JPH0611894B2 - 耐摩耗性及び耐食性に優れたライニング材用高強度複合材料並びにその製法 - Google Patents
耐摩耗性及び耐食性に優れたライニング材用高強度複合材料並びにその製法Info
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- JPH0611894B2 JPH0611894B2 JP1231968A JP23196889A JPH0611894B2 JP H0611894 B2 JPH0611894 B2 JP H0611894B2 JP 1231968 A JP1231968 A JP 1231968A JP 23196889 A JP23196889 A JP 23196889A JP H0611894 B2 JPH0611894 B2 JP H0611894B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、Ｎｉ基合金をマトリックスとする耐摩耗性及
び耐食性に優れた高強度複合材料並びにその製法に関
し、この複合材料は、エンジニアリングプラスチック、
エンジニアリングセラミックス、金属粉末等の射出成形
用シリンダーあるいは押出成形用シリンダーの内面ライ
ニング材をはじめとして、ペレタイザー用ライニング
材、プランジャーポンプ用ライニング材の如く、耐摩耗
性と耐食性が要求される部品のライニング材として有用
なものである。
び耐食性に優れた高強度複合材料並びにその製法に関
し、この複合材料は、エンジニアリングプラスチック、
エンジニアリングセラミックス、金属粉末等の射出成形
用シリンダーあるいは押出成形用シリンダーの内面ライ
ニング材をはじめとして、ペレタイザー用ライニング
材、プランジャーポンプ用ライニング材の如く、耐摩耗
性と耐食性が要求される部品のライニング材として有用
なものである。
［従来の技術］ たとえばエンジニアリングプラスチック等の射出成形あ
るいは押出成形はかなりの高温条件下で行なわれるた
め、一部原料の熱分解は回避しきれず、大なり小なり腐
食性ガスが生成する。殊に難燃化を期してハロゲン含有
化合物が配合されたプラスチック材料の場合には、腐食
性の高いハロゲン含有ガスが大量に生成し、成形装置内
部は腐食環境に曝らされることになるので、たとえば成
形用シリンダ等には高レベルの耐食性が要求される。し
かもシリンダにかかる成形圧力は相当高く、且つ強度向
上のために配合されることの多い無機質強化材（ガラス
繊維、シリカ粉、チタニア粉等）は硬質であるので、シ
リンダには高レベルの耐摩耗性も要求される。こうした
耐食性、耐摩耗性はシリンダに限らずこれと同様の過酷
な条件に曝らされるプランジャーポンプやペレタイザー
等にも同様に必要となる。
るいは押出成形はかなりの高温条件下で行なわれるた
め、一部原料の熱分解は回避しきれず、大なり小なり腐
食性ガスが生成する。殊に難燃化を期してハロゲン含有
化合物が配合されたプラスチック材料の場合には、腐食
性の高いハロゲン含有ガスが大量に生成し、成形装置内
部は腐食環境に曝らされることになるので、たとえば成
形用シリンダ等には高レベルの耐食性が要求される。し
かもシリンダにかかる成形圧力は相当高く、且つ強度向
上のために配合されることの多い無機質強化材（ガラス
繊維、シリカ粉、チタニア粉等）は硬質であるので、シ
リンダには高レベルの耐摩耗性も要求される。こうした
耐食性、耐摩耗性はシリンダに限らずこれと同様の過酷
な条件に曝らされるプランジャーポンプやペレタイザー
等にも同様に必要となる。
ところで上記の様な部材に耐食・耐摩耗性を与える手段
として従来から汎用されているのは、耐食性及び耐摩耗
性の優れたＮｉ基合金を、耐食・耐摩耗性の要求される
部分に溶射、遠心鋳造、ＨＩＰ等でライニングする方法
である。中でも最近注目されているのは、微細・均一な
ライニング金属組織が得られ易いＨＩＰ法によるライニ
ングである。そして最近では、Ｎｉ基合金ライニング層
の耐摩耗性を更に高めるため、Ｎｉ基合金中に炭化タン
