JPH10263783A - Wear resistant parts and manufacture thereof, and parts for casting machine and die casting machine using the same - Google Patents

Wear resistant parts and manufacture thereof, and parts for casting machine and die casting machine using the same

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JPH10263783A
JPH10263783A JP7608197A JP7608197A JPH10263783A JP H10263783 A JPH10263783 A JP H10263783A JP 7608197 A JP7608197 A JP 7608197A JP 7608197 A JP7608197 A JP 7608197A JP H10263783 A JPH10263783 A JP H10263783A
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JP
Japan
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metal
casting machine
wear
resistant
compound particles
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Withdrawn
Application number
JP7608197A
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Japanese (ja)
Inventor
Takanobu Nishimura
隆宣 西村
Masanori Kihata
正法 木畑
Masahiko Iwai
昌彦 岩井
Masahito Yada
雅人 矢田
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a wear resistant parts and a parts for casting machine which can stably maintain the wear resistance and the erosion resistance for a long term even in the case of using e.g. under such a severe condition as to contact with molten metal. SOLUTION: In the parts 1 having the wear resistant surface 1a needing the wear resistance or the contact surface with the molten metal and composed of composite dispersing at least one kind of compound grains selected from metal nitride, metal oxide, metal boride, metal carbide and these complex compound in metallic matrix, the compound grains are formed as inclined composition so that the vol. ratio of the compound grains in the metallic matrix reduces in the thickness direction of the parts from the wear resistant surface or the contact surface with the molten metal.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、耐磨耗性部品とそ
の製造方法、鋳造機用部品およびそれを用いたダイカス
ト機に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wear-resistant part, a method of manufacturing the same, a part for a casting machine, and a die-casting machine using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】Al等の軽金属材料からなるダイカスト
製品は、一対の金型により形成されたキャビティ内に、
射出スリーブに設けられた注湯口から注湯された金属溶
湯をプランジャで圧力充填することにより作製される。
このようなダイカスト製品の作製に用いられるコールド
チャンバ方式のダイカスト機においては、軽金属溶湯と
接触する射出スリーブや金型等の構成材料として、一般
的にSKD61工具鋼が用いられている。
2. Description of the Related Art A die-cast product made of a light metal material such as Al is placed in a cavity formed by a pair of dies.
It is manufactured by pressure filling a molten metal poured from a pouring port provided in an injection sleeve with a plunger.
In a cold-chamber die-casting machine used for manufacturing such a die-cast product, SKD61 tool steel is generally used as a constituent material of an injection sleeve, a mold, and the like, which come into contact with a light metal melt.

【0003】ところで、上述したSKD61工具鋼から
なるダイカスト部品は、そのままではAl系金属溶湯等
の金属溶湯と接触する面、例えばおおよそ円筒形状を有
する射出スリーブでは内周面(内径側表面)が、金属溶
湯により比較的短時間で浸食されてしまうため、金属溶
湯との接触面に窒化処理を施すことが一般的に行われて
いる。この窒化処理によって、SKD61工具鋼の表層
部分には厚さ約50〜200μm 程度の鉄やクロム等の窒化
物を含む窒化層が形成され、金属溶湯との反応が抑えら
れる。
[0003] By the way, the above-mentioned die-cast component made of SKD61 tool steel has a surface which is in contact with a molten metal such as an Al-based molten metal as it is, for example, an inner peripheral surface (inner diameter side surface) of an injection sleeve having a substantially cylindrical shape. Since the erosion by the molten metal occurs in a relatively short time, nitriding treatment is generally performed on the contact surface with the molten metal. By this nitriding treatment, a nitride layer containing a nitride such as iron or chromium having a thickness of about 50 to 200 μm is formed on the surface layer of the SKD61 tool steel, and the reaction with the molten metal is suppressed.

【0004】しかしながら、射出スリーブや金型等のダ
イカスト機部品は、例えば923K以上というような金属溶
湯と接触するため、窒素拡散が促進されて窒化層が分解
し、使用中に基材であるSKD61工具鋼が徐々に浸食
されるという問題がある。このように、従来の窒化処理
では使用中に窒化層の分解が進行するため、耐溶損性を
長期間にわたって安定に維持することができない。
However, die casting machine parts such as an injection sleeve and a mold come into contact with a molten metal such as 923 K or more, so that nitrogen diffusion is promoted and a nitride layer is decomposed. There is a problem that tool steel is gradually eroded. As described above, in the conventional nitriding treatment, the decomposition of the nitrided layer proceeds during use, so that the erosion resistance cannot be stably maintained for a long period of time.

【0005】上述した窒化処理に代えて浸炭処理を施す
ことも検討されているが、通常の浸炭処理では基材全体
に炭素が拡散してしまい、金属溶湯との反応を抑えられ
るような炭化物層を形成することはできない。このよう
なことから、ダイカスト機の射出スリーブや金型等の鋳
造機用部品には、Al系金属溶湯等の金属溶湯に対する
耐溶損性を向上させると共に、この耐溶損性の長期信頼
性を高めることが求められている。
[0005] Carburizing is also considered to be performed instead of the above-described nitriding. However, in a normal carburizing, carbon diffuses throughout the base material, and a carbide layer that can suppress the reaction with the molten metal can be suppressed. Cannot be formed. For this reason, components for casting machines such as injection sleeves and dies of die-casting machines are improved in erosion resistance to molten metal such as Al-based metal, and the long-term reliability of the erosion resistance is improved. Is required.

【0006】ここで、上記したような要望に対して、耐
溶損性や耐磨耗性に優れるセラミックス材料で射出スリ
ーブ等を作製したり、あるいは耐溶損性に優れるセラミ
ックス粉末とTi合金等の金属材料との複合材料、具体
的には粉末焼結を適用した複合材料で射出スリーブ等を
作製することが試みられている(1994年日本ダイカスト
会議論文集p121-125)。しかし、セラミックス材料から
なる射出スリーブ等は機械的強度や靭性が低く、これら
に起因して取扱いが困難とあると共に、信頼性の点でも
不十分であるという問題を有している。一方、セラミッ
クス粉末と金属材料との複合材料からなる射出スリーブ
等は、セラミックス単独のものよりは破壊靭性値等が向
上するものの、従来の粉末焼結を適用した複合材料はセ
ラミックス粉末が全体に分散されるため、通常の金属材
料に比べて脆くなることは避けられず、信頼性の低下を
招いてしまう。
In response to the above demands, injection sleeves and the like are made of a ceramic material having excellent erosion resistance and abrasion resistance, or ceramic powder having excellent erosion resistance and a metal such as Ti alloy. Attempts have been made to manufacture injection sleeves and the like from composite materials with materials, specifically, composite materials to which powder sintering has been applied (Japan Die Casting Conference, 1994, pp 121-125). However, an injection sleeve or the like made of a ceramic material has low mechanical strength and toughness, which makes it difficult to handle, and has a problem of insufficient reliability. On the other hand, injection sleeves made of a composite material of ceramic powder and a metal material have improved fracture toughness, etc., compared to ceramics alone.However, ceramic powder is dispersed throughout the composite material using conventional powder sintering. Therefore, it is unavoidable that the material becomes brittle as compared with a normal metal material, which causes a decrease in reliability.

【0007】一方、特にダイカスト機の射出スリーブに
は、プランジャチップの摺動に対する耐磨耗性が要求さ
れるが、従来の窒化処理を施したSKD61工具鋼では
表層部分に窒化層が存在する初期段階においては良好な
耐磨耗性を有するものの、窒化層の分解により硬度が低
下すると、磨耗が急激に進行してしまうという問題があ
る。このように、金属材料に対する表面窒化処理は、基
本的には耐磨耗性の向上に寄与するものの、窒化層の分
解が進行するような過酷な条件下では急激に磨耗が進行
してしまうというような問題を有している。
On the other hand, in particular, the injection sleeve of a die-casting machine is required to have abrasion resistance against sliding of a plunger tip. However, in the case of a conventional nitriding SKD61 tool steel, an initial nitride layer is present on the surface layer. Although it has good abrasion resistance at the stage, there is a problem that when the hardness is reduced by the decomposition of the nitride layer, the abrasion proceeds rapidly. As described above, although the surface nitriding treatment for the metal material basically contributes to the improvement of the wear resistance, the wear proceeds rapidly under severe conditions such as the decomposition of the nitride layer proceeds. It has such a problem.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】上述したように、表面
窒化処理等により耐摩耗性を付与した従来の耐摩耗性部
品においては、窒化層の分解が進行するような過酷な条
件下では急激に磨耗が進行してしまうというような問題
があった。特に、ダイカスト機の射出スリーブのよう
に、金属溶湯と直接接する鋳造機用部品においては、A
l系金属溶湯等との接触面の溶損が問題となっており、
金属溶湯に対する良好な耐溶損性を長期間にわたって維
持することが可能な鋳造機用部品が求められている。
As described above, in a conventional wear-resistant part provided with wear resistance by a surface nitriding treatment or the like, under severe conditions in which the decomposition of the nitrided layer progresses rapidly, There was a problem that abrasion progressed. In particular, in a casting machine part that comes in direct contact with a molten metal, such as an injection sleeve of a die casting machine, A
There is a problem of erosion of the contact surface with l-based metal melt, etc.
There is a need for a casting machine part that can maintain good erosion resistance to a molten metal for a long period of time.

