JP2014065043A

JP2014065043A - 耐Ｍｇ溶損特性に優れた被覆構造材

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Publication number: JP2014065043A
Application number: JP2012210214A
Authority: JP
Inventors: Koichi Takazawa; 孝一高澤; Eiji Maeda; 榮二前田; Shinji Tanaka; 田中　　慎二; Tatsuya Takahashi; 達也高橋
Original assignee: Japan Steel Works Ltd
Current assignee: Japan Steel Works Ltd
Priority date: 2012-09-24
Filing date: 2012-09-24
Publication date: 2014-04-17
Anticipated expiration: 2032-09-24
Also published as: US20150197071A1; KR101682843B1; JP5743161B2; KR20150063112A; EP2899297A4; US9604432B2; CN104662201A; WO2014046289A1; EP2899297A1; CN104662201B; EP2899297B1

Abstract

【課題】溶融Ｍｇに対する耐久性に優れた被覆構造材を提供する。
【解決手段】Ｎｉ−Ｃｏ基合金基材上にＣｏ基合金被覆層が形成された被覆構造材であって、Ｃｏ基合金被覆層が、Ｎｉ：２０％以下、Ｃｏ：４２％以上、Ｓｉ：０．５〜１．５％、Ｆｅ：２．５〜３．５％を含有し、好適には、Ｎｉ−Ｃｏ基合金が、Ｃ：０．００５〜０．１５％、Ｃｒ：８〜２２％、Ｃｏ：５〜３０％、Ｍｏ：１〜９％未満、Ｗ：５〜２０％、Ａｌ：０．１〜２．０％、Ｔｉ：０．３〜２．５％を含有し、さらに所望によりＳｉ：０．３％以下、Ｂ：０．０１５％以下、Ｍｇ：０．０１％以下、Ｚｒ：０．２％以下、Ｈｆ：０．８％以下の１種または２種以上を含有し、さらに所望により、ＮｂとＴａの１種または２種を、Ｎｂ含有量（％）＋０．５×Ｔａ含有量（％）≦１．５％で含有し、残部がＮｉと不可避不純物からなる。
【選択図】図１

Description

この発明は、ＭｇおよびＭｇ合金射出成形機のシリンダなどを用途とし、溶融Ｍｇや溶融Ｍｇ合金による溶損に対し抵抗性を有する耐Ｍｇ溶損特性に優れた被覆構造材に関するものである。

ＭｇおよびＭｇ合金の成形加工には、高い作業効率や良好な作業環境の確保が可能などの利点から、射出成形機の適用が広まっている。射出成形機におけるシリンダ部材は、溶融Ｍｇ合金と接するため高温特性に優れていることが必要であり、このためシリンダ部材にはＮｉ基耐熱合金を使用することが提案されている。
しかし、一般にＮｉ基耐熱合金は溶融Ｍｇ合金と接触すると激しく溶損されるため、シリンダ内面には耐溶損性に優れた材質でライニングを施す必要がある。このライニング材にはＣｏ基合金が適当であると言われており、従来、軽金属射出成形機用シリンダ部材にＣｏ基合金をライニングして耐溶損性を向上させる技術はいくつか報告されている（特許文献１〜４）。

例えば、特許文献１および２では、軽合金射出成形機用Ｎｉ基超合金シリンダの内面にＣｏ基合金などの被覆層をＨＩＰ法により接合して耐溶損性を付与する技術が開示されている。また、特許文献３ではオーステナイト系鋼材から成る軽金属射出成形機用シリンダ母材の内面にＣｏ基合金などの被覆層を形成させ、耐溶損性を向上させる技術が開示されている。特許文献４では、低融点金属の射出成形機のシリンダ、スクリュー、スクリューヘッドなど広範な高温部材をＮｉ基耐熱合金で構成し、さらに該部材にＣｏ基耐熱合金を被覆する技術が開示されている。

