JPH0976077A - 複層金属材の製造方法 - Google Patents
複層金属材の製造方法Info
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- JPH0976077A JPH0976077A JP25823595A JP25823595A JPH0976077A JP H0976077 A JPH0976077 A JP H0976077A JP 25823595 A JP25823595 A JP 25823595A JP 25823595 A JP25823595 A JP 25823595A JP H0976077 A JPH0976077 A JP H0976077A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 如何なる形状の基材金属に対しても基材金属
と異種の被覆金属を接合させることができ、しかも基材
金属と被覆金属の接合強度を極めて強くして、相当の高
荷重やキャビテーションがかかる建設機械用の軸受やア
キシャルピストンポンプのような機械部品として十分使
用に耐えられる複層金属材を製造することにある。 【構成】 鋳鋼のような基材金属の表面をサンドブラス
トやワイヤーブラシ等で清浄処理を行ってから、基材金
属の表面に溶射法で軸受合金である燐青銅のような被覆
金属を付着させ、その後、水素ガスの加熱炉中、基材金
属や被覆金属の溶融温度以下の温度で熱処理をし、基材
金属と被覆金属間に固体拡散を起こさせて金属的接合を
行う。
と異種の被覆金属を接合させることができ、しかも基材
金属と被覆金属の接合強度を極めて強くして、相当の高
荷重やキャビテーションがかかる建設機械用の軸受やア
キシャルピストンポンプのような機械部品として十分使
用に耐えられる複層金属材を製造することにある。 【構成】 鋳鋼のような基材金属の表面をサンドブラス
トやワイヤーブラシ等で清浄処理を行ってから、基材金
属の表面に溶射法で軸受合金である燐青銅のような被覆
金属を付着させ、その後、水素ガスの加熱炉中、基材金
属や被覆金属の溶融温度以下の温度で熱処理をし、基材
金属と被覆金属間に固体拡散を起こさせて金属的接合を
行う。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、基材金属に異種の金属
を接合させた二層金属材のバイメタルや三層金属材等の
複層金属材の製造方法に関する。
を接合させた二層金属材のバイメタルや三層金属材等の
複層金属材の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】複層金属材は基材金属と、基材金属とは
異種の金属とを接合したもので、一般には基材金属とそ
の上に一層の第一金属を接合させたバイメタルである。
バイメタルは、キングピン、ブレーキカム、ピストン、
シリンダ、軸、軸受等、多くの機械部品に使用されてお
り、基材金属と第一金属のそれぞれの特性を発揮させる
ようになっている。たとえば自動車や建設機械に使用さ
れる軸受では、鋼鈑と軸受合金とを接合してバイメタル
にしてあり、機械的強度に強い鋼鈑で高荷重を支え、機
械的強度に弱いが潤滑性のある軸受合金で軸を円滑に回
転させるようになっている。
異種の金属とを接合したもので、一般には基材金属とそ
の上に一層の第一金属を接合させたバイメタルである。
バイメタルは、キングピン、ブレーキカム、ピストン、
シリンダ、軸、軸受等、多くの機械部品に使用されてお
り、基材金属と第一金属のそれぞれの特性を発揮させる
ようになっている。たとえば自動車や建設機械に使用さ
れる軸受では、鋼鈑と軸受合金とを接合してバイメタル
にしてあり、機械的強度に強い鋼鈑で高荷重を支え、機
械的強度に弱いが潤滑性のある軸受合金で軸を円滑に回
転させるようになっている。
【０００３】三層金属材とは基材金属の表面に基材金属
とは第一の異種金属を接合させ、さらに該第一の異種金
属の表面に第一の異種金属とは別の第二の異種金属を接
合させたものである。バイメタルでは、硬い基材金属表
面にやはり硬い異種金属を直接接合させると、衝撃や振
動で異種金属が簡単に剥離してしまうことがある。この
ような場合、基材金属に柔軟性のある第一の異種金属を
付着せておき、その上に硬い第二の異種金属を接合させ
るという三層金属材にすると、衝撃や振動が加わって
も、柔軟性のある第一の異種金属が衝撃や振動を緩和し
て剥離を防ぐようになる。
とは第一の異種金属を接合させ、さらに該第一の異種金
属の表面に第一の異種金属とは別の第二の異種金属を接
