JPH09302455A - 耐焼付性に優れたスクリュ - Google Patents
耐焼付性に優れたスクリュInfo
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- JPH09302455A JPH09302455A JP14498596A JP14498596A JPH09302455A JP H09302455 A JPH09302455 A JP H09302455A JP 14498596 A JP14498596 A JP 14498596A JP 14498596 A JP14498596 A JP 14498596A JP H09302455 A JPH09302455 A JP H09302455A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 合成樹脂の射出成形あるいは押出成形に使用
される成形機用のスクリュを対象とし、フッ素樹脂など
腐食性雰囲気に対する防止効果が大きく、また耐摩耗性
や耐焼付性に優れ、かつ安価で容易に製作することが可
能なスクリュを提供することである。 【構成】 本体が少なくともＣ 0.5%以上、Ｃr 5%以上
を含有する鋼からなる射出成形用または押出成形用のス
クリュであって、前記スクリュ本体の作業面に少なくと
も鉄クロム酸化物を主体とする酸化物層が形成されてい
ることを特徴とする耐焼付性に優れたスクリュである。
上記スクリュの望ましい構造は、酸化物層の下にクロム
の窒化物を含む窒化層を有するのがよい。
される成形機用のスクリュを対象とし、フッ素樹脂など
腐食性雰囲気に対する防止効果が大きく、また耐摩耗性
や耐焼付性に優れ、かつ安価で容易に製作することが可
能なスクリュを提供することである。 【構成】 本体が少なくともＣ 0.5%以上、Ｃr 5%以上
を含有する鋼からなる射出成形用または押出成形用のス
クリュであって、前記スクリュ本体の作業面に少なくと
も鉄クロム酸化物を主体とする酸化物層が形成されてい
ることを特徴とする耐焼付性に優れたスクリュである。
上記スクリュの望ましい構造は、酸化物層の下にクロム
の窒化物を含む窒化層を有するのがよい。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、特にフッ素樹脂あるい
はガラス繊維やシリカ粒子などの充填材を多量に含有す
る樹脂の射出成形や押出成形に好適な耐食性、耐摩耗性
および耐焼付性に優れたスクリュに関するものである。
はガラス繊維やシリカ粒子などの充填材を多量に含有す
る樹脂の射出成形や押出成形に好適な耐食性、耐摩耗性
および耐焼付性に優れたスクリュに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】本発明が対象とする合成樹脂の射出成形
あるいは押出成形に使用される成形機用のスクリュ（ス
クリュ、スクリュヘッド、チェックリングを総称し、以
下代表してスクリュと記す）には、加熱成形時に樹脂ま
たは樹脂に加えられる添加材による腐食摩耗あるいはシ
リンダとの焼付きなどを防止する目的で、耐食性、耐摩
耗性および耐焼付性を考慮した開発が進められてきた。
なかでも、フッ素樹脂の成形用スクリュ材については、
熱分解で発生するフッ素ガスによる腐食が生じるため
に、従来特公昭６２−２１８５３号に開示されるような
マトリックス強化型ニッケル基合金が使用されてきた。
しかし、硬さの高い充填材を混入したフッ素樹脂の成形
においては、特にスクリュの山形部が使用に際し、これ
らの樹脂と接触して腐食性環境にさらされるとともに高
い成形圧を受けるため山形部のヘタリ、摩耗などが激し
く、短時間で寿命に至ってしまう欠点があった。
あるいは押出成形に使用される成形機用のスクリュ（ス
クリュ、スクリュヘッド、チェックリングを総称し、以
下代表してスクリュと記す）には、加熱成形時に樹脂ま
たは樹脂に加えられる添加材による腐食摩耗あるいはシ
リンダとの焼付きなどを防止する目的で、耐食性、耐摩
耗性および耐焼付性を考慮した開発が進められてきた。
なかでも、フッ素樹脂の成形用スクリュ材については、
熱分解で発生するフッ素ガスによる腐食が生じるため
に、従来特公昭６２−２１８５３号に開示されるような
マトリックス強化型ニッケル基合金が使用されてきた。
しかし、硬さの高い充填材を混入したフッ素樹脂の成形
においては、特にスクリュの山形部が使用に際し、これ
らの樹脂と接触して腐食性環境にさらされるとともに高
い成形圧を受けるため山形部のヘタリ、摩耗などが激し
く、短時間で寿命に至ってしまう欠点があった。
【０００３】また、充填材を混入しないフッ素樹脂の成
