JPH11323470A - 樹脂機械用耐摩耗バイメタル材及びその製造方法並びにバイメタルシリンダ及びバイメタルスクリュ - Google Patents
樹脂機械用耐摩耗バイメタル材及びその製造方法並びにバイメタルシリンダ及びバイメタルスクリュInfo
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- JPH11323470A JPH11323470A JP13047498A JP13047498A JPH11323470A JP H11323470 A JPH11323470 A JP H11323470A JP 13047498 A JP13047498 A JP 13047498A JP 13047498 A JP13047498 A JP 13047498A JP H11323470 A JPH11323470 A JP H11323470A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 マトリクスに強化材が均一に分散し、耐摩耗
性に優れ、相手材への攻撃性も和らげたバイメタル層を
有する樹脂機械用耐摩耗バイメタル材及びその製造方法
並びにバイメタルシリンダ及びバイメタルスクリュを提
供する。 【解決手段】 Ｎｉ基合金のマトリクス材に、強化材と
して粒度５０〜１５０μｍ及び１〜１０μｍの硬質炭化
物粒子を体積％で合計１５〜３０％配合した複合粉末
を、粉体プラズマ肉盛り法にてバイメタル材とする。
性に優れ、相手材への攻撃性も和らげたバイメタル層を
有する樹脂機械用耐摩耗バイメタル材及びその製造方法
並びにバイメタルシリンダ及びバイメタルスクリュを提
供する。 【解決手段】 Ｎｉ基合金のマトリクス材に、強化材と
して粒度５０〜１５０μｍ及び１〜１０μｍの硬質炭化
物粒子を体積％で合計１５〜３０％配合した複合粉末
を、粉体プラズマ肉盛り法にてバイメタル材とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、樹脂機械用耐摩耗
バイメタル材に係るものであり、詳しくは、研摩耗性の
ある樹脂などを加工する樹脂機械のスクリュ、シリンダ
に使用する耐摩耗性に優れた粉体プラズマ肉盛バイメタ
ル材に関するものである。
バイメタル材に係るものであり、詳しくは、研摩耗性の
ある樹脂などを加工する樹脂機械のスクリュ、シリンダ
に使用する耐摩耗性に優れた粉体プラズマ肉盛バイメタ
ル材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、樹脂加工用押出機のシリンダの内
面のライニングには、腐食性樹脂に対する耐食性を持た
せるため、Ｎｉ基合金やＣｏ基合金が多く用いられてい
る。さらに、ガラス繊維などを含む加工樹脂に対する耐
摩耗性や、スクリュと接触した際の耐疑着摩耗性を持た
せるため、前記合金に強化材を複合することが多い。
面のライニングには、腐食性樹脂に対する耐食性を持た
せるため、Ｎｉ基合金やＣｏ基合金が多く用いられてい
る。さらに、ガラス繊維などを含む加工樹脂に対する耐
摩耗性や、スクリュと接触した際の耐疑着摩耗性を持た
せるため、前記合金に強化材を複合することが多い。
【０００３】このようなシリンダは、 Ｎｉ基合金やＣ
ｏ基合金は融点が高いこと、該合金と強化材の均一な複
合化が必要であること、特に、二軸シリンダはバイメタ
ル化が困難であることなどの理由から、主にＨＩＰ（熱
間等方圧加圧）法により製造されている。また、他の複
合化の方法としては、粉体プラズマ肉盛り（ＰＴＡ）法
があり比較的安価にシリンダの製造が可能である。
ｏ基合金は融点が高いこと、該合金と強化材の均一な複
合化が必要であること、特に、二軸シリンダはバイメタ
ル化が困難であることなどの理由から、主にＨＩＰ（熱
間等方圧加圧）法により製造されている。また、他の複
