JP2883055B2 - 硬質合金と鋳鉄材料との鋳ぐるみ接合方法及びその熱処理方法 - Google Patents

硬質合金と鋳鉄材料との鋳ぐるみ接合方法及びその熱処理方法

Info

Publication number
JP2883055B2
JP2883055B2 JP6064197A JP6064197A JP2883055B2 JP 2883055 B2 JP2883055 B2 JP 2883055B2 JP 6064197 A JP6064197 A JP 6064197A JP 6064197 A JP6064197 A JP 6064197A JP 2883055 B2 JP2883055 B2 JP 2883055B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cast iron
iron material
hard alloy
weight
cast
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP6064197A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH10258347A (ja
Inventor
秀之 大岸
明能 水田
潔 長谷川
兵衛 苧野
章三 岡崎
朗 田村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kawasaki Motors Ltd
Original Assignee
Kawasaki Jukogyo KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kawasaki Jukogyo KK filed Critical Kawasaki Jukogyo KK
Priority to JP6064197A priority Critical patent/JP2883055B2/ja
Publication of JPH10258347A publication Critical patent/JPH10258347A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2883055B2 publication Critical patent/JP2883055B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は硬質合金と鋳鉄材料
との鋳ぐるみ接合方法及びその熱処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】硬質材料を摩耗部品に適用する場合、最
も汎用的に用いられている超硬合金((例えば、WC−
Co系合金)を鋳ぐるむことは困難なため、通常、コス
トの高い銀ろう等によるろう付けや接合強度の低い接着
剤により母材との接着が行われている。本発明はこれに
対して、鋳ぐるみ性を改善するために超硬合金の結合材
であるCoを高クロム鋳鉄に置き換えた硬質合金(WC
−高クロム鋳鉄系合金)を摩耗部品に適用するための鋳
ぐるみ接合方法の改善に関するものであり、この種の鋳
ぐるみ接合方法としては、特開昭60−206557号
公報に、「炭化物粒子とCを3〜5重量%とCrを5〜
30重量%含む共晶組成に近い鋳鉄結合材とからなるサ
ーメットを、同結合材と同一成分を有する鋳鉄材料で鋳
ぐるみ接合することを特徴とする鋳鉄とサーメットとの
接合方法」が記載されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記公報に記載された
従来の鋳ぐるみ接合方法には、次のような欠点がある。
すなわち、図4(b)に示すように、単に結合材と同一
成分を有する鋳鉄材料で鋳ぐるみをするだけでは、鋳ぐ
るみ後の硬質合金と鋳鉄材料との接合界面12に密着不
良部13が形成され、良好な接合面が得られない。図5
(b)はその接合界面12の部分を拡大して示す図であ
る。
【0004】また、硬質合金と鋳鉄材料との間に千数百
℃の温度差があるため、熱衝撃により硬質合金が割れた
り、両者の熱膨張係数の差により接合界面に亀裂が発生
したりする。さらに、これらの欠点を改善するために鋳
ぐるみ接合前に硬質合金の予熱を行う方法は、実用化に
支障があるだけでなく、予熱時に硬質合金表面が酸化す
るために接合界面の密着性が低下する。
【0005】本発明はこのような従来の技術の有する問
題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、硬質
合金を鋳鉄材料で鋳ぐるむに当たって鋳ぐるみ後の接合
界面に亀裂が発生せず、硬質合金が割れることなく、接
合界面の密着強度の高い硬質合金と鋳鉄材料との鋳ぐる
み接合方法及びその熱処理方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、結合材と同一成分系の鋳鉄材料によって硬
質合金の表面にコーティングを施しておくことにより、
