後にシャフトを焼きばめし、
所定の寸法形状に微量の仕上げ研磨をしてゴム混練機用
のロータを得る。
マ溶射等の公知の溶射方法を利用する。溶射原料の形態
も混合粉、造粒粉、焼結粉あるいは合金粉等いずれの形
態でも使用可能である。溶射皮膜の厚さは１．０〜１．
５ｍｍが適当である。溶射皮膜を形成した後、１０００
℃以上に加熱してフュージングを行い、溶射皮膜中の微
細な気孔を封じておく。最後にシャフトを焼きばめし、
所定の寸法形状に微量の仕上げ研磨をしてゴム混練機用
のロータを得る。
【００１４】（第２の実施形態）もう一つの自溶合金と
して、重量比でクロム：１６〜２４％、ホウ素：１．５
〜４．０％、珪素：１．５〜４．５％、タングステン：
１５％以下、炭素：１．５％以下、鉄：５％以下、ニッ
ケル：３０％以下、モリブデン：７％以下を含み、残部
が不可避的不純物を含むコバルトからなる組成を有する
コバルト系自溶合金が挙げられる。コバルト系自溶合金
は、母材との接合力はニッケル系自溶合金よりやや劣る
ものの、耐摩耗性はニッケル系自溶合金よりも優れたも
のとなる。
して、重量比でクロム：１６〜２４％、ホウ素：１．５
〜４．０％、珪素：１．５〜４．５％、タングステン：
１５％以下、炭素：１．５％以下、鉄：５％以下、ニッ
ケル：３０％以下、モリブデン：７％以下を含み、残部
が不可避的不純物を含むコバルトからなる組成を有する
コバルト系自溶合金が挙げられる。コバルト系自溶合金
は、母材との接合力はニッケル系自溶合金よりやや劣る
ものの、耐摩耗性はニッケル系自溶合金よりも優れたも
のとなる。
【００１５】コバルト系自溶合金の場合は、Ｃｒは１６
％未満では耐摩耗性が十分でなく、２４％を越えると硬
くなりすぎてかえって脆くなる。従ってＣｒの含有量は
１６〜２４％が適当である。Ｂ及びＳｉはＮｉ、Ｃｒ、
Ｃｏといった金属の融点を低下させることができるた
め，溶射後のフュージング過程で溶射皮膜を溶け易く
し、溶射皮膜中の気孔を封じる働きをする。このことに
より、溶射皮膜の密着性及び耐食性が高くなる。また、
ＢはＮｉ、ＣｏなどとＢ化合物を形成し、溶射皮膜の硬
さを増加させ耐摩耗性を向上させる働きをし、Ｓｉはフ
ラックスとしての働きをする。ＢやＳｉの含有量が少な
いと溶射皮膜中の気孔を十分に封じることができず密着
性及び耐食性向上が図れないとともに、Ｂ化合物の形成
が少なくて硬さの増加が小さくなり、耐摩耗性向上が見
込めない。逆に、ＢやＳｉの含有量が多いと、フュージ
ング過程で溶射皮膜の流動性がよくなりすぎて、溶射皮
膜が流れてしまうとともに、Ｂ化合物が多く形成されす
ぎて、溶射皮膜を脆くしてしまう。従って、Ｂの含有量
は１．５〜４．０％、Ｓｉの含有量は１．５〜４．５％
が適する。Ｗは強度を向上させるための元素であるが、
含有量が１５％を越えると他の成分の含有量が相対的に
低下してしまうことと、またＷは高価な元素であること
を考慮して、含有量は１５％以下と定める。Ｍｏは耐食
性を付与するための元素であるが、含有量が７％を越え
ると他の成分が相対的に減少してしまうので、含有量は
７％以下と定める。ＣはＮｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｗ、Ｍｏな
どと炭化物を形成し、溶射皮膜の硬さを増加させ耐摩耗
性を向上させる働きをするが、あまり多くなりすぎると
脆くなるので１．５％以下とするのが適当である。Ｎｉ
は母材との接合力を強化し靭性を保つための元素である
が、Ｃｏとのバランスを考慮して、Ｎｉの含有量は３０
％以下に留める。残部は不可避的不純物を含むＦｅとＣ
ｏとするが、耐摩耗性を保つためにＦｅの含有量は５％
以下とする。溶射皮膜の形成方法や、ロータの加工方法
は前記の場合と同様にすればよい。
％未満では耐摩耗性が十分でなく、２４％を越えると硬
くなりすぎてかえって脆くなる。従ってＣｒの含有量は
１６〜２４％が適当である。Ｂ及びＳｉはＮｉ、Ｃｒ、
Ｃｏといった金属の融点を低下させることができるた
め，溶射後のフュージング過程で溶射皮膜を溶け易く
し、溶射皮膜中の気孔を封じる働きをする。このことに
より、溶射皮膜の密着性及び耐食性が高くなる。また、
ＢはＮｉ、ＣｏなどとＢ化合物を形成し、溶射皮膜の硬
さを増加させ耐摩耗性を向上させる働きをし、Ｓｉはフ
ラックスとしての働きをする。ＢやＳｉの含有量が少な
いと溶射皮膜中の気孔を十分に封じることができず密着
性及び耐食性向上が図れないとともに、Ｂ化合物の形成
が少なくて硬さの増加が小さくなり、耐摩耗性向上が見
込めない。逆に、ＢやＳｉの含有量が多いと、フュージ
ング過程で溶射皮膜の流動性がよくなりすぎて、溶射皮
膜が流れてしまうとともに、Ｂ化合物が多く形成されす
ぎて、溶射皮膜を脆くしてしまう。従って、Ｂの含有量
は１．５〜４．０％、Ｓｉの含有量は１．５〜４．５％
が適する。Ｗは強度を向上させるための元素であるが、
含有量が１５％を越えると他の成分の含有量が相対的に
低下してしまうことと、またＷは高価な元素であること
を考慮して、含有量は１５％以下と定める。Ｍｏは耐食
性を付与するための元素であるが、含有量が７％を越え
ると他の成分が相対的に減少してしまうので、含有量は
７％以下と定める。ＣはＮｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｗ、Ｍｏな
どと炭化物を形成し、溶射皮膜の硬さを増加させ耐摩耗
性を向上させる働きをするが、あまり多くなりすぎると
脆くなるので１．５％以下とするのが適当である。Ｎｉ
は母材との接合力を強化し靭性を保つための元素である
が、Ｃｏとのバランスを考慮して、Ｎｉの含有量は３０
％以下に留める。残部は不可避的不純物を含むＦｅとＣ
ｏとするが、耐摩耗性を保つためにＦｅの含有量は５％
以下とする。溶射皮膜の形成方法や、ロータの加工方法
は前記の場合と同様にすればよい。
