JPH05269813A - Composite cylinder for high-temperature and high-pressure molding - Google Patents
Composite cylinder for high-temperature and high-pressure moldingInfo
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- JPH05269813A JPH05269813A JP4100672A JP10067292A JPH05269813A JP H05269813 A JPH05269813 A JP H05269813A JP 4100672 A JP4100672 A JP 4100672A JP 10067292 A JP10067292 A JP 10067292A JP H05269813 A JPH05269813 A JP H05269813A
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- Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、プラスチックの高温高
圧成形用複合シリンダに関し、特に耐摩耗性、耐食性に
優れているとともに高温高圧の使用条件下でも優れた耐
久性を有する高温高圧成形用複合シリンダに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a composite cylinder for high-temperature and high-pressure molding of plastics, and more particularly to a composite cylinder for high-temperature and high-pressure molding having excellent wear resistance and corrosion resistance as well as excellent durability under high-temperature and high-pressure use conditions. Regarding cylinders.
【０００２】[0002]
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】プラス
チック等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樹脂に加
えた添加剤等による腐食あるいは摩耗を防止するため、
中空円筒状のシリンダ母材の内面に、耐摩耗性と耐食性
とを有する合金層を形成することが行われている。特に
最近では、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）等
のスーパーエンジニアリングプラスチックやふっ素樹脂
等の射出成形も行われるようになり、 450℃を越える成
形温度でかつ高温高圧な射出成形が行われるようになっ
た。さらに射出成形能力向上のため、成形シリンダ内の
内圧が益々高まってきている。そのため、シリンダ母材
層の高温高圧での耐久性が問題となるようになった。2. Description of the Related Art Cylinders for molding machines used for injection molding or extrusion molding of plastics and the like have a corrosion or wear caused by resin or additives added to the resin during heat molding. To prevent
BACKGROUND ART An alloy layer having wear resistance and corrosion resistance is formed on the inner surface of a hollow cylinder-shaped base material. In particular, recently, injection molding of super engineering plastics such as PEEK (polyether ether ketone) and fluororesins has come to be used, and injection molding at high temperature and high pressure has been carried out at a molding temperature of over 450 ° C. .. Further, in order to improve the injection molding capacity, the internal pressure in the molding cylinder is increasing more and more. Therefore, the durability of the cylinder base material layer at high temperature and high pressure has become a problem.
【０００３】さらに、シリンダ母材のうち、特に高温高
強度を要求される部分（押出しオリフィス直前の部分）
とそうでない部分（フィード部分等）とで、要求される
強度レベルが異なるため、特に前者の部分を補強するこ
とも行われている。例えば、シリンダ母材層全体をSCM4
40のような材料で形成し、シリンダの高温高圧部に耐熱
鋼からなる管状部材を焼きばめすることにより、バック
アップする構造としたものが提案されている。しかしな
がら、焼きばめ構造であると、高温下では熱膨張率の差
によりバックアップの耐熱鋼部材がゆるんでくるという
問題がある。そこで耐熱鋼からなるシリンダ母材層の内
面に直接ライニング層を形成した構造の高温高圧成形用
複合シリンダが望まれている。Further, of the cylinder base material, a portion requiring particularly high temperature and high strength (the portion immediately before the extrusion orifice).
Since the required strength level is different between the other part and the other part (feed part, etc.), the former part is also particularly reinforced. For example, the entire cylinder base material layer is SCM4
It has been proposed that the structure is made of a material such as 40 and has a structure of backing up by shrink-fitting a tubular member made of heat-resistant steel in the high temperature and high pressure portion of the cylinder. However, the shrink-fitting structure has a problem that the backup heat-resistant steel member becomes loose at a high temperature due to the difference in coefficient of thermal expansion. Therefore, there is a demand for a composite cylinder for high temperature and high pressure molding having a structure in which a lining layer is directly formed on the inner surface of a cylinder base material layer made of heat resistant steel.
【０００４】ところで、このような構造の高温高圧成形
用複合シリンダを、従来のように遠心鋳造法により作製
しようとすると、シリンダ母材層内面に酸化皮膜ができ
てライニング層とシリンダ母材との溶着が不十分である
という問題があることがわかった。By the way, when a composite cylinder for high temperature and high pressure molding having such a structure is to be produced by a conventional centrifugal casting method, an oxide film is formed on the inner surface of the cylinder base material layer to form a lining layer and a cylinder base material. It was found that there was a problem of insufficient welding.
