JPH11131110A - 耐摩耗部品の製造方法 - Google Patents
耐摩耗部品の製造方法Info
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- JPH11131110A JPH11131110A JP32686197A JP32686197A JPH11131110A JP H11131110 A JPH11131110 A JP H11131110A JP 32686197 A JP32686197 A JP 32686197A JP 32686197 A JP32686197 A JP 32686197A JP H11131110 A JPH11131110 A JP H11131110A
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- Japan
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- substrate
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Abstract
(57)【要約】
粉末あるいは圧粉体を基体となる溶製材に接触させて、
高温における溶製材の塑性変形を利用することで、粉末
と溶製材の界面近傍における粉末の密度と界面の接合強
度を高め、かつ粉末部の自由表面側近傍には気孔率の高
い部位を有する部品を廉価に製造することができ、同気
孔部に耐摩耗性や摺動特性に優れた物質を容易に含浸さ
せられる。 【課題】 粉末部の基体との界面側において粉末部の密
度が高く、自由表面側で粉末部の密度の低いような傾斜
特性を有し、この粉末部と溶製材と組み合わせた部品を
効率的に廉価に製造することは、従来の工法では困難で
あった。 【解決手段】 粉末あるいは圧粉体と基体となる溶製材
を、粉末の融点×０．５倍以上の温度に、製造効率を落
とすことのない短時間で加熱して、同時に加工（鍛造、
プレス、圧延、押出し）する。このようにして製造した
部材の粉末部の表面近傍に耐摩耗性と摺動特性に優れた
物質を含浸させる。
高温における溶製材の塑性変形を利用することで、粉末
と溶製材の界面近傍における粉末の密度と界面の接合強
度を高め、かつ粉末部の自由表面側近傍には気孔率の高
い部位を有する部品を廉価に製造することができ、同気
孔部に耐摩耗性や摺動特性に優れた物質を容易に含浸さ
せられる。 【課題】 粉末部の基体との界面側において粉末部の密
度が高く、自由表面側で粉末部の密度の低いような傾斜
特性を有し、この粉末部と溶製材と組み合わせた部品を
効率的に廉価に製造することは、従来の工法では困難で
あった。 【解決手段】 粉末あるいは圧粉体と基体となる溶製材
を、粉末の融点×０．５倍以上の温度に、製造効率を落
とすことのない短時間で加熱して、同時に加工（鍛造、
プレス、圧延、押出し）する。このようにして製造した
部材の粉末部の表面近傍に耐摩耗性と摺動特性に優れた
物質を含浸させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、基体と粉末や圧粉
体を接合し、粉末焼結体部と溶製材の界面近傍の粉末部
が緻密化されていて、粉末焼結部の自由表面側が気孔率
の高い成形品をなし、耐摩耗性や摺動特性に優れた物質
を気孔に含浸させた複合特性部品の製造方法に関する。
体を接合し、粉末焼結体部と溶製材の界面近傍の粉末部
が緻密化されていて、粉末焼結部の自由表面側が気孔率
の高い成形品をなし、耐摩耗性や摺動特性に優れた物質
を気孔に含浸させた複合特性部品の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】耐摩耗部品の製造する方法として、
（１）基体を低廉な溶製材とし、耐摩耗性に優れた粉末
焼結体を溶製材に接合したり、（２）粉末焼結体を基体
となる低廉な溶製材接合後、耐摩耗性や摺動特性に優れ
