JPH0221361B2 - - Google Patents
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- JPH0221361B2 JPH0221361B2 JP58196167A JP19616783A JPH0221361B2 JP H0221361 B2 JPH0221361 B2 JP H0221361B2 JP 58196167 A JP58196167 A JP 58196167A JP 19616783 A JP19616783 A JP 19616783A JP H0221361 B2 JPH0221361 B2 JP H0221361B2
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Landscapes
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- Laminated Bodies (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
Description
〔発明の属する技術分野〕
本発明は、耐摩耗複合層の製造方法、詳しくは
プラスチツク成形機のシリンダなど耐摩耗性を要
求される円筒形状部品の内径部に適する耐摩耗複
合層の被覆層の製造方法に関するものである。 〔従来技術とその問題点〕 従来、プラスチツク成形機のシリンダなどの円
筒形状部品の内径部に耐摩耗性の被覆層の製造方
法として遠心鋳造法が知られている。この遠心鋳
造法は、シリンダの一方の開口部に鋼板の蓋を
し、他の開口部よりセラミツクス粉末と自溶性合
金粉末を添加して鋼板の蓋をした後、炉中で950
〜1250℃に加熱して自溶性合金を溶融し、次いで
炉外へ出してシリンダを回転下に自溶性合金の融
点下に冷却後、炉内で徐冷することにより複合被
覆層を形成するものである。しかし、この方法
は、シリンダ内面に均一な厚さの複合被覆層を形
成させるためには、自溶性合金の溶融体とセラミ
ツクス粉末の混合物に流動性を持たせなければな
らず、そのためセラミツクス粉末に対し、相当量
多くの自溶性合金を加えなければならない。その
ためセラミツクス粒子と自溶性合金との間の比重
差があると耐摩耗粉末が偏析して均一な複合層が
得られない。すなわち、セラミツクス粉末の比重
が自溶性合金の比重より大なる場合はセラミツク
ス粉末がシリンダ内壁側に偏析し、複合層を得る
ためには加工代が多く要し、加工費がかかり材料
も無駄になる欠点があり、一方、セラミツクス粉
末の比重が自溶性合金の比重より小さい場合はセ
ラミツクス粉末がシリンダ中心側に偏析し、この
ため自溶性合金だけの部分は耐摩耗複合層として
の性質を示さないので材料の無駄となる。また、
この方法は、薄肉の被覆ができず、しかも高温の
赤熱部品を回転させるため作業性が悪い等の欠点
があつた。 〔発明の目的〕 それ故、本発明の一般的な目的は、先に述べた
多くの欠点を除去し、偏析のない耐摩耗複合層を
所望の厚さに成形できる被覆方法を提供するにあ
る。 〔発明の要点〕 この目的を達成するため、本発明に係る耐摩耗
複合層の製造方法においては、セラミツクス粉末
と有機バインダーとを混合してスラリー状とし、
このスラリーを回転シリンダ内面に注入して回転
下に通風乾燥後、金属粉末と有機バインダーとの
混合により得られるスラリーを前記回転シリンダ
内に注入し回転下に通風乾燥して所定厚の２重層
を形成した後、加熱して有機バインダー成分を分
解燃焼により完全に除去し、次いで真空中または
無酸化雰囲気中にて加熱してセラミツクス層と金
属粉末層とが焼結した耐摩耗性に優れた均一な複
合層とすると同時に、この複合層とシリンダ内面
とが拡散層を介して一体的に結合した均一な複合
層を形成せしめることを特徴とする。 本発明における金属粉末には次のものを用い