【０００５】またライニング層の耐摩耗性及び耐食性を
向上させるためには、合金成分を多量に配合したり、耐
摩耗成分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
らの要求を満足させることができない。Further, in order to improve the wear resistance and corrosion resistance of the lining layer, it is necessary to mix a large amount of alloy components or a large amount of wear resistant components. In the centrifugal casting method, segregation and Due to problems such as dispersibility, these requirements cannot always be satisfied.
【０００６】従って本発明の目的は、耐摩耗性及び耐食
性を有するライニング層を有するとともに、シリンダ母
材を高強度の耐熱鋼により形成し、かつ前記ライニング
層をＨＩＰにより形成した高温高圧成形用複合シリンダ
を提供することである。Accordingly, an object of the present invention is to provide a composite for high temperature and high pressure molding having a lining layer having wear resistance and corrosion resistance, a cylinder base material made of high-strength heat resistant steel, and the lining layer made of HIP. It is to provide a cylinder.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】上記課題に鑑み鋭意研究
の結果、本発明者は、ＨＩＰによりライニング層を形成
するとともに、シリンダ母材層をマルテンサイト系耐熱
鋼により形成することにより、優れた耐摩耗性及び耐食
性を有するライニング層と高温高圧に対する耐久性が良
好なシリンダ母材層とを有する複合シリンダが得られる
ことを発見し、本発明に想到した。As a result of earnest research in view of the above problems, the present inventor has been excellent in forming a lining layer by HIP and a cylinder base material layer by a martensitic heat-resistant steel. It was discovered that a composite cylinder having a lining layer having wear resistance and corrosion resistance and a cylinder base material layer having good durability against high temperature and high pressure can be obtained, and conceived the present invention.
【０００８】すなわち、本発明の高温高圧成形用複合シ
リンダは、シリンダ母材層とライニング層とを有するも
ので、前記シリンダ母材層は、0.10〜0.40重量％のＣ、
0.30〜1.50重量％のSi、0.30〜1.50重量％のMn、0.030
重量％以下のＰ、0.030 重量％以下のＳ、7.0 〜17.0重
量％のCr、0.30〜2.0 重量％のMo及び残部実質的にFe及
び不可避的不純物からなるマルテンサイト系耐熱鋼から
なり、前記ライニング層は、耐摩耗性及び耐食性を有す
るNi基合金のアトマイズ粉末を、ＨＩＰプロセスにより
前記シリンダ母材内面上で加圧焼結してなることを特徴
とする。That is, the composite cylinder for high temperature and high pressure molding of the present invention has a cylinder base material layer and a lining layer, and the cylinder base material layer is 0.10 to 0.40 wt% C,
0.30 to 1.50 wt% Si, 0.30 to 1.50 wt% Mn, 0.030
The lining is made of a heat-resistant martensitic steel consisting of P by weight% or less, 0.030% by weight or less S, 7.0-17.0% by weight Cr, 0.30-2.0% by weight Mo, and the balance substantially Fe and inevitable impurities. The layer is characterized in that atomized powder of a Ni-based alloy having wear resistance and corrosion resistance is pressure-sintered on the inner surface of the cylinder base material by the HIP process.
【０００９】[0009]
【実施例及び作用】シリンダ母材層の組成は以下の通り
である。 Ｃ：0.10〜0.40重量％ Si：0.30〜1.50重量％ Mn：0.30〜1.50重量％ Ｐ：0.030 重量％以下 Ｓ：0.030 重量％以下 Cr：7.0 〜17.0重量％ Mo：0.30〜2.0 重量％ Fe及び不可避的不純物：残部EXAMPLES AND FUNCTION The composition of the cylinder base material layer is as follows. C: 0.10 to 0.40 wt% Si: 0.30 to 1.50 wt% Mn: 0.30 to 1.50 wt% P: 0.030 wt% or less S: 0.030 wt% or less Cr: 7.0 to 17.0 wt% Mo: 0.30 to 2.0 wt% Fe and unavoidable Impurities: balance
【００１０】以下に各元素の含有量（重量比）の特定理
由を述べる。 (a) Ｃ：0.10〜0.40重量％ Ｃが0.10重量％未満では高温耐力を維持するために必要
なマルテンサイト組織が不安定となり、フェライト相を
析出し好ましくない。一方Ｃが0.40重量％を越えると、
Cr炭化物を晶出して脆くなり靭性不足となる。好ましい
Ｃの含有量は0.13〜0.30重量％である。The reasons for specifying the content (weight ratio) of each element will be described below. (a) C: 0.10 to 0.40% by weight When C is less than 0.10% by weight, the martensite structure necessary for maintaining high temperature yield strength becomes unstable, and a ferrite phase is precipitated, which is not preferable. On the other hand, if C exceeds 0.40% by weight,
Cr carbide crystallizes and becomes brittle, resulting in insufficient toughness. The preferred C content is 0.13 to 0.30% by weight.
