JP2995597B2 - プラスチック射出・押出成形機用耐食耐摩耗性Ｎｉ基合金 - Google Patents
プラスチック射出・押出成形機用耐食耐摩耗性Ｎｉ基合金Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、プラスチックの射出成
形機や押出成形機のシリンダ、スクリユー、プランジヤ
等、耐食性と耐摩耗性を必要とする各種部材の構成材料
として有用なＮｉ基合金に関する。
形機や押出成形機のシリンダ、スクリユー、プランジヤ
等、耐食性と耐摩耗性を必要とする各種部材の構成材料
として有用なＮｉ基合金に関する。
【０００２】
【従来の技術】プラスチック射出成形機・押出成形機を
構成するシリンダ、およびスクリユー、プランジヤ等の
部材は高圧力・高速度で圧送される流動体の接触に対す
る摩耗抵抗性や腐食抵抗性が要求される。従来より、そ
の材料として窒化鋼（ＪＩＳＧ４２０２，ＳＡＣＭ６４
５等）が専ら使用されてきた。
構成するシリンダ、およびスクリユー、プランジヤ等の
部材は高圧力・高速度で圧送される流動体の接触に対す
る摩耗抵抗性や腐食抵抗性が要求される。従来より、そ
の材料として窒化鋼（ＪＩＳＧ４２０２，ＳＡＣＭ６４
５等）が専ら使用されてきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】窒化鋼の表面の有効窒
化層厚は、約０．５ｍｍ程度に過ぎず、このため窒化鋼
を使用している従来の射出成形機や押出成形機の耐久性
は必ずしも十分なものと言えない。殊に、近時は繊維強
化プラスチツク成形品、プラスチツクマグネツト、難燃
剤としてハロゲン化物等を配合されたセラミツクス成形
品等に対する需要が増大しつつあり、これらの成形品の
成形操業における部材表面の摩耗・腐食の進行、および
それに伴う耐用寿命の低下は顕著であり、生産機として
対応することは極めて困難な状況となつている。この対
策として、特開平１−２７２７３２号公報には、Ｃｒ：
５〜２０％，Ｍｏ：５〜２０％，Ｗ：５〜１５％，Ｂ：
０．５〜４％，Ｓｉ：０．５〜３％，Ｃ：１．５％以
下，残部Ｃｏからなる、改良された耐食性および耐摩耗
性を有するＣｏ基合金が開示されている。しかるに、Ｃ
ｏは戦略物質であり、コストが高く、かつ不安定であ
る。そこで本発明はＣｏの一部ないし全部をＮｉで置換
した新規化学組成を有し、高耐食性と高耐摩耗性を備え
たプラスチック射出・押出成形機用Ｎｉ基合金を提供す
るものである。
化層厚は、約０．５ｍｍ程度に過ぎず、このため窒化鋼
を使用している従来の射出成形機や押出成形機の耐久性
は必ずしも十分なものと言えない。殊に、近時は繊維強
化プラスチツク成形品、プラスチツクマグネツト、難燃
剤としてハロゲン化物等を配合されたセラミツクス成形
品等に対する需要が増大しつつあり、これらの成形品の
成形操業における部材表面の摩耗・腐食の進行、および
それに伴う耐用寿命の低下は顕著であり、生産機として
対応することは極めて困難な状況となつている。この対
策として、特開平１−２７２７３２号公報には、Ｃｒ：
５〜２０％，Ｍｏ：５〜２０％，Ｗ：５〜１５％，Ｂ：
０．５〜４％，Ｓｉ：０．５〜３％，Ｃ：１．５％以
下，残部Ｃｏからなる、改良された耐食性および耐摩耗
性を有するＣｏ基合金が開示されている。しかるに、Ｃ
ｏは戦略物質であり、コストが高く、かつ不安定であ
る。そこで本発明はＣｏの一部ないし全部をＮｉで置換
した新規化学組成を有し、高耐食性と高耐摩耗性を備え
たプラスチック射出・押出成形機用Ｎｉ基合金を提供す
るものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段および作用】本発明のプラ
スチック射出・押出成形機用耐食耐摩耗性Ｎｉ基合金
は、重量％で、Ｃｒ：５〜２０％，Ｍｏ：７〜３０％，
Ｂ：０．１〜６％，Ｖ：０．５〜３０％，Ｓｉ：０．５
〜３％，Ｃ：１．５％以下，残部実質的にＮｉからなる
化学組成を有している。本発明のＮｉ基合金は、所望に
