JP3151556B2 - 複合鋳造法 - Google Patents
複合鋳造法Info
- Publication number
- JP3151556B2 JP3151556B2 JP29144398A JP29144398A JP3151556B2 JP 3151556 B2 JP3151556 B2 JP 3151556B2 JP 29144398 A JP29144398 A JP 29144398A JP 29144398 A JP29144398 A JP 29144398A JP 3151556 B2 JP3151556 B2 JP 3151556B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- metal
- casting method
- metal powder
- powder
- layer
- 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
Landscapes
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】金属の鋳造法において、特定
の性質を発揮するような金属又は合金を、全面又は部分
的に付加して機能性を高める、金属の鋳造法に関するも
のである。
の性質を発揮するような金属又は合金を、全面又は部分
的に付加して機能性を高める、金属の鋳造法に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】鋳造品の一部特定の箇所に、耐食性や耐
摩耗性を付与する方法として、鋳造品自体に溶射や部分
焼入れ浸炭窒化など、鋳造後に表面処理を加える方法も
あるが、作業工数が確実に増加する問題がある。そのた
め、鋳造前の鋳型の空隙表面の所望の部位に特定の物性
を付与する特定の金属を添着し、溶融金属を注湯し、そ
の熱で該添着金属層を溶着させ、凝固後に所望の部位に
硬化層を形成しようとする鋳造方法が種々提案されてき
た。
摩耗性を付与する方法として、鋳造品自体に溶射や部分
焼入れ浸炭窒化など、鋳造後に表面処理を加える方法も
あるが、作業工数が確実に増加する問題がある。そのた
め、鋳造前の鋳型の空隙表面の所望の部位に特定の物性
を付与する特定の金属を添着し、溶融金属を注湯し、そ
の熱で該添着金属層を溶着させ、凝固後に所望の部位に
硬化層を形成しようとする鋳造方法が種々提案されてき
た。
【０００３】例えば特公平５−２０１８４号公報による
従来技術では、Ｎｉ含有量が８０重量％またはそれ以上
のＮｉ合金から成る充填剤を粉末のままで金型内へ鋳込
直前に装入し、注湯して外周面に防食性層を形成するこ
とを要旨とし、合金元素としてホウ素、硅素、クロム、
銅より選び出し、融点が１３００℃以下の充填剤とし
た。あるいは溶融鋳鉄の溶融点１１５０℃以下となるよ
うに選択する実施態様をも示している。
従来技術では、Ｎｉ含有量が８０重量％またはそれ以上
のＮｉ合金から成る充填剤を粉末のままで金型内へ鋳込
直前に装入し、注湯して外周面に防食性層を形成するこ
とを要旨とし、合金元素としてホウ素、硅素、クロム、
銅より選び出し、融点が１３００℃以下の充填剤とし
た。あるいは溶融鋳鉄の溶融点１１５０℃以下となるよ
うに選択する実施態様をも示している。
【０００４】特開平５−７７０１９号公報に係る従来技
術では、ほぼ同じ目的で金型内へ凝固促進用の粉末層を
Ｎｉ、Ｃｒ、又はその合金とＣａ、Ｓｉとの混合粉末に
よって形成することを呈示した。この粉末層による注湯
時の断熱作用によって欠陥の防止と、鋳込まれた溶湯の
急速凝固によってピンホールの発生を防止すると謳って
いる。すなわちこの場合のＣａ、Ｓｉは一種の脱酸接種
効果と、混合粉末層の溶融点の低下作用を意としたもの
である。
術では、ほぼ同じ目的で金型内へ凝固促進用の粉末層を
Ｎｉ、Ｃｒ、又はその合金とＣａ、Ｓｉとの混合粉末に
よって形成することを呈示した。この粉末層による注湯
時の断熱作用によって欠陥の防止と、鋳込まれた溶湯の
急速凝固によってピンホールの発生を防止すると謳って
いる。すなわちこの場合のＣａ、Ｓｉは一種の脱酸接種
効果と、混合粉末層の溶融点の低下作用を意としたもの
である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】鋳型への鋳造におい
て、製品の所望の箇所に耐食性や耐摩耗性にすぐれた金
属層を形成するため、鋳型内へ所望する物性を付与する
金属の粉末を塗布又は散布すること自体は、既に公知で
あり、先に引用した２件の従来技術もその範畴に属す
る。しかしその主旨は例えば耐食性の場合では、あくま
で該耐食性金属の溶融点を低温側へ移すように、成分コ
ントロールする点に焦点が絞られ、被覆する外周面保護
層自体の強化レベルについては、なお万全とは云えない
のではないか。
て、製品の所望の箇所に耐食性や耐摩耗性にすぐれた金
属層を形成するため、鋳型内へ所望する物性を付与する
金属の粉末を塗布又は散布すること自体は、既に公知で
あり、先に引用した２件の従来技術もその範畴に属す
る。しかしその主旨は例えば耐食性の場合では、あくま
で該耐食性金属の溶融点を低温側へ移すように、成分コ
ントロールする点に焦点が絞られ、被覆する外周面保護
層自体の強化レベルについては、なお万全とは云えない
のではないか。
