JP3075331B2 - 耐磨耗性、耐食性、耐熱性のメカニカルシール - Google Patents
耐磨耗性、耐食性、耐熱性のメカニカルシールInfo
- Publication number
- JP3075331B2 JP3075331B2 JP06306819A JP30681994A JP3075331B2 JP 3075331 B2 JP3075331 B2 JP 3075331B2 JP 06306819 A JP06306819 A JP 06306819A JP 30681994 A JP30681994 A JP 30681994A JP 3075331 B2 JP3075331 B2 JP 3075331B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wear
- friction
- resistant
- weight
- iron
- 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 - Lifetime
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/34—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with more than 1.5% by weight of silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/32—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with boron
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は潤滑及び無潤滑状態で大
きい摩擦及び磨耗を引き起こす機械部品の耐磨耗性、耐
食性、耐熱性等を向上させるために使用される鉄基合金
とこれを用いる機械部品の製造方法及びコーティング方
法に関するものである。
きい摩擦及び磨耗を引き起こす機械部品の耐磨耗性、耐
食性、耐熱性等を向上させるために使用される鉄基合金
とこれを用いる機械部品の製造方法及びコーティング方
法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、掘削作業装置等の本体とブーム、
ブームとアーム、アームとバケット等の相互連結部、ロ
ーラー、ギア類、高面圧荷重が作用する部位に使用され
るメカニカルシール等の摩擦磨耗特性を高めるために銅
合金、浸炭、窒化、高周波硬化、浸硫処理等のような表
面硬化処理された鉄鋼材料、ＰＴＦＥ等のようなポリマ
ーコーティング、無電解ニッケル鍍金又はセラミックコ
ーティング等の方法が使用されてきた。
ブームとアーム、アームとバケット等の相互連結部、ロ
ーラー、ギア類、高面圧荷重が作用する部位に使用され
るメカニカルシール等の摩擦磨耗特性を高めるために銅
合金、浸炭、窒化、高周波硬化、浸硫処理等のような表
面硬化処理された鉄鋼材料、ＰＴＦＥ等のようなポリマ
ーコーティング、無電解ニッケル鍍金又はセラミックコ
ーティング等の方法が使用されてきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、摩擦磨
耗材の特性上必須的に要求される三種の要素である銅摩
擦係数、磨耗量、磨耗深さという側面で既存の技術を適
用した部品は一部要素だけ足りるので色々の問題点を表
すため代替材料の適用が急な実情である。
耗材の特性上必須的に要求される三種の要素である銅摩
擦係数、磨耗量、磨耗深さという側面で既存の技術を適
用した部品は一部要素だけ足りるので色々の問題点を表
すため代替材料の適用が急な実情である。
【０００４】浸炭処理等により表面硬度を高めても接触
摩擦係数が高い場合にはグリース潤滑にかかわらず、使
用中に循環油が面圧により摩擦面から易しく押され、こ
れにより摩擦特性が著しく低下する。従って、掘削機の
場合には度々、つまり一日一回〜三回グリースを注油し
なければならない問題点があった。又、アンダキャリジ
のローラーとアイドラブッシュに潤滑油を入れシール
（seal）で封入して使用してきたが、磨耗寿命又は漏油
が問題となった。このような問題点を解決するために本
発明者はウレタンゴムブッシングの使用を既に大韓民国
実用新案出願第９２−６０３１号に提示したことがあ
る。しかしながら、ウレタンゴムブッシングは摩擦特性
は優れるが、面圧荷重が高い部位では耐久寿命が問題と
成り使用に制限を受けた。
摩擦係数が高い場合にはグリース潤滑にかかわらず、使
用中に循環油が面圧により摩擦面から易しく押され、こ
れにより摩擦特性が著しく低下する。従って、掘削機の
場合には度々、つまり一日一回〜三回グリースを注油し
なければならない問題点があった。又、アンダキャリジ
のローラーとアイドラブッシュに潤滑油を入れシール
（seal）で封入して使用してきたが、磨耗寿命又は漏油
が問題となった。このような問題点を解決するために本
発明者はウレタンゴムブッシングの使用を既に大韓民国
実用新案出願第９２−６０３１号に提示したことがあ
る。しかしながら、ウレタンゴムブッシングは摩擦特性
は優れるが、面圧荷重が高い部位では耐久寿命が問題と
成り使用に制限を受けた。
【０００５】又、鉄鋼基地組織に表面部Ａｌ2、Ｏ3 、
ＷＣ、Ｃｒ3、Ｏ2等でコーティングすることは、表面硬
度は増加するが、コーティング層と基地間の相違する物
性値による密着強度の低下により衝撃に脆弱であり、表
面処理過程で基地組織に熱的に誘起された変態相が形成
され時間経過により機械的特性が劣化されて耐久性に問
題を引き起こしている。実際に、引抜ダイスとプラグの
例のように高い滑り応力を受ける場合は、このような表
面処理によっては長く耐えなく、易しく磨耗されて度々
交替すべきである問題点を有していた。それで、高価の
ダイス鋼を使用するかＷＣ焼結合金を使用したが、これ
らは耐磨耗性又は製造費面で大きい負担となって使用に
制限を受けてきた。
ＷＣ、Ｃｒ3、Ｏ2等でコーティングすることは、表面硬
度は増加するが、コーティング層と基地間の相違する物
性値による密着強度の低下により衝撃に脆弱であり、表
面処理過程で基地組織に熱的に誘起された変態相が形成
され時間経過により機械的特性が劣化されて耐久性に問