特開２００４−６６２４１号公報特開２００４−６６２４０号公報特開２００２−２８３０３０号公報特許２８６２７９９号公報

ところで、近年シリンダ部材には、溶融Ｍｇ合金の液相率を出来るだけ高めるため６５０℃を超える環境で使用することが望まれており、耐溶損性という点でより厳しい要求が求められているが、従来のシリンダ母材ではこのような要求に十分に応えることができない。
前記の特許文献で示した技術はシリンダ母材と被覆層として形成したＣｏ基合金の間でおこる成分希釈を積極的に制御しているわけではない。Ｃｏ基合金が被覆層として優れた耐溶損性を発揮するには合金成分の変動を抑える必要があるが、シリンダ基材内面に被覆層を形成させる場合、程度の差はあれ基材からの成分希釈が生じる。成分希釈が甚だしい場合は被覆層の成分が当初のＣｏ基合金のそれと大きく異なり、耐溶損性を付与する機能が喪失するおそれがある。
また、信頼性の高いシリンダ部材として機能するためには、当然ながら高温における優れた強度や組織安定性が必要である。さらに、シリンダ部材としての製造性を確保することも要求される。つまり、高温強度、組織安定性および製造性に対する要求特性を満たしつつ、上記のような耐溶損特性をもつ被覆層を備えた部材が必要となる。

本発明は、これらの状況を解決するためになされたものであり、Ｎｉ−Ｃｏ基合金からなる基材の上に成分希釈を抑えたＣｏ基合金被覆層を有する被覆構造材を提供することを目的としている。このような部材が開発されれば、良好な耐溶損性を確保でき、且つシリンダ部材として優れた製造性と高温強度、組織安定性を具備させることが出来ると期待される。

本発明者らはまずＣｏ基合金の耐溶損性に及ぼす成分希釈の影響、具体的にはＮｉ−Ｃｏ基超合金の上に被覆されたＣｏ基合金層について、耐溶損性に及ぼすＮｉによる成分希釈の影響を調べた。その結果、Ｃｏ基合金中のＮｉ量が質量％で２０％を越えると、耐溶損性が急激に低下することを見出した。また、Ｃｏ基合金中のＣｏ含有量が４２％を超えると優れた耐溶損性が得られることを明らかにし、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明の耐Ｍｇ溶損特性に優れた被覆構造材のうち、第１の本発明は、Ｎｉ−Ｃｏ基合金基材上にＣｏ基合金被覆層が被覆された被覆構造材であって、
前記Ｃｏ基合金被覆層が、質量％で、Ｎｉ：２０％以下、Ｃｏ：４２％以上、Ｓｉ：０．５〜１．５％、Ｆｅ：２．５〜３．５％を含有することを特徴とする。

第２の本発明の耐Ｍｇ溶損特性に優れた被覆構造材は、前記第１の本発明において、前記Ｃｏ基合金被覆層が、さらに質量％で、Ｃ：１．５％以下、Ｍｎ：１．０％以下、Ｃｒ：３０％以下、Ｍｏ：２０％以下、Ｗ：６．０％以下、Ｔｉ：０．３％以下およびＡｌ：０．４％以下の一種以上を含有し、、残部が不可避不純物からなることを特徴とする。

第３の本発明の耐Ｍｇ溶損特性に優れた被覆構造材は、前記第１または第２の本発明において、前記Ｎｉ−Ｃｏ基合金が、質量％で、Ｃ：０．００５〜０．１５％、Ｃｒ：８〜２２％、Ｃｏ：５〜３０％、Ｍｏ：１〜９％未満、Ｗ：５〜２０％、Ａｌ：０．１〜２．０％、Ｔｉ：０．３〜２．５％を含有し、残部がＮｉおよび不可避不純物からなることを特徴とする。

第４の本発明の耐Ｍｇ溶損特性に優れた被覆構造材は、前記第３の本発明において、前記Ｎｉ−Ｃｏ基合金は、質量％で、さらに、Ｓｉ：０．３％以下、Ｂ：０．０１５％以下、Ｍｇ：０．０１％以下、Ｚｒ：０．２％以下、Ｈｆ：０．８％以下の１種または２種以上を含有することを特徴とする。

第５の本発明の耐Ｍｇ溶損特性に優れた被覆構造材は、前記第２または第４の本発明において、前記Ｎｉ−Ｃｏ基合金は、質量％で、さらに、ＮｂとＴａの１種または２種を、Ｎｂ含有量（％）＋０．５×Ｔａ含有量（％）≦１．５％で含有することを特徴とする。

第６の本発明の耐Ｍｇ溶損特性に優れた被覆構造材は、前記第１〜第５の本発明のいずれかにおいて、前記Ｃｏ基合金被覆層は、肉盛溶接によってＣｏ基合金が前記Ｎｉ−Ｃｏ基合金基材上に被覆されたものであることを特徴とする。