【０００６】強化層の溶融点を低温化することを第一義
的に求めれば、一種の金属鑞の態様を踏襲することに他
ならず、もし溶融点が低すぎれば、注湯された溶融金属
内へ拡散して表面の成分濃度が大巾に失われることを意
味し、又、溶融点が高きに失すれば母材金属との一体溶
着に疑問が残る。
的に求めれば、一種の金属鑞の態様を踏襲することに他
ならず、もし溶融点が低すぎれば、注湯された溶融金属
内へ拡散して表面の成分濃度が大巾に失われることを意
味し、又、溶融点が高きに失すれば母材金属との一体溶
着に疑問が残る。
【０００７】先に本願発明の出願人は特公平５−２０１
８７号公報において、主として耐摩耗鋼の局部的強化を
目指した、まったく新しい液相焼結による複合一体化を
開示した。即ち鋳型空隙部に溶融金属を注入して、凝固
後所望の形状をなす鋳造法でＡに特定の物性を付与する
特定の金属粉末又は合金粉末Ｂとして前記Ａを構成する
金属より明確に低融点を有する金属の粉末を使用し、適
当量の有機系結合材Ｃの３者を練り合わせて所望の位置
に取り付け、該空隙部にＢを構成する金属よりは融解点
が高い溶融金属を注入する鋳造法であり、この様な構成
にすることによって、まず注入した溶融金属の保有熱に
より低融点のＢの金属粉末を融解し、Ａ、Ｂ及び注入金
属の３者を液相焼結により一体化し、続いて注入した金
属と層表面を通じて拡散溶着する。
８７号公報において、主として耐摩耗鋼の局部的強化を
目指した、まったく新しい液相焼結による複合一体化を
開示した。即ち鋳型空隙部に溶融金属を注入して、凝固
後所望の形状をなす鋳造法でＡに特定の物性を付与する
特定の金属粉末又は合金粉末Ｂとして前記Ａを構成する
金属より明確に低融点を有する金属の粉末を使用し、適
当量の有機系結合材Ｃの３者を練り合わせて所望の位置
に取り付け、該空隙部にＢを構成する金属よりは融解点
が高い溶融金属を注入する鋳造法であり、この様な構成
にすることによって、まず注入した溶融金属の保有熱に
より低融点のＢの金属粉末を融解し、Ａ、Ｂ及び注入金
属の３者を液相焼結により一体化し、続いて注入した金
属と層表面を通じて拡散溶着する。
【０００８】耐摩耗材は強固であると共に時間の経過に
伴って外面から消耗していくから、ある程度の強化層の
厚さを必要とし、又、具体的にはＡとしてＦｅ−Ｃｒ粉
末、ＢとしてＮｉ−Ｃｒ−Ｓｉ−Ｆｅ粉末、Ｃとしてポ
リビニルアセテート等で形成して、母材となる鋳鉄溶湯
を注湯して、耐摩耗鋳鉄部品のうち特に摩耗面を局部的
に強化した実績を示した。
伴って外面から消耗していくから、ある程度の強化層の
厚さを必要とし、又、具体的にはＡとしてＦｅ−Ｃｒ粉
末、ＢとしてＮｉ−Ｃｒ−Ｓｉ−Ｆｅ粉末、Ｃとしてポ
リビニルアセテート等で形成して、母材となる鋳鉄溶湯
を注湯して、耐摩耗鋳鉄部品のうち特に摩耗面を局部的
に強化した実績を示した。
【０００９】これに反し耐食性材に関しては外表面の強
化層の厚み自体が主題ではなく、母材と一体的に溶着し
た保護層が如何に緻密で堅牢な複合層を形成出来るかの
一点に尽きる。たとえば母材金属の表面上へ溶着した別
種の金属皮膜がＮｉ系金属やステンレス鋼の場合には、
結晶粒度にバラツキがあったり、組織的に異なる部分や
粗密の差があるとき、粒界と粒内、格子欠陥と正常な格
子構造、微粒と粗粒など、形成する結晶条件に差があれ
ば、この間に腐食電池を形成して電位差を生じる特性が
強く、保護層の厚さに拘らず分極、点食、孔食、粒界腐
食などＮｉ系合金やオーステナイト系ステンレス鋼独自
の腐食の進行が甚だしく、本来は優れた耐食性を具えて
いるにも拘らず、局部的な腐食が集中して母材の一部が
早々に機能を喪失することは周知の事実である。本発明
は以上の耐食性部材、特に鋳型への置注ぎ鋳造法による
鋳造品の外周面を最も効果的に耐食性を向上させる方法
の提供を目的とする。
化層の厚み自体が主題ではなく、母材と一体的に溶着し
た保護層が如何に緻密で堅牢な複合層を形成出来るかの
一点に尽きる。たとえば母材金属の表面上へ溶着した別
種の金属皮膜がＮｉ系金属やステンレス鋼の場合には、
結晶粒度にバラツキがあったり、組織的に異なる部分や
粗密の差があるとき、粒界と粒内、格子欠陥と正常な格
子構造、微粒と粗粒など、形成する結晶条件に差があれ
ば、この間に腐食電池を形成して電位差を生じる特性が
強く、保護層の厚さに拘らず分極、点食、孔食、粒界腐
食などＮｉ系合金やオーステナイト系ステンレス鋼独自
の腐食の進行が甚だしく、本来は優れた耐食性を具えて
いるにも拘らず、局部的な腐食が集中して母材の一部が
早々に機能を喪失することは周知の事実である。本発明
は以上の耐食性部材、特に鋳型への置注ぎ鋳造法による
鋳造品の外周面を最も効果的に耐食性を向上させる方法
の提供を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明にかかる複合鋳造
法は所望の形状を転写した空隙を具えた鋳型内へ溶融金
属を注湯する鋳造法のうち、特定の物性を鋳造品の所望
の位置へ付与する為に該鋳型内面の該当する位置へ特定
の金属をあらかじめ添着する複合鋳造法において、Ｎｉ
またはＮｉ系合金、Ｎｉ及び／又はＣｒを含むステンレ
ス鋼もしくはＣｒを少くとも１０重量％以上含む鉄系合
金の中から選ばれた１又は複数の金属粉末Ａと、Ｐを５
〜１２重量％含むことにより該金属粉末Ａより明確に低
温の溶融点に調整したＣｕ系合金よりなる金属粉末Ｂと