た物質を気孔に含浸させたり、（３）粉末鍛造焼結時に
表面近傍に発生した空孔に耐摩耗性や摺動特性に優れた
物質を含浸させたりするものがある。
（１）基体を低廉な溶製材とし、耐摩耗性に優れた粉末
焼結体を溶製材に接合したり、（２）粉末焼結体を基体
となる低廉な溶製材接合後、耐摩耗性や摺動特性に優れ
た物質を気孔に含浸させたり、（３）粉末鍛造焼結時に
表面近傍に発生した空孔に耐摩耗性や摺動特性に優れた
物質を含浸させたりするものがある。
【０００３】（１）に示した方法は、焼結粉末を基体に
ろう付けによって接合するものである。ろう付けにあた
っては焼結粉末の密度が低いと、ろう材が焼結中に含浸
されてしまい、接合に寄与するろう材の不足を招き、接
合部強度が不足する。このために、粉末焼結部はＨＩＰ
などによって真密度として使用され、ろう材の含浸が抑
えられている。この方法ではＨＩＰやろう付け工程を独
立に行うために熱処理工程が長くなり、部品コストの上
昇を招く。
ろう付けによって接合するものである。ろう付けにあた
っては焼結粉末の密度が低いと、ろう材が焼結中に含浸
されてしまい、接合に寄与するろう材の不足を招き、接
合部強度が不足する。このために、粉末焼結部はＨＩＰ
などによって真密度として使用され、ろう材の含浸が抑
えられている。この方法ではＨＩＰやろう付け工程を独
立に行うために熱処理工程が長くなり、部品コストの上
昇を招く。
【０００４】（２）に示した方法は、粉末を焼結炉で焼
結しておき、これを、たとえば溶接や圧接等によって基
体と接合し、さらに焼結粉末部に耐摩耗性や摺動特性に
優れた物質を含浸させる方法である。同物質を効率的に
含浸させるには、焼結粉末部が開口空隙を有しているこ
とが望ましい。ところが、開口空隙が多量に存在する
と、焼結粉末部自体の強度が低下して使用中に座屈を招
いたり、摩耗または摺動する領域にかからない部位まで
不経済に含浸させることになる。
結しておき、これを、たとえば溶接や圧接等によって基
体と接合し、さらに焼結粉末部に耐摩耗性や摺動特性に
優れた物質を含浸させる方法である。同物質を効率的に
含浸させるには、焼結粉末部が開口空隙を有しているこ
とが望ましい。ところが、開口空隙が多量に存在する
と、焼結粉末部自体の強度が低下して使用中に座屈を招
いたり、摩耗または摺動する領域にかからない部位まで
不経済に含浸させることになる。
【０００５】（３）に示した方法は、焼結鍛造によって
粉末部の表層近傍に生成する空隙を利用する方法であ
る。この方法では含浸に適した空隙を利用できるが、粉
末鍛造によって部品形状にまで成形する必要があり、高
価な耐摩耗性合金粉末を多量に使用するとコストの増大
は避けられない。
粉末部の表層近傍に生成する空隙を利用する方法であ
る。この方法では含浸に適した空隙を利用できるが、粉
末鍛造によって部品形状にまで成形する必要があり、高
価な耐摩耗性合金粉末を多量に使用するとコストの増大
は避けられない。
【０００６】これに対し、（３）で製造した粉末を
（１）で示したように基体とろう付けすることは可能で
あるが、粉末鍛造とろう付け工程を個別に行うことにな
り、製造コスト上の利点はない。
（１）で示したように基体とろう付けすることは可能で
あるが、粉末鍛造とろう付け工程を個別に行うことにな
り、製造コスト上の利点はない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従来技術で説明したと
おり、耐摩耗性に優れた複合部品を効率的に製造するこ
とは、従来の工法では困難であった。本発明の目的は、
粉末と溶製材の界面近傍における粉末の密度と界面の接
合強度を高め、かつ粉末部の自由表面側近傍側は気孔率
の高い部位を有する部品を廉価に製造することができ、
同気孔部に耐摩耗性や摺動特性に優れた物質を容易に含
浸させられる部品を提供することにある。
おり、耐摩耗性に優れた複合部品を効率的に製造するこ