【００１６】（第３の実施形態）第３の実施形態ではさ
らに耐摩耗性を向上させた長寿命のロータとするため
に、第１の実施形態又は第２の実施形態で使用したニッ
ケル系自溶合金又はコバルト系自溶合金に、さらにＷＣ
（タングステンカーバイド）を２０〜８０wt％含ませた
ＷＣ含有サーメットを溶射被覆した表面構造とすること
ができる。ＷＣ含有サーメットとは、ＷＣ粉末と金属粉
末との焼結複合体である。金属粉末としては、Ｂ及びＳ
ｉを含む低融点の自溶合金が好んで利用できる。サーメ
ットを被覆する場合、溶射過程で焼結したものでも良
く、あるいはあらかじめ焼結したものを溶射被覆したも
のであっても良い。本実施形態では、硬質のＷＣを含む
皮膜が有るので、耐摩耗性を一段と向上させることがで
きる。
らに耐摩耗性を向上させた長寿命のロータとするため
に、第１の実施形態又は第２の実施形態で使用したニッ
ケル系自溶合金又はコバルト系自溶合金に、さらにＷＣ
（タングステンカーバイド）を２０〜８０wt％含ませた
ＷＣ含有サーメットを溶射被覆した表面構造とすること
ができる。ＷＣ含有サーメットとは、ＷＣ粉末と金属粉
末との焼結複合体である。金属粉末としては、Ｂ及びＳ
ｉを含む低融点の自溶合金が好んで利用できる。サーメ
ットを被覆する場合、溶射過程で焼結したものでも良
く、あるいはあらかじめ焼結したものを溶射被覆したも
のであっても良い。本実施形態では、硬質のＷＣを含む
皮膜が有るので、耐摩耗性を一段と向上させることがで
きる。
【００１７】含ＷＣサーメットの一例としては、重量比
でクロム：２．４〜１３．６％、ホウ素：０．５〜３．
２％、珪素：０．７〜４．０％、炭素：０．０８〜０．
７２％、鉄：４％以下、コバルト：１０％以下、モリブ
デン：３．２％以下、銅：３．２％以下を含み、残部が
不可避的不純物を含むニッケルからなる組成を有する、
ニッケル系自溶合金を８０〜２０ｗｔ％と、タングステ
ンカーバイドを２０〜８０ｗｔ％とを混合したサーメッ
トが使用できる。
でクロム：２．４〜１３．６％、ホウ素：０．５〜３．
２％、珪素：０．７〜４．０％、炭素：０．０８〜０．
７２％、鉄：４％以下、コバルト：１０％以下、モリブ
デン：３．２％以下、銅：３．２％以下を含み、残部が
不可避的不純物を含むニッケルからなる組成を有する、
ニッケル系自溶合金を８０〜２０ｗｔ％と、タングステ
ンカーバイドを２０〜８０ｗｔ％とを混合したサーメッ
トが使用できる。
【００１８】この場合、Ｃｒは２．４％未満では耐摩耗
性が十分でなく、１３．６％を越えると硬くなりすぎて
かえって脆くなる。従ってＣｒの含有量は２．４〜１
３．６％が適当である。Ｂ及びＳｉはＮｉ、Ｃｒ、Ｃｏ
といった金属の融点を低下させることができるため、溶
射後のフュージング過程で溶射皮膜を溶け易くし、溶射
皮膜中の気孔を封じる働きをする。このことにより、溶
射皮膜の密着性及び耐食性が高くなる。また、ＢはＮ
ｉ、ＣｏなどとＢ化合物を形成し、溶射皮膜の硬さを増
加させ耐摩耗性を向上させる働きをし、Ｓｉはフラック
スとしての働きをする。ＢやＳｉの含有量が少ないと溶
射皮膜中の気孔を十分に封じることができず密着性及び
耐食性向上が図れないとともに、Ｂ化合物の形成が少な
く硬さの増加が小さくなり耐摩耗性向上が見込めない。
逆に、ＢやＳｉの含有量が多いと、フュージング過程で
溶射皮膜の流動性がよくなりすぎて溶射皮膜が流れてし
まうとともに、Ｂ化合物が多く形成されすぎて、溶射皮
膜を脆くしてしまう。従って、Ｂの含有量は０．５〜
３．２％、Ｓｉの含有量は０．７〜４．０％が適する。
Ｍｏは耐摩耗性と靭性を向上させるための元素である
が、高価であるため含有量はそれぞれ１０％以下、及び
３．２％以下に留めるのが得策である。Ｃｕは耐食性を
付与するための元素であるが、３．２％以上含ませても
それ以上の効果が得られないため、その含有量は３．２
％以下とするのが適当である。Ｃｏは、ＷＣとバインダ
ーの役目を担う自溶合金との混合を均一にするため、及
び溶射中にＷＣが酸化されるのを防ぐために必要な元素
であるが、高価であるためその含有量は１０％以下に留
めることとする。ＣはＮｉ、Ｃｏなどと炭化物を形成
し、溶射皮膜の硬さを増加させ耐摩耗性を向上させる働
きをするが、あまり多くなりすぎると脆くなるので０．
０８〜０．７２％とするのが適当である。金属部分の残
部は不可避的不純物を含むＦｅとＮｉとするが、靱性を
保つためにＦｅの含有量は５％以下とする。タングステ
ンカーバイドは２０ｗｔ％未満では顕著な効果が現れ
ず、８０ｗｔ％を越えると脆くなる。
性が十分でなく、１３．６％を越えると硬くなりすぎて
かえって脆くなる。従ってＣｒの含有量は２．４〜１
３．６％が適当である。Ｂ及びＳｉはＮｉ、Ｃｒ、Ｃｏ
といった金属の融点を低下させることができるため、溶
射後のフュージング過程で溶射皮膜を溶け易くし、溶射
皮膜中の気孔を封じる働きをする。このことにより、溶
射皮膜の密着性及び耐食性が高くなる。また、ＢはＮ
ｉ、ＣｏなどとＢ化合物を形成し、溶射皮膜の硬さを増
加させ耐摩耗性を向上させる働きをし、Ｓｉはフラック
スとしての働きをする。ＢやＳｉの含有量が少ないと溶
射皮膜中の気孔を十分に封じることができず密着性及び
耐食性向上が図れないとともに、Ｂ化合物の形成が少な
く硬さの増加が小さくなり耐摩耗性向上が見込めない。
逆に、ＢやＳｉの含有量が多いと、フュージング過程で
溶射皮膜の流動性がよくなりすぎて溶射皮膜が流れてし
まうとともに、Ｂ化合物が多く形成されすぎて、溶射皮
膜を脆くしてしまう。従って、Ｂの含有量は０．５〜
３．２％、Ｓｉの含有量は０．７〜４．０％が適する。
Ｍｏは耐摩耗性と靭性を向上させるための元素である
が、高価であるため含有量はそれぞれ１０％以下、及び
３．２％以下に留めるのが得策である。Ｃｕは耐食性を
付与するための元素であるが、３．２％以上含ませても
それ以上の効果が得られないため、その含有量は３．２