を混合して前記の位置へ添着し、金属粉末Ｂの溶融点よ
りは高い溶融点よりなる溶融金属を注湯し、溶融点の相
互関係によって発現する液相焼結と、溶融金属の静圧に
よって製品の所望の位置に強固で緻密な焼結層を一体的
に形成することによって前記の課題を解決した。
法は所望の形状を転写した空隙を具えた鋳型内へ溶融金
属を注湯する鋳造法のうち、特定の物性を鋳造品の所望
の位置へ付与する為に該鋳型内面の該当する位置へ特定
の金属をあらかじめ添着する複合鋳造法において、Ｎｉ
またはＮｉ系合金、Ｎｉ及び／又はＣｒを含むステンレ
ス鋼もしくはＣｒを少くとも１０重量％以上含む鉄系合
金の中から選ばれた１又は複数の金属粉末Ａと、Ｐを５
〜１２重量％含むことにより該金属粉末Ａより明確に低
温の溶融点に調整したＣｕ系合金よりなる金属粉末Ｂと
を混合して前記の位置へ添着し、金属粉末Ｂの溶融点よ
りは高い溶融点よりなる溶融金属を注湯し、溶融点の相
互関係によって発現する液相焼結と、溶融金属の静圧に
よって製品の所望の位置に強固で緻密な焼結層を一体的
に形成することによって前記の課題を解決した。
【００１１】前記の構成において金属粉末Ａと金属粉末
Ｂに適量の有機系結合材Ｃを加え、三者をスラリー状に
混和して鋳型表面の所望の箇所に所望の厚さだけ添着す
る形態が望ましい。さらに前記のＡとＢとの混和割合
が、Ａ／Ｂ＝４０／６０〜９０／１０、とすることが望
ましい。
Ｂに適量の有機系結合材Ｃを加え、三者をスラリー状に
混和して鋳型表面の所望の箇所に所望の厚さだけ添着す
る形態が望ましい。さらに前記のＡとＢとの混和割合
が、Ａ／Ｂ＝４０／６０〜９０／１０、とすることが望
ましい。
【００１２】鋳型に装入されたＡおよびＢは溶融金属に
接すると、溶湯の保有する熱により、まず、低融点の金
属粉末Ｂが融解しそこに注入された溶解金属が溶け込ん
で、この液層部を介して金属粉末Ａが液相焼結を起こ
し、表層に耐食性の優れた金属粉末Ａの豊富な層が形成
される。この際、一部固相拡散も起こり、母材と強固に
接合され、したがって鋳造体表面には金属粉末Ａ、Ｂ、
に一部母材鋳鉄が溶け込んだ耐食性に優れた層が形成さ
れる。
接すると、溶湯の保有する熱により、まず、低融点の金
属粉末Ｂが融解しそこに注入された溶解金属が溶け込ん
で、この液層部を介して金属粉末Ａが液相焼結を起こ
し、表層に耐食性の優れた金属粉末Ａの豊富な層が形成
される。この際、一部固相拡散も起こり、母材と強固に
接合され、したがって鋳造体表面には金属粉末Ａ、Ｂ、
に一部母材鋳鉄が溶け込んだ耐食性に優れた層が形成さ
れる。
【００１３】最も重要な作用の特徴はこの耐食層がスト
レートに形成されるのではなく、低融点の金属粉末Ｂが
まず溶湯の熱を受けて溶解し、金属粉末Ａを強固に抱込
んで、溶解金属と協力して溶着する、いわゆる液相焼結
を起こす点である。したがって後の実施例で示されるよ
うに、反応層は物性を支配する金属粉末Ａを抱込んで金
属粉末Ｂと溶解金属母材と結合し、金属粉末Ａ成分はあ
らかじめ計画した鋳造方案通り、所定の深度にわたり母
材に拡散接合している。
レートに形成されるのではなく、低融点の金属粉末Ｂが
まず溶湯の熱を受けて溶解し、金属粉末Ａを強固に抱込
んで、溶解金属と協力して溶着する、いわゆる液相焼結
を起こす点である。したがって後の実施例で示されるよ
うに、反応層は物性を支配する金属粉末Ａを抱込んで金
属粉末Ｂと溶解金属母材と結合し、金属粉末Ａ成分はあ
らかじめ計画した鋳造方案通り、所定の深度にわたり母
材に拡散接合している。
【００１４】したがって金属粉末Ａ，Ｂの溶融点の差、
および配合する比率が良好な液相焼結を進行させる上で
大事なポイントとなる。図６はＣｕ−Ｐの二元状態図で
あり、横軸上欄の重量％と縦軸の温度℃との相関から読
み取れるように、Ｐは約８重量％付近に共晶点があり共
晶温度は約７２０℃付近にある。Ｃｕ−Ｐ合金はこの共
晶点で最低の溶融温度を形成し、この前後へ離れると共
に急カーブで高温側へ移行する。したがって実用的にＰ
がＣｕにどの範囲まで溶け込むことができるかというこ
とが重要な要件を定めるが、状態図の読み取りと実地テ
ストの結果を衝き合せると、Ｐを５〜１２重量％に限定
し、溶融温度を９００℃以下に設定することによって実
用上、最も優れた液相焼結を得るという臨界的意義を確
定することができた。Ａ，Ｂ両金属粉末の配合について
は、溶融点の高い金属粉末Ａだけでは溶解金属の溶融熱
による焼結は困難であり、さらに金属粉末Ａが４０％以
下では耐食性が不十分であるので、Ａ／Ｂが４０／６０
より大きいことが焼結進行の下限の配合条件となる。一
方、低溶融点の金属粉末Ｂだけでは溶解金属の注湯と共
にその溶解熱のために完全に溶融して溶解金属中に拡散
してしまい表面に耐食性の優れた層を形成するという目
的が達成できないし、金属粉末Ｂの配合比率が１０％よ
り少ないと金属粉末Ａの焼結作用を補完する働きが不十
分であって堅牢緻密な液相焼結層の形成という本来の目
的を果たせないので、Ａ／Ｂが９０／１０より小さいこ
とが焼結進行の上限の配合条件となる。
および配合する比率が良好な液相焼結を進行させる上で
大事なポイントとなる。図６はＣｕ−Ｐの二元状態図で
あり、横軸上欄の重量％と縦軸の温度℃との相関から読
み取れるように、Ｐは約８重量％付近に共晶点があり共
晶温度は約７２０℃付近にある。Ｃｕ−Ｐ合金はこの共
晶点で最低の溶融温度を形成し、この前後へ離れると共