合化の方法としては、粉体プラズマ肉盛り（ＰＴＡ）法
があり比較的安価にシリンダの製造が可能である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ＨＩＰ法は、
加工工程が多く製造コストも高いという問題がある。ま
た、 ＰＴＡ法は、その装置の特性として、細粒粉末の
供給ができないため強化材の粒径が大きくなり、スクリ
ュとの接触時にスクリュの摩耗が大きくなる。さらに、
強化材とＮｉ基合金やＣｏ基合金などのマトリクスとの
比重が大きく違う場合、肉盛り時に強化材が均一に分散
せず、肉盛り層断面において硬質粒子の粗密が発生する
などの問題がある。
加工工程が多く製造コストも高いという問題がある。ま
た、 ＰＴＡ法は、その装置の特性として、細粒粉末の
供給ができないため強化材の粒径が大きくなり、スクリ
ュとの接触時にスクリュの摩耗が大きくなる。さらに、
強化材とＮｉ基合金やＣｏ基合金などのマトリクスとの
比重が大きく違う場合、肉盛り時に強化材が均一に分散
せず、肉盛り層断面において硬質粒子の粗密が発生する
などの問題がある。
【０００５】本発明は、マトリクスに強化材が均一に分
散し、耐摩耗性に優れ、相手材への攻撃性も和らげたバ
イメタル層を有する樹脂機械用耐摩耗バイメタル材及び
その製造方法並びにバイメタルシリンダ及びバイメタル
スクリュを提供することを課題とする。
散し、耐摩耗性に優れ、相手材への攻撃性も和らげたバ
イメタル層を有する樹脂機械用耐摩耗バイメタル材及び
その製造方法並びにバイメタルシリンダ及びバイメタル
スクリュを提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を次
のようにして解決した。すなわち、耐食性に優れるＮｉ
基合金あるいはＣｏ基合金をマトリクスとし、これらに
強化材として粒度の異なる硬質炭化物粒子を混合し、粉
体プラズマ肉盛り法によりシリンダの内面や、スクリュ
のフライト頂部に複合肉盛りすることにより、炭化物粒
子が均一に分散し、耐摩耗性に優れ、相手材への攻撃性
も和らげたバイメタル層を得ることを可能にした。
のようにして解決した。すなわち、耐食性に優れるＮｉ
基合金あるいはＣｏ基合金をマトリクスとし、これらに
強化材として粒度の異なる硬質炭化物粒子を混合し、粉
体プラズマ肉盛り法によりシリンダの内面や、スクリュ
のフライト頂部に複合肉盛りすることにより、炭化物粒
子が均一に分散し、耐摩耗性に優れ、相手材への攻撃性
も和らげたバイメタル層を得ることを可能にした。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明による樹脂機械用耐摩耗バ
イメタル材は、Ｎｉ基合金あるいはＣｏ基合金をマトリ
クス材に、強化材として粒度５０〜１５０μｍ及び１〜
１０μｍの硬質炭化物粒子を体積％で合計１５〜３０％
配合し、これらの複合粉末を粉体プラズマ肉盛り法にて
均一に分散させて合金としたものである。
イメタル材は、Ｎｉ基合金あるいはＣｏ基合金をマトリ
クス材に、強化材として粒度５０〜１５０μｍ及び１〜
１０μｍの硬質炭化物粒子を体積％で合計１５〜３０％
配合し、これらの複合粉末を粉体プラズマ肉盛り法にて
均一に分散させて合金としたものである。
【０００８】次に、上記硬質炭化物粒子の限定理由を示
す。
す。
【０００９】硬質炭化物粒子はマトリクス材と混合する
ことにより、耐摩耗性を付与するが、混合量が増えると
相手材への攻撃性が大きくなる。硬質炭化物粒子の効果
は１５％以上の混合で著しくなり、３０％を越えると相
手材への攻撃性が大きくなると共に、肉盛り時に割れが
発生するなど施工性が悪くなるので硬質炭化物粒子の混
合量は１５〜３０％が好ましい。
ことにより、耐摩耗性を付与するが、混合量が増えると
相手材への攻撃性が大きくなる。硬質炭化物粒子の効果
は１５％以上の混合で著しくなり、３０％を越えると相
