JP6230156B2 - Lining material and cylinder for molding machine having the same - Google Patents
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Description
本発明は、遠心鋳造法により成形されるニッケル基合金に炭化タングステン粒子が分散したライニング材及びこれを有する成形機用シリンダに関する。 The present invention relates to a lining material in which tungsten carbide particles are dispersed in a nickel-base alloy formed by centrifugal casting, and a molding machine cylinder having the lining material.
射出成形機により、種々の特性、形状、強度等を有する樹脂製品が、種々の材質・グレードの樹脂、またこれらにガラス繊維等を混合した樹脂組成物を用いて製造されている。そのような射出成形機に使用される成形機用シリンダには、高い硬度を有し、耐摩耗性、耐食性、耐久性等に優れ、しかも比較的安価に製造できることが要求される。その要求に応えて、シリンダ本体の内周面にシリンダライニングを遠心鋳造方法により形成した成形機用シリンダ又はその製造方法が提案されている。 With an injection molding machine, resin products having various characteristics, shapes, strengths, and the like are manufactured using resins of various materials and grades, and resin compositions obtained by mixing glass fibers and the like. A cylinder for a molding machine used in such an injection molding machine is required to have high hardness, excellent wear resistance, corrosion resistance, durability and the like, and to be manufactured at a relatively low cost. In response to this requirement, a cylinder for a molding machine in which a cylinder lining is formed on an inner peripheral surface of a cylinder body by a centrifugal casting method or a manufacturing method thereof has been proposed.
例えば、特許文献１に、遠心鋳造方法により製造される射出成形機のシリンダであって、シリンダ内面に、濃ニッケル又は濃コバルト合金マトリックス中に炭化タングステン粒子の実質的部分を分散混入せしめた内張層を有する射出成形機のシリンダが提案されている。この内張層において、炭化タングステン粒子は内張の容積の約40〜80%に分散しているのがよいとされ、炭化タングステンの粒子が内張層の80容積パーセント以上に分散しているとホーニングが困難になり、内張層表面はでこぼこしているとされる。また、使用される炭化タングステン粒子は比較的小粒子が望ましく、好ましくは100メッシュ、さらに好ましいのは200メッシュ又はそれより小粒子のものであるとされる。 For example, Patent Document 1 discloses a cylinder of an injection molding machine manufactured by a centrifugal casting method, in which a substantial part of tungsten carbide particles is dispersed and mixed in a concentrated nickel or concentrated cobalt alloy matrix on the inner surface of the cylinder. A cylinder of an injection molding machine having a layer has been proposed. In this lining layer, the tungsten carbide particles are preferably dispersed in about 40 to 80% of the volume of the lining, and the tungsten carbide particles are dispersed in 80 volume percent or more of the lining layer. Honing is difficult, and the surface of the lining layer is said to be uneven. The tungsten carbide particles used are desirably relatively small particles, preferably 100 mesh, and more preferably 200 mesh or smaller.
特許文献２に、重量%で、炭化タングステン：30〜45%、ニッケル+コバルト（合計量）：35〜50%、モリブデン：1%以下、クロム：10%以下、硼素：1〜3%、珪素：1〜3%、マンガン：2%以下、鉄：8〜25%、炭素：1%以下を含有する遠心鋳造用炭化タングステン複合ライニング材が提案されている。この遠心鋳造用炭化タングステン複合ライニング材においては、炭化タングステン粒子の平均粒径が6μm未満では炭化タングステン複合材のライニング層の耐摩耗性が低下し、50μmの粒径の炭化タングステンを用いた場合には耐摩耗性は優れているが切削性が悪くなるとされ、炭化タングステン粒子の平均粒径は6〜12μmに限定するのがよいとされる。そして、このように炭化タングステンを細粒化することにより切削時間を従来のＮｉ基合金ライニング材と同等にすることができたとされる。 In Patent Document 2, tungsten carbide: 30 to 45%, nickel + cobalt (total amount): 35 to 50%, molybdenum: 1% or less, chromium: 10% or less, boron: 1 to 3%, silicon by weight% : Tungsten carbide composite lining material for centrifugal casting containing 1-3%, manganese: 2% or less, iron: 8-25%, carbon: 1% or less has been proposed. In this tungsten carbide composite lining material for centrifugal casting, if the average particle size of the tungsten carbide particles is less than 6 μm, the wear resistance of the lining layer of the tungsten carbide composite material decreases, and when tungsten carbide with a particle size of 50 μm is used. Is said to have excellent wear resistance but poor machinability, and the average particle size of tungsten carbide particles should be limited to 6 to 12 μm. And it is supposed that the cutting time can be made equivalent to the conventional Ni-based alloy lining material by making the tungsten carbide finer in this way.