に急カーブで高温側へ移行する。したがって実用的にＰ
がＣｕにどの範囲まで溶け込むことができるかというこ
とが重要な要件を定めるが、状態図の読み取りと実地テ
ストの結果を衝き合せると、Ｐを５〜１２重量％に限定
し、溶融温度を９００℃以下に設定することによって実
用上、最も優れた液相焼結を得るという臨界的意義を確
定することができた。Ａ，Ｂ両金属粉末の配合について
は、溶融点の高い金属粉末Ａだけでは溶解金属の溶融熱
による焼結は困難であり、さらに金属粉末Ａが４０％以
下では耐食性が不十分であるので、Ａ／Ｂが４０／６０
より大きいことが焼結進行の下限の配合条件となる。一
方、低溶融点の金属粉末Ｂだけでは溶解金属の注湯と共
にその溶解熱のために完全に溶融して溶解金属中に拡散
してしまい表面に耐食性の優れた層を形成するという目
的が達成できないし、金属粉末Ｂの配合比率が１０％よ
り少ないと金属粉末Ａの焼結作用を補完する働きが不十
分であって堅牢緻密な液相焼結層の形成という本来の目
的を果たせないので、Ａ／Ｂが９０／１０より小さいこ
とが焼結進行の上限の配合条件となる。
【００１５】本発明の対象は後述の実施形態でも明示す
るようにダクタイル鋳鉄鋳物の外面の耐食性向上を主た
る目的とする。具体的にこの場合の作用を説明すると、
鋳型内へダクタイル鋳鉄の溶湯（溶融点約１１５０℃）
を注湯するとまず金属粉末Ｂ（たとえばＣｕ−Ｐ、溶融
点約７２０℃〜約９００℃に限定）が溶解し、製品部自
体や押湯からの溶湯の静圧によって鋳鉄溶湯が添着層内
へ含浸をはじめ、金属粉末Ｂより溶融点の高い粉末金属
Ａ（例えばニッケル、溶融点１４５０℃）を包み込む状
態でミクロ的な液相焼結が始まる。溶湯圧によってこの
状態で相互に保持しあったまま強力に鋳型内面に押し付
けられ、冷却されて一体的に堅牢な複合相を形成する。
凝固後の組織は例えば鋳鉄溶湯の熱容量が大きい場合、
鋳鉄溶湯からのＦｅ，Ｃ等の浸入が多く、共にオーステ
ナイト生成成分であるＮｉとＣｕ濃度の高い基地がオ−
ステナイト化したニ−レジストに類似する組織が得ら
れ、また鋳鉄溶湯の溶け込みが少ない場合表層部ではＦ
ｅ、Ｃ等の拡散が少なく、Ｎｉ，Ｃｕ濃度のさらに高い
（具体的にはＣｕ＋Ｎｉが２０重量％以上）オ−ステナ
イト組織が得られ耐食性外層部を形成する。
るようにダクタイル鋳鉄鋳物の外面の耐食性向上を主た
る目的とする。具体的にこの場合の作用を説明すると、
鋳型内へダクタイル鋳鉄の溶湯（溶融点約１１５０℃）
を注湯するとまず金属粉末Ｂ（たとえばＣｕ−Ｐ、溶融
点約７２０℃〜約９００℃に限定）が溶解し、製品部自
体や押湯からの溶湯の静圧によって鋳鉄溶湯が添着層内
へ含浸をはじめ、金属粉末Ｂより溶融点の高い粉末金属
Ａ（例えばニッケル、溶融点１４５０℃）を包み込む状
態でミクロ的な液相焼結が始まる。溶湯圧によってこの
状態で相互に保持しあったまま強力に鋳型内面に押し付
けられ、冷却されて一体的に堅牢な複合相を形成する。
凝固後の組織は例えば鋳鉄溶湯の熱容量が大きい場合、
鋳鉄溶湯からのＦｅ，Ｃ等の浸入が多く、共にオーステ
ナイト生成成分であるＮｉとＣｕ濃度の高い基地がオ−
ステナイト化したニ−レジストに類似する組織が得ら
れ、また鋳鉄溶湯の溶け込みが少ない場合表層部ではＦ
ｅ、Ｃ等の拡散が少なく、Ｎｉ，Ｃｕ濃度のさらに高い
（具体的にはＣｕ＋Ｎｉが２０重量％以上）オ−ステナ
イト組織が得られ耐食性外層部を形成する。
【００１６】添着層が前記Ａ，Ｂ，Ｃ３者をスラリー状
に混和して鋳物表面の所望の部位に所望の厚さだけ添着
することにより形状厚さを自由に変えて耐食性の優れた
部位を製作することができる。この手法は鋳造品の肉厚
に変動があるときや、耐食性を求められる鋳肌面が平面
ではなくて不均等な曲面からなり、有効な添着層を鋳型
内に設定することが難しい場合などに特に優れた対応の
仕方であり、複雑な形状に対して簡単に耐食性の設定を
実施する利点が大きい。また、簡単な形状に対しても添
着層が前記Ａ，Ｂ，Ｃを混練したのち薄板状に成型し、
鋳型鋳肌表面の所望の部位に所望の厚さの薄板として添
着することにより、大量生産の場合、一定の厚さ持たせ
た製品を製作する利点を受ける場合も屡々認められる。
金属粉末ＢのＰ重量％を５〜１２の範囲内で適宜選択し
て溶融点を７２０〜９００℃間の最適の温度に調整する
ことや、ＡとＢとの混合割合を、Ａ／Ｂ＝４０／６０〜
９０／１０、の範囲内で適宜変更することによって最適
の液相焼結を形成させ、製品の使用目的や対象となる腐
食性雰囲気の差に順応した性能の違った耐食性を付加す
ることもでき、臨機応変の措置によって本発明の実施に
よるメリットをさらに高めることも看過できない。ま
た、単なる耐食性だけでなくアグレッシブな摩耗作用に
も直面する場合には、脆性を避けるために比較的低いＰ
側、たとえばＰ：５〜１０重量％に制限することが望ま
しい結果に繋がることがある。
に混和して鋳物表面の所望の部位に所望の厚さだけ添着
することにより形状厚さを自由に変えて耐食性の優れた
部位を製作することができる。この手法は鋳造品の肉厚
に変動があるときや、耐食性を求められる鋳肌面が平面
ではなくて不均等な曲面からなり、有効な添着層を鋳型
内に設定することが難しい場合などに特に優れた対応の
仕方であり、複雑な形状に対して簡単に耐食性の設定を
実施する利点が大きい。また、簡単な形状に対しても添
着層が前記Ａ，Ｂ，Ｃを混練したのち薄板状に成型し、
