JPH0114996B2 - - Google Patents
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- JPH0114996B2 JPH0114996B2 JP2967082A JP2967082A JPH0114996B2 JP H0114996 B2 JPH0114996 B2 JP H0114996B2 JP 2967082 A JP2967082 A JP 2967082A JP 2967082 A JP2967082 A JP 2967082A JP H0114996 B2 JPH0114996 B2 JP H0114996B2
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
- C23C4/18—After-treatment
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Description
本発明は純銅、黄銅、Be−Cu、Cu−Ni等、
Cuベースの母材にＷ、Mo等の高融点金属、WC、
VC、Mo2C、TiC、SiO、Si3N4などの炭化物、
窒化物、Al2O3BeOなどの酸化物、Co基、Ni基
など超耐熱合金の粉末の一種または二種以上の粉
末を含むCuまたはCu合金粉末を溶射したのち、
HIPで高温加圧し、コーテイング層の境界からの
剥離に対する抵抗性を改善するとともに、コーテ
イング層自体の緻密性、相互密着性を改善し、各
種熱間加工用としてきわめてすぐれた性能を得る
ことのできる新しい複合工具材料に関するもので
ある。 Ｗ、Mo等の高融点金属、WC、VC、SiC、
Si3N4等の炭化物、窒化物、Al2O3、BeOなどの
酸化物またCo基、Ni基超耐熱合金は、そのすぐ
れた高温強度、耐摩耗性、耐食性などのために、
工具表面にプラズマ溶射やガス溶射などの溶射を
施され、使用されている例はある。 しかしながら、問題点として母材への拡散接合
が生じにくく、使用時の機械的作業応力や熱衝撃
により割れを生じることがあり、かならずしも十
分には活用されていない。 また、Co基、Ni基合金は熱伝導性がわるく、
この面からも熱衝撃割れを生じやすい等の問題点
があつた。 本発明は被溶接母材として熱伝導性の大きい
CuまたはCu合金を用い、さらに溶射材としては、
CuまたはCu合金粉末に上記Ｗ、Mo、炭化物、
窒化物酸化物、Co基超耐熱合金、Ni基超耐熱合
金の粉末を混合したものを溶射し、さらにHIPに
より800〜1250℃の高温で加圧し、境界部のCuま
たはCu合金同志またはCu、Cu合金母材に対する
Ｗ、Mo、WC、SiC、Al2O3超耐合金などの密着
性を向上させ、大きな耐熱衝撃性といあまつて熱
応力を低減し、使用中に剥離、割れを生ぜず、良
寿命を与える新しい複合熱間金型材料とその製造
方法に関するものである。 第１表に本発明材料の母材と溶射材の組合せ、
溶射条件、熱間静水圧の条件と熱間静水圧加工に
おける耐剥離性改善効果を示す。
Cuベースの母材にＷ、Mo等の高融点金属、WC、
VC、Mo2C、TiC、SiO、Si3N4などの炭化物、
窒化物、Al2O3BeOなどの酸化物、Co基、Ni基
など超耐熱合金の粉末の一種または二種以上の粉
末を含むCuまたはCu合金粉末を溶射したのち、
HIPで高温加圧し、コーテイング層の境界からの
剥離に対する抵抗性を改善するとともに、コーテ
イング層自体の緻密性、相互密着性を改善し、各
種熱間加工用としてきわめてすぐれた性能を得る
ことのできる新しい複合工具材料に関するもので
ある。 Ｗ、Mo等の高融点金属、WC、VC、SiC、
Si3N4等の炭化物、窒化物、Al2O3、BeOなどの
酸化物またCo基、Ni基超耐熱合金は、そのすぐ
れた高温強度、耐摩耗性、耐食性などのために、
工具表面にプラズマ溶射やガス溶射などの溶射を
施され、使用されている例はある。 しかしながら、問題点として母材への拡散接合
が生じにくく、使用時の機械的作業応力や熱衝撃
により割れを生じることがあり、かならずしも十
分には活用されていない。 また、Co基、Ni基合金は熱伝導性がわるく、
この面からも熱衝撃割れを生じやすい等の問題点
