JP2672314B2 - 金属基材上に硬質物質層を設ける方法 - Google Patents

金属基材上に硬質物質層を設ける方法

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    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、金属基材上に、硬質物質およびはんだ粉末
を含有するプラスチツクからなるフレキシブルな成形体
を設け、真空下または保護ガス下に使用したはんだの作
業温度に加熱することにより、金属基体上に硬質物質層
を設ける方法に関する。
従来の技術 金属物体上の摩耗保護層は、多くの工業分野で使用さ
れる。このために、たとえば酸化物、炭化物、ホウ化
物、窒化物および／またはケイ化物のようなセラミツク
硬質物質または金属間硬質物質を金属基材に設ける。こ
れは、たとえば溶射、融着またはろう接のような公知方
法を用いて行なわれる。
米国特許第3876447号明細書から、ポリテトラフルオ
ロエチレン粉末と硬質物質粉末とから、ないしはポリテ
トラフルオロエチレン粉末とはんだ粉末とからフレキシ
ブルな成形体を製造し、これを金属基材上へ重ね、使用
したはんだの作業温度にもよるが、高い温度に加熱し、
その際プラスチツクは熱分解し、溶融したはんだが硬質
物質と金属基材との間の結合を惹起するようにすること
によつて、金属基材上に硬質物質を設ける方法は公知で
ある。しかしこの方法は、加熱する際に強酸性で、特に
保護ガス炉を腐食する分解生成物が生成することおよび
ポリテトラフルオロエチレンの熱分解は比較的緩慢に進
行するにすぎないという欠点を有する。
発明が解決しようとする問題点 それゆえ、本発明の課題は、金属基材上に、硬質物質
およびはんだ粉末を含有するプラスチツクからなるフレ
キシブルな成形体を設け、真空または保護ガス下に、使
用したはんだの作業温度に加熱することによつて硬質物
質層を設ける、腐食性分解生成物が生成せず、プラスチ
ツクの熱分解をできるだけ迅速かつ完全に行なわれる方
法を開発することであつた。さらに、プラスチツクは硬
質物質粉末ないしはんだ粉末に対して大きい収容力を有
するべきである。
問題点を解決するための手段 この課題は、本発明により、最初に硬質物質粉末を含
有するプラスチックからなるフレキシブルな成形体を設
け、引き続きはんだ粉末を含有するプラスチックからな
るフレキシブルな成形体を設け、両方の成形体を真空下
または保護ガス下に使用したはんだの作業温度に加熱
し、その際、前記のプラスチックとしてエチレン・酢酸
ビニル共重合体、エチレン・プロピレン共重合体および
／またはブチルゴムを使用し、上記成形体はプラスチッ
ク５〜40容量％のほかに気孔５〜40容量％、残り硬質物
質ないしはんだ粉末を含有することを特徴とする金属基
材上に硬質物質層を設ける方法により解決される。硬質
物質及びはんだ含量は、通常35〜75容量％である。
有利には、硬質物質粉末を有する成形体が硬質物質40
〜70容量％、プラスチック10〜25容量％および気孔15〜
35容量％を含有し、はんだ粉末を有する成形体がはんだ
粉末40〜70容量％、プラスチック10〜25容量％および気
孔15〜35容量％を含有する。
セラミツクまたは金属間の硬質物質粒子は、エチレン
・プロピレンゴム、ブチルゴムまたはエチレン・酢酸ビ
ニルからなるマトリツクス中に埋蔵される。
この中間生成物の製造のため、セラミツク粉末または
金属間粉末はニーダー中で相応する結合剤含分および溶
剤含分と冷間混合される。この混合物は、粘稠な物質が
生じるまで混練される。該物質をニーダーから取り出し
た後、これをまず予備圧延し、次いで約16時間の前乾燥
を行なう。その後、中間生成物は、成形体の所望の最終
厚さが達成されるまでさらに成形することができる。同
じ方法は、はんだ成形体の製造のために使用される。