鋳型鋳肌表面の所望の部位に所望の厚さの薄板として添
着することにより、大量生産の場合、一定の厚さ持たせ
た製品を製作する利点を受ける場合も屡々認められる。
金属粉末ＢのＰ重量％を５〜１２の範囲内で適宜選択し
て溶融点を７２０〜９００℃間の最適の温度に調整する
ことや、ＡとＢとの混合割合を、Ａ／Ｂ＝４０／６０〜
９０／１０、の範囲内で適宜変更することによって最適
の液相焼結を形成させ、製品の使用目的や対象となる腐
食性雰囲気の差に順応した性能の違った耐食性を付加す
ることもでき、臨機応変の措置によって本発明の実施に
よるメリットをさらに高めることも看過できない。ま
た、単なる耐食性だけでなくアグレッシブな摩耗作用に
も直面する場合には、脆性を避けるために比較的低いＰ
側、たとえばＰ：５〜１０重量％に制限することが望ま
しい結果に繋がることがある。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明の耐食性を立証するために
次の形態で実施した。使用した鋳型は図２に、その上
型、下型の分割面（見切面）を俯瞰した状態で示すよう
に、フランジ部１１、円筒部１２、形成する主型１と、
中空部２１、両巾木２２，２３より成る中子２を嵌め合
わせ、垂直の湯口３、湯道４、堰５、及び押湯６、を主
要な部分とし、全体をフラン系の自硬性砂で成形した。
押湯には発熱スリーブを適用し、呼び径１５０のフラン
ジ短管（内径１７０ｍｍ、外径１９０ｍｍ、鋳込み重量
は約３０Ｋｇ、材質はダクタイル鋳鉄、鋳込温度は１３
５０℃）を鋳造した。鋳込み後型ばらし、ショットブラ
スト後テストピースを切り出した。
次の形態で実施した。使用した鋳型は図２に、その上
型、下型の分割面（見切面）を俯瞰した状態で示すよう
に、フランジ部１１、円筒部１２、形成する主型１と、
中空部２１、両巾木２２，２３より成る中子２を嵌め合
わせ、垂直の湯口３、湯道４、堰５、及び押湯６、を主
要な部分とし、全体をフラン系の自硬性砂で成形した。
押湯には発熱スリーブを適用し、呼び径１５０のフラン
ジ短管（内径１７０ｍｍ、外径１９０ｍｍ、鋳込み重量
は約３０Ｋｇ、材質はダクタイル鋳鉄、鋳込温度は１３
５０℃）を鋳造した。鋳込み後型ばらし、ショットブラ
スト後テストピースを切り出した。
【００１８】この鋳造品が特に必要な耐食性の範囲は、
図２の円筒部１２の外周面の全長に対して求められた。
この目的の為に図の様に特に耐食性にすぐれた金属群か
ら選択した３種粉末材料を練り合わせたペースト状の添
着層７を円筒部１２の外周面に添着した。実績確認のた
めの添着層はＡ，Ｂ，Ｃ３種類の混合体を混練して、鋳
型の表面に成形添着したもので、厚さ約５００ミクロン
である。表１は実施例のＡ，Ｂ，Ｃの成分と配合比を示
す。バインダーＣはポリビニルアセテート（ＰＶＡＣ）
を使用した。
図２の円筒部１２の外周面の全長に対して求められた。
この目的の為に図の様に特に耐食性にすぐれた金属群か
ら選択した３種粉末材料を練り合わせたペースト状の添
着層７を円筒部１２の外周面に添着した。実績確認のた
めの添着層はＡ，Ｂ，Ｃ３種類の混合体を混練して、鋳
型の表面に成形添着したもので、厚さ約５００ミクロン
である。表１は実施例のＡ，Ｂ，Ｃの成分と配合比を示
す。バインダーＣはポリビニルアセテート（ＰＶＡＣ）
を使用した。
【００１９】
【表１】 注）バインダーＣはＡ＋Ｂ＝１００に対して５とした。
粉末を混練し、塗布厚みは５００ミクロンになるように
した。また、実施例（５）のみ鋳込み温度は１４５０℃
である。なお表２は表１の粉末層を形成する為に使用し
た各種材料の化学組成の一覧表である。粉末は２００ミ
クロン以下、好ましくは１５０ミクロン以下、さらには
５０ミクロン以下が理想的である。
粉末を混練し、塗布厚みは５００ミクロンになるように
した。また、実施例（５）のみ鋳込み温度は１４５０℃
である。なお表２は表１の粉末層を形成する為に使用し
た各種材料の化学組成の一覧表である。粉末は２００ミ
クロン以下、好ましくは１５０ミクロン以下、さらには
５０ミクロン以下が理想的である。
【００２０】
【表２】
【００２１】鋳造したテストピースは適当な大きさに加
工し、次に述べる試験を行なった。 Ａ、顕微鏡による金属組織観察、条件は次の様なもので
ある。 倍率 ：１００倍 Ｂ、ＥＰＭＡによる定量分析（表面近傍に含まれる元素
の化学組成比を測定）。 すなわち、Ｎｉ，Ｃｕを主体とした添加成分の濃度の変
動を知って表面からの耐食性の有効深度を見極める点に
意義がある。 Ｃ、耐食性試験 ＪＩＳ Ｋ ５４００に記載された方法により、ＪＩＳ
Ｚ ２３７１に規定された装置を使用し、３５℃の雰
囲気で５％ＮａＣｌａｑの塩水噴霧試験を行なった。テ
ストピースは４５ｍｍ×４５ｍｍ×１０ｍｍｔの大きさ
で被覆層が形成された面を暴露し、その他の面はシール
を施した。
工し、次に述べる試験を行なった。 Ａ、顕微鏡による金属組織観察、条件は次の様なもので
ある。 倍率 ：１００倍 Ｂ、ＥＰＭＡによる定量分析（表面近傍に含まれる元素
の化学組成比を測定）。 すなわち、Ｎｉ，Ｃｕを主体とした添加成分の濃度の変
動を知って表面からの耐食性の有効深度を見極める点に
意義がある。 Ｃ、耐食性試験 ＪＩＳ Ｋ ５４００に記載された方法により、ＪＩＳ
Ｚ ２３７１に規定された装置を使用し、３５℃の雰
囲気で５％ＮａＣｌａｑの塩水噴霧試験を行なった。テ
