JP2995512B2 - Lubricant spontaneous formation type sliding member and method of manufacturing the same - Google Patents

Lubricant spontaneous formation type sliding member and method of manufacturing the same

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JP2995512B2
JP2995512B2 JP4057974A JP5797492A JP2995512B2 JP 2995512 B2 JP2995512 B2 JP 2995512B2 JP 4057974 A JP4057974 A JP 4057974A JP 5797492 A JP5797492 A JP 5797492A JP 2995512 B2 JP2995512 B2 JP 2995512B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、Na中で互いに接触あ
るいは摺動する表面間において摩耗、凝着、または剥離
等の損傷が発生するのを防止するに好適な潤滑剤自発形
成型摺動部材及びその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a lubricant spontaneously forming type slide suitable for preventing damage such as abrasion, adhesion or peeling between surfaces which contact or slide with each other in Na. The present invention relates to a member and a method for manufacturing the member.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、ナトリウムは工業的には多用さ
れており、例えば原子力工業分野の高速増殖炉では、水
を蒸気に変換する熱交換器に、炉心で発生した熱エネル
ギーを伝達する媒体として用いられる。またナトリウム
の性質は化学的に非常に活性であり、かつ強い還元性を
示すことでもよく知られている。このため、ナトリウム
環境機器の構造材料は、大気中や水中で使用する材料と
異なり、利用できる材料の選択範囲が厳しく制約され
る。特にナトリウム中で互いに接触あるいは摺動するよ
うな部材では、それらの表面に形成していた酸化被膜が
ナトリウムにより還元されて金属地肌が露出し、両部材
の構成元素が接触面を介して容易に拡散し、両部材があ
たかも溶接されたように融着したり、摩耗しやすくな
る。このように部材が融着したり摩耗することは、ナト
リウム環境機器の保守及び安全性に支障をきたす原因と
なっている。
2. Description of the Related Art In general, sodium is widely used industrially. For example, in a fast breeder reactor in the nuclear industry, sodium is used as a medium for transmitting heat energy generated in a core to a heat exchanger for converting water into steam. Used. It is also well known that the nature of sodium is chemically very active and shows strong reducing properties. For this reason, the structural material of the sodium environmental device is different from the material used in the air or water, and the selection range of usable materials is severely restricted. In particular, for members that contact or slide with each other in sodium, the oxide film formed on those surfaces is reduced by sodium to expose the metal background, and the constituent elements of both members are easily exposed via the contact surface. Diffusion causes the two members to fuse and wear as if they were welded. Such fusing or abrasion of the members causes a problem in maintenance and safety of the sodium environmental equipment.

【0003】ところで、クロム系の材料をナトリウム中
に浸漬すると、環境条件によってはナトリウム中でも化
学的に安定なナトリウムクロマイト(NaCrO2)を
表面に形成することがある。ナトリウムクロマイトは、
結晶構造が六方晶系であり、ちょう密面の分子間力が弱
いことから摺動部における潤滑剤としての役割が期待さ
れている。このナトリウムクロマイトは、ナトリウム中
の酸素濃度と温度によって生成したり分解したりするた
め、酸素を吸蔵しやすいジルコニウムやチタンをクロム
と混合して基材表面に被覆し、ナトリウムクロマイトを
形成しやすくする方法が特開昭58-210160 公報に記載さ
れている。
When a chromium-based material is immersed in sodium, sodium chromite (NaCrO 2 ), which is chemically stable even in sodium, may be formed on the surface depending on environmental conditions. Sodium chromite is
Since the crystal structure is hexagonal and the intermolecular force of the close-packed surface is weak, it is expected to play a role as a lubricant in the sliding portion. Since this sodium chromite is generated or decomposed depending on the oxygen concentration and temperature in sodium, zirconium or titanium, which easily absorbs oxygen, is mixed with chromium and coated on the substrate surface, so that sodium chromite is easily formed The method is described in JP-A-58-210160.

【0004】しかしながら、上述の構造部材をナトリウ
ム環境下で使用した場合の懸念は、ナトリウム中の酸素
濃度が低いと酸素吸蔵材料の機能が発揮できず、ナトリ
ウムクロマイトを形成しない可能性があり、環境条件に
強く依存する点にある。とりわけ、高速増殖炉では、使
用機器材料の腐食を低減するためにナトリウムを高純度
化する傾向にあり、安定したナトリウムクロマイトは一
層形成されにくい。そこで、ナトリウム中の酸素濃度と
無関係に、即ち環境条件に依存せず摺動部材表面にナト
リウムクロマイトが形成され、耐融着性、耐摩耗性を向
上できるような表面処理を施した金属材料の出現が望ま
れていた。
[0004] However, when the above-mentioned structural member is used in a sodium environment, there is a concern that when the oxygen concentration in sodium is low, the function of the oxygen storage material cannot be exhibited, and there is a possibility that sodium chromite may not be formed. It depends heavily on conditions. In particular, in a fast breeder reactor, sodium tends to be highly purified in order to reduce corrosion of used equipment materials, and it is more difficult to form stable sodium chromite. Therefore, regardless of the oxygen concentration in sodium, that is, regardless of environmental conditions, sodium chromite is formed on the surface of the sliding member, and the surface treatment of the metal material which has been subjected to a surface treatment capable of improving the fusion resistance and abrasion resistance. Appearance was desired.

【0005】また、互いに接触し合う支持面又は摩擦面
を持つニッケル・クロム合金製の支持面をアルミナ又は
アルミニウム化物で析出被覆して液体アルカリ金属によ
る腐食、摩耗を低減させることが、特公平2−2116
号公報に記載されている。その他、溶射層の気孔部に鉛
等を溶浸させ、その分布が良好な組織の軸受合金の製造
方法が、特公昭53−33946号公報に記載されてい
る。
[0005] It is also known to reduce the corrosion and abrasion caused by the liquid alkali metal by depositing and coating a support surface made of a nickel-chromium alloy having a support surface or a friction surface in contact with each other with alumina or aluminide. -2116
No., published in Japanese Patent Application Publication No. In addition, JP-B-53-33946 describes a method for producing a bearing alloy having a structure in which lead or the like is infiltrated into pores of a sprayed layer and has a good distribution.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術において
は、酸素を吸蔵しやすいジルコニウムやチタンをクロム
と混合して基材表面に被覆し、ナトリウムクロマイトを
形成しやすくする方法が特開昭58-210160 公報に開示さ
れているが、この構造部材をナトリウム環境下で使用し
た場合、ナトリウム中の酸素濃度が低いと酸素吸蔵材料
の機能が発揮できず、ナトリウムクロマイトを形成しな
い可能性があり、とりわけ高速増殖炉では、高純度のナ
トリウムを使用するため、安定したナトリウムクロマイ
トは形成されにくいという問題があった。
In the above prior art, there is disclosed a method in which zirconium or titanium, which easily absorbs oxygen, is mixed with chromium and coated on the surface of the base material to facilitate formation of sodium chromite. Although disclosed in the 210160 gazette, when this structural member is used in a sodium environment, if the oxygen concentration in sodium is low, the function of the oxygen storage material cannot be exerted, and sodium chromite may not be formed. In the fast breeder reactor, since high-purity sodium is used, there is a problem that stable sodium chromite is hardly formed.