題を引き起こしている。実際に、引抜ダイスとプラグの
例のように高い滑り応力を受ける場合は、このような表
面処理によっては長く耐えなく、易しく磨耗されて度々
交替すべきである問題点を有していた。それで、高価の
ダイス鋼を使用するかＷＣ焼結合金を使用したが、これ
らは耐磨耗性又は製造費面で大きい負担となって使用に
制限を受けてきた。
【０００６】一方、１９６０年デュベズ（Duwez）等に
より金属溶湯の急冷による非晶質合金の製造が開示され
た以来、非晶質材料が強度、耐食性等の面で既存の結晶
質材料に比べて優秀である特性を表すのでこれを用いる
製品の実用化が研究の焦点となってきた。しかしなが
ら、非晶質構造を得るためには１０6℃／sec程度の超高
速冷却が要求される製造工程上の難点があった。
より金属溶湯の急冷による非晶質合金の製造が開示され
た以来、非晶質材料が強度、耐食性等の面で既存の結晶
質材料に比べて優秀である特性を表すのでこれを用いる
製品の実用化が研究の焦点となってきた。しかしなが
ら、非晶質構造を得るためには１０6℃／sec程度の超高
速冷却が要求される製造工程上の難点があった。
【０００７】 本発明は前記問題点を解決するた
めのもので、本発明の第１目的は基地組織である鉄鋼材
料に類似するコーティング用すなわち鉄基合金組成物が
表面に形成されるメカニカルシールを提供することにあ
る。
めのもので、本発明の第１目的は基地組織である鉄鋼材
料に類似するコーティング用すなわち鉄基合金組成物が
表面に形成されるメカニカルシールを提供することにあ
る。
【０００８】
【０００９】
【００１０】
【００１１】
【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ための本発明のメカニカルシールは、重量％で、Ｃｒ：
１８．０〜４２．０％、Ｍｎ１．０〜３．２％、Ｂ：
３．０〜４．５％、Ｓｉ：１．０〜３．０％、Ｃ：０．
３％以下を主合金元素とし、本発明のブッシュ製造用鉄
基合金の組成は、重量％で、Ｃ：４．５％、Ｓｉ：２．
５重量％以下、Ｍｎ：２％以下、Ｃｒ：０．５〜３５％
以下で構成される。
ための本発明のメカニカルシールは、重量％で、Ｃｒ：
１８．０〜４２．０％、Ｍｎ１．０〜３．２％、Ｂ：
３．０〜４．５％、Ｓｉ：１．０〜３．０％、Ｃ：０．
３％以下を主合金元素とし、本発明のブッシュ製造用鉄
基合金の組成は、重量％で、Ｃ：４．５％、Ｓｉ：２．
５重量％以下、Ｍｎ：２％以下、Ｃｒ：０．５〜３５％
以下で構成される。
【００１２】以下、本発明の構成を詳細に説明する。
【００１３】本発明に使用されるコーティング用材料は
鉄を主成分とし、主合金元素としては重量％でＣｒ：１
８．０〜４２．０％、Ｍｎ：１．０〜３．２％、Ｂ：
３．０〜４．５％、Ｓｉ：１．０〜３．０％、Ｃ：０．
３％以下で組成されることを特徴とする。前記組成に、
必要によって、Ｐを０．５重量％以下又はＰの代わりに
Ｇｅ又はＡｓを１．０重量％以下で単独又は複合添加す
ることもできる。又は、必要によって、耐磨耗用第２相
粒子であるＷＣ又はＴｉＣを単独又は複合添加すること
ができ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｃｏ、Ｎｉ元素のうち一つ又は二
つ以上を０．５〜１．０重量％の範囲内で包含すること
もできる。
鉄を主成分とし、主合金元素としては重量％でＣｒ：１
８．０〜４２．０％、Ｍｎ：１．０〜３．２％、Ｂ：
３．０〜４．５％、Ｓｉ：１．０〜３．０％、Ｃ：０．
３％以下で組成されることを特徴とする。前記組成に、
必要によって、Ｐを０．５重量％以下又はＰの代わりに
Ｇｅ又はＡｓを１．０重量％以下で単独又は複合添加す
ることもできる。又は、必要によって、耐磨耗用第２相
粒子であるＷＣ又はＴｉＣを単独又は複合添加すること
ができ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｃｏ、Ｎｉ元素のうち一つ又は二
つ以上を０．５〜１．０重量％の範囲内で包含すること
もできる。
【００１４】前記合金成分を数値限定する理由は次のよ
うである。
うである。
【００１５】Ｃｒは高耐食性と強度の維持に有効な成分
で、１８重量％以下であれば非晶質化しにくく、４２．
０重量％を越えればδ相の析出により固溶体での非晶質
化が妨害されるので組成範囲を１８．０〜４２．０重量
％に限定する。
で、１８重量％以下であれば非晶質化しにくく、４２．
０重量％を越えればδ相の析出により固溶体での非晶質
化が妨害されるので組成範囲を１８．０〜４２．０重量
％に限定する。
【００１６】Ｍｎは１．０〜３．２重量％の範囲内でα
固溶体として存在し、この範囲を越えれば非晶質化が難
しくなる。
固溶体として存在し、この範囲を越えれば非晶質化が難
しくなる。
【００１７】ＢはＦｅ−Ｃｒ−Ｍｎを非晶質化させるこ
とに大きく寄与し非晶質層を一層強化させ、３重量％以
上では非晶質化効果が著しく表れるが、４．５重量％以
上では脆性が大きい化合物が析出されるので制限する。
とに大きく寄与し非晶質層を一層強化させ、３重量％以
上では非晶質化効果が著しく表れるが、４．５重量％以
上では脆性が大きい化合物が析出されるので制限する。
【００１８】Ｓｉは非晶質化に寄与する元素で、必然的
に含有され、１．０重量％以下では非晶質化が充分に起
こらなく、３．０重量％以上ではＦｅとともに脆性を有
する化合物を形成するので制限する。
に含有され、１．０重量％以下では非晶質化が充分に起
こらなく、３．０重量％以上ではＦｅとともに脆性を有
する化合物を形成するので制限する。
【００１９】Ｃは強度を向上させる元素であるが、０．
３重量％以上では脆性を表すので限定する。
３重量％以上では脆性を表すので限定する。
【００２０】ＰはＦｅの製錬時に必然的に残留し、Ｆｅ
−Ｃｒ−Ｍｎの非晶質化に寄与する。しかしながら０．
５重量％を越える時はＦｅ3Ｐを形成して脆性を有する
ので制限する。
−Ｃｒ−Ｍｎの非晶質化に寄与する。しかしながら０．
５重量％を越える時はＦｅ3Ｐを形成して脆性を有する
ので制限する。
【００２１】
【００２２】
【００２３】
【００２４】以上のように形成されたコーティング層は
不安定な状態の準結晶質で、摩擦磨耗環境下で加わる応
力により整合構造が破壊されながら安定な非晶質相に変
態され高硬度と靱性を有することとなる。この際に、表
