JP2560816B2 - 表面硬化用反応燒結合金の製造方法 - Google Patents
表面硬化用反応燒結合金の製造方法Info
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- JP2560816B2 JP2560816B2 JP63327758A JP32775888A JP2560816B2 JP 2560816 B2 JP2560816 B2 JP 2560816B2 JP 63327758 A JP63327758 A JP 63327758A JP 32775888 A JP32775888 A JP 32775888A JP 2560816 B2 JP2560816 B2 JP 2560816B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、Co又はNi基若しくはCo−Ni合金基の表面
硬化用反応焼結合金の製造方法に関するものである。
硬化用反応焼結合金の製造方法に関するものである。
［従来の技術］ 従来、Co又Ni基の表面硬化用合金としては、Co基につ
いては、例えば、重量％で、C:2.2,Si:0.8,Mn:2.0,Ni:
3.0,Cr:30.0,W:13.0,Co:46.0,Fe:2.0,その他＜１のステ
ライト、Ni基については、例えば、重量％でC:0.8,Si:
4.0,Mn:1.0,Ni:72.0,Cr:14.0,Co:2.0,B:4.0,Fe:3.0,そ
の他＜１のコルモノイ等がよく知られている。
いては、例えば、重量％で、C:2.2,Si:0.8,Mn:2.0,Ni:
3.0,Cr:30.0,W:13.0,Co:46.0,Fe:2.0,その他＜１のステ
ライト、Ni基については、例えば、重量％でC:0.8,Si:
4.0,Mn:1.0,Ni:72.0,Cr:14.0,Co:2.0,B:4.0,Fe:3.0,そ
の他＜１のコルモノイ等がよく知られている。
［発明が解決しようとする課題］ 従来公知のCo又Ni基の合金は、一般に融点が低く、11
00℃位に加熱されると溶解するので、溶接や溶射などの
加工によって容易に異種金属表面に接合できるという利
点を有する。
00℃位に加熱されると溶解するので、溶接や溶射などの
加工によって容易に異種金属表面に接合できるという利
点を有する。
一方、これらの合金は主として溶接及び溶射工程にお
ける作業性の観点から、融点を上昇させないために、バ
ナジウムやタングステンなどの硬くて融点の高い炭化物
や硼化物を生成する元素の添加量が厳しく制限されてい
る。
ける作業性の観点から、融点を上昇させないために、バ
ナジウムやタングステンなどの硬くて融点の高い炭化物
や硼化物を生成する元素の添加量が厳しく制限されてい
る。
本発明の目的は、融点の高い硼化物を生成する元素量
をできるだけ多く含有するCo又はNi基若しくはCo−Ni合
金基の表面硬化用反応焼結合金の製造方法を提供するこ
とにある。
をできるだけ多く含有するCo又はNi基若しくはCo−Ni合
金基の表面硬化用反応焼結合金の製造方法を提供するこ
とにある。
［課題を解決するための手段］ 本発明方法によれば、硼素を４−６重量％含有するCo
又はCo−Ni合金粉末に、Ti,V及びCrの単体粉末のうち１
種以上をその合計量が硼素の４倍以下、且つZr,Nb,Mo,H
f,Ta及びＷの単体粉末のうち１種以上をその合計量が硼
素の２倍以下となるように配合して混合した後、成形し
て1060〜1140℃の共晶温度に加熱すること、或いは、硼
素を４−６重量％含有するNi合金粉末に、Ti,V及びCrの
単体粉末のうち１種以上をその合計量が硼素の４倍以
下、且つZr,Nb,Mo,Hf,Ta及びＷの単体粉末のうち１種以
上をその合計量が硼素の２倍以下となるように配合して
混合した後、成形して1060〜1140℃の共晶温度に加熱す
ることによって、表面硬化が高く、しかも靭性大きくて
割れにも強い表面硬化用反応焼結合金を製造することが
できる。
又はCo−Ni合金粉末に、Ti,V及びCrの単体粉末のうち１
種以上をその合計量が硼素の４倍以下、且つZr,Nb,Mo,H
f,Ta及びＷの単体粉末のうち１種以上をその合計量が硼
素の２倍以下となるように配合して混合した後、成形し
て1060〜1140℃の共晶温度に加熱すること、或いは、硼
素を４−６重量％含有するNi合金粉末に、Ti,V及びCrの
単体粉末のうち１種以上をその合計量が硼素の４倍以
下、且つZr,Nb,Mo,Hf,Ta及びＷの単体粉末のうち１種以