【0007】本発明の目的は、液体Na中で使用する摺
動部材の表面に、潤滑作用を有するNaCrO2をNa
中の酸素濃度に影響されず自発的に形成させ、摺動面に
NaCrO2を連続的に供給できる潤滑剤自発形成型摺
動部材及びその製造方法を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a sliding member used in liquid Na on a surface of NaCrO 2 having lubricating action.
It is an object of the present invention to provide a lubricant spontaneously-forming type sliding member which can be spontaneously formed without being affected by the oxygen concentration in the inside and continuously supply NaCrO 2 to the sliding surface, and a method of manufacturing the same.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の第1の潤滑剤自発形成型摺動部材は、ナト
リウム環境下で使用する摺動部材であって、ステンレス
金属材料からなる基体と、その基体の表面に形成され、
酸化クロムを混在するクロムカーバイドでなるコーティ
ング層とから構成したことを特徴としている。
In order to achieve the above object, the first lubricant spontaneously forming type sliding member of the present invention is a sliding member used in a sodium environment, and is made of stainless steel material. And a substrate formed on the surface of the substrate,
And a coating layer made of chromium carbide mixed with chromium oxide.

【0009】また本発明の第2の潤滑剤自発形成型摺動
部材は、第1の潤滑剤自発形成型摺動部材においてクロ
ムカーバイドの代わりにニッケル基合金を用いたことを
特徴としている。
A second lubricant spontaneously forming type sliding member according to the present invention is characterized in that the first lubricant spontaneously forming type sliding member uses a nickel-based alloy instead of chromium carbide.

【0010】また本発明の第3の潤滑剤自発形成型摺動
部材は、ナトリウム環境下で使用する摺動部材であっ
て、ステンレス金属材料からなる基体と、その基体の表
面に、気孔を有して形成されたクロムカーバイドでなる
多孔質コーティング層と、そのコーティング層の気孔中
に含浸された酸化クロムとから構成したことを特徴とし
ている。
[0010] The third lubricant spontaneously forming type sliding member of the present invention is a sliding member used in a sodium environment, and has a base made of a stainless metal material and pores on the surface of the base. And a chromium oxide impregnated in the pores of the coating layer.

【0011】また本発明の第4の潤滑剤自発形成型摺動
部材は、第1の潤滑剤自発形成型摺動部材においてクロ
ムカーバイドの代わりにニッケル基合金を用いたことを
特徴としている。
A fourth lubricant spontaneously forming type sliding member according to the present invention is characterized in that the first lubricant spontaneously forming type sliding member uses a nickel-based alloy instead of chromium carbide.

【0012】さらに本発明の第5の潤滑剤自発形成型摺
動部材は、ナトリウム環境下で使用する摺動部材であっ
て、気孔を有するステンレス金属材料からなる基体と、
その基体中の気孔に含浸された酸化クロムとから構成し
たことを特徴としている。
Further, a fifth lubricant spontaneously forming type sliding member of the present invention is a sliding member used in a sodium environment, comprising a base made of a stainless metal material having pores,
And chromium oxide impregnated into pores in the substrate.

【0013】そして本発明の第1〜第5の潤滑剤自発形
成型摺動部材は、いずれも液体ナトリウム中では酸化ク
ロムがナトリウムと化合してナトリウム複合酸化物(N
aCrO2)を生成するものである。
[0013] The first to fifth lubricant spontaneously forming type sliding members of the present invention are characterized in that, in liquid sodium, chromium oxide combines with sodium to form a sodium composite oxide (N
aCrO 2 ).

【0014】また上記目的を達成するために、本発明の
潤滑剤自発形成型摺動部材の製造方法は、ナトリウム環
境下で使用する摺動部材の製造方法であって、ステンレ
ス金属材料からなる基体の表面に、クロムカーバイド粉
末またはニッケル基合金粉末と酸化クロム粉末との混合
材料をコーティングして表面層を形成することを特徴と
している。そしてコーティングの方法として溶射法を用
いるのがよい。
According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a lubricant spontaneously forming type sliding member according to the present invention, which comprises manufacturing a sliding member used in a sodium environment. Is coated with a mixture of chromium carbide powder or nickel-based alloy powder and chromium oxide powder to form a surface layer. It is preferable to use a thermal spraying method as a coating method.

【0015】また本発明の別の潤滑剤自発形成型摺動部
材の製造方法は、ナトリウム環境下で使用する摺動部材
の製造方法であって、ステンレス金属材料からなる基体
の表面に、クロムカーバイド粉末またはニッケル基合金
粉末を溶射して気孔を有する表面層を形成し、その表面
層にスラリー状の酸化クロムを塗布して気孔中に含浸さ
せ、それから焼成することを特徴としている。
Further, another method of manufacturing a lubricant spontaneously forming type sliding member of the present invention is a method of manufacturing a sliding member used in a sodium environment, wherein a chromium carbide is formed on a surface of a substrate made of a stainless metal material. Powder or nickel-based alloy powder is sprayed to form a surface layer having pores, chromium oxide in a slurry state is applied to the surface layer to impregnate the pores, and then fired.

【0016】さらに本発明のまた別の潤滑剤自発形成型
摺動部材の製造方法は、ナトリウム環境下で使用する摺
動部材の製造方法であって、焼結または発泡させたステ
ンレス金属材料の表面にスラリー状の酸化クロムを塗布
して気孔中に含浸させ、焼成することを特徴としてい
る。
Still another method of manufacturing a sliding member of the present invention is a method of manufacturing a sliding member used in a sodium environment, wherein the surface of a sintered or foamed stainless metal material is provided. Is characterized in that chromium oxide in the form of a slurry is applied to impregnate pores and fired.

【0017】[0017]

【作用】本発明の潤滑剤自発形成型摺動部材を液体ナト
リウム中に浸漬すると、その摺動部材中の酸化クロムが
ナトリウムと化合して、ナトリウム複合酸化物NaCr
2を生成する。このNaCrO2は、Na中でも熱力学
的に安定に存在するが、その結晶構造は六方晶系で、六
角面の間の分子の結合力が弱いので、ここから剪断分離
する。即ち、NaCrO2は、剪断塑性変形が容易であ
るので、固体潤滑作用を示す。このように潤滑作用を有
するNaCrO2を摺動面に自発的に形成させることに
よって、金属素地の直接接触を防止して凝着摩耗を抑制
でき、この結果、低摩擦係数、低摩耗量が達成できる。
When the lubricant spontaneously forming type sliding member of the present invention is immersed in liquid sodium, chromium oxide in the sliding member is combined with sodium to form a sodium composite oxide NaCr.
Generate O 2 . Although NaCrO 2 is thermodynamically stable even in Na, its crystal structure is hexagonal and the bonding force of molecules between hexagonal planes is weak, so that it is sheared therefrom. That is, since NaCrO 2 easily undergoes shear plastic deformation, it exhibits a solid lubricating action. By spontaneously forming NaCrO 2 having a lubricating effect on the sliding surface, direct contact of the metal substrate can be prevented and adhesive wear can be suppressed. As a result, a low friction coefficient and a low wear amount are achieved. it can.