があつた。 本発明は被溶接母材として熱伝導性の大きい
CuまたはCu合金を用い、さらに溶射材としては、
CuまたはCu合金粉末に上記Ｗ、Mo、炭化物、
窒化物酸化物、Co基超耐熱合金、Ni基超耐熱合
金の粉末を混合したものを溶射し、さらにHIPに
より800〜1250℃の高温で加圧し、境界部のCuま
たはCu合金同志またはCu、Cu合金母材に対する
Ｗ、Mo、WC、SiC、Al2O3超耐合金などの密着
性を向上させ、大きな耐熱衝撃性といあまつて熱
応力を低減し、使用中に剥離、割れを生ぜず、良
寿命を与える新しい複合熱間金型材料とその製造
方法に関するものである。 第１表に本発明材料の母材と溶射材の組合せ、
溶射条件、熱間静水圧の条件と熱間静水圧加工に
おける耐剥離性改善効果を示す。
【表】
【表】
比較材B′C′K′H′はそれぞれBCKHと同じ原料
で同一溶射方法によるものであるがHIP処理のな
いもの、B″H″Pは溶射母材として熱伝導性がＣ
系合金よりも小さいFeベースを用い、溶射後
HIP処理を施さないものである。 剥離発生までの熱衝撃回数のテストはそれぞれ
20mmφ×10mmｔの試験片に1.0mm厚さ溶射のもの
および溶射後熱間静水圧プレス加工したものにつ
き、700℃火焔加熱（20mmφ）強衝風冷却（20
℃）の熱衝撃処理を施し、境界剥離を生じるまで
の繰返回数を求め、B′C′K′H′のそれを100として
指数で示したものである。 Ｂ−B′、Ｃ−C′、Ｋ−K′、Ｈ−H′其の他の対
比にみられるように剥離発生までの衝撃回数は大
きく改善されている。 これはHIP処理によるコーテイング境界および
コーテイング層内の接合性の改善効果によるもの
である。 またＢ−B″、Ｈ−H″、Ｃ−Ｐの対比にみられ
るように、Feベースの母材の場合に対比して、
またCu粉を含まないＷ等の単独溶射の場合に対
比してCuベース母材を使用およびCu粉を溶射材
として含むことによる明らかな優位性をみとめる
ことができる。 これは母材としてのCuあるいはCu合金の熱伝
導性が大きいこと、Ｗなど高融点金属粉や炭化物
粉などを溶射粉としてのCuがバインダーとして
これらを保持し、かつCu自身は母材により大き
い密着性を持つて接合するためである。 第２表に本発明材料および比較材料の高温にお
ける耐焼付摩耗試験の結果を示す。試験片は円柱
状で端面に同様に溶射処理を施したのち熱間静水
圧により加圧処理を施した本発明材料と熱間静水
圧加圧処理を施さない比較材料につき高速
（1700rpm）で回転させつつ、端面を700℃の赤熱
鋼材（S45C）に摩擦接触させ焼付の起らない限
界荷重を求め、それぞれの比較材のそれを100と
して同様に指数で示したものである。
で同一溶射方法によるものであるがHIP処理のな
いもの、B″H″Pは溶射母材として熱伝導性がＣ
系合金よりも小さいFeベースを用い、溶射後
HIP処理を施さないものである。 剥離発生までの熱衝撃回数のテストはそれぞれ
20mmφ×10mmｔの試験片に1.0mm厚さ溶射のもの
および溶射後熱間静水圧プレス加工したものにつ
き、700℃火焔加熱（20mmφ）強衝風冷却（20
℃）の熱衝撃処理を施し、境界剥離を生じるまで
の繰返回数を求め、B′C′K′H′のそれを100として
指数で示したものである。 Ｂ−B′、Ｃ−C′、Ｋ−K′、Ｈ−H′其の他の対
比にみられるように剥離発生までの衝撃回数は大
きく改善されている。 これはHIP処理によるコーテイング境界および
コーテイング層内の接合性の改善効果によるもの
である。 またＢ−B″、Ｈ−H″、Ｃ−Ｐの対比にみられ
るように、Feベースの母材の場合に対比して、
またCu粉を含まないＷ等の単独溶射の場合に対
比してCuベース母材を使用およびCu粉を溶射材
として含むことによる明らかな優位性をみとめる
ことができる。 これは母材としてのCuあるいはCu合金の熱伝
導性が大きいこと、Ｗなど高融点金属粉や炭化物
粉などを溶射粉としてのCuがバインダーとして
これらを保持し、かつCu自身は母材により大き
い密着性を持つて接合するためである。 第２表に本発明材料および比較材料の高温にお
ける耐焼付摩耗試験の結果を示す。試験片は円柱
状で端面に同様に溶射処理を施したのち熱間静水