合させたものである。バイメタルでは、硬い基材金属表
面にやはり硬い異種金属を直接接合させると、衝撃や振
動で異種金属が簡単に剥離してしまうことがある。この
ような場合、基材金属に柔軟性のある第一の異種金属を
付着せておき、その上に硬い第二の異種金属を接合させ
るという三層金属材にすると、衝撃や振動が加わって
も、柔軟性のある第一の異種金属が衝撃や振動を緩和し
て剥離を防ぐようになる。
【０００４】一般に、機械部品に使用される複層金属材
の製造方法としては、焼結法や溶射法等がある。
の製造方法としては、焼結法や溶射法等がある。
【０００５】バイメタルを製造する場合における焼結法
とは、基材金属の表面に異種の金属粉末を一定厚さに散
布し、これを水素雰囲気のような活性雰囲気中で金属粉
末の溶融温度よりも低い温度に一定時間加熱する熱処理
を行い、金属粉末同士を固体拡散させて焼結するととも
に、金属粉末と基材金属とも固体拡散させて接合するも
のである。焼結法は、熱処理温度が低いため基材金属に
与える熱影響が少なく、しかも厚さの調整も正確に行え
るという優れた特長を有している。しかしながら、焼結
法は高価な金属粉末を使用しなければならないため、経
済的に問題があるばかりでなく、金属粉末が吸湿したり
酸化したりすると金属粉末同士、金属粉末と基材金属と
の焼結が完全に行えなくなって、接合不良が発生すると
いう問題を起こすことがあった。
とは、基材金属の表面に異種の金属粉末を一定厚さに散
布し、これを水素雰囲気のような活性雰囲気中で金属粉
末の溶融温度よりも低い温度に一定時間加熱する熱処理
を行い、金属粉末同士を固体拡散させて焼結するととも
に、金属粉末と基材金属とも固体拡散させて接合するも
のである。焼結法は、熱処理温度が低いため基材金属に
与える熱影響が少なく、しかも厚さの調整も正確に行え
るという優れた特長を有している。しかしながら、焼結
法は高価な金属粉末を使用しなければならないため、経
済的に問題があるばかりでなく、金属粉末が吸湿したり
酸化したりすると金属粉末同士、金属粉末と基材金属と
の焼結が完全に行えなくなって、接合不良が発生すると
いう問題を起こすことがあった。
【０００６】バイメタルを製造する場合の溶射法は、基
材金属とは異種の金属を燃焼ガス、プラズマ、アーク等
で溶融させ、溶融した金属を圧縮空気とともにノズルか
ら噴出させて基材金属の表面に当てることにより付着さ
せるものである。溶射法は溶融状態で噴射された金属が
基材金属に付着後、直ぐに凝固してしまうため、基材金
属に熱影響を与えることがないという特長を有してい
る。さらにアークを用いた溶射法は、異種の金属として
加工容易な線状の金属が使用できるため、高価な金属粉
末を使用する焼結法に比べて安価であるとともに線状の
金属は品質が安定しているという特長も有している。
材金属とは異種の金属を燃焼ガス、プラズマ、アーク等
で溶融させ、溶融した金属を圧縮空気とともにノズルか
ら噴出させて基材金属の表面に当てることにより付着さ
せるものである。溶射法は溶融状態で噴射された金属が
基材金属に付着後、直ぐに凝固してしまうため、基材金
属に熱影響を与えることがないという特長を有してい
る。さらにアークを用いた溶射法は、異種の金属として
加工容易な線状の金属が使用できるため、高価な金属粉
末を使用する焼結法に比べて安価であるとともに線状の
金属は品質が安定しているという特長も有している。
【０００７】この溶射法で製造された複層金属材は、基
材金属と異種金属との接合状態が単なる機械的な食い込
みだけであるため、接合強度があまり強くなく、機械強
度が要求されるような機械部品には使用できないもので
あった。一般に、機械部品として要求される接合強度
は、軸受であれば３Kgf/mm2以上、アキシャルプランジ
ャーポンプのように運転中に高荷重やキャビテーション
がかかる苛酷な機械部品では７Kgf/mm2以上である。
材金属と異種金属との接合状態が単なる機械的な食い込
みだけであるため、接合強度があまり強くなく、機械強
度が要求されるような機械部品には使用できないもので
あった。一般に、機械部品として要求される接合強度
は、軸受であれば３Kgf/mm2以上、アキシャルプランジ
ャーポンプのように運転中に高荷重やキャビテーション
がかかる苛酷な機械部品では７Kgf/mm2以上である。
【０００８】ここで従来の軸受用のバイメタルの製造方
法について簡単に説明する。焼結法でバイメタルを製造
するには、先ず基材金属となる鋼鈑上に軸受用銅合金粉
末を薄く散布し、水素ガスのような活性雰囲気中で銅合
金の溶融温度（約１０００℃）以下に加熱することによ