【0018】しかしながらNaCrO2は、金属素地と
の密着性が悪いため、使用中に摺動面から排出され易
い。そこで低摩擦係数、低摩耗量を可能にし、長寿命化
を達成するため、Naと共存性の良い材料、即ちクロム
カーバイドあるいはニッケル基合金と酸化クロムを混在
させた摺動部材とすることによって、NaCrO2が摺
動面から排出されたり、使用中に摩耗が生じても、材料
内部からNaCrO2が連続的に供給、あるいは酸化ク
ロムが摺動面に表れてきてNaと接し、NaCrO2
自発的に生成するため、潤滑作用を長期間維持できると
いう作用がある。
However, since NaCrO 2 has poor adhesion to the metal substrate, it is easily discharged from the sliding surface during use. Therefore, in order to achieve a low friction coefficient and a low wear amount, and to achieve a long life, a material having good compatibility with Na, that is, a sliding member in which chromium carbide or a nickel-based alloy and chromium oxide are mixed is used. Even if NaCrO 2 is discharged from the sliding surface or wear occurs during use, NaCrO 2 is continuously supplied from the inside of the material, or chromium oxide appears on the sliding surface and comes in contact with Na, spontaneously generating NaCrO 2 Therefore, the lubricating action can be maintained for a long time.

【0019】[0019]

【実施例】本発明に係るかかる潤滑剤自発形成型摺動部
材は、基本的にNa中で使用される全ての摺動部材に適
用可能であり、互いに摺動する2つの部材の少なくとも
一方に用いられる。以下に本発明の実施例を図面により
説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The lubricant spontaneously forming type sliding member according to the present invention is basically applicable to all sliding members used in Na, and is applied to at least one of two members sliding with each other. Used. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0020】図1は本発明による潤滑剤自発形成型摺動
部材(以下単に摺動部材という)の第1実施例を示す部
分断面図である。本実施例の摺動部材は、金属素地1
と、その金属素地1の表面に形成され内部に酸化クロム
4を混在するコ−ティング層2とから構成されている。
金属素地はNi−Cr系、Cr系等のステンレス鋼から
なり、またコ−ティング層2はクロムカーバイドあるい
はニッケル基合金を主としそれに適量均一に混合された
酸化クロム4とからなる。図1中、金属素地1とコ−テ
ィング層2の間に介在する加工変質層3は、コ−ティン
グ層2の形成時に密着性を向上させるためのブラスト処
理により結晶粒が微細化したもので、金属素地1の一部
分である。なお、金属素地としては、上記ステンレス鋼
に限らずNa中で耐食性、高温強度を有する材料を用い
ることができ、またコーティング材料は、上記クロムカ
ーバイド、ニッケル基合金に限らずNa中の耐食性、金
属素地との密着性及び硬度等が良好な材料であればよ
い。
FIG. 1 is a partial sectional view showing a first embodiment of a sliding member (hereinafter simply referred to as a sliding member) according to the present invention. The sliding member of the present embodiment is a metal base 1
And a coating layer 2 formed on the surface of the metal substrate 1 and containing chromium oxide 4 therein.
The metal substrate is made of Ni-Cr or Cr-based stainless steel, and the coating layer 2 is made of chromium oxide or nickel-base alloy, which is mainly mixed with chromium oxide 4 in an appropriate amount. In FIG. 1, the work-affected layer 3 interposed between the metal base 1 and the coating layer 2 has crystal grains refined by blasting for improving the adhesion during the formation of the coating layer 2. , A part of the metal substrate 1. The metal substrate is not limited to the above stainless steel, and a material having corrosion resistance and high-temperature strength in Na can be used. The coating material is not limited to the chromium carbide and the nickel-based alloy, and the corrosion resistance in Na, Any material may be used as long as it has good adhesion to the substrate and hardness.

【0021】次に第1実施例の摺動部材を製造する方法
について説明する。まず金属素地1の表面をブラスト処
理し、次の工程で形成されるコ−ティング層との密着性
を向上させる。それから、ブラスト処理された金属素地
の表面に、コ−ティング原材料、即ちクロムカーバイド
あるいはニッケル基合金に酸化クロムを混合した原材料
を、プラズマまたは爆発銃で溶射することにより、所定
の厚さのコ−ティング層を形成する。
Next, a method of manufacturing the sliding member of the first embodiment will be described. First, the surface of the metal substrate 1 is blasted to improve the adhesion to the coating layer formed in the next step. Then, a coating material having a predetermined thickness is sprayed on the surface of the blasted metal substrate by a plasma or explosive gun, and a coating material, that is, a material obtained by mixing chromium oxide or a nickel-based alloy with chromium oxide, is sprayed on the surface. Forming layer.

【0022】このように表面改質された摺動部材をNa
中に浸漬すると、表面に表れている酸化クロムが、Na
と化合してNaCrO2に自発的に変換する。この摺動
部材と相手材料との間ですべりが生じた場合、自発的に
生成したNaCrO2は、剪断塑性変形をして潤滑作用
を示す。
The surface-modified sliding member is made of Na
When immersed in, chromium oxide appearing on the surface
And spontaneously convert to NaCrO 2 . When slippage occurs between the sliding member and the mating material, the spontaneously generated NaCrO 2 undergoes shear plastic deformation to exhibit a lubricating action.

【0023】これら一連の現象を検証するため、酸化ク
ロムによるNaCrO2の自発的形成性、NaCrO2
膜形成後の摩耗形態及び摩耗特性について基礎的試験を
実施した。この基礎的試験では、酸化クロムがNa中で
自発的にNaCrO2に変換することを確認するため、
ステンレス鋼の表面に酸化クロム(Cr23)のみをプ
ラズマ溶射した試験片を用い、コ−ルドトラップ温度で
120℃までNaを精製して得た溶存酸素1ppmのN
aを500℃に加熱して、その中に試験片を100h浸
漬した。浸漬終了後に、試験片をNa中から取り出し、
X線回折試験を行った。その結果、NaCrO2は自発
的に生成するものの、酸化クロム層とステンレス鋼との
密着性に問題があることがわかった。
In order to verify these series of phenomena, basic tests were carried out on the spontaneous formation of NaCrO 2 by chromium oxide, the form of wear after the formation of the NaCrO 2 film and the wear characteristics. In this basic test, to confirm that chromium oxide spontaneously converts to NaCrO 2 in Na,
Using a test piece obtained by plasma spraying only chromium oxide (Cr 2 O 3 ) on the surface of stainless steel, and purifying Na up to 120 ° C. at a cold trap temperature to obtain 1 ppm of dissolved oxygen N
a was heated to 500 ° C., and the test piece was immersed therein for 100 h. After completion of the immersion, the test piece is taken out of Na,
An X-ray diffraction test was performed. As a result, although NaCrO 2 was spontaneously formed, it was found that there was a problem in the adhesion between the chromium oxide layer and the stainless steel.

【0024】次に、ピン・ディスク型試験片を用い、N
aCrO2皮膜の摩耗形態を調べた。この試験では、デ
ィスク型試験片にNa中でNaCrO2の皮膜を形成し
た後、ピン側に最大200gの押しつけ荷重を負荷して
走査型電子顕微鏡中で摺動状況をオンライン観察した。
また、比較のためにNaCrO2皮膜の無いディスク型
ステンレス鋼試験片を用いた試験も実施した。この結
果、ステンレス鋼試験片の場合、ピン前縁にくさび型の
摩耗粒子が発生し、ピンに付着しながら成長して、ある
臨界径に達すると離脱する現象を繰り返しながら摩耗す
る。これに対して、NaCrO2皮膜を有するディスク
型試験片では、摩耗粒子は発生せず、NaCrO2の皮
膜が押し潰されて生じた摩擦痕(剪断塑性変形跡)だけ
が観察され、NaCrO2の持つ潤滑効果を確認でき
た。
Next, using a pin-disk type test piece,
The wear mode of the aCrO 2 coating was examined. In this test, a film of NaCrO 2 was formed on a disk type test piece in Na, and then a pressing load of a maximum of 200 g was applied to the pin side, and the sliding state was observed online in a scanning electron microscope.
Further, for comparison, a test using a disk-type stainless steel test piece having no NaCrO 2 film was also performed. As a result, in the case of a stainless steel test piece, wedge-shaped wear particles are generated at the leading edge of the pin, grow while adhering to the pin, and wear while repeating a phenomenon of detachment when reaching a critical diameter. In contrast, in the disk-type test piece having a NaCrO 2 film, the wear particles does not occur, friction marks caused been squashed coating NaCrO 2 only (shear plastic deformation marks) were observed, the NaCrO 2 The lubrication effect that has was confirmed.