面硬度はＨＲＣ７０以上であり、１００μｍ程度の変態
層が形成される。又、持続的な使用により表皮部が磨耗
されても露出される新しい表面層が再び摩擦応力により
非晶質化変態されるため、継続的な表面硬化が起こり急
激な磨耗等の劣化の憂いが小さく、外部へ露出された結
晶粒界がなくて表層部原子の励起されたエネルギーが均
一であるため原子の離脱等が難しくて粘着体磨耗性（Ad
hesive Wear Resistance）が向上される。一方、前記非
晶質相は結晶粒界が存在しないだけでなく合金組成での
Ｃｒ含量が高いため高耐食性を表し、高温粒界酸化等に
対する抵抗性が卓越し８００℃以上の高温でも機械的特
性が確保される耐熱性を表す。又、本発明のコーティン
グ層が鉄基合金で熱膨張係数が基地の鉄鋼材料に等しい
ため、コーティング工程処理後の熱的衝撃にもなんの影
響なしに耐える耐熱性を有する。
不安定な状態の準結晶質で、摩擦磨耗環境下で加わる応
力により整合構造が破壊されながら安定な非晶質相に変
態され高硬度と靱性を有することとなる。この際に、表
面硬度はＨＲＣ７０以上であり、１００μｍ程度の変態
層が形成される。又、持続的な使用により表皮部が磨耗
されても露出される新しい表面層が再び摩擦応力により
非晶質化変態されるため、継続的な表面硬化が起こり急
激な磨耗等の劣化の憂いが小さく、外部へ露出された結
晶粒界がなくて表層部原子の励起されたエネルギーが均
一であるため原子の離脱等が難しくて粘着体磨耗性（Ad
hesive Wear Resistance）が向上される。一方、前記非
晶質相は結晶粒界が存在しないだけでなく合金組成での
Ｃｒ含量が高いため高耐食性を表し、高温粒界酸化等に
対する抵抗性が卓越し８００℃以上の高温でも機械的特
性が確保される耐熱性を表す。又、本発明のコーティン
グ層が鉄基合金で熱膨張係数が基地の鉄鋼材料に等しい
ため、コーティング工程処理後の熱的衝撃にもなんの影
響なしに耐える耐熱性を有する。
【００２５】本発明の鉄基合金材料は、図１に示すよう
に、重装備無限軌道用ローラー及び作業装置において、
ピン又はシャフトとブッシングの接触構造を有する相対
滑り摩擦部（Ａ〜Ｌ）、ギアの噛合歯面と接触部、高面
圧荷重が作用してゴム製品が使用できない場合に使用で
きるメカニカルシール、高い滑り応力を受ける鋼管引抜
用ダイス、プラグにコーティングされ、摩擦中に加わる
応力によりコーティング層が非晶質組織層に変態される
ことにより高耐磨耗性とともに優秀な耐食性と耐熱性を
表す。このように表面処理された機械部品は既存の高価
材料の使用する部品を代替して製造原価の節減とともに
著しい耐久性の向上効果を招くので産業上利用価値が非
常に高い。
に、重装備無限軌道用ローラー及び作業装置において、
ピン又はシャフトとブッシングの接触構造を有する相対
滑り摩擦部（Ａ〜Ｌ）、ギアの噛合歯面と接触部、高面
圧荷重が作用してゴム製品が使用できない場合に使用で
きるメカニカルシール、高い滑り応力を受ける鋼管引抜
用ダイス、プラグにコーティングされ、摩擦中に加わる
応力によりコーティング層が非晶質組織層に変態される
ことにより高耐磨耗性とともに優秀な耐食性と耐熱性を
表す。このように表面処理された機械部品は既存の高価
材料の使用する部品を代替して製造原価の節減とともに
著しい耐久性の向上効果を招くので産業上利用価値が非
常に高い。
【００２６】本発明の他の特徴によると、重量％でＣ：
４．５％以下、Ｓｉ：２．５％以下、Ｍｎ：２％以下、
Ｃｒ：０．５〜３５％、Ｆｅ：残分で組成され、必要に
よって、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｂのうち一つ又は二つ以上の成分
が５重量％以内で添加される組成を有する耐摩擦磨耗特
性が優秀であるブッシュ製造用鉄基合金が提供される。
以下、前記合金の組成範囲を限定する理由を詳述する。
４．５％以下、Ｓｉ：２．５％以下、Ｍｎ：２％以下、
Ｃｒ：０．５〜３５％、Ｆｅ：残分で組成され、必要に
よって、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｂのうち一つ又は二つ以上の成分
が５重量％以内で添加される組成を有する耐摩擦磨耗特
性が優秀であるブッシュ製造用鉄基合金が提供される。
以下、前記合金の組成範囲を限定する理由を詳述する。
【００２７】ＣとＭｎは材料の強度と硬度を高めるため
に必須的に要求される元素で、特にＣはＳｉ、Ｍｎの量
に応じて減少できるが、鋳造品とし得る最大含量である
４．５重量％以下に規制し、Ｍｎは炭素量の減少時に最
高２重量％まで含有できるが、超過するものは大きい影
響がないので制限する。珪素は炭素に似る効果があり、
多過ぎるのは不必要であるので２．５重量％以下に制限
する。Ｃｒは本発明において高硬度、低摩擦係数、耐食
性、耐熱性を向上させるのに大変重要な元素で、３５重
量％まで添加し、その以上は特別に要求されないので制
限する。但し、最小限０．５重量％以上で効果を発揮す
るのでその以上にする。
に必須的に要求される元素で、特にＣはＳｉ、Ｍｎの量
に応じて減少できるが、鋳造品とし得る最大含量である
４．５重量％以下に規制し、Ｍｎは炭素量の減少時に最
高２重量％まで含有できるが、超過するものは大きい影
響がないので制限する。珪素は炭素に似る効果があり、
多過ぎるのは不必要であるので２．５重量％以下に制限
する。Ｃｒは本発明において高硬度、低摩擦係数、耐食
性、耐熱性を向上させるのに大変重要な元素で、３５重
量％まで添加し、その以上は特別に要求されないので制
限する。但し、最小限０．５重量％以上で効果を発揮す
るのでその以上にする。
【００２８】その他、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｂ等は材料の硬度を
高め、耐磨耗特性をさらに改善するためにそれぞれ５重
量％以内で必要によって添加することができる。
高め、耐磨耗特性をさらに改善するためにそれぞれ５重
量％以内で必要によって添加することができる。
【００２９】
【実施例】以下、本発明の特徴を実施例に基づいて詳細
に説明する。
に説明する。
【００３０】実施例１ 図２のブッシュ５の内面をサンドブラストにより表面前
処理した後、前記鉄基合金を表面に厚さ０．１〜５ｍｍ
に溶射コーティング処理した。非晶質変態が発生する前