【００１１】(b) Si：0.30〜1.50重量％ 脱酸性及び鋳造性を維持するには、0.30重量％以上のSi
が必要である。また、Siが1.50重量％を越えると脆くな
り、高温の靭性が不足する。好ましいSiの含有量は0.30
〜0.70重量％である。(B) Si: 0.30 to 1.50% by weight To maintain deoxidation and castability, 0.30% by weight or more of Si
is necessary. Further, when Si exceeds 1.50% by weight, it becomes brittle and lacks high temperature toughness. The preferred Si content is 0.30
~ 0.70% by weight.
【００１２】(c) Mn：0.30〜1.50重量％ 脱酸及び鋳造性を維持するには、0.50重量％以上のMnが
必要である。また、Mnが1.50重量％を越えると靭性不足
をきたし、かつマルテンサイト組織が不安定となる。好
ましいMnの含有量は0.50〜1.0 重量％である。(C) Mn: 0.30 to 1.50 wt% In order to maintain deoxidation and castability, 0.50 wt% or more of Mn is necessary. On the other hand, if Mn exceeds 1.50% by weight, toughness becomes insufficient and the martensite structure becomes unstable. The preferable Mn content is 0.50 to 1.0% by weight.
【００１３】(d) Ｐ：0.030 重量％以下 不純物として混入するＰは、0.030 重量％を越えると靭
性低下と所定の温間耐力の不足をきたし、好ましくな
い。(D) P: 0.030% by weight or less If P, which is mixed as an impurity, exceeds 0.030% by weight, the toughness decreases and the prescribed warm proof strength becomes insufficient, which is not preferable.
【００１４】(e) Ｓ：0.030 重量％以下 不純物として混入するＳも0.030 重量％を越えると、温
間脆性を無視できなくなり、所定の温間耐力も不足をき
たし、好ましくない。(E) S: 0.030% by weight or less If S, which is mixed as an impurity, also exceeds 0.030% by weight, warm embrittlement cannot be neglected and a predetermined warm proof stress becomes insufficient, which is not preferable.
【００１５】(f) Cr：7.0 〜17.0重量％ Crが7.0 重量％未満では450 ℃の温間で0.2 ％耐力が必
要なレベル(50kg ／mm2 ) にならない。また、Crが17.0
重量％を越えるとマルテンサイト相が不安定となりフェ
ライト相を晶出し、耐力も不足してくる。好ましいCrの
含有量は10.0〜13.0重量％である。(F) Cr: 7.0 to 17.0% by weight When Cr is less than 7.0% by weight, 0.2% proof stress at a temperature of 450 ° C. does not reach the required level (50 kg / mm 2 ). Also, Cr is 17.0
If the content exceeds 10% by weight, the martensite phase becomes unstable and the ferrite phase is crystallized, resulting in insufficient yield strength. The preferable Cr content is 10.0 to 13.0% by weight.
【００１６】(g) Mo：0.30〜2.0 重量％ 温間での耐力向上にはMoの含有量を0.30重量％以上とす
る。一方Moが2.0 重量％を越えると経済効果が低下し、
また、Mo炭化物を生成し靭性が不足する。 好ましいMo
の含有量は0.50〜0.70重量％である。(G) Mo: 0.30 to 2.0% by weight To improve the yield strength in the warm, the content of Mo is set to 0.30% by weight or more. On the other hand, when Mo exceeds 2.0% by weight, the economic effect decreases,
Further, Mo carbide is generated and the toughness is insufficient. Preferred Mo
Content of 0.50 to 0.70% by weight.
【００１７】次に、本発明に用いる耐摩耗性及び耐食性
を有するライニング層を構成する合金成分について説明
する。Next, the alloy components constituting the lining layer having wear resistance and corrosion resistance used in the present invention will be described.
【００１８】(イ) Cr： 5.0〜20.0重量％ Crはマトリックス中のＢとのホウ化物を形成するととも
に合金中に分散し、耐食性及び耐摩耗性を向上する。し
かしながら、Crが 5.0重量％未満であると、その効果が
十分でなく、また20.0重量％を超えると合金の靭性を低
下させてしまう。好ましいCrの含有率は 7.0〜10.0重量
％である。(A) Cr: 5.0 to 20.0% by weight Cr forms a boride with B in the matrix and disperses in the alloy to improve corrosion resistance and wear resistance. However, if Cr is less than 5.0% by weight, the effect is not sufficient, and if it exceeds 20.0% by weight, the toughness of the alloy is reduced. The preferable Cr content is 7.0 to 10.0% by weight.