該硬質合金と鋳鉄材料との鋳ぐるみ接合界面は同一成分
系となるので、密着不良は発生せず、両材料は強固に接
合されるのである。
【0007】
【発明の実施の形態】すなわち、本発明は、炭化タング
ステン60〜90重量%と残部が結合材合金からなる硬
質合金を鋳鉄材料で鋳ぐるみ接合する方法において、あ
らかじめ上記結合材と同一成分を有する鋳鉄材料以外の
鋳鉄材料によって硬質合金の表面にコーティングを施し
ておくことを特徴としている。
【0008】結合材合金としては、クロム12〜32重
量%、炭素1〜3.5重量%および残部が鉄からなる高
クロム鋳鉄を使用することができる。また、結合材合金
として、クロム12〜32重量%、炭素1〜3.5重量
%、珪素0.3〜1.5重量%および残部が鉄からなる
高クロム鋳鉄を使用することができる。さらに、結合材
合金として、クロム12〜32重量%、炭素1〜3.5
重量%、珪素0.3〜1.5重量%、マンガン0.4〜
2.0重量%および残部が鉄からなる高クロム鋳鉄を使
用することもできる。
【0009】また、コーティングを施す鋳鉄材料として
は、炭素2〜4重量%、珪素1〜2重量%および残部が
鉄からなる鋳鉄材料を使用することができる。
【0010】本発明の鋳ぐるみ接合方法によれば、コー
ティングを施した硬質合金と鋳鉄材料との鋳ぐるみ接合
界面は同一成分系からなるので、両材料は強固に接合さ
れ、密着不良部が生じることはない。
【0011】また、硬質合金表面のコーティング層が緩
衝材となるので、鋳ぐるみ時の熱衝撃により硬質合金が
割れることはなく、硬質合金と鋳鉄材料との熱膨張係数
の差により、接合界面に亀裂が発生するということもな
い。
【0012】コーティングの方法としては、例えば、粉
末焼結により硬質合金を作製する際にあらかじめ結合材
の粉末を硬質合金表面に付けておいて同時に焼結する方
法、焼結して得た硬質合金の表面に結合材の粉末を付け
て再度焼結する方法、または表面被膜形成技術(例え
ば、溶射、PVD、CVD等)を用いることができる。
本発明の方法に従って硬質合金と鋳鉄材料とを鋳ぐるみ
接合したものを900〜1100℃で加熱後、強風冷却
または炉外放置空冷をすることにより、硬質合金と鋳鉄
材料の性能を十分に活かして、硬質合金の硬さをHRC
(ロックウェル硬さCスケール)65〜80とし、鋳鉄
材料の硬さをHRC50〜70とすることができる。
【0013】900〜1100℃に加熱するのは、鋳鉄
材料の硬さが最も大きくなるからである。
【0014】上記温度に加熱後に油冷、水冷等の急冷を
行うと、鋳鉄材料が割れる可能性がある。一方、急冷に
代えて炉冷等の徐冷を行うと、鋳鉄材料の硬さが大きく
ならない(HRC50未満)。そこで、本発明の方法に
従って鋳ぐるみ接合したものを900〜1100℃に加
熱後、強風冷却または炉外放置空冷をすることにより、
上記した硬度を有する硬質合金と鋳鉄材料を得ることが
できる。なお、強風冷却とは、900〜1100℃から
500〜550℃までの冷却速度が60〜120℃/mi
n.で、500〜550℃から室温までの冷却速度が上記
冷却速度の1/2〜1/10のものをいう。また、炉外
放置空冷の冷却速度は、900〜1100℃から500
〜550℃までの冷却速度が2〜100℃/min.程度で
あり、500〜550℃から室温までの冷却速度は上記
冷却速度の1/2〜1/50程度である。これらの冷却
速度は被冷却対象物によって異なる。
【0015】硬質合金の硬さをHRC65〜80とする
のは、HRC65未満では鋳鉄材料と同じ硬さであり、
硬質合金を使用する意味がないからである。また、HR
C80超のものは作製するのが困難である。なお、硬質
合金の好ましい硬度範囲は、HRC68〜77である。
【0016】鋳鉄材料の硬さをHRC50〜70とする
のは、HRC50未満のものは耐摩耗性が悪いからであ
る。また、HRC70超のものは作製するのが困難であ
る。なお、鋳鉄材料の好ましい硬度範囲は、HRC60
〜65である。
【0017】
【実施例】実施例について、図面を参照しながら順次説
明する。
【0018】(1)硬質合金表面へのコーティング 図1の工程図に示すように、『炭化タングステン70重
量%と残部が結合材合金からなり、該結合材合金がクロ
ム25重量%と炭素3重量%と珪素0.8重量%とマン
ガン1.0重量%と残部が鉄からなる高クロム鋳鉄であ
る』硬質合金1の表面に(図1(a)参照)、炭素3重
量%、珪素1.5重量%および残部が鉄からなる鋳鉄粉
末2を冷間静水圧加圧(CIP)装置により2ton/cm2
の圧力3を付加して(図1(b)参照)、硬質合金1の
表面に付着させた(図1(c)参照)。そして、鋳鉄粉
末2を付着した硬質合金1を焼結炉4により1250℃
で焼結し(図1(d)参照)、硬質合金1の表面に鋳鉄
材料のコーティング5を施した(図1(e)参照)。
【0019】(2)鋳ぐるみ 上記のようにして、硬質合金の表面に鋳鉄材料のコーテ
ィングを施したものを、砂型に釘等を用いて動かないよ
うに固定し、溶解炉により1450℃に加熱して溶湯化