形においても、マトリックス強化型の高Ｍｏ含有Ｎi基
合金製スクリュは常温硬さや強度が低いために、シリン
ダ内面との焼付きを生じたり、捩じり応力によって、ス
クリュ自身が変形してしまい、使用することができなく
なる場合があり、ほとんど工具費の節約に寄与していな
いのが現状である。このため、特公昭６１−２５７７４
号に示されるようなマトリックス強化型Ｎi基合金(例え
ば、主要成分：Ｎi-15%Ｃr-15%Ｍo)を冷間引抜きによる
加工硬化により硬さを上げるとともに、耐焼付摩耗性の
向上を図ったスクリュも提案されている。前記特公昭６
１−２５７７４号の合金は、加工硬化により若干の改善
は可能となったが、充填材を混入したフッ素樹脂に対し
ては、未だ十分ではなく、主に冷間引抜きによる加工硬
化を用いているため、製造可能寸法に限界があることな
ど、高価な割りには工具費の節約に至っていないのが現
状である。
形においても、マトリックス強化型の高Ｍｏ含有Ｎi基
合金製スクリュは常温硬さや強度が低いために、シリン
ダ内面との焼付きを生じたり、捩じり応力によって、ス
クリュ自身が変形してしまい、使用することができなく
なる場合があり、ほとんど工具費の節約に寄与していな
いのが現状である。このため、特公昭６１−２５７７４
号に示されるようなマトリックス強化型Ｎi基合金(例え
ば、主要成分：Ｎi-15%Ｃr-15%Ｍo)を冷間引抜きによる
加工硬化により硬さを上げるとともに、耐焼付摩耗性の
向上を図ったスクリュも提案されている。前記特公昭６
１−２５７７４号の合金は、加工硬化により若干の改善
は可能となったが、充填材を混入したフッ素樹脂に対し
ては、未だ十分ではなく、主に冷間引抜きによる加工硬
化を用いているため、製造可能寸法に限界があることな
ど、高価な割りには工具費の節約に至っていないのが現
状である。
【０００４】さらに耐食性と耐摩耗性ともに兼備するス
クリュ材として、本願出願人は粉体肉盛を利用して得ら
れた耐食、耐摩スクリュを特開昭６１−２４８７０３号
で提案している。このスクリュは、スクリュ軸部の外周
に螺線状に連なる山形を有する母材の山形部、および山
形部間の谷部の全表面にＣo基、Ｎi基合金またはこれら
に硬質粒子を分散保持した表面硬化合金を粉体肉盛する
こと内容とするものである。このスクリュは性能的には
優れているものの、山形部、および山形部間の谷部の全
表面に粉体肉盛した場合、スクリュの曲り、収縮などの
変形が起こりにくい材質の厳選、ならびに特別な施行方
法としなければならず、材質の選定や作業性の面で制約
が多く、製作費が嵩む問題があった。
クリュ材として、本願出願人は粉体肉盛を利用して得ら
れた耐食、耐摩スクリュを特開昭６１−２４８７０３号
で提案している。このスクリュは、スクリュ軸部の外周
に螺線状に連なる山形を有する母材の山形部、および山
形部間の谷部の全表面にＣo基、Ｎi基合金またはこれら
に硬質粒子を分散保持した表面硬化合金を粉体肉盛する
こと内容とするものである。このスクリュは性能的には
優れているものの、山形部、および山形部間の谷部の全
表面に粉体肉盛した場合、スクリュの曲り、収縮などの
変形が起こりにくい材質の厳選、ならびに特別な施行方
法としなければならず、材質の選定や作業性の面で制約
が多く、製作費が嵩む問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、フッ
素樹脂など腐食性雰囲気に対してマトリックス強化型Ｎ
ｉ基合金は、ある程度の効果を有するものの耐摩耗性や
耐焼付性の点で劣る欠点があった。さらに、マトリック
ス強化型Ｎｉ基合金に冷間加工を施して硬化させるに
は、加工性の点で限界があり、また硬質粒子を分散させ
た表面硬化合金を肉盛溶接するには、熱影響による変形
など施工上の問題があった。この他、特開昭６０−３６
６５８号には、合金鋼部材にガス雰囲気中でイプシロン
鉄窒化物または炭窒化物表面層を形成し、さらに酸化性
雰囲気中で主にＦｅ3Ｏ4からなる酸化物富化表面層を形
成し、耐食性鋼部材の製造方法が提案されている。
素樹脂など腐食性雰囲気に対してマトリックス強化型Ｎ
ｉ基合金は、ある程度の効果を有するものの耐摩耗性や
耐焼付性の点で劣る欠点があった。さらに、マトリック
ス強化型Ｎｉ基合金に冷間加工を施して硬化させるに
は、加工性の点で限界があり、また硬質粒子を分散させ
た表面硬化合金を肉盛溶接するには、熱影響による変形
など施工上の問題があった。この他、特開昭６０−３６
６５８号には、合金鋼部材にガス雰囲気中でイプシロン
鉄窒化物または炭窒化物表面層を形成し、さらに酸化性
雰囲気中で主にＦｅ3Ｏ4からなる酸化物富化表面層を形
