JPH0328362A

JPH0328362A - 耐摩耗性摺動部材

Info

Publication number: JPH0328362A
Application number: JP16121089A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Nanba; 智南場; Nobuo Sakate; 宣夫坂手
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1989-06-23
Filing date: 1989-06-23
Publication date: 1991-02-06

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、高出力エンジン用の部品として使用される耐
摩耗性摺動部材に関するものである。

（従来の技術）近年、自動車用エンジンの高出力化の傾向が強まってき
ており、このようなエンジンにおける高温・高面圧下の
厳しい使用条件においても優れた摺動特性を発揮し得る
摺動部材の開発が希求されテイル。例えば、ロータリー
エンジンのアベソクスシール、カムシャフトのカムノー
ズ等のような高温条件下で使用される高面圧摺動部品に
おいては、摺動部における耐摩耗性をいかにして向上さ
せるかが重要な課題とされてきている。

上記要求に対処するために、従来から種々の方法が用い
られてきている。例えば、電子ビーム、レーザビーム等
の高密度エネルギービームを部材表面に照射して、部材
表面を再溶融・急冷することによりチル化させる方法、
あるいは耐摩耗性に優れた材料を部材表面に肉盛溶接す
る方法等が良く知られている。

本発明は、上記方法のうちの耐摩耗性材料を肉盛溶接す
る方法に関するものであり、鋳鉄基材上にＣｏ−Ｍｏ−
Ｓｉ系合金からなる軟質マトリックス中に同系の硬質金
属間化合物を分散させてなる合金粉末（以下、トリバロ
イ合金と称す）を肉盛溶接して、耐摩耗性の向上を図っ
たものが既に提案されている（特開昭８　１−１　６３
２２９号公報参照）。なお、前記トリバロイ合金は、デ
ュポン社により開発されたものである。

（発明が解決しようとする課題）ところで、アベックスシール等のような薄肉の摺動部品
の場合、十分な強度を確保するためには、基材として鋳
鉄材料より鋼鉄材料を用いる方が望ましい。そこで、本
発明者らは、鋼基材に対して前述のトリバロイ合金を肉
盛溶接することを試みたが、鋳鉄に比べて鋼鉄の方が融
点が高いため、肉盛溶接時における基材とトリバロイ合
金とのなじみが悪く、良好な肉盛溶接性が得られないと
ともに、摺動特性も低下するという問題があった。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、鋼基材に
対するトリバロイ合金の肉盛溶接性を確保するとともに
、摺動特性の向上を図ることを目的とするものである。

（課題を解決するための手段）本発明では、上記課題を解決するための手段として、Ｃ
ｏ−Ｍｏ−Ｓｉ系合金からなる軟質マトリックス中に同
系の硬質金属間化合物を分散させてなる合金粉末（即ち
、トリバロイ合金）にカーボン：ｉ，５〜３．５重量％
を添加したものを鋼基材上に肉盛溶接することにより摺
動部を形成している。

（作　用）本発明では、上記手段によって次のような作用が得られ
る。

即ち、トリバロイ合金にカーボン：ｌ．５〜３．５重量
％を添加して鋼基材上に肉盛溶接して摺動部を形或した
ことにより、カーボンの存在にまり鋼基材およびトリバ
ロイ合金の溶融性が向上して、両者のなじみ性が良好と
なるとともに、トリバロイ合金とカーボンとの間に生戊
される炭化物（例えば、Ｍｏ炭化物）の存在により、得
られた摺動部における摺動特性も向上する。

なお、カーボンの添加量は、１．５重量％以下ではその
効果が低すぎ、３．５重量％以上では耐摩耗性の向上は
見られるものの、炭化物が成長し過ぎて靭性が低下し、
しかも肉盛溶接時に余分なカーボンの介在により割れが
発生するおそれがあるところから、１．５〜３．５重量
％の範囲とするのが望ましい。

（発明の効果）本発明によれば、Ｃｏ−ＭｏＳｉ系合金からなる軟質マ
トリックス中に同系の硬質金属間化合物を分散させてな
る合金粉末（即ち、トリバロイ合金）にカーボン＝１．
５〜３．５重里％を添加したものを鋼基材上に肉盛溶接
することにより摺動部を形成したので、カーボンの存在
にまり鋼基材およびトリバロイ合金の溶融性が向上して
、両者のなじみ性が良好となり、肉盛部における割れ等
が防止され、極めて良好な肉盛溶接性が確保できるとい
う優れた効果がある。

また、トリバロイ合金とカーボンとの間に生成される炭
化物（例えば、ＭＯ炭化物）の存在により、得られた摺
動部における耐摩耗性も向上し、良好な摺動特性が確保
できるという効果もある。

（実施例）本実施例において使用されたトリバロイ合金は２種であ
り、下記表一ｌの組成（重量％）を有している。

表−１上記組成のトリバロイ合金を粉末として用い、これにカ
ーボン粉末を添加して各種の肉盛材料を調整した。

一方、鋼基材としては、ＳＣＭ４３５からなる縦１０ｉ
ａ＋，横４ｍｍ，長さ９５ｍｍの角棒を用意した。

そして、前記鋼基材上に前記の如くして調整された肉盛
材料をプラズマ粉体肉盛溶接装置を用いて肉盛溶接して
、下記表−２に示すテストビース（実施例１〜４および
比較例１〜６）を得た。

ここで、プラズマ粉体肉盛溶接条件は下記の通りであっ
た。

即ち、出力電流：５０〜７０Ａ，粉末供給量：１２〜１
８ｇ／ｗｉｎ，溶接速度：８０〜９０ｍｍ／ｍｉｎ，　
　トリバロイ合金粉末粒径：６０〜１５０μｍ１カーボ
ン粒径：４０〜８０μｍであった。