【００１９】(ロ) Ｂ： 2.5〜4.0 重量％ Ｂは組織中に高硬度のホウ化物を析出させ、合金の硬度
を向上させる作用を有する。しかしながら、 2.5重量％
未満ではその効果が十分ではなく、 4.0重量％を超える
と超共晶組織が粗大化し、かつ脆性を増してしまう。好
ましいＢの含有率は2.7 〜3.0 重量％である。(B) B: 2.5 to 4.0 wt% B has the function of precipitating a boride of high hardness in the structure and improving the hardness of the alloy. However, 2.5% by weight
If it is less than 4.0%, the effect is not sufficient, and if it exceeds 4.0% by weight, the supereutectic structure becomes coarse and brittleness increases. The preferred B content is 2.7 to 3.0% by weight.
【００２０】(ハ) Si： 2.5〜10.0重量％ SiはNiと金属化合物を形成し、耐摩耗性を向上させる作
用を有する。しかしながら、Siが 2.5重量％未満である
と、その効果が十分でなく、また10.0重量％を超えると
合金の靭性を低下させてしまう。好ましいSiの含有率は
2.7 〜3.0 重量％である。(C) Si: 2.5 to 10.0% by weight Si forms a metal compound with Ni and has an effect of improving wear resistance. However, if Si is less than 2.5% by weight, the effect is not sufficient, and if it exceeds 10.0% by weight, the toughness of the alloy is reduced. The preferred Si content is
2.7 to 3.0% by weight.
【００２１】(ニ) Co： 5.0〜40.0重量％ CoはCr及びＢと化合して合金の高硬度特性と耐食性を向
上させる作用を有する。しかしながら、Coが 5.0重量％
未満であると、その効果が十分でなく、また40.0重量％
を超えるとその作用が飽和するとともに経済的効果を失
する。好ましいCoの含有率は8.0 〜15.0重量％である。(D) Co: 5.0-40.0% by weight Co combines with Cr and B to improve the high hardness characteristics and corrosion resistance of the alloy. However, Co is 5.0% by weight
Less than 40.0% by weight, the effect is not sufficient
If it exceeds, the action will be saturated and the economic effect will be lost. The preferred Co content is 8.0 to 15.0% by weight.
【００２２】(ホ) Fe： 5.0重量％以下 Feは理想的には含まれないのが好ましい。含まれるFeの
量が５重量％を越え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るのでその影響が無視できなく
なる。(E) Fe: 5.0 wt% or less Fe is ideally not contained. When the amount of Fe contained exceeds 5% by weight, the hardness is lowered and the corrosion resistance to acid is lowered, so that the influence cannot be ignored.
【００２３】(ヘ) Ni及び不可避的不純物：残部NcはCr及
びＢと化合して合金の高硬度特性と耐食性を向上させる
ため、合金のマトリックス相とする。(F) Ni and inevitable impurities: The balance Nc is used as a matrix phase of the alloy in order to combine with Cr and B to improve the high hardness characteristics and corrosion resistance of the alloy.
【００２４】上記Ni基合金はアトマイズ粉として用い
る。そのために、上述した成分組成の原料を溶融し、ガ
スアトマイズ法により粉末化するのが好ましい。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、５〜100 μｍ程度であるのが好ましい。The above Ni-based alloy is used as atomized powder. Therefore, it is preferable to melt the raw material having the above-mentioned component composition and powder it by the gas atomizing method. The above raw materials do not have a very high melting point and the viscosity of the molten metal is low,
Suitable for pulverization by gas atomization method. The gas atomizing method can be performed by a usual method using Ar gas or the like. The particle size of the atomized powder is not particularly limited as long as HIP is possible, but it is preferably about 5 to 100 μm in order to improve the uniformity of the composition.
【００２５】さらに、上述の合金粉末に、周期率表のIV
ａ族、Ｖａ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。Further, IV of the periodic table is added to the above alloy powder.
The wear resistance can be further improved by uniformly dispersing the fine particles made of carbide of an element belonging to group a, group Va, or group VIa.
【００２６】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
えると機械的強さの低下が大きいため好ましくない。When the fine particles of the above carbide are contained, the content is preferably 5 to 60 parts by weight per 100 parts by weight of the alloy material forming the lining layer. If it is less than 5 parts by weight, the abrasion resistance is not improved so much, and if it exceeds 60 parts by weight, the mechanical strength is largely decreased, which is not preferable.
