JPH04371820A

JPH04371820A - 射出または押出成形機

Info

Publication number: JPH04371820A
Application number: JP3148378A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Sasaki; 豊佐々木; Kenji Maruta; 丸田　賢二; Iwao Kashiwagi; 柏木　巌
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1991-06-20
Filing date: 1991-06-20
Publication date: 1992-12-24

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ふっ素樹脂等強い腐食
性を有し、あるいはさらにガラス繊維などの充填材を多
量に含有する樹脂に対し、特に高い耐摩耗性、耐食性を
備えた射出または押出成形機に関する。より、詳しくは
それぞれ適当な合金母材とその表面に施した表面層から
なる複合シリンダと複合スクリュの組合せからなる射出
または押出成形機に関する。

【０００２】

【従来の技術】合成樹脂の射出成形あるいは押出成形に
使用される成形機用のシリンダには、加熱成形中の樹脂
または該樹脂に加えられた添加剤等による腐食あるいは
摩耗を防止するため、当初、鋼材からなる中空円筒状の
シリンダ母材の内面に、耐摩耗性と耐食性とを有する合
金材料を遠心鋳造法によりライニングした複合構造のも
のが用いられてきた。しかしながら、上述のような成形
機用の複合シリンダを遠心鋳造法により作製する場合は
、溶着反応時にライニング層を形成する合金材料にシリ
ンダ母材を形成する鋼材中の鉄が拡散し侵入する。この
鉄の侵入はライニング層とシリンダ母材との溶着を遂行
するために、ある程度は必要であるが、鉄はライニング
層の硬度を低下させ、また耐食性を劣化させてしまうと
いう問題がある。また、近年合成樹脂は、用途が多種多
様化し、様々な添加剤を混合するようになってきている
ため、成形機用の複合シリンダ内ライニング層の耐摩耗
性および耐食性を、さらに向上させるべき要求が高まっ
てきている。このためには、合金成分を多量に配合した
り、耐摩耗粒子を多量に添加したりする必要があるが、
遠心鋳造法では、偏析や分散性等の問題のため、必ずし
もこれらの要求を満足することができない。

【０００３】一方、スクリュについては、熱分解ガスで
あるふっ素ガスによる腐食が生じるため、従来マトリッ
クス強化形Ｎｉ基合金が使用されてきた。しかし、硬さ
の高い充填材を混入した樹脂の成形においては、特にス
クリュの山形部が、使用に際しこれらの樹脂と接触し、
かつ高い成形圧を受けるため、山形部のヘタリ、摩耗な
どが激しく、短時間で寿命に至ってしまう。また、充填
材を混入しないふっ素樹脂の成形においても、マトリッ
クス強化形Ｎｉ基合金製スクリュは常温硬さ、ならびに
強度が低いために、シリンダ内面との焼付きを生じたり
、場合によっては捩れ現象を生じ寿命低下が顕著であり
、全く工具費の節約に寄与していない。このため最近は
、マトリックス強化形Ｎｉ基合金（例．主要成分：Ｎｉ
　６０％、Ｃｒ　１５％、Ｍｏ　１５％）を冷間引抜き
による加工硬化により硬さを上げるとともに、耐焼付摩
耗性の向上を図ったスクリュがあり、これにより若干の
改善は可能となったが、充填材を混入した樹脂に対して
は、硬さに限界があるため、未だ充分ではないことや、
製造可能寸法に限界があることなどにより高価な割りに
工具費の節約には至っていないのが現状である。