成し、耐食性鋼部材の製造方法が提案されている。
【０００６】しかし、この耐食性鋼部材が対象とする母
材の組成は、Ｃｒが無添加か、またはＣｒを添加した場
合でもせいぜい1.5%が上限で、鋼部材の用途もダンパー
ロッドや単純なシャフトなど主に常温で使用され、塩水
雰囲気で発錆が防止できるというものである。本発明の
目的は、極めて耐腐食性を要求される合成樹脂の射出成
形あるいは押出成形に使用される成形機用のスクリュを
対象とし、フッ素樹脂など腐食性雰囲気に対する防止効
果が大きく、またスクリュに要求される耐摩耗性や耐焼
付性に優れ、かつ安価で容易に製作することが可能なス
クリュを提供することである。
材の組成は、Ｃｒが無添加か、またはＣｒを添加した場
合でもせいぜい1.5%が上限で、鋼部材の用途もダンパー
ロッドや単純なシャフトなど主に常温で使用され、塩水
雰囲気で発錆が防止できるというものである。本発明の
目的は、極めて耐腐食性を要求される合成樹脂の射出成
形あるいは押出成形に使用される成形機用のスクリュを
対象とし、フッ素樹脂など腐食性雰囲気に対する防止効
果が大きく、またスクリュに要求される耐摩耗性や耐焼
付性に優れ、かつ安価で容易に製作することが可能なス
クリュを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】発明者は、前述の問題点
を解決すべく検討した結果、スクリュの本体が少なくと
も重量％でＣ 0.5%以上、Ｃｒ 5%以上を含有する鋼を用
い、前記スクリュの作業面に少なくとも鉄クロム酸化物
を主体とする酸化物層を形成させることで耐食性、耐摩
耗性および耐焼付性に優れたスクリュが得られることを
新たに見出した。すなわち、本発明の第１発明は、本体
が少なくとも重量％でＣ 0.5%以上、Ｃr5%以上を含有す
る鋼からなる射出成形用または押出成形用のスクリュで
あって、前記スクリュ本体の作業面に少なくとも鉄クロ
ム酸化物を主体とする酸化物層が形成されていることを
特徴とする耐焼付性に優れたスクリュである。
を解決すべく検討した結果、スクリュの本体が少なくと
も重量％でＣ 0.5%以上、Ｃｒ 5%以上を含有する鋼を用
い、前記スクリュの作業面に少なくとも鉄クロム酸化物
を主体とする酸化物層を形成させることで耐食性、耐摩
耗性および耐焼付性に優れたスクリュが得られることを
新たに見出した。すなわち、本発明の第１発明は、本体
が少なくとも重量％でＣ 0.5%以上、Ｃr5%以上を含有す
る鋼からなる射出成形用または押出成形用のスクリュで
あって、前記スクリュ本体の作業面に少なくとも鉄クロ
ム酸化物を主体とする酸化物層が形成されていることを
特徴とする耐焼付性に優れたスクリュである。
【０００８】また、第２発明は、第１発明の望ましい構
造を示したもので、本体が少なくとも重量％でＣ 0.5%
以上、Ｃr 5%以上を含有する鋼からなる射出成形用また
は押出成形用のスクリュであって、前記スクリュ本体の
作業面に少なくとも鉄クロム酸化物を主体とする酸化物
層が形成され、かつ前記酸化物層の下にクロムの窒化物
を含む窒化層を有することを特徴とする耐焼付性に優れ
たスクリュである。
造を示したもので、本体が少なくとも重量％でＣ 0.5%
以上、Ｃr 5%以上を含有する鋼からなる射出成形用また
は押出成形用のスクリュであって、前記スクリュ本体の
作業面に少なくとも鉄クロム酸化物を主体とする酸化物
層が形成され、かつ前記酸化物層の下にクロムの窒化物
を含む窒化層を有することを特徴とする耐焼付性に優れ
たスクリュである。
【０００９】さらに第３発明は、第２発明の好ましい構
成であり、本体が少なくとも重量％でＣ 0.5%以上、Ｃr
5%以上を含有する鋼からなる射出成形用または押出成
形用のスクリュであって、前記スクリュ本体の作業面に
最外層が鉄クロム酸化物を主体とする酸化物層で、前記
酸化物層の下にクロムの窒化物を含む窒化層を有し、か
つ前記酸化物層の下にクロムの窒化物を含む窒化層を有
し、前記酸化物層の厚みが0.1μｍ以上、前記窒化物層
の厚みが10μｍ以上であることを特徴とする耐焼付性に
優れたスクリュである。上記の本発明スクリュ本体が対
象とする鋼は、ＪＩＳに規定されるＳＵＳ４４０Ａ，
Ｂ，Ｃなどの高Ｃ高Ｃｒステンレス鋼、ＳＵＨ４，ＳＵ
Ｈ１１などの耐熱鋼、ＳＫＤ１，１１，１２などの合金
工具鋼、あるいはこれらの改良鋼等、少なくとも重量％
でＣ 0.5%以上、Ｃr 5%以上を含有するマルテンサイト
系の鋼を用いるのがよく、特にＳＫＤ１，１１，１２な
どの合金工具鋼を用いるのが望ましい。
成であり、本体が少なくとも重量％でＣ 0.5%以上、Ｃr