グステンや炭化ニオビウム等のセラミックス微粉末を含
有させた複合材料（サーメット）を使用する方法も提案
されている。
として従来から汎用されているのは、耐食性及び耐摩耗
性の優れたＮｉ基合金を、耐食・耐摩耗性の要求される
部分に溶射、遠心鋳造、ＨＩＰ等でライニングする方法
である。中でも最近注目されているのは、微細・均一な
ライニング金属組織が得られ易いＨＩＰ法によるライニ
ングである。そして最近では、Ｎｉ基合金ライニング層
の耐摩耗性を更に高めるため、Ｎｉ基合金中に炭化タン
グステンや炭化ニオビウム等のセラミックス微粉末を含
有させた複合材料（サーメット）を使用する方法も提案
されている。
［発明が解決しようとする課題］ ところが、セラミックス微粉末を含まない従来のＮｉ基
合金ライニング材は耐摩耗性が不十分であり、たとえば
強化材としてガラス繊維を多量配合したエンジニアリン
グプラスチック材等の成形に用いられるシリンダ用ライ
ニング材として使用した場合の摩耗はかなり激しい。こ
うした耐摩耗性不足の問題は、前述の如くＮｉ基合金に
炭化タングステンや炭化ニオビウム等のセラミックス微
粉末を複合することによって多少改善されるものの、依
然として満足し得るものではなく、また高圧射出成形に
耐え得る高強度を持ったライニング層も得られ難い。
合金ライニング材は耐摩耗性が不十分であり、たとえば
強化材としてガラス繊維を多量配合したエンジニアリン
グプラスチック材等の成形に用いられるシリンダ用ライ
ニング材として使用した場合の摩耗はかなり激しい。こ
うした耐摩耗性不足の問題は、前述の如くＮｉ基合金に
炭化タングステンや炭化ニオビウム等のセラミックス微
粉末を複合することによって多少改善されるものの、依
然として満足し得るものではなく、また高圧射出成形に
耐え得る高強度を持ったライニング層も得られ難い。
本発明はこの様な事情に着目してなされたものであっ
て、その目的は、多量の無機質強化材が配合されたエン
ジニアリングプラスチック材等の成形に使用した場合で
も満足のいく耐摩耗性と耐食性を発揮し、しかも高圧成
形にも十分耐えることのできる強度を持ったライニング
材用複合材料及びその製法を提供しようとするものであ
る。
て、その目的は、多量の無機質強化材が配合されたエン
ジニアリングプラスチック材等の成形に使用した場合で
も満足のいく耐摩耗性と耐食性を発揮し、しかも高圧成
形にも十分耐えることのできる強度を持ったライニング
材用複合材料及びその製法を提供しようとするものであ
る。
［課題を解決するための手段］ 上記の課題を解決することのできた本発明に係るライニ
ング材用高強度複合材料の構成は、Ｎｉ基合金よりなる
マトリックス中に、針状の炭化バナジウム（以下ＶＣと
表わす）が５〜４０体積％の割合で均一に分散されたも
のであるところに要旨を有するものである。そしてこの
様な高強度複合材料は、粒径が２５０μｍ以下のＮｉ基
合金微粉末とＶＣ微粉末よりなる均一混合物を、メカニ
カルアロイング処理によって複合粉末合金化し、該複合
粉末合金をＮｉ基合金の固相温度以下の温度で加圧焼結
し、Ｎｉ基合金マトリックス中に針状のＶＣを生成させ
ることによって得ることができる。
ング材用高強度複合材料の構成は、Ｎｉ基合金よりなる
マトリックス中に、針状の炭化バナジウム（以下ＶＣと
表わす）が５〜４０体積％の割合で均一に分散されたも
のであるところに要旨を有するものである。そしてこの
様な高強度複合材料は、粒径が２５０μｍ以下のＮｉ基
合金微粉末とＶＣ微粉末よりなる均一混合物を、メカニ
カルアロイング処理によって複合粉末合金化し、該複合
粉末合金をＮｉ基合金の固相温度以下の温度で加圧焼結
し、Ｎｉ基合金マトリックス中に針状のＶＣを生成させ
ることによって得ることができる。
［作用］ 本発明ではマトリックスを構成するベース金属としてＮ
ｉ基合金が使用される。これは、Ｎｉ基合金が本来備え
ている耐摩耗性、耐食性及び強度を有効に発揮させるた
めであり、Ｎｉ基合金の具体例としてはＮｉ−Ｃｒ，Ｎ