り、銅合金粉末同士、および銅合金粉末と鋼鈑とを接合
する。このようにして得られた板状のバイメタルを所定
の長さに切断し、芯金に巻き付けながらプレスで丸めて
円筒体に形成する。その後、円筒体の外側と内側を切削
加工して軸受に仕上げる。
法について簡単に説明する。焼結法でバイメタルを製造
するには、先ず基材金属となる鋼鈑上に軸受用銅合金粉
末を薄く散布し、水素ガスのような活性雰囲気中で銅合
金の溶融温度（約１０００℃）以下に加熱することによ
り、銅合金粉末同士、および銅合金粉末と鋼鈑とを接合
する。このようにして得られた板状のバイメタルを所定
の長さに切断し、芯金に巻き付けながらプレスで丸めて
円筒体に形成する。その後、円筒体の外側と内側を切削
加工して軸受に仕上げる。
【０００９】溶射法でバイメタルを製造するには、先に
鋼鈑を所定の外径の円筒体に形成して裏金とし、この裏
金の内側に溶射法で軸受用銅合金を溶射して付着させ
る。その後、機械加工により円筒体の外側と内側を所定
寸法に切削加工して軸受とする。
鋼鈑を所定の外径の円筒体に形成して裏金とし、この裏
金の内側に溶射法で軸受用銅合金を溶射して付着させ
る。その後、機械加工により円筒体の外側と内側を所定
寸法に切削加工して軸受とする。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】ところで焼結法のバイ
メタルで作製した軸受は、裏金と軸受合金との接合強度
に優れているが、焼結方では粉末金属を均一散布するこ
とから基材金属が平らなもの、即ち基材金属が水平状態
になるようなものでなければ使用できなかった。つま
り、基材金属の表面に金属粉末を散布した場合、金属粉
末が流動してはならないものである。従って、板状にし
たバイメタルを丸めて作るような軸受には適している
が、アキシャルピストンポンプの斜板のように摺動面が
凹球面のものは焼結法では製造できなかった。
メタルで作製した軸受は、裏金と軸受合金との接合強度
に優れているが、焼結方では粉末金属を均一散布するこ
とから基材金属が平らなもの、即ち基材金属が水平状態
になるようなものでなければ使用できなかった。つま
り、基材金属の表面に金属粉末を散布した場合、金属粉
末が流動してはならないものである。従って、板状にし
たバイメタルを丸めて作るような軸受には適している
が、アキシャルピストンポンプの斜板のように摺動面が
凹球面のものは焼結法では製造できなかった。
【００１１】一方、溶射法では、金属を溶射して付着さ
せるため、基材金属が如何なる複雑形状であっても何ら
問題がなく、焼結法では製造困難であったアキシャルピ
ストンポンプの凹球状の摺動面でもバイメタルの製造が
可能なものである。しかしながら、溶射法で得たバイメ
タルは基材金属と溶射した金属間の接合強度が弱いた
め、アキシャルピストンポンプの斜板ように相当の高荷
重がかかる部品に使用した場合、接合部が簡単に剥離し
てしまうという問題があった。
せるため、基材金属が如何なる複雑形状であっても何ら
問題がなく、焼結法では製造困難であったアキシャルピ
ストンポンプの凹球状の摺動面でもバイメタルの製造が
可能なものである。しかしながら、溶射法で得たバイメ
タルは基材金属と溶射した金属間の接合強度が弱いた
め、アキシャルピストンポンプの斜板ように相当の高荷
重がかかる部品に使用した場合、接合部が簡単に剥離し
てしまうという問題があった。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明者等は、
焼結法と溶射法のそれぞれの優れた点、即ち焼結法の接
合強度が強い点と、溶射法の安価でしかも如何なる形状
の基材金属でも複層金属材の製造が可能な点を採用する
ことができれば、アキシャルピストンポンプの斜板のよ
うに、形状が複雑で強い接合強度が要求される機械部品
にも充分適応可能になることに着目して本発明を完成さ
せた。
焼結法と溶射法のそれぞれの優れた点、即ち焼結法の接
合強度が強い点と、溶射法の安価でしかも如何なる形状
の基材金属でも複層金属材の製造が可能な点を採用する
ことができれば、アキシャルピストンポンプの斜板のよ
うに、形状が複雑で強い接合強度が要求される機械部品
にも充分適応可能になることに着目して本発明を完成さ
せた。
【００１３】本発明は、基材金属の表面を清浄にする前
処理を行った後、基材金属表面に基材金属とは異種の第
一金属を溶射して付着させ、これらの金属を活性雰囲気
中で基材金属および第一金属の溶融温度よりも低い温度
で一定時間加熱する熱処理を施すことにより基材金属と
第一金属とを金属的に接合することを特徴とする複層金