特許文献３に、ライニング層に占める硬質粒子の体積率を上げた耐摩耗性および耐食性に優れるとともに、加工性および経済性に優れる成形機用シリンダが提案されている。すなわち、中空円筒形状のシリンダ母材の内面に耐摩耗耐食性合金を含有したライニング層を形成した成形機用シリンダにおいて、前記ライニング層に、硬質粒子を金属で結合した造粒粉が分散している成形機用シリンダが提案されている。この造粒粉は、体積率でライニング層の50〜70%を占め、球状化した状態でライニング層に保持されて密に分散しているとされる。そして、この造粒粉は、例えば平均粒径が1〜10μmの炭化タングステンをコバルト等の金属により強固に結合して球状化したものであり、平均粒径が50〜150μmであるものがよいとされる。 Patent Document 3 proposes a cylinder for a molding machine that is excellent in wear resistance and corrosion resistance with increased volume fraction of hard particles in the lining layer, and is excellent in workability and economy. That is, in a cylinder for a molding machine in which a lining layer containing a wear-resistant and corrosion-resistant alloy is formed on the inner surface of a hollow cylindrical cylinder base material, granulated powder in which hard particles are bonded with metal is dispersed in the lining layer. A cylinder for a molding machine has been proposed. This granulated powder occupies 50 to 70% of the lining layer by volume, and is held in the lining layer in a spheroidized state and is said to be densely dispersed. And this granulated powder is, for example, one in which tungsten carbide having an average particle diameter of 1 to 10 μm is firmly bonded by a metal such as cobalt and spheroidized, and an average particle diameter of 50 to 150 μm is good. Is done.
遠心鋳造法により成形されるニッケル基合金又はコバルト基合金に炭化タングステン粒子が分散したライニング材は、ニッケル基合金又はコバルト基合金に炭化タングステン粒子がほとんど分散していない内層と、炭化タングステン粒子が分散した外層とを有する。この内層は、硬度が低く耐摩性に劣るので機械加工により除去されるが、特許文献１によると、機械加工のためにある程度の厚さが必要であるから、内層の厚さはライニング材の厚さの20%以上が好ましいとされる。 A lining material in which tungsten carbide particles are dispersed in a nickel-base alloy or cobalt-base alloy formed by centrifugal casting is an inner layer in which tungsten carbide particles are hardly dispersed in a nickel-base alloy or cobalt-base alloy, and tungsten carbide particles are dispersed. And an outer layer. Since this inner layer has low hardness and poor abrasion resistance, it is removed by machining. However, according to Patent Document 1, a certain thickness is required for machining, so the thickness of the inner layer is the thickness of the lining material. 20% or more is preferable.
特許文献２には、炭化タングステン粒子の平均粒径が6〜12μであると切削性がよく、50μm程度の平均粒径では切削性は悪いが耐摩性は良いとされる。特許文献３に記載のライニング層は、平均粒径が1〜10μmの炭化タングステンがコバルト等の金属により強固に結合され平均粒径が50〜150μmに造粒された球状化造粒粉が分散した組織をしており、ライニング層に占める炭化タングステン粒子の体積率が高いほど耐摩性に優れるとされる。しかしながら、特許文献２又は３に記載のライニング材においては、内層の厚さがどの程度であるかについて記載はない。 According to Patent Document 2, the machinability is good when the average particle size of the tungsten carbide particles is 6 to 12 μm, and the machinability is poor but the wear resistance is good when the average particle size is about 50 μm. In the lining layer described in Patent Document 3, spheroidized granulated powder in which tungsten carbide having an average particle diameter of 1 to 10 μm is firmly bonded with a metal such as cobalt and granulated to have an average particle diameter of 50 to 150 μm is dispersed. It is said that the higher the volume ratio of tungsten carbide particles in the lining layer is, the better the abrasion resistance is. However, in the lining material described in Patent Document 2 or 3, there is no description about the thickness of the inner layer.