【0025】さらに、NaCrO2皮膜のNa中摺動特
性を調べるため、クロムカ−バイドを主体に微少の酸化
クロムを均一に混合した材料を、ステンレス鋼の表面に
爆発銃で溶射し、550℃のNa中で摺動試験を行っ
た。比較のために、溶射処理したままの材料同士の摺動
試験を大気中で実施した。試験は、溶射処理したままの
材料同士に0.3kg/mm2の押しつけ荷重を負荷し、摺動
距離±5mmとした。この結果、室温、大気中における動
摩擦係数は、約0.8であったが、550℃のNa中に
100h浸漬後には約0.3に改善され、かつ連続10
0回以上の摺動でも、安定してこの低摩擦係数を維持で
きることを確認した。
Further, in order to examine the sliding characteristics of the NaCrO 2 film in Na, a material obtained by uniformly mixing a small amount of chromium oxide mainly with chromium carbide was sprayed onto the surface of stainless steel with an explosion gun, and the temperature was raised to 550 ° C. A sliding test was performed in Na. For comparison, a sliding test between the materials subjected to thermal spraying was performed in the atmosphere. In the test, a pressing load of 0.3 kg / mm 2 was applied to the as-sprayed materials to make a sliding distance ± 5 mm. As a result, the coefficient of kinetic friction at room temperature and in the atmosphere was about 0.8, but was improved to about 0.3 after being immersed in Na at 550 ° C. for 100 hours.
It was confirmed that the low coefficient of friction could be stably maintained even with zero or more slides.

【0026】以上の基礎的な試験の結果から、NaCr
2は、Na中で酸化クロム(Cr23)から容易に、
しかも自発的に生成すること、生成したNaCrO
2は、Na中で潤滑作用を示すこと、さらにNaと共存
性の良い材料であるクロムカ−バイド中に酸化クロムを
混在させることによって、摺動面が摩耗してもNa中で
NaCrO2を連続的に生成し、長期にわたり潤滑効果
を示すことが確認できた。
From the results of the above basic tests, NaCr
O 2 is easily converted from chromium oxide (Cr 2 O 3 ) in Na,
In addition, the spontaneous generation of NaCrO
No. 2 shows a lubricating action in Na, and further, by mixing chromium oxide in chromium carbide, which is a material having good compatibility with Na, NaCrO 2 is continuously used in Na even if the sliding surface is worn. It was confirmed that it was formed as a target and exhibited a lubricating effect for a long period of time.

【0027】図2は、高速増殖炉における燃料集合体ラ
ッパ管のパッド部へ本発明の摺動部材を適用した場合の
一例を示す図、そして図3は図2のA−A断面図であ
る。燃料集合体は、多数の燃料棒6、ラッパ管7、ハン
ドリングヘッド8、エントランスノズル9及びスペ−サ
パッド10等から構成されている。ラッパ管7は、オ−
ステナイト系ステンレス鋼からなり、薄肉の六角形状
で、内部に多数の燃料棒6を収納している。ハンドリン
グヘッド8は、燃料集合体を吊り下げて炉心に装荷した
り、炉心から取り出すためのもので、ラッパ管7の上端
部に取り付けられている。一方、下端部のエントランス
ノズル9は、燃料棒6で発生した熱を冷却系に伝達する
ために、燃料集合体内に液体金属ナトリウムを流入させ
るためのものである。スペ−サパッド10は、燃料集合
体を炉心に装荷した際、隣接する燃料集合体と薄肉のラ
ッパ管7同士が接触し、互いに摺動して摩耗、損傷しな
いように厚肉にして突起部を設けたもので、燃料集合体
の軸方向で数個所設けられている。このスペ−サパッド
10の表面には、耐食性や耐摩擦・摩耗性の良好な材料
をコ−ティングするのが一般的であり、これまでクロム
カーバイドの溶射層や硬質クロムメッキ等が施されてい
た。原子炉運転中のスペ−サパッド10の表面温度は、
冷却材の温度とほぼ等しく、約550℃となる。したが
って、このスペ−サパッド10は、長期間かつ高温度で
隣接する他の燃料集合体のスペ−サパッドと接触支持さ
れる。クロムカーバイドや硬質クロムは、液体金属ナト
リウムと共存性の良い材料ではあるが、長期間かつ高温
度で使用した場合、これらの金属素地同士が直接接触し
て融着あるいは凝着したり、すべりを生じて摩耗し、損
傷する可能性がある。この損傷原因を排除するには、ス
ペ−サパッド10の摺動面に皮膜を形成し、金属素地同
士の直接接触を防止すれば良い。
FIG. 2 is a view showing an example in which the sliding member of the present invention is applied to a pad portion of a fuel assembly wrapper tube in a fast breeder reactor, and FIG. 3 is a sectional view taken along line AA of FIG. . The fuel assembly includes a number of fuel rods 6, a wrapper tube 7, a handling head 8, an entrance nozzle 9, a spacer pad 10, and the like. The wrapper tube 7 is
It is made of austenitic stainless steel, has a thin hexagonal shape, and accommodates many fuel rods 6 therein. The handling head 8 is used for suspending the fuel assembly and loading the fuel assembly into the core or removing the fuel assembly from the core. The handling head 8 is attached to the upper end of the flapper tube 7. On the other hand, the entrance nozzle 9 at the lower end is for letting liquid metal sodium flow into the fuel assembly in order to transfer heat generated in the fuel rod 6 to the cooling system. When the fuel assembly is loaded on the core, the spacer pad 10 is made thick so that the adjacent fuel assemblies and the thin wrapper tubes 7 come into contact with each other and slide with each other so as not to be worn or damaged, and the protrusions are formed. It is provided at several places in the axial direction of the fuel assembly. Generally, a material having good corrosion resistance, friction resistance and abrasion resistance is coated on the surface of the spacer pad 10, and a sprayed layer of chrome carbide, hard chrome plating, or the like has hitherto been applied. . The surface temperature of the spacer pad 10 during the operation of the reactor is:
It is almost equal to the temperature of the coolant, which is about 550 ° C. Therefore, the spacer pad 10 is supported in contact with a spacer pad of another fuel assembly adjacent thereto for a long period of time and at a high temperature. Chromium carbide and hard chromium are materials that coexist well with liquid metal sodium.However, when used for a long time and at high temperature, these metal substrates come into direct contact with each other to fuse, adhere, or slip. It can form and wear and can be damaged. In order to eliminate the cause of this damage, a film may be formed on the sliding surface of the spacer pad 10 to prevent direct contact between the metal substrates.