上をその合計量が硼素の２倍以下となるように配合して
混合した後、成形して1060〜1140℃の共晶温度に加熱す
ることによって、表面硬化が高く、しかも靭性大きくて
割れにも強い表面硬化用反応焼結合金を製造することが
できる。
［発明の作用］ 一般的に硼素は常温においてCo及びNiとは互いに溶け
合わない性質を持っているが、硼素を含むCo又はNiの溶
液若しくはCo−Niの混合溶液は、それぞれ1140℃又は10
60℃若しくは約1140〜1060℃の共晶温度において硼化物
と共晶体をつくるから、予めこれらの共晶体から成る粉
末をつくり、これらの粉末にV,Ti,Crのうちの少なくと
も一種の単体粉末と、Zr,Nb,Mo,Hf,Ta,Wのうちの少なく
とも一種の単体粉末を均一に混合し、圧粉、成形の後、
それぞれの共晶温度に加熱すれば、Co又はNi中の硼素よ
りは親和性の高いＶやＷなどと反応焼結し、これらの硼
化物を生成する。生成したＶやＷなどの硼化物は、共晶
体より融点がかなり高いので、加熱時間と共に溶融体は
減少し、Co又はNi中の硼素量に見合う量のＶやＷなどを
配合ししておけば、硼素はこれらの添加元素の硼化物と
なって固化する。このときの硼化物の体積率はCo又はNi
硼化物の密度とＶやＷなどの添加する金属粉末がつくる
硼化物との密度の差によって変化する。
合わない性質を持っているが、硼素を含むCo又はNiの溶
液若しくはCo−Niの混合溶液は、それぞれ1140℃又は10
60℃若しくは約1140〜1060℃の共晶温度において硼化物
と共晶体をつくるから、予めこれらの共晶体から成る粉
末をつくり、これらの粉末にV,Ti,Crのうちの少なくと
も一種の単体粉末と、Zr,Nb,Mo,Hf,Ta,Wのうちの少なく
とも一種の単体粉末を均一に混合し、圧粉、成形の後、
それぞれの共晶温度に加熱すれば、Co又はNi中の硼素よ
りは親和性の高いＶやＷなどと反応焼結し、これらの硼
化物を生成する。生成したＶやＷなどの硼化物は、共晶
体より融点がかなり高いので、加熱時間と共に溶融体は
減少し、Co又はNi中の硼素量に見合う量のＶやＷなどを
配合ししておけば、硼素はこれらの添加元素の硼化物と
なって固化する。このときの硼化物の体積率はCo又はNi
硼化物の密度とＶやＷなどの添加する金属粉末がつくる
硼化物との密度の差によって変化する。
一般に、粉末冶金でつくられる焼結合金は、焼結時に
体積収縮が起こるので、表面硬化合金として実用に供す
るためには、できるだけ体積収縮を少なくする必要があ
る。
体積収縮が起こるので、表面硬化合金として実用に供す
るためには、できるだけ体積収縮を少なくする必要があ
る。
従って、本発明ではこれらの点を考慮して添加する金
属の単体粉末の種類と量を特定しているから、この成分
範囲のものであれば、実際に表面硬化用合金として使用
したときに割れが生じることはない。
属の単体粉末の種類と量を特定しているから、この成分
範囲のものであれば、実際に表面硬化用合金として使用
したときに割れが生じることはない。
［実施例］ 本発明による表面硬化用合金の硬化の原因は主にTi,
V,Cr,Zr,Nb,Mo,Hf,Ta及びＷが硬質の硼化物を形成する
ことに因る。
V,Cr,Zr,Nb,Mo,Hf,Ta及びＷが硬質の硼化物を形成する
ことに因る。
すなわち、表面硬化用反応焼結合金としての硬さは硼
化物の体積率、換言すれば硼素量によって決定される。
化物の体積率、換言すれば硼素量によって決定される。
そのため、本発明においては硼素量の下限をCo及びNi
基の実用表面硬化用合金に於いて保障される４重量％と
している。
基の実用表面硬化用合金に於いて保障される４重量％と
している。
即ち、硼素量がこれ以下では表面硬化用合金として十
分な硬さを得ることができない。
分な硬さを得ることができない。
一方、硼素量の上限は添加する金属単体粉末の種類と
添加量により生じる体積収縮との関連から決定した。即
ち、本発明方法において添加される金属の単体粉末の中
で最もその硼化物の密度の高いものはＷであり、CoやNi
の場合に比べて約２倍の密度を持っている。このこと
は、同じ体積率を持たせるためには２倍の硼素量、即
ち、少なくとも８重量％が必要であるが、本発明では硼
化物の密度の高い元素の添加量を、添加する金属単体粉
末の全添加量の1/3以下に制限しているので、硼素量の
上限を６％としている。
添加量により生じる体積収縮との関連から決定した。即
ち、本発明方法において添加される金属の単体粉末の中
で最もその硼化物の密度の高いものはＷであり、CoやNi
の場合に比べて約２倍の密度を持っている。このこと