5%以上を含有する鋼からなる射出成形用または押出成
形用のスクリュであって、前記スクリュ本体の作業面に
最外層が鉄クロム酸化物を主体とする酸化物層で、前記
酸化物層の下にクロムの窒化物を含む窒化層を有し、か
つ前記酸化物層の下にクロムの窒化物を含む窒化層を有
し、前記酸化物層の厚みが0.1μｍ以上、前記窒化物層
の厚みが10μｍ以上であることを特徴とする耐焼付性に
優れたスクリュである。上記の本発明スクリュ本体が対
象とする鋼は、ＪＩＳに規定されるＳＵＳ４４０Ａ，
Ｂ，Ｃなどの高Ｃ高Ｃｒステンレス鋼、ＳＵＨ４，ＳＵ
Ｈ１１などの耐熱鋼、ＳＫＤ１，１１，１２などの合金
工具鋼、あるいはこれらの改良鋼等、少なくとも重量％
でＣ 0.5%以上、Ｃr 5%以上を含有するマルテンサイト
系の鋼を用いるのがよく、特にＳＫＤ１，１１，１２な
どの合金工具鋼を用いるのが望ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明のスクリュ本体は、スクリ
ュが使用温度に昇温して、強い捩じり応力を受けても焼
入れ焼戻し状態の剛性を保つために、上記のようなＣ
0.5%以上、Ｃr5%以上のＪＩＳに規定される鋼やこれら
の改良鋼を用いるのがよい。Ｃは、優れた焼入れ性、焼
戻し硬さ、および高温硬さを維持し、Ｃｒや必要に応じ
て添加するＷ，Ｍｏ，Ｖなどの炭化物形成元素と結合し
て炭化物を形成し、結晶粒の微細化、耐摩耗性、焼戻し
軟化抵抗、高温硬さを付与させるためには0.5%以上が必
要である。Ｃｒは、スクリュ本体の焼入れ焼戻し後に実
施される鉄クロム酸化物を主体とする酸化物層を形成さ
せるための高温処理や、必要に応じて実施される窒化処
理においても軟化しない焼戻し軟化抵抗や、必要に応じ
て十分な深さの窒化層が得られること、また窒化層中に
クロムの窒化物を形成させるためにも5%以上のＣｒが必
要である。
ュが使用温度に昇温して、強い捩じり応力を受けても焼
入れ焼戻し状態の剛性を保つために、上記のようなＣ
0.5%以上、Ｃr5%以上のＪＩＳに規定される鋼やこれら
の改良鋼を用いるのがよい。Ｃは、優れた焼入れ性、焼
戻し硬さ、および高温硬さを維持し、Ｃｒや必要に応じ
て添加するＷ，Ｍｏ，Ｖなどの炭化物形成元素と結合し
て炭化物を形成し、結晶粒の微細化、耐摩耗性、焼戻し
軟化抵抗、高温硬さを付与させるためには0.5%以上が必
要である。Ｃｒは、スクリュ本体の焼入れ焼戻し後に実
施される鉄クロム酸化物を主体とする酸化物層を形成さ
せるための高温処理や、必要に応じて実施される窒化処
理においても軟化しない焼戻し軟化抵抗や、必要に応じ
て十分な深さの窒化層が得られること、また窒化層中に
クロムの窒化物を形成させるためにも5%以上のＣｒが必
要である。
【００１１】本発明のスクリュを構成するスクリュ本体
の作業面に形成される鉄クロム酸化物を主体とする酸化
層は、樹脂または樹脂に加えられる添加材に対して優れ
た耐食性を有するとともに硬質の皮膜層は、優れた耐摩
耗性と耐焼付性を発揮させる上で重要である。上記皮膜
層の特性や密着性の点で、鉄クロム酸化物を主体とする
酸化層は、クロムを含有する四三酸化鉄（以下、四三酸
化鉄クロムと記す）が最も望ましい。また、スクリュ本
体の作業面に酸化物層を形成させるための高温処理によ
って、スクリュ本体の軟化や酸化皮膜の密着性を補う効
果を付与するために、必要に応じて酸化層の下に窒化層
を形成させると効果を大幅に高めることができる。この
窒化層に例えばＸ線回折でＣｒＮとして検出されるクロ
ムの窒化物を形成させるのがよい。
の作業面に形成される鉄クロム酸化物を主体とする酸化
層は、樹脂または樹脂に加えられる添加材に対して優れ
た耐食性を有するとともに硬質の皮膜層は、優れた耐摩
耗性と耐焼付性を発揮させる上で重要である。上記皮膜
層の特性や密着性の点で、鉄クロム酸化物を主体とする
酸化層は、クロムを含有する四三酸化鉄（以下、四三酸
化鉄クロムと記す）が最も望ましい。また、スクリュ本
体の作業面に酸化物層を形成させるための高温処理によ
って、スクリュ本体の軟化や酸化皮膜の密着性を補う効
果を付与するために、必要に応じて酸化層の下に窒化層
を形成させると効果を大幅に高めることができる。この
窒化層に例えばＸ線回折でＣｒＮとして検出されるクロ
ムの窒化物を形成させるのがよい。
【００１２】このような鉄クロム酸化物を主体とする酸
化層と、その下にクロムの窒化物を含む窒化層を形成さ
せるには、例えば少なくともＣ 0.5%以上、Ｃｒ 5%以上
を含有する鋼をスクリュに成形した後、焼入れ焼戻し処
理を施し、続いてスクリュ本体の表面に1〜10体積%の空
気を混合したアンモニアガス雰囲気で450〜570℃に加熱