第７の本発明の耐Ｍｇ溶損特性に優れた被覆構造材は、前記第１〜第６の本発明のいずれかにおいて、ＭｇまたはＭｇ合金射出成形機シリンダ用の部材に用いるものであることを特徴とする。

以下に、本発明において規定される各成分など限定理由について説明する。なお、以下の成分含有量はいずれも質量％で示されている。

（１）Ｃｏ基合金被覆層組成
Ｃｏ基合金被覆層組成は、以下の成分を必須で含有するものであり、その他の成分は特に限定されない。例えば、残部が不可避不純物からなるものでもよく、また、下記するその他の成分を含有するものであってもよい。

Ｎｉ：２０％以下
Ｎｉは被覆層中に存在すると溶融Ｍｇに対する耐溶損性を著しく損なうので、被覆層中のＮｉ含有量は２０％以下に限定する。なお、Ｃｏ基合金被覆層には、Ｎｉ−Ｃｏ基合金基材からの希釈があるため、僅かな場合でもＮｉは不可避的に含有する。

Ｃｏ：４２％以上
Ｃｏは溶融Ｍｇに対する耐溶損性を付与するために必須の元素であり、十分な耐溶損性を与えるために被覆層中のＣｏは４２％以上必要である。望ましくは、被覆層中のＣｏ含有量は４５％以上とする。

Ｓｉ：０．５〜１．５％Ｓｉは表面保護膜の生成を促進させる効果があり、これによってＭｇに対する耐溶損性が向上する。この効果を得るためには０．５％以上含有していることが必要であるが、過剰な含有は表面保護膜の膜厚を急激に増加させ、膜が剥離しやすくなることによって耐溶損特性を低下させる。よって、Ｓｉの上限は１．５％に限定する。同様の理由で、下限は０．８％、上限は１．２％とすることが望ましい。

Ｆｅ：２．５〜３．５％
Ｆｅは少量含まれることによって表面保護膜の安定性を高め、耐溶損性を向上させる。この効果を得るために２．５％以上含有させる。しかし、過剰に含有すると拡散したＦｅにより密着界面が脆化するため、上限を３．５％に制限する。望ましくは上限を３．０％とする。

Ｃｏ基合金被覆層には、その他に、少量のＣ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔｉ、Ａｌの１種以上を含有することができる。具体的には、Ｃ：１．５％以下、Ｍｎ：１．０％以下、Ｃｒ：３０％以下、Ｍｏ：２０％以下、Ｗ：６．０％以下、Ｔｉ：０．３％以下、Ａｌ：０．４％以下の一種以上を含有することができる。なお、これら成分は、Ｃｏ基合金の添加元素としては一般に知られた成分である。

（２）Ｎｉ−Ｃｏ基合金基材組成
Ｎｉ−Ｃｏ基合金基材として好適な組成が以下に示される。

Ｃ：０．００５〜０．１５％
Ｃは各種金属元素と結合して金属炭化物を生成する。例えばＴｉとＣはＴｉＣを形成し、Ｃｒ、ＭｏとはＭ_６Ｃ、ＭＣ、Ｍ_２３Ｃ_６型の炭化物を形成する。これらの炭化物は合金の結晶粒粗大化を抑制し、粒界に析出した場合は高温延性を向上させる。Ｃが０．００５％以上含まれない場合は上記の効果が得られないが、０．１５％を超えると析出強化に必要なＴｉ量が減少するのみならず、時効時に粒界にＣｒ炭化物が過剰析出し、粒界が脆弱となる。従って、Ｃの含有量は０．００５〜０．１５％に限定する。なお、同様の理由で下限を０．０１％、上限を０．０８％とすることが望ましい。

Ｃｒ：８〜２２％
Ｃｒは合金の耐酸化性、耐食性、強度を高めるために必要な元素である。また、Ｃと結合して炭化物を生成し高湿強度を高める。上記の効果を得るには８％以上の含有量が必要であるが、多すぎるとマトリクスの不安定化を招き、σ相やα−Ｃｒなどの有害なＴＣＰ相の生成を助長して延性や靭性に悪影響をもたらす。従って、Ｃｒの含有量は８〜２２％に限定する。なお、同様の理由で、下限を１０％、上限を１５％とすることが望ましい。