ｉ−Ｍｏ，Ｎｉ−Ｃｒ−Ｍｏ，Ｎｉ−Ｍｏ−Ｆｅ，Ｎｉ
−Ｃｒ−Ｓｉ，Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅ，Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅ−
Ｓｉ等が挙げられ、中でも特に好ましいのはＮｉ−Ｃ
ｒ，Ｎｉ−Ｃｒ−Ｓｉ，Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅ，Ｎｉ−Ｃｒ
−Ｆｅ−Ｓｉである。但しこれらのＮｉ基合金は、前述
の如く耐摩耗性や強度において必ずしも満足し得るもの
ではなく、無機質強化材を含むエンジニアリングプラス
チック材等を用いた高圧成形などに適用したときの摩耗
はかなり激しい。そこで本発明では該Ｎｉ基合金をマト
リックスとし、その中に分散強化材として針状のＶＣを
均一に分散させることとした。
ｉ基合金が使用される。これは、Ｎｉ基合金が本来備え
ている耐摩耗性、耐食性及び強度を有効に発揮させるた
めであり、Ｎｉ基合金の具体例としてはＮｉ−Ｃｒ，Ｎ
ｉ−Ｍｏ，Ｎｉ−Ｃｒ−Ｍｏ，Ｎｉ−Ｍｏ−Ｆｅ，Ｎｉ
−Ｃｒ−Ｓｉ，Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅ，Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅ−
Ｓｉ等が挙げられ、中でも特に好ましいのはＮｉ−Ｃ
ｒ，Ｎｉ−Ｃｒ−Ｓｉ，Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅ，Ｎｉ−Ｃｒ
−Ｆｅ−Ｓｉである。但しこれらのＮｉ基合金は、前述
の如く耐摩耗性や強度において必ずしも満足し得るもの
ではなく、無機質強化材を含むエンジニアリングプラス
チック材等を用いた高圧成形などに適用したときの摩耗
はかなり激しい。そこで本発明では該Ｎｉ基合金をマト
リックスとし、その中に分散強化材として針状のＶＣを
均一に分散させることとした。
尚金属マトリックス中にＷＣやＮｂＣ等のセラミックス
微粉末を分散させて耐摩耗性を高める方法が周知である
ことは先に述べた通りであるが、これらの方法では耐摩
耗性を満足し得る程度まで高めることができないばかり
でなく、強度も殆んど改善されず、高圧射出成形等に適
用すると、該ライニング層にクラックを生じるという問
題がある。ところが本発明の様に針状のＶＣを分散強化
材として使用すると、耐摩耗性が大幅に改善されるばか
りでなく強度も著しく向上し、ライニング層の寿命を大
幅に延長することができる。
微粉末を分散させて耐摩耗性を高める方法が周知である
ことは先に述べた通りであるが、これらの方法では耐摩
耗性を満足し得る程度まで高めることができないばかり
でなく、強度も殆んど改善されず、高圧射出成形等に適
用すると、該ライニング層にクラックを生じるという問
題がある。ところが本発明の様に針状のＶＣを分散強化
材として使用すると、耐摩耗性が大幅に改善されるばか
りでなく強度も著しく向上し、ライニング層の寿命を大
幅に延長することができる。
針状のＶＣはたとえば後述する様な方法によってＮｉ基
合金マトリックス中に分散されるが、そのサイズは直径
0.1〜1.5μｍ、長さ0.5〜１０μｍ程度のものが好まし
く、また針状ＶＣの含有量は体積率で全体の５〜４０％
となる様に配合量を調整する。針状ＶＣの占める体積比
率が５％未満である場合は分散強化材としての作用が十
分に発揮されず、耐摩耗性及び強度を満足のいく程度ま
で高めることができない。一方４０％を超える場合は、
十分な耐摩耗性と強度は得られるものの、酸に対する耐
食性が悪くなり、ライニング層全体としての寿命はむし
ろ短縮傾向を示す様になる。ところが針状ＶＣが全体の
５〜４０％を占める様に分散させたものでは、耐摩耗
性、強度、耐食性のすべてに優れた性能をもったライニ
ング層が得られる。
合金マトリックス中に分散されるが、そのサイズは直径
0.1〜1.5μｍ、長さ0.5〜１０μｍ程度のものが好まし