る。 (1) Ni基自溶性合金（Cr0〜20％、B1.0〜5.0％、
Si1.5〜5.0％、C1.1％以下、Fe5％以下、残部
Ni） (2) Co基自溶性合金（Cr0〜24％、B1.0〜5.0％、
Si1.5〜5.0％、C1.5％以下、Fe5％以下、Ni0〜
30％、残部Co） 以上の自溶性合金の粒度150メツシユ以下のも
のを用いる。自溶性合金を用いる理由は、融点が
900〜1100℃と比較的融点が低く、焼結にあたつ
て高温炉を必要としないこと、溶融中の粘度が高
く、焼結中の流れ、ダレによる変形が小さいこ
と、耐摩耗性、耐食性が優れていることである。 セラミツクス粉末としては、WC，VC，TiB2，
MoB，TiN，ZrNなどで金属粉末の溶融体と濡
れ性の良いものを用いる。粒度は約１〜100μ、
これらセラミツクスの硬度はHv1500〜3400であ
り、優れた耐摩耗性を有する。 有機バインダーとしては、天然または合成の高
分子化合物を水または揮発性有機溶剤に溶解した
粘性溶液で、シリンダ内壁にセラミツクス層また
は自溶性合金層を形成させる際に、粉末粒子に流
動性を付与するために用いる。また、層の乾燥後
は、粉末粒子間および粉末粒子とシリンダ内壁の
間の接着剤の役目を果す。高分子化合物はできる
だけ低い温度で完全に分解燃焼するものが好まし
い。有機バインダー中の水または揮発性溶剤に対
する高分子化合物の混合割合は約１〜20重量％で
あり、高分子化合物および溶剤の混合割合の好適
な例は、ポリエステルウレタン（８％）／メチル
エチルケトン（92％）、ポリアクリル酸メチル
（13.5％）／トルエン（86.5％）、ポリビニルアル
コール（３％）／水（97％）が挙げられる。耐摩
耗剤の粉末に対する有機バインダーの混合比は約
0.1〜５重量％が好ましい。 シリンダ内壁にスラリーを付着させるには、シ
リンダの両端に中心部の開口した蓋をし、シリン
ダを回転させながらセラミツクススラリーを所定
量一方の開口より漏斗を介して流し込み、スラリ
ーがシリンダ内壁に充分均一に分布した時、回転
通風下に乾燥し、次いで自溶性合金スラリーを流
し込み同様にして先のセラミツクス層の上に自溶
性合金スラリーが充分均一に分布した時、回転下
に通風乾燥する。 乾燥スラリー層の加熱は、セラミツクス粉末お
よび自溶性合金粉末の結合剤として用いた有機バ
インダーの高分子化合物成分を分解燃焼しガス化
させるため行う。約300〜750℃で、完全にガス化
する迄行う。高分子化合物が分解せずに残ると次
の工程で焼結炉内を汚染し、また耐摩耗複合層中
に空孔形成の原因ともなる。 その後の真空中、無酸化雰囲気中での加熱は、
セラミツクス粉末と自溶性合金粉末との焼結が目
的であつて、自溶性合金の融点より50〜200℃高
い温度、約1000〜1300℃にて行う。自溶性合金お
よびセラミツクス粉末が酸化、脱炭素されないよ
うにするため、真空中または無酸化雰囲気中にて
行う。この温度で自溶性合金が溶融し、WC層に
浸透し、両者の間に液相焼結が行なわれ、その結
果、自溶性合金をマトリツクスとしその中に耐摩
耗性の優れたセラミツクス粉末が均一に分布した
複合層が形成される。かつ同時にこの複合層とシ
リンダ内壁（母材）との間には拡散層が生じ密着
強度のすぐれた被覆層が得られる。 〔発明の実施例〕 次に実施例により本発明を具体的に説明する。 実施例において使用される自溶性合金及び有機
バインダーの組成を下記に一括して表示する。
プラスチツク成形機のシリンダなど耐摩耗性を要
求される円筒形状部品の内径部に適する耐摩耗複
合層の被覆層の製造方法に関するものである。 〔従来技術とその問題点〕 従来、プラスチツク成形機のシリンダなどの円
筒形状部品の内径部に耐摩耗性の被覆層の製造方
法として遠心鋳造法が知られている。この遠心鋳
造法は、シリンダの一方の開口部に鋼板の蓋を
し、他の開口部よりセラミツクス粉末と自溶性合
金粉末を添加して鋼板の蓋をした後、炉中で950