【００２７】またこの場合は、前記炭化物からなる微粒
子の粒径が５〜100 μｍ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。Further, in this case, it is preferable that the particle diameter of the fine particles of the carbide is 5 to 100 μm. If it is less than 5 μm, it will not be dispersed uniformly, and if it exceeds 100 μm, the strength of the lining layer will decrease, which is not preferable.
【００２８】次に本発明の高温高圧成形用複合シリンダ
の構造を添付図面を参照して説明する。図１に示す例で
は、複合シリンダ１はマルテンサイト系耐熱鋼からなる
シリンダ母材層２とライニング層３とからなる。Next, the structure of the composite cylinder for high temperature and high pressure molding of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the example shown in FIG. 1, the composite cylinder 1 includes a cylinder base material layer 2 made of martensitic heat-resistant steel and a lining layer 3.
【００２９】次に本発明の高温高圧成形用の製造方法の
一例を説明する。図２はシリンダ母材内にライニング層
形成用の芯金を挿入した状態を示す概略断面図であり、
合金粉末充填前の状態を示すものである。Next, an example of the manufacturing method for high temperature and high pressure molding of the present invention will be described. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a state in which a core metal for forming a lining layer is inserted into a cylinder base material,
It shows a state before the alloy powder is filled.
【００３０】図２に示すように、ホッパー用開口部21を
有するシリンダ母材２の内側に、複合シリンダのライニ
ング層を形成するための芯金４を挿入することにより、
シリンダ母材２と芯金４との間に環状の中空部５を形成
する。芯金４の両端及びシリンダ母材２の両端をとも
に、蓋６、７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は開口部21より
入れることになるが、場合によっては、蓋６、７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２に振動を適当に与えること
により行うのが好ましい。最後にホッパー用開口部21
も、蓋８（図３参照）によりシールする。As shown in FIG. 2, by inserting the core metal 4 for forming the lining layer of the composite cylinder inside the cylinder base material 2 having the opening 21 for the hopper,
An annular hollow portion 5 is formed between the cylinder base material 2 and the core metal 4. Both ends of the cored bar 4 and both ends of the cylinder base material 2 are sealed by welding lids 6 and 7 together. In this case, the alloy powder for lining is put through the opening 21, but in some cases, one of the lids 6 and 7 may be sealed after the alloy powder is filled. The alloy powder is preferably filled by appropriately applying vibration to the cylinder base material 2. Finally the opening for the hopper 21
Also, the lid 8 (see FIG. 3) is used for sealing.
【００３１】なお芯金４及び蓋６、７は軟鋼等により作
製することができる。また芯金４は図のように中空であ
る必要はなく中実であってもよい。The core metal 4 and the lids 6 and 7 can be made of mild steel or the like. Further, the cored bar 4 does not have to be hollow as shown in the figure and may be solid.
【００３２】図３は、このようにして合金粉末3aが充填
され、蓋８が溶接接合された状態のシリンダを示す概略
断面図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a cylinder in a state in which the alloy powder 3a is thus filled and the lid 8 is welded and joined.
【００３３】合金粉末が密封充填されたシリンダは、図
４に示すような構造のＨＩＰ装置10内に充填され、ＨＩ
Ｐ処理が行われるが、通常のＨＩＰ処理条件は、温度
1,000〜1,150 ℃、圧力 1,000〜1,500atmであり、Ar等
の不活性ガス雰囲気中で１〜５時間行う。なお図４にお
ける白抜矢印は、複合シリンダに加わる圧力の方向を概
略的に示している。The cylinder in which the alloy powder is hermetically filled is filled in the HIP device 10 having the structure shown in FIG.
P treatment is performed, but normal HIP treatment condition is temperature
The temperature is 1,000 to 1,150 ° C, the pressure is 1,000 to 1,500 atm, and the process is performed in an inert gas atmosphere such as Ar for 1 to 5 hours. The outline arrow in FIG. 4 schematically shows the direction of pressure applied to the compound cylinder.
【００３４】ＨＩＰ処理を行った後の複合シリンダにつ
いては、切削加工等により蓋６、７を除去する。次い
で、芯金４を除去し、シリンダ内面の仕上げを行う。After the HIP process, the lids 6 and 7 are removed from the composite cylinder by cutting or the like. Next, the core metal 4 is removed, and the inner surface of the cylinder is finished.
【００３５】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、シ
リンダ母材層２（マルテンサイト系耐熱鋼）との接合が
良好であり、またFeがシリンダ母材から侵入することが
なく、優れた硬度及び耐食性を有する構造になってい
る。またライニング層は、上述した耐食性、耐摩耗性合
金材料により形成されているため、優れた耐摩耗性及び
耐食性を有する構造になっている。In the composite cylinder manufactured as described above, the lining layer is formed by the HIP process, so that it is well bonded to the cylinder base material layer 2 (heat-resistant martensitic steel), and Fe is added from the cylinder base material. It has a structure that does not penetrate and has excellent hardness and corrosion resistance. Further, since the lining layer is formed of the above-mentioned corrosion resistant and wear resistant alloy material, it has a structure having excellent wear resistance and corrosion resistance.