く、また針状ＶＣの含有量は体積率で全体の５〜４０％
となる様に配合量を調整する。針状ＶＣの占める体積比
率が５％未満である場合は分散強化材としての作用が十
分に発揮されず、耐摩耗性及び強度を満足のいく程度ま
で高めることができない。一方４０％を超える場合は、
十分な耐摩耗性と強度は得られるものの、酸に対する耐
食性が悪くなり、ライニング層全体としての寿命はむし
ろ短縮傾向を示す様になる。ところが針状ＶＣが全体の
５〜４０％を占める様に分散させたものでは、耐摩耗
性、強度、耐食性のすべてに優れた性能をもったライニ
ング層が得られる。
ところで上記の様に針状ＶＣが均一に分散された複合材
料を得る方法は特に限定するものはないが、本発明者ら
が色々研究したところでは、以下に示す様な方法を採用
することによって容易に製造し得ることが明らかとなっ
た。
料を得る方法は特に限定するものはないが、本発明者ら
が色々研究したところでは、以下に示す様な方法を採用
することによって容易に製造し得ることが明らかとなっ
た。
即ち、まず粒径が２５０μｍ以下（即ち、６０メッシュ
・アンダー）のＮｉ基合金粉末と、適量のＶＣ粉末を、
Ｖミキサー、ボールミル、超音波ミルの如き粉砕機能を
備えた混合装置を用いて両者を均一に混合しつつ更に微
粉砕し、メカニカルアロイング処理することによって複
合粉末合金化する。尚このときの混合・粉砕は乾式で行
なうことにより効率良く遂行することができる。また混
合・粉砕時の温度が高過ぎる場合は、原料粉末が塑性変
形するだけで粉砕され難くなる傾向があるので、１５０
℃程度以下の低温で混合・粉砕するのがよい。メカニカ
ルアロイングの為の混合・粉砕所要時間は、原料の種
類、装置の粉砕能力、処理温度等により変わってくるの
で、それらの条件に応じて適当に決めればよい。
・アンダー）のＮｉ基合金粉末と、適量のＶＣ粉末を、
Ｖミキサー、ボールミル、超音波ミルの如き粉砕機能を
備えた混合装置を用いて両者を均一に混合しつつ更に微
粉砕し、メカニカルアロイング処理することによって複
合粉末合金化する。尚このときの混合・粉砕は乾式で行
なうことにより効率良く遂行することができる。また混
合・粉砕時の温度が高過ぎる場合は、原料粉末が塑性変
形するだけで粉砕され難くなる傾向があるので、１５０
℃程度以下の低温で混合・粉砕するのがよい。メカニカ
ルアロイングの為の混合・粉砕所要時間は、原料の種
類、装置の粉砕能力、処理温度等により変わってくるの
で、それらの条件に応じて適当に決めればよい。
この様にして得られる複合粉末合金を使用し、たとえば
第１、２図に示す様な方法で加圧焼結してライニング層
を形成すると、複合粉末合金中のＶＣはこの焼結過程で
針状に成長し、Ｎｉ基合金マトリックス中に針状のＶＣ
が均一に分散された複合材料よりなるライニング層を得
ることができる。即ち第１、２図は成形用シリンダの内
周壁に耐摩耗性ライニング層を形成する方法を例示する
ものであり、まず第１図（一部断面見取り図）に示す如
く鋼製シリンダ本体を構成するバックメタル１の内周面
側に、略同心状の環状中空部２を残して円筒状のインナ
ーパイプ３を配設し、脱気用を兼ねた粉末充填用パイプ
４を設けた上蓋５で環状中空部２の上部を密封し、一方
下部は下蓋６で密封する。
第１、２図に示す様な方法で加圧焼結してライニング層
を形成すると、複合粉末合金中のＶＣはこの焼結過程で
針状に成長し、Ｎｉ基合金マトリックス中に針状のＶＣ
が均一に分散された複合材料よりなるライニング層を得
ることができる。即ち第１、２図は成形用シリンダの内
周壁に耐摩耗性ライニング層を形成する方法を例示する
ものであり、まず第１図（一部断面見取り図）に示す如
く鋼製シリンダ本体を構成するバックメタル１の内周面
側に、略同心状の環状中空部２を残して円筒状のインナ
ーパイプ３を配設し、脱気用を兼ねた粉末充填用パイプ
４を設けた上蓋５で環状中空部２の上部を密封し、一方
下部は下蓋６で密封する。
次いで前述の複合粉末合金Ｍを充填用パイプ４から環状