は、同じ体積率を持たせるためには２倍の硼素量、即
ち、少なくとも８重量％が必要であるが、本発明では硼
化物の密度の高い元素の添加量を、添加する金属単体粉
末の全添加量の1/3以下に制限しているので、硼素量の
上限を６％としている。
本発明方法で使用する添加すべき金属の単体粉末は、
いずれも硬い硼化物を生成するので、表面硬化用焼結合
金に対して有効な添加元素であるが、前述のようにそれ
ぞれの金属硼化物の密度の違いが体積収縮率に影響し、
かつ、体積収縮率の違いにより実用に供する表面硬化用
反応焼結合金では被処理材料との関連で収縮による割れ
が生じることがある。
いずれも硬い硼化物を生成するので、表面硬化用焼結合
金に対して有効な添加元素であるが、前述のようにそれ
ぞれの金属硼化物の密度の違いが体積収縮率に影響し、
かつ、体積収縮率の違いにより実用に供する表面硬化用
反応焼結合金では被処理材料との関連で収縮による割れ
が生じることがある。
そこで、これらの関係を明確にするために、一定量の
硼素を含有するNi合金に硼素量の５倍の諸種金属の単体
粉末をそれぞれ配合して、添加金属元素が体積収縮率に
及ぼす影響を調べた結果、硼化物の密度が小さいTi,V,C
rは体積収縮率は小さいが、硼化物の密度が大きいW,Mo,
Zr,Nb,Hf,Taなどは体積収縮率が大きかった。
硼素を含有するNi合金に硼素量の５倍の諸種金属の単体
粉末をそれぞれ配合して、添加金属元素が体積収縮率に
及ぼす影響を調べた結果、硼化物の密度が小さいTi,V,C
rは体積収縮率は小さいが、硼化物の密度が大きいW,Mo,
Zr,Nb,Hf,Taなどは体積収縮率が大きかった。
また、被処理材料の表面に一定量の硼素を含むNi合金
粉末と前記各種の金属の単体粉末との混合粉末を置き、
一定圧力で一体に成形した後、共晶温度に加熱して反応
焼結を行った結果、体積収縮率の大きなW,Mo,Hf,Nb,Ta
などは、何れも反応焼結合金の表面に割れの発生がみら
れたが、硼化物の密度の小さいTi,V,Crでは何れも反応
焼結合金の表面に割れの発生は認められなかった。
粉末と前記各種の金属の単体粉末との混合粉末を置き、
一定圧力で一体に成形した後、共晶温度に加熱して反応
焼結を行った結果、体積収縮率の大きなW,Mo,Hf,Nb,Ta
などは、何れも反応焼結合金の表面に割れの発生がみら
れたが、硼化物の密度の小さいTi,V,Crでは何れも反応
焼結合金の表面に割れの発生は認められなかった。
これらの結果から、本発明方法によって実用に供し得
る表面硬化用の反応焼結合金を得るために、それぞれの
金属粉末の添加量の組合せを変えて体積収縮率と焼結合
金表面の割れの発生状況を調査したところ、Ti,V,Crの
単体粉末の添加量が合計で硼素量の４倍、Zr,Nb,Mo,Hf,
Ta及びＷの単体粉末の添加量が合計で硼素量の２倍を超
えない範囲であれば反応焼結合金の表面に割れが発生し
ないことが実験により確かめられた。
る表面硬化用の反応焼結合金を得るために、それぞれの
金属粉末の添加量の組合せを変えて体積収縮率と焼結合
金表面の割れの発生状況を調査したところ、Ti,V,Crの
単体粉末の添加量が合計で硼素量の４倍、Zr,Nb,Mo,Hf,
Ta及びＷの単体粉末の添加量が合計で硼素量の２倍を超
えない範囲であれば反応焼結合金の表面に割れが発生し
ないことが実験により確かめられた。
［発明の効果］ 本発明によれば、硼素を４−６重量％含有するCo又は
Co−Ni合金粉末、若しくは、Ni合金粉末に、Ti,V及びCr
の単体粉末のうち１種以上をその合計量が硼素の４倍以
下、且つZr,Nb,Mo,Hf,Ta及びＷの単体粉末のうち１種以
上をその合計量が硼素の２倍以下となるように配合して
混合した後、成形して共晶温度に加熱することにより、
表面硬化用反応焼結合金を製造することができ、添加元
素の配合量は、生成硼化物の密度の小さいTi,V及びCrを
比較的大量に、生成硼化物の密度の大きいW,Mo,Zr,Nb,H
f,Taを比較的少量としたため、硬くて高融点の硼化物を
多量に含みながら表面に割れの発生もなく、高温度での
使用に適した耐摩耗材料を得ることができる。
Co−Ni合金粉末、若しくは、Ni合金粉末に、Ti,V及びCr
の単体粉末のうち１種以上をその合計量が硼素の４倍以
下、且つZr,Nb,Mo,Hf,Ta及びＷの単体粉末のうち１種以
上をその合計量が硼素の２倍以下となるように配合して
混合した後、成形して共晶温度に加熱することにより、
表面硬化用反応焼結合金を製造することができ、添加元