上記の如くして得られた各テストピースを５５０℃にて
２時間歪取り焼鈍後、ピンオンディスク式摩耗試験機用
の試験片に加工し、下記条件により摩耗試験を行ったと
ころ、下記表−２の結果が得られた。

摩耗試験条件は、潤滑：なし、速度：１５ｍ／ｓｓ時間
：１０分、荷重：５ｋｇであった。

表−２上記結果によれば、実施例１〜４のものは、摩耗量も許
容基準（２５０μ）を下回っているとともに、肉盛性も
極めて良好となっていた。このことは、カーボンの添加
量を適当に選択したことにより、トリバロイ合金と鋼基
材とのなじみ性が向上し且つトリバロイ合金とカーボン
との間に生成された炭化物により耐摩耗性が向上せしめ
られた結果に他ならない。一方、比較例１〜６において
は、カーボンの添加量が少ないと摩耗量が大きく増大し
、カーボンの添加量が多いと摩耗量が減少する傾向にあ
り、比較例１，２．４および５においては許容基準（２
５０μ）を超えている。また、比較例１．２および４に
おいては溶接ビードの荒れが大きくなっており、比較例
３および６においては溶接割れが発生した。なお、比較
例５の場合、肉盛性は良好となっていたが、摩耗量が許
容基準を大きく上まわっている。

ちなみに、第３図（イ）および（ロ）に実施例１および
比較例６における顕微鏡組織写真を示しているが、これ
によっても、本発明のものが、摺動特性に優れた組織と
なっていることが明らかである。

即ち、実施例１のものの場合、高硬度のラヴエス相であ
る角張った白色相が多く見られるのに対して、比較例６
のものにはそのような組織があまり見られない。

なお、前述のプラズマ粉体肉盛溶接を行うに当たって、
第１図図示の如く、鋼基材ｌをホルダー２に支持された
当て金３によってその被溶接部１ａが下向きとなるよう
に保持し、前記鋼基材１の被溶接部１ａの下方にプラズ
マ粉体肉盛溶接装置のトーチ４を対置させて、下方から
粉体肉盛溶接を行うと同時に肉盛部位に対してアシスト
ガス（例えば、Ａｒガス等の不活性ガス）Ｇを吹き付け
るようにすると、良好な肉盛形状が得られる。つまり、
鋼基材１の被溶接部１ａに対して肉盛されたトリバロイ
合金５は、第２図（イ）図示の如く、重力により下方に
垂れようとするが、アシストガスＧの押し上げ作用によ
り、第２図（ロ）図示の如く、正常形状に保持された状
態で冷却されることとなるのである。

さて、上記実施例においては、Ｔ−１００およびＴ−４
００の２種のトリバロイ合金を肉盛材料として使用して
いるが、一般に、トリバロイ合金における各戊分の組成
範囲は、下記の理由により、Ｃｏ：４５〜７５重量％、
Ｍ　ｏ　：　２　０　〜４　３重量％、Ｓｉ：５〜１２
重量％とするのが望ましく、本発明においても、上記組
成範囲のトリバロイ合金が使用可能なことは勿論である
。

ＣＯは、主１こトリバロイ合金の基地（即ち、マトリッ
クス相）となるものであり、４５重量％以下では、相対
的にＭｏ量が増大することとなり、靭性不足となるし、
また、７５重量％以上では、金属間化合物（即ち、ラヴ
エス相）の量が著しく減少し、酬摩耗性が低下する。基
地以外は、Ｃｏ−Ｍｏ−Ｓｉの硬質金属間化合物粒子を
形成する。

Ｍｏは、基地またはＧｏ−Ｍｏ−Ｓｉの硬質金属間化合
物粒子を形戊するものであり、２０重量％以下では、耐
摩耗性が低下し、４３重量％以上では、靭性が低下する
。また、Ｍｏは、添加されるカーボンとの間でＭｏ炭化
物を生成し、耐摩耗性向上に寄与する。

Ｓｉは、基地またはＣｏ−Ｍｏ−Ｓｉの硬質金属間化合
物粒子を形成するものであり、５重量％以下では、耐摩
耗性が低下し、１２重量％以上では、靭性が低下し且つ
遊離炭素（黒鉛）の析出が多くなる。

なお、上記実施例において使用されたトリバロイ合金に
は、ＣおよびＣｒが含有されているが、これらの元素の
含有は必ずしも必要とはしない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の耐摩耗性摺動部材を得るための肉盛方
法を説明するための概略説明図、第２図（イ）、（ロ）
は第ｌ図の方法により得られる耐摩耗性摺動部材の冷却
過程における状態を示す側面図、第３図（イ）および（
ロ）はそれぞれ本発明の実施例１および比較例６の顕微
鏡組織写真である。４ｊＩ１図（イ）（ロ）第２１！ｆ第３図エ４畠　１エ１０　　月１３２．　発明の名称　耐摩耗性摺動部材３．補正をする者事件との関係　特許出願人住　所　広島県安芸郡府中町新地３番１号名　称　（３
１３）　　マ　ツ　ダ　株式会社代表者　　　古　田　
徳　昌４．代　理　人日７．補正の内容（１）明細書第１１頁第ｌ３行ないし同頁第ｌ４行「第
３図・・・・・である。」とあるのを次の通り補正する
。

Claims

【特許請求の範囲】

１．Ｃｏ−Ｍｏ−Ｓｉ系合金からなる軟質マトリックス
中に同系の硬質金属間化合物を分散させてなる合金粉末
にカーボン：１．５〜３．５重量％を添加したものを、
鋼基材上に肉盛溶接することにより摺動部を形成したこ
とを特徴とする耐摩耗性摺動部材。