こうして、硬質物質充填物を有する重合体結合成形体
およびはんだ粉末を有する重合体結合成形体が得られ
る。これらの成形体は、通常厚さ0.5〜3mmで、高い充填
度、大きい可撓性および高い強度によりすぐれている。
硬質物質層を製造するため、被覆すべき基材はまず洗
浄し、脱脂する。その後、硬質物質成形体を設ける。そ
の際、傾斜面および湾曲面も被覆することができるよう
にするために、硬質物質成形体を接着剤で固定するのが
有利であると立証された。この層上へ、はんだ成形体を
設ける。その際、基材上に硬質物質成形体を設ける場合
と同じ接着剤が使用される。このはんだ成形体は、厚さ
と充填度が、融着する際に焼成された硬質成形品の気孔
が浸透されるように調和されている。同時に、はんだの
有利なぬれ特性によつて、硬質物質粒子と基材との結合
が達成される。
使用される熱可塑性プラスチツクエチレン・プロピレ
ン・ゴム、ブチルゴムまたはエチレン・酢酸ビニルは、
ろう接温度に達するまでに残留物なしに分解することに
よりすぐれている。その際、特に有利な挙動は、水素下
で得られる。エチレン・酢酸ビニル、ブチルゴムおよび
エチレン・プロピレン・ゴムは、炉のマツフの寿命を減
少する腐食性分解生成物を生成せずに分解する。本発明
方法により設けられた被覆は、後処理によつて除去しな
ければならないような、炭素含有封入物ならびに表面上
の残留物を有しない。この被覆は凹凸が少ないことによ
つてすぐれている。
実施例 次の実施例は本発明による方法を詳述する。
例 １ 10μｍより小さい粒度の炭化タングステン粉末3kg
を、エチレン・酢酸ビニル45gおよびキシロール60gと共
に30分ニーダー中で混練した。粘稠な物質をニーダーか
ら取り出し、２枚の鋼板の間で平らな中間生成物に圧延
した。溶剤箱中で16時間貯蔵した後、中間生成物を2mm
の最終厚に圧延した。この中間生成物の密度は10.5g/cm
3であり、残存気孔率19容量％を有していた。中間生成
物は10cmの直径を有するロール上へ巻き取ることがで
き、この中間生成物は、高い可撓性と引張強さによりす
ぐれていた。
例 ２ ５μｍより小さい粒度の炭化クロム粉末3kgを、エチ
レン・酢酸ビニル80gおよびキシロール110gと共に30分
間混練した。粘稠な物質をニーダーから取り出し、２枚
の鋼板の間で平たい中間生成物に圧延した。16時間の貯
蔵後、中間生成物の１μｍの最終厚に完全に圧延した。
この生成物の密度は4.6g/cm3であり、22容量％の残存気
孔率を有していた。この中間生成物はロールに巻き取る
ことができかつ高い可撓性および引張強によりすぐれて
いた。
例 ３ Ni82.6重量％、Cr7重量％、Fe3重量％Si4.5重量％、B
2.9重量％の組成のはんだ粉末2.5kgを、エチレン・酢酸
ビニル100gおよびキシロール50gと共に30分ニーダー中
で混練した。材料をニーダーから取り出した後、２枚の
鋼板の間で厚さ4mmの平たい中間生成物に圧延した。溶
剤箱中で16時間貯蔵した後、中間生成物を1mmの厚さに
圧延した。このものは、大きい可撓性と高い強度によつ
てすぐれている。この成形体は30％の気孔率を有し、は
んだ56.5容量％とプラスチツク13.5容量％とからなつて
いた。
例 ４ 鋼C35製の板状基材（２×5cm2）を脱脂し、厚さ1.5mm
の例１による硬質物質成形体で被覆した。この層上に、
厚さ1mmの例３によるはんだ成形体を載せた。次いで、
こうして被覆した基材を、1120℃の温度に５分間流動水
素下で５分間加熱した。加熱した後、基材は、1.5mmの
厚さの、なめらかで亀裂のない炭化タングステン／はん
だ複合層で被覆されていた。硬度は1100HV30であつた。
例 ５ C35製の板状基材（２×5cm2）を脱脂し、厚さ1mmの例
２による硬質物質成形体で被覆した。この層上へ厚さ1m
