JPH0243820B2

JPH0243820B2 -

Info

Publication number: JPH0243820B2
Application number: JP59188582A
Authority: JP
Inventors: Junichi Yasuoka; Sumio Kamyama; Kyomi Ashida; Ryozo Hata
Original assignee: Awamura Metal Industry Co Ltd
Current assignee: Awamura Metal Industry Co Ltd
Priority date: 1984-09-08
Filing date: 1984-09-08
Publication date: 1990-10-01
Also published as: JPS61186465A; DE3532266A1; US4678511A

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕本発明は高炭素フエロクロム（Cr：20〜80％、
Fe：15〜75％、Ｃ：５〜10％、Si：10％以下、
その他Ti、Mn等の不可避の不純物を含む。）（以
下すべて同一組成）の微粉を主成分として、マイ
クロペレツト化して得られたマイクロペレツトを
主成分として含有するシール効果の高い耐摩耗性
摺動部材、特にメカニカルシールに使用される溶
射材料に関するものである。〔従来の技術〕従来粉砕された高硬度物質を含む溶射材料は高
硬度粒子が粗粒であるためプラズマ溶射時、多数
の空孔、クラツク等の欠陥を皮膜中に含んでい
る。そのため溶射材料から脱落した粒子が摺動部
に対してアブレイシブな摩耗を引き起す欠点があ
り、また高硬度物質とマトリツクスとの硬度差が
大きいためラツピング（Lapping）処理した縦表
面粗さが大きくなる欠点があり、そのため特にメ
カニカルシールのようなシール用には使用出来な
かつた。現状ではメカニカルシールの多くは超硬合金、
セラミツクス等のような焼結体とステンレス鋼等
とのはめ合い接着によつて製作されているが、こ
の場合寸法精度その他の厳しい条件が課せられて
いるのである。〔発明が解決しようとする問題点〕本発明者等は上記従来の高炭素フエロクロムを
使用した溶射材料の欠点に鑑み、摺動面にプラズ
マ溶射を施すことによつて容易に表面粗さの小さ
い耐摩耗性を持つ摺動部材を製造することのでき
る溶射材料について鋭意研究した結果、遂に高炭
素フエロクロムを微粉化することにより、上記従
来材料の欠点を解消できることを見出し、かつ微
粉のままでは溶射材料として使用が困難で不適で
あるため、溶射を容易にするためマイクロペレツ
トに作成することを発明し、該マイクロペレツト
を使用することによつて、前記従来技術における
欠点の殆んど現れない溶射皮膜が得られ、溶射皮
膜中に高炭素フエロクロム粒子を微細均一に分散
せしめ、かつ溶射面の研削、研磨により表面粗さ
を小さくし、耐摩耗性、シール性を高くし得るこ
とを確認して（第１１図参照）本発明を完成する
に至つた。上記に記載したように微粉化するにはボールミ
ル、ロツドミル、又はスタンプミル等の微粉砕機
を使用し、分級して微粉末を製造した。この方法によつて得られた微粉をマイクロペレ
ツト化するには各種微粉を混合、撹拌しながらバ
インダーとしてPVA、CMC、HPC（Hexapropyl
Cellulose）PEG等の水溶液、アルコール溶液等
を少量づつ投入して造粒する方法、又は同バイン
ダーと各種微粉を水、アルコール等でスラリー状
にして混合してスプレードライヤーで造粒する方
法などがある。本発明においてSFA又はFe系金属は溶射皮膜
において高炭素フエロクロムを担持するマトリツ
クスを形成するものである。またMoは耐焼付性を向上させるものである。〔問題を解決するための手段〕本発明を纒めると第１表の通りである。但し本
発明は勿論第１表の組成のみに限定されるもので
はなく、例えばセラミツクス及び第１表例示以外
の金属を溶射材料として使用してもよい。