Ｃｏ：５〜３０％
Ｃｏは合金中のＷ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｎｂなどの分配係数を１に近づけて偏析性を改善する効果がある。この効果を得るためには５％以上の含有量が必要であるが、３０％を超えると鍛造性や高温組織安定性の悪化を招く。従って、Ｃｏ含有量は５〜３０％の範囲に限定する。なお同様の理由で下限を１０％、上限を２０％とすることが望ましい。

Ｍｏ：１〜９％未満
Ｍｏは主にマトリクスに固溶してマトリクス自体の強化に寄与する固溶強化元素として有効である。さらに、γ´相に固溶してそのＡｌサイトを置換することにより同相の安定性を高めるので、合金の高温強度向上に有効である。Ｍｏ含有量が１％未満では上記の効果が十分に得られないが、９％以上ではμ相など高温組織安定性を損ねる有害相が析出するので、Ｍｏ含有量は１〜９％未満に限定する。同様の理由で、下限を１０％、上限を２０％とすることが望ましい。

Ｗ：５〜２０％
ＷもＭｏと同様に、マトリクスの固溶強化機能とγ´相に固溶して高温での強度や組織安定性を向上させる機能を有している。含有量が適切ならば上記の効果が得られるが、含有量が多すぎれば熱間加工性を損ねたり、α−Ｗが析出して組織安定性を低下させたりする。従って、Ｗ含有量は５〜２０％に限定する。同様の理由により下限を７％、上限を１５％とするのが望ましい。

Ａｌ：０．１〜２．０％
ＡｌはＮｉと結合してγ´相を析出させ、合金の析出強化に寄与する。Ａｌ含有量が０．１％未満では十分な析出強化を得ることができないが、含有量が多すぎるとγ´相が粒界に凝集して粗大化し、高温での機械的特性を著しく損ねるほか、熱間加工性も低下させる。従って、Ａｌ含有量は０．１〜２．０％に限定する。同様の理由で、下限を０．５％、上限を１．５％とするのが望ましい。

Ｔｉ：０．３〜２．５％
Ｔｉは主にＭＣ炭化物を形成して合金の結晶粒粗大化を抑制するとともに、Ａｌと同様にＮｉと結合してγ´相を析出させ、合金の析出強化に寄与する。上記の効果を得るためには０．３％以上のＴｉ含有量が必要であるが、過度に含有させると高温でのγ´相の安定性を低下させ、さらにη相を生成し強度や延性、靭性、高温長時間での組織安定性を損ねる。従って、Ｔｉの含有量は０．３〜２．５％の範囲に限定する。また同様の理由で、下限を０．５％、上限を２．０％とするのが望ましい。

Ｎｂ＋０．５Ｔａ≦１．５％
ＮｂおよびＴａは、ＡｉやＴｉと同じく析出強化元素であり、γ^´´相を析出させて合金を強化するので所望により含有させる。ただし、過剰に含有させるとＬａｖｅｓ相やσ相が析出し組織安定性を著しく損なうので、所望により含有させるＮｂおよびＴａの量はＮｂ＋０．５Ｔａの値で１．５％以下とする。また上記と同様の理由により、さらにＮｂ＋０．５Ｔａの値で１．０％以下とするのが望ましい。さらに、上記の効果を発現させるため、Ｎｂ＋０．５Ｔａの値は０．１％以上が望ましいが、０．２％以上とするのが一層望ましい。

Ｂ：０．０１５％以下
Ｂは粒界に偏析して高温特性に寄与するので所望により含有させる。但し、含有量が多すぎると硼化物が形成されやすくなり、粒界脆化を引き起こすため、所望により含有させるＢの量は０．０１５％以下とする。また上記作用を十分得るため、望ましくは０．０００５％以上、一層望ましくは０．０１％以上とする。

Ｚｒ：０．２％以下
ＺｒはＢと同じ効果を有しており、粒界に偏析して高温特性に寄与するので所望により含有させる。但し、過剰に含有させると合金の熱間加工性を低下させるので、所望により含有させるＺｒは０．２％以下とする。上記の効果を十分に得るためには０．００１％以上含有させるのが望ましく、０．００２％以上とするのが一層望ましい。同様の理由により、上限は０．０８％とするのが望ましい。