属材の製造方法であり、また基材金属の表面を清浄にす
る前処理を行った後、基材金属表面に基材金属とは異種
の第一金属を溶射して付着させ、さらに第一金属表面に
第一金属とは異種の第二金属を溶射して付着させ、これ
らの金属を活性雰囲気中で基材金属、第一金属、第二金
属の全ての金属の溶融温度よりも低い温度で一定時間加
熱する熱処理を施すことにより基材金属と第一金属、お
よび第一金属と第二金属とを金属的に接合することを特
徴とする複層金属材の製造方法である。
処理を行った後、基材金属表面に基材金属とは異種の第
一金属を溶射して付着させ、これらの金属を活性雰囲気
中で基材金属および第一金属の溶融温度よりも低い温度
で一定時間加熱する熱処理を施すことにより基材金属と
第一金属とを金属的に接合することを特徴とする複層金
属材の製造方法であり、また基材金属の表面を清浄にす
る前処理を行った後、基材金属表面に基材金属とは異種
の第一金属を溶射して付着させ、さらに第一金属表面に
第一金属とは異種の第二金属を溶射して付着させ、これ
らの金属を活性雰囲気中で基材金属、第一金属、第二金
属の全ての金属の溶融温度よりも低い温度で一定時間加
熱する熱処理を施すことにより基材金属と第一金属、お
よび第一金属と第二金属とを金属的に接合することを特
徴とする複層金属材の製造方法である。
【００１４】本発明の技術思想は、基材金属と基材金属
に溶射で付着させた異種金属とを熱処理することにより
両金属間に固体拡散を起こさせ、金属的接合を行わしめ
て接合強度の向上を図ろうとするものである。しかしな
がら、溶射法で基材金属表面に異種金属を付着させるこ
とができても、基材金属と異種金属とが金属的に拡散し
にくい組合せである場合、如何に熱処理を行っても両金
属間に拡散が起こらず、金属的接合がなされないことが
ある。このような場合には、先ず基材金属と金属的接合
が可能な第一金属を基材金属表面に溶射法で付着させて
おき、次いで該第一金属と金属的接合が可能な第二金属
を溶射法で付着させ、その後、これらの金属を熱処理す
る。ここで行う熱処理も基材金属は勿論、第一金属や第
二金属の融点よりも低い温度で行わなければならない。
に溶射で付着させた異種金属とを熱処理することにより
両金属間に固体拡散を起こさせ、金属的接合を行わしめ
て接合強度の向上を図ろうとするものである。しかしな
がら、溶射法で基材金属表面に異種金属を付着させるこ
とができても、基材金属と異種金属とが金属的に拡散し
にくい組合せである場合、如何に熱処理を行っても両金
属間に拡散が起こらず、金属的接合がなされないことが
ある。このような場合には、先ず基材金属と金属的接合
が可能な第一金属を基材金属表面に溶射法で付着させて
おき、次いで該第一金属と金属的接合が可能な第二金属
を溶射法で付着させ、その後、これらの金属を熱処理す
る。ここで行う熱処理も基材金属は勿論、第一金属や第
二金属の融点よりも低い温度で行わなければならない。
【００１５】溶射法で第一金属を基材金属に付着させた
場合、第一金属が噴射の勢いで基材金属の表面に食い込
んだり基材金属の凹凸面に係合したりする付着、つまり
機械的食い込みで付着しているものである。従って、溶
射法では基材金属表面が多少酸化していようが、油が付
着していようが、被覆金属の付着にはあまり影響されな
い。
場合、第一金属が噴射の勢いで基材金属の表面に食い込
んだり基材金属の凹凸面に係合したりする付着、つまり
機械的食い込みで付着しているものである。従って、溶
射法では基材金属表面が多少酸化していようが、油が付
着していようが、被覆金属の付着にはあまり影響されな
い。
【００１６】本発明では、溶射法で付着させた第一金属
と母材である基材金属とを金属的な接合を行わしめて、
強い接合強度を得ることにあるため、基材金属表面はで
きるだけ清浄状態にしておかねければならない。なぜな
らば、基材金属の表面が酸化物や油等で汚れていると、
汚れた基材金属表面に第一金属を付着させてから活性雰
囲気中で熱処理しても、これらの汚れが基材金属と第一
金属間に介在して両金属間の固体拡散を妨げ、金属的接
合を不可能にしてしまうからである。
と母材である基材金属とを金属的な接合を行わしめて、
強い接合強度を得ることにあるため、基材金属表面はで
きるだけ清浄状態にしておかねければならない。なぜな
らば、基材金属の表面が酸化物や油等で汚れていると、
汚れた基材金属表面に第一金属を付着させてから活性雰
囲気中で熱処理しても、これらの汚れが基材金属と第一
金属間に介在して両金属間の固体拡散を妨げ、金属的接
合を不可能にしてしまうからである。
【００１７】基材金属に施す清浄処理としては、金属表