の表面層の硬度はＨＲＣ５５〜６０程度であった。
処理した後、前記鉄基合金を表面に厚さ０．１〜５ｍｍ
に溶射コーティング処理した。非晶質変態が発生する前
の表面層の硬度はＨＲＣ５５〜６０程度であった。
【００３１】このように表面処理された試片は摩擦環境
下で摩擦応力が加わると非晶質相に固相変態され表面硬
度ＨＲＣ７１の優秀な耐磨耗性を表した。表面層が変態
されて硬化される深さはコーティング工程に応じて多少
の差があるが、一般的に図３に示すように外部表面層か
ら約１００μｍ程度であった。
下で摩擦応力が加わると非晶質相に固相変態され表面硬
度ＨＲＣ７１の優秀な耐磨耗性を表した。表面層が変態
されて硬化される深さはコーティング工程に応じて多少
の差があるが、一般的に図３に示すように外部表面層か
ら約１００μｍ程度であった。
【００３２】実施例２ 無給油条件と常温、３６ＲＰＭ、５００Ｋｇｆの試験条
件でリングオンディスク（Ring on Disk）試験を図４に
示すような装置で行い、その結果を図５に表した。図５
から分かるように、非晶質処理試片が他の処理された試
験片より非常に低い摩擦係数（０．００９〜０．１４）
を表した。一般的に摩擦磨耗発生部位に使用される浸炭
処理されたブッシュ及びタングステンカバイド（ＷＣ）
焼結合金でコーティングされたブッシュは試験初期から
非常に高い０．４５〜０．６５の摩擦係数を表し、１０
００sec程度では磨耗がかなりに発生して磨耗粒子が肉
眼で易しく観測され、試片の磨耗凹凸が酷く発生した。
しかしながら、非晶質コーティング処理された試片は約
２２００sec経過後に摩擦係数が他の試片に等しい水準
に増加したが、その時にも磨耗粒子は全然現れなく、そ
の以後摩擦係数のみが増加した。
件でリングオンディスク（Ring on Disk）試験を図４に
示すような装置で行い、その結果を図５に表した。図５
から分かるように、非晶質処理試片が他の処理された試
験片より非常に低い摩擦係数（０．００９〜０．１４）
を表した。一般的に摩擦磨耗発生部位に使用される浸炭
処理されたブッシュ及びタングステンカバイド（ＷＣ）
焼結合金でコーティングされたブッシュは試験初期から
非常に高い０．４５〜０．６５の摩擦係数を表し、１０
００sec程度では磨耗がかなりに発生して磨耗粒子が肉
眼で易しく観測され、試片の磨耗凹凸が酷く発生した。
しかしながら、非晶質コーティング処理された試片は約
２２００sec経過後に摩擦係数が他の試片に等しい水準
に増加したが、その時にも磨耗粒子は全然現れなく、そ
の以後摩擦係数のみが増加した。
【００３３】結局、非晶質鉄基合金を相対摩擦磨耗部位
にコーティング処理すると既存の潤滑状態での使用時に
半永久的な部品使用が可能になり、特に無潤滑状態でも
使用して潤滑関連加工工程を省略できるので製造費の不
必要な上昇を防ぐことができ、不可避に潤滑が必要であ
る適用箇所には給油周期を大幅延長することができるの
で、装備及び機械の維持、補修に大きい利点を有する。
又、非晶質変態相の低摩擦係数は摩擦部の作動騒音を激
減させて使用者の作業環境改善にも大きい効果を有す
る。
にコーティング処理すると既存の潤滑状態での使用時に
半永久的な部品使用が可能になり、特に無潤滑状態でも
使用して潤滑関連加工工程を省略できるので製造費の不
必要な上昇を防ぐことができ、不可避に潤滑が必要であ
る適用箇所には給油周期を大幅延長することができるの
で、装備及び機械の維持、補修に大きい利点を有する。
又、非晶質変態相の低摩擦係数は摩擦部の作動騒音を激
減させて使用者の作業環境改善にも大きい効果を有す
る。
【００３４】実施例３ 重量％で、Ｓｉ：１．７％、Ｃｒ：２２．４％、Ｍｎ
２．３％、Ｂ：３．７％、Ｃ：０．１２％、Ｆｅ：残分
で組成された粉末状の鉄基合金組成物を薄い鉄箔で巻い
てワイヤ形態に作り、図６のディスク試片にワイヤフィ
ーディング溶射（Wire Feeding Thermal Spray）した。
このディスク試片を図４に示すような試験装置でリング
オンディスク摩擦磨耗試験を図７の条件下で行った。
２．３％、Ｂ：３．７％、Ｃ：０．１２％、Ｆｅ：残分
で組成された粉末状の鉄基合金組成物を薄い鉄箔で巻い
てワイヤ形態に作り、図６のディスク試片にワイヤフィ
ーディング溶射（Wire Feeding Thermal Spray）した。
このディスク試片を図４に示すような試験装置でリング
オンディスク摩擦磨耗試験を図７の条件下で行った。
【００３５】ここに適用したリング試片は図６に示すよ
うなリング形態に加工され、摩擦接触部が硬度Ｈｖ５０
０〜５７０となるように高周波誘導硬化熱処理されたＳ
Ｍ４５Ｃ材質のものとし、比較ディスク試片は表１に表
すようにＳＭ４５Ｃ材質に高周波硬化熱処理、ＰＴＦＥ
コーティング処理したものと銅合金とグラファイト（カ
ーボン）をともにコーティング処理したものとした。
うなリング形態に加工され、摩擦接触部が硬度Ｈｖ５０
０〜５７０となるように高周波誘導硬化熱処理されたＳ
Ｍ４５Ｃ材質のものとし、比較ディスク試片は表１に表
すようにＳＭ４５Ｃ材質に高周波硬化熱処理、ＰＴＦＥ
コーティング処理したものと銅合金とグラファイト（カ
ーボン）をともにコーティング処理したものとした。
【００３６】
【表１】 摩擦磨耗試験結果を図８に表した。Ｎｏ．１の試片は早
期に激しい磨耗度の遷移を表し、Ｎｏ．４の試片も不安
定な磨耗パターンを表し、Ｎｏ．２及びＮｏ．３の試片
は低く安定な銅摩擦係数を表した。又、図９及び図１０
の結果から分かるように、本発明を適用させたＮｏ．２
の試片は磨耗量及び磨耗深さの面でも革新的な優秀点を
表し、Ｎｏ．３の試片の場合は摩擦係数は優秀であるが
荷重増加による磨耗が急速に進行された。これは非晶質
化された表面層が結晶質化された他の鉄基合金材料又は
非金属、非鉄材料とは異なり高面圧に耐える耐荷重性が
高いだけでなく摩擦係数も低くて他の耐磨耗性材料に比
べて優秀な性質を表すことを意味する。
期に激しい磨耗度の遷移を表し、Ｎｏ．４の試片も不安
定な磨耗パターンを表し、Ｎｏ．２及びＮｏ．３の試片
は低く安定な銅摩擦係数を表した。又、図９及び図１０
の結果から分かるように、本発明を適用させたＮｏ．２
の試片は磨耗量及び磨耗深さの面でも革新的な優秀点を
表し、Ｎｏ．３の試片の場合は摩擦係数は優秀であるが
荷重増加による磨耗が急速に進行された。これは非晶質