【0009】本発明は、このような課題に対処するため
になされたもので、例えば金属溶湯と接触するような過
酷な条件下で使用される場合においても、耐磨耗性を長
期間にわたって安定して維持することが可能な耐磨耗性
部品およびその製造方法を提供することを目的としてお
り、またAl系金属溶湯等の金属溶湯に対する耐溶損性
に優れ、かつこの優れた耐溶損性を長期間にわたって維
持することが可能な鋳造機用部品、およひそれを用いた
信頼性に優れるダイカスト機を提供することを目的とし
ている。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to address such a problem, and has a stable abrasion resistance for a long period of time even when used under severe conditions such as contact with a molten metal. It is an object of the present invention to provide a wear-resistant part and a method for producing the same that can be maintained in a molten state, and have excellent erosion resistance to a molten metal such as an Al-based molten metal. An object of the present invention is to provide a casting machine part that can be maintained for a long period of time, and a highly reliable die casting machine using the same.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明の耐磨耗性部品
は、請求項1に記載したように、耐磨耗性が要求される
耐磨耗面を有し、金属窒化物、金属酸化物、金属硼化
物、金属炭化物およびこれらの複合化合物から選ばれた
少なくとも 1種の化合物粒子を、金属マトリックス中に
分散させた複合材料からなる耐磨耗性部品であって、前
記化合物粒子は、前記耐磨耗面から前記部品の肉厚方向
に、前記金属マトリックス中の前記化合物粒子の体積率
が減少するように、組成傾斜されていることを特徴とし
ている。本発明の耐磨耗性部品は、請求項2に記載した
ように、前記部品が筒状形状を有し、かつ前記筒状形状
の部品の内周面が前記耐磨耗面とされている場合に、特
に有効である。
According to the first aspect of the present invention, there is provided a wear-resistant part having a wear-resistant surface requiring abrasion resistance, a metal nitride, and a metal oxide. Abrasion-resistant parts comprising a composite material in which at least one compound particle selected from a compound, a metal boride, a metal carbide and a composite compound thereof is dispersed in a metal matrix, wherein the compound particles are The composition is characterized in that the composition is gradient from the wear-resistant surface to the thickness direction of the component so that the volume ratio of the compound particles in the metal matrix decreases. In the wear-resistant part of the present invention, as described in claim 2, the part has a cylindrical shape, and an inner peripheral surface of the cylindrical part is the wear-resistant surface. It is particularly effective in such cases.

【0011】本発明の耐磨耗性部品の製造方法は、請求
項3に記載したように、筒状形状を有し、その内周面側
に耐磨耗性が要求される耐磨耗面を有する耐磨耗性部品
を製造するにあたり、前記部品を主として構成する金属
マトリックス材料の溶湯中に、金属窒化物、金属酸化
物、金属硼化物、金属炭化物およびこれらの複合化合物
から選ばれる少なくとも 1種の化合物粒子を投入して、
複合材料溶湯を調整する工程と、前記複合材料溶湯を用
いて、遠心鋳造法により前記筒状形状の部品を作製する
工程とを有することを特徴としている。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a wear-resistant part, which has a cylindrical shape and has a wear-resistant surface whose inner peripheral surface is required to have wear resistance. In producing a wear-resistant part having the following, at least one selected from a metal nitride, a metal oxide, a metal boride, a metal carbide and a composite compound thereof is contained in a molten metal matrix material mainly constituting the part. Inject the seed compound particles,
The method is characterized by comprising a step of preparing a composite material melt and a step of producing the cylindrical component by centrifugal casting using the composite material melt.

【0012】本発明の鋳造機用部品は、請求項4に記載
したように、金属溶湯との接触面を有し、金属窒化物、
金属酸化物、金属硼化物、金属炭化物およびこれらの複
合化合物から選ばれた少なくとも 1種の化合物粒子を、
金属マトリックス中に分散させた複合材料かなる鋳造機
用部品であって、前記化合物粒子は、前記金属溶湯との
接触面から前記部品の肉厚方向に、前記金属マトリック
ス中の前記化合物粒子の体積率が減少するように、組成
傾斜されていることを特徴としている。本発明の鋳造機
用部品は、請求項5に記載したように、前記部品は筒状
形状を有し、前記筒状形状の部品の内周面が前記金属溶
湯との接触面とされている場合に、特に有効である。
A casting machine part according to the present invention has a contact surface with a molten metal, and comprises a metal nitride,
At least one compound particle selected from metal oxides, metal borides, metal carbides and composite compounds thereof,
A part for a casting machine made of a composite material dispersed in a metal matrix, wherein the compound particles are arranged such that a volume of the compound particles in the metal matrix in a thickness direction of the part from a contact surface with the molten metal. It is characterized in that the composition is graded so that the rate decreases. In the casting machine part of the present invention, as described in claim 5, the part has a cylindrical shape, and an inner peripheral surface of the cylindrical part is a contact surface with the molten metal. It is particularly effective in such cases.

【0013】また、本発明のダイカスト機は、請求項8
に記載したように、一方を移動可能とした一対の金型
と、前記一対の金型のうちの固定金型に接続され、注湯
受けおよび加圧シリンダを兼ねる射出スリーブと、前記
射出スリーブ内に注湯された金属溶湯を前記一対の金型
内に圧力充填するプランジャと、前記プランジャの駆動
機構とを具備するダイカスト機において、前記一対の金
型および射出スリーブから選ばれる少なくとも 1種は、
上記した本発明の鋳造機用部品からなることを特徴とし
ている。
Further, the die casting machine of the present invention is characterized in that
As described in the above, a pair of molds, one of which is movable, an injection sleeve connected to a fixed mold of the pair of molds, and also serves as a pouring receiver and a pressure cylinder, In a die casting machine including a plunger for pressure-filling the molten metal poured into the pair of dies and a driving mechanism for the plunger, at least one selected from the pair of dies and the injection sleeve includes:
It is characterized by comprising the casting machine part of the present invention described above.

【0014】本発明の耐摩耗性部品および鋳造機用部品
においては、高硬度を有することから優れた耐磨耗性を
示し、さらには耐溶損性等にも優れる化合物粒子を、金
属マトリックス中に肉厚方向に組成傾斜させて分散させ
た複合材料を用いている。このような複合材料によれ
ば、耐摩耗面や金属溶湯との接触面側に集中して存在す
る化合物粒子によって、部品の耐摩耗性や耐溶損性等を
十分に高めることができると共に、金属溶湯と接するよ
うな過酷な条件下で使用した場合においても、化合物粒
子の消失等による耐摩耗性や耐溶損性等の経時的な劣化
を抑制することができ、さらには金属マトリックスが本
来有する機械的強度や信頼性の低下を抑えることができ
る。
In the wear-resistant parts and casting machine parts of the present invention, compound particles having high hardness, exhibiting excellent wear resistance, and further having excellent erosion resistance and the like, are incorporated in a metal matrix. A composite material having a composition gradient in the thickness direction and dispersed is used. According to such a composite material, the wear resistance and erosion resistance of the component can be sufficiently increased by the compound particles concentrated on the wear-resistant surface and the contact surface side with the molten metal, and the metal material can be improved. Even when used under severe conditions such as contact with the molten metal, it is possible to suppress the deterioration over time such as abrasion resistance and erosion resistance due to the disappearance of the compound particles, etc. It is possible to suppress a decrease in target strength and reliability.