【０００４】また、本願出願人は粉体肉盛を利用して得
られた耐食、耐摩スクリュとして特開昭６１−２４８７
０３号を提案している（以下先願発明という）。この先
願発明は、スクリュ軸部の外周に螺旋状に連なる山形を
有する母材の山形部、および山形部間の谷部の全表面に
Ｃｏ基、Ｎｉ基合金またはこれらに硬質粒子を分散保持
したものを粉体肉盛することを内容とするものである。これは、主に耐摩耗性を重視しており、本願発明がふっ
素樹脂等に対する耐食性を重視している点で本質的に異
なるものであるが、前記先願発明を実施する過程で以下
の知見を得た。すなわち、スクリュの摩耗状況は、谷部
に比較して山形部の摩耗が激しく、山形部は耐食性より
も耐摩耗性を重視することが重要であること、山形部お
よび谷部の全面肉盛とした場合、谷部はスクリュの曲り
、軸方向収縮等の変形の防止を重視した材質、施行方法
としなければならず、材質選定、作業性の面で制約があ
ること、またシリンダ内面とスクリュ山形頂面相互の材
質間には総合的摩耗量減少に関し相性が存在し、この双
方の材質の組合せにより総合的摩耗量の減少を図ること
ができる、等であった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上説明し
た従来技術に鑑み、ふっ素樹脂あるいはガラス繊維、そ
の他硬さの硬い充填材を混入された腐食性の強い樹脂の
成形において、シリンダおよびスクリュともに十分な耐
食性、耐摩耗性を有する射出または押出成形機の提供を
目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は重量比で、Ｂ　
０．５〜４．０％、Ｃ　０．７％以下、Ｓｉ　０．６〜
６．０％、Ｍｎ　２．０％以下、Ｃｒ　２０．０％以下
、Ｃｕ　４．０〜４０．０％、または、さらにＭｏ　０
．３〜３．０重量％およびＷＣ等の硬質炭化物粒子、残
部実質的にＮｉおよび不可避的不純物からなるＨＩＰプ
ロセスによる焼結合金ライニング層を有するシリンダお
よび少なくとも螺旋山形部が含Ｂの低融点Ｎｉ基合金に
よる肉盛り層で構成されたスクリュの組合せでなること
を特徴とする射出または押出成形機である。

【０００７】本発明は、前述のシリンダとスクリュとの
間の相性について、見出された結果に基づいてなされた
ものである。スクリュの山形頂面とシリンダ内面は、射
出、押出両成形方法とも、使用中にかなりの頻度で接触
していると考えられる。この際、取扱われる樹脂等は極
圧添加剤のように摩擦抑制作用をなす場合もあるが、通
常は摩耗と腐食あるいはその相乗作用によりスクリュと
シリンダを寿命に至らしめる。そこで、本発明者は、樹
脂成分による腐食のうち、最も問題になっているふっ素
による腐食に対する耐食性を最重要視し、かつ、炭素や
ガラス繊維等のいわゆるフィラーに対する耐摩耗性をも
兼備した最適なシリンダとスクリュの組合せを検討した
。まず、シリンダについては、ライニング層を形成する
合金材料の組成を最適化するとともに、その合金材料を
ＨＩＰ（熱間静水圧プレス、以下ＨＩＰと記す）プロセ
スによりシリンダ母材の内面上で加圧焼結することによ
り、ライニング層に鉄が侵入せず、したがって、該ライ
ニング層は優れた耐食性を有するとともに、後述の特定
材質のスクリュとの組合せによる優れた耐摩耗性を有す
ることを発見し、本発明に想到した。すなわち、本発明
の一部をなすライニング層とシリンダ母材とからなる複
合シリンダは、前記ライニング層が、重量比で、Ｂ　０
．５〜４．０％、Ｃ　０．７％以下、Ｓｉ　０．６〜６
．０％、Ｍｎ　２．０％以下、Ｃｒ　２０．０％以下、
Ｃｕ　４．０〜４０．０％、残部実質的にＮｉおよび不
可避的不純物からなるＨＩＰプロセスによる焼結合金ラ
イニング層を有することを特徴とする。また、この複合
シリンダと組合せで使用されるスクリュの少なくとも螺
旋山形部が含Ｂの低融点Ｎｉ基合金による肉盛り層で構
成されているものである。よって、本発明のうち第１の
発明は、重量比で、Ｂ　０．５〜４．０％、Ｃ　０．７
％以下、Ｓｉ　０．６〜６．０％、Ｍｎ　２．０％以下
、Ｃｒ　２０．０％以下、Ｃｕ　７．０〜４０．０％、
残部実質的にＮｉおよび不可避的不純物からなるＨＩＰ
プロセスによる焼結合金ライニング層を有するシリンダ
および少なくとも螺旋山形部が含Ｂの低融点Ｎｉ基合金
による肉盛り層で構成されたスクリュの組合せでなるこ
とを特徴とする射出または押出成形機であり、第２の発
明は前記シリンダのライニング層として、さらにＭｏ　
０．３〜３．０重量％を含有せしめたものである。

