JPH01139737A

JPH01139737A - シリンダー用内面硬化材

Info

Publication number: JPH01139737A
Application number: JP62298100A
Authority: JP
Inventors: Masami Yoshitake; 吉武　雅美; Kaneyuki Hidaka; 日高　謙之
Original assignee: Fukuda Metal Foil and Powder Co Ltd
Current assignee: Fukuda Metal Foil and Powder Co Ltd
Priority date: 1987-11-26
Filing date: 1987-11-26
Publication date: 1989-06-01
Also published as: JPH0356300B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野］本発明はプラスチック成形機、押出機等のシリンダー内
面に遠心ライニング法で溶着して用いられる内面硬化材
に関するものである。

（従来の技術〕プラスチックの成形機、押出機等のシリンダー内面は稼
働時にスクリューとの摩擦及び樹脂または樹脂に加えら
れた添加材による摩耗や腐食などが発生し、これを防止
するために耐摩耗性と耐食性を兼ね備えた材料が要求さ
れている。

こうした要求から、近年、耐摩耗・耐食性合金を遠心ラ
イニング法でシリンダー内面に溶着したパイメタリック
シリンダーが多く用いられるようになっている。

この遠心ライニング法で溶着して用いられる内面硬化材
としては、 ■Ｃｒ５〜１０％、Ｂ　２．５〜４％、Ｃｏ　４０〜４
５％、Ｎｉ　４０〜４５χ■Ｃｒ５〜ｌＯ％、８２．５
〜４２．Ｎｉ　２Ｘ以下、Ｃｏ残部■Ｃｒ５〜１０％、
Ｂ　２．５〜４Ｘ、Ｓｉ　２．５〜１０％、Ｃｏ　３５
〜４５Ｘ、Ｎｉ残部などが知られ、上記■を改良したものとして、特公昭５
６−５３６２６には、経済的目的から、高価なＣＯをＮ
ｉこ置き換えた、 ■Ｃｒ５〜１０％、Ｂ　２．５〜４％、Ｓｉ　２．５〜
１０Ｚ、Ｃｏ　５〜３５％、Ｎｉ残部が開示されている。

さらに上記■を、改良したものとして、特公昭６０−５
８２９３には、遠心ライニング法による内面硬化層の欠
陥を少なくする目的から、凝固区間温度を狭くした、 ■Ｃｒ６〜１１％、８２〜４％、Ｓｉ　０．８〜３％、
Ｃ０．１〜０．４χ。

Ｃｕ０．５〜２．Ｏ％、Ｍｎ　０．５〜１．２Ｌ　Ｆｅ
　１％以下、Ｎｉ　３８〜４４％、Ｃｏ残部などが開示されている。

また、特公報５Ｂ−１０４５８には硬質粒子を分散させ
る内面硬化層のマトリックス材として溶射溶着用材料で
は従来公知のＮｉ基及びＣｏ基自溶性合金、即ち、 ■Ｃｒ　０．５〜１６％、Ｂ　０．５〜４％、Ｓｉ　１
．０〜５．０％、Ｇ　０．２〜１，０％、Ｆｅ　０．２
〜４％、Ｎｉ残部■Ｃｒ　０．５〜１６％、Ｂ　０．５
〜４％、Ｓｉ　１．０〜５．０％、Ｇ　０．２〜１．０
ＬＷ　４〜１２Ｘ、Ｎｉ　０．２〜１２％、Ｃｏ残部が
開示されている。

さらに上記■を改良したものとして、特開昭６１−２５
４４９には、遠心ライニング法による内面硬化層の欠陥
を少なくする目的から、凝固区間温度を狭くした、 ■Ｃｒ５〜２０％、Ｂ２〜４．５％、Ｓｉ　０．６〜２
Ｘ、Ｃ０．３〜１．５％、−５〜１５％、Ｎｉ残部が開示されている。

以上のごとく、数多くの内面硬化材が提案されており、
これらの材料で内面硬化層を施されたハイクリックシリ
ンダーは、以前からある内面を窒化処理された鋼製シリ
ンダーよりも耐久性に優れている。