した鋳鉄材料を砂型に流し込み、砂型内で冷却すること
により鋳ぐるみ接合した。その結果、図2(a)(b)
に示すように、鋳鉄材料のコーティングを施した硬質合
金1´を鋳鉄材料6で鋳ぐるんだ破砕機用部品7を得
た。
【0020】図3は、上記のような本発明の鋳ぐるみ接
合方法で接合した部材の接合強度((MPa)を他の鋳
ぐるみ接合方法で接合した部材の接合強度と比較する図
で、比較例1は硬質合金にコーティングを施さなかった
ものを示し、比較例2は硬質合金にNiメッキを施した
ものを示す。同図に明らかなように、本発明の鋳ぐるみ
接合方法によれば、高い接合強度を得られることが分か
る。
【0021】また、図4(a)は上記のような本発明の
鋳ぐるみ接合方法で得た破砕機用部品7の鋳ぐるみ接合
部分を拡大して示す断面図であり、同図から分かるよう
に、鋳ぐるみ接合後の界面に亀裂はなく、(図4(b)
とは異なり)密着不良等の欠陥も発生していない。図5
(a)は、その接合界面の部分を拡大して示す図であ
る。
【0022】(3)熱処理 上記のようにして作製した破砕機用部品を1100℃で
2時間加熱後、冷却ファンにより強風冷却した(110
0℃から550℃までの冷却速度は100℃/min.で、
550℃から室温までの冷却速度は30℃/min.)。そ
の結果、破砕機用部品の硬質合金、鋳鉄材料及びそれら
の接合部には割れ等の欠陥は発生しておらず、しかも、
硬質合金の硬さとしてHRC75、鋳鉄材料の硬さとし
てHRC64を得た。
【0023】(4)実機による破砕試験 図6は以上のようにして得た破砕機用部品7を破砕機8
に取り付けて原石9を破砕する状況を示す断面図であ
る。同図において、投入口10から投入される原石9
は、耐摩耗性の高い6個の破砕機用部品7を周縁部に均
等間隔で取り付けて矢示方向に回転するローター11に
より適当な大きさに破砕される。ローター11の周速は
約30m/sec であり、約10ton の原石を処理した状
態でも、割れや剥離等の異常は認められず、鋳ぐるみに
よる密着性が高いことを確認した。
【0024】
【発明の効果】本発明は上記のように構成されているの
で、次の効果を奏する。
【0025】 硬質合金表面のコーティング層が緩衝
材となるので、鋳ぐるみ時の熱衝撃により硬質合金が割
れることはなく、また、コーティングを施した硬質合金
と鋳鉄材料との鋳ぐるみ接合界面は同一成分系であるか
ら、接合界面に亀裂は発生せず、両材料は強固に接合さ
れて密着不良は生じない。
【0026】 硬質合金を接着剤やろう付けにより高
クロム鋳鉄の母材に接合した場合は、接合した後には高
温で加熱できないため熱処理を施すことができず、この
ために高クロム鋳鉄の硬さがHRC40以下となるの
で、このままの状態では耐摩耗性が悪い。本発明に従っ
て硬質合金を鋳ぐるみにより鋳鉄材料と接合した場合に
は、熱処理を施すことができるので、鋳鉄材料の性能を
十分に発揮できる硬さを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のコーティングの工程を説明する図であ
る。
【図2】図2(a)は鋳ぐるみ接合によって得た破砕機
用部品の正面図、図2(b)は図2(a)のA−A矢視
断面図である。
【図3】本発明の鋳ぐるみ接合方法による接合強度を比
較例のそれと比較する図である。
【図4】図4(a)は本発明のコーティングを施した硬
質合金を鋳鉄材料で鋳ぐるみ接合した部分の金属組織写
真を示す図(倍率6)、図4(b)はコーティングを施
さなかった硬質合金を高クロム鋳鉄で鋳ぐるみ接合した
部分の金属組織写真を示す図である(倍率8)。
【図5】図5(a)は図4(a)の接合界面部分を拡大
して示す図(倍率100)、図5(b)は図4(b)の
接合界面部分を拡大して示す図(倍率100)である。
【図6】破砕機の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
1、1´…硬質合金 2…鋳鉄粉末 3…圧力 4…焼結炉 5…コーティング 6…鋳鉄材料 7…破砕機用部品 8…破砕機 9…原石 10…投入口 11…ローター 12…接合界面 13…密着不良部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C23C 30/00 C23C 30/00 A // B22F 3/24 B22F 3/24 102A (72)発明者 苧野 兵衛 兵庫県明石市川崎町1番1号 川崎重工 業株式会社 明石工場内 (72)発明者 岡崎 章三 兵庫県明石市川崎町1番1号 川崎重工 業株式会社 明石工場内 (72)発明者 田村 朗 千葉県八千代市上高野1780番地 川崎重 工業株式会社 八千代工場内 (56)参考文献 特開 昭56−13465(JP,A) 特開 昭59−199165(JP,A) 特開 昭60−30568(JP,A) 特開 昭61−229459(JP,A) 特開 平9−206915(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B22D 19/00