〜1250℃に加熱して自溶性合金を溶融し、次いで
炉外へ出してシリンダを回転下に自溶性合金の融
点下に冷却後、炉内で徐冷することにより複合被
覆層を形成するものである。しかし、この方法
は、シリンダ内面に均一な厚さの複合被覆層を形
成させるためには、自溶性合金の溶融体とセラミ
ツクス粉末の混合物に流動性を持たせなければな
らず、そのためセラミツクス粉末に対し、相当量
多くの自溶性合金を加えなければならない。その
ためセラミツクス粒子と自溶性合金との間の比重
差があると耐摩耗粉末が偏析して均一な複合層が
得られない。すなわち、セラミツクス粉末の比重
が自溶性合金の比重より大なる場合はセラミツク
ス粉末がシリンダ内壁側に偏析し、複合層を得る
ためには加工代が多く要し、加工費がかかり材料
も無駄になる欠点があり、一方、セラミツクス粉
末の比重が自溶性合金の比重より小さい場合はセ
ラミツクス粉末がシリンダ中心側に偏析し、この
ため自溶性合金だけの部分は耐摩耗複合層として
の性質を示さないので材料の無駄となる。また、
この方法は、薄肉の被覆ができず、しかも高温の
赤熱部品を回転させるため作業性が悪い等の欠点
があつた。 〔発明の目的〕 それ故、本発明の一般的な目的は、先に述べた
多くの欠点を除去し、偏析のない耐摩耗複合層を
所望の厚さに成形できる被覆方法を提供するにあ
る。 〔発明の要点〕 この目的を達成するため、本発明に係る耐摩耗
複合層の製造方法においては、セラミツクス粉末
と有機バインダーとを混合してスラリー状とし、
このスラリーを回転シリンダ内面に注入して回転
下に通風乾燥後、金属粉末と有機バインダーとの
混合により得られるスラリーを前記回転シリンダ
内に注入し回転下に通風乾燥して所定厚の２重層
を形成した後、加熱して有機バインダー成分を分
解燃焼により完全に除去し、次いで真空中または
無酸化雰囲気中にて加熱してセラミツクス層と金
属粉末層とが焼結した耐摩耗性に優れた均一な複
合層とすると同時に、この複合層とシリンダ内面
とが拡散層を介して一体的に結合した均一な複合
層を形成せしめることを特徴とする。 本発明における金属粉末には次のものを用い
る。 (1) Ni基自溶性合金（Cr0〜20％、B1.0〜5.0％、
Si1.5〜5.0％、C1.1％以下、Fe5％以下、残部
Ni） (2) Co基自溶性合金（Cr0〜24％、B1.0〜5.0％、
Si1.5〜5.0％、C1.5％以下、Fe5％以下、Ni0〜
30％、残部Co） 以上の自溶性合金の粒度150メツシユ以下のも
のを用いる。自溶性合金を用いる理由は、融点が
900〜1100℃と比較的融点が低く、焼結にあたつ
て高温炉を必要としないこと、溶融中の粘度が高
く、焼結中の流れ、ダレによる変形が小さいこ
と、耐摩耗性、耐食性が優れていることである。 セラミツクス粉末としては、WC，VC，TiB2，
MoB，TiN，ZrNなどで金属粉末の溶融体と濡
れ性の良いものを用いる。粒度は約１〜100μ、
これらセラミツクスの硬度はHv1500〜3400であ
り、優れた耐摩耗性を有する。 有機バインダーとしては、天然または合成の高
分子化合物を水または揮発性有機溶剤に溶解した
粘性溶液で、シリンダ内壁にセラミツクス層また
は自溶性合金層を形成させる際に、粉末粒子に流
動性を付与するために用いる。また、層の乾燥後
は、粉末粒子間および粉末粒子とシリンダ内壁の
間の接着剤の役目を果す。高分子化合物はできる
だけ低い温度で完全に分解燃焼するものが好まし
い。有機バインダー中の水または揮発性溶剤に対
する高分子化合物の混合割合は約１〜20重量％で
あり、高分子化合物および溶剤の混合割合の好適
な例は、ポリエステルウレタン（８％）／メチル
エチルケトン（92％）、ポリアクリル酸メチル
（13.5％）／トルエン（86.5％）、ポリビニルアル
コール（３％）／水（97％）が挙げられる。耐摩
耗剤の粉末に対する有機バインダーの混合比は約
0.1〜５重量％が好ましい。 シリンダ内壁にスラリーを付着させるには、シ