【０００８】さらに本発明のシリンダにおいては、上述
のシリンダのライニング層に、周期律表のＩＶａ族、Ｖ
ａ族あるいはＶＩａ族に属する元素の炭化物からなる微
粒子を均一に分散させることにより、耐摩耗性をさらに
向上することができる。これが本発明の第３の発明であ
る。上記炭化物からなる微粒子を含有する場合、含有率
は、ライニング層を形成する合金材料　１００重量部当
り、５〜６０重量部であるのが好ましい。５重量部未満
であると耐摩耗性の向上が少ないし、６０重量部を超え
ると機械的強度の低下が大きいため好ましくない。また
、この場合は、前記炭化物からなる微粒子の粒径が５〜
１００μｍであるのが好ましい。５μｍ未満であると均
一に分散せず、また１００μｍを超えるとライニング層
の強度が低下するため好ましくない。

【０００９】

【作用】次に、本発明のシリンダのライニング層とスク
リュの母材および山形部の肉盛り層の合金の成分範囲の
限定理由について述べる。先ず、シリンダのライニング
層について述べる。Ｂの含有率は０．５〜４．０重量％
とする。Ｂは組織中に高硬度の硼化物を形成し、合金の
耐摩耗性および耐食性を向上させる作用を有するが、０
．５重量％未満ではその効果が得られず、また、４．０
％を超えると合金の強度を劣化させてしまう。Ｃの含有
率は、０．７重量％以下である。ＣはＣｒと炭化物を形
成し、基地の硬さと強度を増大させ、耐摩耗性を向上さ
せる作用を有するが、０．７重量％を超えると合金の硬
さおよび強度を低下させてしまう。Ｓｉの含有率は０．
６〜６．０重量％である。Ｓｉは耐摩耗性を向上させる
作用を有するとともに、アトマイズ処理により、合金粉
末を得る際に粉末粒径を均一化する作用を有するが、０
．６重量％未満では、その効果が得られず、また６．０
重量％を超えると合金の靭性を損なってしまう。

【００１０】Ｍｎの含有率は、２．０重量％以下である
。Ｍｎは、Ｓｉとともに脱酸剤として作用するとともに
、不純物として混入するＳによる影響を防止する作用を
有するが、２．０重量％を超えると合金の靭性および耐
食性を損なってしまう。Ｃｒの含有率は２０．０重量％
以下である。ＣｒはＣ，Ｂと結合して炭化物、硼化物を
形成し、耐摩耗性を向上させる作用を有するが、２０．
０重量％を超えると合金の靭性を低下させてしまう。Ｃ
ｕの含有率は、４．０〜４０．０重量％である。Ｃｕは
酸に対する耐食性を向上させる作用を有するが、４．０
重量％未満ではその効果が得られず、また４０．０重量
％を超えると合金の硬さを著しく低下させてしまう。な
お、不可避的に混入するＦｅの含有率は５．０重量％以
下である。Ｆｅは理想的には含まないのが好ましい。Ｆ
ｅが含有される量は５％以上に増加すると硬さが低下す
るとともに、酸に対する耐食性を低下させてしまう。

【００１１】また、本発明のシリンダのライニング層に
は、Ｍｏを含有することも可能であり、この場合Ｍｏの
含有率は０．３〜３．０重量％である。Ｍｏは、特に塩
酸に対する耐食性を向上させる作用を有するが、０．３
重量％未満では、その作用が不十分であり、また３．０
重量％を超えるとその作用が飽和し、合金の経済性を損
なう。また、本発明のシリンダのライニング層とする粉
末は、上述した成分組成の原料を溶融し、ガスアトマイ
ズ法等により粉末化して製造すればよい。上記原料は融
点が余り高くなく、また溶湯の粘度が低いため、ガスア
トマイズ法による粉末化に適する。ガスアトマイズ法は
、Ａｒガス等を用い、通常の方法により行なうことがで
きる。アトマイズ粉末の粒径は、ＨＩＰが可能である限
り特に限定されないが、組成の均一性を高めるために、
１０〜１００μｍ程度であるのが好ましい。

