JPH06330237A

JPH06330237A - 溶融アルミニウム用耐食耐摩耗性合金及びその粉末

Info

Publication number: JPH06330237A
Application number: JP5300157A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Katayama; 博彰片山; Takashi Shikata; 敬志方; Takeru Morikawa; 長森川; Hiroyuki Kimura; 広之木村
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1993-03-23
Filing date: 1993-11-30
Publication date: 1994-11-29

Abstract

(57)【要約】【目的】溶融アルミニウムに対する耐食性に優れた耐
食耐摩耗性合金及びその粉末を提供する。【構成】合金は、化学組成が重量％で、Ｃ：1.5 〜
3.0 ％、Ｓｉ：0.5 〜2.0 ％、Ｍn ：0.5 〜2.0
％、Ｎｉ：0.1 ％以下、Ｃr ：3.0 〜7.0 ％、Ｍ
o ：1.0 〜5.0 ％、Ｗ：1.0 〜5.0 ％、Ｖ：1.0
〜6.0 ％および残部が実質的にＦｅからなる。粉末場
合、Ｗ：12.0％、Ｖ：8.0 ％まで増やすことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は溶融状態にあるアルミニ
ウムやその合金と接触する部材に使用される耐食耐摩耗
性合金に関する。

【０００２】

【従来の技術】鋼板の耐食性向上のため、鋼板表面に溶
融アルミニウム及びその合金（以下、単にアルミニウム
という。）をめっきした表面処理鋼板が製造されてい
る。前記めっき鋼板は鋼板表面が活性化されたのち溶融
アルミニウムのめっき浴に浸漬してめっきが施される。

【０００３】めっき浴中には鋼板を回転状態で支持する
シンクロールが設置されている。該ロールには耐摩耗性
のほか、腐食性を有する溶融アルミニウムに対する耐食
性が要求され、従来、かかるロール材として、ダクタイ
ル鋳鉄、Ｃｒ含有鋳鉄やステンレス鋼が使用されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、めっき
浴におけるアルミニウムの溶融温度は６５０〜７００℃
であり、Ａｌ原子が活性化された状態であり、また多く
の金属がＡｌに濡れ易いため、ロール表面の損傷が著し
く、また腐食速度が高く、寿命が短いという問題があ
る。活性化されたＡｌ原子は、ロール表面に容易に拡散
し、これによって形成されたＡｌ固溶体は基地より容易
に脱落するからである。

【０００５】本発明はかかる問題に鑑みなされたもの
で、溶融アルミニウムに対して優れた耐食性を有する耐
食耐摩耗性合金及びその粉末を提供することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の耐食耐摩耗性合
金は、化学組成が重量％で、Ｃ：1.5 〜3.0 ％、Ｓ
ｉ：0.5 〜2.0 ％、Ｍn ：0.5 〜2.0 ％、Ｎｉ：0.1
％以下、Ｃr ：3.0 〜7.0 ％、Ｍo ：1.0 〜5.0
％、Ｗ：1.0 〜5.0 ％、Ｖ：1.0 〜6.0 ％および
残部が実質的にＦｅからなる。また、本発明の耐食耐摩
耗性合金粉末は、前記組成の内、Ｗ：1.0 〜12.0％、
Ｖ：1.0 〜8.0 ％とした組成を有する急冷凝固粉末で
ある。

【０００７】

【作用】本発明の耐食耐摩耗性合金の化学組成（wt％）
は以下の理由により限定される。Ｃ：1.5 〜3.0 ％Ｃは主にＦｅ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖと結合して炭化物を
形成する。この炭化物は耐摩耗性を向上させる他、溶融
アルミニウムに対して低い濡れ性を示し、溶融アルミニ
ウムによる侵食を抑制する。1.5 ％未満では鋳造時に生
成する炭化物量が少なく、顕著な耐侵食性が期待できな
い。一方、3.0 ％を越えると炭化物生成量が過多とな
り、材料が脆化し、表面での耐クラック性が劣化する。

【０００８】Ｓｉ：0.5 〜2.0 ％ＳｉはＦｅ原子と安定に結び付くため、Ｆｅ原子が溶融
アルミニウム中に溶け込むことを抑制することができ
る。0.5 ％未満では、かかる作用が不足し、また鋳造時
の湯流れ性が低下する。一方、2.0 ％を越えると前記作
用は向上するものの材料が脆化する。

【０００９】Ｍｎ：0.5 〜2.0 ％ＭｎはＳと結合してＭｎＳを形成し、Ｓによる材料の脆
化を抑制する。0.5 ％未満ではかかる効果が不足し、一
方2.0 ％を越えると硬度が高くなりすぎ、脆化する。Ｎｉ：0.1 ％以下Ｎｉは炭化物を形成しないため溶融アルミニウムの侵食
抑制作用はなく、またＦｅ原子の溶融アルミニウム中へ
の溶け込み抑制作用もない。更に、Ａｌと固溶体を形成
するためＡｌの拡散速度を向上させる。このため、Ｎｉ
は少ない程よく、本発明材では0.1 ％以下に止める。

【００１０】Ｃr ：3.0 〜7.0 ％Ｃr はＣ及び他の炭化物生成元素と結合して基地内に炭
化物を析出し、溶融アルミニウムとの濡れ性を効果的に
下げる。また、Ｃｒ炭化物の生成自由エネルギーはＦｅ
炭化物( Ｆｅ₃Ｃ) のそれより低いため、Ｃｒ・Ｆｅ炭
化物の生成量が多くなり、溶融アルミニウム中へのＦｅ
の溶け込みを抑制することができる。3.0 ％未満ではか
かる効果が不足し、一方7.0 ％を越えると粗大な共晶Ｃ
ｒ炭化物量が過多となり、むしろアルミニウムに対する
侵食抵抗性が低下する。また、より侵食抑制作用の大き
いＶＣ炭化物の晶出が抑えられる。

【００１１】Ｍo ：1.0 〜5.0 ％ＭｏはＣと結合し、Ｍｏ₂Ｃ炭化物を生成させ、溶融ア
ルミニウムとの濡れ性を効果的に低下させる。また、高
温使用環境においても高硬度を維持することができ、耐
摩耗性の向上に寄与する。1.0 ％未満ではかかる作用が
不足し、一方5.0 ％を越えると炭化物が過多となり、材
料が脆化する。

【００１２】Ｗ：1.0 〜5.0 ％ＷはＣ及び他の炭化物生成元素と結合して炭化物を生成
し、溶融アルミニウムとの濡れ性を効果的に低下させ
る。また、Ｗ炭化物の存在により、高温硬度を維持する
ことができ、耐摩耗性の向上に寄与する。1.0 ％未満で
はかかる効果が不足し、一方 5.0％を越えると材料が脆
化すると共に遠心力鋳造した場合にマクロ偏析が生じや
すくなり、材料の均一性が害される。

【００１３】Ｖ：1.0 〜6.0 ％ＶはＣと結合してＶ炭化物を生成し、溶融アルミニウム
との濡れ性を効果的に低下させる。また、Ｖ炭化物の存
在により、高温硬度を維持することができ、耐摩耗性の
向上に寄与する。1.0 ％未満ではかかる効果が不足し、
一方 6.0％を越えると材料が脆化すると共に遠心力鋳造
した場合にマクロ偏析が生じやすくなる。

【００１４】本発明の合金は以上の合金成分のほか、残
部が実質的にＦｅで形成される。尚、Ｐ、Ｓは材質を脆
くするので少ない程望ましく、夫々0.1 ％以下（好まし
くは0.05％以下) に止めておくのがよい。一方、本発明
の合金粉末によれば、合金元素を基地中に過飽和に固溶
させることができるため、叙上の合金含有範囲に対し
て、Ｗ含有量を１２．０％まで、Ｖ含有量を８．０％ま
で増加することができ、溶融アルミニウムに対する耐食
性、耐摩耗性をより向上させることができる。Ｗ：１
２．０％、Ｖ：８．０％を越えると、組織中に炭化物が
過多となり、焼結合金やライニング層として形成しても
材質が著しく脆くなる。かかる粉末は、熱間等方圧加圧
等により粉末焼結合金材に形成され、また溶射により鉄
鋼材等の母材表面に耐食耐摩耗性合金ライニング層とし
て形成される。急冷凝固粉末は、水アトマイズ法や特開
平４−１７６０５号公報に開示されている旋回水流法等
により容易に製造される。

【００１５】

【実施例】以下、具体的実施例を掲げる。実施例Ａ下記表１の化学組成を有する合金を溶製し、鋳込温度１
４５０℃、金型回転数７００ rpmで金型遠心力鋳造し、
外径６３０mmφ、肉厚５０ mm 、長さ２０００mmのスリ
ーブ（ロール本体）を得た。尚、試料No. １〜４は実施
例、No. ５及び６は従来例（No. ５：ダクタイル鋳鉄、
No. ６：高Ｃｒ鋳鉄）である。

【００１６】

【表１】

【００１７】上記スリーブより、試験片（２０mm×２０
mm×２０mm）を採取し、表面硬度を測定すると共に、溶
融アルミニウムに対する耐食性を調べるため、これを黒
鉛坩堝内の６８０℃に保持された溶融アルミニウム合金
（Ａｌ−１wt％Ｓｉ）中に浸漬し、７０ｈｒ保持した。
その後、試料を取り出し、試料の溶損量を測定し、腐食
減量（１時間、１ｍ²当たりの減少量ｇ）を求めた。そ
の結果を室温における試験前後の表面硬度と共に表２に
示す。

【００１８】

【表２】

【００１９】表２より、実施例のNo. １〜４は従来例に
対して試験前後で硬さ減少が小さい。これより、６８０
℃における組織の変化が少なく、耐摩耗性に優れている
ことが推認される。また腐食減量も従来例と比較して少
なく、耐食性に優れていることが分かる。これに対し
て、従来例では硬さの減少が大きく、従って組織変化も
大きく、このためＡｌによる浸食が助長されたものと考
えられる。

【００２０】実施例Ｂ下記化学組成（wt％）を有する合金を溶製し、１００〜
３００メッシュの急冷凝固粉末を製造し、この粉末を母
材（材質：鋼材Ｓ４５Ｃ）に溶射して、５００μm の溶
射層を形成した。該ライニング層の表面硬度を測定した
ところ、Ｈｓ８５と高硬度であった。・粉末合金組成Ｃ：１．８０％、Ｓｉ：０．６４％、Ｍｎ：０．６８
％、Ｎｉ：０．０５％、Ｃｒ：６．４３％、Ｍｏ：３．
１２％、Ｗ：10.32 ％、Ｖ：７．６９％、残部実質
的にＦｅ。

【００２１】前記ライニング層を露出するようにして母
材を合成樹脂中に埋入し、耐食性試料を製作した。該ラ
イニング試料と、前記実施例Ａの表１中No. ６の高クロ
ム鋳鉄試料及びＳ４５Ｃ試料を、６８０℃の溶融アルミ
ニウム合金（Ａｌ−１０wt％Ｓｉ）中に浸漬し、７２ｈ
ｒ保持した。その後、試料を取り出し、試料の重量測定
を実施し、溶損量を求めた。各試料の溶損量は、実施例
にかかるライニング試料の溶損量に比して、従来例の高
クロム鋳鉄試料では５倍、母材のＳ４５Ｃ試料では約１
０倍であった。

【００２２】本発明の具体的実施例は以上の通りである
が、本発明の耐食耐摩耗性合金は鋼板めっき用のシンク
ロールに限らず、溶融アルミニウムに接触する各種耐摩
耗性機械部材、例えばダイキャストマシンの溶融アルミ
ニウムの汲み上げストーク、射出部のプランジャスリー
ブや湯口スリーブにも使用できることは勿論である。前
記シンクロールは、通常、上記ロール材により円筒状あ
るいは円柱状のロール本体を遠心力鋳造し、ロール本体
の両端に鍛鋼やＣｒ含有鋳鉄で形成された軸部材を固着
して構成される。また、本発明の合金粉末は、前記各種
部品の粉末焼結合金、ライニング層等の原料として好適
である。

【００２３】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明の溶融アルミ
ニウム用耐食耐摩耗性合金はＳｉを0.5 〜2.0 ％含有さ
せて溶融アルミニウムへのＦｅ原子の溶け込みを抑制
し、またアルミニウムと固溶体を形成するＮｉの含有量
を0.1 ％以下に抑え、更に所定量のＣｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ
を含有させて溶融アルミニウムに対して濡れ性の低い高
硬度炭化物を生成したので、高硬度炭化物による耐摩耗
性の確保のみならず、溶融アルミニウムに対する優れた
耐食性を確保することができた。また、本発明の合金粉
末によれば、Ｗ、Ｖを過飽和に含有させることでき、溶
融アルミニウムに対してより優れた耐食耐摩耗性を有す
る焼結合金やライニング層を形成することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者木村広之兵庫県尼崎市西向島町64番地株式会社クボタ尼崎工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】化学組成が重量％で、Ｃ：1.5 〜3.0 ％、Ｓｉ：0.5 〜2.0 ％、Ｍn ：
0.5 〜2.0 ％、Ｎｉ：0.1 ％以下、Ｃr ：3.0 〜7.0 ％、Ｍo ：
1.0 〜5.0 ％、Ｗ：1.0 〜5.0 ％、Ｖ：1.0 〜6.0 ％および残部
が実質的にＦｅからなることを特徴とする溶融アルミニ
ウム用耐食耐摩耗性合金。
【請求項２】化学組成が重量％で、Ｃ：1.5 〜3.0 ％、Ｓｉ：0.5 〜2.0 ％、Ｍn ：
0.5 〜2.0 ％、Ｎｉ：0.1 ％以下、Ｃr ：3.0 〜7.0 ％、Ｍo ：
1.0 〜5.0 ％、Ｗ：1.0 〜12.0％、Ｖ：1.0 〜8.0 ％および残部
が実質的にＦｅからなる急冷凝固粉末であることを特徴
とする溶融アルミニウム用耐食耐摩耗性合金粉末。