mの例３によるはんだ成形品を載せた。次いで、こうし
て予備被覆した基材を、流動水素下で1120℃の温度に加
熱した。ろう接した後、基材は厚さ1mmの、なめらかで
亀裂のない炭化クロム／はんだ複合層で被覆されてい
た。硬度は900HV30であつた。
例 ６ 鋼C35製の板状基材（２×5cm2）を脱脂し、エチレン
・酢酸ビニル25容量％と、２μｍより小さい粒度の炭化
タングス45容量％とからなる、厚さ1mmの硬質物質成形
体で被覆した。この層上へ例３に記載したはんだ50容量
％とエチレン−酢酸ビニル25容量％とからなる厚さ0.5m
mのはんだ成形体を載せた。こうして予備被覆した基材
を、流動水素下で1120゜の温度に加熱した。加熱した
後、基材は厚さ0.5mmの、なめらかで亀裂のない炭化タ
ングステン／はんだ複合層で被覆されていた。硬度は13
50HV30であつた。
例 ７ 鋼C35製の板状基材（２×5cm2）を脱脂し、炭化タン
グステンを主体とし、エチレン・ポリプロピレン・ゴム
20容量％と残存気孔率30％を有する厚さ1mmの硬質物質
成形体で被覆した。この層上へ銅86重量％、ニツケル２
重量％、マンガン12重量％およびエチレン・プロピレン
・ゴム20容量％とからなるはんだ粉末からなる厚さ0.5m
mの同じ面積のはんだ成形物を載せた。こうして予備被
覆した基材を流動水素下で1080℃の温度に加熱した。厚
さ1mmのなめらかで亀裂のない炭化タングステン／はん
だ複合層が得られた。
例 ８ クロム・ニツケル鋼製の縁の長さ7.5mmの厚さ4mmの板
を、10μｍより小さい粒度の炭化タングステンを主体と
する厚さ1mmの硬質物質成形体で被覆した。炭化タング
ステンの含量は50％、プラスチツク16％、残存気孔率34
％であつた。その上へ、エチレン・酢酸ビニル10容量％
の含量を有する、例３に記載した組成のはんだ成形体を
載せた。こうして予備被覆した基材を、真空炉中で1120
℃で５×10-2ミリバールの残存圧で均燃した。こうして
亀裂のない被覆が生じた。この場合、クロム・ニツケル
鋼の被覆されてない部分は焼刃色を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 カール−アントン・シユタルツ ドイツ連邦共和国ローデンバツハ・ベル クシユトラーセ 10ベー

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】金属基材上に硬質物質層を設ける方法にお
    いて、最初に硬質物質粉末を含有するプラスチックから
    なるフレキシブルな成形体を設け、引き続きはんだ粉末
    を含有するプラスチックからなるフレキシブルな成形体
    を設け、両方の成形体を真空下または保護ガス下に使用
    したはんだの作業温度に加熱し、その際、前記のプラス
    チックとしてエチレン・酢酸ビニル共重合体、エチレン
    ・プロピレン共重合体および／またはブチルゴムを使用
    し、上記成形体はプラスチック５〜40容量％のほかに気
    孔５〜40容量％、残り硬質物質ないしははんだ粉末を含
    有することを特徴とする金属基材上に硬質物質層を設け
    る方法。
  2. 【請求項２】硬質物質粉末を有する成形体が硬質物質40
    〜70容量％、プラスチック10〜25容量％および気孔15〜
    35容量％を含有し、はんだ粉末を有する成形体がはんだ
    粉末40〜70容量％、プラスチック10〜25容量％および気
    孔15〜35容量％を含有する、請求項１記載の方法。
JP63016029A 1987-01-30 1988-01-28 金属基材上に硬質物質層を設ける方法 Expired - Lifetime JP2672314B2 (ja)

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