リンダの両端に中心部の開口した蓋をし、シリン
ダを回転させながらセラミツクススラリーを所定
量一方の開口より漏斗を介して流し込み、スラリ
ーがシリンダ内壁に充分均一に分布した時、回転
通風下に乾燥し、次いで自溶性合金スラリーを流
し込み同様にして先のセラミツクス層の上に自溶
性合金スラリーが充分均一に分布した時、回転下
に通風乾燥する。 乾燥スラリー層の加熱は、セラミツクス粉末お
よび自溶性合金粉末の結合剤として用いた有機バ
インダーの高分子化合物成分を分解燃焼しガス化
させるため行う。約300〜750℃で、完全にガス化
する迄行う。高分子化合物が分解せずに残ると次
の工程で焼結炉内を汚染し、また耐摩耗複合層中
に空孔形成の原因ともなる。 その後の真空中、無酸化雰囲気中での加熱は、
セラミツクス粉末と自溶性合金粉末との焼結が目
的であつて、自溶性合金の融点より50〜200℃高
い温度、約1000〜1300℃にて行う。自溶性合金お
よびセラミツクス粉末が酸化、脱炭素されないよ
うにするため、真空中または無酸化雰囲気中にて
行う。この温度で自溶性合金が溶融し、WC層に
浸透し、両者の間に液相焼結が行なわれ、その結
果、自溶性合金をマトリツクスとしその中に耐摩
耗性の優れたセラミツクス粉末が均一に分布した
複合層が形成される。かつ同時にこの複合層とシ
リンダ内壁（母材）との間には拡散層が生じ密着
強度のすぐれた被覆層が得られる。 〔発明の実施例〕 次に実施例により本発明を具体的に説明する。 実施例において使用される自溶性合金及び有機
バインダーの組成を下記に一括して表示する。
【表】
【表】
実施例 １
平均粒径10μのWC粉末２Kgを有機バインダー
（Ｂ−３）200mlと混合してセラミツクススラリー
とし、第１図に示すように、シリンダ１０の両端
にそれぞれ中心部に開口１２を設けた蓋体１４，
１４を取付け、一方の蓋体１４の開口１２より漏
斗１６を挿通配置し、前記シリンダ１０を約
500rpmで回転させながらその内部に漏斗１６を
介してスラリー１８を流し込んだ。その後、回転
を続けながらシリンダ１０内へ送風を行い30分間
スラリー１８を乾燥させ、セラミツクス層２０を
形成した。次に、粒度250メツシユ以下の自溶性
合金粉末（Ni−２）２Kgを有機バインダー（Ｂ
−３）250mlと混合して自溶性合金スラリー２２
を得、これを前記と同様にシリンダ１０の回転作
用下に漏斗１６を介してシリンダ１０の内面のセ
ラミツクス層２０の表面に流し込み、その後送風
を行つて30分間スラリーを乾燥させ、均一な自溶
性合金層２４を形成した（第２図参照）。その後、
完全に乾燥させるため14時間自然乾燥を行つた。 しかる後、シリンダ１０を大気中で400℃に60
分間保持してポリビニルアルコールを完全に分解
燃焼した。次いで、真空炉中で1100℃にて60分間
静止下に加熱した後炉冷し、200℃以下で炉出し
て室温まで空冷した。 得られた複合層は、その断面を顕微鏡写真で観
察したところ、第３図および第４図に示すよう
に、Ni基自溶性合金２８のマトリツクス中にWC
の粒子２６が均一に分散分布し、偏析等は全く見
られなかつた。また、複合層の厚さは1.0mmであ
り、硬さはHv830〜1320であり、しかも母材３０
（SCM435）との間に形成された拡散層３２は約
25μであり、母材と強固に結合されていることが
確認された。さらに、この時の複合層のWCの含
有量は約62重量％であつた。 実施例 ２ WCスラリーの有機バインダーは（Ｂ−２）で
あり、自溶性合金（Ni−１）を使用し、有機バ
インダー（Ｂ−２）にてスラリーとした以外は実
施例１と全く同様に処理して、複合層の硬さ
Hv700〜1250以外は全く同じ性質の複合層を得
た。 実施例 ３ WCスラリーの有機バインダーが（Ｂ−１）で
あり、自溶性合金（Co−１）を使用し、有機バ
インダー（Ｂ−１）にてスラリーとした以外は実
施例１と同様に処理して、複合層の硬さHv700〜