面に付着した汚れを強制的に剥離除去できれば如何なる
方法でも採用できるが、本発明で採用する清浄処理とし
てはサンドブラストやワイヤーブラシでの研磨等が適し
ている。特にサンドブラスト後にさらにワイヤーブラシ
で研磨するようにすると基材金属表面の清浄性がきわめ
て良好となり、基材金属と第一金属間における固体拡散
に適した表面状態を得ることができるようになる。
面に付着した汚れを強制的に剥離除去できれば如何なる
方法でも採用できるが、本発明で採用する清浄処理とし
てはサンドブラストやワイヤーブラシでの研磨等が適し
ている。特にサンドブラスト後にさらにワイヤーブラシ
で研磨するようにすると基材金属表面の清浄性がきわめ
て良好となり、基材金属と第一金属間における固体拡散
に適した表面状態を得ることができるようになる。
【００１８】
【作用】溶射法で第一金属を噴出させるノズルの移動を
基材金属に対して一定距離を保ちながら一定速度で均一
溶射を行うようにすれば、基材金属面が縦面や傾斜面の
ような非水平面、或は湾曲面や凹凸面のような複雑形状
面であっても第一金属を容易に一定の厚さで付着させる
ことができる。また第一金属を溶射で基材金属に付着さ
せた後、水素ガス、水素・窒素混合ガスのような活性雰
囲気中で熱処理を施すと、溶射で単に付着していた第一
金属が基材金属とで固体拡散を起こして金属的な接合と
なる。
基材金属に対して一定距離を保ちながら一定速度で均一
溶射を行うようにすれば、基材金属面が縦面や傾斜面の
ような非水平面、或は湾曲面や凹凸面のような複雑形状
面であっても第一金属を容易に一定の厚さで付着させる
ことができる。また第一金属を溶射で基材金属に付着さ
せた後、水素ガス、水素・窒素混合ガスのような活性雰
囲気中で熱処理を施すと、溶射で単に付着していた第一
金属が基材金属とで固体拡散を起こして金属的な接合と
なる。
【００１９】
【実施例および比較例】実施例および比較例における接
合強度の試験方法は下記の如くである。バイメタルで
は、試験片の第一金属部分を２×９(mm)残すようにし
て、その周囲を基材金属まで切削する。次に試験片を傾
斜部が４５度のＶブロックに置き、第一金属部分に刃状
治具を当て、上部からアムスラー式引張り試験機で刃状
治具に対して下方に荷重をかけ、第一金属を基材金属か
ら剥離させて、その荷重を測定する。該荷重にsin４５
度の率をかけて接合強度とする。また三層金属材では先
ず第二金属を２×９(mm)残すようにして第一金属まで切
削し、第二金属に刃状治具を当て、前記同様に上部から
荷重をかけてアムスラー試験機で剥離荷重を測定する。
そして三層金属材の第一金属と基材金属の接合強度は、
２×９(mm)残して基材金属まで切削した後、上述のよう
にして接合強度を測定する。
合強度の試験方法は下記の如くである。バイメタルで
は、試験片の第一金属部分を２×９(mm)残すようにし
て、その周囲を基材金属まで切削する。次に試験片を傾
斜部が４５度のＶブロックに置き、第一金属部分に刃状
治具を当て、上部からアムスラー式引張り試験機で刃状
治具に対して下方に荷重をかけ、第一金属を基材金属か
ら剥離させて、その荷重を測定する。該荷重にsin４５
度の率をかけて接合強度とする。また三層金属材では先
ず第二金属を２×９(mm)残すようにして第一金属まで切
削し、第二金属に刃状治具を当て、前記同様に上部から
荷重をかけてアムスラー試験機で剥離荷重を測定する。
そして三層金属材の第一金属と基材金属の接合強度は、
２×９(mm)残して基材金属まで切削した後、上述のよう
にして接合強度を測定する。
【００２０】○実施例１ 材料が鋳鋼（ＦＣＤ）であり、摺動面が半径９５mmの凹
球面となったアキシャルプランジャーポンプの斜板にサ
ンドブラストで清浄処理後、ワイヤーブラシで研磨処理
を行ってから軸受合金である燐青銅（ＣｕＰＣ）を溶射
法で０．５mmの厚さに付着させる。その後、この斜板を
水素・窒素混合ガスにより活性雰囲気となった加熱炉中
で８６０℃、４時間の熱処理を行った。
球面となったアキシャルプランジャーポンプの斜板にサ
ンドブラストで清浄処理後、ワイヤーブラシで研磨処理
を行ってから軸受合金である燐青銅（ＣｕＰＣ）を溶射
法で０．５mmの厚さに付着させる。その後、この斜板を
水素・窒素混合ガスにより活性雰囲気となった加熱炉中
で８６０℃、４時間の熱処理を行った。
【００２１】このようにして得られたバイメタルの接合
面を顕微鏡で観察したところ、図１に示すように燐青銅
と鋳鋼間には何の介在物もないことから、燐青銅と鋳鋼
とは金属的接合がなされていると推定される。接合部で