化された表面層が結晶質化された他の鉄基合金材料又は
非金属、非鉄材料とは異なり高面圧に耐える耐荷重性が
高いだけでなく摩擦係数も低くて他の耐磨耗性材料に比
べて優秀な性質を表すことを意味する。
【００３７】結局、本発明の鉄基合金コーティングを使
用する場合、既存のものに比べて寿命と性能が数等向上
されることを確認した。ＷＣ及びセラミックコーティン
グとの比較でも優秀な性能を表すだろう。実製品に適用
する場合は、リングタイプ（Ring Type）又は板タイプ
（Plate Type）等に溶接及び溶射等の色々の工程処理が
でき、衝撃を受ける機械部品に適用する場合は溶接を実
施することがよい。
用する場合、既存のものに比べて寿命と性能が数等向上
されることを確認した。ＷＣ及びセラミックコーティン
グとの比較でも優秀な性能を表すだろう。実製品に適用
する場合は、リングタイプ（Ring Type）又は板タイプ
（Plate Type）等に溶接及び溶射等の色々の工程処理が
でき、衝撃を受ける機械部品に適用する場合は溶接を実
施することがよい。
【００３８】実施例４ 重量％で、Ｃｒ：２６．５％、Ｍｎ：１．２６％、Ｓ
ｉ：１．８％、Ｂ：３．２％、Ｐ：０．０２％、Ｃ：
０．０８％、Ｆｅ：残分と不可避に添加される不純物と
から構成され１０〜３０μｍの粒度分布を有する粉末を
巻いてワイヤ形態に作り、これをＳＭ４５Ｃ材質のディ
スク試片にワイヤフィーディング溶射した。このディス
ク試片を図４の摩擦磨耗試験装置でリングオンディスク
式で摩擦磨耗試験した。リング試片は摩擦接触部がＨｖ
５００〜５７０となるように高周波誘導硬化熱処理され
たＳＭ４５ｃ材質のものとした。
ｉ：１．８％、Ｂ：３．２％、Ｐ：０．０２％、Ｃ：
０．０８％、Ｆｅ：残分と不可避に添加される不純物と
から構成され１０〜３０μｍの粒度分布を有する粉末を
巻いてワイヤ形態に作り、これをＳＭ４５Ｃ材質のディ
スク試片にワイヤフィーディング溶射した。このディス
ク試片を図４の摩擦磨耗試験装置でリングオンディスク
式で摩擦磨耗試験した。リング試片は摩擦接触部がＨｖ
５００〜５７０となるように高周波誘導硬化熱処理され
たＳＭ４５ｃ材質のものとした。
【００３９】図１１に示すように、本発明の試片は無潤
滑状態でも相当な時間安定な銅摩擦係数を表した。一
方、本発明の材料をＷＣ焼結合金を使用した引抜用ダイ
スに溶射コーティングした結果、溶射した状態ではＨＲ
Ｃ５０〜５２であったが、仕上げ研磨後には硬度が１２
００以上となり使用中にはＨｖ１５００〜２０００の高
硬度を表した。この際に、非材料コーティング層の厚さ
は０．１５ｍｍであった。コーティング層の厚さが２０
μｍ以下では冷間引抜のような高荷重下での使用が難し
く、５ｍｍ以上では効果がさらに増加しなかった。
滑状態でも相当な時間安定な銅摩擦係数を表した。一
方、本発明の材料をＷＣ焼結合金を使用した引抜用ダイ
スに溶射コーティングした結果、溶射した状態ではＨＲ
Ｃ５０〜５２であったが、仕上げ研磨後には硬度が１２
００以上となり使用中にはＨｖ１５００〜２０００の高
硬度を表した。この際に、非材料コーティング層の厚さ
は０．１５ｍｍであった。コーティング層の厚さが２０
μｍ以下では冷間引抜のような高荷重下での使用が難し
く、５ｍｍ以上では効果がさらに増加しなかった。
【００４０】実施例５
【表２】 表２のような化学成分組成と硬度を有する材料を製造し
摩擦磨耗試験を行った。その結果は図１２及び図１３に
表した。図１２はＮｏ．５（浸炭ブッシュ材）を試片状
態で摩擦磨耗試験した資料であり、図表はＮｏ．１（本
発明例）とＮｏ．５（浸炭ブッシュ材）の摩擦磨耗試験
結果を表すもので、Ｎｏ．１の寿命が２５３倍以上向上
され摩擦トルクも３０％水準であることが分かった。
摩擦磨耗試験を行った。その結果は図１２及び図１３に
表した。図１２はＮｏ．５（浸炭ブッシュ材）を試片状
態で摩擦磨耗試験した資料であり、図表はＮｏ．１（本
発明例）とＮｏ．５（浸炭ブッシュ材）の摩擦磨耗試験
結果を表すもので、Ｎｏ．１の寿命が２５３倍以上向上
され摩擦トルクも３０％水準であることが分かった。
【００４１】図１３はＮｏ．２とＮｏ．３の成分で製造
された試片と比較例であるＮｏ．４で製造された試片を
滑り磨耗特性試験した結果である。同図から、Ｎｏ．２
とＮｏ．３の試片が耐磨耗性が優秀であることが分かっ
た。
された試片と比較例であるＮｏ．４で製造された試片を
滑り磨耗特性試験した結果である。同図から、Ｎｏ．２
とＮｏ．３の試片が耐磨耗性が優秀であることが分かっ
た。
【００４２】
【発明の効果】以上の実施例から分かるように、本発明
の材料を相互回転運動する掘削作業装置とアンダキャリ
ジローラー、アイドラのような部位に適用されるブッシ
ュ類機械部品の製造に使用すると、高硬度と優秀な摩擦
特性により頻繁なグリース給油なしにも回動摩擦部の動
作を円滑にするので、グリース注油による不便を軽減さ
せ、維持費を節減させるとともに耐久寿命を向上させる
効果がある。
の材料を相互回転運動する掘削作業装置とアンダキャリ
ジローラー、アイドラのような部位に適用されるブッシ
ュ類機械部品の製造に使用すると、高硬度と優秀な摩擦
特性により頻繁なグリース給油なしにも回動摩擦部の動
作を円滑にするので、グリース注油による不便を軽減さ
せ、維持費を節減させるとともに耐久寿命を向上させる
効果がある。
【００４３】
【図１】本発明の鉄基合金をコーティングに適用した作
業装置の機械部品を示す図面である。
業装置の機械部品を示す図面である。
【図２】重装備作業装置用ブッシングを示す図面であ
る。
る。
【図３】断面部の硬度分布図である。
【図４】摩擦磨耗装置の概略図である。
【図５】摩擦磨耗試験結果を示す図面である。
【図６】試験片の概略図である。
【図７】試験方法の概略図である。
【図８】無潤滑摩擦磨耗試験結果を示す図面である。
【図９】磨耗量の図表である。
【図１０】最大磨耗深さの図表である。
【図１１】耐久限界試験結果を示す図面である。
【図１２】ブッシュ類の摩擦磨耗特性試験結果を示す図
面である。
面である。
【図１３】ブッシュ類の滑り磨耗特性試験結果を示す図
面である。
面である。