処理すると空気中の酸素により、以下の数１に示す反応
によりアンモニアが分解し、活性化窒素(〔Ｎ〕)により
クロムの窒化物を含む窒化層を形成することができる。
化層と、その下にクロムの窒化物を含む窒化層を形成さ
せるには、例えば少なくともＣ 0.5%以上、Ｃｒ 5%以上
を含有する鋼をスクリュに成形した後、焼入れ焼戻し処
理を施し、続いてスクリュ本体の表面に1〜10体積%の空
気を混合したアンモニアガス雰囲気で450〜570℃に加熱
処理すると空気中の酸素により、以下の数１に示す反応
によりアンモニアが分解し、活性化窒素(〔Ｎ〕)により
クロムの窒化物を含む窒化層を形成することができる。
【００１３】
【数１】
【００１４】次いで、連続して500〜550℃の温度で水蒸
気処理することにより、窒化層の表面に黒色の四三酸化
鉄クロムが形成させることができる。上記の処理は、同
一処理炉で連続的に処理することが望ましいが、タフト
ライド処理のように塩浴中での窒化、あるいはイオン窒
化のような物理的手段による窒化処理を行ない、次いで
ホモ処理と称される水蒸気酸化処理を非連続的に行なっ
ても所望の複合層を得ることができる。スクリュ表面に
形成される鉄酸化物を主体とする酸化物層の表面に形成
される多孔質部分は、例えば射出成形において、溶融樹
脂を溜める作用により、シリンダとの摩擦係数を低減さ
せる作用がある。また、一例として、四三酸化鉄クロム
の硬さ(HV)は1100〜1130と高硬度であるため、溶融樹脂
に対し、耐摩耗性を発揮することができるので、酸化物
層の厚みは、耐焼付性の効果を発揮する上で0.1μm以上
必要である。また酸化物層があまり厚すぎると剥離の原
因になるので10μm以下が望ましい。
気処理することにより、窒化層の表面に黒色の四三酸化
鉄クロムが形成させることができる。上記の処理は、同
一処理炉で連続的に処理することが望ましいが、タフト
ライド処理のように塩浴中での窒化、あるいはイオン窒
化のような物理的手段による窒化処理を行ない、次いで
ホモ処理と称される水蒸気酸化処理を非連続的に行なっ
ても所望の複合層を得ることができる。スクリュ表面に
形成される鉄酸化物を主体とする酸化物層の表面に形成
される多孔質部分は、例えば射出成形において、溶融樹
脂を溜める作用により、シリンダとの摩擦係数を低減さ
せる作用がある。また、一例として、四三酸化鉄クロム
の硬さ(HV)は1100〜1130と高硬度であるため、溶融樹脂
に対し、耐摩耗性を発揮することができるので、酸化物
層の厚みは、耐焼付性の効果を発揮する上で0.1μm以上
必要である。また酸化物層があまり厚すぎると剥離の原
因になるので10μm以下が望ましい。
【００１５】さらに、窒化層に含まれるクロムの窒化物
は、スクリュ本体と酸化物層との密着性や亀裂を防止す
る作用があり、クロムの窒化物を含む窒化層の厚みは、
少なくとも10μm以上必要である。また、クロムの窒化
物を含む窒化層が厚すぎると剥離や亀裂発錆の原因にな
るので、150μm以下とするのが望ましい。
は、スクリュ本体と酸化物層との密着性や亀裂を防止す
る作用があり、クロムの窒化物を含む窒化層の厚みは、
少なくとも10μm以上必要である。また、クロムの窒化
物を含む窒化層が厚すぎると剥離や亀裂発錆の原因にな
るので、150μm以下とするのが望ましい。
【００１６】（実施例１）表１に示したＳＫＤ１１相当
材（Ｓ１）、ＳＫＤ１２相当材（Ｓ２）およびＳＫＤ１
相当材（Ｓ３）の各鋼塊を熱間加工した後、8mm径×25m
m長の試験片に削り出した。次いで、焼入れ焼戻しを行
ない、それぞれ59HRC,60HRC,58HRCに調整した。続い
て、この試験片を5%の体積%の空気を含むアンモニア雰
囲気で540℃×5時間窒化処理し、続けて水蒸気中で520
℃×1時間の酸化処理し表面硬度 1200HVを得、それぞれ
耐焼付性試験片として、テストＮo.1,2および3とした。
材（Ｓ１）、ＳＫＤ１２相当材（Ｓ２）およびＳＫＤ１
相当材（Ｓ３）の各鋼塊を熱間加工した後、8mm径×25m
m長の試験片に削り出した。次いで、焼入れ焼戻しを行
ない、それぞれ59HRC,60HRC,58HRCに調整した。続い
て、この試験片を5%の体積%の空気を含むアンモニア雰
囲気で540℃×5時間窒化処理し、続けて水蒸気中で520
℃×1時間の酸化処理し表面硬度 1200HVを得、それぞれ
耐焼付性試験片として、テストＮo.1,2および3とした。
【００１７】
【表１】
【００１８】（実施例２）表１に示すＳＫＤ１１相当材
（Ｓ１）、ＳＫＤ１２相当材（Ｓ２）およびＳＫＤ１相
当材（Ｓ３）により、実施例１と同じ寸法の試験片を作