【００１２】次に、スクリュの山形部に肉盛りで形成さ
れる含Ｂ低融点Ｎｉ基合金層の作用について述べる。本
発明で使用する肉盛り合金材料は、コルモノイ（商品名
）等の名称で、粉末、棒の形態で供給されているもので
ある。これによる合金層が高い耐摩耗性、耐食性を要求
される射出または押出成形機に前記ライニング層と組み
合わされて高い総合性能を示す理由は、１つはコルモノ
イ中のＢが肉盛層中でＣやＣｒと高硬度の硼化物を形成
し、肉盛層の耐摩耗性や耐食性を向上させること、他の
１つはコルモノイが低融点であって、肉盛り作業時に母
材に過度の熱影響を与えず、したがってスクリュに肉盛
りに伴う母材の特性の変化を生じさせないことであると
考えられる。そして、シリンダもスクリュも相対する部
分は、同程度の硬さと耐食性を有しているのでバランス
がとれており、一方が極端に早期に摩耗や腐食が進むこ
となく、ほぼ均等に材料の損耗がゆっくり進行すると考
えられる。含Ｂの低融点Ｎｉ基合金肉盛り層のより望ま
しい組成範囲は、重量比で、Ｃ　０．１〜０．８％Ｓｉ
　０．１〜５．０％、Ｃｒ　８〜１６％、Ｆｅ　２．０
〜５．０％、Ｂ　１．５〜５．０％、残部Ｆｅおよび不
可避不純物からなるものまたは前記Ｃｒに代えてＣｕ　
２〜３％としたものがよい。これが本発明のうち、第４
の発明である。

【００１３】次にスクリュの母材は、γ′析出強化型ニ
ッケル基合金が望ましい。これは該合金が優れた耐食性
を示すと共に、特に強度や強さの必要性から、少なくと
もＨＲＣ３０以上を確保するためである。また、Ｎｉ基
であり添加元素の種類としても類似する肉盛り合金層と
のなじみの点からも該合金が望ましい。具体的な合金の
例としては、ルネ４１合金（１９Ｃｒ−１１Ｃｏ−１０
Ｍｏ−３．２Ｔｉ−１．５Ａｌ−残Ｎｉ）や１３Ｃｒ−
１３Ｃｏ−１２Ｍｏ−３．５Ｔａ−１．５Ｔｉ−０．４
５Ａｌ−３．５Ｆｅ−残Ｎｉで示される合金等が適して
いる。このように母材をγ′析出強化型ニッケル基合金
とすることにより、谷部への肉盛を省略することも可能
となる。なお、山形部に肉盛をするに際し、注意しなけ
ればならないのは、山形部底部の剪断強度、曲げ強度不
足による山底部からの破断についてである。本発明にお
いては、係合部、具体的にはスクリュ母材の外周に螺旋
状に連なる突起部、または螺旋状に連なる溝部を設け、
当該部分に沿って肉盛層（山形部）を形成することによ
り、剪断強度、曲げ強度不足に対処するとよい。なお、
粉体肉盛溶接後に時効処理などのしかるべき熱処理を施
し、肉盛層の強度向上をはかることも有用である。

【００１４】

【実施例】次に本発明の一部である複合シリンダについ
て、先ず、その製造方法の一例を説明する。図１は、シ
リンダ母材１内にライニング層形成用合金粉末３ａを充
填した状態を示す断面図である。図１に示すように、ホ
ッパー用開口部４１を有し、高強度鋼材等からなるシリ
ンダ母材１の内側に、芯金２を挿入することにより、シ
リンダ母材１と該芯金２との間に環状の中空部を形成し
、芯金２およびシリンダ母材１の両端に、蓋４、５を溶
接等で接合することによりシールする。この場合、ライ
ニング用の合金粉末３ａは開口部４１より入れることに
なるが、場合によっては、蓋４、５の一方を合金粉末充
填後にシールするようにしてもよい。合金粉末の充填は
シリンダ母材１に振動を適当に与えることにより行なう
のが望ましい。最後にホッパー用開口部４１も、蓋８に
よりシールする。なお、芯金２および蓋４、５は軟鋼等
により作製することができる。合金粉末が密封充填され
たシリンダ組立体は、排気チップ６より真空排気し、該
チップを封止した後、ＨＩＰ装置内に装填され、ＨＩＰ
処理が行なわれるが、通常のＨＩＰ処理条件は、温度９
００〜１，０５０℃、圧力　１，０００〜１，５００ａ
ｔｍであり、アルゴン等の不活性ガス雰囲気中で１〜５
時間行なう。