1200以外は実施例１のものと全く同じ性質の複合
層を得た。 本発明によると、シリンダ内壁に耐摩耗粉末の
偏析のない所望厚の、特に薄肉の複合層をシリン
ダを赤熱して回転することなく容易に得ることが
できる。 以上、本発明の好適な実施例について説明した
が、この発明の精神を逸脱しない範囲内において
種々の変化をなし得ることは勿論である。
（Ｂ−３）200mlと混合してセラミツクススラリー
とし、第１図に示すように、シリンダ１０の両端
にそれぞれ中心部に開口１２を設けた蓋体１４，
１４を取付け、一方の蓋体１４の開口１２より漏
斗１６を挿通配置し、前記シリンダ１０を約
500rpmで回転させながらその内部に漏斗１６を
介してスラリー１８を流し込んだ。その後、回転
を続けながらシリンダ１０内へ送風を行い30分間
スラリー１８を乾燥させ、セラミツクス層２０を
形成した。次に、粒度250メツシユ以下の自溶性
合金粉末（Ni−２）２Kgを有機バインダー（Ｂ
−３）250mlと混合して自溶性合金スラリー２２
を得、これを前記と同様にシリンダ１０の回転作
用下に漏斗１６を介してシリンダ１０の内面のセ
ラミツクス層２０の表面に流し込み、その後送風
を行つて30分間スラリーを乾燥させ、均一な自溶
性合金層２４を形成した（第２図参照）。その後、
完全に乾燥させるため14時間自然乾燥を行つた。 しかる後、シリンダ１０を大気中で400℃に60
分間保持してポリビニルアルコールを完全に分解
燃焼した。次いで、真空炉中で1100℃にて60分間
静止下に加熱した後炉冷し、200℃以下で炉出し
て室温まで空冷した。 得られた複合層は、その断面を顕微鏡写真で観
察したところ、第３図および第４図に示すよう
に、Ni基自溶性合金２８のマトリツクス中にWC
の粒子２６が均一に分散分布し、偏析等は全く見
られなかつた。また、複合層の厚さは1.0mmであ
り、硬さはHv830〜1320であり、しかも母材３０
（SCM435）との間に形成された拡散層３２は約
25μであり、母材と強固に結合されていることが
確認された。さらに、この時の複合層のWCの含
有量は約62重量％であつた。 実施例 ２ WCスラリーの有機バインダーは（Ｂ−２）で
あり、自溶性合金（Ni−１）を使用し、有機バ
インダー（Ｂ−２）にてスラリーとした以外は実
施例１と全く同様に処理して、複合層の硬さ
Hv700〜1250以外は全く同じ性質の複合層を得
た。 実施例 ３ WCスラリーの有機バインダーが（Ｂ−１）で
あり、自溶性合金（Co−１）を使用し、有機バ
インダー（Ｂ−１）にてスラリーとした以外は実
施例１と同様に処理して、複合層の硬さHv700〜
1200以外は実施例１のものと全く同じ性質の複合
層を得た。 本発明によると、シリンダ内壁に耐摩耗粉末の
偏析のない所望厚の、特に薄肉の複合層をシリン
ダを赤熱して回転することなく容易に得ることが
できる。 以上、本発明の好適な実施例について説明した
が、この発明の精神を逸脱しない範囲内において
種々の変化をなし得ることは勿論である。
第１図は本発明の実施例１においてシリンダを
回転下にWCスラリーを添加する説明図、第２図
は同じく自溶性合金粉末スラリーを添加する説明
図、第３図は本発明の実施例１で得られた複合層
の結晶構造の断面の顕微鏡写真（×200）とその
説明図、第４図は第３図と同じ複合層の結晶構造
の断面の顕微鏡写真（×100）である。 １０……シリンダ、１２……開口、１４……蓋
体、１６……漏斗、１８……WC粉末スラリー、
２０……セラミツクス層、２２……自溶性合金ス
ラリー、２４……自溶性合金層、２６……WCの
粒子、２８……Ni基自溶性合金。
回転下にWCスラリーを添加する説明図、第２図
は同じく自溶性合金粉末スラリーを添加する説明
図、第３図は本発明の実施例１で得られた複合層
の結晶構造の断面の顕微鏡写真（×200）とその
説明図、第４図は第３図と同じ複合層の結晶構造