％以下とするのが適当である。Ｃｏは、ＷＣとバインダ
ーの役目を担う自溶合金との混合を均一にするため、及
び溶射中にＷＣが酸化されるのを防ぐために必要な元素
であるが、高価であるためその含有量は１０％以下に留
めることとする。ＣはＮｉ、Ｃｏなどと炭化物を形成
し、溶射皮膜の硬さを増加させ耐摩耗性を向上させる働
きをするが、あまり多くなりすぎると脆くなるので０．
０８〜０．７２％とするのが適当である。金属部分の残
部は不可避的不純物を含むＦｅとＮｉとするが、靱性を
保つためにＦｅの含有量は５％以下とする。タングステ
ンカーバイドは２０ｗｔ％未満では顕著な効果が現れ
ず、８０ｗｔ％を越えると脆くなる。
【００１９】含ＷＣサーメットの他の例としては、重量
比でクロム：３．２〜１６．８％、ホウ素：０．３〜
３．２％、珪素：０．４〜３．６％、炭素：１．２以
下、鉄：４％以下、ニッケル：２．０〜２４％、モリブ
デン：５．６％以下、残部が不可避的不純物を含むコバ
ルトからなる組成を有するコバルト系自溶合金８０〜２
０ｗｔ％と、タングステンカーバイドを２０〜８０ｗｔ
％とを混合焼結したサーメットが使用できる。
比でクロム：３．２〜１６．８％、ホウ素：０．３〜
３．２％、珪素：０．４〜３．６％、炭素：１．２以
下、鉄：４％以下、ニッケル：２．０〜２４％、モリブ
デン：５．６％以下、残部が不可避的不純物を含むコバ
ルトからなる組成を有するコバルト系自溶合金８０〜２
０ｗｔ％と、タングステンカーバイドを２０〜８０ｗｔ
％とを混合焼結したサーメットが使用できる。
【００２０】この場合、Ｃｒは３．２％未満では耐摩耗
性が十分でなく、１６．８％を越えると硬くなりすぎて
かえって脆くなる。従ってＣｒの含有量は３．２〜１
６．８％が適当である。Ｂ及びＳｉはＮｉ、Ｃｒ、Ｃｏ
といった金属の融点を低下させることができるため，溶
射後のフュージング過程で溶射皮膜を溶け易くし、溶射
皮膜中の気孔を封じる働きをする。このことにより、溶
射皮膜の密着性及び耐食性が高くなる。また、ＢはＮ
ｉ、ＣｏなどとＢ化合物を形成し、溶射皮膜の硬さを増
加させ耐摩耗性を向上させる働きをし、Ｓｉはフラック
スとしての働きをする。ＢやＳｉの含有量が少ないと溶
射皮膜中の気孔を十分に封じることができず密着性及び
耐食性向上が図れないとともに、Ｂ化合物の形成が少な
くて硬さの増加が小さくなり、耐摩耗性向上が見込めな
い。逆に、ＢやＳｉの含有量が多いと、フュージング過
程で溶射皮膜の流動性がよくなりすぎて、溶射皮膜が流
れてしまうとともに、Ｂ化合物が多く形成されすぎて、
溶射皮膜を脆くしてしまう。従って、Ｂの含有量は０．
３〜３．２％、Ｓｉの含有量は０．４〜３．６％が適す
る。Ｎｉは母材との接合力を強化し靭性を保つための元
素であるが、Ｃｏとのバランスを考慮して、含有量は
２．０〜２４％とする。Ｍｏは耐食性を付与するための
元素であるが、含有量が５．６％を越えると他の元素の
含有量が相対的に低下してしまうので、含有量は５．６
％以下と定める。ＣはＮｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｗ、Ｍｏなど
と炭化物を形成し、溶射皮膜の硬さを増加させ耐摩耗性
を向上させる働きをするが、あまり多くなりすぎると脆
くなるので１．２％以下とするのが適当である。残部は
不可避的不純物を含むＦｅとＣｏとするが、耐摩耗性を
保つためにＦｅの含有量は４％以下とする。タングステ
ンカーバイドは２０ｗｔ％未満では顕著な効果が現れ
ず、８０ｗｔ％を越えると脆くなる。
性が十分でなく、１６．８％を越えると硬くなりすぎて
かえって脆くなる。従ってＣｒの含有量は３．２〜１
６．８％が適当である。Ｂ及びＳｉはＮｉ、Ｃｒ、Ｃｏ
といった金属の融点を低下させることができるため，溶
射後のフュージング過程で溶射皮膜を溶け易くし、溶射
皮膜中の気孔を封じる働きをする。このことにより、溶
射皮膜の密着性及び耐食性が高くなる。また、ＢはＮ
ｉ、ＣｏなどとＢ化合物を形成し、溶射皮膜の硬さを増
加させ耐摩耗性を向上させる働きをし、Ｓｉはフラック
スとしての働きをする。ＢやＳｉの含有量が少ないと溶
射皮膜中の気孔を十分に封じることができず密着性及び
耐食性向上が図れないとともに、Ｂ化合物の形成が少な
くて硬さの増加が小さくなり、耐摩耗性向上が見込めな
い。逆に、ＢやＳｉの含有量が多いと、フュージング過
程で溶射皮膜の流動性がよくなりすぎて、溶射皮膜が流
れてしまうとともに、Ｂ化合物が多く形成されすぎて、
溶射皮膜を脆くしてしまう。従って、Ｂの含有量は０．
３〜３．２％、Ｓｉの含有量は０．４〜３．６％が適す
る。Ｎｉは母材との接合力を強化し靭性を保つための元
素であるが、Ｃｏとのバランスを考慮して、含有量は
２．０〜２４％とする。Ｍｏは耐食性を付与するための
元素であるが、含有量が５．６％を越えると他の元素の
含有量が相対的に低下してしまうので、含有量は５．６
％以下と定める。ＣはＮｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｗ、Ｍｏなど
と炭化物を形成し、溶射皮膜の硬さを増加させ耐摩耗性
を向上させる働きをするが、あまり多くなりすぎると脆
くなるので１．２％以下とするのが適当である。残部は
不可避的不純物を含むＦｅとＣｏとするが、耐摩耗性を
保つためにＦｅの含有量は４％以下とする。タングステ
ンカーバイドは２０ｗｔ％未満では顕著な効果が現れ
ず、８０ｗｔ％を越えると脆くなる。
【００２１】本実施形態で使用する溶射原料は、ＷＣ含
有量が２０〜３０％のものは、混合粉、造粒粉、焼結粉
あるいは合金粉等いずれの形態でも使用可能である。し
かし、ＷＣ含有量が３０％を越える場合には、偏析の無
い均質な溶射皮膜を得るために造粒粉あるいは焼結粉を
使用するのが好ましい。その他、溶射皮膜の形成方法や
ロータの加工方法は前記の場合と同様にすればよい。