【００１５】ＨＩＰ処理を行なった後の複合体は、切削
加工等により蓋４、５を、次いで、芯金２を除去し、シ
リンダ内面の仕上げを行なう。以上により作製される複
合シリンダは、ライニング層がＨＩＰプロセスにより形
成されるため、Ｆｅがシリンダ母材から侵入することが
なく、ＨＩＰ合金本来の優れた硬度および耐食性を有し
、また、該ライニング層は、相手材である特定材質の山
形部を有するスクリュとの組合せにより、相互に優れた
耐摩耗性を示す。なお、上述した複合シリンダには、Ｈ
ＩＰ処理後または芯金２等の除去後、適当な熱処理を施
し、シリンダ母材を所望の組織にすることにより、シリ
ンダ母材の強度を向上させ、ライニング層の耐クラック
性を向上させることも可能である。このような熱処理を
施す場合に最適なシリンダ母材について説明する。シリ
ンダ母材として、亜共析または共析の合金鋼を用いるこ
とが好ましい。合金鋼として、Ｃｒ−Ｍｏ鋼を用いる場
合、日本工業規格（ＪＩＳ　Ｇ　４１０５）に規定され
るＳＣＭ４４０、ＳＣＭ４４５相当のＣｒ−Ｍｏ鋼が、
強度上特に好ましい。また、合金鋼として、Ｎｉ−Ｃｒ
−Ｍｏ鋼を用いる場合には、日本工業規格（ＪＩＳ　Ｇ
４１０３）に規定されるＳＮＣＭ４３９相当のＮｉ−Ｃ
ｒ−Ｍｏ鋼が、強度上特に好ましい。

【００１６】また、上述のようにシリンダ母材に適当な
熱処理を施すことにより、その組織を強度上有利な構成
にするが、この場合、２０％以上をベイナイト組織、残
部をソルバイト組織とすることが好ましい。組織のベイ
ナイトが２０％未満であると十分な強度が得られず好ま
しくない。以上に示す組織構成とするために、本実施例
では、上述した複合シリンダに熱処理を施したが、この
熱処理方法を図２に示す熱処理パターンにより、以下に
説明する。ここで、図２の横軸は時間、縦軸は温度であ
り、また熱処理パターン上のＡは焼入加熱工程、Ｂは冷
却工程、Ｃは保持工程、Ｄは焼もどし加熱工程、Ｅは焼
もどし工程、Ｆは室温までの冷却工程を示している。本
実施例においては、Ａ〜Ｆの全工程はＨＩＰ装置内で行
なった。すなわち、Ａに示す焼入加熱工程はＨＩＰの圧
密化処理を兼ね、またはその後適当温度に保持する工程
である。その後Ｂに示す冷却工程において、ベイナイト
変態温度域まで冷却した。この時の冷却温度は４０〜１
００℃／分とするとよい。この冷却速度が４０℃／分未
満であると、トルースタイトを生じ、また１００℃／分
を超えるとライニング層の内面に割れが生じ易くなる。次いでＣに示す保持工程において、ベイナイト変態を生
ぜしめる。この温度範囲は、３００〜５５０℃とすると
よい。この温度が３００℃未満であると低温でのシリン
ダ母材の変態膨張によりライニング層の内面に割れが生
じ易くなり、また５５０℃を超えるとパーライトが生じ
る。また、保持工程Ｃにおける保持時間は１０分以上で
ある。保持時間が、１０分未満であると、シリンダ母材
のベイナイト量が２０％未満となり、十分な強度が得ら
れなくなる。次いでＤに示すように焼もどし温度まで加
熱を行なうが、この時、加熱速度は１〜１０℃／分であ
る。加熱速度が１℃／分未満であると、シリンダ母材の
ベイナイト量が過多となり、ライニング層の内面に割れ
が発生しやすくなる。また１０℃／分を超えると、逆に
ベイナイト量が不足して強度が得られなくなる。次いで
Ｅに示す焼もどしを行なうが、この時、焼もどし温度は
５５０〜６５０℃である。焼もどし温度が５５０℃未満
であると残留応力除去という焼もどしの目的を果たさず
、また６５０℃を超えると金属組織に影響を及ぼす。ま
た焼もどし時間は、１〜５時間である。焼もどし時間が
１時間未満であると十分に残留応力を除去できず、また
５時間を超えても、その効果に著しい変化はない。　　
最後にＦに示すように室温まで冷却する。以上により形
成される本実施例における複合シリンダは、シリンダ母
材の強度が著しく向上するため、ライニング層が優れた
疲労強度、特に耐クラック性を有する物となる。以下の具体的実施例により本発明をさらに詳細に説明す
る。