Ｈｆ：０．８％以下
ＨｆはＺｒと同じく粒界に偏析して高温特性に寄与するので、所望により含有させる。但し、過剰に含有させると合金の熱間加工性を低下させるので、所望により含有させるＨｆの量は０．８％以下とする。上記の効果を得るためには０．０５％以上含有させるのが望ましく、０．１％以上とするのが一層望ましい。同様の理由により、上限は０．５％とするのが望ましい。

Ｍｇ：０．０１％以下
Ｍｇは主にＳと結合して硫化物を形成し、熱間加工性を高めるので,
所望により含有させる。但し含有量が多すぎると逆に粒界が脆化して熱間加工性を低下させるので、Ｍｇの含有量は０．０１％以下にする。なお上記の効果を十分発現させるため、Ｍｇ含有量の下限は０．０００５％以上とするのが望ましい。

Ｓｉ：０．３％以下
Ｓｉは脱酸剤として合金溶解時に所望により添加される。Ｓｉの含有量が多すぎると合金の延性を低下させるとともに、偏析性を悪化させる。そのため、Ｓｉ含有量は０．３％以下に限定する。同様の理由により０．１％未満とするのが一層望ましく、０．０５％未満とするのがさらに一層望ましい。

Ｎｉ−Ｃｏ基合金基材上へのＣｏ基合金被覆層の形成方法は本発明としては特に限定されないが、上記組成などのＮｉ−Ｃｏ基合金の表面に、適当な組成を有するＣｏ基合金を肉盛溶接施工することで、上記組成のＣｏ基合金被覆層を形成することができる。この場合、肉盛溶接の条件は常法の範囲内にて調整することができるが、Ｎｉ−Ｃｏ基合金基材の組成と、Ｃｏ基合金の組成と、肉盛溶接条件の適切な設定が必要であり、これら条件を適切に設定しないと、本発明のＣｏ基合金被覆層がえられない。なお、上記Ｃｏ基合金としては、ステライト（商標名、以下同じ）を用いることができる。

以上説明したように、本発明によれば、耐熱性を有するＮｉ−Ｃｏ基合金基材と、その上層の耐溶損性に優れた好適な組成のＣｏ基合金被覆層によって、高温の溶融Ｍｇに対しても良好な耐久性を有することができ、Ｃｏ基合金被覆層部分を内面とする円筒部材とすれば、円筒内面における溶融Ｍｇによる溶損を著しく抑制することが可能である。
本発明材をＭｇまたはＭｇ合金射出成形機シリンダ用の部材に用いた際には、シリンダ部の高温化が可能になり、ひいてはシリンダ内の溶融Ｍｇ合金の液相率を上げ、成形効率を高め、またＭｇまたはＭｇ合金を良好に射出成形することができる。

図１は、本発明の一実施形態の被覆構造材の一部を示す断面図である。図２は表１で示した各種Ｃｏ基合金について、Ｃｏ含有量と溶損速度定数の関係を示したグラフである。図３は表１で示した各種Ｃｏ基合金について、Ｎｉ含有量と溶損速度定数の関係を示したグラフである。図４は発明材と比較材の試験時間２５時間における溶損速度定数を示したものである（但し特許文献４のデータを含む）。

以下に、本発明の一実施形態を説明する。
好適には、質量％で、Ｃ：０．００５〜０．１５％、Ｃｒ：８〜２２％、Ｃｏ：５〜３０％、Ｍｏ：１〜９％、Ｗ：５〜２０％、Ａｌ：０．１〜２．０％、Ｔｉ：０．３〜２．５％を含有し、さらに所望によりＳｉ：０．３％以下、Ｂ：０．０１５％以下、Ｍｇ：０．０１％以下、Ｚｒ：０．２％以下、Ｈｆ：０．８％以下の１種または２種以上を含有し、さらに所望により、ＮｂとＴａの１種または２種を、Ｎｂ含有量（％）＋０．５×Ｔａ含有量（％）≦１．５％で含有し、残部がＮｉと不可避不純物からなるＮｉ−Ｃｏ基合金基材は常法により製造することができ、必要に応じて塑性加工などにより所定の形状に加工される。ＭｇまたはＭｇ合金射出成形機シリンダ用の材料とされる場合には、円筒状に製造される。