しかしながら、樹脂等の種類によってはこれら材料によ
る内面硬化層でも腐食摩耗が起こり、その耐食性は必ず
しも満足できるものではない。

〔本発明が解決しようとする問題点〕

本発明は上記従来の内面硬化材の欠点を解消しようとす
るもので、耐食性をさらに改善し、しかも耐摩耗性を維
持し、かつ、遠心ライニング法による内面硬化層が欠陥
なく健全であるような新規の合金を提供することである
。

本発明者等は内面硬化材の耐食性改善を目的として、前
述した従来公知の各種合金の硫酸、塩酸、硝酸水溶液中
での腐食試験を行った結果、下記のことがわかった。

（ｉ）Ｎｉ基合金は、硫酸、塩酸に対する耐食性は比較
的良好だか、硝酸に対する耐食性は極めて悪い。

（ｉｉ）Ｃｏ基合金は、硫酸に対する耐食性は比較的良
好だが、硝酸に対する耐食性が著しく悪く、また塩酸に
対する耐食性も極めて悪い。

（ｉｉｉ　）Ｎｉ−Ｃｏ基合金は、上記Ｎｉ基、　Ｃｏ
基合金の中間的な性質、即ち、塩酸、硝酸に対する耐食
性が劣っている。

以上のことより上記３種類の酸全てに優れた耐食性を示
す新規な合金を検討した結果、Ｃｏ基合金のＣｒ含有量
を増加させることにより硝酸に対する耐食性を大幅に改
善できること、さらにＭｏ、Ｃｕを添加することにより
塩酸に対する耐食性を改善できることを見い出し、組成
の検討の結果、硫酸、塩酸、硝酸いずれの酸に対しても
耐食性の優れた合金を得たものである。さらに、この合
金は硬さや耐摩耗性についても従来公知の内面硬化材と
同等もしくは優れており、また遠心ライニング法による
内面硬化層は欠陥もなく健全であるものが得られること
が明らかになった。

〔問題を解決するための手段〕

本発明の合金は、重量でＣｒ　１８〜２４％、Ｂ　３．
０〜３．５Ｘ、Ｓｉ　　１．０〜４．０％、Ｍｏ　０．
５〜５．０％、Ｃｕ　０．５〜５．０！、Ｗ　５．０Ｃ
以下、Ｎｉ　３．０％以下、　Ｆｅ　２．０％以下、Ｃ
０，５Ｘ以下、残部Ｇｏ及び不可避的不純物からなるシ
リンダー用内面硬化材である。

〔作用〕

本発明の成分限定理由を以下に述べる。以下％は重量％
とする。

Ｃｒ　１８〜２４２ＣｒはＣＯを主体とするマトリックスに固溶して、合金
の耐食性を向上させる。特にＣｒの多量添加により、従
来のＣｏ基合金の欠点であった対硝酸耐食性の改善に寄
与するが、１８χ未満ではその効果が少い。一方、２４
χを超えるとクロム硼化物の晶出が見られ、合金の固液
共存域（前述の凝固区間温度と同意味）が広がっている
ので好ましくない。

従って、その含有量を１８〜２４χに定めた。

８３．０〜３．５χ ＢはＣｒ主体とする高硬度の硼化物を形成し、合金の硬
さを高め、耐摩耗性を向上させる。また、この硼化物と
Ｃｏ固溶体との共晶反応により合金の融点を下げる働き
もする。Ｂが３．０χ未満では合金の硬さが不足するこ
とと亜共晶組織となり合偽の固液共存域が広がり好まし
くない。一方、３．５χを超えると合金の硬さが高すぎ
、脆性が増大することと、過共晶組織となり固液共存域
が広がり好ましくない。従って、その含有量を３．０〜
３．５ｚに定めた。

Ｓｔ　１．０〜４．０χ ＳｉはＣｏに固溶して合金の硬さを高め、耐摩耗性を向
上させるとともに、耐食性も向上させるが、１．０χ未
満ではその効果が十分でなく、４．０χを超えると硬さ
が高くなり合金の脆性が増大するので好ましくない。従
って、その含有量を１．０〜４．０χに定めた。