圧により加圧処理を施した本発明材料と熱間静水
圧加圧処理を施さない比較材料につき高速
（1700rpm）で回転させつつ、端面を700℃の赤熱
鋼材（S45C）に摩擦接触させ焼付の起らない限
界荷重を求め、それぞれの比較材のそれを100と
して同様に指数で示したものである。
【表】
本発明材料の焼付臨界荷重が明らかに大きいこ
とがわかる。これは溶射境界における接着力の強
化および溶射層自体の相互密着性の改善効果、ま
たB′−B″、H′−H″、B′−Ｐの対比からわかるよ
うにFeベースの母材の場合よりも明らかに高い
のは母材の熱伝導率が大きく、摩擦面の昇温が相
対的に低く抑えられるためである。 第３表に本発明材料および比較材料の溶湯滴下
試験における焼付状くわれ発生までの滴下回数
（比）を示す。 試料は20mmt×50mmw×80mmで、50mmw試験面
を水平軸に対し45゜傾けて固定し、150mm上方より
1600℃の18Ni−8Crオーステナイトステンレス鋼
の溶湯20grを繰返えし滴下した場合のくわれによ
る焼付開始までの繰返回数を溶射ままの比較材料
のそれを100として指数で示したものである。 本発明材料はくわれによる焼付発生までの繰返
回数が明らかに大きいことがわかる。これは本発
明材料の溶射層の母材への密着性、溶着層自体が
緻密で耐熱衝撃性が大きく、ヒートクラツク、剥
離を生じにくく、その結果として溶湯と母材との
直接接触がより多い繰返回数に至るまで効果的に
さまたげられること、また比較のFeベース母材
の場合との対比ではCu系をベースとする本発明
材の方が熱伝導率が大きいため、溶湯滴下を受け
た部分に生じる熱応力が小さく、したがつてこれ
による剥離を生じにくく、同様に溶湯と母材との
直接接触がより多い繰返回数に至るまで効果的に
さまたげられることによるものである。
とがわかる。これは溶射境界における接着力の強
化および溶射層自体の相互密着性の改善効果、ま
たB′−B″、H′−H″、B′−Ｐの対比からわかるよ
うにFeベースの母材の場合よりも明らかに高い
のは母材の熱伝導率が大きく、摩擦面の昇温が相
対的に低く抑えられるためである。 第３表に本発明材料および比較材料の溶湯滴下
試験における焼付状くわれ発生までの滴下回数
（比）を示す。 試料は20mmt×50mmw×80mmで、50mmw試験面
を水平軸に対し45゜傾けて固定し、150mm上方より
1600℃の18Ni−8Crオーステナイトステンレス鋼
の溶湯20grを繰返えし滴下した場合のくわれによ
る焼付開始までの繰返回数を溶射ままの比較材料
のそれを100として指数で示したものである。 本発明材料はくわれによる焼付発生までの繰返
回数が明らかに大きいことがわかる。これは本発
明材料の溶射層の母材への密着性、溶着層自体が
緻密で耐熱衝撃性が大きく、ヒートクラツク、剥
離を生じにくく、その結果として溶湯と母材との
直接接触がより多い繰返回数に至るまで効果的に
さまたげられること、また比較のFeベース母材
の場合との対比ではCu系をベースとする本発明
材の方が熱伝導率が大きいため、溶湯滴下を受け
た部分に生じる熱応力が小さく、したがつてこれ
による剥離を生じにくく、同様に溶湯と母材との
直接接触がより多い繰返回数に至るまで効果的に
さまたげられることによるものである。
【表】
【表】
以上、本発明材料は母材として熱伝導率の大き
いCuまたはCu合金材料を用い、これにＷ、Mo
等の高融点金属、WC、VC等の炭化物、Si3N4等
の窒化物Al2O3、BeOなどの酸化物、Co基、Ni
基等超耐熱合金粉末をCuまたはCu合金の粉末に
混合したものを溶射し、溶射層自体の緻密化、相
互接合性を大きく改善し、またCu系母材とCu粉
を含む溶射材との組合せによるすぐれた熱伝導性
により高融点金属鋳造用金型用途などの過酷な熱
衝撃、溶損作用に耐え、また高速高摩擦条件下で
の使用における摩耗焼付作用に耐え、長寿命を与
える新しい複合熱間工具材料を提供するものであ
る。
いCuまたはCu合金材料を用い、これにＷ、Mo
等の高融点金属、WC、VC等の炭化物、Si3N4等
の窒化物Al2O3、BeOなどの酸化物、Co基、Ni
基等超耐熱合金粉末をCuまたはCu合金の粉末に
混合したものを溶射し、溶射層自体の緻密化、相