【表】

【表】上記第１表中 Fe−CrとはCr20〜80％、Fe15〜75％、C5〜10
％、Si10％以下、その他不可避的不純物して、
Ti、Mn等を含有する高炭素フエロクロム、SFA
とは自溶合金（ニツケル基、ニツケル−クロム基
又はコバルト基の合金にホウ素、ケイ素を添加し
た合金）にモリブデン、タングステン又は炭素を
添加した合金、 Fe系金属とはNi，Cr，Co，Fe
からなる群から選択された少くとも１種を含む成
分組成金属、Ni−Alとはニツケルアルミナイド
でNiにAlを３〜10％被覆してなる複合粉末又
は／及びAlにNiを60〜90％を被覆してなる複合
粉末である。 NiCr−Alとはニツケルクロムアルミナイドで
NiCr（Cr10〜30％）にAlを30〜10％被覆してな
る複合粉末である。第１表中にはSFA、Fe系金属、Ni−Al、NiCr
−Alとして表示したのは、それぞれに属するど
の成分組成もすべての本発明の溶射材料として充
分使用可能であり、かつ後記に記載の本発明の効
果を奏するためである。また粗粉とマイクロペレツトとは従来の篩分法
又は沈澱法による測定で５〜150μm、好適には10
〜70μmの粒度分布を持ち、微粉とはフイツシヤ
ー空気透過装置による測定で平均粒径0.5〜
20μm、好適には１〜5μmを持つものである。さらに微粉を均一に混合してマイクロペレツト
化したマイクロペレツトの粒径は５〜150μm、好
適には10〜70μmである。本発明は従来の溶射材料とは全く異なり、本発
明に使用の組成を有する高硬度の高炭素フエロク
ロムを従来は粗粉としてしか使用されなかつたの
を微粉にすることに成功し、かつ微粉のままでは
溶射材料として操作上著しく困難であり、かつ溶
射歩留が低下するため、マイクロペレツト化して
メカニカルシールその他の摺動面に溶射した場
合、摺動面上の溶材被膜中に高炭素フエロクロム
を微細均一に分散せしめることによて、下記の本
発明の種々な効果を奏するに至らしめたものであ
る。本発明と従来の溶射材料のラツピング処理後
の表面粗さを測定した結果の一例を第２表に示
す。