【0028】スペ−サパッド10の使用環境としては、
常に高温の液体金属Na中であることから図1に示した
摺動部材、即ちクロムカーバイドを主体に適量の酸化ク
ロムを混合したものを原材料とし、ステンレス鋼の表面
にプラズマあるいは爆発銃で溶射してコ−ティングした
ものが好適である。この摺動部材を燃料集合体ラッパ管
のパッド部へ適用することによって、融着、凝着あるい
は摺動摩耗による損傷を防止でき、信頼性の高い燃料集
合体が提供できる。
The use environment of the spacer pad 10 is as follows.
Since it is always in high-temperature liquid metal Na, the sliding member shown in FIG. 1, that is, a material obtained by mixing an appropriate amount of chromium oxide mainly with chromium carbide is used as a raw material, and is sprayed onto the surface of stainless steel with a plasma or an explosion gun. It is preferable to use a coated one. By applying this sliding member to the pad portion of the fuel assembly wrapper tube, damage due to fusion, adhesion or sliding wear can be prevented, and a highly reliable fuel assembly can be provided.

【0029】図4は本発明による摺動部材の第2の実施
例を示す部分断面図である。本実施例の摺動部材は、図
1に示すのと同様に表面改質したものであって、ステン
レス鋼からなる金属素地1と、その金属素地1表面に気
孔5を含んで形成されたクロムカーバイドまたはニッケ
ル基合金からなる多孔質のコ−ティング層2と、コ−テ
ィング層2の表面層を形成しかつ気孔中に含浸された酸
化クロム11とから構成されている。なお、金属素地1
とコ−ティング層2間にはコ−ティング時にブラスト処
理により結晶粒が微細化したもので金属素地1の一部で
ある加工変質層3が介在する。
FIG. 4 is a partial sectional view showing a second embodiment of the sliding member according to the present invention. The sliding member according to the present embodiment is a surface-modified one similar to that shown in FIG. 1, and includes a metal base 1 made of stainless steel and a chromium formed including pores 5 on the surface of the metal base 1. It is composed of a porous coating layer 2 made of carbide or a nickel-based alloy, and chromium oxide 11 which forms a surface layer of the coating layer 2 and is impregnated in pores. In addition, metal base 1
Between the coating layer 2 and the coating layer 2, there is interposed a work-affected layer 3, which is a part of the metal base 1 which has crystal grains refined by blasting at the time of coating.

【0030】第2の実施例の摺動部材を製造する方法
は、ブラスト処理された金属素地1の表面に、クロムカ
ーバイドあるいはニッケル基合金をプラズマまたは爆発
銃により溶射してコ−ティング層2を形成する。この種
コ−ティング層は、通常、表面から金属素地まで貫通す
る気孔5が5〜9%存在する。本製造方法は、この気孔
5を利用して、酸化クロムをコ−ティング層2に含浸さ
せるものである。溶媒によりスラリ−状にした酸化クロ
ム(Cr23)をコ−ティング層2の表面に塗布して気
孔5まで含浸させた後、約500℃に加熱して溶媒を蒸
発させる。塗布と加熱を数回繰り返すことによって、気
孔5は含浸された酸化クロム11で完全に充填される。
In the method of manufacturing the sliding member of the second embodiment, the coating layer 2 is formed by spraying chromium carbide or a nickel-based alloy on the surface of the blasted metal substrate 1 with a plasma or an explosion gun. Form. This kind of coating layer usually has 5 to 9% of pores 5 penetrating from the surface to the metal substrate. In this manufacturing method, the coating layer 2 is impregnated with chromium oxide using the pores 5. Chromium oxide (Cr 2 O 3 ) made into a slurry by a solvent is applied to the surface of the coating layer 2 to impregnate the pores 5 and then heated to about 500 ° C. to evaporate the solvent. By repeating the application and heating several times, the pores 5 are completely filled with the impregnated chromium oxide 11.

【0031】この摺動部材をNa中に浸漬すると、含浸
された酸化クロム11は、NaCrO2に変換し、気孔
5に保持される。従ってNaCrO2が摺動面から排出
されても、コ−ティング層2の気孔5内から供給される
ため、含浸された酸化クロム11のNaCrO2変換に
要する遅れ時間が無くなり、一旦NaCrO2に変換す
ると、長期にわたって安定した潤滑効果を発揮できる。
When this sliding member is immersed in Na, the impregnated chromium oxide 11 is converted into NaCrO 2 and held in the pores 5. Therefore, even if NaCrO 2 is discharged from the sliding surface, since it is supplied from the pores 5 of the coating layer 2, there is no delay time required for converting the impregnated chromium oxide 11 to NaCrO 2 , and once converted to NaCrO 2 . Then, a stable lubricating effect can be exhibited over a long period.

【0032】図5は、第2の実施例の摺動部材を、高速
増殖炉の制御棒駆動機構におけるラッチ機構及びダッシ
ュポット部への適用した例を示す。制御棒駆動機構は、
大別して原子炉容器12側に固定される案内管13、可
動部である上部駆動部14、上部駆動部の延長管15、
軸封であるベロ−ズ16、ラッチ機構部17、ラッチ機
構によって吊り下げられた制御棒18および原子炉の停
止時に落下してくる制御棒を受け止めるダッシュポット
部19とから構成されている。原子炉運転中、核反応を
制御するため延長管15を上下動し、これと連結された
制御棒18も上下動する。何らかの原因で原子炉を停止
する必要が生じた場合、制御棒18はラッチ機構部17
でラッチが外され、炉心内へ挿入される。この制御棒1
8が挿入される時の衝撃力を緩和するために、ダッシュ
ポット部19が設けられている。制御棒駆動機構は、摺
動部分が多く、中でもラッチ機構部17では、制御棒1
8と爪20の間、ダッシュポット部19では、制御棒1
8挿入時の制御棒下部とダッシュポットの間で融着ある
いは凝着、摩耗やかじりの可能性がある。ラッチ機構部
17で融着を起こすと制御棒18の挿入が出来なくな
り、また、ダッシュポット部19でかじりを起こすと引
き抜きが出来なくなる恐れがあり、これらの部分には、
ニッケル基の表面硬化材がコ−ティングされていた。し
かし、これらの部分はいずれもNa中で使用されるた
め、金属同士の接触、すべりとなり、摩擦、摩耗が問題
となる。これら摺動部分では、速い動きが要求されるた
め、本発明の第2の実施例の摺動部材が好適である。N
a中に浸漬したコ−ティング層では、含浸された酸化ク
ロムが全てNaCrO2変換する。このため、原子炉停
止時の速い動きでも、コ−ティング層内部からNaCr
2が供給され、潤滑効果が発揮できる。本発明の第2
の実施例の摺動部材を制御棒駆動機構におけるラッチ機
構及びダッシュポット部へ適用することによって、摺動
部分における融着あるいは凝着、摩耗やかじりを防止で
き、原子炉の信頼性を向上できる。
FIG. 5 shows an example in which the sliding member of the second embodiment is applied to a latch mechanism and a dashpot in a control rod drive mechanism of a fast breeder reactor. The control rod drive mechanism
A guide tube 13 fixed to the reactor vessel 12 side, an upper drive portion 14 as a movable portion, an extension tube 15 of the upper drive portion,
It comprises a bellows 16, which is a shaft seal, a latch mechanism 17, a control rod 18 suspended by the latch mechanism, and a dashpot 19 for receiving a control rod falling when the reactor is stopped. During operation of the nuclear reactor, the extension pipe 15 is moved up and down to control the nuclear reaction, and the control rod 18 connected thereto is also moved up and down. If it becomes necessary to shut down the reactor for any reason, the control rod 18
The latch is released and inserted into the core. This control rod 1
A dash pot 19 is provided to reduce the impact force when the 8 is inserted. The control rod drive mechanism has many sliding parts.
8 and the claw 20, and the control rod 1
8 There is a possibility of fusion or adhesion, wear and galling between the lower part of the control rod and the dash pot at the time of insertion. If fusion occurs in the latch mechanism 17, the control rod 18 cannot be inserted, and if galling occurs in the dashpot 19, the control rod 18 may not be able to be pulled out.
A nickel-based surface hardening material was coated. However, since all of these parts are used in Na, the metal may come into contact with each other or slip, causing friction and wear. Since these sliding parts require a fast movement, the sliding member of the second embodiment of the present invention is suitable. N
co immersed in a - in the coating layer, impregnated chromium oxide all NaCrO 2 converts. For this reason, even if the reactor moves quickly when the reactor is stopped, NaCr
O 2 is supplied, and a lubricating effect can be exhibited. Second embodiment of the present invention
By applying the sliding member of the embodiment to the latch mechanism and the dash pot portion in the control rod drive mechanism, it is possible to prevent fusion or adhesion, abrasion and galling in the sliding portion, and to improve the reliability of the nuclear reactor. .