このような遠心鋳造法により成形されるライニング材において、機械加工により削除される内層は、より薄くすることができ、かつ切削性がよいものが好ましい。そして、使用に供される外層は、耐摩性に優れるものであるのが好ましい。 In the lining material formed by such a centrifugal casting method, it is preferable that the inner layer removed by machining can be made thinner and has good machinability. And it is preferable that the outer layer used for use is excellent in abrasion resistance.
本発明は、このような従来の問題点又は要請に鑑み、シリンダ内周面に遠心鋳造法により成形される炭化タングステン粒子がニッケル基合金中に分散したライニング材であって、ニッケル基合金中に炭化タングステン粒子が分散した外層が厚く、ほぼニッケル基合金からなる内層が薄い、均質で耐摩耗性に優れたライニング材及びこれを有する成形機用シリンダを提供することを目的とする。 In view of such conventional problems or requirements, the present invention is a lining material in which tungsten carbide particles formed by centrifugal casting on a cylinder inner peripheral surface are dispersed in a nickel-based alloy, An object of the present invention is to provide a lining material having a thick outer layer in which tungsten carbide particles are dispersed and a thin inner layer made of a nickel-based alloy and having a superior wear resistance and a cylinder for a molding machine having the lining material.
本発明者等は、遠心鋳造法により成形されるニッケル基合金に炭化タングステン粒子が分散したライニング材は、炭化タングステン粒子の平均粒径を小さくすると内層を薄くすることができるが、耐摩性が低下するという現象に着目して本発明を完成させた。 The inventors of the present invention can reduce the inner layer of a lining material in which tungsten carbide particles are dispersed in a nickel-base alloy formed by a centrifugal casting method by reducing the average particle size of the tungsten carbide particles, but the wear resistance is reduced. The present invention was completed by paying attention to the phenomenon.
本発明に係るライニング材は、遠心鋳造法によりシリンダ内周面に成形され、ニッケル基合金中に炭化タングステン粒子が分散した外層と、ほぼニッケル基合金からなる内層とを有するライニング材であって、前記内層は、その厚さが前記ライニング材の厚さの5〜30%であり、前記外層は、微細な炭化タングステン粒子が密集してなる炭化タングステン塊が、その微細な炭化タングステン粒子が散り敷かれたニッケル基合金の海に島状に点在した組織を有している。 The lining material according to the present invention is a lining material formed on the inner peripheral surface of a cylinder by a centrifugal casting method and having an outer layer in which tungsten carbide particles are dispersed in a nickel-based alloy, and an inner layer made of a nickel-based alloy. The inner layer has a thickness of 5 to 30% of the thickness of the lining material, and the outer layer has a tungsten carbide lump formed by densely packed fine tungsten carbide particles, and the fine tungsten carbide particles are scattered. It has a structure scattered in islands in the sea of the nickel-based alloy.
上記ライニング材に係る発明において、炭化タングステン塊は、微細な炭化タングステン粒子を結合させた素材として供給される球状造粒粉に由来し、その球状造粒粉に近似した球形状を保ったものがなお存在するが、多くはその球形状が崩壊した形態を有するものであるのがよい。 In the invention related to the lining material, the tungsten carbide lump is derived from spherical granulated powder supplied as a material in which fine tungsten carbide particles are combined, and maintains a spherical shape approximate to the spherical granulated powder. Although it exists, many of them have a shape in which the spherical shape is collapsed.
また、ニッケル基合金中に分散する微細な炭化タングステン粒子の平均自由行程は、3〜8μmであるのがよく、球状造粒粉は、平均粒径が1〜3μmの微細な炭化タングステン粒子を粒径30〜100μmの球形状に造粒してなるものがよい。そして、外層における炭化タングステンが占める面積率は、30〜50%であるのがよい。 The average free path of fine tungsten carbide particles dispersed in the nickel-based alloy should be 3 to 8 μm, and the spherical granulated powder is composed of fine tungsten carbide particles having an average particle diameter of 1 to 3 μm. What is granulated in the spherical shape of a diameter of 30-100 micrometers is good. And the area ratio which tungsten carbide in an outer layer occupies should be 30 to 50%.