有量が２０〜３０％のものは、混合粉、造粒粉、焼結粉
あるいは合金粉等いずれの形態でも使用可能である。し
かし、ＷＣ含有量が３０％を越える場合には、偏析の無
い均質な溶射皮膜を得るために造粒粉あるいは焼結粉を
使用するのが好ましい。その他、溶射皮膜の形成方法や
ロータの加工方法は前記の場合と同様にすればよい。
【００２２】（第４の実施形態）
上記のようにＷＣを含むサーメットは、硬度が高く耐摩
耗性は良いものの材質がやや脆くなり、使用中に亀裂が
発生して寿命を短くすることがある。そこで母材からの
溶射皮膜の脱落を防止して長寿命を維持するために、母
材と接触する下地層の部分には、母材との接合強度の高
いＷＣを含まないニッケル系自溶合金やコバルト系自溶
合金の溶射膜を形成し、ロータ表面のゴム原料と接触す
る表面部分には、耐摩耗性に優れたＷＣを含むサーメッ
トからなる溶射皮膜を形成した、２層構造の表面構造と
した。本実施形態で使用するＷＣを含まないニッケル系
自溶合金又はコバルト系自溶合金、あるいはＷＣを含む
サーメットは、いずれも先に説明した組成の自溶合金を
使用すればよい。ただし、下地層と表面層との密着性を
考慮すれば、下地層と表面層とは同じニッケル系又はコ
バルト系の合金を使用するのが好ましい。溶射皮膜の厚
さは、下地層は０．１ｍｍ程度で表面層は０．１〜１．
５ｍｍ程度、全体でも０．２〜１．６ｍｍ有ればよい。
上記のようにＷＣを含むサーメットは、硬度が高く耐摩
耗性は良いものの材質がやや脆くなり、使用中に亀裂が
発生して寿命を短くすることがある。そこで母材からの
溶射皮膜の脱落を防止して長寿命を維持するために、母
材と接触する下地層の部分には、母材との接合強度の高
いＷＣを含まないニッケル系自溶合金やコバルト系自溶
合金の溶射膜を形成し、ロータ表面のゴム原料と接触す
る表面部分には、耐摩耗性に優れたＷＣを含むサーメッ
トからなる溶射皮膜を形成した、２層構造の表面構造と
した。本実施形態で使用するＷＣを含まないニッケル系
自溶合金又はコバルト系自溶合金、あるいはＷＣを含む
サーメットは、いずれも先に説明した組成の自溶合金を
使用すればよい。ただし、下地層と表面層との密着性を
考慮すれば、下地層と表面層とは同じニッケル系又はコ
バルト系の合金を使用するのが好ましい。溶射皮膜の厚
さは、下地層は０．１ｍｍ程度で表面層は０．１〜１．
５ｍｍ程度、全体でも０．２〜１．６ｍｍ有ればよい。
【００２３】（第５の実施形態）前述の通りＷＣを含む
サーメットは、ＷＣの含有量が多くなるほど高度が高く
耐摩耗性が良くなるが、硬くなるに従って材質が脆くな
る。そこで母材に接合する部分は母材との接合強度の高
いＷＣを含まないニッケル系自溶合金を使用し、ロータ
表面にいくに従ってＷＣを多く含有させて耐摩耗性を高
めた構造のロータとした。すなわち、母材と接合する部
分にはＷＣを含まないニッケル系自溶合金の溶射膜を厚
さ０．１ｍｍ程度形成し、その上にＷＣを含むサーメッ
トの溶射膜を形成し、その際ロータ表面にいくに従って
ＷＣ含有量を漸次増加させ、最表面部ではＷＣの含有量
を８０wt％にまで高くする。ＷＣ含有量は混合粉末原料
を使用して連続的に変化させても良いし、組成の異なる
造粒粉や焼結粉を使用して多層構造に積層溶射して形成
しても良い。溶射皮膜の全厚さは０．５〜１．５ｍｍ程
度とする。その他溶射皮膜の形成方法は前述の通りでよ
い。
サーメットは、ＷＣの含有量が多くなるほど高度が高く
耐摩耗性が良くなるが、硬くなるに従って材質が脆くな
る。そこで母材に接合する部分は母材との接合強度の高
いＷＣを含まないニッケル系自溶合金を使用し、ロータ
表面にいくに従ってＷＣを多く含有させて耐摩耗性を高
めた構造のロータとした。すなわち、母材と接合する部
分にはＷＣを含まないニッケル系自溶合金の溶射膜を厚
さ０．１ｍｍ程度形成し、その上にＷＣを含むサーメッ
トの溶射膜を形成し、その際ロータ表面にいくに従って
ＷＣ含有量を漸次増加させ、最表面部ではＷＣの含有量
を８０wt％にまで高くする。ＷＣ含有量は混合粉末原料
を使用して連続的に変化させても良いし、組成の異なる
造粒粉や焼結粉を使用して多層構造に積層溶射して形成
しても良い。溶射皮膜の全厚さは０．５〜１．５ｍｍ程
度とする。その他溶射皮膜の形成方法は前述の通りでよ
い。
【００２４】
【作用】本発明のゴム混練機用ロータは、炭素鋼母材か
らなるロータ表面に耐摩耗性・耐食性に優れた自溶合金
あるいはＷＣ含有サーメットの溶射皮膜を形成し、局部
的な表面加工により耐摩耗性・耐食性を向上させ、しか
も短時間に安価に提供することを可能にした。
らなるロータ表面に耐摩耗性・耐食性に優れた自溶合金
あるいはＷＣ含有サーメットの溶射皮膜を形成し、局部
的な表面加工により耐摩耗性・耐食性を向上させ、しか
も短時間に安価に提供することを可能にした。
【００２５】
【実施例】（実施例１）図１は本発明のゴム混練機用ロ
ータの形状を示す外観図である。本発明のゴム混練機用
ロータ１は２本のロータ本体２に、軸３を焼きばめして
構成されている。ロータ本体２は軸３の回転とともに噛
み合って回転し、２本のロータ本体２の間隙に挟み込ん
だ原料ゴムを連続的に混練するようになっている。本発
明のゴム混練機用ロータは、上記のロータ本体２の表面
に表１に示す組成のニッケル系自溶合金粉末を、厚さ１
ｍｍの皮膜となるようにプラズマ溶射してある。溶射後
ロータ本体２を１０００℃×１０分間でフュージング処
理をし、軸３を焼きばめしてゴム混練機用ロータとして
いる。
ータの形状を示す外観図である。本発明のゴム混練機用
ロータ１は２本のロータ本体２に、軸３を焼きばめして
構成されている。ロータ本体２は軸３の回転とともに噛
み合って回転し、２本のロータ本体２の間隙に挟み込ん
だ原料ゴムを連続的に混練するようになっている。本発
明のゴム混練機用ロータは、上記のロータ本体２の表面
に表１に示す組成のニッケル系自溶合金粉末を、厚さ１