中空部２内へ万遍なく充填する。充填完了後、加温下に
真空引きし、環状中空部２の内部を完全に脱気した後真
空状態で密封する。かくして得られる組立体を第２図
（概略縦断面図）に示す様なＨＩＰ装置９内へ装入し、
加圧焼結を行なう。そうすると環状中空部２内の複合粉
末合金は圧密化され、Ｎｉ基合金粉末は相互に圧着され
て一体のマトリックスを構成すると共に、ＶＣ微粉末は
加圧焼結工程で針状に成長し、たとえば後記第３図に示
す如くＮｉ基合金マトリックス中に針状のＶＣが均一に
分散されたライニング層が得られる。この場合特に注意
しなければならないのは焼結温度であって、該焼結温度
はＮｉ基合金の固相温度以下に抑えなければならず、こ
の温度を超える温度で焼結を行なうとＶＣが針状に成長
しないで粗大な板状物あるいは塊状物となり、本願発明
で意図する耐摩耗性及び強度の改善効果が得られなくな
る。加圧・焼結温度の下限は、複合粉末合金を焼結させ
ることのできる温度である限り特に限定されないが、原
料微粉末の圧密化を完全に進行させて気孔欠陥を無くす
ためには、［Ｎｉ基合金の固相温度（Ｔｓ）−１００
（℃）］以上に設定するのがよい。
中空部２内へ万遍なく充填する。充填完了後、加温下に
真空引きし、環状中空部２の内部を完全に脱気した後真
空状態で密封する。かくして得られる組立体を第２図
（概略縦断面図）に示す様なＨＩＰ装置９内へ装入し、
加圧焼結を行なう。そうすると環状中空部２内の複合粉
末合金は圧密化され、Ｎｉ基合金粉末は相互に圧着され
て一体のマトリックスを構成すると共に、ＶＣ微粉末は
加圧焼結工程で針状に成長し、たとえば後記第３図に示
す如くＮｉ基合金マトリックス中に針状のＶＣが均一に
分散されたライニング層が得られる。この場合特に注意
しなければならないのは焼結温度であって、該焼結温度
はＮｉ基合金の固相温度以下に抑えなければならず、こ
の温度を超える温度で焼結を行なうとＶＣが針状に成長
しないで粗大な板状物あるいは塊状物となり、本願発明
で意図する耐摩耗性及び強度の改善効果が得られなくな
る。加圧・焼結温度の下限は、複合粉末合金を焼結させ
ることのできる温度である限り特に限定されないが、原
料微粉末の圧密化を完全に進行させて気孔欠陥を無くす
ためには、［Ｎｉ基合金の固相温度（Ｔｓ）−１００
（℃）］以上に設定するのがよい。
次に実施例により本発明をより具体的に説明するが、本
発明はもとよりこれらの実施例によって制約を受けるも
のではない。
発明はもとよりこれらの実施例によって制約を受けるも
のではない。
［実施例］ 実施例１ 第１表に示す化学成分のＮｉ基合金粉末をアトマイズ法
により製造した後６０メッシュ・アンダーのものを集
め、これにＶＣ粉末を第１表に併記する体積比率で配合
し、混合・粉砕した。Ｎｉ基合金粉末とＶＣ粉末の混合
・粉砕には超微粉砕機を使用し、乾式で６時間攪拌する
ことによりメカニカルアロイングした。この混合粉末の
うち２００メッシュ・アンダーのものを集め、加圧・焼
結用原料粉末とした。この原料粉末を内寸法が４０mm
×１５０mmのカプセルに充填して真空脱気後密封し、
９５０℃×１０００kgf/cm2×３時間の条件でＨＩＰ処
理し焼結体を得た。
により製造した後６０メッシュ・アンダーのものを集
め、これにＶＣ粉末を第１表に併記する体積比率で配合
し、混合・粉砕した。Ｎｉ基合金粉末とＶＣ粉末の混合
・粉砕には超微粉砕機を使用し、乾式で６時間攪拌する
ことによりメカニカルアロイングした。この混合粉末の
うち２００メッシュ・アンダーのものを集め、加圧・焼
結用原料粉末とした。この原料粉末を内寸法が４０mm
×１５０mmのカプセルに充填して真空脱気後密封し、
９５０℃×１０００kgf/cm2×３時間の条件でＨＩＰ処
理し焼結体を得た。
尚第１表において実験No.１〜４は何れも本発明の実施
例であり、各焼結合金の断面組織を顕微鏡観察すると、
Ｎｉ基合金マトリックス中に針状のＶＣが均一に分散し
ている［実験No.３の断面合金組織を第３図の図面代用
顕微鏡写真に示す］。また実験No.５はＶＣ無添加の