上記のライニング材をシリンダ内周面に有する成形機用シリンダは、ライニング材の内層を薄くすることができ、耐摩性に優れている。 The cylinder for a molding machine having the above lining material on the inner peripheral surface of the cylinder can make the inner layer of the lining material thin and has excellent wear resistance.
また、上記のライニング材は、質量％で、炭化タングステン：35〜55％、コバルト：5〜10％、モリブデン：1％以下、クロム：10％以下、硼素：1〜3％、マンガン2％以下、鉄：5％以下、銅：2％以下、炭素：1％以下、残部ニッケルおよび不可避的不純物を含有するものとすることができる。 In addition, the above lining material is in mass%, tungsten carbide: 35 to 55%, cobalt: 5 to 10%, molybdenum: 1% or less, chromium: 10% or less, boron: 1-3%, manganese 2% or less , Iron: 5% or less, copper: 2% or less, carbon: 1% or less, remaining nickel and unavoidable impurities.
本発明によれば、遠心鋳造法によって、ニッケル基合金中に炭化タングステン粒子が分散してなる外層が厚く、分散した炭化タングステン粒子がほとんど存在せずほぼニッケル基合金からなる内層が薄いライニング材及びこれを有する成形機用シリンダを成形することができる。そして、本発明に係るライニング材は、表面硬度が高く、耐摩性に優れる。 According to the present invention, the outer layer formed by dispersing tungsten carbide particles in a nickel-based alloy is thick by centrifugal casting, and the inner layer formed of a nickel-based alloy is thin with almost no dispersed tungsten carbide particles and A molding machine cylinder having this can be molded. And the lining material which concerns on this invention has high surface hardness, and is excellent in abrasion resistance.
以下、本発明を実施するための形態について説明する。本発明は、遠心鋳造法によりシリンダ内周面に成形され、ニッケル基合金中に炭化タングステン粒子が分散した外層と、ほぼニッケル基合金からなる内層とを有するライニング材に係る。すなわち、図１のマクロ組織写真に示すように、ニッケル基合金中に炭化タングステン粒子が分散した層は比重が高いのでライニング材の外層を形成し、比重の低いほぼニッケル基合金からなる層はライニング材の内層を形成する。本発明において、この内層の厚さ（TS）は、ライニング材の厚さ（TS+TL）の5〜30%であり、20%以下にすることができる。図１の例の内層は、ライニング材の厚さの19%である。そして、本発明において、外層は、微細な炭化タングステン粒子が密集してなる炭化タングステン塊が、その微細な炭化タングステン粒子が散り敷かれたニッケル基合金の海に島状に点在した組織を有している。なお、上記のほぼニッケル基合金からなる内層とは、内層はニッケル基合金からなるものであるが、内層の一部に炭化タングステン粒子が観察されることを意味する。
Hereinafter, modes for carrying out the present invention will be described. The present invention relates to a lining material that is formed on the inner peripheral surface of a cylinder by a centrifugal casting method and has an outer layer in which tungsten carbide particles are dispersed in a nickel-based alloy and an inner layer that is substantially made of a nickel-based alloy. That is, as shown in the macro structure photograph of FIG. 1, the layer in which the tungsten carbide particles are dispersed in the nickel-based alloy has a high specific gravity, so that the outer layer of the lining material is formed, and the layer having a low specific gravity and consisting of a substantially nickel-based alloy is the lining. Form an inner layer of material. In the present invention, the thickness (TS) of the inner layer is 5-30% of the thickness of the lining material (TS + TL), and can be 20% or less. The inner layer in the example of FIG. 1 is 19% of the thickness of the lining material. In the present invention, the outer layer has a structure in which tungsten carbide blocks formed by densely packed fine tungsten carbide particles are scattered in islands in a nickel-based alloy sea in which the fine tungsten carbide particles are scattered. doing. The inner layer made of a substantially nickel-based alloy means that the inner layer is made of a nickel-based alloy, but tungsten carbide particles are observed in a part of the inner layer.