【００１７】（実施例１）図１に示す構造の組立体を上
述の方法により作製した。ライニング層用の合金粉末と
して、Ｂ　２．５重量％、Ｃ　０．２重量％、Ｓｉ　２
．５重量％、Ｍｎ　１．０重量％、Ｃｒ　１０重量％、
Ｆｅ　０．５重量％、Ｃｕ　１０重量％、残部実質的に
Ｎｉおよび不可避的不純物からなる合金のアトマイズ粉
末を用い、またシリンダ母材としてＳＣＭ４４０を用い
た。ＨＩＰ処理条件は、Ａｒガス雰囲気中、温度　９５
０℃、圧力　１，０００ａｔｍ、４時間である。図２に
示した熱処理を施したが、その処理については後に述べ
る。（実施例２）実施例１と同様に、組立体を作製した。ラ
イニング層用合金粉末として、Ｂ　２．５重量％、Ｃ　
０．３重量％、Ｓｉ　２．５重量％、Ｍｎ　１．０重量
％、Ｃｒ　１０重量％、Ｆｅ　０．５重量％、Ｃｕ　１
０重量％、Ｍｏ　１．０重量％、残部実質的にＮｉおよ
び不可避的不純物からなる合金のアトマイズ粉末に、さ
らにＷＣからなる粒径　５〜３０μｍ微粒子をアトマイ
ズ粉末　１００重量部当り、２０重量部均一に分散させ
たものとした。また、シリンダ母材としてＳＮＣＭ４３
９を用いた。ＨＩＰ処理条件は、温度　９５０℃、圧力
　１，０００ａｔｍであり、Ａｒの不活性ガス雰囲気中
で４時間の条件であった。熱処理以降の処理については
後に述べる。

【００１８】（実施例３）実施例１によるＨＩＰ処理に
引き続き、形成された複合シリンダにさらに熱処理を施
した。この時の熱処理条件は、加熱温度　９００℃（図
２に示すＡ）、冷却速度　８０℃／分（図２に示すＢ）
、ベイナイト変態を起こす温度　５００℃、保持時間　
２０分（図２に示すＣ）、加熱速度　５℃／分（図２に
示すＤ）、焼もどし温度　６３０℃、保持時間　５時間
（図２に示すＥ）であった。以上により、形成された複
合シリンダのシリンダ母体の組織は、約５０％のベイナ
イトと約５０％のソルバイトからなっていた。（実施例４）実施例２によるＨＩＰ処理に引き続き、形
成された複合シリンダにさらに熱処理を施した。この時
の熱処理条件は、加熱温度　８７０℃（図２に示すＡ）
、冷却速度　５０℃／分（図２に示すＢ）、ベイナイト
変態を起こす温度　４５０℃、保持時間　２０分（図２
に示すＣ）、加熱速度　５℃／分（図２に示すＤ）、焼
もどし温度　６００℃、保持時間　５時間（図２に示す
Ｅ）であった。以上により、形成された複合シリンダのシリンダ母体の
組織は、約６０％のベイナイトと約４０％のソルバイト
からなっていた。

【００１９】上述した本実施例の複合シリンダについて
、単独でライニング層の耐摩耗性、耐食性およびシリン
ダ母材の強度を測定した。耐摩耗性については、成形機
用シリンダから、１０ｍｍ×１５ｍｍ×１０ｍｍの大き
さの試料を作製し、＃４００の研磨紙に、荷重　２．０
ｋｇで押圧し、４８０ｍの距離を摺動させた後にライニ
ング材の摩耗量を調べた。この結果を、後述する比較例の結果を１０とした時の相
対値によって表し、耐摩耗性を評価した。耐食性につい
ては、成形機用シリンダから試料を作製し、５０℃の１
０％ＨＦ水溶液中に２４時間浸漬した後に、ライニング
材の腐食原料量率を調べた。この結果を、上記耐摩耗性
についてと同様ＳＡＣＭ６４５の窒化品である比較例の
結果を１０とした時の相対値によって表し、腐食性を評
価した。これらの結果を表１に示す。