ストピースは４５ｍｍ×４５ｍｍ×１０ｍｍｔの大きさ
で被覆層が形成された面を暴露し、その他の面はシール
を施した。
【００２２】顕微鏡による金属組織観察の結果を図５
（Ａ）（Ｂ）に示す。すなわち（Ａ）はＮｉベースの実
施例（１）、（Ｂ）はＳＵＳ３０４Ｌベースの実施例
（４）をそれぞれ示し、液相焼結によって完全に一体的
な溶着によって形成された高耐食性の複合層の緻密さと
欠陥のない溶着境界部付近の堅牢な組織を裏付けるデー
タとして有効である。
（Ａ）（Ｂ）に示す。すなわち（Ａ）はＮｉベースの実
施例（１）、（Ｂ）はＳＵＳ３０４Ｌベースの実施例
（４）をそれぞれ示し、液相焼結によって完全に一体的
な溶着によって形成された高耐食性の複合層の緻密さと
欠陥のない溶着境界部付近の堅牢な組織を裏付けるデー
タとして有効である。
【００２３】試験の結果について図表とともに簡単な説
明を加えると、図３、図４は鋳造品の表面からの距離
（μｍ）を横軸にとり、縦軸にＥＰＭＡ（Ｘ線マイクロ
アラナイザー）によって得られたＦｅ、Ｎｉ、Ｃｕ各成
分の定量分析値をプロットし相互の関係を示したもので
ある。両図ではそれぞれＮｉおよびＣｕが表面から５０
０〜６００μｍの深さまで認められ、Ｎｉと同様に鉄の
オーステナイト化促進成分であるＣｕが共存することに
よって高耐食性の緻密な複合相を形成し、ニーレジスト
ダクタイル鋳鉄の組織に類似した球状黒鉛化オーステナ
イト相が確認された図５（Ａ）（Ｂ）の検鏡組織とよく
整合する。
明を加えると、図３、図４は鋳造品の表面からの距離
（μｍ）を横軸にとり、縦軸にＥＰＭＡ（Ｘ線マイクロ
アラナイザー）によって得られたＦｅ、Ｎｉ、Ｃｕ各成
分の定量分析値をプロットし相互の関係を示したもので
ある。両図ではそれぞれＮｉおよびＣｕが表面から５０
０〜６００μｍの深さまで認められ、Ｎｉと同様に鉄の
オーステナイト化促進成分であるＣｕが共存することに
よって高耐食性の緻密な複合相を形成し、ニーレジスト
ダクタイル鋳鉄の組織に類似した球状黒鉛化オーステナ
イト相が確認された図５（Ａ）（Ｂ）の検鏡組織とよく
整合する。
【００２４】耐食性試験においては表３のように異なる
金属粉末ＡとＣｕ−Ｐを５０／５０の割合で混合して試
験日数の経過と共に進行する各試料の重量減を検量して
その耐食性を指標化した。
金属粉末ＡとＣｕ−Ｐを５０／５０の割合で混合して試
験日数の経過と共に進行する各試料の重量減を検量して
その耐食性を指標化した。
【００２５】
【表３】
【００２６】図１は前記各試料を塩水（５％ＮａＣｌ
ａｑ）噴霧試験によってその腐食減量（ｍｇ／ｃｍ2 ）
と浸漬期間（ｄａｙ）との関係を示したもので、この図
表からうかがえることは従来のダクタイル鋳鉄（ＦＣ
Ｄ）に対して時間の経過とともに腐蝕減量の差が比例的
にひろがり、特にＮｉ／Ｃｕ−Ｐの実施例（２）は従来
のＦＣＤに比べると約９倍、ＳＵＳ３０４Ｌ／Ｃｕ−Ｐ
の実施例（４）もほぼこれに準じ、ＳＵＳ４３０Ｌ／Ｃ
ｕ−Ｐの実施例（５）でも４倍程度の耐食性があること
を立証している。この差は期間の経過と共に格段に拡大
することはこの図からも明らかである。
ａｑ）噴霧試験によってその腐食減量（ｍｇ／ｃｍ2 ）
と浸漬期間（ｄａｙ）との関係を示したもので、この図
表からうかがえることは従来のダクタイル鋳鉄（ＦＣ
Ｄ）に対して時間の経過とともに腐蝕減量の差が比例的
にひろがり、特にＮｉ／Ｃｕ−Ｐの実施例（２）は従来
のＦＣＤに比べると約９倍、ＳＵＳ３０４Ｌ／Ｃｕ−Ｐ
の実施例（４）もほぼこれに準じ、ＳＵＳ４３０Ｌ／Ｃ
ｕ−Ｐの実施例（５）でも４倍程度の耐食性があること
を立証している。この差は期間の経過と共に格段に拡大
することはこの図からも明らかである。
【００２７】
【発明の効果】本発明に係る複合鋳造法は、ほぼ同じ目
的で計画され実施された従来技術の耐食被覆層が単一な
被膜を主体とし背後の母材金属の溶着性や層自体の物性
に対する配慮に若干の懸念を否定せざるを得なかったの
に対し、本発明の複合層は液相焼結という独創的な発想
を原点として抜群の耐食性を具えた緻密で堅牢な複合層
を一体的に溶着させ形成したものであるから、使用後の
耐久性でははるかに優越する効果がある。
的で計画され実施された従来技術の耐食被覆層が単一な
被膜を主体とし背後の母材金属の溶着性や層自体の物性
に対する配慮に若干の懸念を否定せざるを得なかったの
に対し、本発明の複合層は液相焼結という独創的な発想
を原点として抜群の耐食性を具えた緻密で堅牢な複合層
を一体的に溶着させ形成したものであるから、使用後の
耐久性でははるかに優越する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の効果のうち塩水噴霧試験による
耐食性を比較表示した図表である。
耐食性を比較表示した図表である。
【図２】本発明の実施に使用した遠心鋳造金型の一部断
面正面図である。
面正面図である。
【図３】実施例（１）の表面からの深度と成分の関係を
示す図表である。
示す図表である。
【図４】実施例（４）の表面からの深度と成分の関係を
示す図表である。
示す図表である。
【図５】（Ａ）（Ｂ）によって２種類の実施例における
顕微鏡による金属組織写真を示す。
顕微鏡による金属組織写真を示す。
【図６】Ｃｕ−Ｐの二元状態図である。