より、上記元素のほか、Ｃｏ：０．５〜１５％、Ｆｅ：
２〜１０％の一方または両者を含有する化学組成が与え
られる。
スチック射出・押出成形機用耐食耐摩耗性Ｎｉ基合金
は、重量％で、Ｃｒ：５〜２０％，Ｍｏ：７〜３０％，
Ｂ：０．１〜６％，Ｖ：０．５〜３０％，Ｓｉ：０．５
〜３％，Ｃ：１．５％以下，残部実質的にＮｉからなる
化学組成を有している。本発明のＮｉ基合金は、所望に
より、上記元素のほか、Ｃｏ：０．５〜１５％、Ｆｅ：
２〜１０％の一方または両者を含有する化学組成が与え
られる。
【０００５】本発明のＮｉ基合金の成分限定理由は次の
とおりである。 Ｃｒ：５〜２０％ Ｃｒは、一部はマトリツクスに固溶して合金の耐食性を
高め、残部は炭化物、硼化物を形成して合金の硬度を高
め耐摩耗性を強化する。含有量の下限を５％としたの
は、それより少ない量ではこれらの効果が不足するから
であり、その増量に従つて効果は増大する。特に、耐食
性の強化を必要とする場合は、Ｃｒ含有量を、〔１．４
２（Ｂ＋１／２Ｃ）＋１１．９〕（％）以上としてＣｒ
の固溶量を富化するとよい。２０％までの含有量で効果
はほぼ飽和するので、これを上限とした。
とおりである。 Ｃｒ：５〜２０％ Ｃｒは、一部はマトリツクスに固溶して合金の耐食性を
高め、残部は炭化物、硼化物を形成して合金の硬度を高
め耐摩耗性を強化する。含有量の下限を５％としたの
は、それより少ない量ではこれらの効果が不足するから
であり、その増量に従つて効果は増大する。特に、耐食
性の強化を必要とする場合は、Ｃｒ含有量を、〔１．４
２（Ｂ＋１／２Ｃ）＋１１．９〕（％）以上としてＣｒ
の固溶量を富化するとよい。２０％までの含有量で効果
はほぼ飽和するので、これを上限とした。
【０００６】Ｍｏ：７〜３０％ Ｍｏは、炭化物、硼化物を形成して合金の耐摩耗性を高
め、また炭化物、硼化物を形成せずにマトリツクスに固
溶したＭｏは、耐食性、殊に塩酸等の非酸化性酸に対す
る腐食抵抗性の改善に寄与する。これらの効果を得るた
めには少なくとも７％の含有を必要とする。特に、耐食
性の強化を必要とする場合は、その含有量を、〔４．７
（Ｂ＋１／２Ｃ）＋７〕（％）以上としてＭｏの固溶量
を増加するとよい。しかし、Ｍｏ含有量をあまり多くす
ると、合金の脆化をきたすので、３０％を上限とする。
め、また炭化物、硼化物を形成せずにマトリツクスに固
溶したＭｏは、耐食性、殊に塩酸等の非酸化性酸に対す
る腐食抵抗性の改善に寄与する。これらの効果を得るた
めには少なくとも７％の含有を必要とする。特に、耐食
性の強化を必要とする場合は、その含有量を、〔４．７
（Ｂ＋１／２Ｃ）＋７〕（％）以上としてＭｏの固溶量
を増加するとよい。しかし、Ｍｏ含有量をあまり多くす
ると、合金の脆化をきたすので、３０％を上限とする。
【０００７】Ｖ：０．５〜３０％Ｖは、炭 化物、硼化物を形成して合金の硬度、耐摩耗性
を高める効果を有する。この効果は０．５％以上の含有
により得られ、含有量の増加に伴つて効果は増大する。
しかし、多量に添加すると、合金の曲げ強度、靱性の低
下をきたすので、３０％を上限とする。
を高める効果を有する。この効果は０．５％以上の含有
により得られ、含有量の増加に伴つて効果は増大する。
しかし、多量に添加すると、合金の曲げ強度、靱性の低
下をきたすので、３０％を上限とする。
【０００８】Ｂ：０．１〜６％ Ｂは、Ｃｒ，Ｍｏ，Ｖ等の硼化物の形成のために少なく
とも０．１％を必要とする。また、Ｂの添加は、耐食性
を損なわずに合金の融点を低下させ、合金の溶製操業を
有利にする。しかし、６％を越えると靱性が著しく低下
するので、６％を越えてはならない。なお、Ｂ含有量と
Ｃ含有量の合計量（Ｂ＋Ｃ）を６％以下とすることは、
合金の靱性の確保の点で好ましいことである。
とも０．１％を必要とする。また、Ｂの添加は、耐食性
を損なわずに合金の融点を低下させ、合金の溶製操業を
有利にする。しかし、６％を越えると靱性が著しく低下
するので、６％を越えてはならない。なお、Ｂ含有量と