製し、同様の焼入れ焼戻しを行なった。続いて、窒素：
水素＝10:3の体積比の雰囲気で540℃×3時間のイオン窒
化処理し、冷却後水蒸気中で520℃×1時間の酸化処理し
表面硬度 1200HVを得、それぞれ耐焼付性試験片とし
て、テストＮo.4,5および6とした。
（Ｓ１）、ＳＫＤ１２相当材（Ｓ２）およびＳＫＤ１相
当材（Ｓ３）により、実施例１と同じ寸法の試験片を作
製し、同様の焼入れ焼戻しを行なった。続いて、窒素：
水素＝10:3の体積比の雰囲気で540℃×3時間のイオン窒
化処理し、冷却後水蒸気中で520℃×1時間の酸化処理し
表面硬度 1200HVを得、それぞれ耐焼付性試験片とし
て、テストＮo.4,5および6とした。
【００１９】（実施例３）表１に示すＳＫＤ１１相当材
（Ｓ１）、ＳＫＤ１２相当材（Ｓ２）およびＳＫＤ１相
当材（Ｓ３）により、実施例１と同じ寸法の試験片を作
製し、同様の焼入れ焼戻しを行なった。続いて、水蒸気
中で520℃×1時間の酸化処理し表面硬度 1130HVを得、
それぞれ耐焼付性試験片として、テストＮo.7,8および9
とした。
（Ｓ１）、ＳＫＤ１２相当材（Ｓ２）およびＳＫＤ１相
当材（Ｓ３）により、実施例１と同じ寸法の試験片を作
製し、同様の焼入れ焼戻しを行なった。続いて、水蒸気
中で520℃×1時間の酸化処理し表面硬度 1130HVを得、
それぞれ耐焼付性試験片として、テストＮo.7,8および9
とした。
【００２０】（比較例１）表１に示すＳＫＤ１１相当材
（Ｓ１）、ＳＫＤ１２相当材（Ｓ２）およびＳＫＤ１相
当材（Ｓ３）により、実施例と同じ寸法の試験片を作製
し、同様の焼入れ焼戻しを行なった。作製した耐焼付性
試験片は、表面処理を行なわない試料として、それぞれ
テストＮo.10,11および12とした。
（Ｓ１）、ＳＫＤ１２相当材（Ｓ２）およびＳＫＤ１相
当材（Ｓ３）により、実施例と同じ寸法の試験片を作製
し、同様の焼入れ焼戻しを行なった。作製した耐焼付性
試験片は、表面処理を行なわない試料として、それぞれ
テストＮo.10,11および12とした。
【００２１】（比較例２）表１に示すＳＫＤ１１相当材
（Ｓ１）、ＳＫＤ１２相当材（Ｓ２）およびＳＫＤ１相
当材（Ｓ３）により、実施例１と同じ寸法の試験片を作
製し、同様の焼入れ焼戻しを行なった。続いて、窒素：
水素＝10:3の体積比の雰囲気で540℃×3時間のイオン窒
化処理し、表面硬度 1150HVを得、それぞれ耐焼付性試
験片として、テストＮo.13,14および15とした。
（Ｓ１）、ＳＫＤ１２相当材（Ｓ２）およびＳＫＤ１相
当材（Ｓ３）により、実施例１と同じ寸法の試験片を作
製し、同様の焼入れ焼戻しを行なった。続いて、窒素：
水素＝10:3の体積比の雰囲気で540℃×3時間のイオン窒
化処理し、表面硬度 1150HVを得、それぞれ耐焼付性試
験片として、テストＮo.13,14および15とした。
【００２２】（比較例３）表１に示すＳＫＤ１１相当材
（Ｓ１）、ＳＫＤ１２相当材（Ｓ２）およびＳＫＤ１相
当材（Ｓ３）により、実施例１と同じ寸法の試験片を作
製し、同様の焼入れ焼戻しを行なった。続いて、ＣｒＯ
3を250g/リットルと2.5g/リットルの溶液中にて、電流
密度 500A/dm2、50℃で処理し、30μm厚のＣｒめっき処
理し、表面硬度 750HVを得、それぞれ耐焼付性試験片と
して、テストＮo.16,17および18とした。
（Ｓ１）、ＳＫＤ１２相当材（Ｓ２）およびＳＫＤ１相
当材（Ｓ３）により、実施例１と同じ寸法の試験片を作
製し、同様の焼入れ焼戻しを行なった。続いて、ＣｒＯ
3を250g/リットルと2.5g/リットルの溶液中にて、電流
密度 500A/dm2、50℃で処理し、30μm厚のＣｒめっき処
理し、表面硬度 750HVを得、それぞれ耐焼付性試験片と
して、テストＮo.16,17および18とした。
【００２３】耐焼付性試験は、相手材となるシリンダ材
に相当する20mm径×180mm長の試験片を固定し、これに
実施例１，２，３および比較例１，２，３に記載する焼
入れ焼戻しとこれに続いて実施した各種表面処理を行な
った8mm径×25mm長の耐焼付性試験片を往復摺動させる
往復動摩擦摩耗試験装置を用いて評価した。耐焼付性試
験の相手材となるシリンダ材(Ｃ)は、ＳＣＭ４４０に表
１に示す硼化物を含むＣｏ基合金をライニングしたもの
を用いた。また、耐焼付性試験条件は、固定試験片（シ
リンダ相当材）と摺動試験片（スクリュ相当材）との間
に潤滑油を介して、摺動速度30m/min、ストローク 130m
m、荷重は10kg毎増荷重で各々50サイクルで最終300kgま
で行ない、焼付発生時の荷重をチャート紙より測定し
た。それぞれの測定結果を表２に示す。
