JPH01230760A

JPH01230760A - 摺動部材

Info

Publication number: JPH01230760A
Application number: JP5614088A
Authority: JP
Inventors: Michitoshi Ito; 井藤　三千寿; Hidetoshi Yonekura; 秀敏米倉; Masatoshi Noda; 野田　昌敏; Koichi Takeda; 紘一武田
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1988-03-11
Filing date: 1988-03-11
Publication date: 1989-09-14

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］本発明は摺動部材、更に詳細には摺動面に耐摩耗性、耐
食性、耐熱性、耐焼付性に優れた溶射材を減圧プラズマ
溶射することによって摺動特性を向上せしめた摺動部材
に関するものである。

［従来の技、術］各朴機械部品や内燃機関等に使用される部材、例えばｌ
−（’１機絨の摺動面、軸受、あるいはピストン、ピス
トンリンク、ニアコンプレッサ一部品等の摺動面は激し
い摩耗環境にさらされるため耐摩耗性、耐焼付性等の優
わた摺動特性か要求される。このため従来は鉄系または
非鉄系合金等の金属材料を使用する場合は、藷金属材料
で成形した部材の表面に、摺動特性の優れた材料をプラ
ズマ溶射等により溶射して溶射層を形成させ、摺動特性
を向［−させる方法か、特公昭６０−２５１２６３、特
公昭６１−１４４４６９に開示されるごとく広く用いら
れている。従来用いられている溶射材料としては、例え
ばモリブデン、鉄−干リブテン合金、鉄−クロム合金、
アルミナ、アルミナ−チタニア等かあげられる。

［発明か解決しようとする課題］しかしながら従来のプラズマ溶射て上記の溶射材料を溶
射した場合は以下のような問題点があった。すなわち、
Ｌｉ）材と溶射層の密着力が７　ｋｇ／ｍｍ２以下と小
さく、衝撃前ｆ■や振動等の作用する部材では、溶射層
の剥離を生し易い。更に、モリブデンあるいは鉄−モリ
ブテン合金溶射においてはモリブデンが高温雰囲気下で
は酸化し易い。鉄−クロム合金溶射では溶射層と相り材
料とのなじみ性が悪く、相手材料を摩耗させ易い欠点か
ある。また、アルミナあるいはアルミナ−チタニア等に
代表されるセラミックスを用いる場合は、従来のプラズ
マ溶射では母材と溶射層の密着力が小さい上、緻密な溶
射皮膜の形成か困難で、皮膜内での粒子間結合力も不十
分なため、皮膜内ての亀裂の発生やスポーリングを生じ
易く、摺動部材としての耐摩耗性か十分満足できるもの
ではなかた。

本発明は上記従来技術における問題点を解決するだめの
ものであり、そのに１的は部材と溶射層の密着力が強く
、かつ耐摩耗性、耐食性、耐熱性、耐焼付性に優れた溶
射材料を溶射して摺動特性を高めた摺動部材を提供する
ことである。

［課題を解決するための手段］すなわち本発明の摺動部材は、金属部材の摺動面の少な
くとも一部に、重量比にして１０〜６０木のＦ＋！、Ｃ
ｒ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｏの一神以にを成分とする金属また
は合金を含み残部か高融点金属のホウ化物よりなる溶射
層を、減圧中のプラズマ溶射により形成することを特徴
とする。更に本発明で用いる高融点金属のホウ化物が、
Ｇｒｌｌ、ＭｏＢ、Ｗｌｌ、’ｒｉＢ２．Ｚｒｌ＋。

の一種または二種以上から成ることを特徴とする。

本発明の摺動部材を構成する金属部材（）ｊ）材）は、
Ｆｅ、ｆ−に限らず、Ａｕ系、Ｃｕ系、Ｔｉ系等あらゆ
る金属部材が使用できる。

［作用］本発明では、上述した金属または合金を特定混合割合で
ホウ化物に混ぜ、かつ減圧プラズマ溶射にて溶射層を形
成しているので、ＲＪ材と溶射層界面に強固な網目状の
拡散層が生成し密着力を強固なものにし、また混合した
金属または合金かハ５ｒンターの役［１を果たし、緻密
でかつ皮膜内での粒子間結合力も強固となって、皮膜剥
離か防止できることはもちろんのこと、皮１模内での亀
裂の発生やスポーリング性か改ｔされ、耐摩耗性が向−
にする。

［発明の実施態様の説明］以下本発明の詳細な説明する。

上記ホウ化物を、従来の大気中で実ｈ１！ｉされるプラ
ズマ溶射法で溶射した場合、酸化による成分変動が激し
く、ホウ化物の持つ優れた特性、例えば高硬度・高耐摩
耗特性、あるいは殆どの酸、アルカリに対して耐食性を
持つ、更に溶融金属、溶融スラグに侵食されない高い耐
熱性、耐焼付性等の特性が失われる。

本発明の摺動部材は減圧中で実７ｉべするプラズマ溶射
（減圧プラズマ溶射法）により形成される。

減圧プラズマ溶射法によれば、溶射材の酸化による成分
変動か全く起こらない上、Ｉす材と溶射層の密着力も１
５ｋｇ／＋ｎＩＩ＋２以上と、従来の大気中で実施され
るプラズマ溶射法による密着力（７ｋｇ／ｍｍ２以下）
に比べてはるかに高い密着力が得られる。

本発明の実施に用いられる減圧は、大気圧以下であれば
、何わの圧力においても実施可能であるか、好ましくは
２５〜３００ｍｍＨｇの圧力範囲で実力ぺすることか、
皮膜の密着性、緻密性、均質性にとって好ましい。

本発明の実施に当たっては、（：ｒＢ、Ｍｏ１ｔ、Ｗｌ
ｌ、ＴｉＢ２゜Ｚｒ１１２粉末の一＋Ｉｉまたはニニ種
以トに、ｌ’ｆｊ　”Ｈｌを比にして１０〜６０！にの
Ｆｃ、Ｃｒ、Ｎ　ｉ、Ｃｏ、Ｍｏの一種以」二を成分と
１−る金属または合金粉末を混合゛した混合粉末、ある
いは、ＧｒＢ、Ｍｏ１ｔ、Ｗｌｌ、Ｔｉ１１２．ＺｒＪ
粉末にＦｅ。

Ｃｒ、Ｎ　ｉ、Ｃｏ、Ｍｏの一種以、トを成分とする金
属または合金をコーチインクした複合粉末かＤ：を料と
なるか、混合粉末を用いる方が簡便である。

」二記原料粉末に混合される金属または合金粉末は金属
Ｆｅ、金属Ｃｒ、金属Ｎｉ、金属Ｃｏ、金属Ｍｏ粉末を
一種または二種以上混合してもよく、例えば　、　　Ｆ
　　ｃ−Ｃｒ、Ｆ　　ｅ−Ｎ　　ｉ、Ｆ　　ｅ−Ｍｏ、
Ｆ　　ｃ−Ｎ　　ｉ−Ｃｒ、Ｎ　　ｉ−Ｃｒ、ＣＯ−Ｎ
　ｉ−Ｃｒ合金等、Ｆｐ、、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍ。

の−挿具上を成分とする合金粉末を７ｄ合してもよい。

減圧プラズマ溶射法によれば上記ホウ化物を単独て溶射
することもＴＩＴ能であるが、金属Ｉす材との十分な密
着力が得られ難いことから皮１１！２剥離を生じたり、
皮膜内での粒子間結合力か劣るためスポーリングを生じ
易く、摺動部材として利用するには問題かあった。

本発明者等は、ト記ホウ化物粉末に金属または合金粉末
を混合し、減圧中でプラズマ溶射することによって、溶
射層と金属母材との密着力が１５ｋｇ／ｍｍ２以上と強
固になることを見いだした。すなわち、溶射層内に網目
状に分布した混合金属と母材との相互拡散によって、１
す材と溶射層界面に強固な網目状の拡散層が生成し密着
力を強固なものにしている。更に混合した金属または合
金かパイングーの役目となって、緻密でかつ皮膜内での
粒子間結合力も強固となる。この結果、皮膜剥離が防止
できることはもちろんのこと、皮ｌ！２内での亀裂の発
生やスポーリング性が改Ｒさね、耐摩耗性が同士し、相
手材料とのなじみ性も改みされる。

金属または合金粉末の混合割合は、重量にしてＩＯ〜６
０ｔ、好ましくは２５〜５０％である。混合割合か１０
％未満の場合、ｆＴＪ材−溶射層間の強固な密着力か確
保できない。更に６０％を超える場合は、ホウ化物の持
つ優れた特性、例えば高６す３度・耐摩耗性ＰＬ、耐食
性、耐熱性、耐焼付性等か十分発揮されない。金属また
は合金粉末の７ＬＬ合割合は、本発明の摺動部材か用い
られる環境、訂ＪＴ−村の物性値あるいは、溶射層の厚
さ等を考１ノｆｉ　して適宜選択する。

用いる原料粉末の粒径は、通常のプラズマ溶射に用いら
れる粉末粒径がそのまま使用てきるか、高密度の溶射層
を形成する目的がら、ホウ化物粉末で３５〜５μｍ、金
属または合金粉末で４４〜Ｉ　ＯＡＪｍが好ましい。溶
射層の厚さは、通常５０〜５０ｏμｍ　４１１！度であ
るか、摺動部材の要求特性に応じては数ｍｍ程度までの
溶射層の形成も可能である。

以下実施例により本発明を史に詳細に説明する。尚、本
発明は下記実施例に限定されるものではない。

［実施例］（実施例１）各種ホウ化物（Ｃｒ口、ＭｏＢ、Ｗｌｌ、Ｔｉ口２．Ｚ
ｒＢ２）粉末に、各種金属または合金粉末を所定の割合
で混合した混合粉末を、５０ｘ　５０ｘ　５ｍｍ　＠の
ｌ！ｋ　Ｃ−３”ｋＣｒ鋼ｊｊ材上に減圧プラズマ溶射
し、溶射層の耐摺動摩耗性をＪＩＳ−Ｈ８５０３に準拠
した往復運動摩耗試験法で性能評価した。用いたホウ化
物、金属、合金の混合割合（重ｉＪ）と溶射圧力（ｍｍ
ｌ１ｇ）、溶射層厚さ（μｍ）並びに往復運動回数２０
００回での摩耗減寸（ｍｇ）を第１表に示す。

表中比較材として、従来摺動部材として用いうわている
硬質クロムメツキ皮膜、並びに大気中で溶射したＦ　ｃ
−６２％　Ｃｒ皮１反、Ａ９．□０３皮膜の結果を合わ
せて示す。

尚、本発明材に混合した合金はいずれも粒径か４４〜Ｉ
　ＯＩＪｍの粉末で、組成は以下の通りである。

Ｎ　ｉ−Ｃｒ（５０’ｊ；Ｎ　ｉ−５０９６Ｃｒ）、１
ＩａｓＬｅｌｌｏｙ（１６，１％；Ｃｒ、　１６．８％
Ｍ　ｏ、５．８％Ｆ　ｅ、　０．２３＊Ｃｏ、残部Ｎｉ
）、Ｃｏｔ：ｒ／ＩＹ　（１９，Ｈｃ　ｒ、８．３％Ａ
　！、０．６％Ｙ　、残部Ｃｏ）、ＳＯ５３０４（１８
，ｉｃ　ｒ、　ＩＯ，１ｔＮｉ、残部Ｆｅ）第１表の結
果により本発明の摺動部材は、いずれも従来の摺動部材
に比較して耐摩耗性に優れていることが分かる。

第１表　　溶射−ワ−’ｌと片耗政らＬ（実施例２）Ｓ　４５１：転勤摩耗試験片の接触面に、重ｈｌ比で７
Ｈ（：ｒＢ　＋３（戊Ｎｉ−にｒ　（試料−１）　、　
７０ｔ、Ｗｌｌ　＋：ｌＯ木Ｎ１−ｃｒ（試料−２）　
、　７０％ＺｒＢ２＋　３０主Ｎｉ−Ｃｒ　（試料−３
）を、い−・ｊ′わも約２５０１．１ｍ厚さに減圧プラ
ズマ溶射法で溶射して、性能評価試験片を作製した。

更に比較のため、転勤摩耗試験片の接触面に硬質クロム
メツキした試験片（比較材−４）、人気溶射したＦ　ｃ
−６２％　Ｃｒ合金試験片（比較材−５）、大気溶射し
たＡ９．２０３試験片（比較剤−６）を作製した。

以上の６種類の転勤摩耗試験片（試料１〜３および比較
剤４〜６）を、相手材であるＦＣ２３（鋳鉄）の固定試
験片と接するように設置し、接触面に濶滑油を供給しな
から、回転数１６０ｒｐｍ、荷［■７０ｋｇで１０００
０回の回転摩耗試験を行った。尚、試料１〜３ならびに
比較材５〜６の接触面は、あうかしめ表面粗さが０．５
〜２．１　＃ｉｍに研削加工を施した。結果を第１図に
示す。

図から明らかなことく、本発明の試験片（試料１〜３）
はいずわも試験材のＪ’Ｘ耗量、相手材の摩耗ｈｌ共、
従来の摺動部材である比較材（４〜６）よりも少なく、
焼付きも発生しなかった。

以上のごとく、本発明の摺動部材は従来の摺動部材に比
へて耐摩耗性、耐焼付性、耐熱性等摺動特性か向上１−
る。

［発明の効果］ト述のごとく、本発明の摺動部材は、金属部材の摺動面
の少なくとも一部に、ｌｉ　’＋を比にしソ１０〜ｔｉ
Ｏ％のＦ　＋！、Ｃｒ、Ｎ　ｉ、Ｃｏ、Ｍ　Ｏの一種以
上を成分とする金属または合金を含み残部か高融点金属
のホウ化物より成る溶射層を、減圧プラズマ溶射法によ
り形成したもので、従来の溶射法による摺動部材の欠点
である皮膜か剥離しやすい欠点や、スポーリンクを起こ
しやすい欠点を解消し、摺動特性を向上させる効果を打
する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の摺動部材、および比較材の摺動摩耗特
性に対する性能３ｆ　（ｌｆｆｉ試験結果を示すクラ７
である。特許出願１人　代理人弁理上　　矢　葺　知　之（ばか１名）

Claims

【特許請求の範囲】１、金属部材の摺動面の少なくとも一部に、重量比にし
て１０〜６０％のＦｅ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｏの一種
以上を成分とする金属または合金を含み残部が高融点金
属のホウ化物よりなる溶射層を減圧中のプラズマ溶射に
より形成したことを特徴とする摺動部材。２、上記高融点金属のホウ化物が、ＣｒＢ、ＭｏＢ、Ｗ
Ｂ、ＴｉＢ＿２、ＺｒＢ＿２の一種または二種以上であ
ることを特徴とする請求項１記載の摺動部材。