Ｍｏ　０．５〜５．０％、　Ｃｕ　０．５〜５．０χＭ
ｏ、ＣｕはＣｏに固溶して合金の耐食性を向上させる。

特に、Ｍｏ、Ｃｕ添加により、従来のＣｏ基合金の欠点
であった対塩酸耐食性を改善する。

第１図に、Ｃｒ　２１．０％、Ｂ　３．２％、Ｓｉ　２
．０％、Ｗ　４．０％、Ｎｉ２．５％、Ｆｅ　１．５％
、Ｃ０．０８％、Ｃｏ残部の組成を有するＣ。

基合金にＭｏ、Ｃｕを添加したときの対塩酸耐食性を示
す。第１図かられかるようにＭｏ、Ｃｕの添加により対
塩酸耐食性が従来のＮｉ基合金並みまで改善される。Ｍ
ｏ、Ｃｕの添加量が０．５χ未満では耐食性改善効果が
不十分であり、５．０χを超えると添加量の割には改善
効果が認められず、しかも合金の固液共存域が広がり好
ましくない。従ってその含有量をともに０．５〜５．０
χに定めた。

Ｗ５．０％以下讐はＣｏに固溶して合金の強度を高め、しかも耐食性、
耐摩耗性向上にも寄与するが、５．０χを超えると−を
主体とする硼化物品を形成し、合金の靭性を阻害するも
ので、その含有量を５．０％以下に定めた。

Ｎｉ　３．０％以下ＮｉはＣｏ中に少量含まれることが多いため、Ｎｉの影
響を調べた。その結果、Ｎｉ　３．０％以下では硬さ、
耐食性等に影響を及ぼさないが、３．０χを超えると合
金の硬さが急激に低下するため、その含有量を３．０％
以下に定めた。

Ｆｅ　２．０％以下、　Ｃ０，５Ｘ以下原料や溶解時に
不純物として混入のおそれのある、Ｆｅ、Ｃについてそ
の影響を調べた。その結果Ｆｅが２．０χを超えると耐
食性が低下する傾向を示し、またＣが０．５χを超える
と硬さが上昇し、合金の靭性が低下する傾向を示した。

しかし、Ｆｅ　２．０％以下、Ｃ０．５％以下では特に
その影響は認められながった。従って含有量をＦｅ　２
．０％以下、Ｃ０．５％以下に定めた。

〔実施例〕

先ず、本発明の合金（試料Ｎα１〜４）と比較例として
、従来公知のＣｏ基合金（試料Ｎα５）及び従来公知の
Ｎｉ基合金（試料Ｎｏ、６　）について腐食試験と硬さ
及び融点測定を行った。表−１に合金組成とその結果を
示す。

各試料は原料にＣｏ＋　Ｃｒ、　Ｇｏ−Ｂ＋　Ｓｉ＋　
Ｍｏ、　Ｃｕ、　Ｗ、　Ｆｅ、　Ｍｎ＋Ｎｉ、Ｃｒ−Ｃ
を用い、表−１の組成になるように配合し、電気炉でＡ
ｒ雰囲気中１４５０″Ｃで溶解し合金化した。

合金化した溶湯を１３φＸ　１００ｍｍの黒鉛鋳型に鋳
造し、鋳造丸棒から、１２φＸ１２ｍｍの腐食試験片を
切出した。この試験片を５０°Ｃに保持した５０χ硫酸
。

５０χ塩酸、５ｏｚ硝酸水溶液中に溶浸し、２４時間放
置後の腐食減量を測定し、その結果をｍｇ／ｃｆｆ１．
ｈｒの単位で求めた。

表−１に示すように、本発明の合金は、従来のＣｏ５合
金の欠点であった対硝酸耐食性が飛躍的に改善されてお
り、しかも従来のＣｏ基合金が劣っていた対塩酸耐食性
もＮｉ基合金に比肩する耐食性に改善されている。さら
に、対硫酸耐食性も従来合金より一段とすぐれているこ
とが認められた。