５ ブッシュ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｃ２３Ｃ 30/00 Ｃ２３Ｃ 30/00 Ｂ Ｚ (31)優先権主張番号 ９３−３０１８３ (32)優先日 平成５年12月28日(1993．12．28) (33)優先権主張国 韓国（ＫＲ） (72)発明者 マエン ロー パク 大韓民国 キュンナム チャンウォン− シ ミュンセオ−ドン 177−17 (72)発明者 セウン ホ ヤン 大韓民国 ソウル ヨンデウポ −ク ２−ガ ダンサン−ドン 84 (72)発明者 ヨン クウォン チ 大韓民国 キュンナム チャンウォン− シ シンチョン−ドン 27−１ サムス ン アパート ２−102 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C22C 38/00 - 38/60 C23C 4/00 - 4/18 C23C 30/00
Claims (5)
- 【請求項１】 重量％で、Ｃｒ：１８．０〜４２．０
％、Ｍｎ１．０〜３．２％、Ｂ：３．０〜４．５％、Ｓ
ｉ：１．０〜３．０％、Ｃ：０．３％以下、Ｆｅ：残分
と必然的に含有される不純物とから構成される鉄基合金
組成物が表面に形成されることを特徴とするメカニカル
シール。 - 【請求項２】 Ｐが０．５重量％以下で添加されるか、
又はＰの代わりにＧｅ、Ａｓが１．０重量％以下で単独
又は複合添加されることを特徴とする請求項１記載のメ
カニカルシール。 - 【請求項３】 Ｍｏ、Ｚｒ、Ｃｏ、Ｎｉ元素のうち、一
つ又は二つ以上の元素が０．５〜１．０重量％さらに包
含されることを特徴とする請求項１記載のメカニカルシ
ール。 - 【請求項４】 前記鉄基合金組成物は摩擦磨耗の機械的
応力により非晶質相に変態されることを特徴とする請求
項１又は３記載のメカニカルシール。 - 【請求項５】 耐磨耗用第２相粒子であるＷＣ及びＴｉ
Ｃが単独又は複合添加されることを特徴とする請求項１
又は３記載のメカニカルシール。
Applications Claiming Priority (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR93-30183 | 1993-12-28 | ||
| KR1019930030179A KR950018587A (ko) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 내마찰마모 특성이 우수한 부시(Bush) 제조용 Fe 합금 |
| KR1019930030181A KR0173583B1 (ko) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 내마모, 내식, 내열성이 우수한 메카니칼 실 |
| KR93-30181 | 1993-12-28 | ||
| KR93-30179 | 1993-12-28 | ||
| KR1019930030183A KR950018594A (ko) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 내식, 내열, 내마모성이 우수한 철기 합금과 이를 이용한 부품의 코팅방법 |
| KR93-30180 | 1993-12-28 | ||
| KR1019930030180A KR0181184B1 (ko) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 내식 내마모성이 우수한 코팅용 철기합금과 이를 표면에 코팅한 마끄럼 마찰마모부재 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07278756A JPH07278756A (ja) | 1995-10-24 |
| JP3075331B2 true JP3075331B2 (ja) | 2000-08-14 |
Family
ID=27483025
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06306819A Expired - Lifetime JP3075331B2 (ja) | 1993-12-28 | 1994-11-16 | 耐磨耗性、耐食性、耐熱性のメカニカルシール |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5643531A (ja) |
| JP (1) | JP3075331B2 (ja) |
| DE (1) | DE4441016A1 (ja) |
| GB (1) | GB2285263B (ja) |
| IT (1) | IT1270704B (ja) |
Families Citing this family (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR960041395A (ko) * | 1995-05-31 | 1996-12-19 | 유상부 | 내식, 내마모성 우수한 철기합금 및 이를 이용한 내식 내마모용 부재의 제조방법 |
| CN1062028C (zh) * | 1997-01-14 | 2001-02-14 | 机械工业部哈尔滨焊接研究所 | 高硬度可焊耐磨铸造合金 |
| DE19803084B4 (de) * | 1998-01-28 | 2005-07-28 | Max-Planck-Institut Für Eisenforschung GmbH | Verwendung von Stahlpulver auf der Basis Fe-Cr-Si für korrosionsbeständige Beschichtungen |
| US6689234B2 (en) * | 2000-11-09 | 2004-02-10 | Bechtel Bwxt Idaho, Llc | Method of producing metallic materials |
| US7323071B1 (en) | 2000-11-09 | 2008-01-29 | Battelle Energy Alliance, Llc | Method for forming a hardened surface on a substrate |
| US6767419B1 (en) * | 2000-11-09 | 2004-07-27 | Bechtel Bwxt Idaho, Llc | Methods of forming hardened surfaces |