に相当する20mm径×180mm長の試験片を固定し、これに
実施例１，２，３および比較例１，２，３に記載する焼
入れ焼戻しとこれに続いて実施した各種表面処理を行な
った8mm径×25mm長の耐焼付性試験片を往復摺動させる
往復動摩擦摩耗試験装置を用いて評価した。耐焼付性試
験の相手材となるシリンダ材(Ｃ)は、ＳＣＭ４４０に表
１に示す硼化物を含むＣｏ基合金をライニングしたもの
を用いた。また、耐焼付性試験条件は、固定試験片（シ
リンダ相当材）と摺動試験片（スクリュ相当材）との間
に潤滑油を介して、摺動速度30m/min、ストローク 130m
m、荷重は10kg毎増荷重で各々50サイクルで最終300kgま
で行ない、焼付発生時の荷重をチャート紙より測定し
た。それぞれの測定結果を表２に示す。
【００２４】
【表２】
【００２５】耐焼付性は表２から明らかなように、表面
処理として酸窒化およびイオン窒化後ホモ処理およびホ
モ処理したものが優れていた。図１は、本発明に係るス
クリュの酸窒化処理材の表面構成を示す走査型電子顕微
鏡組織写真であり、倍率は3,000倍である。定性分析の
結果、１は四三酸化鉄クロム、２と３はクロム窒化物を
示す。図２は、図１に示した表面をＸ線解析した結果を
示す。図２の解析結果より、表面はＭ3Ｏ4（ＦｅＣｒ2
Ｏ4）とＣｒＮ、母材はα−ＦｅとＭ7Ｃ3である。図３
は、本発明に係るスクリュの酸窒化処理材の断面構成を
示す光学顕微鏡組織写真であり、倍率は1,000倍である
図１および図２の解析結果より最表面は約1μmの四三酸
化鉄クロム、その下層は窒化クロムを含む約45μmの窒
化層が観察された。
処理として酸窒化およびイオン窒化後ホモ処理およびホ
モ処理したものが優れていた。図１は、本発明に係るス
クリュの酸窒化処理材の表面構成を示す走査型電子顕微
鏡組織写真であり、倍率は3,000倍である。定性分析の
結果、１は四三酸化鉄クロム、２と３はクロム窒化物を
示す。図２は、図１に示した表面をＸ線解析した結果を
示す。図２の解析結果より、表面はＭ3Ｏ4（ＦｅＣｒ2
Ｏ4）とＣｒＮ、母材はα−ＦｅとＭ7Ｃ3である。図３
は、本発明に係るスクリュの酸窒化処理材の断面構成を
示す光学顕微鏡組織写真であり、倍率は1,000倍である
図１および図２の解析結果より最表面は約1μmの四三酸
化鉄クロム、その下層は窒化クロムを含む約45μmの窒
化層が観察された。
【００２６】（実施例４）スクリュ本体、チェックリン
グ本体、スクリュヘッド本体を表１に示すＳ１の組成か
らなる鋼から作製し、表１に示す表面処理を施したもの
を実際の射出成形機に組み込んでテストを行ない、その
結果を表３に併記する。なおシリンダは、ＳＣＭ４４０
に表１に示す硼化を含むＣｏ基合金をライニングしたも
のを用いた。射出成形機は型締力 75Ton、最大射出圧 1
77MPaの成形機を用いた。また、シリンダは外径 100m
m、内径 32mm、長さ 1100mmで、クリアランスが0.1mmと
したスクリュとチェックリングを用い、成形温度を200
℃でポリスチレン樹脂(出光ＰＳ)にて、スクリュ背圧を
36MPaから25ショット毎3MPaずつ45MPaまで上昇させた。
実機によるテストは、スクリュ組立体のうち、最も過酷
な条件にさらされるチェックリングを試験後に取り出し
て評価した。チェックリングのかじりと成形品の樹脂焼
けは表３より明らかなように、表面処理として、酸窒
化、イオン窒化後ホモ処理およびホモ処理が優れている
ことを確認した。
グ本体、スクリュヘッド本体を表１に示すＳ１の組成か
らなる鋼から作製し、表１に示す表面処理を施したもの
を実際の射出成形機に組み込んでテストを行ない、その
結果を表３に併記する。なおシリンダは、ＳＣＭ４４０
に表１に示す硼化を含むＣｏ基合金をライニングしたも
のを用いた。射出成形機は型締力 75Ton、最大射出圧 1
77MPaの成形機を用いた。また、シリンダは外径 100m
m、内径 32mm、長さ 1100mmで、クリアランスが0.1mmと
したスクリュとチェックリングを用い、成形温度を200
℃でポリスチレン樹脂(出光ＰＳ)にて、スクリュ背圧を
36MPaから25ショット毎3MPaずつ45MPaまで上昇させた。
実機によるテストは、スクリュ組立体のうち、最も過酷
な条件にさらされるチェックリングを試験後に取り出し
て評価した。チェックリングのかじりと成形品の樹脂焼
けは表３より明らかなように、表面処理として、酸窒
化、イオン窒化後ホモ処理およびホモ処理が優れている
ことを確認した。
【００２７】
【表３】
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のスクリュ