【0015】例えば、化合物粒子は通常金属マトリック
スに比べて熱膨張係数が低く、一般的なコーティグ層と
して化合物を形成した場合、上記した熱膨張差に基いて
容易に剥離してしまうが、本発明では化合物粒子を金属
マトリックス中に分散させ、さらに肉厚方向に組成傾斜
させているため、化合物粒子が集中して存在する耐摩耗
面や溶湯接触面近傍と内部との熱膨張差による割れや変
形等を防止することができる。また、化合物粒子を肉厚
方向に組成傾斜させているため、金属マトリックスの本
来の特性を十分に活かすことができる。
For example, compound particles usually have a lower coefficient of thermal expansion than a metal matrix, and when a compound is formed as a general coating layer, the compound particles are easily peeled off based on the above-mentioned difference in thermal expansion. In the above, the compound particles are dispersed in the metal matrix and the composition is graded in the thickness direction. Etc. can be prevented. Further, since the compound particles have a composition gradient in the thickness direction, the original characteristics of the metal matrix can be fully utilized.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施するための形
態について説明する。
Embodiments of the present invention will be described below.

【0017】まず、本発明の耐磨耗性部品の実施形態に
ついて図1を参照して説明する。図1に示す耐磨耗性部
品1は円筒形状を有しており、その内周面(内径側表
面)1aが耐磨耗面とされている。この耐磨耗性部品1
は、硬度が高く耐磨耗性に優れ、かつ軽量で、さらには
耐溶損性等に優れる、金属窒化物、金属酸化物、金属硼
化物、金属炭化物およびこれらの複合化合物から選ばれ
た少なくとも 1種の化合物粒子を、組成傾斜させて金属
マトリックス中に分散させた複合材料により構成されて
いる。
First, an embodiment of a wear-resistant component of the present invention will be described with reference to FIG. The wear-resistant component 1 shown in FIG. 1 has a cylindrical shape, and its inner peripheral surface (inner diameter side surface) 1a is a wear-resistant surface. This wear-resistant part 1
Is at least one selected from metal nitrides, metal oxides, metal borides, metal carbides, and composite compounds thereof, which have high hardness, excellent wear resistance, light weight, and excellent erosion resistance. It is composed of a composite material in which seed compound particles are dispersed in a metal matrix with a composition gradient.

【0018】すなわち、内周面1aの耐磨耗性や耐溶損
性等の向上に寄与する化合物粒子は、図2に示すよう
に、内周面1aから耐磨耗性部品1の肉厚t方向に、言
い換えると内周面1aから外周面1bに向けて金属マト
リックス中の化合物粒子の体積率が減少するように組成
傾斜されている。化合物粒子は内周面1aおよびその近
傍部分に集中して存在しており、内周面1aを含む表層
部分に化合物を高濃度に含有する領域(高濃度化合物領
域)2を形成している。
That is, as shown in FIG. 2, the compound particles which contribute to the improvement of the abrasion resistance, the erosion resistance and the like of the inner peripheral surface 1a are reduced from the inner peripheral surface 1a to the thickness t of the abrasion resistant part 1 as shown in FIG. In the direction, in other words, from the inner peripheral surface 1a to the outer peripheral surface 1b, the composition is gradient so that the volume ratio of the compound particles in the metal matrix decreases. The compound particles are concentrated on the inner peripheral surface 1a and the vicinity thereof, and form a region (high-concentration compound region) 2 containing the compound at a high concentration in the surface layer portion including the inner peripheral surface 1a.

【0019】上述したように、耐摩耗面としての内周面
1aを含む表層部分に高濃度化合物領域2が形成される
ように、耐磨耗性部品1内に化合物粒子を組成傾斜させ
て分散(存在)させることにより、化合物粒子が有する
硬度や耐磨耗性等に基いて、内周面1aに優れた耐磨耗
性や耐溶損性等を付与することができる。その上で、化
合物粒子を肉厚t方向に組成傾斜させているため、耐磨
耗性部品1を主として構成する金属マトリックスの脆化
等を抑制することができると共に、化合物粒子が集中し
て存在する高濃度化合物領域2と金属マトリックスが支
配的な領域(内部領域)との熱膨張差による割れや変形
等を防止することができる。
As described above, the compound particles are dispersed in the wear-resistant part 1 with a composition gradient so that the high-concentration compound region 2 is formed on the surface layer including the inner peripheral surface 1a as the wear-resistant surface. By making (present), the inner peripheral surface 1a can be provided with excellent abrasion resistance, erosion resistance, and the like based on the hardness, abrasion resistance, and the like of the compound particles. In addition, since the compound particles have a composition gradient in the thickness t direction, embrittlement of the metal matrix mainly constituting the wear-resistant part 1 can be suppressed, and the compound particles are concentrated. Cracking or deformation due to a difference in thermal expansion between the high-concentration compound region 2 and the region (inner region) where the metal matrix is dominant can be prevented.

【0020】すなわち、化合物粒子を金属マトリックス
全体に分散させた場合には、化合物粒子により金属マト
リックスが脆くなることが避けられないが、この実施形
態のように化合物粒子を組成傾斜させることによって、
外周面1bに近い領域では化合物粒子の体積率が低い、
もしくは化合物粒子がほとんど存在しないため、このよ
うな領域で金属マトリックスが本来有する特性を十分に
得ることができる。従って、耐磨耗性部品1全体として
は金属マトリックスによる機械的強度等を十分に維持す
ることができ、信頼性の低下等を防止することが可能と
なる。
That is, when the compound particles are dispersed throughout the metal matrix, it is inevitable that the metal particles become brittle due to the compound particles. However, by compounding the compound particles as in this embodiment,
In a region near the outer peripheral surface 1b, the volume ratio of the compound particles is low,
Alternatively, since the compound particles are scarcely present, the properties inherent to the metal matrix can be sufficiently obtained in such a region. Accordingly, the mechanical strength and the like of the metal matrix as a whole can be sufficiently maintained as the wear-resistant component 1 as a whole, and a decrease in reliability and the like can be prevented.

【0021】また、化合物粒子を例えばコーティング層
として存在させた場合には、上記した脆さの問題は解決
できるものの、通常化合物粒子は金属マトリックスに比
べて熱膨張係数が大きいため、化合物コーティング層と
金属マトリックスとの熱膨張差に起因して、例えば金属
溶湯と接するような温度変化が大きい条件下では、化合
物コーティング層が容易に剥離してしまう。一方、この
実施形態のように化合物粒子を金属マトリックス中に分
散させ、さらには化合物粒子の分散量を組成傾斜させる
ことによって、内周面1aを含む表層部分に存在する高
濃度化合物領域2と金属マトリックスが支配的な領域
(内部領域)との熱膨張差を緩和することができる。従
って、高濃度化合物領域2に起因する割れや変形等が防
止でき、高濃度化合物領域2による耐摩耗性や耐溶損性
等を長期間にわたって安定して得ることが可能となる。
When the compound particles are present, for example, as a coating layer, although the above-mentioned problem of brittleness can be solved, the compound particles usually have a larger coefficient of thermal expansion than the metal matrix, so Due to the difference in thermal expansion from the metal matrix, the compound coating layer is easily peeled off under a large temperature change such as in contact with the molten metal. On the other hand, the compound particles are dispersed in the metal matrix as in this embodiment, and further, the dispersion amount of the compound particles is made to have a composition gradient, so that the high concentration compound region 2 existing in the surface layer portion including the inner peripheral surface 1a and the metal are dispersed. The difference in thermal expansion from the region where the matrix is dominant (the internal region) can be reduced. Accordingly, cracking, deformation, and the like caused by the high-concentration compound region 2 can be prevented, and abrasion resistance, erosion resistance, and the like by the high-concentration compound region 2 can be stably obtained over a long period of time.

【0022】上述したような化合物粒子には、金属窒化
物粒子、金属酸化物粒子、金属硼化物粒子、金属炭化物
粒子、およびこれらの複合化合物粒子から選ばれる少な
くとも 1種が用いられる。金属窒化物としては、窒化ケ
イ素(Si3 4 )、窒化アルミニウム(AlN)、窒
化チタン(TiN)、窒化クロム(CrN)等が例示さ
れる。金属酸化物としては、アルミナ(Al2 3 )、
酸化クロム(Cr2 3 )、酸化セリウム(Ce
2 3 )、マグネシア(MgO)等が、金属硼化物とし
ては硼化鉄(FeB)、硼化クロム(CrB)、硼化ジ
ルコニウム(ZrB)等が、金属炭化物としては炭化ク
ロム(Cr2 7 )、炭化チタン(TiC)、炭化ジル
コニウム(ZrV)、炭化バナジウム(VC)等が挙げ
られる。
As the compound particles as described above, at least one selected from metal nitride particles, metal oxide particles, metal boride particles, metal carbide particles, and composite compound particles thereof is used. Examples of the metal nitride include silicon nitride (Si 3 N 4 ), aluminum nitride (AlN), titanium nitride (TiN), and chromium nitride (CrN). As the metal oxide, alumina (Al 2 O 3 ),
Chromium oxide (Cr 2 O 3 ), cerium oxide (Ce
2 O 3 ), magnesia (MgO) and the like; metal borides such as iron boride (FeB), chromium boride (CrB) and zirconium boride (ZrB); and metal carbide as chromium carbide (Cr 2 O). 7 ), titanium carbide (TiC), zirconium carbide (ZrV), vanadium carbide (VC) and the like.