とは、従来の工法では困難であった。本発明の目的は、
粉末と溶製材の界面近傍における粉末の密度と界面の接
合強度を高め、かつ粉末部の自由表面側近傍側は気孔率
の高い部位を有する部品を廉価に製造することができ、
同気孔部に耐摩耗性や摺動特性に優れた物質を容易に含
浸させられる部品を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、粉末あるいは
圧粉体の緻密化を行うにあたり、基体となる溶製材の高
温における塑性変形を利用した。すなわち、粉末あるい
は圧粉体と基体となる溶製材を、高合金粉末の融点×
０．５倍以上の温度に、製造効率を落とすことのない短
時間で加熱して、さらに最終部品に近い形状まで同時に
加工（鍛造、プレス、圧延、押出し）することで、粉末
加工部と基体との接合強度が高く、粉末焼結部の自由表
面側が気孔率の高い成形品を製造できることを見いだし
出願した。
圧粉体の緻密化を行うにあたり、基体となる溶製材の高
温における塑性変形を利用した。すなわち、粉末あるい
は圧粉体と基体となる溶製材を、高合金粉末の融点×
０．５倍以上の温度に、製造効率を落とすことのない短
時間で加熱して、さらに最終部品に近い形状まで同時に
加工（鍛造、プレス、圧延、押出し）することで、粉末
加工部と基体との接合強度が高く、粉末焼結部の自由表
面側が気孔率の高い成形品を製造できることを見いだし
出願した。
【０００９】本発明はさらに、前記成形品の気孔中へ含
浸させたものであり、成形品と含浸材を種々に組み合わ
せることで、アブレッシブ摩耗、焼き付き摩耗などの摩
耗形態に即して、部位毎に耐摩耗性や摺動特性を変化さ
せた部品を製造することができる。すなわち、基体部に
も耐摩耗性が要求される場合には、工具鋼やハイス、高
炭素構造用鋼が使用される。また、粉末としては工具鋼
やハイス、高炭素構造用鋼が使用される。しかし、粉末
部の強度が不要である場合は、低炭素構造用鋼やステン
レス鋼を使用することも可能である。
浸させたものであり、成形品と含浸材を種々に組み合わ
せることで、アブレッシブ摩耗、焼き付き摩耗などの摩
耗形態に即して、部位毎に耐摩耗性や摺動特性を変化さ
せた部品を製造することができる。すなわち、基体部に
も耐摩耗性が要求される場合には、工具鋼やハイス、高
炭素構造用鋼が使用される。また、粉末としては工具鋼
やハイス、高炭素構造用鋼が使用される。しかし、粉末
部の強度が不要である場合は、低炭素構造用鋼やステン
レス鋼を使用することも可能である。
【００１０】ここで、部品への負荷が小さい環境には、
ナイロンやポリエチレン系の樹脂が、耐焼き付き性が重
視される場合は、低融点のアルミ合金や銅合金が、潤滑
特性が重要である場合には、鉛や二硫化モリブデンなど
が適している。
ナイロンやポリエチレン系の樹脂が、耐焼き付き性が重
視される場合は、低融点のアルミ合金や銅合金が、潤滑
特性が重要である場合には、鉛や二硫化モリブデンなど
が適している。
【００１１】以上のようにして成形した最終部品形状の
加工品には、適宜必要な熱処理を施したり、最終部品形
状に準じた加工品には、切削や研削により最終部品形状
に加工した後に熱処理を施したり、必要な熱処理を施し
た後に切削や研削により最終部品形状に加工したりする
ことができる。
加工品には、適宜必要な熱処理を施したり、最終部品形
状に準じた加工品には、切削や研削により最終部品形状
に加工した後に熱処理を施したり、必要な熱処理を施し
た後に切削や研削により最終部品形状に加工したりする
ことができる。
【００１２】
【実施例１】基体にはＳ４５Ｃ炭素鋼を、粉末にはＳＵ
Ｓ４３０ステンレス鋼粉末（融点１５２０℃）を使用し
た。まず、厚さ１５ｍｍの基体に深さ５ｍｍの窪み状の
溝をつけて、この溝に粉末を充填した後、大気中で１２
００℃（融点比０．７９）まで１８０秒で高周波誘導加
熱し、基体と粉末を同時に加工した。このとき加工量は
基体の初期高さの５０％となるようにした。この複合材