ｍｍの皮膜となるようにプラズマ溶射してある。溶射後
ロータ本体２を１０００℃×１０分間でフュージング処
理をし、軸３を焼きばめしてゴム混練機用ロータとして
いる。
【００２６】
【表１】
【００２７】得られたゴム混練機用ロータの性能を評価
するため以下のような試験をした。 （１） 表面の溶射皮膜の断面構造 上記と同等の処理をして得た試験片の断面について、顕
微鏡観察をした。その結果を模式的に図２に示す。図２
に示すとおり、ロータ本体２の母材４の表面に均質なニ
ッケル系自溶合金の溶射被膜５が形成されていた。 （２） 表面の溶射皮膜の硬さ 表面の硬さをビッカース硬度計で測定した結果、硬さは
ＨV ６００程度であった。 （３） 溶射皮膜の母材との密着性 上記と同等の処理をして得た試験片について、JIS H 86
66に規定する方法に準じて皮膜の剥離強度を測定した。
結果を表２に示す。 （４） 耐食性試験 上記と同等の処理をして得た試験片について、ＨＣｌガ
ス１０００ｐｐｍ雰囲気中に、２００℃で２００時間暴
露する腐食試験をして、重量減量を測定した。結果を表
２に示す。 （５） 耐摩耗性試験 上記と同等の処理をして得た試験片について、図６に示
すような摩耗試験機を使用して摩耗試験を行った。すな
わち、回転するゴムホイール１３の表面に試験片１０を
当てて荷重Ｆを加え、ゴムホイール１３と試験片１０と
の接触部分に摩耗粉ホッパー１４から摩耗粉１５を落下
させて供給し、２５分間経過後の試験片の重量減を測定
した。ゴムホイール１３の外形は２５０ｍｍ、厚さは１
５ｍｍ、回転数は毎分１２０回であった。また、摩耗粉
１５には鋳物用の６号珪砂を使用し、落下供給量は毎分
３００グラムとした。結果を表２に示す。
するため以下のような試験をした。 （１） 表面の溶射皮膜の断面構造 上記と同等の処理をして得た試験片の断面について、顕
微鏡観察をした。その結果を模式的に図２に示す。図２
に示すとおり、ロータ本体２の母材４の表面に均質なニ
ッケル系自溶合金の溶射被膜５が形成されていた。 （２） 表面の溶射皮膜の硬さ 表面の硬さをビッカース硬度計で測定した結果、硬さは
ＨV ６００程度であった。 （３） 溶射皮膜の母材との密着性 上記と同等の処理をして得た試験片について、JIS H 86
66に規定する方法に準じて皮膜の剥離強度を測定した。
結果を表２に示す。 （４） 耐食性試験 上記と同等の処理をして得た試験片について、ＨＣｌガ
ス１０００ｐｐｍ雰囲気中に、２００℃で２００時間暴
露する腐食試験をして、重量減量を測定した。結果を表
２に示す。 （５） 耐摩耗性試験 上記と同等の処理をして得た試験片について、図６に示
すような摩耗試験機を使用して摩耗試験を行った。すな
わち、回転するゴムホイール１３の表面に試験片１０を
当てて荷重Ｆを加え、ゴムホイール１３と試験片１０と
の接触部分に摩耗粉ホッパー１４から摩耗粉１５を落下
させて供給し、２５分間経過後の試験片の重量減を測定
した。ゴムホイール１３の外形は２５０ｍｍ、厚さは１
５ｍｍ、回転数は毎分１２０回であった。また、摩耗粉
１５には鋳物用の６号珪砂を使用し、落下供給量は毎分
３００グラムとした。結果を表２に示す。
【００２８】
【表２】
【００２９】（比較例）比較のため、従来のステライト
Ｎｏ．６を肉盛り溶接し、研磨した後クロムめっきした
ゴム混練機用ロータについても、実施例１と同様の方法
で密着性、耐食性及び耐摩耗性を評価した結果を表２に
併記して示す。
Ｎｏ．６を肉盛り溶接し、研磨した後クロムめっきした
ゴム混練機用ロータについても、実施例１と同様の方法
で密着性、耐食性及び耐摩耗性を評価した結果を表２に
併記して示す。
【００３０】（実施例２）ニッケル系自溶合金に代え
て、表１に示すコバルト系自溶合金を使用した以外は、
実施例１と同様にしてゴム混練機用ロータ及び試験片を
作製した。そして実施例１と同様に表面の溶射皮膜の硬
さ、溶射皮膜の母材との密着性、耐食性及び耐摩耗性を
評価した。その結果、表面の溶射皮膜の硬さはＨV ４７
０程度であった。その他の測定結果を表２に併記する。
て、表１に示すコバルト系自溶合金を使用した以外は、
実施例１と同様にしてゴム混練機用ロータ及び試験片を
作製した。そして実施例１と同様に表面の溶射皮膜の硬
さ、溶射皮膜の母材との密着性、耐食性及び耐摩耗性を
評価した。その結果、表面の溶射皮膜の硬さはＨV ４７
０程度であった。その他の測定結果を表２に併記する。
【００３１】（実施例３）ニッケル系自溶合金に代え
て、表１に示すＷＣ含有サーメットを使用した以外は、
実施例１と同様にしてゴム混練機用ロータ及び試験片を
作製した。そして実施例１と同様に表面の溶射皮膜の硬
さ、溶射皮膜の母材との密着性、耐食性及び耐摩耗性を
評価した。その結果、表面の溶射皮膜の硬さはＨV ９０
０程度であった。その他の測定結果を表２に併記する。
て、表１に示すＷＣ含有サーメットを使用した以外は、
実施例１と同様にしてゴム混練機用ロータ及び試験片を
作製した。そして実施例１と同様に表面の溶射皮膜の硬
さ、溶射皮膜の母材との密着性、耐食性及び耐摩耗性を
評価した。その結果、表面の溶射皮膜の硬さはＨV ９０
０程度であった。その他の測定結果を表２に併記する。
【００３２】（実施例４）ニッケル系自溶合金に代え
て、表１に示すＷＣ含有サーメットを使用した以外は、
実施例１と同様にしてゴム混練機用ロータ及び試験片を
作製した。そして実施例１と同様に表面の溶射皮膜の硬
さ、溶射皮膜の母材との密着性、耐食性及び耐摩耗性を
評価した。その結果、表面の溶射皮膜の硬さはＨV ９２
０程度であった。その他の測定結果を表２に併記する。
て、表１に示すＷＣ含有サーメットを使用した以外は、
実施例１と同様にしてゴム混練機用ロータ及び試験片を
作製した。そして実施例１と同様に表面の溶射皮膜の硬
さ、溶射皮膜の母材との密着性、耐食性及び耐摩耗性を