【0023】これら金属化合物粒子はいずれも高硬度を
有し、優れた耐磨耗性を示すものであり、さらには耐溶
損性等にも優れるものである。さらに、いずれも比重が
7以下とFe基合金等に比べて軽量であるという特徴を
有している。このように、化合物粒子は軽量であるた
め、後に詳述する遠心鋳造法を適用することによって、
上述したような組成傾斜させた分散状態を容易に得るこ
とができる。
All of these metal compound particles have high hardness, exhibit excellent abrasion resistance, and are also excellent in erosion resistance and the like. In addition, both have specific gravity
7 or less, which is lighter than Fe-based alloys and the like. As described above, since the compound particles are lightweight, by applying the centrifugal casting method described in detail below,
The dispersion state having the composition gradient as described above can be easily obtained.

【0024】上述した化合物粒子としては、平均粒子径
が30〜 500μm の範囲のものが好ましく用いられる。化
合物粒子の平均粒子径が30μm 未満であると、耐磨耗性
等の向上効果を十分に得ることができないおそれがある
と共に、後述する遠心鋳造法での集中化が困難となる。
一方、化合物粒子の平均粒子径が 500μm を超えると、
脱落等が生じやすくなると共に、遠心鋳造法を適用する
際に溶湯中に投入しても浮上してしまい、均一に分散さ
せることが困難となる。特に、遠心鋳造法で化合物粒子
を内周面1a側に集中して存在させるためには、化合物
粒子の平均粒子径は 100μm 以上とすることが望まし
い。
As the above-mentioned compound particles, those having an average particle diameter in the range of 30 to 500 μm are preferably used. If the average particle size of the compound particles is less than 30 μm, the effect of improving the abrasion resistance or the like may not be sufficiently obtained, and it may be difficult to concentrate the particles by a centrifugal casting method described later.
On the other hand, when the average particle size of the compound particles exceeds 500 μm,
Dropping and the like are likely to occur, and when centrifugal casting is applied, even if it is thrown into a molten metal, it floats, making it difficult to uniformly disperse. In particular, in order for the compound particles to be concentrated on the inner peripheral surface 1a side by the centrifugal casting method, it is desirable that the compound particles have an average particle diameter of 100 μm or more.

【0025】また、化合物粒子は金属マトリックス中
に、全体量として 2〜10体積% の範囲で分散させること
が好ましい。全体量としての化合物粒子の体積率が 2体
積% 未満であると、組成傾斜させた場合においても、耐
磨耗面の特性向上効果を十分に得ることができないおそ
れがあり、一方10体積% を超えると金属マトリックスが
脆くなりやすくなる。
The compound particles are preferably dispersed in the metal matrix in a total amount of 2 to 10% by volume. If the volume ratio of the compound particles as a whole is less than 2% by volume, even when the composition is gradient, the effect of improving the characteristics of the wear-resistant surface may not be sufficiently obtained. If it exceeds, the metal matrix tends to become brittle.

【0026】さらに、化合物粒子の組成傾斜の度合いと
しては、耐磨耗面(この実施形態では内周面1a)から
肉厚tの 1/4〜 1/2程度の範囲に高濃度化合物領域2が
形成されるようにすることが好ましい。高濃度化合物領
域2の厚さが厚すぎると、上記した熱膨張差を十分に緩
和することができないおそれがあり、一方あまり薄いと
耐磨耗面の耐摩耗性や対溶存性等の特性を十分に向上さ
せることができない場合がある。このような高濃度化合
物領域2における化合物粒子の体積率は 5〜30体積% 程
度とすることによって、耐磨耗面の特性を十分に高め、
かつそのような特性を長期間にわたって安定して維持す
ることが可能となる。
Further, the degree of the composition gradient of the compound particles ranges from the abrasion-resistant surface (the inner peripheral surface 1a in this embodiment) to about 1/4 to 1/2 of the wall thickness t. Is preferably formed. If the thickness of the high-concentration compound region 2 is too large, the above-mentioned difference in thermal expansion may not be able to be sufficiently reduced. On the other hand, if the thickness is too small, characteristics such as abrasion resistance of the abrasion-resistant surface and compatibility with dissolution may be reduced. In some cases, it cannot be improved sufficiently. By setting the volume ratio of the compound particles in such a high-concentration compound region 2 to about 5 to 30% by volume, the characteristics of the wear-resistant surface can be sufficiently enhanced,
In addition, such characteristics can be stably maintained over a long period of time.

【0027】耐磨耗性部品1を主として構成する金属マ
トリックスは、耐磨耗性部品1の用途等に応じて適宜選
択されるものであるが、特に鋳鉄や鋳鋼等のFe基合金
が機械的強度や耐磨耗性等の点から好ましく用いられ
る。特に、耐磨耗性部品1の作製に遠心鋳造法を適用す
る場合には、鋳鉄や鋳鋼系の組成を満足するFe基合金
が好ましく用いられる。
The metal matrix mainly constituting the wear-resistant part 1 is appropriately selected according to the use of the wear-resistant part 1 and the like. In particular, an Fe-based alloy such as cast iron or cast steel is mechanically used. It is preferably used from the viewpoint of strength and abrasion resistance. In particular, when the centrifugal casting method is applied to the production of the wear-resistant component 1, a cast iron or an Fe-based alloy satisfying a cast steel composition is preferably used.

【0028】上述した耐磨耗性部品1は遠心鋳造法を適
用することによって、容易にかつ再現性よく得ることが
できる。上述したように、化合物粒子は金属マトリック
スを構成する例えばFe基合金等に比べて比重が小さい
ため、遠心鋳造法で凝固させると化合物粒子が回転中心
側に集まり、回転中心側に傾斜的に化合物粒子が高濃度
に存在する領域(高濃度化合物領域2)を形成すること
ができる。
The above-described wear-resistant part 1 can be easily and reproducibly obtained by applying a centrifugal casting method. As described above, since the compound particles have a lower specific gravity than, for example, an Fe-based alloy or the like constituting a metal matrix, when solidified by centrifugal casting, the compound particles gather at the rotation center side, and the compound particles are inclined to the rotation center side. A region where the particles exist at a high concentration (high concentration compound region 2) can be formed.

【0029】すなわち、まずFe基合金等の金属マトリ
ックス材料の溶湯(金属溶融)中に、上述した金属窒化
物、金属酸化物、金属硼化物、金属炭化物およびこれら
の複合化合物から選ばれる少なくとも 1種の化合物粒子
を投入して、複合材料溶湯(混濁溶湯)を調整する。化
合物粒子の形状や投入量(分散量)等は前述した通りで
ある。
That is, first, at least one selected from the above-mentioned metal nitrides, metal oxides, metal borides, metal carbides and composite compounds thereof is introduced into a molten metal (metal melt) of a metal matrix material such as an Fe-based alloy. Is charged to prepare a composite material melt (turbid melt). The shape and the input amount (dispersion amount) of the compound particles are as described above.