は、耐焼付性に優れた特性を有しているので、射出成形
または押出成形用のスクリュとしての使用に十分に耐
え、工具費低減に有効である。
は、耐焼付性に優れた特性を有しているので、射出成形
または押出成形用のスクリュとしての使用に十分に耐
え、工具費低減に有効である。
【図１】実施例１の酸窒化処理材の表面構成を示す走査
型電子顕微鏡金属組織写真であり、倍率は3,000倍であ
る。
型電子顕微鏡金属組織写真であり、倍率は3,000倍であ
る。
【図２】実施例１の酸窒化処理材の表面構成を示すＸ線
回折図である。
回折図である。
【図３】実施例１の酸窒化処理材の断面構成を示す光学
顕微鏡金属組織写真であり、倍率は1,000倍である。
顕微鏡金属組織写真であり、倍率は1,000倍である。
Claims (3)
- 【請求項１】 本体が少なくとも重量％でＣ 0.5%以
上、Ｃr 5%以上を含有する鋼からなる射出成形用または
押出成形用のスクリュであって、前記スクリュ本体の作
業面に少なくとも鉄クロム酸化物を主体とする酸化物層
が形成されていることを特徴とする耐焼付性に優れたス
クリュ。 - 【請求項２】 本体が少なくとも重量％でＣ 0.5%以
上、Ｃr 5%以上を含有する鋼からなる射出成形用または
押出成形用のスクリュであって、前記スクリュ本体の作
業面に少なくとも鉄クロム酸化物を主体とする酸化物層
が形成され、かつ前記酸化物層の下にクロムの窒化物を
含む窒化層を有することを特徴とする耐焼付性に優れた
スクリュ。 - 【請求項３】 本体が少なくとも重量％でＣ 0.5%以
上、Ｃr 5%以上を含有する鋼からなる射出成形用または
押出成形用のスクリュであって、前記スクリュ本体の作
業面に最外層が鉄クロム酸化物を主体とする酸化物層
で、前記酸化物層の下にクロムの窒化物を含む窒化層を
有し、かつ前記酸化物層の下にクロムの窒化物を含む窒
化層を有し、前記酸化物層の厚みが0.1μｍ以上、前記
窒化物層の厚みが10μｍ以上であることを特徴とする耐
焼付性に優れたスクリュ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14498596A JP3599214B2 (ja) | 1996-05-15 | 1996-05-15 | 耐焼付性に優れたスクリュ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14498596A JP3599214B2 (ja) | 1996-05-15 | 1996-05-15 | 耐焼付性に優れたスクリュ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09302455A true JPH09302455A (ja) | 1997-11-25 |
| JP3599214B2 JP3599214B2 (ja) | 2004-12-08 |
Family
ID=15374804
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14498596A Expired - Fee Related JP3599214B2 (ja) | 1996-05-15 | 1996-05-15 | 耐焼付性に優れたスクリュ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3599214B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9395312B2 (en) | 2011-04-28 | 2016-07-19 | Toyo Machinery & Metal Co., Ltd. | Method for assessing wear in molding machine |
-
1996
- 1996-05-15 JP JP14498596A patent/JP3599214B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9395312B2 (en) | 2011-04-28 | 2016-07-19 | Toyo Machinery & Metal Co., Ltd. | Method for assessing wear in molding machine |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3599214B2 (ja) | 2004-12-08 |
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