の粉末固化部表面近傍には空隙が多数生じており、ここ
に熱可塑性樹脂であるナイロンを含浸させた。
Ｓ４３０ステンレス鋼粉末（融点１５２０℃）を使用し
た。まず、厚さ１５ｍｍの基体に深さ５ｍｍの窪み状の
溝をつけて、この溝に粉末を充填した後、大気中で１２
００℃（融点比０．７９）まで１８０秒で高周波誘導加
熱し、基体と粉末を同時に加工した。このとき加工量は
基体の初期高さの５０％となるようにした。この複合材
の粉末固化部表面近傍には空隙が多数生じており、ここ
に熱可塑性樹脂であるナイロンを含浸させた。
【００１３】
【比較例１】基体にはＳ４５Ｃ炭素鋼を、粉末にはＳＵ
Ｓ４３０ステンレス鋼粉末を使用した。まず、基体に窪
み状の溝をつけた。この溝よりもわずかに大きな圧粉体
をバインダー混錬、型押しして作製し、焼結を行って基
体の溝にはめあえる大きさまで収縮させた。次に、基体
と焼結体をろう付けして比較材とした。粉末固化部表面
近傍には空隙が多数生じており、ここに熱可塑性樹脂で
あるナイロンを含浸させた。
Ｓ４３０ステンレス鋼粉末を使用した。まず、基体に窪
み状の溝をつけた。この溝よりもわずかに大きな圧粉体
をバインダー混錬、型押しして作製し、焼結を行って基
体の溝にはめあえる大きさまで収縮させた。次に、基体
と焼結体をろう付けして比較材とした。粉末固化部表面
近傍には空隙が多数生じており、ここに熱可塑性樹脂で
あるナイロンを含浸させた。
【００１４】
【比較例２】基体にはＳ４５Ｃ炭素鋼を、粉末にはＳＵ
Ｓ４３０ステンレス鋼粉末を使用した。まず、基体に窪
み状の溝をつけた。この溝よりもわずかに大きな圧粉体
をバインダー混錬、型押しして作製し、ＨＩＰを行って
基体の溝にはめあえる大きさまで収縮させた。次に、基
体と焼結体をろう付けして比較材とした。粉末固化部に
熱可塑性樹脂であるナイロンを含浸させた。
Ｓ４３０ステンレス鋼粉末を使用した。まず、基体に窪
み状の溝をつけた。この溝よりもわずかに大きな圧粉体
をバインダー混錬、型押しして作製し、ＨＩＰを行って
基体の溝にはめあえる大きさまで収縮させた。次に、基
体と焼結体をろう付けして比較材とした。粉末固化部に
熱可塑性樹脂であるナイロンを含浸させた。
【００１５】上記の部品の大越式摩耗試験結果と部品製
造までに要した費用を比較例２を１００として相対的に
表した結果を表−１に示す。
造までに要した費用を比較例２を１００として相対的に
表した結果を表−１に示す。
【表−１】 摩耗試験条件 最終摩擦距離：１００ｍ 最終荷重：２．３２ｋｇｆ 摩耗速度：０． ０７８ｍ／ｓ 相手材：ＳＵＳ４３０円盤
【００１６】
【実施例２】基体にはＳＣＭ４４０機械構造用鋼を、粉
末にはハイス鋼粉末（２．１％Ｃ−４．２％Ｃｒ−６．
０％Ｍｏ−１４．１％Ｗ−５．５％Ｖ−１１．８％Ｃ
ｏ、融 る）に示したように設置した後、粉末充填部近傍を高周
波誘導加熱で６０秒で１２００℃（融点比０．９４）に
加熱した後、プレス加工して基体を塑性変形せしめて、
ハイス粉体を圧密化した。その後、１１６０℃から焼入
れ、５４０℃で焼もどしした。粉末固化部の表面近傍に
は空隙が少量生じており、ここにホワイトメタル（９．
０％Ｓｂ−５．２％Ｃｕ−残部Ｓｎ）を含浸させた。さ
らに焼結部を研削加工してタペットを作製した。
末にはハイス鋼粉末（２．１％Ｃ−４．２％Ｃｒ−６．
０％Ｍｏ−１４．１％Ｗ−５．５％Ｖ−１１．８％Ｃ
ｏ、融 る）に示したように設置した後、粉末充填部近傍を高周
波誘導加熱で６０秒で１２００℃（融点比０．９４）に
加熱した後、プレス加工して基体を塑性変形せしめて、
ハイス粉体を圧密化した。その後、１１６０℃から焼入
れ、５４０℃で焼もどしした。粉末固化部の表面近傍に
は空隙が少量生じており、ここにホワイトメタル（９．
０％Ｓｂ−５．２％Ｃｕ−残部Ｓｎ）を含浸させた。さ
らに焼結部を研削加工してタペットを作製した。
【００１７】
【比較例３】汎用の焼結ハイス（２．２％Ｃ−４．０％
Ｃｒ−６．１％Ｍｏ−１４．２％Ｗ−５．４％Ｖ−１