【0030】このような複合材料溶湯を用いて、例えば
図3に示すような横型の遠心鋳造装置で耐磨耗性部品1
を作製する。図3に示す遠心鋳造装置11は、ローラ1
2上に鋳枠13に保持された所望形状の鋳型14が配置
される。そして、鋳型14の側面に配置された溶湯受け
15から、ローラ12で回転されている鋳型14内に、
複合材料溶湯(混濁溶湯)16が注入される。ここで、
鋳型14としては化合物粒子を組成傾斜させるのに適度
な凝固速度が得られる砂型を用いることが好ましく、ま
た鋳型14の回転数はその直径等にもよるが、 600〜 1
500rpm程度とすることが好ましい。すなわち、砂型を用
いた場合には、重力倍数が60〜 75G程度となるように条
件を設定することが好ましい。
Using such a molten composite material, the wear-resistant part 1 is formed by a horizontal centrifugal casting machine as shown in FIG.
Is prepared. The centrifugal casting device 11 shown in FIG.
A mold 14 having a desired shape held by a casting flask 13 is disposed on the mold 2. Then, from the molten metal receiver 15 arranged on the side surface of the mold 14,
A composite material melt (turbid melt) 16 is injected. here,
As the mold 14, it is preferable to use a sand mold capable of obtaining an appropriate coagulation rate for causing the compound particles to have a composition gradient, and the number of revolutions of the mold 14 depends on its diameter and the like.
Preferably, it is set to about 500 rpm. That is, when a sand mold is used, it is preferable to set conditions so that the gravity multiple is about 60 to 75G.

【0031】上記したような遠心鋳造装置11において
は、回転している鋳型14内に複合材料溶湯(混濁溶
湯)16を注入し、回転させながら複合材料溶湯16を
凝固させることによって、耐磨耗性部品が作製させる。
この凝固の際に、比重が大きい金属成分から凝固し、比
重が小さい化合物粒子は回転中心側、すなわち円筒状の
耐磨耗性部品1の場合には内周面1a側に集中し、内周
面1aを含む表層部分の化合物粒子の体積率が大きくな
る。このようにして、内周面1aを含む表層部分に高濃
度化合物領域2が形成され、この領域から肉厚方向に化
合物粒子の体積率が傾斜した複合材料が得られる。
In the centrifugal casting apparatus 11 as described above, the molten composite material (turbid molten metal) 16 is poured into the rotating mold 14, and the molten composite material 16 is solidified while rotating. To produce a functional part.
At the time of the solidification, the metal particles having a large specific gravity are solidified, and the compound particles having a small specific gravity are concentrated on the rotation center side, that is, in the case of the cylindrical wear-resistant part 1, on the inner peripheral surface 1a side. The volume fraction of the compound particles in the surface layer portion including the surface 1a increases. Thus, the high-concentration compound region 2 is formed in the surface layer portion including the inner peripheral surface 1a, and a composite material in which the volume ratio of the compound particles is inclined in the thickness direction is obtained from this region.

【0032】上述した遠心鋳造に際して、粒子径が異な
る 2種以上の化合物粒子を用いることも有効である。粒
子径が比較的大きな化合物粒子は回転中心側に集中しや
すく、また粒子径が比較的小さな化合物粒子は肉厚部分
に分散しやすいため、化合物粒子の組成傾斜程度を調整
することができる。
In the above-mentioned centrifugal casting, it is also effective to use two or more kinds of compound particles having different particle diameters. Compound particles having a relatively large particle diameter tend to be concentrated on the rotation center side, and compound particles having a relatively small particle diameter are easily dispersed in a thick portion, so that the composition gradient of the compound particles can be adjusted.

【0033】耐摩耗性部品1の形状は、上記したような
遠心鋳造法を適用する上で円筒のような筒状形状を有し
ていることが好ましいが、これに限られるものではな
く、例えば円筒状の鋳造品の外周形状を加工したり、あ
るいは円筒状の鋳造品を切断加工する等によって、各種
形状の耐摩耗性部品を得ることができる。このように、
本発明は各種形状の耐摩耗性部品に対して適用可能であ
る。
The shape of the wear-resistant part 1 is preferably a cylindrical shape such as a cylinder in applying the centrifugal casting method as described above, but is not limited thereto. By processing the outer peripheral shape of the cylindrical casting, or cutting the cylindrical casting, wear-resistant parts having various shapes can be obtained. in this way,
The present invention is applicable to wear-resistant parts of various shapes.

【0034】次に、本発明の鋳造機用部品およびダイカ
スト機の実施形態について、図4および図5を参照して
説明する。図4は本発明の一実施形態によるダイカスト
機の概略構成を示す図であり、図5はその要部を拡大し
て示す図である。これらの図において、21は可動型2
2と固定型23とで一対の金型であり、この一対の金型
21によりキャビティ24が形成される。固定型23内
には、金型の一種として鋳込み口ブッシュ25がキャビ
ティ24と接続するように設けられている。また、鋳込
み口ブッシュ25には、射出スリーブ26が接続されて
おり、この射出スリーブ26はプラテン27によって支
持されている。
Next, an embodiment of a casting machine part and a die casting machine according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of a die casting machine according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is an enlarged view showing a main part thereof. In these figures, reference numeral 21 denotes a movable mold 2
2 and a fixed mold 23 constitute a pair of molds, and the pair of molds 21 form a cavity 24. In the fixed mold 23, a casting port bush 25 is provided as a kind of mold so as to be connected to the cavity 24. An injection sleeve 26 is connected to the casting port bush 25, and the injection sleeve 26 is supported by a platen 27.

【0035】射出スリーブ26には注湯口28が設けら
れており、この注湯口28からAl系金属溶湯等の軽金
属溶湯が注湯される。射出スリーブ26内には、プラン
ジャチップ29が移動可能に配置されており、プランジ
ャチップ29には油圧シリンダ30等のプランジャ駆動
機構により駆動されるプランジャロッド31が連結され
ている。注湯口28から注湯された軽金属溶湯は、油圧
シリンダ30を動作させることによって、プランジャチ
ップ29によりキャビティ24内に加圧充填される。
The injection sleeve 26 is provided with a pouring port 28 through which a light metal melt such as an Al-based metal melt is poured. A plunger tip 29 is movably disposed in the injection sleeve 26, and a plunger rod 31 driven by a plunger drive mechanism such as a hydraulic cylinder 30 is connected to the plunger tip 29. The light metal melt poured from the pouring port 28 is pressure-filled into the cavity 24 by the plunger tip 29 by operating the hydraulic cylinder 30.

【0036】可動型22は油圧シリンダ32等の型移動
機構により移動可能とされている。この可動型22が所
定方向に移動する際に、キャビティ24内に作製された
ダイカスト製品は固定された押出しロッド33により型
から排出される。
The movable mold 22 is movable by a mold moving mechanism such as a hydraulic cylinder 32. When the movable mold 22 moves in a predetermined direction, the die-cast product produced in the cavity 24 is discharged from the mold by a fixed extrusion rod 33.

【0037】上述したようなダイカスト機において、射
出スリーブ26の内周面26aには軽金属溶湯との接触
面となるために耐溶損性が求められると共に、プランジ
ャチップ29と摺動するために耐磨耗性を有することが
必要である。このように、射出スリーブ26の内周面2
6aは、軽金属溶湯との接触面であると共に、耐磨耗性
が要求される耐磨耗面でもあり、またその形状もおおよ
そ円筒形状を有しているため、本発明の鋳造機用部品お
よび耐磨耗性部品として好適である。
In the above-described die-casting machine, the inner peripheral surface 26a of the injection sleeve 26 is required to have erosion resistance because it is to be in contact with the light metal melt, and is to be polished to slide with the plunger tip 29. It is necessary to have wear properties. Thus, the inner peripheral surface 2 of the injection sleeve 26
6a is a contact surface with the molten light metal, and is also a wear-resistant surface required to have abrasion resistance, and has a roughly cylindrical shape. It is suitable as a wear-resistant part.

【0038】この実施形態においては、内周面26aを
含む表層部分に高濃度化合物領域が形成されるように、
金属窒化物、金属酸化物、金属硼化物、金属炭化物およ
びこれらの複合化合物から選ばれた少なくとも 1種の化
合物粒子を組成傾斜させて金属マトリックス中に分散さ
せた複合材料で、射出スリーブ26を構成している。こ
の複合材料の具体的な構成については、前述した耐磨耗
性部品の実施形態と同様である。
In this embodiment, a high-concentration compound region is formed in the surface layer including the inner peripheral surface 26a.
The injection sleeve 26 is composed of a composite material in which at least one compound particle selected from metal nitrides, metal oxides, metal borides, metal carbides and composite compounds thereof is dispersed in a metal matrix with a composition gradient. doing. The specific configuration of this composite material is the same as in the above-described embodiment of the wear-resistant component.