| US6756083B2 (en) * | 2001-05-18 | 2004-06-29 | Höganäs Ab | Method of coating substrate with thermal sprayed metal powder |
| JP4322473B2 (ja) * | 2002-06-13 | 2009-09-02 | 株式会社東芝 | 給水ポンプ |
| DE112004000275T5 (de) * | 2003-02-11 | 2006-03-16 | The Nanosteel Co., Maitland | Hochaktive flüssige Schmelzen zur Bildung von Beschichtungen |
| CA2515739C (en) | 2003-02-11 | 2012-08-14 | The Nanosteel Company | Formation of metallic thermal barrier alloys |
| US7175687B2 (en) * | 2003-05-20 | 2007-02-13 | Exxonmobil Research And Engineering Company | Advanced erosion-corrosion resistant boride cermets |
| WO2004106565A2 (en) * | 2003-05-23 | 2004-12-09 | The Nanosteel Company | Layered metallic material formed from iron based glass alloys |
| US7341765B2 (en) * | 2004-01-27 | 2008-03-11 | Battelle Energy Alliance, Llc | Metallic coatings on silicon substrates, and methods of forming metallic coatings on silicon substrates |
| EP1797212A4 (en) * | 2004-09-16 | 2012-04-04 | Vladimir Belashchenko | DEPOSIT SYSTEM, METHODS AND MATERIALS FOR COMPOSITE COATINGS |
| US8075712B2 (en) * | 2005-11-14 | 2011-12-13 | Lawrence Livermore National Security, Llc | Amorphous metal formulations and structured coatings for corrosion and wear resistance |
| JP4935450B2 (ja) * | 2007-03-26 | 2012-05-23 | トヨタ自動車株式会社 | 溶射被膜とその形成方法、溶射材料線材およびシリンダブロック |
| JP5529366B2 (ja) * | 2007-03-29 | 2014-06-25 | 三菱重工業株式会社 | コーティング材料及びその製造方法並びにコーティング方法並びにシュラウド付き動翼 |
| JP5399954B2 (ja) * | 2009-09-07 | 2014-01-29 | 株式会社フジミインコーポレーテッド | 溶射用粉末 |
| KR101350944B1 (ko) * | 2011-10-21 | 2014-01-16 | 포항공과대학교 산학협력단 | 분말사출성형용 철계 합금 |
| DE102011085818A1 (de) * | 2011-11-07 | 2013-05-08 | Robert Bosch Gmbh | Gesteinsmeißel und Verfahren zur Herstellung eines Gesteinsmeißels |
| EP2896716B1 (en) * | 2012-08-28 | 2017-11-15 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Piercing plug and method for manufacturing piercing plug |
| KR102467824B1 (ko) | 2017-06-21 | 2022-11-17 | 회가내스 아베 (피유비엘) | 기재 상에 경질 및 내마모성 코팅을 제공하기에 적합한 철계 합금, 경질 및 내마모성 코팅을 갖는 물품, 및 이의 제조 방법 |
| CN108359913A (zh) * | 2018-02-08 | 2018-08-03 | 盐城市鑫洋电热材料有限公司 | 一种锰铁铬低碳合金及其制备方法 |
| US11078560B2 (en) * | 2019-10-11 | 2021-08-03 | Cornerstone Intellectual Property, Llc | System and method for applying amorphous metal coatings on surfaces for the reduction of friction |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB980759A (en) * | 1962-12-08 | 1965-01-20 | Bofors Ab | Forgeable corrosion-resistant and neutron absorbent steel |
| GB1039809A (en) * | 1963-09-26 | 1966-08-24 | Deutsche Edelstahlwerke Ag | Improvements in and relating to the plasma spraying and welding of metals |
| FR1544751A (fr) * | 1967-09-22 | 1968-11-08 | écrou de sécurité | |