評価した。その結果、表面の溶射皮膜の硬さはＨV ９２
０程度であった。その他の測定結果を表２に併記する。
【００３３】（実施例５）まず、母材表面に表１に示す
ニッケル系自溶合金を０．５ｍｍの厚さに溶射した後、
その溶射皮膜の上にさらに表１に示すＷＣ含有サーメッ
トを、０．５ｍｍの厚さに溶射被覆した。その結果、母
材４の表面に図３に模式的に示すような、ニッケル系自
溶合金膜６とＷＣ粒子９が均一分散したＷＣ含有サーメ
ット膜８の２層構造からなる溶射皮膜５を有するゴム混
練機用ロータを得た。ゴム混練機用ロータと全く同様の
処理をした試験片を作製し、実施例１と同様に表面の溶
射皮膜の硬さ、溶射皮膜の母材との密着性、耐食性及び
耐摩耗性を評価した。その結果、表面の溶射皮膜の硬さ
は、ニッケル系自溶合金膜６の部分ではＨV ６００程
度、表面のＷＣ含有サーメット膜８の部分ではＨV ９０
０程度であった。その他の測定結果を表２に併記する。
ニッケル系自溶合金を０．５ｍｍの厚さに溶射した後、
その溶射皮膜の上にさらに表１に示すＷＣ含有サーメッ
トを、０．５ｍｍの厚さに溶射被覆した。その結果、母
材４の表面に図３に模式的に示すような、ニッケル系自
溶合金膜６とＷＣ粒子９が均一分散したＷＣ含有サーメ
ット膜８の２層構造からなる溶射皮膜５を有するゴム混
練機用ロータを得た。ゴム混練機用ロータと全く同様の
処理をした試験片を作製し、実施例１と同様に表面の溶
射皮膜の硬さ、溶射皮膜の母材との密着性、耐食性及び
耐摩耗性を評価した。その結果、表面の溶射皮膜の硬さ
は、ニッケル系自溶合金膜６の部分ではＨV ６００程
度、表面のＷＣ含有サーメット膜８の部分ではＨV ９０
０程度であった。その他の測定結果を表２に併記する。
【００３４】（実施例６）まず、母材表面にニッケル系
自溶合金に代えて表１に示す、コバルト系自溶合金を
０．５ｍｍの厚さに溶射した後、その溶射皮膜の上にさ
らに表１に示すＷＣ含有サーメットを、０．５ｍｍの厚
さに溶射被覆した。その結果、母材４の表面にコバルト
系自溶合金とＷＣ含有サーメットの２層構造からなる溶
射皮膜を有するゴム混練機用ロータを得た。ゴム混練機
用ロータと全く同様の処理をした試験片を作製し、実施
例１と同様に表面の溶射皮膜の硬さ、溶射皮膜の母材と
の密着性、耐食性及び耐摩耗性を評価した。その結果、
表面の溶射皮膜の硬さは、コバルト系自溶合金の部分で
はＨV ４７０程度、表面のＷＣ含有サーメットの部分で
はＨV ９２０程度であった。その他の測定結果を表２に
併記する。
自溶合金に代えて表１に示す、コバルト系自溶合金を
０．５ｍｍの厚さに溶射した後、その溶射皮膜の上にさ
らに表１に示すＷＣ含有サーメットを、０．５ｍｍの厚
さに溶射被覆した。その結果、母材４の表面にコバルト
系自溶合金とＷＣ含有サーメットの２層構造からなる溶
射皮膜を有するゴム混練機用ロータを得た。ゴム混練機
用ロータと全く同様の処理をした試験片を作製し、実施
例１と同様に表面の溶射皮膜の硬さ、溶射皮膜の母材と
の密着性、耐食性及び耐摩耗性を評価した。その結果、
表面の溶射皮膜の硬さは、コバルト系自溶合金の部分で
はＨV ４７０程度、表面のＷＣ含有サーメットの部分で
はＨV ９２０程度であった。その他の測定結果を表２に
併記する。
【００３５】さらに、混練操作中の溶射皮膜の亀裂進展
状況を評価するために、以下の試験を実施した。すなわ
ち、図５に示すように溶射皮膜５が下側（引っ張り応力
がかかる）となるように、２個の支点１１で試験片１０
を支え、支点１１の中央部のにラム１２により荷重Ｆを
加え、３点曲げ方式で繰り返し荷重をかけ、溶射被膜５
の表面に亀裂が発生してから亀裂深さが進行していく様
子を繰り返し回数と共に測定した。この時、試験片が弾
性−塑性変形移行域に達するまで荷重をかけ、その後ほ
ぼ荷重が０（零）となるところまで荷重を減じた。亀裂
の進展状況を見易くするため、試験片の側面は鏡面仕上
げにしてある。結果を図７に曲線（ａ）で示す。なお、
比較のため実施例３のＷＣ含有サーメットの溶射皮膜に
ついても試験して、結果を図７に曲線（ｃ）で併記して
ある。
状況を評価するために、以下の試験を実施した。すなわ
ち、図５に示すように溶射皮膜５が下側（引っ張り応力
がかかる）となるように、２個の支点１１で試験片１０
を支え、支点１１の中央部のにラム１２により荷重Ｆを
加え、３点曲げ方式で繰り返し荷重をかけ、溶射被膜５
の表面に亀裂が発生してから亀裂深さが進行していく様
子を繰り返し回数と共に測定した。この時、試験片が弾
性−塑性変形移行域に達するまで荷重をかけ、その後ほ
ぼ荷重が０（零）となるところまで荷重を減じた。亀裂
の進展状況を見易くするため、試験片の側面は鏡面仕上
げにしてある。結果を図７に曲線（ａ）で示す。なお、
比較のため実施例３のＷＣ含有サーメットの溶射皮膜に
ついても試験して、結果を図７に曲線（ｃ）で併記して
ある。
【００３６】（実施例７）まず、母材表面に表１に示す
ニッケル系自溶合金を０．２ｍｍの厚さに溶射した後、
その溶射皮膜の上に第２層として表１に示すＷＣを２０
wt％含むＷＣ含有サーメットを、０．２ｍｍの厚さに溶
射被覆し、さらにその上に第３層として表１に示すＷＣ
を４０wt％含むＷＣ含有サーメットを、０．２ｍｍの厚
さに溶射被覆し、その上に第４層として表１に示すＷＣ
を６０wt％含むＷＣ含有サーメットを、０．２ｍｍの厚
さに溶射被覆し、さらにその上に第５層として表１に示
すＷＣを８０wt％含むＷＣ含有サーメットを、０．２ｍ
ｍの厚さに溶射被覆して、厚さ１ｍｍの５層構造からな
る溶射被覆を形成した。各溶射皮膜の形成には、所望の
組成の焼結粉末を使用して行った。図４にこのゴム混練
機用ロータの断面構造を模式的に示す。図のようにこの
ゴム混練機用ロータの断面構造は、ロータ表面になるに
従ってＷＣの分散量が次第に多くなっている。ゴム混練
機用ロータと全く同様の処理をした試験片を作製し、実