【0039】射出スリーブ26の内周面26aおよびそ
の近傍部分に集中して存在する化合物粒子は、前述した
ように硬度が高く耐磨耗性に優れ、かつ耐溶損性に優れ
るため、射出スリーブ26の内周面26aに優れた耐磨
耗性や耐溶損性等を付与することができる。さらに、化
合物粒子は一般的な金属材料に比べて熱伝導率が低いた
め、射出スリーブ26の内周面26aの保温性を高める
こともできる。
The compound particles concentrated on the inner peripheral surface 26a of the injection sleeve 26 and the vicinity thereof have high hardness, excellent abrasion resistance, and excellent erosion resistance as described above. Excellent abrasion resistance, erosion resistance and the like can be imparted to the inner peripheral surface 26a. Furthermore, since the compound particles have a lower thermal conductivity than a general metal material, the heat retaining property of the inner peripheral surface 26a of the injection sleeve 26 can be enhanced.

【0040】すなわち、射出スリーブ26の内周面26
aを含む表層部分に形成された高濃度化合物領域は、軽
金属溶湯に対して溶損バリヤ層として機能し、プランジ
ャチップ29に対しては耐磨耗層として機能し、さらに
は保温層としての機能をも有するものである。
That is, the inner peripheral surface 26 of the injection sleeve 26
The high-concentration compound region formed in the surface layer portion containing a functions as a erosion barrier layer for the light metal melt, functions as a wear-resistant layer for the plunger tip 29, and further functions as a heat insulating layer. Is also provided.

【0041】そして、前述したように化合物粒子を肉厚
方向に組成傾斜させていることに基いて、化合物粒子が
集中して存在する高濃度化合物領域2と金属マトリック
スが支配的な領域(内部領域)との熱膨張差による割れ
や変形等を防止することができると共に、射出スリーブ
26を主として構成する金属マトリックスの脆化等を抑
制することができるため、射出スリーブ26の機械的信
頼性を向上させた上で、軽金属溶湯による射出スリーブ
26の溶損およびプランジャチップ29との摺動等によ
り損耗を長期間にわたって安定して抑制することができ
る。これらによって、射出スリーブ26の寿命を大幅に
向上させることができ、さらにはそれを用いたダイカス
ト機の長期信頼性を高めることが可能となる。
As described above, based on the fact that the composition of the compound particles is inclined in the thickness direction, the high concentration compound region 2 where the compound particles are concentrated and the region where the metal matrix is dominant (the internal region) ) Can be prevented from being cracked or deformed due to the difference in thermal expansion, and embrittlement of the metal matrix mainly constituting the injection sleeve 26 can be suppressed, so that the mechanical reliability of the injection sleeve 26 is improved. After that, the wear of the injection sleeve 26 due to the light metal melt and the sliding with the plunger tip 29 can be stably suppressed over a long period of time. As a result, the life of the injection sleeve 26 can be significantly improved, and the long-term reliability of a die casting machine using the same can be improved.

【0042】なお、射出スリーブ26の内周面26aに
は、従来のSKD61材と同様に窒化処理を施してもよ
い。化合物粒子の分散と窒化処理を併用することによっ
て、さらに耐溶損性を高めることができる。
The inner peripheral surface 26a of the injection sleeve 26 may be subjected to a nitriding treatment as in the case of the conventional SKD61 material. By using both the dispersion of the compound particles and the nitriding treatment, the erosion resistance can be further increased.

【0043】ここで、射出スリーブ26の保温性は高濃
度化合物領域の形成のみならず、射出スリーブ26全体
として高めることが好ましい。これは射出スリーブ26
の保温性を高めることによって、軽金属溶湯の凝固等に
伴う凝固相の巻込みや湯流れの阻害等といった不具合の
発生を防止するためである。このようなことから、射出
スリーブ26を構成する金属マトリックスには、熱伝導
率が30W/m K 以下の金属材料を用いることが好ましい。
さらに、射出スリーブ26の熱変形による割れやプラン
ジャチップ29とのかじり等を防止する上で、金属マト
リックスには室温から623Kの範囲の熱膨張係数が15×10
-6/K以下の金属材料を用いることが好ましい。金属マト
リックスの熱膨張係数は10〜15×10-6/Kの範囲であるこ
とがさらに好ましい。
Here, it is preferable that the heat retaining property of the injection sleeve 26 is enhanced not only by forming the high concentration compound region but also as a whole of the injection sleeve 26. This is injection sleeve 26
This is to prevent the occurrence of problems such as entrainment of a solidification phase and obstruction of the flow of the molten metal due to solidification of the molten light metal by increasing the heat retention of the molten metal. For this reason, it is preferable to use a metal material having a thermal conductivity of 30 W / m K or less for the metal matrix forming the injection sleeve 26.
Furthermore, in order to prevent cracks due to thermal deformation of the injection sleeve 26 and galling with the plunger tip 29, the metal matrix has a thermal expansion coefficient of 15 × 10
It is preferable to use a metal material of -6 / K or less. More preferably, the coefficient of thermal expansion of the metal matrix is in the range of 10 to 15 × 10 −6 / K.

【0044】上記した熱伝導率が30W/m K 以下の金属材
料としては、オーステナイト系ステンレス鋼が知られて
いるが、これは熱膨張係数が18×10-6/Kと高いため、例
えばNiおよびCoから選ばれる少なくとも 1種を25〜
45重量% 程度の範囲で含有する低膨張Fe基合金を用い
ることが好ましい。このような低膨張Fe基合金として
は、インバー合金(Fe− 36wt%Ni)、スーパーイン
バー合金(Fe− 31wt%Ni−5wt%Co)、コバール合
金(Fe− 29wt%Ni− 17wt%Co)、42アロイ(Fe
− 42wt%Ni)等も知られているが、前述した遠心鋳造
を適用する上で低膨張鋳鉄が特に好ましく用いられる。
An austenitic stainless steel is known as a metal material having a thermal conductivity of 30 W / m K or less. However, since the thermal expansion coefficient is as high as 18 × 10 −6 / K, for example, Ni And at least one selected from Co and 25 to
It is preferable to use a low expansion Fe-based alloy containing about 45% by weight. Examples of such a low expansion Fe-based alloy include an invar alloy (Fe-36wt% Ni), a super-invar alloy (Fe-31wt% Ni-5wt% Co), a Kovar alloy (Fe-29wt% Ni-17wt% Co), 42 alloy (Fe
-42 wt% Ni) is also known, but low expansion cast iron is particularly preferably used in applying the above-mentioned centrifugal casting.

【0045】上記低膨張鋳鉄の具体例としては、 0.1〜
1.0重量% のC、 3.0〜 7.0重量%のSi、 0.1〜 1.0
重量% のMn、 1.0重量% 以下のMgおよび 5.0〜40重
量%のNiを含み、残部がFeおよび不可避不純物から
なる低膨張鋳鉄が挙げられる。また必要に応じて、C
r、Mo、W、V、Nb、Τa、Τi、Zr等から選ば
れる少なくとも 1種を 4重量% 以下程度添加してもよ
い。
Specific examples of the low expansion cast iron include 0.1 to
1.0 wt% C, 3.0-7.0 wt% Si, 0.1-1.0
Low-expansion cast iron containing 0.1% by weight of Mn, 1.0% by weight or less of Mg, and 5.0 to 40% by weight of Ni, with the balance being Fe and unavoidable impurities. If necessary, C
At least one selected from the group consisting of r, Mo, W, V, Nb, Τa, Τi and Zr may be added in an amount of about 4% by weight or less.

【0046】Niは低熱膨張性および低熱伝導性を付与
する成分であり、Ni含有量が 5.0重量% 未満あるいは
40重量% を超えると、いずれも熱膨張係数や熱伝導率の
低減効果を十分に得ることができない。Siは酸素濃度
の低減と流動性の改善に寄与すると共に、Fe基合金に
低熱膨張性や低熱伝導性を付与する成分である。Siの
含有量が 7.0重量% を超えるとSi化合物を多量に形成
して、これらの特性を低下させるため、Si含有量は 7
重量% 以下とすることが好ましい。
Ni is a component imparting low thermal expansion and low thermal conductivity, and has a Ni content of less than 5.0% by weight or
If it exceeds 40% by weight, the effect of reducing the thermal expansion coefficient and the thermal conductivity cannot be sufficiently obtained. Si is a component that contributes to a reduction in oxygen concentration and an improvement in fluidity, and also imparts low thermal expansion and low thermal conductivity to the Fe-based alloy. If the Si content exceeds 7.0% by weight, a large amount of Si compounds are formed, and these characteristics are deteriorated.
% By weight or less.