Ｃ含有量の合計量（Ｂ＋Ｃ）を６％以下とすることは、
合金の靱性の確保の点で好ましいことである。
【０００９】Ｓｉ：０．５〜３％ Ｓｉは、Ｃｒ，Ｍｏ，Ｖ等の元素と化合物を形成して合
金の耐摩耗性の向上に寄与する。また、Ｓｉの含有によ
り合金の融点が降下することは合金の溶製操業に有利で
ある。これらの効果を得るために、少なくとも０．５％
の含有量が必要である。しかし、３％を越えて多量に含
有すると合金の脆化をきたし、構造材料としての有用性
を損なうので、これを上限とした。
金の耐摩耗性の向上に寄与する。また、Ｓｉの含有によ
り合金の融点が降下することは合金の溶製操業に有利で
ある。これらの効果を得るために、少なくとも０．５％
の含有量が必要である。しかし、３％を越えて多量に含
有すると合金の脆化をきたし、構造材料としての有用性
を損なうので、これを上限とした。
【００１０】Ｃ：１．５％以下 Ｃは、Ｃｒ，Ｍｏ，Ｖ等の炭化物の形成に必要な元素で
あり、また合金の融点を下げ、合金溶製操業を有利にす
る。しかし含有量が１．５％を越えると、合金の脆化を
きたし構造材料としての有用性を損なうので、１．５％
以下とする。
あり、また合金の融点を下げ、合金溶製操業を有利にす
る。しかし含有量が１．５％を越えると、合金の脆化を
きたし構造材料としての有用性を損なうので、１．５％
以下とする。
【００１１】Ｃｏ：０．５〜１５％ Ｃｏは、合金の靱性改善に有効な元素である。その効果
は０．５％以上の添加により得られる。しかし、多量の
添加は経済性を損なうだけでなく、耐食性、特に弗化水
素酸に対する腐食抵抗性を減じるので、１５％を上限と
する。好ましくは５〜１２％である。
は０．５％以上の添加により得られる。しかし、多量の
添加は経済性を損なうだけでなく、耐食性、特に弗化水
素酸に対する腐食抵抗性を減じるので、１５％を上限と
する。好ましくは５〜１２％である。
【００１２】Ｆｅ：２〜１０％ Ｆｅは、合金の靱性改善に奏効する。この効果を得るに
は、少なくとも２％の含有を必要とする。しかし、多量
に添加すると、耐食性の低下をきたすので、１０％まで
とする。
は、少なくとも２％の含有を必要とする。しかし、多量
に添加すると、耐食性の低下をきたすので、１０％まで
とする。
【００１３】本発明のＮｉ基合金は、例えばその合金粉
末を焼結原料とし、熱間静水等方加圧焼結法等の公知の
焼結プロセスを適用することにより、シリンダ、スクリ
ユー等の母材金属の表面を被覆する焼結合金層を形成す
る。また、Ｂ含有量を比較的高めに設定した場合は、合
金の低融点化により、焼結プロセスに代え、溶融・凝固
プロセスを適用することも容易となり、例えば、融点
約１１５０℃以下の低融点成分構成とした場合は、普通
鋼々材（例えばＳＳ４１材）を母材金属とし、その表面
に低融点合金粉末を与えて粉末の溶融・凝固を行うこと
により、母材の溶損をきたすことなく、その表面に冶金
的に接合した緻密な合金層を積層形成することも可能で
ある。
末を焼結原料とし、熱間静水等方加圧焼結法等の公知の
焼結プロセスを適用することにより、シリンダ、スクリ
ユー等の母材金属の表面を被覆する焼結合金層を形成す
る。また、Ｂ含有量を比較的高めに設定した場合は、合
金の低融点化により、焼結プロセスに代え、溶融・凝固
プロセスを適用することも容易となり、例えば、融点
約１１５０℃以下の低融点成分構成とした場合は、普通
鋼々材（例えばＳＳ４１材）を母材金属とし、その表面
に低融点合金粉末を与えて粉末の溶融・凝固を行うこと
により、母材の溶損をきたすことなく、その表面に冶金
的に接合した緻密な合金層を積層形成することも可能で
ある。
【００１４】
【実施例】表１に示す各供試合金について、腐食試験、
摩耗試験および機械試験を行つて、表２に示す結果を得
た。表中、比較例の供試合金No.11 〜15は、Ｖを含有し
ない（但し，Ｗ含有）Ｎｉ基合金の例、No.16 〜18は、
前記特開平1-272732号公報に開示されたＣｏ基合金相当