【0033】図6は本発明の第3の実施例の摺動部材を
示す図である。本実施例の摺動部材はNaとの共存性に
優れた材料、例えばステンレス鋼からなり空隙を内包す
る多孔質金属21と、その空隙に含浸された酸化クロム
22とから構成される。この摺動部材は取り付け、取外
しを行う部品に用いるのに好適である。
FIG. 6 is a view showing a sliding member according to a third embodiment of the present invention. The sliding member of the present embodiment is composed of a material excellent in coexistence with Na, for example, a porous metal 21 made of stainless steel and including voids, and chromium oxide 22 impregnated in the voids. This sliding member is suitable for use as a component to be attached and detached.

【0034】第3の実施例の摺動部材を製造する方法
は、ステンレス鋼を焼結あるいは発泡させて所定の形状
に多孔質金属21を成型し、その後、多孔質金属21
に、前述したように、スラリ−状にした酸化クロムを塗
布し、加熱と塗布を数回繰り返すことによって、空隙部
に酸化クロムを含浸させる。なお、多孔質金属21は従
来の製造方法を用いて容易に製造でき、また酸化クロム
は、上記のように加熱と塗布を数回繰り返すことによっ
て、容易に充填することが可能である。
The method of manufacturing the sliding member according to the third embodiment is as follows. The porous metal 21 is formed into a predetermined shape by sintering or foaming stainless steel.
Then, as described above, slurry-like chromium oxide is applied, and heating and application are repeated several times to impregnate the voids with chromium oxide. The porous metal 21 can be easily manufactured using a conventional manufacturing method, and the chromium oxide can be easily filled by repeating heating and application several times as described above.

【0035】多孔質金属を用いる利点は、前記第1及び
第2の実施例の摺動部材のようにコ−ティングにより表
面改質した材料の場合、コ−ティング厚みを増すと、熱
衝撃特性や内部歪の影響でコ−ティング層に割れが生じ
たり、金属素地から剥離し、脱落する可能性があるのに
対して、これらの制限が解消されることにある。また、
多孔質金属は、その空隙率を自由に変えられるため、摺
動条件に合わせた潤滑剤の形成が可能である。さらに、
設計条件が整えば、単品での製造が可能であり、複雑な
形状でも対応が図れる。
The advantage of using a porous metal is that in the case of a material whose surface has been modified by coating like the sliding members of the first and second embodiments, when the thickness of the coating is increased, the thermal shock characteristics are increased. However, there is a possibility that the coating layer may be cracked or peeled off from the metal base and fall off due to the influence of internal strain, but these limitations are resolved. Also,
Since the porosity of the porous metal can be freely changed, it is possible to form a lubricant according to the sliding conditions. further,
If the design conditions are met, it can be manufactured as a single product, and it can handle complicated shapes.

【0036】図7は、第3の実施例の摺動部材を、高速
増殖炉の機械式Naポンプの軸受部へ適用した例を示
す。本発明による機械式Naポンプの軸受部は、シャフ
ト23、軸受24、軸受ハウジング25および軸受支持
板26から構成される。シャフト23は、モ−タの回転
をインペラに伝達し、液体金属Naを流動させるための
ものである。シャフト23を支持する軸受24は、第3
の実施例の摺動部材からなるもので、所定の形状に加工
し、軸受ハウジング25に取り付けられている。この軸
受をNaに浸漬すると、空隙部に含浸された酸化クロム
が、Naと反応してNaCrO2を生成し、潤滑剤とし
て作用するため、軸受部でのかじりを防止すると共に摩
耗量を低減できる。さらに、従来の機械式ナトリウムポ
ンプの軸受部には、静圧軸受を採用しているため、シャ
フトと軸受の間で約0.5mmのギャップが設けられてお
り、軸受部から漏出するNaが多量となるためポンプ本
体が長尺となる一因となっていた。本実施例の摺動部材
からなる軸受を採用することによって、シャフトと軸受
間のギャップを従来に比して著しく小さくできるため、
短尺化に寄与できるという効果もある。
FIG. 7 shows an example in which the sliding member of the third embodiment is applied to a bearing of a mechanical Na pump of a fast breeder reactor. The bearing portion of the mechanical Na pump according to the present invention includes a shaft 23, a bearing 24, a bearing housing 25, and a bearing support plate 26. The shaft 23 transmits the rotation of the motor to the impeller and causes the liquid metal Na to flow. The bearing 24 supporting the shaft 23 is
The working member is formed into a predetermined shape and attached to the bearing housing 25. When this bearing is immersed in Na, the chromium oxide impregnated in the voids reacts with Na to generate NaCrO 2 and acts as a lubricant, thereby preventing galling at the bearing and reducing the amount of wear. . Furthermore, since a static pressure bearing is used in the bearing of the conventional mechanical sodium pump, a gap of about 0.5 mm is provided between the shaft and the bearing, so that a large amount of Na leaks from the bearing. As a result, the pump main body becomes one of the causes of becoming long. By adopting the bearing composed of the sliding member of the present embodiment, the gap between the shaft and the bearing can be significantly reduced as compared with the conventional case.
There is also an effect that it can contribute to shortening.

【0037】なお、上記した用途例では、機械式ナトリ
ウムポンプの軸受部を取り上げたが、シャフト23を伝
熱管に、軸受部分を伝熱管支持部に置き換えれば、高速
増殖炉の中間熱交換器や蒸気発生器における伝熱管支持
部の摺動部材となり、全く同様の作用を発揮できる。
In the above application example, the bearing portion of the mechanical sodium pump is taken up. However, if the shaft 23 is replaced by a heat transfer tube and the bearing portion is replaced by a heat transfer tube support portion, an intermediate heat exchanger or a fast breeder reactor can be used. It becomes a sliding member for the heat transfer tube support in the steam generator, and can exert exactly the same action.

【0038】[0038]

【発明の効果】本発明は上記のように構成されているの
で、次に記載する効果を奏る。
Since the present invention is configured as described above, the following effects can be obtained.