| US3382065A (en) * | 1967-10-06 | 1968-05-07 | Caterpillar Tractor Co | Stainless steel metal-to-metal high speed seals |
| FR1559669A (ja) * | 1967-12-05 | 1969-03-14 | ||
| SU469563A1 (ru) * | 1972-08-10 | 1975-05-05 | Институт электросварки им. Е.О. Патона | Сплав дл износостойкой наплавки |
| JPS5612352A (en) * | 1979-07-11 | 1981-02-06 | Asahi Chem Ind Co Ltd | Ai-77, medically permissible salt thereof and their preparation |
| US4822415A (en) * | 1985-11-22 | 1989-04-18 | Perkin-Elmer Corporation | Thermal spray iron alloy powder containing molybdenum, copper and boron |
| US4810464A (en) * | 1987-05-11 | 1989-03-07 | Wear Management Services | Iron-base hard surfacing alloy system |
-
1994
- 1994-11-16 JP JP06306819A patent/JP3075331B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1994-11-16 US US08/340,772 patent/US5643531A/en not_active Expired - Fee Related
- 1994-11-17 DE DE4441016A patent/DE4441016A1/de not_active Ceased
- 1994-11-17 IT ITMI942328A patent/IT1270704B/it active IP Right Grant
- 1994-11-17 GB GB9423250A patent/GB2285263B/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE4441016A1 (de) | 1995-06-29 |
| GB2285263A (en) | 1995-07-05 |
| ITMI942328A0 (it) | 1994-11-17 |
| US5643531A (en) | 1997-07-01 |
| ITMI942328A1 (it) | 1996-05-17 |
| JPH07278756A (ja) | 1995-10-24 |
| GB9423250D0 (en) | 1995-01-04 |
| IT1270704B (it) | 1997-05-07 |
| GB2285263B (en) | 1998-06-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3075331B2 (ja) | 耐磨耗性、耐食性、耐熱性のメカニカルシール | |
| US8283046B2 (en) | Ferrous sintered multilayer roll-formed bushing, producing method of the same and connecting device | |
| US7998238B2 (en) | Sintered sliding member and connecting device | |
| US4966751A (en) | Steel having good wear resistance | |
| JP4215285B2 (ja) | 自己潤滑性焼結摺動材およびその製造方法 | |
| JP5227035B2 (ja) | 高い炭化物含有率を有し、均一に分布する黒鉛の形態を示すレデブライト性鋳鉄 | |
| JP5122068B2 (ja) | Ｆｅ系耐摩耗摺動材料 | |
| JP4820562B2 (ja) | Ｆｅ系耐摩耗摺動材料および摺動部材 | |
| JP2004346417A (ja) | 溶射皮膜摺動材料、摺動部材および摺動部品並びにそれが適用される装置 | |
| US4985092A (en) | Steel having good wear resistance | |
| WO2006080554A1 (ja) | 焼結材料、Ｆｅ系の焼結摺動材料及びその製造方法、摺動部材及びその製造方法、連結装置 | |
| CN1332264A (zh) | 一种超高硫具有多种复合自润滑相的高耐磨合金铸造材料 | |
| WO2001033065A1 (en) | Combination of cylinder liner and piston ring of internal combustion engine | |
| GB2270722A (en) | Bearings. | |
| JPH08325675A (ja) | 耐食、耐磨耗性に優れた鉄基合金及びこれを用いた耐食、耐磨耗用部材の製造方法 | |
| CN112553498B (zh) | 一种铜-球墨铸铁双金属液压耐磨部件及其制备方法 | |
| JP2003342700A (ja) | 焼結摺動材料並びに焼結摺動部材およびその製造方法 | |
| JP5090257B2 (ja) | アルミ加工用金型に適した工具鋼およびアルミ加工用金型 | |
| JPH0645861B2 (ja) | 摺動部材 | |
| Hurricks | Overcoming industrial wear | |
| JPH03219050A (ja) | 耐摩耗摺動材とその製造方法 | |
| JP2594505B2 (ja) | ロッカアーム | |
| KR20080040079A (ko) | 고강도 내마모성 니켈계 윤활합금 | |
| JP2564528B2 (ja) | 高耐食、耐摩耗性工具、部品用材料 | |
| JPH0431019B2 (ja) |