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 炭化タングステン60〜90重量%と残
    部が結合材合金からなる硬質合金を鋳鉄材料で鋳ぐるみ
    接合する方法において、あらかじめ上記結合材と同一成
    分を有する鋳鉄材料以外の鋳鉄材料によって硬質合金の
    表面にコーティングを施しておくことを特徴とする硬質
    合金と鋳鉄材料との鋳ぐるみ接合方法。
  2. 【請求項2】 結合材合金が、クロム12〜32重量
    %、炭素1〜3.5重量%および残部が鉄からなる高ク
    ロム鋳鉄である請求項1記載の硬質合金と鋳鉄材料との
    鋳ぐるみ接合方法。
  3. 【請求項3】 結合材合金が、クロム12〜32重量
    %、炭素1〜3.5重量%、珪素0.3〜1.5重量%
    および残部が鉄からなる高クロム鋳鉄である請求項1記
    載の硬質合金と鋳鉄材料との鋳ぐるみ接合方法。
  4. 【請求項4】 結合材合金が、クロム12〜32重量
    %、炭素1〜3.5重量%、珪素0.3〜1.5重量
    %、マンガン0.4〜2.0重量%および残部が鉄から
    なる高クロム鋳鉄である請求項1記載の硬質合金と鋳鉄
    材料との鋳ぐるみ接合方法。
  5. 【請求項5】 コーティングを施す鋳鉄材料が、炭素2
    〜4重量%、珪素1〜2重量%および残部が鉄からなる
    鋳鉄材料である請求項1、2、3または4記載の硬質合
    金と鋳鉄材料との鋳ぐるみ接合方法。
  6. 【請求項6】 請求項1、2、3、4または5記載の方
    法により硬質合金と鋳鉄材料とを鋳ぐるみ接合したもの
    を900〜1100℃で加熱後、強風冷却または炉外放
    置空冷をすることにより、硬質合金の硬さをHRC65
    〜80とし、鋳鉄材料の硬さをHRC50〜70とする
    硬質合金と鋳鉄材料の熱処理方法。
JP6064197A 1997-03-14 1997-03-14 硬質合金と鋳鉄材料との鋳ぐるみ接合方法及びその熱処理方法 Expired - Fee Related JP2883055B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6064197A JP2883055B2 (ja) 1997-03-14 1997-03-14 硬質合金と鋳鉄材料との鋳ぐるみ接合方法及びその熱処理方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6064197A JP2883055B2 (ja) 1997-03-14 1997-03-14 硬質合金と鋳鉄材料との鋳ぐるみ接合方法及びその熱処理方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH10258347A JPH10258347A (ja) 1998-09-29
JP2883055B2 true JP2883055B2 (ja) 1999-04-19