【００３６】なお上述した本実施例の複合シリンダに施
す熱処理としては、焼戻しだけで充分である。焼戻しは
650 〜700 ℃で 2〜 5時間加熱し、その後炉中冷却する
ことにより、行われる。As the heat treatment applied to the composite cylinder of this embodiment described above, tempering is sufficient. Tempering
It is carried out by heating at 650 to 700 ° C for 2 to 5 hours and then cooling in the furnace.
【００３７】以下の具体的実施例により本発明を詳細に
説明する。実施例１ 図１に示す構造の複合シリンダを作製するために、ライ
ニング層を形成する合金材料として、Cr７重量％、Ｂ
2.5重量％、Si 2.7重量％、Co10.0重量％、Fe 0.5重量
％、残部実質的にFe及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た。また、シリンダ母材を C 0.1
6 重量％、Si 0.55 重量％、Mn 0.71 重量％、Ｐ 0.023
重量％、Ｓ 0.014重量％、Cr 11.7 重量％、Mo 0.64 重
量％、残部実質的にFe及び不可避的不純物からなるマル
テンサイト系耐熱鋼により形成した。The present invention will be described in detail with reference to the following specific examples. Example 1 In order to produce a composite cylinder having the structure shown in FIG. 1, as an alloy material for forming a lining layer, Cr 7 wt%, B
Atomized powder of an alloy containing 2.5% by weight, 2.7% by weight of Si, 10.0% by weight of Co, 0.5% by weight of Fe, and the balance being essentially Fe and unavoidable impurities was used. In addition, the cylinder base material is C 0.1
6 wt%, Si 0.55 wt%, Mn 0.71 wt%, P 0.023
% Martensite heat resistant steel consisting of 0.01% by weight of S, 0.017% by weight of Cr, 11.7% by weight of Cr, 0.64% by weight of Mo, and balance of Fe and inevitable impurities.
【００３８】また、上記複合シリンダを図４に示すよう
な構造のＨＩＰ装置内において、ＨＩＰ処理を施した
が、この時のＨＩＰ処理条件は、Arガス雰囲気中、温度
1,080℃、圧力1,000atm、４時間とした。Further, the composite cylinder was subjected to HIP treatment in a HIP device having a structure as shown in FIG.
The temperature was 1,080 ° C and the pressure was 1,000 atm for 4 hours.
【００３９】実施例２ 実施例１と同様に、複合シリンダを作製するために、ラ
イニング層を形成する合金材料として、Cr７重量％、Ｂ
2.5重量％、Si 2.7重量％、Co10.0重量％、Fe0.5重量
％、残部実質的にNi及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
の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を用いた。またシリンダ母材として
は実施例１と同じとした。 Example 2 As in Example 1, as an alloy material for forming a lining layer for producing a composite cylinder, Cr 7 wt%, B
2.5% by weight, 2.7% by weight of Si, 10.0% by weight of Co, 0.5% by weight of Fe, the balance being atomized powder of an alloy essentially consisting of Ni and inevitable impurities, and further having a particle size of WC of 5 to 30 μm
The fine particles were uniformly dispersed in 20 parts by weight per 100 parts by weight of atomized powder. The cylinder base material was the same as in Example 1.
【００４０】次いで、アトマイズ粉末が密封された上記
複合シリンダを図４に示すような構造のＨＩＰ装置内に
装填し、ＨＩＰ処理を施した。この時のＨＩＰ処理条件
は、温度 1,100℃、圧力1,000atm、Arの不活性ガス雰囲
気中、４時間とした。Next, the above composite cylinder in which the atomized powder was sealed was loaded into a HIP device having a structure as shown in FIG. 4 and subjected to HIP treatment. The HIP treatment conditions at this time were a temperature of 1,100 ° C., a pressure of 1,000 atm, and an inert gas atmosphere of Ar for 4 hours.
【００４１】上述した実施例の複合シリンダについて、
それぞれライニング層の耐摩耗性、耐食性、及びシリン
ダ母材の強度を測定した。Regarding the composite cylinder of the above-mentioned embodiment,
The wear resistance and corrosion resistance of the lining layer and the strength of the cylinder base material were measured, respectively.
