JPH01165779A

JPH01165779A - シリンダー用内面硬化材

Info

Publication number: JPH01165779A
Application number: JP62324828A
Authority: JP
Inventors: Masami Yoshitake; 吉武　雅美; Kensuke Hidaka; 日高　謙介
Original assignee: Fukuda Metal Foil and Powder Co Ltd
Current assignee: Fukuda Metal Foil and Powder Co Ltd
Priority date: 1987-12-21
Filing date: 1987-12-21
Publication date: 1989-06-29

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％、８２．５〜４％、ｃｏ４０〜４５％
、Ｎｉ　４０〜４５χ■Ｃｒ　５〜１０％、Ｂ　２．５
〜４％、Ｎｉ　２％以下、Ｃｏ残部■Ｃｒ５〜１０χ＋
８２．５〜４Ｘ＋Ｓｉ２．５〜１０ＬＣｏ　３５〜４５
％、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
Ｎｉに置き換えた、 ■Ｃｒ　５〜１０％、８２．５〜４％、Ｓｉ　２，５〜
１ＯＬｃｏ　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６０−５８
２９３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、 ■Ｃｒ　６〜１１％、Ｂ　２〜４％、Ｓｔ　Ｏ，８〜３
％、ＣＯ，１〜０．４χ。

ＣｕＯ，５〜２．０ＬＭｎ　０．５〜１．２％、　Ｆｅ
　ＩＸ以下、Ｎｉ　３８〜４４％、Ｃｏ残部などが開示されている。

また、特装報５８−１０４５８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　Ｏ，５〜１６％、Ｂ　Ｏ，５〜４％、Ｓｉ　１
．０〜５．ＯＫ、ＣＯ，２〜１．０％、Ｆｅ　Ｏ，２〜
４％、Ｎｉ残部■Ｃｒ　０．５〜１６％、Ｂ　Ｏ，５〜
４％、Ｓｉ　１．０〜５．０％、ＣＯ，２〜１．０％、
Ｗ４〜１２％、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、 ■Ｃｒ　５〜２０％、８２〜４．５％、Ｓｉ　Ｏ，６〜
２％、ＣＯ，３〜１．５％、賀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パイクリックシリ
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
的良好だが、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。

（ｉｎ　）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種類の鍍金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Ｎｉ、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Ｎｉ　２５〜３０Ｘ、Ｃｒ　１
６〜２２％、８３．０〜４．０％、Ｓｉ　　１．０　〜
４．ＯＸ　　、Ｍｏ　　１．０〜１０χ。

Ｃｕ０．５〜５．Ｏ％、ＣＯ，５〜１．５％、Ｆｅ　２
．ＯＸ以下、残部Ｇ。

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。

Ｎｉ　２５〜３０ＸＮｉはＣｏと固溶して、Ｃｏ−Ｎｉ　を主体とするマト
リックスを形成する。特に、Ｎｉの多量添加により、従
来のＣｏ基合金の欠点であった対塩酸耐食性の改善に寄
与するが、２５χ未満では、この効果が少ない。

一方、３０χを超えると合金の靭性や硬さの低下をまね
くので好ましくない。

従って、その含有量を２５〜３０％に定めた。

Ｃｒ　１６〜２２ＩＣｒはＣｏ−Ｎｉ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、１６χ未満ではその効果が少い。一方
、２２χ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１６〜
２２Ｘに定めた。

８３．０〜４．０χ 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−Ｎｉ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金の固液共存域が広がり
好ましくない。一方、４゜０χ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
．０〜４．０χに定めた。

Ｓｉ　１．０〜４．０χ ＳｉはＣｏ−Ｎｉ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　１．Ｏ〜１０％、　Ｃｕ　Ｏ，５〜５．０χＭｏ
、ＣｕはＣｏ−Ｎｉに固溶して合金の耐食性を向上させ
る。前記Ｎｉ添加と同様、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　１９．０％、Ｂ３．５％、Ｓｉ　１．
５％、Ｎｉ　２７％、Ｆｅ１．５％、　ＣＯ，８％、Ｃ
ｏ残部の組成を存するＣｏ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
金のそれより優れたものになる。Ｍｏ、Ｃｕの添加量が
それぞれ１．０％、０．５χ未満では耐食性改善効果が
不十分であり、またそれぞれ１０％、５．０χを趨える
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
Ｍｏ　１．０〜１０％、ＣｕＯ０５〜５．０χに定めた
。

Ｃ００５〜１．５χ Ｃは合金の硬さを高める働きをする。前記Ｎｉの添加に
より合金の硬さが低下するため、Ｃ添加により、その硬
さ低下を補うが、０．５χ未満ではその効果が不十分で
合金の硬さが不足する。一方、１．５χを超えると硬さ
が高くなりすぎ、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０．５〜１．５χに定めた。

Ｆｅ　２．０％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
についてその影響を調べた。その結果Ｆｅが２、Ｏｚを
超えると耐食性が低下する傾向を示した。

しかし、Ｆｅ　２．０！以下では特にその影響は認めら
れなかった。従ってその含有量を２．０％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、Ｃｏ−Ｂ、Ｓｔ、Ｍｏ、Ｃ
ｕ、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Ａｒ雰雰囲気９尋４５０合金化した溶湯を１３φ×１００１１ＩＩ１１の黒鉛鋳
型に鋳造し、鋳造丸棒から、１２φ×１２ＩＩＩ１１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。

５０Ｘ塩酸．５０χ硝酸水溶液中に溶浸し、２４時間放
置後の腐食ｓｉｔを測定し、その結果をＩＩＩｇ／ｃＩ
ＩＮ．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Ｃｏ基合
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基合金よりも優れたものになっている。さらに、
対硫酸耐食性も従来合金より格段に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、ロックウェル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・合金化した溶浸
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ＮｔｌＬｌのアトマイズ粉（
−１００メツシユ）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１２０ｍａ＋，内径
４１．５ｍｍ，長さ８５０ｏ＋ｍのＳＣＭ４４０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１００■ｌ，内径３７．
５ｍｍ，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Ｈ．Ｃ５６〜５８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パイメタリックシリ
ンダー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４０２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。

３０万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１１μｍ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
硬化層を施すこともできる。

Claims

【特許請求の範囲】

重量でＮｉ２５〜３０％、Ｃｒ１６〜２２％、Ｂ３．０
〜４．０％、Ｓｉ１．０〜４．０％，Ｍｏ１．０〜１０
％、Ｃｕ０．５〜５．０％、Ｃ０．５〜１．５％、Ｆｅ
２．０％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。