本発明に係るライニング材の外層部分の組織の例を図２に示す。図２は、外層部分の走査型電子顕微鏡（SEM）写真であり、白く輝いて観察される部分は炭化タングステンを示す。図２（ａ）は倍率が100倍のSEM写真である。図２（ｂ）は、図２（ａ）の画面中心部分の500倍の倍率のSEM写真である。図２（ａ）の画面中心部に観察される円形状の炭化タングステンは、外径が75μm程度で、1〜6μmの微細な炭化タングステンが密集して形成されている。このような円形状のものは、図２（ａ）に示されるように、ほぼ同等の外径を有しているが、その数は少なく、円形状のものが崩壊した形態のものの方が多い。 An example of the structure of the outer layer portion of the lining material according to the present invention is shown in FIG. FIG. 2 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of the outer layer portion, and the portion observed by shining white shows tungsten carbide. FIG. 2A is an SEM photograph with a magnification of 100 times. FIG. 2B is an SEM photograph at a magnification of 500 times the central portion of the screen in FIG. The circular tungsten carbide observed in the center of the screen in FIG. 2A is formed of dense tungsten carbide having an outer diameter of about 75 μm and 1 to 6 μm. As shown in FIG. 2 (a), such a circular shape has substantially the same outer diameter, but the number thereof is small, and the circular shape collapses more. .
上記の1〜6μmの微細な炭化タングステンが密集して形成された円形状のもの又はその崩壊したものの周囲は、1〜6μmの微細な炭化タングステンが一面に均一に分散している。すなわち、微細な炭化タングステン粒子が密集してなる炭化タングステン塊が、その微細な炭化タングステン粒子が散り敷かれたニッケル基合金の海に島状に点在しているように観察される。このような組織を有するライニング材は、平均粒径が1〜3μmの微細な炭化タングステン粒子を粒径30〜100μmの球形状に造粒して成形した造粒粉とニッケル基合金粉を用いて公知の方法で遠心鋳造を行うことにより成形することができる。従って、上記の1〜6μmの微細な炭化タングステンが密集して形成された円形状のもの又はその崩壊したものは、素材として供給された球状造粒粉に由来するものである。そして、ニッケル基合金の海に散り敷かれた1〜6μmの微細な炭化タングステンは、上記球状造粒粉の崩壊により供給されたものであると解される。SEM写真で円形状に観察されるものは、三次元的に観察すると球形であると解される。 The fine tungsten carbide of 1 to 6 μm is uniformly dispersed over the periphery of the circular shape in which the fine tungsten carbide of 1 to 6 μm is formed densely or the collapsed one. That is, the tungsten carbide lumps formed by densely packed fine tungsten carbide particles are observed to be scattered like islands in the nickel-based alloy sea where the fine tungsten carbide particles are scattered. The lining material having such a structure uses a granulated powder and a nickel-based alloy powder formed by granulating fine tungsten carbide particles having an average particle diameter of 1 to 3 μm into a spherical shape having a particle diameter of 30 to 100 μm. It can shape | mold by performing a centrifugal casting by a well-known method. Therefore, the circular shape in which the above 1 to 6 μm fine tungsten carbides are densely formed or the collapsed one is derived from the spherical granulated powder supplied as a raw material. And it is understood that 1 to 6 μm fine tungsten carbide scattered in the sea of nickel-based alloy is supplied by the collapse of the spherical granulated powder. What is observed in a SEM photograph in a circular shape is understood to be spherical when observed three-dimensionally.