のカラーチェックでは、欠陥は検出されず、鋳鋼と燐青
銅とが完全に接合されていることが確認された。後述比
較例１の顕微鏡観察では溶射後の燐青銅部分は層状であ
ったが、実施例１での顕微鏡観察では、この層状であっ
た部分が消失しているのが認められた。この燐青銅の部
分でのカラーチェックでも空隙が現れてこず、全体が均
一な状態となっていた。これは、還元ガスが接合境界面
に達している証拠である。このことから、燐青銅自体も
機械的強度が向上していることが分かる。このバイメタ
ルにおける燐青銅と鋳鋼との接合部の剥離試験を行った
結果、接合強度は６Kgf/mm2であった。なお、鋳鋼の組
織は、図２に示す比較例１の熱処理を行わなかったもの
では、球状黒鉛の周囲にフェライトが少し集まってきて
おり、マトリックスがパーライトとなっているが、図１
に示す実施例１の熱処理後では、球状黒鉛の周囲にフェ
ライトが多量に集まっていてパーライトが少なくなって
いた。
面を顕微鏡で観察したところ、図１に示すように燐青銅
と鋳鋼間には何の介在物もないことから、燐青銅と鋳鋼
とは金属的接合がなされていると推定される。接合部で
のカラーチェックでは、欠陥は検出されず、鋳鋼と燐青
銅とが完全に接合されていることが確認された。後述比
較例１の顕微鏡観察では溶射後の燐青銅部分は層状であ
ったが、実施例１での顕微鏡観察では、この層状であっ
た部分が消失しているのが認められた。この燐青銅の部
分でのカラーチェックでも空隙が現れてこず、全体が均
一な状態となっていた。これは、還元ガスが接合境界面
に達している証拠である。このことから、燐青銅自体も
機械的強度が向上していることが分かる。このバイメタ
ルにおける燐青銅と鋳鋼との接合部の剥離試験を行った
結果、接合強度は６Kgf/mm2であった。なお、鋳鋼の組
織は、図２に示す比較例１の熱処理を行わなかったもの
では、球状黒鉛の周囲にフェライトが少し集まってきて
おり、マトリックスがパーライトとなっているが、図１
に示す実施例１の熱処理後では、球状黒鉛の周囲にフェ
ライトが多量に集まっていてパーライトが少なくなって
いた。
【００２２】○実施例２ 実施例１と同一材料、同一形状のアキシャルプランジャ
ーポンプの斜板を前処理としてサンドブラストによる清
浄だけを行い、その後、実施例１と同一条件の熱処理を
行った。このようにして得られたバイメタルの剥離試験
を行ったところ、接合強度は３Kgf/mm2であり、実施例
１のワイヤーブラシの研磨処理を行ったものよりも接合
強度が若干劣っていた。しかしながら、このバイメタル
の接合強度は、アキシャルプランジャーポンプの厳しい
使用条件においても充分使用可能な強度である。
ーポンプの斜板を前処理としてサンドブラストによる清
浄だけを行い、その後、実施例１と同一条件の熱処理を
行った。このようにして得られたバイメタルの剥離試験
を行ったところ、接合強度は３Kgf/mm2であり、実施例
１のワイヤーブラシの研磨処理を行ったものよりも接合
強度が若干劣っていた。しかしながら、このバイメタル
の接合強度は、アキシャルプランジャーポンプの厳しい
使用条件においても充分使用可能な強度である。
【００２３】○実施例３ 円板状の鋳鋼（ＦＣＤ）の表面をサンドブラストで清浄
処理後、ワイヤーブラシの研磨処理を行ってから、該表
面に純銅を溶射法で０．５mmの厚さに付着させる。そし
てさらに該純銅表面にクロム鋼（商品名ＭＴ−６００：
特殊電極株式会社製）を溶射法で０．２mmの厚さに付着
させる。その後、この円板状のものを水素・窒素混合ガ
スにより活性雰囲気となった加熱炉中で８６０℃、４時
間の熱処理を行った。このようにして得られた三層金属
材の剥離試験を行った結果、鋳鋼と純銅の接合強度は８
Kgf/mm2であり、純銅とクロム鋼との接合強度は７．５K
gf/mm2であった。
処理後、ワイヤーブラシの研磨処理を行ってから、該表
面に純銅を溶射法で０．５mmの厚さに付着させる。そし
てさらに該純銅表面にクロム鋼（商品名ＭＴ−６００：
特殊電極株式会社製）を溶射法で０．２mmの厚さに付着
させる。その後、この円板状のものを水素・窒素混合ガ
スにより活性雰囲気となった加熱炉中で８６０℃、４時
間の熱処理を行った。このようにして得られた三層金属
材の剥離試験を行った結果、鋳鋼と純銅の接合強度は８
Kgf/mm2であり、純銅とクロム鋼との接合強度は７．５K
gf/mm2であった。
【００２４】○比較例１ 実施例１と同一材料、同一形状のアキシャルプランジャ
ーポンプの斜板にサンドブラストで清浄処理とワイヤー
ブラシの研磨処理を施してから、溶射法で燐青銅を０．