【0039】請求項1の潤滑剤自発形成型摺動部材(以
下摺動部材と略す)において、ステンレス金属材料から
なる基体表面に、酸化クロムを混在するクロムカーバイ
ドでなるコーティング層を形成したので、酸化クロムは
Na中でNaと化合して特有の潤滑剤NaCrO2を摺
動部材の表面に自発的に形成すると共に、形成した潤滑
剤が摺動面から排出されても、摺動部材内部に混在させ
た酸化クロムが表面にて表れNaCrO2を生成するた
め、長期に渡って潤滑作用を維持できるという効果があ
る。
In the sliding member of the lubricant spontaneous formation type (hereinafter abbreviated as sliding member) of claim 1, a coating layer made of chromium carbide mixed with chromium oxide is formed on the surface of the substrate made of stainless steel material. Chromium oxide combines with Na in Na to spontaneously form a unique lubricant, NaCrO 2 , on the surface of the sliding member, and even if the formed lubricant is discharged from the sliding surface, it remains inside the sliding member. Since the mixed chromium oxide appears on the surface and generates NaCrO 2 , there is an effect that the lubricating action can be maintained for a long time.

【0040】請求項2の摺動部材においては、請求項1
の摺動部材を構成するクロムカーバイドの代わりにニッ
ケル基合金を用いているが、請求項1の摺動部材による
のと同じ効果を奏する。
In the sliding member according to the second aspect, the first aspect is as follows.
Although a nickel-based alloy is used in place of chromium carbide constituting the sliding member, the same effect as the sliding member according to the first aspect can be obtained.

【0041】請求項3の摺動部材においては、ステンレ
ス金属材料からなる基体と、その表面に形成し気孔を有
するクロムカーバイドのコーティング層と、気孔中に含
浸された酸化クロムとから構成したので、酸化クロムは
Na中でNaと化合して潤滑剤NaCrO2を生成し、
請求項1の摺動部材によるのと同じ効果を奏する。
According to the third aspect of the present invention, the sliding member is composed of a base made of a stainless metal material, a chromium carbide coating layer having pores formed on its surface, and chromium oxide impregnated in the pores. Chromium oxide combines with Na in Na to produce the lubricant NaCrO 2 ,
The same effect as that by the sliding member of the first aspect is achieved.

【0042】請求項4の摺動部材においては、請求項3
の摺動部材を構成するクロムカーバイドの代わりにニッ
ケル基合金を用いているが、請求項3の摺動部材による
のと同じ効果(請求項1の摺動部材による効果)を奏す
る。
According to the fourth aspect of the present invention, there is provided the sliding member.
Although a nickel-based alloy is used instead of chromium carbide constituting the sliding member, the same effect as that of the sliding member of claim 3 (the effect of the sliding member of claim 1) is achieved.

【0043】請求項5の摺動部材においては、気孔を有
するステンレス金属材料からなる基体と、その気孔に含
浸された酸化クロムとから構成したので、酸化クロムは
Na中でNaと化合して潤滑剤NaCrO2を生成し、
請求項1の摺動部材によるのと同じ効果を奏する。
In the sliding member according to the fifth aspect, since the sliding member is composed of the base made of a stainless metal material having pores and the chromium oxide impregnated in the pores, the chromium oxide is combined with Na in Na and lubricated. Produces the agent NaCrO 2 ,
The same effect as that by the sliding member of the first aspect is achieved.

【0044】請求項6の摺動部材においては、液体ナト
リウム中で酸化クロムがナトリウムと化合してナトリウ
ム複合酸化物(NaCrO2)を生成するので、請求項
1の摺動部材で得られる効果と同じ効果を奏する。
In the sliding member according to the sixth aspect, the chromium oxide is combined with sodium in liquid sodium to form a sodium composite oxide (NaCrO 2 ). Has the same effect.

【0045】請求項7(請求項8)の潤滑剤自発形成型
摺動部材の製造方法(以下摺動部材の製造方法と略す)
は、ステンレス金属材料からなる基体表面に、クロムカ
ーバイド粉末またはニッケル基合金粉末と酸化クロム粉
末との混合材料をコーティング(溶射)して表面層を形
成するので、Na中で潤滑剤NaCrO2を自発的に形
成する機能を有する摺動部材を製造するのに好適であ
る。
A method of manufacturing a sliding member of the present invention (hereinafter abbreviated as a manufacturing method of a sliding member).
Forms a surface layer by coating (spraying) a mixed material of a chromium carbide powder or a nickel-based alloy powder and a chromium oxide powder on a surface of a substrate made of a stainless metal material, so that a lubricant NaCrO 2 is spontaneously spiked in Na. It is suitable for manufacturing a sliding member having a function of forming a hole.

【0046】請求項9の摺動部材の製造方法は、ステン
レス金属材料表面に、クロムカーバイド粉末またはニッ
ケル基合金粉末を溶射して表面層を形成し、スラリー状
の酸化クロムを塗布して表面層の気孔中に含浸させ、焼
成するので、酸化クロムがNaと化合して自発的に形成
したNaCrO2が摺動面から排出されても、摺動部材
の内部に予め保持されているNaCrO2を連続的に供
給でき、速い動きの摺動に対しても潤滑作用を維持でき
る摺動部材を製造するのに好適である。
According to a ninth aspect of the present invention, in the method for manufacturing a sliding member, a surface layer is formed by spraying chromium carbide powder or nickel-based alloy powder on the surface of a stainless metal material, and then applying chromium oxide in a slurry state to the surface layer. of impregnated into the pores, since the firing, even NaCrO 2 chromium oxide is spontaneously formed combine with Na is discharged from the sliding surface, the NaCrO 2 that is stored in advance in the interior of the sliding member It is suitable for manufacturing a sliding member which can be continuously supplied and which can maintain a lubricating action even for sliding in a fast movement.

【0047】請求項10の摺動部材の製造方法は、、焼
結または発泡させたステンレス金属材料の表面にスラリ
ー状の酸化クロムを塗布して気孔中に含浸させ、焼成す
るので、その空隙率を自由に変えられるため、摺動条件
に合わせた潤滑剤の形成が可能であり、さらに、設計条
件が整えば、単品での製造が可能であり、複雑な形状で
も対応が図れるという効果がある。
According to a tenth aspect of the present invention, in the method for manufacturing a sliding member, a slurry-like chromium oxide is applied to the surface of a sintered or foamed stainless metal material, impregnated into pores, and fired. Can be changed freely, so that a lubricant can be formed according to the sliding conditions. Furthermore, if the design conditions are met, it is possible to manufacture a single product, and it is possible to cope with complicated shapes. .

【0048】上記した効果の他に、長期間の低摩擦係
数、低摩耗量が達成でき、また、かじりや融着現象をも
防止できるので、摺動部を有するNa液内機器の信頼性
が大幅に向上するという効果も得られる。
In addition to the effects described above, a long-term low coefficient of friction and low wear can be achieved, and galling and fusing can be prevented. The effect of greatly improving is also obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施例で溶射法で製造した摺動
部材の断面部分図である。
FIG. 1 is a partial sectional view of a sliding member manufactured by a thermal spraying method according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施例の摺動部材を燃料集合体
へ適用した例を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing an example in which the sliding member according to the first embodiment of the present invention is applied to a fuel assembly.

