JPH0360578B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、鋳物表面の高合金化法に関し、更に
詳細には、鋳物表面の特定部位を高合金化する方
法に関する。

〔従来技術〕

鋳物表面の特定の部位の耐食性、耐摩耗性、耐
熱性などを向上させるために、該部位を高合金化
する方法として、従来、種々の方法が提案されて
いる。これらの高合金化のうち、鉄系鋳物表面の
高合金化法は、鋳物製品を政造したのちにその特
定部位を高合金化する方法と、鋳造時の溶湯の熱
を利用して鋳物製品の製造と同時に、その特定部
位を高合金化する方法に大別される。前者の方法
は、処理工程および処理設備をさらに必要とする
ものであり、経済的に不利である。後者の方法と
しては、たとえば、高合金化用金属または合金粉
末と樹脂等の結合剤の混合物を、鋳型表面の高合
金化すべき部位に付着しておき、この鋳型内に溶
湯を注入して、溶湯の熱により鋳物表面の特定部
位に、高合金化層を形成する方法が提案されてい
る（特公昭52−730号公報、特公昭52−731号公
報、特公昭53−18166号公報）。

一方、アルミニウム系鋳物の表面を高合金化す
る方法として、たとえば、シフトフオークやロツ
カーアーム等の摺動部を高合金化するばあい、耐
摩耗性合金を鋳ぐるむことにより、耐摩耗性を付
与する方法が一般に採用されている。

しかしながらこれらの方法は、合金元素の溶融
拡散量が不安定であるため製品の歩留りがが悪
く、樹脂等の結合剤を用いたばあいにはピンホー
ルや巣などの発生が多く、作業性も悪いという欠
点があつた。

〔発明の目的〕

したがつて本発明の目的は、上記従来法の欠点
を伴なうことなく、鋳物表面の所望の部位に高合
金化層を形成する方法を提供することである。

〔発明の構成〕

本発明の上記目的は、高合金化用金属または合
金の平均粒径が10μ以下の微粉末とアクリル系粘
着性結合剤との混合物のシートを、非酸化性雰囲
気中で150℃〜380℃で５分以上予備加熱処理し、
その後、鋳物部材表面の高合金化すべき部位に対
応する鋳型内に、上記シートを該鋳型に直接付着
もしくは、冷し金に付着した状態で配設し、次
に、該鋳型内にアルミニウム合金溶湯を鋳込むこ
とを特徴とする鋳物表面の高合金化法によつて達
成される。

本発明に使用される高合金化用金属または合金
の微粉末は、所望の特性、たとえば、耐食性、耐
摩耗性、耐熱性などを付与するのに通常使用され
ている金属または合金の微粉末であればよく、特
に制限されるものではない。たとえば、Cu供給
用として、Cu粉末、Cu−Ni合金粉末（Cu90重量
％、Ni10重量％）、Ni供給用としてNi粉末、Si
供給用としてSi粉末などを挙げることができる。
これらの合金または金属の粉末は、目的に合わせ
て、単独で、あるいは適宜２種以上を混合して使
用される。

本発明の重要な特徴の一つは、高合金化用金属
または合金として、金属または合金の微粉末、好
ましくは超微粉末を使用することである。本発明
に使用される金属または合金の微粉末の粒度は平
均粒径10μ以下、好ましくは1.0μ以下である。こ
のような微粉末は、通常の粒度の粉末にくらべて
著しく低い温度で反応合金化することが知られて
いる。ちなみに平均粒径40μのNi粉末の合金化開
始温度は約1150℃であるのに対し、7μのNi微粉
末合金化開始温度は約600℃であり、超微粉を用
いた場合は約300℃である。本発明は、このよう
に金属または合金を微粉末化するとその合金化開
始温度が著しく低くなるという特性を利用し、ア
ルミニウミ合金のような低温の溶湯を用いたばあ
いにも、溶湯鋳込法により特定部位の高合金化を
可能にしたことを特徴とするものである。

本発明に使用されるアクリル系粘着性結合剤と
しては、アクリル酸エステルおよびメタクリル酸
エステルの重合体および共重合体、またはこれら
のエステルと共重合可能な官能基を持つ重合性単
量体との共重合体が好ましい。

高合金化用金属または合金の微粉末とアクリル
系粘着性結合剤との配合比は、金属粉末90〜99重
量％、粘着性結合剤10〜１重量％が適当である。
粘着性結合剤が１重量％より少ないと、粘着性が
不足して金属粉末層を鋳型または冷し金表面へ付
着させることが困難になり、また10重量％より多
いと、樹脂分が過剰となつて、高合金化層と鋳物
表面との接合が不十分となり好ましくない。