〔発明の効果〕

本発明の効果を纒めると次の通りである。 (a) 高炭素フエロクロムの粒子が微細、かつマイ
クロペレツト化されているため該粒子のはねか
えりや飛散が少なく、溶射皮膜中の該粒子の歩
留りが向上し耐摩耗性が大である。 (b) 高炭素フエロクロムの粒子が微細であるため
緻密な欠陥のない溶射皮膜が得られ、耐摩耗性
が大である。 (c) 高炭素フエロクロムの粒子が微細であるため
高硬度を有する部分が溶射皮膜中に微細均一に
分布し、成分の偏析、硬度のバラツキがなく、
そのために耐摩耗性が大である。 (d) 各種の微粉が１種のマイクロペレツトにマイ
クロペレツト化されている場合各種の微粉が各
マイクロペレツト中に均一に含まれているた
め、皮膜中における成分の偏析、硬度のバラツ
キ等が一層少なくなる。 (e) そのためラツピング仕上げにより表面粗さを
小さくすることができる。 (f) Moを添加した場合は更に耐焼付性を向上さ
せることができる。 (H) ニツケルアルミナイド又は／及びニツケルク
ロムアルミナイドを加えることによつて、更に
緻密かつ母材との密着性のよい皮膜が得られ
る。 (h) 従来のメカニカルシールは成形→焼結→サイ
ジング→はめ合せ接着→仕上げの５工程によつ
て製造されたが、本発明よつては溶射→仕上げ
の２工程のみで製作され、著しく簡単に安価に
製造される。 (i) 従来のメカニカルシールは焼結するため、最
小厚さ２〜３mmの焼結体を必要としたが、本発
明の場合、溶射によつて１mm以下の厚みで同等
の効果が達成される。 (j) 従つて本発明はプラズマ溶射施工によつて微
粉末のマイクロペレツト化によるマイクロペレ
ツトによつて、安価な精度の高い摺動部材、特
にメカニカルシールの製造が可能となつた。次に図面によつて本発明を説明する。第１図は従来の溶射粉の本発明との比較例の図
面で、高炭素Fe−Cr粗粉１３70％と自溶合金７
の粗粉30％とを混合した溶射用粉末。第２図〜第９図は本発明のそれぞれ一実施例の
図面で、第２図は高炭素フエロクロムの微粉70％
とSFAの微粉30％とを混合してマイクロペレツ
ト化した１種類のマイクロペレツト９より構成さ
れた溶射用粉末。第３図は高炭素フエロクロムの微粉をマイクロ
ペレツト化したマイクロペレツト１２70％と
SFAの粗粉７30％とを２種混合により構成され
た溶射用粉末。第４図は高炭素フエロクロムの微粉70％、Mo
の微粉15％、SFAの微粉15％を混合してマイク
ロペレツト化した１種類のマイクロペレツトより
構成された溶射用粉末１０。第５図は高炭素フエロクロムの微粉70％とMo
の微粉15％とを混合してマイクロペレツト化した
マイクロペレツト１１に更にSFAの粗粉７15％
とを混合した２種混合により構成された溶射用粉
末。第６図は高炭素フエロクロムの微粉70％と
SFAの微粉15％とを混合してマイクロペレツト
化したマイクロペレツト５とニツケルアルミナイ
ドの粗粉６15.0％とを混合した２種混合により構
成された溶射用粉末。第７図は高炭素フエロクロムの微粉のみをマイ
クロペレツト化したマイクロペレツト１２70％と
自溶合金の粗粉15％、ニツケルアルミナイドの粗
粉15％とを混合した３種混合により構成された溶
射用粉末。第８図は高炭素フエロクロムの微粉のみをマイ
クロペレツト化したマイクロペレツト70％とMo
の微粉８のみをマイクロペレツト化したマイクロ
ペレツト15％とSFAの粗粉15％とを混合した３
種混合により構成された溶射用粉末。第９図は高炭素フエロクロムの微粉70％と
SFAの微粉15％とを混合してマイクロペレツト
化したマイクロペレツトにMoの微粉のみをマイ
クロペレツト化したマイクロペレツト15％とを混
合した２種混合により構成された溶射用粉末を示
す。第２、第３、第４、第５、第６、第７、第８、
第９図においてSFAの代りにFe系金属（Ni，
Cr，Co，Feからなる群から選択された少くとも
１種を含む成分組成の金属）を使用しても同様の
結果が得られた。また第６、第７図においてニツ
ケルアルミナイドの代りにニツケルクロムアルミ
ナイドを使用しても同様な結果が得られた。第１０図は第１図の従来の溶射粉を溶射した溶
射皮膜の一部拡大した図面で溶射皮膜中の高炭素
フエロクロム粒子の大きさは10〜150μm程度であ
る。また第１１図は本発明の溶射用マイクロペレツ
トを溶射した溶射皮膜の一部拡大した図面で溶射
皮膜中の高炭素フエロクロム粒子の大きさは0.5
〜20μmである。１研磨面、２，２′は溶射皮膜、３は母材、４，
４′は高硬度粒子を示す。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の溶射粉の図面。第２、第３、第
４、第５、第６、第７、第８、第９図は本発明の
溶射粉のそれぞれ一実施例の図面。第１０図は従
来の溶射粉を溶射した溶射皮膜の一部拡大した断
面図。第１１図は本発明の溶射粉を溶射した溶射
皮膜の一部拡大した断面図を示す。１……研磨面、２，２′……溶射皮膜、３……
母材、４，４′……高硬度粒子、５……高炭素フ
エロクロムの微粉70％とSFAの微粉15％とを混
合してマイクロペレツト化したマイクロペレツ
ト、６……ニツケルアルミナイドの粗粉、７……
SFAの粗粉、８……Mo微粉のマイクロペレツ
ト、９……高炭素フエロクロムの微粉70％と自溶
合金の微粉30％とを混合してマイクロペレツト化
した１種類のマイクロペレツト、１０……高炭素
フエロクロムの微粉70％、Moの微粉15％、SFA
の微粉15％を混合してマイクロペレツト化した１
種類のマイクロペレツトより構成された溶射用粉
末、１１……高炭素フエロクロムの微粉70％と
Moの微粉15％とを混合してマイクロペレツト化
したマイクロペレツト、１２……高炭素フエロク
ロムの微粉をマイクロペレツト化したマイクロペ
レツト。