材、No.19 はＷ, Ｂをやや低めに設定したＣｏ基合金、
No.20 は窒化鋼（JIS G4202 SACM645,表面窒化層厚 0.5
mm）である。
摩耗試験および機械試験を行つて、表２に示す結果を得
た。表中、比較例の供試合金No.11 〜15は、Ｖを含有し
ない（但し，Ｗ含有）Ｎｉ基合金の例、No.16 〜18は、
前記特開平1-272732号公報に開示されたＣｏ基合金相当
材、No.19 はＷ, Ｂをやや低めに設定したＣｏ基合金、
No.20 は窒化鋼（JIS G4202 SACM645,表面窒化層厚 0.5
mm）である。
【００１５】各試験要領は次のとおりである。 〔Ｉ〕腐食試験 次の４種の腐食液（液温：５０℃）に試験片を浸漬し、
４８時間経過後の腐食減量（ｇ／ｍ2 ｈｒ）を測定す
る。 試験Ａ：１０％弗化水素酸水溶液 試験Ｂ：１０％臭化水素酸水溶液 試験Ｃ：２０％塩酸水溶液 試験Ｄ：５０％硫酸水溶液
４８時間経過後の腐食減量（ｇ／ｍ2 ｈｒ）を測定す
る。 試験Ａ：１０％弗化水素酸水溶液 試験Ｂ：１０％臭化水素酸水溶液 試験Ｃ：２０％塩酸水溶液 試験Ｄ：５０％硫酸水溶液
【００１６】〔ＩＩ〕摩耗試験 大越式迅速摩耗試験機を使用し、下記の摩耗試験により
摩耗減量（ｍｍ2 ／ｋｇｆ）を測定する。 （１）相手材（回転輪）：ＳＵＪ２，硬さ（ＨRC）：５８〜６０ （２）押付荷重：６．３ｋｇ／ｃｍ2 （３）摺接速度：１．９３ｍ／秒 （４）摺接距離：４００ｍ
摩耗減量（ｍｍ2 ／ｋｇｆ）を測定する。 （１）相手材（回転輪）：ＳＵＪ２，硬さ（ＨRC）：５８〜６０ （２）押付荷重：６．３ｋｇ／ｃｍ2 （３）摺接速度：１．９３ｍ／秒 （４）摺接距離：４００ｍ
【００１７】表２に示したように、発明例は、窒化鋼
（Ｎo.２０）に比べて、各種の酸に対する腐食抵抗性お
よび摩耗抵抗性のいずれも格段にすぐれている。また発
明例の合金は、No.11 〜15と同等ないしそれ以上の耐酸
腐食抵抗性及び機械的性質を具備し、Ｃｏ基合金である
Ｎo.１６〜１９と比較すると、５０％硫酸に対する腐食
抵抗性（表２「Ｄ」欄）はやや低いものの、１０％弗化
水素酸に対する腐食抵抗性（同「Ａ」欄）は明らかに優
位にあり、他の腐食性酸については同等の耐食性を有し
ている。
（Ｎo.２０）に比べて、各種の酸に対する腐食抵抗性お
よび摩耗抵抗性のいずれも格段にすぐれている。また発
明例の合金は、No.11 〜15と同等ないしそれ以上の耐酸
腐食抵抗性及び機械的性質を具備し、Ｃｏ基合金である
Ｎo.１６〜１９と比較すると、５０％硫酸に対する腐食
抵抗性（表２「Ｄ」欄）はやや低いものの、１０％弗化
水素酸に対する腐食抵抗性（同「Ａ」欄）は明らかに優
位にあり、他の腐食性酸については同等の耐食性を有し
ている。
【００１８】
【表１】
【００１９】
【表２】
【００２０】
【発明の効果】本発明のＮｉ基合金は、窒化鋼等を大き
く凌ぐ耐摩耗性と耐食性とを備えているので、プラスチ
ック射出成形機・押出成形機のシリンダ、スクリユー、
プランジヤ等の部材料として、その耐用寿命を改善する
ことができ、通常のプラスチツク成形はもとより、繊維
強化プラスチックや難燃剤として配合されるハロゲン化
物等の腐食性物質を含むプラスチックの射出・押出成形
操業の安定化・効率化等に寄与する。また、Ｃｏを基と
する合金に比べ、原料供給の安定性、コスト面でも有利
である。
く凌ぐ耐摩耗性と耐食性とを備えているので、プラスチ
ック射出成形機・押出成形機のシリンダ、スクリユー、
プランジヤ等の部材料として、その耐用寿命を改善する
ことができ、通常のプラスチツク成形はもとより、繊維
強化プラスチックや難燃剤として配合されるハロゲン化
物等の腐食性物質を含むプラスチックの射出・押出成形
操業の安定化・効率化等に寄与する。また、Ｃｏを基と
する合金に比べ、原料供給の安定性、コスト面でも有利