５mmの厚さに付着させてバイメタルを得た。その後、該
バイメタルは熱処理を行わなかった。このようにして製
造されたバイメタルを顕微鏡で観察したところ、図２に
示すように鋳鋼と燐青銅間には酸化物のような物が介在
しており、鋳鋼と燐青銅とは金属的な接合がなされてい
ないことが分かる。またカラーチェックでも接合部全域
が欠陥となっていた。燐青銅部分を顕微鏡で見ると、燐
青銅合金が層状となっていて、該層状部に酸化物が存在
しており、この部分をカラーチェックで検査してみると
多数の空隙が見られた。比較例１のバイメタルを実施例
１と同様にして剥離試験を行った結果、接合強度は測定
不能な程度に弱いものであった。従って、比較例１で得
られたバイメタルは、強い力のかかる機械部品には使用
できないものである。
ーポンプの斜板にサンドブラストで清浄処理とワイヤー
ブラシの研磨処理を施してから、溶射法で燐青銅を０．
５mmの厚さに付着させてバイメタルを得た。その後、該
バイメタルは熱処理を行わなかった。このようにして製
造されたバイメタルを顕微鏡で観察したところ、図２に
示すように鋳鋼と燐青銅間には酸化物のような物が介在
しており、鋳鋼と燐青銅とは金属的な接合がなされてい
ないことが分かる。またカラーチェックでも接合部全域
が欠陥となっていた。燐青銅部分を顕微鏡で見ると、燐
青銅合金が層状となっていて、該層状部に酸化物が存在
しており、この部分をカラーチェックで検査してみると
多数の空隙が見られた。比較例１のバイメタルを実施例
１と同様にして剥離試験を行った結果、接合強度は測定
不能な程度に弱いものであった。従って、比較例１で得
られたバイメタルは、強い力のかかる機械部品には使用
できないものである。
【００２５】○比較例２ 実施例１と同一材料、同一形状のアキシャルプランジャ
ーポンプの斜板に何の前処理も施さずに溶射法で燐青銅
を０．５mmの厚さに付着させる。その後、該斜板を実施
例１と同一条件の熱処理を行ってバイメタルを得た。こ
のようにして製造されたバイメタルの剥離試験を行った
結果、接合強度は測定不能な程度に弱いものであった。
従って、比較例２で得られたバイメタルも強い力のかか
る機械部品には使用できないものである。
ーポンプの斜板に何の前処理も施さずに溶射法で燐青銅
を０．５mmの厚さに付着させる。その後、該斜板を実施
例１と同一条件の熱処理を行ってバイメタルを得た。こ
のようにして製造されたバイメタルの剥離試験を行った
結果、接合強度は測定不能な程度に弱いものであった。
従って、比較例２で得られたバイメタルも強い力のかか
る機械部品には使用できないものである。
【００２６】
【発明の効果】以上説明した如く、本発明によれば基材
金属が複雑形状であっても異種金属を均一に付着させる
ことができるばかりでなく、基材金属と異種金属とが金
属的に接合されるため強固な接合となる。従って、本発
明の製造方法で得られた複層金属材は相当に高荷重がか
かるアキシャルプランジャーポンプの斜板のような摺動
部品に使用しても、剥離を起こさず長期間にわたって信
頼ある摺動作用を呈するものとなる。
金属が複雑形状であっても異種金属を均一に付着させる
ことができるばかりでなく、基材金属と異種金属とが金
属的に接合されるため強固な接合となる。従って、本発
明の製造方法で得られた複層金属材は相当に高荷重がか
かるアキシャルプランジャーポンプの斜板のような摺動
部品に使用しても、剥離を起こさず長期間にわたって信
頼ある摺動作用を呈するものとなる。
【図１】本発明の複層金属材の製造方法で得られた鋳鋼
と燐青銅間の接合部の組織図
と燐青銅間の接合部の組織図
【図２】従来の複層金属材の製造方法で得られた鋳鋼と
燐青銅間の接合部の組織図
燐青銅間の接合部の組織図
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ２３Ｃ 4/08 Ｃ２３Ｃ 4/08 4/18 4/18 // Ｂ２３Ｋ 103:16 (72)発明者 出川 恒之 栃木県真岡市松山町１番地 千住金属工業 株式会社栃木事業所内 (72)発明者 今瀬 直行 愛知県小牧市大字下末字揚見503−９ イ マセウエル株式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】 基材金属の表面を清浄にする前処理を行
った後、基材金属表面に基材金属とは異種の第一金属を
溶射して付着させ、これらの金属を活性雰囲気中で基材
金属および第一金属の溶融温度よりも低い温度で一定時
間加熱する熱処理を施すことにより基材金属と第一金属
とを金属的に接合することを特徴とする複層金属材の製