【0047】C、Mn、Mgは鋳鉄の基礎成分である。
Cは一般鋳鉄並みの鋳造性と切削加工性を付与する成分
であり、Cの含有量が 1.0重量% を超えると強度の低下
を招く。Mnは脱酸剤や耐食性向上成分として機能する
が、Mnの含有量が 1.0重量% を超えると熱膨張係数が
増大するため、Mnの含有量は 1.0重量% 以下とするこ
とが好ましい。Mgは黒鉛を球状化する成分であり、M
gの含有量が 1.0重量% を超えると低熱膨張性と加工性
の低下を招くことになる。
C, Mn and Mg are basic components of cast iron.
C is a component that imparts castability and machinability similar to ordinary cast iron. If the content of C exceeds 1.0% by weight, the strength is reduced. Mn functions as a deoxidizing agent and a component for improving corrosion resistance. However, if the content of Mn exceeds 1.0% by weight, the coefficient of thermal expansion increases. Therefore, the content of Mn is preferably 1.0% by weight or less. Mg is a component that spheroidizes graphite.
If the content of g exceeds 1.0% by weight, low thermal expansion properties and a decrease in workability are caused.

【0048】化合物粒子を組成傾斜させて金属マトリッ
クス中に分散させた複合材料で構成するダイカスト機部
品としては、上述した射出スリーブ26に限らず、同様
に軽金属溶湯との接触面を有する鋳込み口ブッシュ2
5、金型21に対しても有効である。さらに、本発明の
鋳造機用部品は上述したようなダイカスト機部品に限ら
ず、例えば低圧鋳造用のストーク等に適用することも可
能である。特に、円筒状の内周面が金属溶湯との接触面
となる鋳造機用部品に対して好適である。
The die-casting machine component made of a composite material in which compound particles are gradient-dispersed and dispersed in a metal matrix is not limited to the injection sleeve 26 described above, but also a casting bush having a contact surface with a light metal melt. 2
5. It is also effective for the mold 21. Further, the casting machine component of the present invention is not limited to the die casting machine component as described above, but can be applied to, for example, a stalk for low pressure casting. In particular, it is suitable for a casting machine part in which the cylindrical inner peripheral surface is a contact surface with the molten metal.

【0049】[0049]

【実施例】次に、本発明の具体的な実施例について説明
する。
Next, specific examples of the present invention will be described.

【0050】実施例1 表1に示す組成を有するFe基合金(低膨張鋳鉄)を、
高周波溶解炉で溶解した。このFe基合金の熱伝導率K
は約25W/m K であり、室温から623Kの範囲の熱膨張係数
は11×10-6/Kである。
Example 1 An Fe-based alloy (low expansion cast iron) having a composition shown in Table 1 was used.
Melting was performed in a high frequency melting furnace. Thermal conductivity K of this Fe-based alloy
Is about 25 W / m K and the coefficient of thermal expansion from room temperature to 623 K is 11 × 10 −6 / K.

【0051】[0051]

【表1】 上記したようなFe基合金の溶湯に体積率で5%のアルミ
ナ粒子を投入して複合材料溶湯とし、図3に示した遠心
鋳造装置を用いて、図5に示したような形状を有する射
出スリーブを作製した。射出スリーブの鋳物寸法は、外
径 105mm、内径45mm、長さ 360mmであり、加工後寸法は
外径 100mm、内径60mm、長さ 350mmとした。アルミナ粒
子としては、平均粒子径が 100μm と 240μm の 2種類
の粒子を50%ずつ混合したものを用いた。遠心鋳造装置
には射出スリーブ形状に応じた砂型を装着した。
[Table 1] 5% by volume alumina particles are put into the Fe-based alloy melt as described above to form a composite material melt, and the injection having the shape as shown in FIG. 5 is performed using the centrifugal casting apparatus shown in FIG. A sleeve was made. The casting dimensions of the injection sleeve were 105 mm outside diameter, 45 mm inside diameter, and 360 mm length, and the dimensions after processing were 100 mm outside diameter, 60 mm inside diameter, and 350 mm length. As the alumina particles, those obtained by mixing two types of particles having an average particle diameter of 100 μm and 240 μm by 50% were used. A sand mold corresponding to the shape of the injection sleeve was attached to the centrifugal casting device.

【0052】具体的には、まず溶湯量に対して 5体積%
のアルミナ粒子を、約 1823KのFe基合金溶湯を入れた
トリベ中に投入して撹拌し、直ちにトリベから 1000rpm
で回転している遠心鋳造装置の注湯受けを通して鋳込ん
だ。約10分間回転させた後、砂型から鋳物を取り出し
た。鋳物の内径を約15mm研削除去した後、923Kで応力除
去焼鈍熱処理を施し、最終形状に仕上げた。
Specifically, first, 5% by volume based on the amount of molten metal
Alumina particles of about 1823K into a tribe containing molten Fe-base alloy and stirred, immediately from the tribe to 1000rpm
The casting was performed through the pouring pan of the centrifugal casting machine rotating at. After rotating for about 10 minutes, the casting was removed from the sand mold. After grinding and removing the inner diameter of the casting by about 15 mm, a stress relief annealing heat treatment was performed at 923 K to finish to a final shape.

【0053】このようにして得た射出スリーブの内周面
から肉厚方向へのアルミナ粒子の体積率変化を図6に示
す。この射出スリーブをダイカスト機に組込んで実装試
験を(Al合金溶湯のダイカストテスト)行い、注湯口
直下の肉厚変化を調べることによって、射出スリーブの
耐溶損性を評価した。具体的な評価は注湯口直下の肉厚
が 1mm減じたショット数を測定した。さらに、射出スリ
ーブの両端開口部をレンガで塞ぎ、これに953KのAl合
金(ADC12)の溶湯を充填率 20%で流し込んで、この時の
Al合金の凝固時間を測定した。これらの結果を表2に
示す。
FIG. 6 shows the change in the volume ratio of alumina particles in the thickness direction from the inner peripheral surface of the injection sleeve thus obtained. The injection sleeve was assembled into a die-casting machine, and a mounting test was performed (die-casting test of molten Al alloy), and the erosion resistance of the injection sleeve was evaluated by examining a change in wall thickness immediately below the pouring port. Specifically, the number of shots in which the wall thickness immediately below the pouring gate was reduced by 1 mm was measured. Further, the openings at both ends of the injection sleeve were closed with bricks, and a molten metal of 953K Al alloy (ADC12) was poured at a filling rate of 20%, and the solidification time of the Al alloy at this time was measured. Table 2 shows the results.

【0054】実施例2〜5 上記実施例1において、金属マトリックスとなるFe基
合金溶湯に投入する化合物粒子を、表2に示す各化合物
粒子に代える以外は、それぞれ実施例1と同様に射出ス
リーブを作製した。各化合物粒子は粒子径 100μm と 2
50〜 320μm を50%ずつ混合したものであり、溶湯に対
して 5〜 7体積% で添加した。これら各射出スリーブを
用いて、実施例1と同様に耐溶損性および保温性を測
定、評価した。これらの結果を併せて表2に示す。
Examples 2 to 5 In the same manner as in Example 1, except that the compound particles to be charged into the Fe-based alloy melt serving as the metal matrix were changed to the respective compound particles shown in Table 2, the injection sleeves were respectively used. Was prepared. Each compound particle has a particle size of 100 μm and 2
A mixture of 50 to 320 μm in 50% increments was added at 5 to 7% by volume based on the molten metal. Using each of these injection sleeves, erosion resistance and heat retention were measured and evaluated in the same manner as in Example 1. Table 2 also shows these results.

【0055】なお、実施例5は実施例1の射出スリーブ
の内周面に対し、さらに窒化処理を併用したものであ
る。窒化処理は823K×40時間の条件でガス窒化処理を行
った。
In the fifth embodiment, the inner peripheral surface of the injection sleeve of the first embodiment is further subjected to a nitriding treatment. The gas nitriding was performed under the conditions of 823K × 40 hours.

【表2】 表2から明らかなように、各実施例による射出スリーブ
はいずれも耐溶損性および保温性に優れていることが分
かる。また、各実施例の射出スリーブにおいては、上記
Al合金の実装試験中にプランジャチップによるかじり
等は発生せず、耐磨耗性に優れていることが確認され
た。
[Table 2] As is clear from Table 2, it can be seen that the injection sleeves according to the examples are all excellent in erosion resistance and heat retention. In addition, in the injection sleeve of each example, galling or the like was not generated by the plunger tip during the mounting test of the Al alloy, and it was confirmed that the injection sleeve was excellent in abrasion resistance.