１ 主型 ２ 中子 ３ 湯口 ４ 湯道 ５ 堰 ６ 押湯 ７ 添着層 １１ フランジ部 １２ 円筒部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田辺 重則 大阪府大阪狭山市西山台２丁目15番３号 (56)参考文献 特開 平10−272552（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−145429（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−87128（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−312448（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−10058（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−167957（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−306066（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−272547（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−133662（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−57967（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−57966（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−238078（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−215262（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−3746（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−70229（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B22D 19/08 B22D 19/00 B22D 27/20 B22D 27/18
Claims (3)
- 【請求項１】 所望の形状を転写した空隙を具えた鋳型
内へ、溶融金属を注湯する鋳造法のうち、特定の物性を
鋳造品の所望の位置へ付与する為に、該鋳型内面の該当
する位置へ特定の金属をあらかじめ添着する複合鋳造法
において、ＮｉまたはＮｉ系合金、Ｎｉ及び／又はＣｒ
を含むステンレス鋼もしくはＣｒを少くとも１０重量％
以上含む鉄系合金の中から選ばれた１又は複数の金属粉
末Ａと、Ｐを５〜１２重量％含むことにより該金属粉末
Ａより明確に低温の溶融点に調整したＣｕ系合金よりな
る金属粉末Ｂとを混合して前記の位置へ添着し、金属粉
末Ｂの溶融点よりは高い溶融点よりなる溶融金属を注湯
し、前記３溶融点の相互関係によって発現する液相焼結
と溶融金属の静圧によって、製品の所望の位置に強固で
緻密な焼結層を一体的に形成することを特徴とする複合
鋳造法。 - 【請求項２】 金属粉末Ａと金属粉末Ｂとの混合割合
が、Ａ／Ｂ＝４０／６０〜９０／１０である請求項１記
載の複合鋳造法。 - 【請求項３】 金属粉末Ａと金属粉末Ｂに適当量の有機
系結合材Ｃを加えてスラリー状に混和して、鋳型表面の
所望の部位に所望の厚さだけ添着する請求項１または２
記載の複合鋳造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29144398A JP3151556B2 (ja) | 1998-05-29 | 1998-09-28 | 複合鋳造法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10-166341 | 1998-05-29 | ||
| JP16634198 | 1998-05-29 | ||
| JP29144398A JP3151556B2 (ja) | 1998-05-29 | 1998-09-28 | 複合鋳造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000042721A JP2000042721A (ja) | 2000-02-15 |
| JP3151556B2 true JP3151556B2 (ja) | 2001-04-03 |
Family
ID=26490746
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29144398A Expired - Lifetime JP3151556B2 (ja) | 1998-05-29 | 1998-09-28 | 複合鋳造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3151556B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104550857A (zh) * | 2015-01-22 | 2015-04-29 | 北京金煤创业进出口有限公司 | 金属基复合增强相铸造工艺 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104493139B (zh) * | 2015-01-05 | 2016-09-21 | 贵州鼎成熔鑫科技有限公司 | 一种在柱塞泵缸体坯件上复合两种铜合金的方法 |