Claims

【特許請求の範囲】１ Cr20〜80重量％、Fe15〜75重量％、C₅〜10
重量％、Si10重量％以下、その他不可避的不純物
としてTi、Mn等を含有する高炭素フエロクロム
の平均粒子0.5〜20μｍの微粉（以上高炭素フエロ
クロムの微粉と略称）を主成分とし、その他の単
独又は混合したMo，SFA又はFe系金属の微粉を
副成分として混合してマイクロペレツト化してな
る５〜150μmの粒度分布を持つマイクロペレツト
そのままか、又は該５〜150μmの粒度分布を持つ
マイクロペレツトを主成分とし、更５〜150μmの
粒度分布を持つSFAの粗粉、Fe系金属の粗粉、
又はNi−Al及び／又はNiCr−Alの粗粉を副成分
として含有することを特徴とする溶射材料。ここに、SFAとは自溶合金（ニツケル基、ニ
ツケル−クロム基又はコバルト基の合金にホウ
素、ケイ素を添加した合金）にモリブデン、タン
グステン又は炭素を添加した合金をいう。Fe系
金属とはNi，Cr，Co，Feからなる群から選択さ
れた少くとも１種を含む成分組成金属をいう。 Ni−AlとはニツケルアルミナイドでNiにAlを
３〜10％被覆してなる複合粉末又は／及びAlに
Niを60〜90％被覆してなる複合粉末であり、更
にNiCr−Alとはニツケルクロムアルミナイドで
NiCr（Cr10〜30％）にAlを３〜10％被覆してな
る複合粉末である。２高炭素フエロクロムの微粉を30〜95％（以下
％は溶射材料全体に対する重量％をあらわす。）
とSFAの平均粒径0.5〜20μmの微粉（以下SFAの
微粉と略称）を５〜70％混合してマイクロペレツ
ト化したマイクロペレツトからなる特許請求の範
囲第１項記載の溶射材料。３高炭素フエロクロムの微粉を30〜95％とFe
系金属の平均粒径0.5〜20μmの微粉（以下Fe系金
属の微粉と略称）、５〜70％とを混合してマイク
ロペレツト化したマイクロペレツトからなる特許
請求の範囲第１項記載の溶射材料。４高炭素フエロクロムの微粉のみをマイクロペ
レツト化したマイクロペレツト30〜95％と５〜
150μmの粒度分布を持つSFAの粗粉（以下SFA
の粗粉と略称）とを混合してなる特許請求の範囲
第１項記載の溶射材料。５高炭素フエロクロムの微粉のみをマイクロペ
レツト化したマイクロペレツト30〜95％と５〜
150μmの粒度分布を持つFe系金属の粗粉（以下
Fe系金属の粗粉と略称）、５〜70％とを混合して
なる特許請求の範囲第１項記載の溶射材料。６高炭素フエロクロムの微粉を30〜90％とMo
の平均粒径0.5〜10μmの微粉（以下Moの微粉と
略称）、５〜30％とSFAの平均粒径0.5〜10μmの
微粉５〜65％とを混合してマイクロペレツト化し
たマイクロペレツトからなる特許請求の範囲第１
項記載の溶射材料。７高炭素フエロクロムの微粉を30〜90％とMo
の微粉５〜30％とFe系金属の平均粒径0.5〜10μm
の微粉５〜65％を混合してマイクロペレツト化し
たマイクロペレツトからなる特許請求の範囲第１