【0056】[0056]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の耐磨耗性
部品および鋳造機用部品によれば、金属溶湯と接触する
ような過酷な条件下で使用される場合においても、耐磨
耗性や耐溶損性を長期間にわたって安定して維持するこ
とができる。従って、それを用いたダイカスト機等の信
頼性を大幅に高めることが可能となる。また、本発明の
耐磨耗性部品の製造方法によれば、そのような部品を容
易にかつ再現性よく作製することができる。
As described above, according to the abrasion-resistant part and the casting machine part of the present invention, even when the abrasion-resistant part is used under severe conditions such as contact with the molten metal, the abrasion-resistant part can be used. Properties and erosion resistance can be stably maintained over a long period of time. Therefore, it is possible to greatly improve the reliability of a die casting machine or the like using the same. Further, according to the method for manufacturing a wear-resistant component of the present invention, such a component can be easily and reproducibly manufactured.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の耐磨耗性部品の一実施形態の構成を
示す模式図である。
FIG. 1 is a schematic view showing a configuration of an embodiment of a wear-resistant component of the present invention.

【図2】 図1に示す耐磨耗性部品の化合物粒子の分散
状態を説明するための図である。
FIG. 2 is a view for explaining a dispersion state of compound particles of the wear-resistant part shown in FIG.

【図3】 本発明の耐磨耗性部品の製造に使用する遠心
鋳造装置の一構成例を示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing one configuration example of a centrifugal casting device used for manufacturing a wear-resistant part of the present invention.

【図4】 本発明のダイカスト機の一実施形態の概略構
成を一部断面で示す図である。
FIG. 4 is a view showing a schematic cross section of a schematic configuration of an embodiment of the die casting machine of the present invention.

【図5】 図4に示すダイカスト機の要部を拡大して示
す図である。
5 is an enlarged view showing a main part of the die casting machine shown in FIG. 4;

【図6】 本発明の実施例1による射出スリーブの化合
物粒子の分散状態を測定した結果を示す図である。
FIG. 6 is a view showing a result of measuring a dispersion state of compound particles in an injection sleeve according to Example 1 of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1………耐磨耗性部品 1a……内周面 2………高濃度化合物領域 11……遠心鋳造装置 21……一対の金型 26……射出スリーブ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Abrasion-resistant parts 1a ... Inner peripheral surface 2 ... High-concentration compound area 11 ... Centrifugal casting device 21 ... A pair of molds 26 ... Injection sleeve

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 矢田 雅人 三重県三重郡朝日町縄生2121 株式会社東 芝三重工場内 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Masato Yada 2121 Nao, Asahi-machi, Mie-gun, Mie Prefecture Inside Mie Plant of Toshiba Corporation

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 耐磨耗性が要求される耐磨耗面を有し、
金属窒化物、金属酸化物、金属硼化物、金属炭化物およ
びこれらの複合化合物から選ばれた少なくとも 1種の化
合物粒子を、金属マトリックス中に分散させた複合材料
からなる耐磨耗性部品であって、 前記化合物粒子は、前記耐磨耗面から前記部品の肉厚方
向に、前記金属マトリックス中の前記化合物粒子の体積
率が減少するように、組成傾斜されていることを特徴と
する耐磨耗性部品。
1. It has a wear-resistant surface where abrasion resistance is required,
A wear-resistant part comprising a composite material in which at least one compound particle selected from a metal nitride, a metal oxide, a metal boride, a metal carbide and a composite compound thereof is dispersed in a metal matrix. The abrasion resistance is characterized in that the compound particles have a composition gradient from the abrasion-resistant surface in a thickness direction of the component such that a volume ratio of the compound particles in the metal matrix decreases. Sex parts.
【請求項2】 請求項1記載の耐磨耗性部品において、 前記部品は筒状形状を有し、前記筒状形状の部品の内周
面が前記耐磨耗面とされていることを特徴とする耐磨耗
性部品。
2. The wear-resistant part according to claim 1, wherein the part has a cylindrical shape, and an inner peripheral surface of the cylindrical part is the wear-resistant surface. And wear-resistant parts.
【請求項3】 筒状形状を有し、その内周面側に耐磨耗
性が要求される耐磨耗面を有する耐磨耗性部品を製造す
るにあたり、 前記部品を主として構成する金属マトリックス材料の溶
湯中に、金属窒化物、金属酸化物、金属硼化物、金属炭
化物およびこれらの複合化合物から選ばれる少なくとも
1種の化合物粒子を投入して、複合材料溶湯を調整する
工程と、 前記複合材料溶湯を用いて、遠心鋳造法により前記筒状
形状の部品を作製する工程とを有することを特徴とする
耐磨耗性部品の製造方法。
3. When manufacturing a wear-resistant part having a cylindrical shape and having an abrasion-resistant surface required to have abrasion resistance on its inner peripheral surface side, a metal matrix mainly constituting said part. In the molten metal, at least one selected from metal nitrides, metal oxides, metal borides, metal carbides and composite compounds thereof
A step of feeding one kind of compound particles to prepare a composite material melt; and a step of using the composite material melt to produce the cylindrical component by centrifugal casting. Manufacturing method of wearable parts.
【請求項4】 金属溶湯との接触面を有し、金属窒化
物、金属酸化物、金属硼化物、金属炭化物およびこれら
の複合化合物から選ばれた少なくとも 1種の化合物粒子
を、金属マトリックス中に分散させた複合材料かなる鋳
造機用部品であって、 前記化合物粒子は、前記金属溶湯との接触面から前記部
品の肉厚方向に、前記金属マトリックス中の前記化合物
粒子の体積率が減少するように、組成傾斜されているこ
とを特徴とする鋳造機用部品。
4. A metal matrix having a contact surface with a molten metal, wherein at least one compound particle selected from a metal nitride, a metal oxide, a metal boride, a metal carbide, and a composite compound thereof is contained in a metal matrix. A casting machine part made of a dispersed composite material, wherein the compound particles have a reduced volume fraction of the compound particles in the metal matrix in a thickness direction of the part from a contact surface with the molten metal. A component for a casting machine characterized by having a composition gradient.
【請求項5】 請求項4記載の鋳造機用部品において、 前記部品は筒状形状を有し、前記筒状形状の部品の内周
面が前記金属溶湯との接触面とされていることを特徴と
する耐磨耗性部品。
5. The casting machine component according to claim 4, wherein the component has a cylindrical shape, and an inner peripheral surface of the cylindrical component is a contact surface with the molten metal. Characterized wear-resistant parts.
【請求項6】 請求項4記載の鋳造機用部品において、 前記金属マトリックスは、熱伝導率が30W/m K 以下の金
属材料からなることを特徴とする鋳造機用部品。
6. The casting machine part according to claim 4, wherein said metal matrix is made of a metal material having a thermal conductivity of 30 W / m K or less.
【請求項7】 請求項4記載の鋳造機用部品において、 前記金属マトリックスは、熱膨張係数が15×10-6/K以下
の金属材料からなることを特徴とする鋳造機用部品。
7. The part for a casting machine according to claim 4, wherein said metal matrix is made of a metal material having a thermal expansion coefficient of 15 × 10 −6 / K or less.
【請求項8】 一方を移動可能とした一対の金型と、前
記一対の金型のうちの固定金型に接続され、注湯受けお
よび加圧シリンダを兼ねる射出スリーブと、前記射出ス
リーブ内に注湯された金属溶湯を前記一対の金型内に圧
力充填するプランジャと、前記プランジャの駆動機構と
を具備するダイカスト機において、 前記一対の金型および射出スリーブから選ばれる少なく
とも 1種は、請求項4記載の鋳造機用部品からなること
を特徴とするダイカスト機。
8. A pair of molds, one of which is movable, an injection sleeve connected to a fixed mold of the pair of molds and serving also as a pouring receiver and a pressure cylinder, and In a die casting machine including a plunger for pressure-filling the poured molten metal into the pair of dies, and a driving mechanism for the plunger, at least one selected from the pair of dies and the injection sleeve may be configured as follows. Item 6. A die casting machine comprising the casting machine part according to Item 4.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
USRE41824E1 (en) 2001-08-08 2010-10-19 Pleiatech Corporation Process for producing a thin die-cast molded article of an aluminum material
JP2012219340A (en) * 2011-04-11 2012-11-12 Iwate Industrial Research Center Method for manufacturing cast iron material, cast iron material, and sleeve for die casting machine
CN106077584A (en) * 2016-06-23 2016-11-09 奇男子五金制品(浙江)有限公司 The preparation method of superhard wear composite blade

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