【図3】第2図のA−A断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along line AA of FIG. 2;

【図4】本発明の第2の実施例で溶射−含浸法で製造し
たNa中摺動部材の断面部分図である。
FIG. 4 is a partial cross-sectional view of a sliding member in Na manufactured by a thermal spray-impregnation method according to a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第2の実施例の摺動部材を制御棒駆動
機構へ適用した例を示す図である。
FIG. 5 is a view showing an example in which the sliding member according to the second embodiment of the present invention is applied to a control rod driving mechanism.

【図6】本発明の第3の実施例で焼結・発泡−含浸法で
製造したNa中摺動部材の断面部分図である。
FIG. 6 is a partial sectional view of a sliding member in Na manufactured by a sintering / foaming-impregnation method according to a third embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第3の実施例の摺動部材を機械式Na
ポンプの軸受部へ適用した例を示す図である。
FIG. 7 shows a sliding member according to a third embodiment of the present invention,
It is a figure showing the example applied to the bearing part of the pump.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 金属素地 2 コ-ティング層 3 加工変質層 4 酸化クロム 5 気孔 10 スペーサパッド 11 含浸酸化クロム層 17 ラッチ機構部 18 制御棒 19 ダッシュポット部 20 爪 21 多孔質金属 22 酸化クロム 23 シャフト 24 軸受 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Metal base 2 Coating layer 3 Process-altered layer 4 Chromium oxide 5 Pores 10 Spacer pad 11 Impregnated chromium oxide layer 17 Latch mechanism part 18 Control rod 19 Dash pot part 20 Claw 21 Porous metal 22 Chromium oxide 23 Shaft 24 Bearing

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山形 保男 茨城県日立市森山町1168番地 株式会社 日立製作所 エネルギー研究所内 (72)発明者 下屋敷 重広 茨城県日立市森山町1168番地 株式会社 日立製作所 エネルギー研究所内 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C23C 26/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Yasuo Yamagata 1168 Moriyama-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Inside Hitachi, Ltd. Energy Research Laboratory (72) Inventor Shigehiro Shimoyashiki 1168 Moriyama-machi, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Hitachi, Ltd. Energy In the laboratory (58) Field surveyed (Int. Cl. 6 , DB name) C23C 26/00

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 ナトリウム環境下で使用する摺動部材に
おいて、ステンレス金属材料からなる基体と、該基体の
表面に形成され、酸化クロムを混在するクロムカーバイ
ドでなるコーティング層とから構成したことを特徴とす
る潤滑剤自発形成型摺動部材。
1. A sliding member used in a sodium environment, comprising: a base made of a stainless metal material; and a coating layer formed on a surface of the base and made of chromium carbide mixed with chromium oxide. A lubricant spontaneously forming type sliding member.
【請求項2】 ナトリウム環境下で使用する摺動部材に
おいて、ステンレス金属材料からなる基体と、該基体の
表面に形成され、酸化クロムを混在するニッケル基合金
でなるコーティング層とから構成したことを特徴とする
潤滑剤自発形成型摺動部材。
2. A sliding member for use in a sodium environment, comprising: a base made of a stainless metal material; and a coating layer formed on a surface of the base and made of a nickel-based alloy mixed with chromium oxide. A sliding member that is spontaneously formed with a lubricant.
【請求項3】 ナトリウム環境下で使用する摺動部材に
おいて、ステンレス金属材料からなる基体と、該基体の
表面に、気孔を有して形成されたクロムカーバイドでな
る多孔質コーティング層と、前記気孔中に含浸された酸
化クロムとから構成したことを特徴とする潤滑剤自発形
成型摺動部材。
3. A sliding member used in a sodium environment, wherein a base made of a stainless metal material, a porous coating layer made of chromium carbide having pores formed on the surface of the base, A lubricant spontaneously forming type sliding member comprising chromium oxide impregnated therein.
【請求項4】 ナトリウム環境下で使用する摺動部材に
おいて、ステンレス金属材料からなる基体と、該基体の
表面に、気孔を有して形成されたニッケル基合金でなる
多孔質コーティング層と、前記気孔中に含浸された酸化
クロムとから構成したことを特徴とする潤滑剤自発形成
型摺動部材。
4. A sliding member for use in a sodium environment, comprising: a base made of a stainless metal material; a porous coating layer made of a nickel-based alloy having pores formed on the surface of the base; A spontaneous lubricant forming sliding member comprising chromium oxide impregnated in pores.
【請求項5】 ナトリウム環境下で使用する摺動部材に
おいて、気孔を有するステンレス金属材料からなる基体
と、前記気孔に含浸された酸化クロムとから構成したこ
とを特徴とする潤滑剤自発形成型摺動部材。
5. A sliding member for spontaneously forming a lubricant, comprising: a sliding member used in a sodium environment, comprising: a base made of a stainless metal material having pores; and chromium oxide impregnated in the pores. Moving member.
【請求項6】 液体ナトリウム中で前記酸化クロムがナ
トリウムと化合してナトリウム複合酸化物(NaCrO
2)を生成することを特徴とする請求項1ないし6のい
ずれかに記載の潤滑剤自発形成型摺動部材。
6. A chromium oxide is combined with sodium in liquid sodium to form a sodium composite oxide (NaCrO).
The lubricant spontaneously forming type sliding member according to any one of claims 1 to 6, wherein 2 ) is generated.
【請求項7】 ナトリウム環境下で使用する摺動部材の
製造方法であって、ステンレス金属材料からなる基体の
表面に、クロムカーバイド粉末またはニッケル基合金粉
末と酸化クロム粉末との混合材料をコーティングして表
面層を形成することを特徴とする潤滑剤自発形成型摺動
部材の製造方法。
7. A method of manufacturing a sliding member used in a sodium environment, comprising coating a surface of a substrate made of a stainless metal material with a mixed material of chromium carbide powder or nickel-based alloy powder and chromium oxide powder. A method for producing a lubricant spontaneously forming type sliding member, characterized by forming a surface layer by heating.
【請求項8】 前記コーティングは溶射なることを特徴
とする請求項7記載の潤滑剤自発形成型摺動部材の製造
方法。
8. The method according to claim 7, wherein the coating is formed by thermal spraying.
【請求項9】 ナトリウム環境下で使用する摺動部材の
製造方法であって、ステンレス金属材料からなる基体の
表面に、クロムカーバイド粉末またはニッケル基合金粉
末を溶射して気孔を有する表面層を形成し、該表面層に
スラリー状の酸化クロムを塗布して気孔中に含浸させ、
焼成することを特徴とする潤滑剤自発形成型摺動部材の
製造方法。
9. A method of manufacturing a sliding member for use in a sodium environment, wherein a chromium carbide powder or a nickel-based alloy powder is sprayed on a surface of a substrate made of a stainless metal material to form a surface layer having pores. Then, a slurry of chromium oxide is applied to the surface layer to impregnate the pores,
A method for producing a lubricant spontaneously forming type sliding member, characterized by firing.
【請求項10】 ナトリウム環境下で使用する摺動部材
の製造方法であって、焼結または発泡させたステンレス
金属材料の表面にスラリー状の酸化クロムを塗布して気
孔中に含浸させ、焼成することを特徴とする潤滑剤自発
形成型摺動部材の製造方法。
10. A method for producing a sliding member used in a sodium environment, comprising applying a slurry-like chromium oxide to the surface of a sintered or foamed stainless metal material, impregnating the pores, and firing. A method for producing a lubricant spontaneous formation type sliding member, characterized in that:
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