施例１と同様に表面の溶射皮膜の硬さ、溶射皮膜の母材
との密着性、耐食性及び耐摩耗性を評価した。その結
果、表面の溶射皮膜の硬さは、ニッケル系自溶合金の部
分ではＨV ６００程度、中心部のＷＣを４０wt％含有す
るサーメットの部分ではＨV ７９０程度、最表面のＷＣ
を８０wt％含有するサーメットの部分ではＨV ９００程
度であった。 その他の測定結果を表２に併記する。ま
た、実施例６と同様に亀裂進展評価試験を行い、結果を
図７に曲線（ｂ）で併記した。
ニッケル系自溶合金を０．２ｍｍの厚さに溶射した後、
その溶射皮膜の上に第２層として表１に示すＷＣを２０
wt％含むＷＣ含有サーメットを、０．２ｍｍの厚さに溶
射被覆し、さらにその上に第３層として表１に示すＷＣ
を４０wt％含むＷＣ含有サーメットを、０．２ｍｍの厚
さに溶射被覆し、その上に第４層として表１に示すＷＣ
を６０wt％含むＷＣ含有サーメットを、０．２ｍｍの厚
さに溶射被覆し、さらにその上に第５層として表１に示
すＷＣを８０wt％含むＷＣ含有サーメットを、０．２ｍ
ｍの厚さに溶射被覆して、厚さ１ｍｍの５層構造からな
る溶射被覆を形成した。各溶射皮膜の形成には、所望の
組成の焼結粉末を使用して行った。図４にこのゴム混練
機用ロータの断面構造を模式的に示す。図のようにこの
ゴム混練機用ロータの断面構造は、ロータ表面になるに
従ってＷＣの分散量が次第に多くなっている。ゴム混練
機用ロータと全く同様の処理をした試験片を作製し、実
施例１と同様に表面の溶射皮膜の硬さ、溶射皮膜の母材
との密着性、耐食性及び耐摩耗性を評価した。その結
果、表面の溶射皮膜の硬さは、ニッケル系自溶合金の部
分ではＨV ６００程度、中心部のＷＣを４０wt％含有す
るサーメットの部分ではＨV ７９０程度、最表面のＷＣ
を８０wt％含有するサーメットの部分ではＨV ９００程
度であった。 その他の測定結果を表２に併記する。ま
た、実施例６と同様に亀裂進展評価試験を行い、結果を
図７に曲線（ｂ）で併記した。
【００３７】表２の結果から、実施例１から実施例４の
ニッケル系自溶合金、コバルト系自溶合金、ＷＣ含有サ
ーメットの溶射被膜は、１９３．２〜２８８．３ＭＰａ
の密着力を示し、従来のステライトＮｏ．６を肉盛り溶
接してクロムめっきしたロータの４４．１ＭＰａの密着
力と比較して、４倍以上の密着力が得られたことが判明
した。また、耐食性の試験では全ての被膜で腐食減量は
１ｍｇ／ｃｍ2 程度であり、ほとんど腐食されていない
ことを示している。さらに、耐摩耗性試験でも実施例１
及び実施例２のニッケル系自溶合金、コバルト系自溶合
金では０．５〜０．６ｇの摩耗量で、従来のステライト
Ｎｏ．６を肉盛り溶接してクロムめっきしたロータの
０．６５ｇより摩耗量が少なく、耐摩耗性に優れている
ことが判る。また、実施例３及び実施例４のＷＣ含有サ
ーメットを使用した場合には、摩耗量は０．１ｇと一段
と耐摩耗性に優れていることが判る。
ニッケル系自溶合金、コバルト系自溶合金、ＷＣ含有サ
ーメットの溶射被膜は、１９３．２〜２８８．３ＭＰａ
の密着力を示し、従来のステライトＮｏ．６を肉盛り溶
接してクロムめっきしたロータの４４．１ＭＰａの密着
力と比較して、４倍以上の密着力が得られたことが判明
した。また、耐食性の試験では全ての被膜で腐食減量は
１ｍｇ／ｃｍ2 程度であり、ほとんど腐食されていない
ことを示している。さらに、耐摩耗性試験でも実施例１
及び実施例２のニッケル系自溶合金、コバルト系自溶合
金では０．５〜０．６ｇの摩耗量で、従来のステライト
Ｎｏ．６を肉盛り溶接してクロムめっきしたロータの
０．６５ｇより摩耗量が少なく、耐摩耗性に優れている
ことが判る。また、実施例３及び実施例４のＷＣ含有サ
ーメットを使用した場合には、摩耗量は０．１ｇと一段
と耐摩耗性に優れていることが判る。
【００３８】さらに、表２及び図７の結果から、実施例
５〜実施例７の複数構造の溶射被膜を具備したゴム混練
機用ロータは、母材と溶射皮膜との密着力が高く、しか
も耐摩耗性が極めて高いことが判る。また、ＷＣ含有サ
ーメットのみでは亀裂発生後１０６回程度の繰り返し応
力で亀裂が母材まで達するが、複数構造の溶射被膜とす
れば亀裂が母材まで達するまでの繰り返し応力は１４２
〜１６８回と５０％以上寿命が延びることが判る。
５〜実施例７の複数構造の溶射被膜を具備したゴム混練
機用ロータは、母材と溶射皮膜との密着力が高く、しか
も耐摩耗性が極めて高いことが判る。また、ＷＣ含有サ
ーメットのみでは亀裂発生後１０６回程度の繰り返し応
力で亀裂が母材まで達するが、複数構造の溶射被膜とす
れば亀裂が母材まで達するまでの繰り返し応力は１４２
〜１６８回と５０％以上寿命が延びることが判る。
【００３９】また、全ての実施例のゴム混練機用ロータ
を製作するのに要する作業時間は約２０時間で、従来に
比べて１０分の１以下に短縮されるので、製作コストを
大幅に削減することが可能となった。
を製作するのに要する作業時間は約２０時間で、従来に
比べて１０分の１以下に短縮されるので、製作コストを
大幅に削減することが可能となった。
【００４０】
【発明の効果】本発明のゴム混練機用ロータによれば、
母材との密着性に優れた表面皮膜が得られ、しかも耐摩
耗性の向上したロータが得られる。しかも、ロータ製作
に要する作業時間が１０分の１以下に大幅に短縮される
ので、製作コストが大幅に削減されるので、寿命の延長
に伴う稼働率の向上と相まって、経済的効果は極めて大
きなものとなる。
母材との密着性に優れた表面皮膜が得られ、しかも耐摩
耗性の向上したロータが得られる。しかも、ロータ製作
に要する作業時間が１０分の１以下に大幅に短縮される
ので、製作コストが大幅に削減されるので、寿命の延長
に伴う稼働率の向上と相まって、経済的効果は極めて大
きなものとなる。
【図１】 本発明のゴム混練機用ロータの形状を示す外
観図である。
観図である。