互接合性を大きく改善し、またCu系母材とCu粉
を含む溶射材との組合せによるすぐれた熱伝導性
により高融点金属鋳造用金型用途などの過酷な熱
衝撃、溶損作用に耐え、また高速高摩擦条件下で
の使用における摩耗焼付作用に耐え、長寿命を与
える新しい複合熱間工具材料を提供するものであ
る。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ Cu基母材料に高融点金属、硬質炭化物、硬
質窒化物、Co基、Ni基超耐熱合金、および硬質
潤滑性酸化物から選ばれる粉末の一種または二種
以上と、Cu粉末あるいはCu合金粉末の混合組成
物を溶射したのち、熱間静水圧で加圧し母材とコ
ーテイング層とが拡散接合してなるコーテイング
層の母材への密着性、コーテイング層自体の相互
接合性を改善したことを特徴とする複合熱間工具
材料。 ２ 高融点金属がＷ、Mo、硬質炭化物がWC、
VC、Mo2C、TiC、SiC、硬質窒化物がSi3N4、
硬質潤滑性酸化物がAl2O3、BeOである特許請求
の範囲第１項記載の複合熱間工具材料。 ３ Cu基母材料に高融点金属、硬質炭化物、硬
質窒化物、Co基、Ni基超耐熱合金、および硬質
潤滑性酸化物から選ばれる粉末の一種または二種
以上と、Cu粉末あるいはCu合金粉末の混合組成
物を溶射したのち、熱間静水圧装置（以下HIPと
称する）により850〜1250℃の高温で加圧し、コ
ーテイング層自体の母材への密着性、コーテイン
グ層自体の相互接合性を改善したことを特徴とす
る複合熱間工具材料の製造方法。 ４ 高融点金属がＷ、Mo、硬質炭化物がWC、
VC、Mo2C、TiC、SiC、硬質窒化物がSi3N4、
硬質潤滑性酸化物がAl2O3、BeOである特許請求
の範囲第３項記載の複合熱間工具材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2967082A JPS58147551A (ja) | 1982-02-25 | 1982-02-25 | 複合熱間工具材料およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2967082A JPS58147551A (ja) | 1982-02-25 | 1982-02-25 | 複合熱間工具材料およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58147551A JPS58147551A (ja) | 1983-09-02 |
| JPH0114996B2 true JPH0114996B2 (ja) | 1989-03-15 |
Family
ID=12282544
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2967082A Granted JPS58147551A (ja) | 1982-02-25 | 1982-02-25 | 複合熱間工具材料およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58147551A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100494238B1 (ko) * | 2002-09-25 | 2005-06-13 | 한국기계연구원 | Ｗ-Ｃｕ복합재료 박판의 제조방법 |
| TW201213101A (en) * | 2010-09-29 | 2012-04-01 | Hon Hai Prec Ind Co Ltd | Roller |
| CN103602979A (zh) * | 2013-11-20 | 2014-02-26 | 浦晓峰 | 专用于连续波光纤激光熔覆的金属陶瓷合金粉末 |
-
1982
- 1982-02-25 JP JP2967082A patent/JPS58147551A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58147551A (ja) | 1983-09-02 |
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