の断面の顕微鏡写真（×100）である。 １０……シリンダ、１２……開口、１４……蓋
体、１６……漏斗、１８……WC粉末スラリー、
２０……セラミツクス層、２２……自溶性合金ス
ラリー、２４……自溶性合金層、２６……WCの
粒子、２８……Ni基自溶性合金。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ セラミツクス粉末と有機バインダーとを混合
してスラリー状とし、このスラリーを回転シリン
ダー内面に注入して回転下に通風乾燥後、金属粉
末と有機バインダーとの混合により得られるスラ
リーを前記回転シリンダ内に注入し回転下に通風
乾燥して所定厚の２重層を形成した後、加熱して
有機バインダー成分を分解燃焼により完全に除去
し、次いで真空中または無酸化雰囲気中にて加熱
してセラミツクス層と金属粉末層とが焼結した均
一な複合層とすると同時に、この複合層とシリン
ダ内面とが拡散層を介して一体的に結合した均一
な複合層を形成せしめることを特徴とする耐摩耗
複合層の製造方法。 ２ セラミツクス粉末がWC，VC等の金属炭化
物、TiB2，MoB等の金属硼化物、TiN，ZrN等
の金属窒化物、またはこれらの混合物より成る群
から選択される粉末であることを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の耐摩耗複合層の製造方
法。 ３ 金属粉末がNi基自溶性合金粉末またはCo基
自溶性合金粉末であることを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の耐摩耗複合層の製造方法。 ４ 有機バインダーが天然または合成の高分子物
質の水または揮発性有機溶剤の溶液から成ること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の耐摩耗
複合層の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58196167A JPS6089307A (ja) | 1983-10-21 | 1983-10-21 | 耐摩耗複合層の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58196167A JPS6089307A (ja) | 1983-10-21 | 1983-10-21 | 耐摩耗複合層の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6089307A JPS6089307A (ja) | 1985-05-20 |
| JPH0221361B2 true JPH0221361B2 (ja) | 1990-05-14 |
Family
ID=16353318
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58196167A Granted JPS6089307A (ja) | 1983-10-21 | 1983-10-21 | 耐摩耗複合層の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6089307A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6323852B2 (ja) * | 2014-02-21 | 2018-05-16 | 第一高周波工業株式会社 | 自溶合金被覆層の形成方法 |
-
1983
- 1983-10-21 JP JP58196167A patent/JPS6089307A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6089307A (ja) | 1985-05-20 |
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