JPH0617177A - 耐食耐摩耗性Co基合金 - Google Patents

耐食耐摩耗性Co基合金

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JPH0617177A
JPH0617177A JP4199115A JP19911592A JPH0617177A JP H0617177 A JPH0617177 A JP H0617177A JP 4199115 A JP4199115 A JP 4199115A JP 19911592 A JP19911592 A JP 19911592A JP H0617177 A JPH0617177 A JP H0617177A
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corrosion
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corrosion resistance
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JP4199115A
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Hiroaki Okano
宏昭 岡野
Kazuyuki Inui
一幸 乾
Hiroshi Makino
宏 牧野
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Kubota Corp
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Kubota Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 射出成形機等のシリンダ、スクリュー等の構
成材料として有用な耐食性、耐摩耗性にすぐれたCo基
合金。 【構成】 Cr:5〜20%,Mo:7〜30%,W:
0.5〜30%,B:0.1〜6%,Cu:0.5〜5
%,Si:0.5〜3%,C:1.5%以下,残部実質
的にCoからなる。特に、高硬度・耐摩耗性を望む場合
は、WおよびBの含有量を、8B+W:9〜45%とす
るのがよい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、射出成形機や押出成形
機のシリンダ、スクリュー、プランジヤ等、耐食性と耐
摩耗性を必要とする各種部材の構成材料として有用なC
o基合金に関する。
【0002】
【従来の技術】射出成形機や押出成形機を構成するシリ
ンダ、およびスクリュー、プランジヤ等の部材は高圧力
・高速度で圧送される流動体の接触に対する摩耗抵抗性
や腐食抵抗性が要求される。従来より、その材料として
窒化鋼(JIS G4202,SACM645等)が専
ら使用されてきた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】窒化鋼の表面の有効窒
化層厚は、約0.5mm程度に過ぎず、このため窒化鋼
を使用している従来の射出成形機や押出成形機の耐久性
は必ずしも十分なものと言えない。殊に、近時は繊維強
化プラスチック成形品、プラスチックマグネット、ある
いはセラミックス成形品等に対する需要が増大しつつあ
り、これらの成形品の成形操業における部材表面の摩耗
・腐食の進行、およびそれに伴う耐用寿命の低下は顕著
であり、生産機として対応することは極めて困難な状況
となっている。この対策として、本出願人は、先にC
r:5〜20%,Mo:5〜20%,W:5〜15%,
B:0.5〜4%,Si:0.5〜3%,C1.5%以
下,残部Coからなる、改良された耐食性および耐摩耗
性を有するCo基合金を提供した(特開平1−2727
32号公報)。本発明は、構造材料として必要な強度、
靱性を保持しつつ、更にその耐食性を改良したCo基合
金を提供するものである。
【0004】
【課題を解決するための手段および作用】本発明の耐食
耐摩耗性Co基合金は、Cr:5〜20%,Mo:7〜
30%,W:0.5〜30%,B:0.1〜6%,C
u:0.5〜5%,Si:0.5〜3%,C:1.5%
以下,残部実質的にCoからなる化学組成を有してい
る。
【0005】
【作用】上記化学組成を有する本発明のCo基合金は、
各種の無機酸,有機酸に対する腐食抵抗性にすぐれ、か
つ高度の摩耗抵抗性を備えている。本発明のCo基合金
は、代表的には、その合金粉末を原料とする熱間静水等
方加圧焼結法等による焼結合金として実使用に供される
が、B含有量を比較的高めの範囲に設定した成分構成に
おいては、高B含有による合金の低融点化の効果とし
て、部材の製造に、その合金粉末を原料とする溶解・凝
固プロセスを適用することもできる。
【0006】本発明のCo基合金の成分限定理由は次の
とおりである。 Cr:5〜20% Crは、その一部はマトリックスに固溶して合金の耐食
性を高め、残部は炭化物、硼化物を形成して合金の硬度
を高め耐摩耗性を強化する。含有量の下限を5%とした
のは、それより少ない量では効果が不足するからであ
り、その増量に従って効果は増大する。特に、耐食性の
強化を必要とする場合は、Cr含有量を、〔1.42
(B+1/2C)+11.9〕(%)以上としてCrの
固溶量を富化するとよい。しかし、20%までの含有量
で効果はほぼ飽和するので、これを上限とした。
【0007】Mo:7〜30% Moは、炭化物、硼化物を形成して合金の耐摩耗性を高
め、また炭化物、硼化物を形成せずにマトリックスに固
溶したMoは、耐食性、殊に塩酸等の非酸化性酸に対す
る腐食抵抗性の改善に寄与する。これらの効果を得るた
めには少なくとも7%の含有を必要とする。特に、耐食
性の強化を必要とする場合は、その含有量を、〔4.7
(B+1/2C)+7〕(%)以上としてMoの固溶量
を増加するとよい。しかし、Mo含有量をあまり多くす
ると、合金の脆化をきたすので、30%を上限とする。
【0008】W:0.5〜30% Wは、炭化物、硼化物を形成して合金の硬度、耐摩耗性
を高める。また、Wは若干ではあるが耐食性を良好にす
る。この効果は0.5%以上の含有により得られ、含有
量の増加に伴って効果は増大する。しかし、Wの多量添
加は反面において合金の曲げ強度、靱性の低下をきたす
ので、30%を上限とする。
【0009】B:0.1〜6% Bは、Cr,Mo,W等の硼化物の形成のために少なく
とも0.1%を必要とする。しかし、その含有量が6%
を越えると靱性が著しく低下するので、6%を越えては
ならない。B含有量の8倍量とW含有量との合計量(8
B+W)は、合金の硬度、靱性等に相関があり、硬度
は、8B+W(%)の値に比例して高くなり、他方靱性
は減少し、それぞれ8B+W(%)の値との間に高度の
相関性を有するので、その値から硬度および靱性値を予
測することができる。合金の硬度、耐摩耗性をより高く
するためには、8B+W(%)を9%以上とするのが好
ましい。しかし、その値が余り高くなると、合金の脆化
をきたし、製品製造途中のクラック発生傾向が増大す
る。このため、45%を上限とするのが好ましい。特に
靱性を必要とする用途では、W含有量を20%以下と
し、かつ8B+W(%)の値を30%以下とするのがよ
い。
【0010】また、Bは、合金の耐食性や硬度・耐摩耗
性を損なわずに合金の低融点化に奏効し、その含有量を
約2%以上とすることにより、合金の融点は約1150
℃以下となる。この低融点化は合金の溶製操業および部
材の製造に有利である。
【0011】Cu:0.5〜5% Cuは、Moとの共存下に合金の耐食性を高める効果を
有する。この効果を得るために含有量を0.5%以上と
する。その耐食性改善効果は共存するMo量が多い程、
少量のCuの添加で得られる。Cu量の増加に伴って効
果は増大するが、反面曲げ強度の低下を付随する。図1
〜図3は、合金のCu含有量と、耐食性(10%弗化水
素酸溶液を腐食液とする腐食減量,g/m2 /hr)、
硬度(HRC)、および曲げ強さ(kgf/mm2 )の関
係をそれぞれ示している(供試合金は後記実施例欄の供
試材No.1〜3,No.11,No.12)。図1に示した
ように、Cuの添加により合金の耐食性は顕著に強化さ
れる。Cuの添加は合金の硬度には実質的な影響を与え
ないが(図2)、多量に添加すると、曲げ強度の不足を
きたす(図3)。このためCu含有量は5%を上限とす
る。
【0012】Si:0.5〜3% Siは、Cr,Mo,W等の元素と化合物を形成して合
金の耐摩耗性の向上に寄与する。また、Siの含有によ
り合金の融点が降下することは合金の溶製操業に有利で
ある。これらの効果を得るために、少なくとも0.5%
の含有量が必要である。しかし、3%を越えて多量に含
有すると合金の脆化をきたし、構造材料としての有用性
を損なうので、これを上限とした。
【0013】C:1.5%以下 Cは、Cr,Mo,W等の炭化物の形成に必要な元素で
あり、また合金の融点を下げ、合金溶製操業に有利に寄
与する。しかし、含有量が1.5%を越えると、合金の
脆化をきたし、構造材料としての有用性を損なうので、
1.5%以下とする。
【0014】本発明のCo基合金は、例えばその合金粉
末を焼結原料とし、熱間静水等方加圧焼結法等の公知の
焼結プロセスにより、シリンダ、スクリュー等の母材金
属の表面を被覆する焼結合金層を形成する。また、前記
のようにB含有量を高めて合金の融点を下げることによ
り、焼結プロセスに代え、溶融・凝固プロセスを適用す
ることも容易となり、例えば、融点約1150℃以下の
低融点成分構成とした場合は、普通鋼々材(例えばSS
41材)を母材金属とし、その表面に低融点合金粉末を
与えて粉末の溶融・凝固を行うことにより、母材の溶損
をきたすことなく、その表面に冶金的に接合した緻密な
合金層を積層形成することも可能である。
【0015】
【実施例】表1に示す各供試合金について、腐食試験、
摩耗試験および機械試験を行って、表2に示す結果を得
た。供試合金No.1〜4は発明例、No.11〜14は比
較例であり、比較例No.11およびNo.12は、Cuの
含有を欠いている例、No.13はCu含有量が本発明の
上限規定からはずれている例、No.14は窒化鋼(JI
S G4202 SACM645,表面窒化層厚 0.
5mm)である。
【0016】各試験要領は次のとおりである。 〔I〕腐食試験 次の4種の腐食液(液温:50℃)に試験片を浸漬し、
48時間経過後の腐食減量(g/m2 hr)を測定す
る。 試験A:10%弗化水素酸水溶液 試験B:10%臭化水素酸水溶液 試験C:20%塩酸水溶液 試験D:50%硫酸水溶液
【0017】〔II〕摩耗試験 大越式迅速摩耗試験機を使用し、下記の摩耗試験により
摩耗減量(mm2 /kgf)を測定する。 (1)相手材(回転輪):SUJ2,硬さ(HRC):5
8〜60 (2)押付荷重:6.3kg/cm2 (3)摺接速度:1.93m/秒 (4)摺接距離:400m
【0018】表2に示したように、発明例No.1〜4
は、窒化鋼(No.14)に比べて各種の酸に対する腐食
抵抗性および摩耗抵抗性のいずれも格段にすぐれてい
る。また、比較例No.11およびNo.12(いずれもC
uを含有しない)との比較から、発明例No.1〜4のC
u含有による耐食性の改善効果は歴然である。他方、比
較例No.13(Cu含有量過剰)は、耐食性、耐摩耗性
にすぐれてはいるが、曲げ強度および靱性値は発明例に
比べて著しく低いものとなっている。
【0019】
【表1】
【0020】
【表2】
【0021】
【発明の効果】本発明のCo基合金は、窒化鋼等を大き
く凌ぐ耐摩耗性と耐食性とを備えているので、例えば射
出成形機・押出成形機のシリンダ、スクリュー、プラン
ジヤ等の部材料として、その耐用寿命を改善することが
でき、通常のプラスチック成形はもとより、繊維強化プ
ラスチックやセラミックス等の射出・押出成形操業の安
定化・効率化等に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【図1】合金のCu含有量と耐食性(腐食減量)の関係
を示すグラフである。
【図2】合金のCu含有量と硬度の関係を示すグラフで
ある。
【図3】合金のCu含有量と曲げ強さの関係を示すグラ
フである。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Cr:5〜20%,Mo:7〜30%,
    W:0.5〜30%,B:0.1〜6%,Cu:0.5
    〜5%,Si:0.5〜3%,C:1.5%以下,残部
    実質的にCoからなる耐食耐摩耗性Co基合金。
  2. 【請求項2】 請求項1におけるBとWの含有量が、8
    B+W:9〜45%を満足することを特徴とする耐食耐
    摩耗性Co基合金。
JP4199115A 1992-07-01 1992-07-01 耐食耐摩耗性Co基合金 Pending JPH0617177A (ja)

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