【図２】 本発明の実施例１に於けるゴム混練機用ロー
タの断面を示す模式図である。
タの断面を示す模式図である。
【図３】 本発明の実施例３に於けるゴム混練機用ロー
タの断面を示す模式図である。
タの断面を示す模式図である。
【図４】 本発明の実施例７に於けるゴム混練機用ロー
タの断面を示す模式図である。
タの断面を示す模式図である。
【図５】 亀裂進展状況を評価する方法を説明する図で
ある。
ある。
【図６】 摩耗試験機の概要を示す図である。
【図７】 繰り返し荷重回数と亀裂深さの関係を示す図
である。
である。
１・・・・・・ゴム混練機用ロータ、２・・・・・・ロータ本体、３
・・・・・・軸、４・・・・・・母材、５・・・・・・溶射皮膜、６・・・・・・
ニッケル系自溶合金膜、８・・・・・・ＷＣ含有サーメット
膜、９・・・・・・ＷＣ粒子、１０・・・・・・試験片、１１・・・・・・
支点、１２・・・・・・ラム、１３・・・・・・ゴムホイール、１４
・・・・・・摩耗粉体ホッパー、１５・・・・・・摩耗粉
・・・・・・軸、４・・・・・・母材、５・・・・・・溶射皮膜、６・・・・・・
ニッケル系自溶合金膜、８・・・・・・ＷＣ含有サーメット
膜、９・・・・・・ＷＣ粒子、１０・・・・・・試験片、１１・・・・・・
支点、１２・・・・・・ラム、１３・・・・・・ゴムホイール、１４
・・・・・・摩耗粉体ホッパー、１５・・・・・・摩耗粉
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(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｃ２３Ｃ 4/06 Ｃ２３Ｃ 4/06
(72)発明者 榊原 紀幸
長崎県長崎市深堀町五丁目717番１号 三
菱重工業株式会社長崎研究所内
(72)発明者 高橋 和仁
広島県広島市西区観音新町四丁目６番22号
三菱重工業株式会社広島製作所内
(72)発明者 花田 修一
広島県広島市西区観音新町四丁目６番22号
三菱重工業株式会社広島製作所内
(72)発明者 中原 章
広島県広島市西区観音新町四丁目６番22号
三菱重工業株式会社広島製作所内
(72)発明者 木村 稔
広島県広島市西区観音新町四丁目６番22号
三菱重工業株式会社広島製作所内
(72)発明者 守田 富夫
福岡県北九州市若松区南二島二丁目28番１
号 富士岐工産株式会社内
(72)発明者 森 譲治
福岡県北九州市若松区南二島二丁目28番１
号 富士岐工産株式会社内
(72)発明者 内林 哲夫
福岡県北九州市若松区南二島二丁目28番１
号 富士岐工産株式会社内
(72)発明者 近藤 良治
福岡県北九州市若松区南二島二丁目28番１
号 富士岐工産株式会社内
Ｆターム(参考） 4F201 AA45 AB17 AJ02 BA01 BC02
BC37 BK01 BK14
4K031 AA02 AA08 AB02 AB03 AB05
AB08 AB09 CB02 CB11 CB21
CB22 CB23 CB28 CB29 CB30
CB45 FA02
Claims (8)
- 【請求項１】 表面に重量比でクロム：１２〜２０％、
ホウ素：２．５〜４．５％、珪素：２．０〜５．０％、
炭素：０．４〜１．１％、鉄：５％以下、コバルト：１
％以下、モリブデン：４％以下、銅：４％以下を含み、
残部が不可避的不純物を含むニッケルからなる組成を有
する、ニッケル系自溶合金の溶射被膜を被覆してなるこ
とを特徴とするゴム混練機用ロータ。 - 【請求項２】 表面に重量比でクロム：１６〜２４％、
ホウ素：１．５〜４．０％、珪素：１．５〜４．５％、
タングステン：１５％以下、炭素：１．５％以下、鉄：
５％以下、ニッケル：３０％以下、モリブデン：７％以
下を含み、残部が不可避的不純物を含むコバルトからな
る組成を有するコバルト系自溶合金の溶射被膜を被覆し
てなることを特徴とするゴム混練機用ロータ。 - 【請求項３】 表面に重量比でクロム：２．４〜１３．
６％、ホウ素：０．５〜３．２％、珪素：０．７〜４．
０％、炭素：０．０８〜０．７２％、鉄：４％以下、コ
バルト：１０％以下、モリブデン：３．２％以下、銅：
３．２％以下、タングステンカーバイド：２０〜８０％
を含み、残部が不可避的不純物を含むニッケルからなる
組成を有するサーメットの溶射被膜を被覆してなること
を特徴とするゴム混練機用ロータ。 - 【請求項４】 表面に重量比でクロム：３．２〜１６．
８％、ホウ素：０．３〜３．２％、珪素：０．４〜３．
６％、炭素：１．２以下、鉄：４％以下、ニッケル：
２．０〜２４％、モリブデン：５．６％以下、タングス
テンカーバイド：２０〜８０％を含み、残部が不可避的
不純物を含むコバルトからなる組成を有するサーメット
の溶射被膜を被覆してなることを特徴とするゴム混練機
用ロータ。 - 【請求項５】 表面に請求項１に記載のニッケル系自溶
合金と請求項３に記載のタングステンカーバイドを含む
サーメットの２層の溶射被膜を順次積層被覆してなるこ
とを特徴とするゴム混練機用ロータ。 - 【請求項６】 表面に請求項２に記載のコバルト系自溶
合金と請求項４に記載のタングステンカーバイドを含む
サーメットの２層の溶射被膜を順次積層被覆してなるこ
とを特徴とするゴム混練機用ロータ。 - 【請求項７】 表面に請求項１に記載のニッケル系自溶
合金の溶射被膜を被覆し、さらに該ニッケル系自溶合金
の溶射被膜の上にタングステンカーバイドの含有量が重
量比で２０％から８０％の間で漸次増加する組成を有す
る、タングステンカーバイドを含むサーメットの溶射被
膜を順次被覆してなることを特徴とするゴム混練機用ロ
ータ。 - 【請求項８】 前記タングステンカーバイドを含むサー
メットの溶射被膜が複層の積層構造をなしていることを
特徴とする請求項７に記載のゴム混練機用ロータ。
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