また、上記Ｎｉ−Ｃｏ基合金基材に被覆されるＣｏ基合金被覆層は、既知の方法で形成することができ、代表的には肉盛溶接や遠心鋳造溶接などを採用することができ、本発明としては特定の方法に限定されるものではない。
例えば、適当な組成のＣｏ基合金（例えばステライトの規定組成）を溶接材として用いて、ＴＩＧ（タングステンイナートガス）溶接法などにより、図１に示すようにＮｉ−Ｃｏ基合金基材２上にＣｏ基合金被覆層３を肉盛溶接により形成する。
この際の溶接条件は、既知の条件範囲内で選定することができる。例えば、電流値、電圧値、予熱温度、プラズマガス流量などを調整することができる。この結果、質量％で、Ｎｉ：２０％以下、Ｃｏ：４２％以上、Ｓｉ：０．５〜１．５％、Ｆｅ：２．５〜３．５％を含有するＣｏ基合金被覆層を得ることができる。該組成は、Ｎｉ−Ｃｏ基合金基材の組成と、溶接材となるＣｏ基合金の組成と、溶接条件を適切に組み合わせることで本発明範囲の組成を有するＣｏ基合金被覆層３を有する被覆構造材１が得られる。なお、Ｃｏ基合金被覆層３の厚さは本発明としては特に限定されるものではないが、概ね３〜５ｍｍの範囲とするのが望ましい。

上記被覆構造材は、円筒形状で内周面にＣｏ基合金被覆層３を有する構造とすることで、耐Ｍｇ溶損特性に優れたＭｇまたはＭｇ合金射出成形機シリンダとして適用することができる。

以下に、本発明の実施例を説明する。
Ｃｏ基合金被覆層を想定して、表１に示すＣｏ基合金（残部はその他不可避不純物）の試験材を用意し、溶損試験を行った。
溶損試験の手順は以下の通りである。まず代表的なＭｇ合金であるＡＺ９１Ｄ合金を充填したるつぼを密閉容器内に配置した後、蒸発防止のため、ＳＦ_６混合ガスを密閉容器内部に導入しながら、所定の温度まで容器を加熱した。るつぼ内の合金が溶融した後、溶融合金中に試験片を浸漬した。浸漬中は１時間ごとに５ｒｐｍの回転数で１分間、試験片を回転させた。所定の時間だけ浸漬した後、試験片を溶融合金から引き上げ、密閉容器内で室温まで冷却した後、試験片を取り出した。続いて試験片を１０％塩酸水溶液に浸漬し、表面に付着しているＡＺ９１Ｄ合金を除去した。その後、試験片重量を計測して、試験前の重量との差から質量減少量を求め、質量減少量を試験片表面積で除して、溶損量（ｍｇ/ｃｍ^２）とした。溶損速度定数は溶損量を浸漬時間の平方根に対してプロットした場合に得られる直線の傾きとして算出した。溶損速度定数が小さいほど耐溶損特性に優れていることを意味する。
表１に各種Ｃｏ基合金の組成（質量％）と溶損速度定数をまとめて示した。

図２は表１で示した各種Ｃｏ基合金について、Ｃｏ含有量と溶損速度定数の関係を示したものである。図３は同じく各種Ｃｏ基合金について、Ｎｉ含有量と溶損速度定数の関係を示したものである。

図２より、Ｃｏ基合金中のＣｏ含有量が増大するのに伴い、溶損速度定数は減少することが判った。特に、網掛け部で示すようにＣｏ含有量が４２％を超えると溶損速度定数が１ｍｇ/（ｃｍ^２・ｈ^０．５）以下となり、かつほぼ一定となることを見出した。
また図３より、Ｃｏ基合金中のＮｉ含有量が増大するのに伴い、溶損速度定数が増加することが判った。特に、網掛け部のようにＮｉ含有量が２０％までは溶損速度定数は１ｍｇ/（ｃｍ^２・ｈ^０．５）以下であり非常に小さいが、２０％を超えると溶損速度定数が急激に大きくなることを明らかになった。以上の結果から、溶融Ｍｇ合金に対する耐溶損特性を付与するためには、Ｃｏ基合金中のＣｏ含有量を大きくし、Ｎｉ含有量を小さくすることが必要である知見を得た。