例、実験No.６，７はＶＣを規定量以上に配合した比較
材である。実験No.８及び９は、Ｎｉ基合金中に粒状の
ＷＣまたはＮｂＣが分散された耐摩耗性複合合金であ
り、また実験No.１０はＪＩＳ規格のＳＡＣＭ ６４５
に窒化処理を施して表面を硬質化した従来の耐摩耗性鋼
材である。
例であり、各焼結合金の断面組織を顕微鏡観察すると、
Ｎｉ基合金マトリックス中に針状のＶＣが均一に分散し
ている［実験No.３の断面合金組織を第３図の図面代用
顕微鏡写真に示す］。また実験No.５はＶＣ無添加の
例、実験No.６，７はＶＣを規定量以上に配合した比較
材である。実験No.８及び９は、Ｎｉ基合金中に粒状の
ＷＣまたはＮｂＣが分散された耐摩耗性複合合金であ
り、また実験No.１０はＪＩＳ規格のＳＡＣＭ ６４５
に窒化処理を施して表面を硬質化した従来の耐摩耗性鋼
材である。
得られた各焼結体から耐摩耗性試験片、耐食性試験片、
熱膨張係数測定用試験片及び４点曲げ試験片を切り出
し、夫々の試験に供した。
熱膨張係数測定用試験片及び４点曲げ試験片を切り出
し、夫々の試験に供した。
［耐摩耗性試験］ 大越式摩耗試験機を使用し、室温下乾式で、相手材をＳ
ＵＪ２（ＨＲＣ ４５）として摩擦速度0.5m/sec、摩擦
距離４００ｍ、最終荷重3.3kgで測定した。
ＵＪ２（ＨＲＣ ４５）として摩擦速度0.5m/sec、摩擦
距離４００ｍ、最終荷重3.3kgで測定した。
［耐食性試験］ 6.5mm×１０mmの試験片を使用し、１０％ＨＦ、２
０％ＨＣｌまたは６５％Ｈ2ＳＯ4の水溶液に５０℃で２
４時間浸漬したときの腐食減量を測定した。
０％ＨＣｌまたは６５％Ｈ2ＳＯ4の水溶液に５０℃で２
４時間浸漬したときの腐食減量を測定した。
［熱膨張係数］ ５mm×１０mmの試験片を使用し、２０℃から４００
℃まで昇温したときの膨張量を測定した。
℃まで昇温したときの膨張量を測定した。
［４点曲げ試験］ ３mmh×４mmw×４０ｍlの試験片を用い、支点間距離１
０mmで４点曲げ強度を測定した。結果を第２，３表に示
す。
０mmで４点曲げ強度を測定した。結果を第２，３表に示
す。
第１〜３表より次の様に考えることができる。
(1)実験No.１〜４は本発明の規定要件をすべて満足する
実施例であり、ビッカース硬さ、耐摩耗性、耐食性のい
ずれにおいても良好な結果が得られている。尚これらの
結果より、ＶＣの配合量を多くするほど硬質化し、耐摩
耗性及び曲げ強度は増大するが、耐食性は低下し、また
熱膨張係数は小さくなる傾向が見られる。従ってＶＣの
配合量は本発明の趣旨に鑑みて５〜４０体積％の範囲か
ら適宜選定することが望まれる。
実施例であり、ビッカース硬さ、耐摩耗性、耐食性のい
ずれにおいても良好な結果が得られている。尚これらの
結果より、ＶＣの配合量を多くするほど硬質化し、耐摩
耗性及び曲げ強度は増大するが、耐食性は低下し、また
熱膨張係数は小さくなる傾向が見られる。従ってＶＣの
配合量は本発明の趣旨に鑑みて５〜４０体積％の範囲か
ら適宜選定することが望まれる。
(2)実験No.５はＶＣ無添加の比較例であり、硬度が低く
耐摩耗性及び曲げ強度がいずれも良くない。
耐摩耗性及び曲げ強度がいずれも良くない。
(3)実験No.６および７はＶＣの配合量が多過ぎる比較例
であり、本発明合金よりも耐摩耗性は良好であるものの
耐食性が悪く、本発明の目的に適合しない。
であり、本発明合金よりも耐摩耗性は良好であるものの
耐食性が悪く、本発明の目的に適合しない。
(4)実験No.８，９は公知のセラミックス粉末分散強化Ｎ
ｉ基合金で、セラミックスがいずれも微粒子状で分散し
たものであり、耐摩耗性および曲げ強度のいずれにおい
ても本発明合金（No.１〜４）に比べて非常に悪い。
ｉ基合金で、セラミックスがいずれも微粒子状で分散し
たものであり、耐摩耗性および曲げ強度のいずれにおい
ても本発明合金（No.１〜４）に比べて非常に悪い。
参考例１ 実施例１における実験No.３に準拠し、超微粉砕機によ
る混合・粉砕を３時間に短縮したほかは全く同様にして
混合粉末を得、以下も実施例１と全く同様にして焼結体
を得た（ＶＣ体積率２５％）。
る混合・粉砕を３時間に短縮したほかは全く同様にして
混合粉末を得、以下も実施例１と全く同様にして焼結体
を得た（ＶＣ体積率２５％）。
得られた焼結体の断面組織は第４図に示す通りであり、
前記実施例１における実験No.２の断面組織（第５図）
に比べると、メカニカルアロイング処理不足による分散
不良が明確に表われている。そしてその物性は下記の通
りであり、実験No.３に比べると硬さや耐摩耗性にはそ
れほどの差は認められないが、曲げ強度は大幅に低くな
っている。
前記実施例１における実験No.２の断面組織（第５図）
に比べると、メカニカルアロイング処理不足による分散
不良が明確に表われている。そしてその物性は下記の通
りであり、実験No.３に比べると硬さや耐摩耗性にはそ
れほどの差は認められないが、曲げ強度は大幅に低くな
っている。
ビッカース硬さ：９７８ 比摩耗量：1.33×１０-8mm3/kg・mm ４点曲げ強度：１０２kgf／mm2 ワイプル係数：22.2 一軸引張強度：８６kgf／mm2（４点曲げ換算） 参考例２ 実施例１における実験No.３と同様の組成で、実施例１
と全く同様の方法で混合粉末を得、この粉末をカプセル
に充填してから、真空脱気後密封し、１０５０℃×１０
００kgf／cm2×３Hrの条件でＨＩＰ処理し焼結体を得
た。
と全く同様の方法で混合粉末を得、この粉末をカプセル
に充填してから、真空脱気後密封し、１０５０℃×１０
００kgf／cm2×３Hrの条件でＨＩＰ処理し焼結体を得
た。
得られた焼結体は、ＨＩＰ時の温度が固相温度を超えて
いるため一部液相が生じ、マトリックス合金のカーバイ
ド（Ｍ7Ｃ3等）やボライド（Ｍ3Ｂ2等）などの硬質相が
粗大化し、またＶＣ粉末が十分針状に成長していない。
この焼結体の機械的特性は下記の通りであり、硬さ、耐
摩耗性、強度のすべての点において実験No.３より特性
が悪く、本発明の目的に適合しない。
いるため一部液相が生じ、マトリックス合金のカーバイ
ド（Ｍ7Ｃ3等）やボライド（Ｍ3Ｂ2等）などの硬質相が
粗大化し、またＶＣ粉末が十分針状に成長していない。
この焼結体の機械的特性は下記の通りであり、硬さ、耐
摩耗性、強度のすべての点において実験No.３より特性
が悪く、本発明の目的に適合しない。
ビッカース硬さ：６５４ 比摩耗量：7.32×１０-8mm3/kg・mm ４点曲げ強度：８６kgf／mm2 ワイプル係数：7.8 一軸引張強度：６１kgf／mm2（４点曲げ換算） ［発明の効果］ 本発明は以上の様に構成されており、針状のＶＣを分散
強化材としてＮｉ基合金マトリックス中に均一に分散さ
せることにより、耐摩耗性、強度及び耐食性のすべてに
おいて優れた性能を示すセラミックス分散強化型Ｎｉ基
複合材料を提供することができた。
強化材としてＮｉ基合金マトリックス中に均一に分散さ
せることにより、耐摩耗性、強度及び耐食性のすべてに
おいて優れた性能を示すセラミックス分散強化型Ｎｉ基
複合材料を提供することができた。
第１，２図はシリンダ内面に本発明の複合材料をライニ
ングする方法を例示するもので、第１図は一部破断見取
り図、第２図は概略縦断面図、第３図は本発明に係る複
合材料の断面組織を示す図面代用顕微鏡写真、第４図は
メカニカルアロイング処理時の混合・粉砕が不十分であ
る場合の複合材料の断面組織を示す図面代用顕微鏡写
真、第５図はメカニカルアロイング処理が十分に行なわ
れた場合の複合材料の断面組織を示す図面代用顕微鏡写
真である。 １…バックメタル、２…環状中空部 ３…インナーパイプ、４…粉末充填用パイプ ５…上蓋、６…下蓋 ９…ＨＩＰ装置、Ｍ…複合粉末合金
ングする方法を例示するもので、第１図は一部破断見取
り図、第２図は概略縦断面図、第３図は本発明に係る複
合材料の断面組織を示す図面代用顕微鏡写真、第４図は
メカニカルアロイング処理時の混合・粉砕が不十分であ
る場合の複合材料の断面組織を示す図面代用顕微鏡写
真、第５図はメカニカルアロイング処理が十分に行なわ
れた場合の複合材料の断面組織を示す図面代用顕微鏡写
真である。 １…バックメタル、２…環状中空部 ３…インナーパイプ、４…粉末充填用パイプ ５…上蓋、６…下蓋 ９…ＨＩＰ装置、Ｍ…複合粉末合金
Claims (2)
- 【請求項１】Ｎｉ基合金よりなるマトリックス中に、針
状の炭化バナジウムが５〜４０体積％の割合で均一に分
散したものであることを特徴とする耐摩耗性及び耐食性
に優れたライニング材用高強度複合材料。 - 【請求項２】粒径が２５０μｍ以下のＮｉ基合金微粉末
と、炭化バナジウム微粉末よりなる均一混合物を、メカ
ニカルアロイング処理によって複合粉末合金化し、該複
合粉末合金をＮｉ基合金の固相温度以下の温度で加圧焼
結せしめ、Ｎｉ基合金マトリックス中に針状の炭化バナ
ジウムを生成させることを特徴とする耐摩耗性及び耐食
性に優れたライニング材用高強度複合材料の製法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1231968A JPH0611894B2 (ja) | 1989-09-07 | 1989-09-07 | 耐摩耗性及び耐食性に優れたライニング材用高強度複合材料並びにその製法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1231968A JPH0611894B2 (ja) | 1989-09-07 | 1989-09-07 | 耐摩耗性及び耐食性に優れたライニング材用高強度複合材料並びにその製法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0394033A JPH0394033A (ja) | 1991-04-18 |
| JPH0611894B2 true JPH0611894B2 (ja) | 1994-02-16 |
Family
ID=16931874
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1231968A Expired - Fee Related JPH0611894B2 (ja) | 1989-09-07 | 1989-09-07 | 耐摩耗性及び耐食性に優れたライニング材用高強度複合材料並びにその製法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0611894B2 (ja) |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4173685A (en) * | 1978-05-23 | 1979-11-06 | Union Carbide Corporation | Coating material and method of applying same for producing wear and corrosion resistant coated articles |
| JPS61218869A (ja) * | 1985-03-22 | 1986-09-29 | Kubota Ltd | 耐摩耗性および耐食性にすぐれたシリンダ−およびその製造方法 |
| JPS6239224A (ja) * | 1985-08-14 | 1987-02-20 | Shin Meiwa Ind Co Ltd | 複合材料製パイプの製造方法 |
| JPH0196350A (ja) * | 1987-10-06 | 1989-04-14 | Hitachi Metals Ltd | 耐食耐摩耗焼結合金とその製造法 |
-
1989
- 1989-09-07 JP JP1231968A patent/JPH0611894B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0394033A (ja) | 1991-04-18 |
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