上記1〜6μmの微細な炭化タングステンとして観察される微細粒子間の平均自由行程は3〜8μmである。また、外層を形成する炭化タングステンの面積率は、30〜50%である。図３は、図２（ａ）を利用して、円形状又は円形状が崩れているがなお球状造粒粉の一部であると認められる炭化タングステン塊に、外径60μmの白円板を重ねた図面である。画面中心部に円形状の炭化タングステン塊（A）が観察される。この炭化タングステン塊Aは、白円板（60μm）からはみ出す大きさ（75μm）を有している。炭化タングステン塊Bは、円形状が崩れて球状造粒粉の一部（1/4〜1/5）が残った形状をしている。炭化タングステン塊Cは、円形状が崩れているがなお球状造粒粉の多く（4/5〜5/6）が残った形状をしている。図３の視野において、白円板部分の面積率は11%である。すなわち、外層を形成する炭化タングステンの面積率から判断して、球状造粒粉又はその一部であると認められる炭化タングステン塊は全体の炭化タングステン量の10〜40％であると解される。このような炭化タングステン塊によりライニング材の耐摩性が確保される。 The mean free path between the fine particles observed as the fine tungsten carbide of 1 to 6 μm is 3 to 8 μm. The area ratio of tungsten carbide forming the outer layer is 30 to 50%. FIG. 3 is a cross-sectional view of FIG. 2A. A white disc having an outer diameter of 60 μm is applied to a tungsten carbide lump that is recognized to be a part of a spherical granulated powder. It is an overlapping drawing. A circular tungsten carbide lump (A) is observed in the center of the screen. The tungsten carbide block A has a size (75 μm) that protrudes from the white disk (60 μm). The tungsten carbide block B has a shape in which the circular shape is broken and a part (1/4 to 1/5) of the spherical granulated powder remains. Tungsten carbide lump C has a shape in which the circular shape is broken, but most of the spherical granulated powder (4/5 to 5/6) remains. In the field of view of FIG. 3, the area ratio of the white disk portion is 11%. That is, judging from the area ratio of tungsten carbide forming the outer layer, it is understood that the tungsten carbide ingot recognized as being a spherical granulated powder or a part thereof is 10 to 40% of the total amount of tungsten carbide. Such a tungsten carbide lump ensures the wear resistance of the lining material.
本発明に係るライニング材は、上述のように、外層が微細な炭化タングステン粒子が散り敷かれたニッケル基合金の海に炭化タングステン塊が点在する組織を有するので、内層の厚さを薄くすることができる。また、本発明に係るライニング材を有する成形機用シリンダを成形するためのボーリング又はホーニング加工の加工時間を短くすることができる。そして、ライニング材の摺動面が、微細な炭化タングステン粒子が散り敷かれたニッケル基合金の海に炭化タングステン塊が点在する組織になっているので、耐摩性に優れ、また、相手材の損傷を抑制することができる。 As described above, the lining material according to the present invention has a structure in which tungsten carbide lumps are scattered in the nickel-based alloy sea in which fine tungsten carbide particles are scattered on the outer layer, so that the thickness of the inner layer is reduced. be able to. Moreover, the processing time of the boring or honing process for shape | molding the cylinder for molding machines which has the lining material which concerns on this invention can be shortened. And since the sliding surface of the lining material has a structure in which tungsten carbide lumps are scattered in the nickel-based alloy sea in which fine tungsten carbide particles are scattered, it has excellent wear resistance, and Damage can be suppressed.
本発明に係るライニング材は、以下の組成にすることができる。すなわち、質量％で、炭化タングステン：35〜55％、コバルト：5〜10％、モリブデン：1％以下、クロム：10％以下、硼素：1〜3％、マンガン2％以下、鉄：5％以下、銅：2％以下、炭素：1％以下、残部ニッケルおよび不可避的不純物を含有するものとすることができる。 The lining material according to the present invention can have the following composition. That is, by mass%, tungsten carbide: 35 to 55%, cobalt: 5 to 10%, molybdenum: 1% or less, chromium: 10% or less, boron: 1-3%, manganese 2% or less, iron: 5% or less , Copper: 2% or less, carbon: 1% or less, remaining nickel and unavoidable impurities.
ニッケルおよびコバルトは、上記炭化タングステン粒子を分散させるニッケルおよび／またはコバルト合金基地を形成する成分であり、合計質量で35〜50％とする。これにより、炭化タングステン粒子が均一に分散したニッケルおよび／またはコバルト合金基地を形成させることができる。ライニング材は、ニッケルのみの基地とすることができるが、耐食性、耐キャビテーション・エロージョン性を向上させるにはコバルトを添加したニッケル・コバルト合金基地とするのが好ましい。 Nickel and cobalt are components that form a nickel and / or cobalt alloy matrix in which the tungsten carbide particles are dispersed, and the total mass is 35 to 50%. Thereby, a nickel and / or cobalt alloy base in which tungsten carbide particles are uniformly dispersed can be formed. The lining material can be a nickel-only base, but in order to improve corrosion resistance and cavitation erosion resistance, a nickel-cobalt alloy base to which cobalt is added is preferable.