上記知見を基に、表２に組成（残部はその他不可避不純物）を示す発明材２種類と比較材とについて耐溶損特性を評価した。発明材および比較材は、表２中のＮｉ−Ｃｏ基合金基材（表ではＮｉ−Ｃｏ基基材と表示）上に肉盛溶接によりＣｏ基合金被覆層（表ではＣｏ基被覆層と表示）を作成したものである。その際に、肉盛溶接時の電流、電圧、予熱条件などを常法の範囲にて調整してＣｏ基被覆層を形成する際の基材からのＮｉ希釈量をコントロールし、主にＣｏ基被覆層中のＮｉとＣｏの含有量を変化させた。ここで、肉盛溶接の条件は常法の範囲内として、電流：１２０〜１５０Ａ、電圧：３０〜３２Ｖ、予熱温度：２５０〜３００℃、およびプラズマガス流量：１．０〜２．０Ｌ/分にて調整した。溶損速度定数は上記と同じ方法で算出した。

図４に試験時間が２５時間における各評価材の溶損速度定数を示す。なお図４には比較のため、特許文献４で公開されているＮｉ基耐熱合金にステライトを被覆した材料の６５０℃・試験時間１６時間における溶損速度定数も併記した。いずれの試験時間においても発明材の溶損速度定数は比較材よりも小さく、特許文献４で示されている従来材よりも小さいことから、発明材が優れた耐溶損特性を有していることを表している。特許文献４では、基材のＮｉ基合金としてインコネル７１８などを用い、これにステライトを常法にてライニングして溶損性を評価しているが、本発明材は特許文献４よりも小さい溶損速度定数を示している。これは、溶損速度定数を小さくするためには、基材として本発明材のＮｉ−Ｃｏ基合金を用い、且つ、常法の中でもさらに調整された方法で本発明材のＣｏ基合金被覆層を形成させることが必要であることを示している。

１被覆構造材
２Ｎｉ−Ｃｏ基合金基材
３Ｃｏ基合金被覆層

Claims

Ｎｉ−Ｃｏ基合金基材上にＣｏ基合金被覆層が形成された被覆構造材であって、
前記Ｃｏ基合金被覆層が、質量％で、Ｎｉ：２０％以下、Ｃｏ：４２％以上、Ｓｉ：０．５〜１．５％、Ｆｅ：２．５〜３．５％を含有することを特徴とする耐Ｍｇ溶損特性に優れた被覆構造材。
前記Ｃｏ基合金被覆層が、さらに質量％で、Ｃ：１．５％以下、Ｍｎ：１．０％以下、Ｃｒ：３０％以下、Ｍｏ：２０％以下、Ｗ：６．０％以下、Ｔｉ：０．３％以下およびＡｌ：０．４％以下の一種以上を含有し、残部が不可避不純物からなることを特徴とする請求項１に記載の耐Ｍｇ溶損特性に優れた被覆構造材。
前記Ｎｉ−Ｃｏ基合金が、質量％で、Ｃ：０．００５〜０．１５％、Ｃｒ：８〜２２％、Ｃｏ：５〜３０％、Ｍｏ：１〜９％未満、Ｗ：５〜２０％、Ａｌ：０．１〜２．０％、Ｔｉ：０．３〜２．５％を含有し、残部がＮｉおよび不可避不純物からなることを特徴とする請求項１または２に記載の耐Ｍｇ溶損特性に優れた被覆構造材。
前記Ｎｉ−Ｃｏ基合金は、質量％で、さらに、Ｓｉ：０．３％以下、Ｂ：０．０１５％以下、Ｍｇ：０．０１％以下、Ｚｒ：０．２％以下、Ｈｆ：０．８％以下の１種または２種以上を含有することを特徴とする請求項３に記載の耐Ｍｇ溶損特性に優れた被覆構造材。
前記Ｎｉ−Ｃｏ基合金は、質量％で、さらに、ＮｂとＴａの１種または２種を、Ｎｂ含有量（％）＋０．５×Ｔａ含有量（％）≦１．５％で含有することを特徴とする請求項３または４に記載の耐Ｍｇ溶損特性に優れた被覆構造材。
前記Ｃｏ基合金被覆層は、肉盛溶接によってＣｏ基合金が前記Ｎｉ−Ｃｏ基合金基材上に被覆されたものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の耐Ｍｇ溶損特性に優れた被覆構造材。
ＭｇまたはＭｇ合金射出成形機シリンダ用の部材に用いるものであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の耐Ｍｇ溶損特性に優れた被覆構造材。