Family

ID=13148163

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6064197A Expired - Fee Related JP2883055B2 (ja) 1997-03-14 1997-03-14 硬質合金と鋳鉄材料との鋳ぐるみ接合方法及びその熱処理方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2883055B2 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102485518B1 (ko) * 2020-03-31 2023-01-06 주식회사 엘 앤 에프 활물질 제조용 소성로의 코팅 물질 및 이를 포함하는 소성로
CN114507856A (zh) * 2022-03-14 2022-05-17 武汉华材表面科技有限公司 一种表面有熔合涂层的用于镶铸冶金结合的硬质合金体

Also Published As

Publication number Publication date
JPH10258347A (ja) 1998-09-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5641921A (en) Low temperature, low pressure, ductile, bonded cermet for enhanced abrasion and erosion performance
AU732039B2 (en) Apparatus for processing corrosive molten metals
US7226671B2 (en) Use of powder metal sintering/diffusion bonding to enable applying silicon carbide or rhenium alloys to face seal rotors
EP0550439B1 (en) Powder metallurgy repair technique
US6648596B1 (en) Turbine blade or turbine vane made of a ceramic foam joined to a metallic nonfoam, and preparation thereof
EP0995876A3 (en) Methods of manufacturing rotary drill bits
JP2008502794A (ja) ダイヤモンド含有複合材料からなる摩耗部材
EP0090762A2 (en) Method of welding by hot isostatic pressing
JPH1180868A (ja) 超硬合金接合用合金およびその複合材
JPS6053764B2 (ja) 弁座リング
JPH1158034A (ja) 鉄系材料と高力黄銅合金を接合する方法及びその方法 で接合した複合材
JP2883055B2 (ja) 硬質合金と鋳鉄材料との鋳ぐるみ接合方法及びその熱処理方法
JP2812429B2 (ja) 硬質合金と鋳鉄材料との鋳ぐるみ接合方法及びその熱処理方法
US20070081916A1 (en) Production of the metallic parts with the alloyed layer containing dispersed compound particles, and the wear-proof parts
JPH105823A (ja) 超硬合金製複合ロール
US6582812B1 (en) Article made of a ceramic foam joined to a metallic nonfoam, and its preparation
US6378755B1 (en) Joined structure utilizing a ceramic foam bonding element, and its fabrication
US20030106198A1 (en) Methods of making wear resistant tooling systems to be used in high temperature casting and molding
JPH1034311A (ja) 溶融金属用部材及びその製造方法
JP3690618B2 (ja) 超硬合金製複合ロール
JPS603987A (ja) 組立体
JPH08158004A (ja) 複合超硬ロール
JPH08155507A (ja) 複合超硬ロール
JP2787176B2 (ja) 鋼材搬送用ローラおよびローラ本体胴部の製造方法
JPH05202402A (ja) 高強度耐食耐摩耗性部材及びその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 19990112

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees