JPH01294843A - 耐摩耗性被覆層で内面が被覆された円筒状部品及び円筒状部品内面に形成する耐摩耗性被覆層形成用材料 - Google Patents

耐摩耗性被覆層で内面が被覆された円筒状部品及び円筒状部品内面に形成する耐摩耗性被覆層形成用材料

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JPH01294843A
JPH01294843A JP12330388A JP12330388A JPH01294843A JP H01294843 A JPH01294843 A JP H01294843A JP 12330388 A JP12330388 A JP 12330388A JP 12330388 A JP12330388 A JP 12330388A JP H01294843 A JPH01294843 A JP H01294843A
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forming
wear
corrosion
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Eiichi Sato
栄一 佐藤
Shigemitsu Nishiwaki
西脇 重光
Takashi Utsuki
尚 宇津木
Yoshiaki Ito
嘉朗 伊藤
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Taihei Kinzoku Kogyo Co Ltd
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Taihei Kinzoku Kogyo Co Ltd
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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、エンジニアリング・プラスチックス、セラミ
ックス、及びプラスチック・マグネット成型機等の円筒
シリンダーの内面に耐摩耗性及び耐食性を与えるために
、熔融して遠心力で円筒状部品内面に被覆層として形成
された被覆合金、及びこの被覆合金を形成するための材
料に関する。
〔従来の技術〕
プラスチック成型機等のシリンダーの内面は、成形中の
樹脂や、樹脂中に添加された充填材や添加剤によって甚
だしく摩耗したり腐食したりする。
これを防ぐために、耐摩耗性と耐食性を備えた合金層で
シリンダー内面を被覆することが行なわれている。耐摩
耗耐食性被覆合金は、一般に円筒状部品内面に合金化し
た棒状ペレットを入れ、このペレットを加熱熔融してか
ら遠心鋳造機にかけて回転し、円筒状部品の内面に被膜
として形成するものである。
従来から知られている遠心被覆用合金には、Fe基合金
、Co基合金、Ni−C!o基合金がある。
Fe基合金は被覆状態で、室温のロツクウエル硬さ(H
RC)が60〜65であるが、耐食性が劣り、CO及び
Ni−(!o基合金は耐食性は良好であるが、HRCが
50〜60であるため、耐摩耗性に劣る。
これを改善するために、Ni基あるいはN i −Co
基合金マトリックス中にWC粒子を分散させて、耐摩耗
性、耐食性を改善した被覆材がある。
このWCを配合した被覆材では、WCの比重がマトリン
クス合金に比して約二倍であるため、遠心鋳造時に、遠
心力でwC粒子が外側層に偏析し、内側層にはwe粉粒
子殆ど含まれていない二層構造の被覆層が形成される。
耐摩耗性、耐食性を育する被覆層とするには、WC粒子
を殆ど含まない層を機械加工により除去する必要がある
が、この除去層は硬いのでその厚みが大きいと、除去の
為の機械加工に時間を妄するため製品とするための加工
費の占める割合が大きくなる。この除去層を少なくする
には、WCを多量に配合して、WC粒子企殆ど含まない
層を少なくすればよいが、WCを多量に配合すると、原
料を熔融した時、溶湯の流れが悪くなり、遠心鋳造によ
り形成された被覆層の最内面に凹凸を生じたり、被覆層
内に多数の空孔を生じたつしで、機械加工が困難になっ
たり、被覆層が欠陥を育するものとなり、WCの含有率
の高い被覆層を形成することが出来なかった。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明は、従来達成できなかったWC含有率の高い被覆
層、及びWC含有率の高い被覆層の形成を可能とする波
器合金形成用材料を提供しようとするものである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明による課題を解決するための手段は、(1)重量
%で、WC53〜63、Ni8〜15、Cr1〜5、E
 0.5〜1.5、Si 0.1〜0.3、Mn 0.
1〜0.4、Fe≦4、C50,3、Cu0.1〜0.
6、残部Co及び不可避不純物からなり、円筒状部品内
面に被労された耐摩耗耐食性被覆合金、 (2)全組成が重量%で、WC40〜≦1、Ni18〜
25、Cr3〜6、B1〜2、Si0.3〜0.6、M
n0.2〜0.7、Fe≦1、C50,3、C!u 0
.5〜!、残部Co及び不可避不純物からなり、このう
ちのWCの全部とCOの一部がWC: Co=8 : 
2〜9:1の重量割合の混合造粒粉で、残部が棒状合金
であって、混合造粒粉と棒状合金とが1:1の重量割合
になっている耐摩耗耐食性被覆合金形成用材料1 にある。
〔作用〕
本発明の円筒状部品内面に被覆された耐摩耗耐食性被覆
合金における成分の組成範囲について説明する。
WC粒子をマ) IJラックス合金中53〜63重量%
(以下%は重量%を表わす)含有せしめるのは、53%
未満では耐摩耗性向上が充分でなり、63%を超えると
被覆層の健全性が低下するだけでなく、耐摩耗性もそれ
以上良くならないからである。
又、Niな8〜15%とするのは、8%未満では耐食性
が不十分となり、15%を超えてもその効果の向上はな
いのでこの範囲とする。
Crを1〜5%とするのは、Orは01Bと反応して炭
化物、硼化物を形成して硬度上昇に寄与するが、1%未
満では添加の効果が認められず、5%を超えて含有させ
てもそれ以上硬度の上昇が得られない。
Bを0.5〜1.5%とするのは、BはCrと反応して
硼化物を形成して硬度上昇に寄与するが、0.5%未満
では効果が生ぜず、1.5%を超えると脆くなるからで
ある。
SlもBと同様に硬度上昇に効果があるが、0.1%未
満では効果なく、0.3%を超えると硬度は上がるが脆
くなるので0.1〜0.3%とする。
Mnは脱酸剤として添加されたものであるが、0.1%
未満の含有量では効果がなく、0.4%以上含有されて
もそれ以上効果が上がらないので、0.1〜0.4%と
する。
FezCは耐食性を低下させるので含有されない方が望
ましいが、多くても104%、C!0.3%迄である。
(:!u ′f:0.1〜0.6%とするのは、Cuは
weの含有量を多くシ、被覆要分健全にするために添7
1Dされるもの−であるが、0.1%未満では効果がな
く、0.6%を超えるともはや効果が向上しないからで
ある。
COは被覆層に靭性を与えるために残部として10〜3
7%が必要である。
本発明の耐摩耗耐食性被覆合金形成用材料における最も
特徴とするところは、耐摩耗耐食性被覆合金形成用材料
に配合するWCの全部と、COの一部とを粉末状態で混
合して混合造粒粉とすることによって、熔融時に、WC
に濡れ性のよし・COを介して、溶湯中への溶は込みを
容易にしたことにある。このWC及びCO粉末は、一般
に市販されている3〜5μm程度の粒度のものを用いれ
ばよく、これを10〜30 Amに造粒して用いれば良
い。
このWCとCoの重量比fWc : C!o = 8 
: 2〜9:1としたのは、WCに対するCOの割合が
これより少ないとweの溶湯中への溶は込みが悪くなり
、空孔?生じたり、遠心鋳造したま\の被覆層の内面の
凹凸を大きくするので好ましくなく、WCに対するCo
の割合がこれより多いと、マトリックス中へのWCの分
散が不十分となり、均一な合金層の形成が困難となるか
らである。
耐摩耗耐食性被覆合金形成用材料の成分の組成範囲につ
いて説明する。
WCの量を40〜50%とするのは、40%未満では、
WC粒子が殆ど含まれない最内層の厚さが大さくなり一
加工代が大さくなって歩留が悪くなるだけでなく、耐摩
耗、耐食性を向上するために、外側層のWC含有率を5
3%以上ならしめることが出来ないからであり、50%
を超えると溶湯の流動性を悪くシ、空孔を生じたり、遠
心鋳造したままの被覆層の内面の凹凸を大さくするので
好ましくない。
材料へのNiの配合量を18〜25%とするのは、遠心
鋳造したままの内側層のNi分を考慮して、外側層のN
i含有量が8〜15%となるようにするためであり、N
i配合量がこれより少ないと、外側層のマトリックスの
耐食性が低下し、これより多いと、WCの含有■が相対
的に少なくなるからである。
Orを3〜6%とするのは、CrはCSBと反応して炭
化物、硼化物を形成し硬度を高めるのに寄与するが、外
側層のOr含有量を1〜5%として硬度を育せしめるた
めに最低3%は必要であり、6%を超えて添加してもそ
れ以上向上しないと同時に溶湯の流動性を低下させるこ
とになるからである。
BはCrと反応して硼化物を形成して硬度を上げると同
時に凝固開始温度を下げるが、1%未満では外側層の含
有量を0.5%未満となし硬度を上昇するのに寄与せず
、2%を超えると鋳造材の材質を脆くするので、Bの配
合量は1〜2%とする。
SlもBと同様に、硬度を上げ、凝固開始温度を下げる
効果があるが、0.3%未満では、その効果が生ぜず、
0.6%を超えると硬度は上がるが、脆くなると同時に
、凝固終了温度を低下させて、凝固区間温度を広げデン
ドライト状初晶が成長するため濁流れが悪くなり、内側
層の健全性が損なわれることになる。その上、母材から
のFeの拡散が増大し外側層の硬度を下げ、耐食性を著
しく悪化させることになる。
Mnは脱酸剤として用いられるもので0.2%未満では
、配合効果がなく、0.7%を超えて添加しても、それ
以上効果が上がらない。
Fe、Cは含有されない方がよく、含有されたとしても
、Fe≦1%、C≦0.3%であることが必要である。
Ouは凝固区間を減少させ、溶湯の流動性を向上させ、
WCの高配合を可能にし、鋳造層を欠陥のないものとす
るが、0.5%未満では効果が充分ではなく、1%を超
えて配合してももはや効果は向上しないので0.5〜1
%の範囲とする。
残部のCO約13〜35%は、被覆層に靭性分与えるた
めに必要で、これ以下では不十分であり、これより多い
と他の成分の配合量が不十分となるからである。
〔実施例〕
外径120鮒、内径36闘、長さ750謂の8450製
のシリンダーの内面に被覆層を形成した。棒状合金は表
1に示す組成に溶解法で直径7止、長さ100〜300
間に作ったものを用いた。Wc−Co 5合造粒粉及び
we粉は粒径3〜5μmのwC及びC0粉を表1の割合
で用い、造粒粉は粒径約10〜30μmに造粒した。棒
状合金と混合造粒粉とは1:1及び6:4.56:44
の重量比で使用した。この被覆用材料を前記のシリンダ
ー内に入れ、シリンダーの両端に鉄製の蓋をして、炉内
で約1200 Cに加熱し、シリンダー内に入れた材料
を熔融した。
wC粉末が溶湯中に充分溶は込んでから、炉から取り出
し、遠心鋳造機にかけ1400 rpmの回転速度でシ
リンダーを回転させた。シリンダーの温度が850Cに
低下した時点で回転を停止し、珪藻土中に埋めて室温に
なるまで冷却した。このシリンダー内面に形成された被
覆層の内面の凹凸を調べ、このシリンダーからリング状
の試料を切り取り、ライニング層の状態を調査した結果
を表2に示す。
又、各試料の外側層の組成は表3の通りであった。
表  1 (重量%) 本発明材料では内側層の内径機械加工、ホーニング、又
は研削な困難にする凹凸は認められなか゛つたが、比較
合金には凹凸が認められた。本発明材料では、WC粒子
を多量に含む外側層と、WCを殆ど含まない内側層が明
確な二層となっており、外側層と内側層との合計厚さに
対する外側層厚さの割合が61〜70%であったのに対
して、比較例では47〜57%であった。外側層ご顕微
鏡によって観察したところ、本発明合金では、欠陥の存
在が全くなかったが、比較例り、に、?では引は状欠陥
が認められ、G、Hでは空孔が多数側められた。これら
の欠陥は外側層の特性を劣化させる為存在しないことが
望ましいものである。
本発明合金の外側層ではWC粉末の含有量が比較例のも
のに比し多いことから、硬さも高い値になっている。
本発明合金Aと、比較例91表4に示す組成の従来のN
i−Co基会合金工Ni基合金Jについて、外側層から
25X25X10Mの試料を切り出し、大越式摩耗試験
を行なった。試験は窒化漠の円筒状相手材を2に9f/
mn=の荷重で接触させ、0.11 m/sec゛の速
度で回転させた。5000 !11回転後に摩耗、痕ご
測定し、摩耗体積を計算により求めた。
その結果を表5に示す。
表 4 (重量%) 硬度Hvは荷重1に9である。
表 5 (摩耗体積部) 本発明被覆合金は、比較例に対して約2倍、従来合金に
対しては5〜8倍の耐摩耗性を示すことが判る。
〔発明の効果〕
本発明によれば、耐食性を有し、従来達成できなかった
′WC含有率が高く耐摩耗性に優れ欠陥のない被覆層、
及びこのような被覆層の形成が可能で−このような被覆
層を得るための加工が従来より安価にできる被覆合金形
成用材料を提供できる。
出願人  太平金属工業株式会社 同 山本正緒1 、J、−、、−07゛ −しニジ・

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)重量%で、WC53〜63、Ni8〜15、Cr
    1〜5、B0.5〜1.5、Si0.1〜0.3、Mn
    0.1〜0.4、Fe≦4、C≦0.3、Cu0.1〜
    0.6残部Co及び不可避不純物からなり、円筒状部品
    内面に被覆された耐摩耗耐食性被覆合金。
  2. (2)全組成が重量%で、WC40〜50、Ni18〜
    25、Cr3〜6、B1〜2、Si0.3〜0.6、M
    n0.2〜0.7、Fe≦1、C≦0.3、Cu0.5
    〜1、残部Co及び不可避不純物からなり、このうちの
    WCの全部とCoの一部がWC:Co=8:2〜9:1
    の重量割合の混合造粒粉で、残部が棒状合金であつて、
    混合造粒粉と棒状合金とが1:1の重量割合になつてい
    る耐摩耗耐食性被覆合金形成用材料。
JP12330388A 1988-05-20 1988-05-20 耐摩耗性被覆層で内面が被覆された円筒状部品及び円筒状部品内面に形成する耐摩耗性被覆層形成用材料 Granted JPH01294843A (ja)

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