【００４２】耐摩耗性については、成形機用シリンダの
ライニング層から、10mm×15mm×10mmの大きさの試料を
作成し、#400の研磨紙に、荷重 2.0kgで押圧し、 480ｍ
の距離を摺動させた後にライニング層の摩耗量を調べ
た。この結果を、窒化鋼を10とした時の相対値によって
表し、耐摩耗性を評価した。Regarding the abrasion resistance, a sample of 10 mm × 15 mm × 10 mm was prepared from the lining layer of the cylinder for the molding machine and pressed against # 400 abrasive paper with a load of 2.0 kg to obtain 480 m.
The amount of wear of the lining layer was examined after sliding the distance of. The results were expressed by the relative value when the nitrided steel was set to 10, and the wear resistance was evaluated.
【００４３】耐食性については、成形機用シリンダのラ
イニング層から試料を作成し、50℃の10％ HCl水溶液中
に24時間浸漬した後に、ライニング層の腐食減量率を調
べた。この結果を、窒化鋼を10とした時の相対値によっ
て表し、腐食性を評価した。Regarding the corrosion resistance, a sample was prepared from the lining layer of the cylinder for the molding machine, and after being immersed in a 10% HCl aqueous solution at 50 ° C. for 24 hours, the corrosion weight loss rate of the lining layer was examined. The results were expressed by the relative value when the nitrided steel was set to 10, and the corrosiveness was evaluated.
【００４４】シリンダ母材の強度については、母材から
引張試験試料を作成し、引張試験を行い、母材強度とし
て最も重要な450 ℃における 0.2％耐力を計測した。こ
れらの結果を表１に示す。Regarding the strength of the cylinder base material, a tensile test sample was prepared from the base material and subjected to a tensile test to measure 0.2% proof stress at 450 ° C., which is the most important strength of the base material. The results are shown in Table 1.
【００４５】 表１ ライニング 摩耗率 腐食減量率 シリンダ母材 層の硬さ （窒化鋼を （窒化鋼を の 0.2％耐力* 実施例No. （ＨＲＣ） 10とする） 10とする） （kgf/mm2 ) 実施例１ 57 1.2 0.5 57 実施例２ 65 0.3 0.4 55 （注）*: 450℃で測定。Table 1 Lining Wear rate Corrosion weight loss rate Cylinder base metal layer hardness (Nitrided steel (0.2% proof stress of nitrided steel* Example No. (HRC) 10) 10) (Kgf / mm 2 ) Example 1 57 1.2 0.5 57 Example 2 65 0.3 0.4 55 (Note) *: Measured at 450 ° C.
【００４６】表１から明らかなように、実施例１、２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
性及び耐食性を有していた。また、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。As is clear from Table 1, in the composite cylinders of Examples 1 and 2, the lining layer had excellent wear resistance and corrosion resistance. Also, it can be seen that the strength of the cylinder base material is remarkably improved.
【００４７】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。In the present embodiment, a single-axis compound cylinder has been described as an example, but it is also possible to use a multi-axis compound cylinder, and in this case, of course, a good effect is exhibited.
【００４８】また本実施例においては、複合シリンダの
芯金を中空構造のものを用いた例について説明したが、
中実構造のものを用いても良好な効果を発揮することは
勿論である。Further, in the present embodiment, an example in which the core of the composite cylinder has a hollow structure has been described.
Of course, even if a solid structure is used, a good effect is exhibited.
【００４９】[0049]
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の高温高圧
成形用複合シリンダにおいては、シリンダ母材層をマル
テンサイト系耐熱鋼により形成し、かつライニング層を
耐食性、耐摩耗性を有するNi基合金の粉末をＨＩＰプロ
セスにより加圧焼結することにより形成している。この
ため、高温高圧条件下でもシリンダ母材層の歪みがな
く、それによってライニング層のクラックが防止され、
複合シリンダの寿命が向上している。またライニング層
が優れた耐摩耗性及び耐食性を有するという点でも、複
合シリンダの寿命は向上している。As described in detail above, in the composite cylinder for high temperature and high pressure molding of the present invention, the cylinder base material layer is formed of martensitic heat resistant steel, and the lining layer is made of Ni which has corrosion resistance and wear resistance. The base alloy powder is formed by pressure sintering by the HIP process. Therefore, there is no distortion of the cylinder base material layer even under high temperature and high pressure conditions, thereby preventing cracks in the lining layer,
The life of the compound cylinder is improved. Further, the life of the composite cylinder is also improved in that the lining layer has excellent wear resistance and corrosion resistance.
【図１】シリンダ母材及びライニング層からなる本発明
の複合シリンダを示す部分断面図である。FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing a composite cylinder of the present invention composed of a cylinder base material and a lining layer.