硬さの測定は前記腐食試験に用いた鋳造丸棒を切り出し
て用い、ロンフラニルＣスケールで測定した。表−１に
示すように、本発明の合金は従来合金とほぼ同等の硬さ
を示すことが認められ、耐摩耗性にも優れていることを
示唆している。

融点の測定は、前記同様の操作で溶解・合金化した溶湯
中に熱電対を挿入し、１４５０°Ｃ〜９００°Ｃまでの
連続凝固曲線を描かせ求めた。表−１に示すように、本
発明の合金の固相線と液相線との差、即ち、固液共存域
は従来合金のそれに比べ同等もしくは小さいことが認め
られ、遠心ライニング法による内面硬化層は欠陥もなく
健全であるものが得られることを示唆している。

次に、本発明の合金、試料Ｎｏ、　１のアトマイズ粉（
−１００メソシユ）を用い、遠心ライニング法による内
面硬化層の形成試験を行った。外径１２０ｍｍ、内径４
１．５ｍｍ、長さ８５０ｍｍのＳ０Ｍ４４０製シリンダ
ーに、内面硬化層厚さが３ｍｍになるように必要量の前
記粉末を入れ、シリンダー両端に鋼製蓋を溶接して封じ
た。これを１２００°Ｃに保持されて炉中に入れ加熱し
シリンダー内の粉末を溶融させた後、炉から取り出し遠
心機に組込み、シリンダーに約２００Ｏｒ、ｐ、ｍの回
転を与えながら室温まで徐冷した。冷却したシリンダー
を機械加工等により、外径１００ｍｍ、内径３７．５ｍ
ｍ、長さ８００ｍｍに仕上げた。内面硬化層は健全でひ
け巣やピンホール等の欠陥は全く認められなかった。ま
た内面硬化層の硬さはＩＩＲＣ５６〜５８で十分満足で
きる硬さを示した。

最後に、上記のようにして得られたバイメタリンクシリ
ンダ−のフィールドテストを行った。

テスト条件は、成形樹脂としてＰＰＳ　（ポリフェニレ
ンサルファイド）に４０χガラス繊維を混合したものを
用い、使用温度２９０〜３３５°Ｃであった。

３８万ショット後内面硬化層の状態を調査したところ、
最も摩耗した個所でも１４μｌと小さく、かつ腐食は全
く認められなかった。この結果は、従来公知のＣｏ基、
　Ｎｉ基、Ｎｉ−Ｃｏ基合金の内面硬化層が１０〜１５
万シヨツトで５０μｍ以上の腐食摩耗を起こし、使用で
きなくなるものに比べ、大幅に耐久性が向上しているこ
とを示している。以上より、本発明の合金による内面硬
化層は特に優れた耐食性を有し、そのためフィールドテ
スト環境下での腐食摩耗を防止でき、耐久性が向上した
ものと判断することができる。

〔発明の効果〕

以上詳述したごとく、本発明の合金は特に優れた耐食性
を有し、しかも耐摩耗性にも優れており、かつ遠心ライ
ニング法による内面硬化層は欠陥もなく健全性が高いと
いう性質を有している。

従って、本発明の合金を用いて、遠心ライニング法によ
り内面硬化層を施されたパイメタリックシリンダーの耐
久性は飛躍的に伸び、その経済的効果は極めて大きい。

また、本発明の合金粉末を用いて、ＨＩＰ法により内面
効果層を施すこともできる。

Claims

【特許請求の範囲】

重量でＣｒ１８〜２４％、Ｂ３．０〜３．５％、Ｓｉ１
．０〜４．０％、Ｍｏ０．５〜５．０％、Ｃｕ０．５〜
５．０％、Ｗ５．０％以下、Ｎｉ３．０％以下、Ｆｅ２
．０％以下、Ｃ０．５％以下、残部Ｃｏ及び不可避的不
純物からなるシリンダー用内面硬化材。