項記載の溶射材料。８高炭素フエロクロムの微粉を30〜90％とMo
の微粉５〜30％とを混合してマイクロペレツト化
したマイクロペレツトとSFAの粗粉とを混合し
てなる特許請求の範囲第１項記載の溶射材料。９高炭素フエロクロムの微粉を30〜90％とMo
の微粉５〜30％とを混合してマイクロペレツト化
したマイクロペレツトとFe系金属の粗粉５〜65
％を混合してなる特許請求の範囲第１項記載の溶
射材料。１０高炭素フエロクロムの微粉のみをマイクロ
ペレツト化したマイクロペレツト５〜30％と
SFAの粗粉５〜65％とを混合してなる特許請求
の範囲第１項記載の溶射材料。１１高炭素フエロクロムの微粉のみをマイクロ
ペレツト化したマイクロペレツト30〜90％とMo
の微粉のみをマイクロペレツト化したマイクロペ
レツト５〜30％とFe系金属の粗５〜65％とを混
合してなる特許請求の範囲第１項記載の溶射材
料。１２高炭素フエロクロムの微粉を30〜90％と
SFAの微粉５〜65％とを混合してマイクロペレ
ツト化したマイクロペレツトとMoの微粉のみを
マイクロペレツト５〜30％とを混合してなる特許
請求の範囲第１項記載の溶射材料。１３高炭素フエロクロムの微粉を30〜90％と
Fe系金属の微粉５〜65％とを混合してマイクロ
ペレツト化したマイクロペレツトとMoの微粉の
みをマイクロペレツト化したマイクロペレツト５
〜30％とを混合してなる特許請求の範囲第１項記
載の溶射材料。１４高炭素フエロクロムの微粉を30〜90％と
SFAの微粉５〜65％とを混合してマイクロペレ
ツト化したマイクロペレツトとそれに５〜150μm
の粒度分布を持つニツケルアルミナイド〔Niに
Al（以下〔〕内の％は複合粉末中の重量％をあ
らわす。）を３〜10％被覆してなる複合粉末及
び／又はAlにNiを60〜90％被覆してなる複合粉
末〕（以下ニツケルアルミナイドの粗粉と略称）
及び／又は５〜150μmの粒度分布を持つニツケル
アルミナイド〔NiCr合金（Cr10〜30％）にAlを
３〜10％被覆してなる複合粉末〕（以下ニツケル
クロムアルミナイドの粗粉と略称）、５〜30％を
混合してなる特許請求の範囲第１項記載の溶射材
料。１５高炭素フエロクロムの微粉を30〜90％と
Fe系金属の微粉５〜65％とを混合してマイクロ
ペレツト化したマイクロペレツトと、それにニツ
ケルアルミナイド及び／又はニツケルクロムアル
ミナイドの粗粉５〜30％を混合してなる特許請求
の範囲第１項記載の溶射材料。１６高炭素フエロクロムの微粉をマイクロペレ
ツト化したマイクロペレツト30〜90％とSFAの
粗粉５〜65％とニツケルアルミナイド及び／又は
ニツケルクロムアルミナイドの粗粉５〜30％とを
混合してなる特許請求の範囲第１項記載の溶射材
料。１７高炭素フエロクロムの微粉をマイクロペレ
ツト化したマイクロペレツト30〜90％とFe系金
属の粗粉５〜65％とニツケルアルミナイド及び／
又はニツケルクロムアルミナイドの粗粉５〜30％
とを混合してなる特許請求の範囲第１項記載の溶
射材料。