造方法。 - 【請求項２】 基材金属の表面を清浄にする前処理を行
った後、基材金属表面に基材金属とは異種の第一金属を
溶射して付着させ、さらに第一金属表面に第一金属とは
異種の第二金属を溶射して付着させ、これらの金属を活
性雰囲気中で基材金属、第一金属、第二金属の全ての金
属の溶融温度よりも低い温度で一定時間加熱する熱処理
を施すことにより基材金属と第一金属、および第一金属
と第二金属とを金属的に接合することを特徴とする複層
金属材の製造方法。 - 【請求項３】 前記基材金属の前処理は、サンドブラス
ト処理、或いはサンドブラスト処理後、ワイヤーブラシ
での研磨処理であること特徴とする請求項１乃至２記載
の複層金属材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25823595A JP3425496B2 (ja) | 1995-09-12 | 1995-09-12 | 複層金属材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP25823595A JP3425496B2 (ja) | 1995-09-12 | 1995-09-12 | 複層金属材の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0976077A true JPH0976077A (ja) | 1997-03-25 |
| JP3425496B2 JP3425496B2 (ja) | 2003-07-14 |
Family
ID=17317407
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25823595A Expired - Fee Related JP3425496B2 (ja) | 1995-09-12 | 1995-09-12 | 複層金属材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3425496B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20160318118A1 (en) * | 2013-04-10 | 2016-11-03 | Aktiebolaget Skf | Method of joining two materials by diffusion welding |
| US10737354B2 (en) | 2013-04-09 | 2020-08-11 | Aktiebolaget Skf | Bearing component |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JPWO2014125621A1 (ja) | 2013-02-15 | 2017-02-02 | 千住金属工業株式会社 | 摺動部材の製造方法 |
| JP5713073B2 (ja) | 2013-09-27 | 2015-05-07 | 千住金属工業株式会社 | 摺動部材及び摺動部材の製造方法 |
| JP5713074B2 (ja) | 2013-09-27 | 2015-05-07 | 千住金属工業株式会社 | 摺動部材 |
-
1995
- 1995-09-12 JP JP25823595A patent/JP3425496B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10737354B2 (en) | 2013-04-09 | 2020-08-11 | Aktiebolaget Skf | Bearing component |
| US20160318118A1 (en) * | 2013-04-10 | 2016-11-03 | Aktiebolaget Skf | Method of joining two materials by diffusion welding |
| US9555500B2 (en) * | 2013-04-10 | 2017-01-31 | Aktiebolaget Skf | Method of joining two materials by diffusion welding |
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|---|---|
| JP3425496B2 (ja) | 2003-07-14 |
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