素の配合量は、生成硼化物の密度の小さいTi,V及びCrを
比較的大量に、生成硼化物の密度の大きいW,Mo,Zr,Nb,H
f,Taを比較的少量としたため、硬くて高融点の硼化物を
多量に含みながら表面に割れの発生もなく、高温度での
使用に適した耐摩耗材料を得ることができる。
Claims (2)
- 【請求項１】硼素を４−６重量％含有するCo又はCo−Ni
合金粉末に、Ti,V及びCrの単体粉末のうち１種以上をそ
の合計量が硼素の４倍以下、且つZr,Nb,Mo,Hf,Ta及びＷ
の単体粉末のうち１種以上をその合計量が硼素の２倍以
下となるように配合して混合した後、成形して共晶温度
に加熱することを特徴とする表面硬化用反応焼結合金の
製造方法。 - 【請求項２】硼素を４−６重量％含有するNi合金粉末
に、Ti,V及びCrの単体粉末のうち１種以上をその合計量
が硼素の４倍以下、且つZr,Nb,Mo,Hf,Ta及びＷの単体粉
末のうち１種以上をその合計量が硼素の２倍以下となる
ように配合して混合した後、成形して共晶温度に加熱す
ることを特徴とする表面硬化用反応焼結合金の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63327758A JP2560816B2 (ja) | 1988-12-27 | 1988-12-27 | 表面硬化用反応燒結合金の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63327758A JP2560816B2 (ja) | 1988-12-27 | 1988-12-27 | 表面硬化用反応燒結合金の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02173237A JPH02173237A (ja) | 1990-07-04 |
| JP2560816B2 true JP2560816B2 (ja) | 1996-12-04 |
Family
ID=18202661
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63327758A Expired - Lifetime JP2560816B2 (ja) | 1988-12-27 | 1988-12-27 | 表面硬化用反応燒結合金の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2560816B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010018868A (ja) * | 2008-07-14 | 2010-01-28 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 表面層を備えた部材およびその製造方法 |
| JP2010037598A (ja) * | 2008-08-05 | 2010-02-18 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 耐磨耗性内周面を有する部材の製造方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5462118A (en) * | 1977-10-04 | 1979-05-18 | Rolls Royce | Hard surface alloy |
| JPS5867804A (ja) * | 1981-10-20 | 1983-04-22 | Toshiba Corp | 耐摩耗性被覆の形成方法及びそれに用いる装置 |
-
1988
- 1988-12-27 JP JP63327758A patent/JP2560816B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5462118A (en) * | 1977-10-04 | 1979-05-18 | Rolls Royce | Hard surface alloy |
| JPS5867804A (ja) * | 1981-10-20 | 1983-04-22 | Toshiba Corp | 耐摩耗性被覆の形成方法及びそれに用いる装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02173237A (ja) | 1990-07-04 |
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