である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−116047（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−257449（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C22C 19/00 - 19/05
Claims (4)
- 【請求項１】 重量比で、Ｃｒ：５〜２０％，Ｍｏ：７
〜３０％，Ｖ：０．５〜３０％，Ｂ：０．１〜６％，Ｓ
ｉ：０．５〜３％，Ｃ：１．５％以下、残部実質的にＮ
ｉからなるプラスチック射出・押出成形機用耐食耐摩耗
性Ｎｉ基合金。 - 【請求項２】 重量比で、Ｃｒ：５〜２０％，Ｍｏ：７
〜３０％，Ｖ：０．５〜３０％，Ｂ：０．１〜６％，Ｃ
ｏ：０．５〜１５％，Ｓｉ：０．５〜３％，Ｃ：１．５
％以下、残部実質的にＮｉからなるプラスチック射出・
押出成形機用耐食耐摩耗性Ｎｉ基合金。 - 【請求項３】 重量比で、Ｃｒ：５〜２０％，Ｍｏ：７
〜３０％，Ｖ：０．５〜３０％，Ｂ：０．１〜６％，Ｆ
ｅ：２〜１０％，Ｓｉ：０．５〜３％，Ｃ：１．５％以
下、残部実質的にＮｉからなるプラスチック射出・押出
成形機用耐食耐摩耗性Ｎｉ基合金。 - 【請求項４】 重量比で、Ｃｒ：５〜２０％，Ｍｏ：７
〜３０％，Ｖ：０．５〜３０％，Ｂ：０．１〜６％，Ｃ
ｏ：０．５〜１５％，Ｆｅ：２〜１０％，Ｓｉ：０．５
〜３％，Ｃ：１．５％以下、残部実質的にＮｉからなる
プラスチック射出・押出成形機用耐食耐摩耗性Ｎｉ基合
金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4231306A JP2995597B2 (ja) | 1992-08-06 | 1992-08-06 | プラスチック射出・押出成形機用耐食耐摩耗性Ｎｉ基合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4231306A JP2995597B2 (ja) | 1992-08-06 | 1992-08-06 | プラスチック射出・押出成形機用耐食耐摩耗性Ｎｉ基合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0657360A JPH0657360A (ja) | 1994-03-01 |
| JP2995597B2 true JP2995597B2 (ja) | 1999-12-27 |
Family
ID=16921561
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4231306A Expired - Lifetime JP2995597B2 (ja) | 1992-08-06 | 1992-08-06 | プラスチック射出・押出成形機用耐食耐摩耗性Ｎｉ基合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2995597B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002059251A (ja) * | 2000-08-09 | 2002-02-26 | Toshiba Mach Co Ltd | ダイカストマシン用湯口ブッシュ |
| JP3978004B2 (ja) * | 2000-08-28 | 2007-09-19 | 株式会社日立製作所 | 耐蝕・耐摩耗性合金とそれを用いた機器 |
| JP6600885B2 (ja) | 2014-08-05 | 2019-11-06 | 国立大学法人東北大学 | 耐食性・高硬度合金組成物およびその製造方法 |
-
1992
- 1992-08-06 JP JP4231306A patent/JP2995597B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0657360A (ja) | 1994-03-01 |
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