ライニング材の強度や硬度の向上を図るため、モリブデン、クロム、棚素が追加される。モリブデン：1％以下、クロム：10％以下、瑚素：1〜3％とすることができる。また、珪素、マンガン、鉄、炭素については、珪素：1〜3％、マンガン：2％以下、鉄：5％以下、炭素：1％以下とすることができる。なお、鉄は、耐食性を低下させるので5％以下とするのがよい。銅は耐食性を向上させるためライニング材に添加するのがよいが、その添加量は2％以下にするのがよい。 Molybdenum, chromium, and shelf elements are added to improve the strength and hardness of the lining material. Molybdenum: 1% or less, chromium: 10% or less, silicon: 1-3%. Moreover, about silicon, manganese, iron, and carbon, it can be set as silicon: 1-3%, manganese: 2% or less, iron: 5% or less, carbon: 1% or less. In addition, since iron reduces corrosion resistance, it is good to make it 5% or less. Copper is preferably added to the lining material in order to improve the corrosion resistance, but the addition amount is preferably 2% or less.
粒径が1〜3μmの微細な炭化タングステン粒子を粒径30〜100μmの球形状に造粒した造粒粉を用いて遠心鋳造により成形したライニング材（発明例）と、炭化タングステン粒子の平均粒径が8〜10μmの球状粉末を用いて遠心鋳造により成形したライニング材（比較例）の組織観察、摩耗試験及び強度試験を行った。上記発明例の造粒粉は、市販のCoを結合剤とする炭化タングステン造粒粉を用いた。比較例の球状粉末は、パラタングステン酸アンモニウムを還元、炭化して調製した。表１に、発明例のライニング材と比較例のライニング材の組成を示す。 Lining material (invention example) formed by centrifugal casting using granulated powder obtained by granulating fine tungsten carbide particles with a particle size of 1 to 3 μm into a spherical shape with a particle size of 30 to 100 μm, and average particles of tungsten carbide particles Microstructure observation, wear test, and strength test were performed on a lining material (comparative example) formed by centrifugal casting using spherical powder having a diameter of 8 to 10 μm. As the granulated powder of the above invention examples, a tungsten carbide granulated powder using commercially available Co as a binder was used. The spherical powder of the comparative example was prepared by reducing and carbonizing ammonium paratungstate. Table 1 shows the compositions of the inventive lining material and the comparative lining material.
組織観察は倍率100倍、200倍、500倍及び1000倍のSEM写真により行い、200倍のSEM写真を基に画像解析ソフトQuick Grain（株式会社イノテック）を利用して炭化タングステンの面積率及び平均自由行程の測定を行った。図４に発明例の200倍のSEM写真を示す。図５に比較例の500倍のSEM写真を示す。発明例の場合は、面積率43.8%、平均自由行程4.1μmであった。一方、比較例の場合は、面積率28.4%、平均自由行程14μmであった。なお、測定値は5点平均である。 Tissue observation is performed with SEM photographs at magnifications of 100, 200, 500, and 1000, and the area ratio and average of tungsten carbide using image analysis software Quick Grain (Innotech Co., Ltd.) based on 200 times SEM photographs. The free stroke was measured. FIG. 4 shows a 200 times SEM photograph of the inventive example. FIG. 5 shows a 500 times SEM photograph of the comparative example. In the case of the inventive example, the area ratio was 43.8% and the mean free path was 4.1 μm. On the other hand, in the case of the comparative example, the area ratio was 28.4% and the mean free path was 14 μm. The measured value is an average of 5 points.
図５において、点在する粒子が炭化タングステンである。比較例のSEM写真によると、20μm以下の種々の大きさの炭化タングステンが均等に分散しており、発明例のように微細な炭化タングステンが密集した組織は見られない。 In FIG. 5, the scattered particles are tungsten carbide. According to the SEM photograph of the comparative example, tungsten carbides of various sizes of 20 μm or less are evenly dispersed, and there is no dense structure of fine tungsten carbide as in the inventive example.