【００２０】

【表１】

【００２１】表１から明らかなように、実施例１，２，
３，４の複合シリンダにおいては、ライニング層が優れ
た耐摩耗性および耐食性を有していた。また、実施例３
，４の複合シリンダにおいては、適当な熱処理が施され
ているために、シリンダ母材の強度が著しく向上してい
ることがわかる。そのため、作動中の高い内圧を母材が
十分な強度でバックアップすることにより、ライニング
層に加わる歪が小さくなり、疲労強度および耐クラック
性が向上する。なお、本実施例においては、単軸の複合
シリンダを例にとり説明したが、複数軸の複合シリンダ
とすることも可能であり、この場合も良好な効果を発揮
することは勿論である。

【００２２】次に本発明の一部をなすスクリュについて
の単度での耐摩、耐食テストについて述べる。（実施例５）表２にテストを行なった本発明のスクリュ
用の母材と肉盛材との組合せ、ならびに比較材としてγ
′析出強化型Ｎｉ基合金および従来のマトリックス強化
型Ｎｉ基合金（ハステロイＣ）と冷間引抜きをしたハス
テロイＣ−２７６について、スクリュ側単独での耐食性
および耐摩耗性テストの結果の比較を、表３には表２記
載の各種材料の化学成分を示す。なお、本発明のスクリ
ュのデータは立方体状の母材表面にプラズマ粉体肉盛溶
接して作製したテストピースによるものである。また、
表２のうち、本発明の組合せについて、同様の母材表面
にＴＩＧ肉盛りして作製したテストピースについても同
様のテストを行なった。その結果はほとんど同じであり
、これから作業の容易な方を適宜選択し得ることがわか
った。しかし、粉体肉盛法はより高合金のもの、ＷＣ等
硬質粒子の配合が可能である等の利点がある。表２から
本発明品は、耐食性については比較材とほぼ同程度であ
るが、耐摩耗性については格段に優れた結果が出ており
、いずれも長寿命化が期待できるものであることがわか
る。

【００２３】

【表２】

【００２４】

【表３】

【００２５】（実施例６）図３は本発明の一部であるス
クリュの製造に際して、採用したスクリュの製造方法を
示す図である。スクリュ母材１０は予め溶体化処理、お
よび時効処理を施した後、山形経路に沿って所定断面形
状の螺旋溝１１を施したものを使用し、所定温度に予定
した後、その溝に沿って、図のように１〜４の４工程で
ＴＩＧ溶接により肉盛形成した。肉盛り作業を行なった
のは、表２のＮｏ．１，６，８，９であり、肉盛り施行
後、直ちに所定温度の後熱を施した。いずれも冷却後に
割れ、大幅な変形等はなく、その後二点鎖線で示す仕上
形状に機械加工を行なった。この予め形成した螺旋溝１
１に肉盛りする方法は、粉体プラズマ肉盛法でもテスト
した結果、支障なく採用できることが確認された。特に
粉体肉盛法においては、高価な肉盛用粉末の使用量を従
来に比し、格段に減少することができ、この結果ＴＩＧ
法においてさえ、総合製造コストを大幅に削減可能であ
ることが確認できた。

【００２６】次に、シリンダとスクリュとの組合せにつ
いてのテスト結果を述べる。表４に射出形成機に組み込
み、寿命テストを行なったシリンダとスクリュの組合せ
およびその結果をまとめた。シリンダは、本発明として
前記の実施例１および２で述べたものである。また、比
較例のシリンダは、ＳＣＭ４４０の母材にＮｉ　Ｂａｌ
％、Ｓｉ　３．５％、Ｃｒ　１５％、Ｂ　３．０％の粉
末を本発明のシリンダと同様にＨＩＰ処理したもの、Ｓ
ＣＭ４４０母材にＮｉ　Ｂａｌ％、Ｓｉ　２．０％、Ｃ
ｒ　１３％、Ｂ　２．５％、Ｖ１５％、Ｃ　３．２％の
粉末をＨＩＰ処理したもの、および焼入れ焼もどし熱処
理により、硬さＨＲＣ約３２としたＳＡＣＭ６４５の内
面に深さ約０．１５ｍｍ、表面硬さ約ＨＶ１１００の窒
化を施したものとした。表４にはそれぞれライニングの
硬さを付記した。一方、スクリュは表２のＮｏ．６（Ａ
）およびＮｏ．８（Ｂ）とした。