高合金化用金属または合金の微粉末とアクリル
系粘着性結合剤との混合物を鋳型表面に付着させ
る方法としては、種々の方法が可能である。たと
えば、高合金化用金属または合金の微粉末とアク
リル系粘着性結合剤の混合物に、適量の溶剤、た
とえばアセトン、トルエン、メチルエチルケトン
などを加えて混練して得られる液状またはペース
ト状物を、あらかじめシート状に成形し、これを
所望の部位に接着する。このようなシートは種々
の方法により作成することができる。たとえば、
上記混練液状物または混練ペーストを、離型紙を
被せた型枠上に流し込み、溶剤を蒸発させたの
ち、圧延ロールに通して適当な厚み、たとえば、
0.5〜5.0mmの厚みを有するシートに成形する。あ
るいは、溶剤を使用することなく、高合金化用金
属または合金の微粉末と粘着性結合剤の混合物を
必要により加熱しながら混練したのち、シートに
成形する。このようにして作成した粉末シート
は、通常、鋳型または冷し金表面に押圧すること
により容易に接着する。しかし、必要により、粘
着性結合剤として使用しているアクリル系樹脂を
鋳型または冷し金表面に塗布して仮着性ポリマー
層を形成し、接着力を補強してもよい。塗布する
代りに、粘着性結合剤のシートを仮着性ポリマー
層として使用してもよい。

こうして高合金化用金属または合金の微粉末と
アクリル系粘着性結合剤とのシートを鋳型または
冷し金表面に付着したのち（以下、付着した混合
物層を「粉末シート層」という）、該鋳型内に溶
湯を鋳込むと、溶湯の熱によつて粉末シート層の
金属成分が、鋳物製品の対応する部位に溶融ある
いは拡散して高合金化層を形成する。

しかし、粉末シート層の樹脂成分が溶湯の熱に
より分解する際にガスが発生し、これによつて鋳
物表面にピンホールや巣を生じたり、あるいは溶
湯鋳込みの際に粉末シート層が脱落したり、位置
ずれを起こすことがある。このようなおそれを完
全に防止するためには、粉末シート層を鋳型また
は冷し金表面に付着する前に予備加熱処理をす
る。また、粉末シート層を鋳型または冷し金表面
上に形成した後に、予備加熱処理をすることもで
きる。この加熱処理は、高合金化用微粉末および
粘着性結合剤の酸化を防ぐため、窒素、アルゴン
等の不活性ガス、水素等の還元性ガス、真空中等
の、非酸化雰囲気中で行うことが必要である。

昇温速度は40℃／分以下とすることが好まし
い。40℃／分より大きくすると、粘着性結合剤中
の低沸点成分が急激に揮発するため、粉末シート
層が破損したり、接着面に気泡が発生して、粉末
シート層が剥離したり、脱落したりすることがあ
り、好ましくない。この加熱処理は、150℃〜380
℃、好ましくは200℃〜350℃で５分間以上保持す
ればよい。この加熱処理によつて粘着性結合剤お
よび仮着性ポリマーとして使用されている合成樹
脂が完全に焼失することなく熱分解重縮合反応を
起こし、タールピツチ状物質を生成する。このタ
ールピツチ状物質によつて、高温においても粉末
シート層の接着力が保持される。したがつて、溶
湯鋳込みの際の衝撃、振動あるいは加熱によつ
て、粉末シート層が剥離、脱落あるいは位置ずれ
を起こすようなことはない。加熱処理温度が150
℃より低いと、樹脂成分の熱分解が十分に行われ
ず、したがつてタールピツチ状物質の生成量が少
なく、十分な接着力が得られない。一方、加熱処
理温度がが380℃より高いと、樹脂成分が急激に
分解し、このばあいにも、タールピツチ状物質の
生成量が少なく、十分な接着力が得られない。

この加熱処理時間が５分間より短いばあいに
も、タールピツチ状物質の生成が不十分であり、
十分な接着力がが得られない。処理時間は、熱処
理温度、樹脂成分の種類等によつて適宜決定され
るが、一般に120分間以上保持することは不必要
でありかつ不経済である。