摩耗試験は、ASTM G65に基づく砂摩耗試験と、大越式摩耗試験機によるすべり摩耗試験を行った。砂摩耗試験は、ホイール回転速度200rpm、荷重130N、試験時間10minであった。試験結果を試験片のロックウェル硬さ（HRC）と合わせて図６に示す。すべり摩耗試験は、ライニング材を固定試験片とし、SKD11材を回転試験片とした。すべり速度2.34m/s、すべり距離200m、最終荷重185Nであった。試験結果を図７に示す。 For the wear test, sand wear test based on ASTM G65 and sliding wear test using Ogoshi type wear tester were conducted. In the sand abrasion test, the wheel rotation speed was 200 rpm, the load was 130 N, and the test time was 10 min. The test results are shown in FIG. 6 together with the Rockwell hardness (HRC) of the test piece. In the sliding wear test, the lining material was a fixed test piece and the SKD11 material was a rotating test piece. The sliding speed was 2.34 m / s, the sliding distance was 200 m, and the final load was 185 N. The test results are shown in FIG.
図６に示すように、砂摩耗試験において発明例の摩耗体積は1.9mm3であるのに対し、比較例の摩耗体積は6.6mm3であり、発明例の摩耗体積は比較例の摩耗体積の30%以下になっている。また、発明例のロックウェル硬さはHRC65.1で、比較例のロックウェル硬さHRC60.7より高くなっている。 As shown in FIG. 6, in the sand wear test, the wear volume of the inventive example is 1.9 mm 3 , whereas the wear volume of the comparative example is 6.6 mm 3 , and the wear volume of the inventive example is equal to the wear volume of the comparative example. Less than 30%. In addition, the Rockwell hardness of the inventive example is HRC65.1, which is higher than the Rockwell hardness of the comparative example HRC60.7.
図７に示すように、すべり摩耗試験において発明例のライニング材の摩耗体積は0.12 mm3、比較例のライニング材の摩耗体積は0.13mm3である。発明例の摩耗体積は、比較例の摩耗体積よりわずかに小さくなっている。一方、発明例のSKD11材の摩耗体積は0.54mm3、比較例のSKD11材の摩耗体積は0.64mm3である。すなわち、発明例のライニング材は、すべり摩耗試験において特に相手材への攻撃性が少ないという利点を有する。 As shown in FIG. 7, in the sliding wear test, the wear volume of the lining material of the inventive example is 0.12 mm 3 , and the wear volume of the lining material of the comparative example is 0.13 mm 3 . The wear volume of the inventive example is slightly smaller than the wear volume of the comparative example. On the other hand, the wear volume of the SKD11 material of the inventive example is 0.54 mm 3 , and the wear volume of the SKD11 material of the comparative example is 0.64 mm 3 . That is, the lining material of the invention example has an advantage that the aggressiveness to the counterpart material is particularly small in the sliding wear test.
強度試験は、JIS R1601に準じた三点曲げ抗折試験により行った。発明例の曲げ強さは820MPa、比較例の曲げ強さは795MPaであった。発明例は、曲げ強度において比較例と同等以上の強度を有している。 The strength test was performed by a three-point bending test according to JIS R1601. The bending strength of the inventive example was 820 MPa, and the bending strength of the comparative example was 795 MPa. The inventive example has a bending strength equal to or greater than that of the comparative example.
Claims (7)
前記内層は、その厚さが前記ライニング材の厚さの5〜30%であり、
前記外層は、微細な炭化タングステン粒子が密集してなる炭化タングステン塊が、その微細な炭化タングステン粒子が散り敷かれたニッケル基合金の海に島状に点在した組織を有するライニング材。 A lining material having an outer layer in which tungsten carbide particles are dispersed in a nickel-based alloy provided on a cylinder inner peripheral surface, and an inner layer made of a nickel-based alloy ,
The inner layer has a thickness of 5-30% of the thickness of the lining material,
The outer layer is a lining material having a structure in which tungsten carbide lumps formed by densely packed fine tungsten carbide particles are scattered in islands in a nickel-based alloy sea in which fine tungsten carbide particles are scattered.
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