１．８％Ｃｏ）を浸炭したＳＣＭ４２０（０．２１％Ｃ
−１．１３％Ｃｒ−０．１５％Ｍｏ）にろう付けしたタ
ペットを比較として用いた。摩耗試験を行った結果を表
−２に示す。なお、タペットの冠面の粗さは０．３ａ以
内とした。
Ｃｒ−６．１％Ｍｏ−１４．２％Ｗ−５．４％Ｖ−１
１．８％Ｃｏ）を浸炭したＳＣＭ４２０（０．２１％Ｃ
−１．１３％Ｃｒ−０．１５％Ｍｏ）にろう付けしたタ
ペットを比較として用いた。摩耗試験を行った結果を表
−２に示す。なお、タペットの冠面の粗さは０．３ａ以
内とした。
【００１８】
【表−２】 カム接触回数：５０００ｒｐｍ 負荷面圧：１．
５ＧＰａ 耐久時間：１５０時間
５ＧＰａ 耐久時間：１５０時間
【００１９】
【発明の効果】本発明によって、高価な高合金粉末の使
用量を最低限に抑えることが可能となり、高合金粉末と
溶製材との複合部品を廉価に製造することができる。ま
た、この複合部品の粉末部には耐摩耗性や摺動特性に優
れた物質を容易に含浸させられる。したがって、本発明
によって耐食性と耐摩耗性を兼備した、あるいは、耐摩
耗性と耐焼付性を兼備した部品の製造することで、特性
確保だけでなく、生産性向上、省資源をも図ることが可
能となり効果が大きい。
用量を最低限に抑えることが可能となり、高合金粉末と
溶製材との複合部品を廉価に製造することができる。ま
た、この複合部品の粉末部には耐摩耗性や摺動特性に優
れた物質を容易に含浸させられる。したがって、本発明
によって耐食性と耐摩耗性を兼備した、あるいは、耐摩
耗性と耐焼付性を兼備した部品の製造することで、特性
確保だけでなく、生産性向上、省資源をも図ることが可
能となり効果が大きい。
【図１】粉末と基体を加工した直後の断面写真を示す。
【図２】 部に相当する。
Claims (2)
- 【請求項１】 粉末あるいは圧粉体と、基体となる溶製
材とからなり、粉末あるいは圧粉体と基体とを接した状
態で、粉末の融点×０．５以上の温度域に６００秒以内
に加熱した後、基体に塑性変形を生じさせながら粉末あ
るいは圧粉体を圧密化させて、粉末部と溶製材の界面近
傍における粉末密度が高く、粉末部の自由表面側近傍の
気孔率が高い複合部品を成形し、さらに気孔中に耐摩耗
性や摺動特性に優れた物質を含浸させることを特徴とす
る耐摩耗部品の製造方法。 - 【請求項２】 溶製材が構造用鋼であり、粉末あるいは
圧粉体が高速度鋼である、請求項１の耐摩耗部材の製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32686197A JPH11131110A (ja) | 1997-10-23 | 1997-10-23 | 耐摩耗部品の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32686197A JPH11131110A (ja) | 1997-10-23 | 1997-10-23 | 耐摩耗部品の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11131110A true JPH11131110A (ja) | 1999-05-18 |
Family
ID=18192553
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32686197A Pending JPH11131110A (ja) | 1997-10-23 | 1997-10-23 | 耐摩耗部品の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11131110A (ja) |
-
1997
- 1997-10-23 JP JP32686197A patent/JPH11131110A/ja active Pending
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