〔発明の効果〕

本発明は、次のような顕著な効果を奏する。

(イ) 高合金化用金属または合金の粉末として微粉
末好ましくは超微粉末を使用しているため、高
合金化が速かに進行する。

(ロ) 微粉末、好ましくは超微粉末を使用している
ため、アルミニウム合金のような低温の溶湯を
用いたばあいにも、鋳造と同時にその特定部位
の高合金化が可能である。

(ハ) 冷し金表面に粉末シート層を形成したばあ
い、高合金化とチル化を同時に行うことがで
き、その結果、すぐれた耐摩耗性表面を形成す
ることができる。

(ニ) 加熱処理を併用すると、鋳物表面にピンホー
ルや巣が発生するのを実質的に完全に防止する
ことができる。また、粉末シート層の脱落や位
置ずれを防止することができる。

(ホ) 特に、粉末シートを使用しているので高合金
化層の厚み、形成部位などを一定にすることが
容易にかつ確実にできる。

〔実施例〕

粒度1μ以下のCu−Ni合金超微粉末（Ni、10重
量％、残部Cu）50重量％を、アセトンで希釈し
たアクリル系粘着性結合剤50重量％（この50重量
％にはアセトンは含まれない）と混練し、泥しよ
う状にして離型紙上に流し込み、自然乾燥して厚
さ1.5mmのCu−Ni粉末シートを作成した。これ
を、15×20×0.7mmの鋼板上に加圧接着し、水素
雰囲気中で300℃、60分間保持し、予備加熱処理
を行つた。次にこの予備加熱処理した粉末シート
を鋼板から剥離し、これをダイカスト機のダイス
にセツトしたのち、760℃の溶融AC4C合金を鋳
湯した。AC4C合金鋳物表面にCu−Ni合金層が
形成された。

〔実施例 １〕 平均粒度7μのCu−Ni合金微粉（Ni10重量％、
Cu90％）96.4重量％をトルエンで希釈したアクリ
ル系粘着性結合剤3.6重量％（この3.6重量％には
トルエンを含まない）と混練し、ロール圧延によ
つて厚さ1.5mmのCu−Ni合金の粉末シートを作成
した。これを15×20×0.7mmの鋼板上に加圧接着
し、水素雰囲気中で300℃×60分間保持し、予備
加熱処理を行つた。次に溶湯鋳造用金型にセツト
したのち、760℃の溶融AC4C合金を溶湯鋳造し
た。AC4C合金鋳物表面に合金層が形成された。

このCu−Ni合金層の断面組織顕微鏡写真を添
付図面に示す。この写真から明らかなように、
AC4C合金の表面部に、Cu−Ni合金粒子ととも
に、Cu−Ni合金とAC4C合金とによる新しい合
金相が生成され結合効果を高めていることが判る
る。

〔実施例 ２〕 粒度0.1μ以下のNi超微粉末50重量％を、アセ
トンで希釈したアクリル系粘着性結合剤50重量％
（この50重量％にはアセトンは含まれない）と混
練し、泥しよう状にして離型紙上に流し込み、自
然乾燥して厚さ2.0mmのNi粉末シートを作成した。
これを、15×20×0.7mmの鋼板上に加圧接着し、
水素雰囲気中で300℃、60分間保持し、予備加熱
処理を行つた。次にこの予備加熱処理した粉末シ
ートを鋼板から剥離し、これをダイカスト機の金
型にセツトしたのち、760℃の溶融AC4C合金を
鋳湯した。AC4C合金鋳物表面に合金層が形成さ
れた。

このNi合金層の断面組織顕微鏡写真を添付図
面に示す。

【図面の簡単な説明】

添付図面中第１図は、本発明の実施例１に示す
方法により形成されたAC4C合金鋳物表面のCu−
Ni合金層の断面組織顕微鏡写真を示し、第２図
は実施例２に示すNi合金層の断面組織顕微鏡写
真である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 高合金化用金属または合金の平均粒径が10μ
   以下の微粉末とアクリル系粘着性結合剤との混合
   物のシートを、非酸化性雰囲気中で150℃〜380℃
   で５分以上予備加熱処理し、 その後、鋳物部材表面の高合金化すべき部位に
   対応する鋳型内に、上記シートを該鋳型に直接付
   着もしくは、冷し金に付着した状態で配設し、 次に、該鋳型内にアルミニウム合金溶湯を鋳込
   むことを特徴とする鋳物表面の高合金化法。 ２ 金属または合金の微粉末の平均粒径が1.0μ以
   下の超微粉であることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の鋳物表面の高合金化法。