【図２】シリンダ母材内に芯金を挿入した状態を示す概
略断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a state in which a core metal is inserted in a cylinder base material.
【図３】シリンダ内にライニング用合金粉末を充填した
状態を示す概略断面図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a state where a cylinder is filled with a lining alloy powder.
【図４】本発明の複合シリンダを製造するためのＨＩＰ
装置を示す概略断面図である。FIG. 4 HIP for manufacturing the composite cylinder of the present invention
It is a schematic sectional drawing which shows an apparatus.
１・・・高温高圧成形用複合シリンダ ２・・・シリンダ母材 ３・・・ライニング層 3a・・・合金粉末 ４・・・芯金 ５・・・中空部 ６、７、８・・・蓋 10・・・ＨＩＰ装置 21・・・ホッパー用開口部 1 ... Composite cylinder for high temperature / high pressure molding 2 ... Cylinder base material 3 ... Lining layer 3a ... Alloy powder 4 ... Core metal 5 ... Hollow part 6, 7, 8 ... Lid 10 ・ ・ ・ HIP device 21 ・ ・ ・ Hopper opening
Claims (4)
る高温高圧成形用複合シリンダにおいて、前記シリンダ
母材層は、0.10〜0.40重量％のＣ、0.30〜1.50重量％の
Si、0.30〜1.50重量％のMn、0.030 重量％以下のＰ、0.
030 重量％以下のＳ、7.0 〜17.0重量％のCr、0.30〜2.
0 重量％のMo及び残部実質的にFe及び不可避的不純物か
らなるマルテンサイト系耐熱鋼からなり、前記ライニン
グ層は、耐摩耗性及び耐食性を有するNi基合金のアトマ
イズ粉末を、ＨＩＰプロセスにより前記シリンダ母材内
面上で加圧焼結してなることを特徴とする高温高圧成形
用複合シリンダ。1. A composite cylinder for high temperature and high pressure molding having a cylinder base material layer and a lining layer, wherein the cylinder base material layer comprises 0.10 to 0.40% by weight of C and 0.30 to 1.50% by weight.
Si, 0.30 to 1.50 wt% Mn, 0.030 wt% or less P, 0.
030 wt% or less S, 7.0 to 17.0 wt% Cr, 0.30 to 2.
0% by weight of Mo and the balance consisting essentially of Fe and martensitic heat-resistant steel consisting of unavoidable impurities, and the lining layer is an atomized powder of a Ni-based alloy having wear resistance and corrosion resistance, which is formed by the HIP process into the cylinder. A composite cylinder for high temperature and high pressure molding, characterized by being pressure-sintered on the inner surface of a base material.
リンダにおいて、前記ライニング層が、Cr 5.0〜20.0重
量％、Ｂ 2.5〜4.0 重量％、Si 2.5〜10.0重量％、Co
5.0〜40.0重量％、Fe 5.0重量％以下、残部実質的にNi
及び不可避的不純物からなるNi基合金からなることを特
徴とする高温高圧成形用複合シリンダ。2. The composite cylinder for high temperature and high pressure molding according to claim 1, wherein the lining layer comprises Cr 5.0 to 20.0 wt%, B 2.5 to 4.0 wt%, Si 2.5 to 10.0 wt% and Co.
5.0 to 40.0% by weight, Fe 5.0% by weight or less, the balance substantially Ni
And a composite cylinder for high-temperature and high-pressure molding, which is made of a Ni-based alloy containing unavoidable impurities.
複合シリンダにおいて、前記ライニング層が、前記アト
マイズ粉末 100重量部当り、IVａ族、Ｖａ族あるいはVI
ａ族に属する元素の炭化物の微粒子５〜60重量部を均一
に分散させてなることを特徴とする高温高圧成形用複合
シリンダ。3. The composite cylinder for high temperature and high pressure molding according to claim 1, wherein the lining layer is IVa group, Va group or VI per 100 parts by weight of the atomized powder.
A composite cylinder for high temperature and high pressure molding, characterized in that 5 to 60 parts by weight of fine particles of a carbide of an element belonging to group a are uniformly dispersed.
リンダにおいて、前記炭化物からなる微粒子の粒径が５
〜100 μｍであることを特徴とする高温高圧成形用複合
シリンダ。4. The composite cylinder for high temperature and high pressure molding according to claim 3, wherein the particle size of the fine particles of the carbide is 5 or less.
Composite cylinder for high temperature and high pressure molding, characterized in that it is ~ 100 μm.
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| JP10067292A JP3301442B2 (en) | 1992-03-26 | 1992-03-26 | Composite cylinder for high-temperature and high-pressure molding |
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1992
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