-
1998
- 1998-09-28 JP JP29144398A patent/JP3151556B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104550857A (zh) * | 2015-01-22 | 2015-04-29 | 北京金煤创业进出口有限公司 | 金属基复合增强相铸造工艺 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000042721A (ja) | 2000-02-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4115826B2 (ja) | アルミニウム合金鋳包み性に優れた鉄系焼結体およびその製造方法 | |
| CN108570571A (zh) | 滑动材料及其制造方法、以及滑动构件和轴承装置 | |
| US4003715A (en) | Copper-manganese-zinc brazing alloy | |
| KR20030061340A (ko) | 밸브 및 그 제조 방법 | |
| Heidari et al. | Ablation casting of thin-wall ductile iron | |
| JP3151556B2 (ja) | 複合鋳造法 | |
| US7143928B2 (en) | Flux and method for joining dissimiliar metals | |
| JP7168331B2 (ja) | 銅基合金 | |
| JP3283003B2 (ja) | 複合遠心鋳造法 | |
| JP4491758B2 (ja) | 成形機用シリンダ | |
| JP3133273B2 (ja) | 複合遠心鋳造法 | |
| JP3077084B2 (ja) | 複合鋳造法 | |
| CN1039747A (zh) | 一种提高铸渗合金层厚度的方法 | |
| US20200047289A1 (en) | Method for producing a connection between two metallic components | |
| JP5383410B2 (ja) | 円筒状摺動部材の製造方法 | |
| JP2008246550A (ja) | プリフォームの製造方法，プリフォーム及びプリフォームを使用した鋳ぐるみ品 | |
| JP2010017760A (ja) | Ｎｉ基合金と鋼材の接合方法及びその接合体 | |
| JP2003225755A (ja) | 鋳物表面の改質方法 | |
| JP3061332B2 (ja) | 鋳物表面の改質方法 | |
| JPS6119705A (ja) | 金属表面に硬質金属層を形成する方法 | |
| JP3774286B2 (ja) | 銅合金と合金鋼のクラッド材の製造方法 | |
| JPS59199165A (ja) | クロム鋳鉄と超硬合金との接合方法 | |
| JP2002283045A (ja) | 厚肉鋳造品の表面改質鋳造方法 | |
| Sanath et al. | Review on Corrosion studies of Heat Treated Al-Si Alloy | |
| Yang et al. | Microstructure of Ni/WC surface composite layer on gray iron substrate |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090126 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090126 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100126 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110126 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110126 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120126 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120126 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130126 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130126 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140126 Year of fee payment: 13 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |