JPH0639523A - 高強度耐食、耐摩耗性部材の製造方法 - Google Patents
高強度耐食、耐摩耗性部材の製造方法Info
- Publication number
- JPH0639523A JPH0639523A JP19678792A JP19678792A JPH0639523A JP H0639523 A JPH0639523 A JP H0639523A JP 19678792 A JP19678792 A JP 19678792A JP 19678792 A JP19678792 A JP 19678792A JP H0639523 A JPH0639523 A JP H0639523A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】耐磨耗性を必要とする箇所が厚い場合、薄くて
長い場合においても、ここに安定した品質のライニング
層を短時間で被覆する方法を提供する。 【構成】内側に延性材３５を有するＮｉ，Ｃｏ又はＦｅ
基合金の耐食材のパイプ３０又は棒の外側にマトリック
ス合金で作成した型２０を設置し、その空間に硬質粒子
１０を充填し、真空中で加熱することにより、型２０で
あるマトリックス金属を溶融し、硬質粒子間に浸透させ
ることにより、延性材３５、基材３０、ライニング層４
０からなる三層構造の複合材を作る。それを機械加工に
より所定の部材形状に加工する。
長い場合においても、ここに安定した品質のライニング
層を短時間で被覆する方法を提供する。 【構成】内側に延性材３５を有するＮｉ，Ｃｏ又はＦｅ
基合金の耐食材のパイプ３０又は棒の外側にマトリック
ス合金で作成した型２０を設置し、その空間に硬質粒子
１０を充填し、真空中で加熱することにより、型２０で
あるマトリックス金属を溶融し、硬質粒子間に浸透させ
ることにより、延性材３５、基材３０、ライニング層４
０からなる三層構造の複合材を作る。それを機械加工に
より所定の部材形状に加工する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、機械部品等に耐食、耐
摩耗性材料を被覆する方法に係り、特に耐食材料からな
る基材に耐摩耗性を与えた高強度耐食、耐摩耗性部材の
製造方法に関する。
摩耗性材料を被覆する方法に係り、特に耐食材料からな
る基材に耐摩耗性を与えた高強度耐食、耐摩耗性部材の
製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】本出願人は、内側に延性材を有する耐食
材料に耐摩耗性を与える方法を開示している（特願平３
−３１０７１８号）。この方法は、基材を予め完成近い
形状に加工した後、スプレー法またはＣＩＰ法により硬
質粒子を有機バインダーと共に基材の周りに固定した
後、フライス加工等により完成形状にし、さらに、マト
リックス金属を配置し、加熱することにより、有機バイ
ンダーの蒸発と共にマトリックス金属が硬質粒子中に浸
透し、部分的にライニング層を形成する方法である。
材料に耐摩耗性を与える方法を開示している（特願平３
−３１０７１８号）。この方法は、基材を予め完成近い
形状に加工した後、スプレー法またはＣＩＰ法により硬
質粒子を有機バインダーと共に基材の周りに固定した
後、フライス加工等により完成形状にし、さらに、マト
リックス金属を配置し、加熱することにより、有機バイ
ンダーの蒸発と共にマトリックス金属が硬質粒子中に浸
透し、部分的にライニング層を形成する方法である。
【０００３】別の方法として、特開昭６１−９２８２３
号があり、この方法は、基材と型とによって間隙を形成
し、この間隙に硬質粒子を充填するとともにその上にマ
トリックス金属材料粉をおいて加熱し、マトリックス金
属材料粉を溶融させて硬質粒子間に浸透させて耐磨耗性
のライニング層を形成する方法である。
号があり、この方法は、基材と型とによって間隙を形成
し、この間隙に硬質粒子を充填するとともにその上にマ
トリックス金属材料粉をおいて加熱し、マトリックス金
属材料粉を溶融させて硬質粒子間に浸透させて耐磨耗性
のライニング層を形成する方法である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、特願平３−３
１０７１８号の方法は以下の問題があった。
１０７１８号の方法は以下の問題があった。
【０００５】ライニング層が１ｍｍ以上厚くなると、１
回のスプレーでは所定の厚みが得られないため、重ねて
スプレーして多層とする必要がある。多層とした場合、
硬質粒子が必ずしも均一に分散せず、品質の安定性が得
られない問題がある。また、層間に空孔等の欠陥が生じ
やすい。さらに、基材を完成品に近い形状にした後、ス
プレー及びＣＩＰにて成形体を加工し、焼結後さらに仕
上げ加工するため、製作工程が長い。有機バインダーを
用いるので、炉体を汚染し、また使用時に環境を一定に
保つ設備が必要となる等、種々の問題がある。特開昭６
１−９２８２３号の方法は、間隙が薄くかつ長い場合
は、マトリックス金属材料の一様な浸透を得るのに長時
間を要する欠点がある。
回のスプレーでは所定の厚みが得られないため、重ねて
スプレーして多層とする必要がある。多層とした場合、
硬質粒子が必ずしも均一に分散せず、品質の安定性が得
られない問題がある。また、層間に空孔等の欠陥が生じ
やすい。さらに、基材を完成品に近い形状にした後、ス
プレー及びＣＩＰにて成形体を加工し、焼結後さらに仕
上げ加工するため、製作工程が長い。有機バインダーを
用いるので、炉体を汚染し、また使用時に環境を一定に
保つ設備が必要となる等、種々の問題がある。特開昭６
１−９２８２３号の方法は、間隙が薄くかつ長い場合
は、マトリックス金属材料の一様な浸透を得るのに長時
間を要する欠点がある。
【０００６】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、ライニング層が厚い場合、薄く長い場合などにおい
ても、耐磨耗性を必要とする箇所に安定した品質のライ
ニング層を短時間で被覆する方法を提供するものであ
る。
で、ライニング層が厚い場合、薄く長い場合などにおい
ても、耐磨耗性を必要とする箇所に安定した品質のライ
ニング層を短時間で被覆する方法を提供するものであ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】第一の発明は、基材表面
にライニング層を形成した高強度耐食、耐摩耗性部材を
製造する方法において、この基材の周囲に所定の間隙を
設けて前記ライニング層のマトリックス金属となる金属
成形体を配置する工程と、前記間隙に硬質粒子を充填す
る工程と、真空加熱し、硬質粒子を充填した領域にマト
リックス金属成形体を溶浸させてライニング層を形成す
る工程と、を具備した高強度耐食、耐摩耗性部材の製造
方法である。
にライニング層を形成した高強度耐食、耐摩耗性部材を
製造する方法において、この基材の周囲に所定の間隙を
設けて前記ライニング層のマトリックス金属となる金属
成形体を配置する工程と、前記間隙に硬質粒子を充填す
る工程と、真空加熱し、硬質粒子を充填した領域にマト
リックス金属成形体を溶浸させてライニング層を形成す
る工程と、を具備した高強度耐食、耐摩耗性部材の製造
方法である。
【０００８】第二の発明は、基材表面にライニング層を
形成した高強度耐食、耐摩耗性部材を製造する方法にお
いて、延性部材を取付けた基材を用意する工程と、この
基材に所定の間隙を設けて、前記ライニング層のマトリ
ックス金属となる金属成形体を配置する工程と、前記間
隙に硬質粒子を充填する工程と、真空加熱し、硬質粒子
を充填した領域にマトリックス金属成形体を溶浸させて
ライニング層を形成するとともに、延性部材を基材に接
合させる工程とを具備した高強度耐食、耐摩耗性部材の
製造方法である。
形成した高強度耐食、耐摩耗性部材を製造する方法にお
いて、延性部材を取付けた基材を用意する工程と、この
基材に所定の間隙を設けて、前記ライニング層のマトリ
ックス金属となる金属成形体を配置する工程と、前記間
隙に硬質粒子を充填する工程と、真空加熱し、硬質粒子
を充填した領域にマトリックス金属成形体を溶浸させて
ライニング層を形成するとともに、延性部材を基材に接
合させる工程とを具備した高強度耐食、耐摩耗性部材の
製造方法である。
【０００９】
【作用】本発明は、基材とマトリックス金属成形体との
間隙に硬質部材を配置して、真空加熱するという方法な
ので、工程が単純化され、任意の形状、寸法のライニン
グ層を品質よく、しかも短時間で製造することができ
る。好適な基材の材質は、Ｃｏ基合金、Ｎｉ基合金、Ｆ
ｅ基合金、例えばステライト１２＃である。好適な硬質
粒子は、炭化物、硼化物、窒化物などのライニング層に
耐磨耗性を付与するための粒子である。間隙にこの硬質
粒子とともに物性調整用金属粒子を充填して、ライニン
グ層の物性（例えば線膨張率）を適宜調整することも可
能である。好適なマトリックス金属の材質は、Ｃｏ基合
金、Ｎｉ基合金、Ｆｅ基合金である。好適な延性部材
は、衝撃値が１．０kgf/cm2 以上の鋼材、例えばステン
レス鋼である。加熱温度は、硬質粒子を充填した領域に
マトリックス金属を溶融し浸透させるに十分な温度であ
ればよく、マトリックス金属が例えばニッケル主体の金
属であれば、１０００〜１１００℃あれば十分である。
加熱時の真空度は、一般に１×１０-2〜１×１０-1 Tor
r 程度である。
間隙に硬質部材を配置して、真空加熱するという方法な
ので、工程が単純化され、任意の形状、寸法のライニン
グ層を品質よく、しかも短時間で製造することができ
る。好適な基材の材質は、Ｃｏ基合金、Ｎｉ基合金、Ｆ
ｅ基合金、例えばステライト１２＃である。好適な硬質
粒子は、炭化物、硼化物、窒化物などのライニング層に
耐磨耗性を付与するための粒子である。間隙にこの硬質
粒子とともに物性調整用金属粒子を充填して、ライニン
グ層の物性（例えば線膨張率）を適宜調整することも可
能である。好適なマトリックス金属の材質は、Ｃｏ基合
金、Ｎｉ基合金、Ｆｅ基合金である。好適な延性部材
は、衝撃値が１．０kgf/cm2 以上の鋼材、例えばステン
レス鋼である。加熱温度は、硬質粒子を充填した領域に
マトリックス金属を溶融し浸透させるに十分な温度であ
ればよく、マトリックス金属が例えばニッケル主体の金
属であれば、１０００〜１１００℃あれば十分である。
加熱時の真空度は、一般に１×１０-2〜１×１０-1 Tor
r 程度である。
【００１０】
【実施例】次に本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。 （実施例１）硬質粒子１０としてＷＣ＋Ｃｏ（５重量
％）の粒子を、マトリックス金属成形体２０としてＮｉ
＋Ｆｅ（２５重量％）合金、基材３０としてステライト
＃１２、基材３０の内側に取付けた延性材３５としてス
テンレス鋼を使用した（図１の（Ａ）参照）。マトリッ
クス金属成形体２０（Ｎｉ＋Ｆｅ）を予め鋳造型を用い
てリング形状に鋳造した（図１の（Ｂ）参照）。この鋳
造は、内型および外型の間にＮｉ＋Ｆｅ合金粉を充填
し、真空炉１１００℃（１×１０-2〜１×１０-1 Torr
）で行った。このリング形状のマトリックス金属成形
体２０が基材３０の外周になるように鋼製冶具８０上に
設置した（図１の（Ｃ）参照）。この場合、冶具８０の
上面には溶着防止剤８２が塗布されている。マトリック
ス金属成形体２０と基材３０とで形成される間隙にＷＣ
＋Ｃｏ粒子の硬質粒子１０を充填し、また基材３０と延
性材３５との境界部分にろう付用合金３６を配した（図
１の（Ｄ）参照）。この後、真空炉中で上述の鋳造条件
と同一温度、真空度で加熱し、マトリックス金属材料２
０のＮｉ，Ｆｅを溶融させて硬質粒子１０内に浸透させ
て、基材３０の外周に１〜４ｍｍの耐食、耐摩耗性のラ
イニング層４０を得た。また同時に、ろう付用合金３６
により基材３０と延性材３５とがろう接された。このよ
うにして得られた素材５０を冶具８０から取出した後、
フライス加工して二軸押出機用ニーディングディスク６
０を得（図２参照）、スクリュー研削盤にて研削加工し
てスクリュー７０を得た（図３参照）。
る。 （実施例１）硬質粒子１０としてＷＣ＋Ｃｏ（５重量
％）の粒子を、マトリックス金属成形体２０としてＮｉ
＋Ｆｅ（２５重量％）合金、基材３０としてステライト
＃１２、基材３０の内側に取付けた延性材３５としてス
テンレス鋼を使用した（図１の（Ａ）参照）。マトリッ
クス金属成形体２０（Ｎｉ＋Ｆｅ）を予め鋳造型を用い
てリング形状に鋳造した（図１の（Ｂ）参照）。この鋳
造は、内型および外型の間にＮｉ＋Ｆｅ合金粉を充填
し、真空炉１１００℃（１×１０-2〜１×１０-1 Torr
）で行った。このリング形状のマトリックス金属成形
体２０が基材３０の外周になるように鋼製冶具８０上に
設置した（図１の（Ｃ）参照）。この場合、冶具８０の
上面には溶着防止剤８２が塗布されている。マトリック
ス金属成形体２０と基材３０とで形成される間隙にＷＣ
＋Ｃｏ粒子の硬質粒子１０を充填し、また基材３０と延
性材３５との境界部分にろう付用合金３６を配した（図
１の（Ｄ）参照）。この後、真空炉中で上述の鋳造条件
と同一温度、真空度で加熱し、マトリックス金属材料２
０のＮｉ，Ｆｅを溶融させて硬質粒子１０内に浸透させ
て、基材３０の外周に１〜４ｍｍの耐食、耐摩耗性のラ
イニング層４０を得た。また同時に、ろう付用合金３６
により基材３０と延性材３５とがろう接された。このよ
うにして得られた素材５０を冶具８０から取出した後、
フライス加工して二軸押出機用ニーディングディスク６
０を得（図２参照）、スクリュー研削盤にて研削加工し
てスクリュー７０を得た（図３参照）。
【００１１】（実施例２）実施例１と同様の素材を用い
たが、Ｎｉリングのマトリックス金属成形体２０の鋳造
を大気炉にて行った。この場合、Ｎｉ＋Ｆｅ以外の微量
元素（Ｂ，Ｓｉ）を転化して調整する必要があるが、鋳
造コストを低下することができる。リングのマトリック
ス金属成形体２０の製造法以外は実施例１と同様であ
る。
たが、Ｎｉリングのマトリックス金属成形体２０の鋳造
を大気炉にて行った。この場合、Ｎｉ＋Ｆｅ以外の微量
元素（Ｂ，Ｓｉ）を転化して調整する必要があるが、鋳
造コストを低下することができる。リングのマトリック
ス金属成形体２０の製造法以外は実施例１と同様であ
る。
【００１２】（実施例３）マトリックス金属成形体２０
を、溶射を用いて製造した例である。目的とするＮｉリ
ング内径と同寸法の外径の鋼材パイプの表面にＮｉ＋Ｆ
ｅ（２５重量％）混合粉を溶射した。溶射層をフュージ
ング（１０５０〜１１００℃にて再溶解）した後、機械
加工によりＮｉ＋Ｆｅリングのマトリックス金属成形体
２０を作成した。この後、実施例１と同様にして、ステ
ライト＃１２の基材３０の外周に耐食、耐摩耗性のライ
ニング層４０を設け、得られた素材５０を各部材に加工
した。
を、溶射を用いて製造した例である。目的とするＮｉリ
ング内径と同寸法の外径の鋼材パイプの表面にＮｉ＋Ｆ
ｅ（２５重量％）混合粉を溶射した。溶射層をフュージ
ング（１０５０〜１１００℃にて再溶解）した後、機械
加工によりＮｉ＋Ｆｅリングのマトリックス金属成形体
２０を作成した。この後、実施例１と同様にして、ステ
ライト＃１２の基材３０の外周に耐食、耐摩耗性のライ
ニング層４０を設け、得られた素材５０を各部材に加工
した。
【００１３】（実施例４）マトリックス金属成形体２０
を、ＣＩＰを用いて製造した例である。Ｎｉ＋Ｆｅにア
クリル樹脂、有機溶剤（ＭＥＫ）を用いて、混合、混
練、乾燥後粉砕し、リング内径に合せた芯金とゴム型の
間に充填し、静水圧装置（ＣＩＰ）を用いて成形体を作
った後、真空炉にて加熱（１０８０℃、１×１０-2〜１
×１０-1 Torr ）し、リング形状のマトリックス金属成
形体２０を作った。以降は実施例１と同様とした。
を、ＣＩＰを用いて製造した例である。Ｎｉ＋Ｆｅにア
クリル樹脂、有機溶剤（ＭＥＫ）を用いて、混合、混
練、乾燥後粉砕し、リング内径に合せた芯金とゴム型の
間に充填し、静水圧装置（ＣＩＰ）を用いて成形体を作
った後、真空炉にて加熱（１０８０℃、１×１０-2〜１
×１０-1 Torr ）し、リング形状のマトリックス金属成
形体２０を作った。以降は実施例１と同様とした。
【００１４】これら実施例１〜４の方法で作成したニー
ディングディスクを従来のスプレー法により作成したも
のとに関して、その強度を比較した。その結果を表１に
示す。表１から、本発明によれば、ライニング層が厚い
場合においても品質が安定している。しかし、従来のス
プレー法ではライニング層が厚い場合、品質が不安定で
あることが分かる。
ディングディスクを従来のスプレー法により作成したも
のとに関して、その強度を比較した。その結果を表１に
示す。表１から、本発明によれば、ライニング層が厚い
場合においても品質が安定している。しかし、従来のス
プレー法ではライニング層が厚い場合、品質が不安定で
あることが分かる。
【００１５】
【発明の効果】本発明によれば、型に形成されているマ
トリックス金属を溶融し、これを硬質粒子間に浸透させ
ることによりライニング層を安定化でき、１ｍｍ以上の
厚さとしても特性が劣化しない。また工程の短縮を図る
ことができる。さらに、有機バインダーを用いる必要が
ないので、装置を汚すことがない。また、環境（とくに
湿度）を厳しく管理する必要がない。
トリックス金属を溶融し、これを硬質粒子間に浸透させ
ることによりライニング層を安定化でき、１ｍｍ以上の
厚さとしても特性が劣化しない。また工程の短縮を図る
ことができる。さらに、有機バインダーを用いる必要が
ないので、装置を汚すことがない。また、環境（とくに
湿度）を厳しく管理する必要がない。
【００１６】なお、上記実施例では、ニーディングディ
スク、スクリューに適用した例を開示しているが、高強
度、耐食、耐摩耗性を必要とする他の製品に適用するこ
ともできる。
スク、スクリューに適用した例を開示しているが、高強
度、耐食、耐摩耗性を必要とする他の製品に適用するこ
ともできる。
【００１７】
【表１】
【図１】本発明の製造方法の一例を工程順序（Ａ）〜
（Ｄ）に示す説明図。
（Ｄ）に示す説明図。
【図２】本発明の製造方法で製造されるニーディングデ
ィスクの一例を示す概略図。
ィスクの一例を示す概略図。
【図３】本発明の製造方法で製造されるスクリューの一
例を示す概略図。
例を示す概略図。
１０…硬質粒子、２０…マトリックス金属成形体、３０
…基材、３５…延性材、３６…ろう接用合金、４０…ラ
イニング層、５０…素材、６０…ニーディングディス
ク、７０…スクリュー。
…基材、３５…延性材、３６…ろう接用合金、４０…ラ
イニング層、５０…素材、６０…ニーディングディス
ク、７０…スクリュー。
フロントページの続き (72)発明者 森 正俊 静岡県沼津市大岡2068の３ 東芝機械株式 会社沼津事業所内
Claims (2)
- 【請求項１】 基材表面にライニング層を形成した高強
度耐食、耐摩耗性部材を製造する方法において、 この基材の周囲に所定の間隙を設けて前記ライニング層
のマトリックス金属となる金属成形体を配置する工程
と、 前記間隙に硬質粒子を充填する工程と、 真空加熱し、硬質粒子を充填した領域にマトリックス金
属成形体を溶浸させてライニング層を形成する工程と、 を具備した高強度耐食、耐摩耗性部材の製造方法。 - 【請求項２】 基材表面にライニング層を形成した高強
度耐食、耐摩耗性部材を製造する方法において、 延性部材を取付けた基材を用意する工程と、 この基材に所定の間隙を設けて、前記ライニング層のマ
トリックス金属となる金属成形体を配置する工程と、 前記間隙に硬質粒子を充填する工程と、 真空加熱し、硬質粒子を充填した領域にマトリックス金
属成形体を溶浸させてライニング層を形成するととも
に、延性部材を基材に接合させる工程と、 を具備した高強度耐食、耐摩耗性部材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19678792A JPH0639523A (ja) | 1992-07-23 | 1992-07-23 | 高強度耐食、耐摩耗性部材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19678792A JPH0639523A (ja) | 1992-07-23 | 1992-07-23 | 高強度耐食、耐摩耗性部材の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0639523A true JPH0639523A (ja) | 1994-02-15 |
Family
ID=16363639
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19678792A Pending JPH0639523A (ja) | 1992-07-23 | 1992-07-23 | 高強度耐食、耐摩耗性部材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0639523A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015512785A (ja) * | 2012-01-31 | 2015-04-30 | エスコ・コーポレイションＥｓｃｏｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ | 耐摩耗材料及び耐摩耗材料のシステム及び方法 |
-
1992
- 1992-07-23 JP JP19678792A patent/JPH0639523A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015512785A (ja) * | 2012-01-31 | 2015-04-30 | エスコ・コーポレイションＥｓｃｏｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ | 耐摩耗材料及び耐摩耗材料のシステム及び方法 |
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