【００２７】

【表４】

【００２８】組合せテストは、ふっ素樹脂の押出成形用
とし、いずれも約１ヶ月間のランニング使用後、分解、
寸法測定により、シリンダ、スクリュそれぞれの摩耗量
を算出し、また、摩耗表面の状況を観察した。表４から
次のことがわかる。１．同一構成であるＡおよびＢのスクリュとも、相手シ
リンダの内面の材質が異なることにより、自身の摩耗量
が指数１００〜１１と大幅に変化する。この際、相手材
と自身の摩耗量の関係は必ずしも槓杆関係とはならない
。２．本発明の組合せは、ふっ素樹脂に対し、シリンダ、
スクリュとともに、いずれの比較例に対しても高い耐摩
耗性能を有し、シリンダの内面は滑らかである。また、
十分な耐食性（変色なし）を有し、このため、成形され
る製品も汚染されることがない。３．さらにＷＣ　２０％添加したシリンダは（テストＮ
ｏ．２３，２４）は、一層高い耐摩耗性を示し、摩耗は
ほとんど認められない程度であり、一方、スクリュの摩
耗量の増加は僅少である。

【００２９】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の特定成分範
囲のＨＩＰによる焼結合金ライニングを有するシリンダ
と低Ｂの低融点Ｎｉ基合金肉盛り山形を有するスクリュ
との組合せは、ともに高い耐食性を有して、ふっ素樹脂
への使用に十分耐え、かつ摩耗に対して相性がよく、互
いに少摩耗量化効果を有し、総合工具費低減に有利であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＨＩＰ処理の前のシリンダを示す図である。

【図２】シリンダのＨＩＰ処理後の熱処理を示す図であ
る。

【図３】実施例で採用したスクリュ製造過程を説明する
図である。

【符号の説明】

１　　シリンダ２　　芯金３ａ　　合金粉末４，５　　蓋６　　排気チップ８　　蓋４１　　開口部Ａ　　焼入加熱工程Ｂ　　冷却工程Ｃ　　保持工程Ｄ　　焼もどし加熱工程Ｅ　　焼もどし工程Ｆ　　冷却工程

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　重量比で、Ｂ　０．５〜４．０％、Ｃ
　０．７％以下、Ｓｉ　０．６〜６．０％、Ｍｎ　２．
０％以下、Ｃｒ　２０．０％以下、Ｃｕ　４．０〜４０
．０％、残部実質的にＮｉおよび不可避的不純物からな
るＨＩＰプロセスによる焼結合金ライニング層を有する
シリンダおよび少なくとも螺旋山形部が含Ｂの低融点Ｎ
ｉ基合金による肉盛り層で構成されたスクリュとの組合
せでなることを特徴とする射出または押出成形機。
【請求項２】　　請求項１のシリンダのライニング層の
ＮｉをＭｏ　０．３〜３．０重量％で置換したものであ
る射出または押出成形機。
【請求項３】　　シリンダのライニング層は、請求項１
または２に記載の上にさらに１００重量部当り、ＩＶａ
族、Ｖａ族あるいはＶＩａ族に属する元素の炭化物の微
粒子　５〜６０重量部を均一に分散させてなる射出また
は押出成形機。
【請求項４】　　含Ｂの低融点Ｎｉ基合金肉盛り層は、
重量比で、Ｃ　０．１〜０．８％Ｓｉ　０．１〜５．０
％、Ｃｒ　８〜１６％、Ｆｅ　２．０〜５．０％、Ｂ　
１．５〜５．０％、残部Ｆｅおよび不可避不純物からな
るものまたは前記Ｃｒに代えてＣｕ　２〜３％とした請
求項１〜３に記載の射出または押出成形機。
【請求項５】　　スクリュの母材は、γ′析出強化型ニ
ッケル基合金である請求項１〜４に記載の射出または押
出成形機。