手材への攻撃性が大きくなると共に、肉盛り時に割れが
発生するなど施工性が悪くなるので硬質炭化物粒子の混
合量は１５〜３０％が好ましい。
【００１０】また、硬質炭化物粒子の粒度は、粗粒粉と
しては耐摩耗性の向上を目的として粒径が５０μｍ以上
で効果的であり、１５０μｍを越えると相手材への攻撃
性が大きくなると共に、加工時間が長くなり経済性が悪
くなるため５０〜１５０μｍが好ましい。細粒粉は、粗
粒粉の間に均一に分散し、樹脂中の微細な研磨剤に対す
る耐研摩耗性を向上させると共に、一部溶融しマトリク
ス材の硬さを上昇させる。粒径が１μｍ以下では耐研摩
耗性の向上が小さく、１０μｍを越えるとタングステン
カーバイド（ＷＣ）のように比重が大きいものでは分散
性が悪化するため１〜１０μｍが好ましい。なお、この
ような細粒粉は、ＰＴＡ装置では供給しにくいため、発
明者はこれを造粒し平均粒径を５０μｍ程度以上にして
使用した。
しては耐摩耗性の向上を目的として粒径が５０μｍ以上
で効果的であり、１５０μｍを越えると相手材への攻撃
性が大きくなると共に、加工時間が長くなり経済性が悪
くなるため５０〜１５０μｍが好ましい。細粒粉は、粗
粒粉の間に均一に分散し、樹脂中の微細な研磨剤に対す
る耐研摩耗性を向上させると共に、一部溶融しマトリク
ス材の硬さを上昇させる。粒径が１μｍ以下では耐研摩
耗性の向上が小さく、１０μｍを越えるとタングステン
カーバイド（ＷＣ）のように比重が大きいものでは分散
性が悪化するため１〜１０μｍが好ましい。なお、この
ような細粒粉は、ＰＴＡ装置では供給しにくいため、発
明者はこれを造粒し平均粒径を５０μｍ程度以上にして
使用した。
【００１１】上記実施の形態では、耐摩耗バイメタル材
のシリンダへの適用についてのみ述べたが、スクリュフ
ライト部へ適用しても同様の効果が得られる。
のシリンダへの適用についてのみ述べたが、スクリュフ
ライト部へ適用しても同様の効果が得られる。
【００１２】
【実施例】（実施例１）本発明品として、 Ｎｉ基合金
ハステロイＣ２７６に、平均粒径約１００μｍの粗粒Ｗ
Ｃを１０％及び平均粒径約２μｍの微粒ＷＣを１０％
（合計ＷＣ２０％）を配合した複合粉末をＰＴＡにて肉
盛し３０×７０×１０ｍｍの試験片（Ｄ）を作製した。
ハステロイＣ２７６に、平均粒径約１００μｍの粗粒Ｗ
Ｃを１０％及び平均粒径約２μｍの微粒ＷＣを１０％
（合計ＷＣ２０％）を配合した複合粉末をＰＴＡにて肉
盛し３０×７０×１０ｍｍの試験片（Ｄ）を作製した。
【００１３】比較材として、 Ｎｉ基合金ハステロイＣ
２７６単体の試験片（Ａ）、 Ｎｉ基合金ハステロイＣ
２７６に粗粒ＷＣのみ２０％配合した試験片（Ｂ）、
Ｎｉ基合金ハステロイＣ２７６に微粒ＷＣのみ２０％配
合した試験片（Ｃ）を作製した。上記本発明品と比較材
のＷＣの配合比率（体積％）を表１に示す。
２７６単体の試験片（Ａ）、 Ｎｉ基合金ハステロイＣ
２７６に粗粒ＷＣのみ２０％配合した試験片（Ｂ）、
Ｎｉ基合金ハステロイＣ２７６に微粒ＷＣのみ２０％配
合した試験片（Ｃ）を作製した。上記本発明品と比較材
のＷＣの配合比率（体積％）を表１に示す。
【００１４】
【表１】
【００１５】これらの試験片を用い、耐研摩耗性を評価
する須賀式摩耗試験及耐凝着摩耗性を評価する大越式摩
耗試験を行った。
する須賀式摩耗試験及耐凝着摩耗性を評価する大越式摩
耗試験を行った。
【００１６】須賀式摩耗試験の試験条件は、摩擦材：Ｓ
ｉＣ＃３２０、試験荷重：２ｋｇｆ、摩擦回数：１６０
０回である。
ｉＣ＃３２０、試験荷重：２ｋｇｆ、摩擦回数：１６０
０回である。
【００１７】大越式摩耗試験の試験条件は、回転試験
片：ステライト＃６、室温無潤滑、最終荷重：１８．９
ｋｇｆ、摩擦速度：２．３７ｍ／ｓ、摩擦距離：２００
ｍである。
片：ステライト＃６、室温無潤滑、最終荷重：１８．９
ｋｇｆ、摩擦速度：２．３７ｍ／ｓ、摩擦距離：２００
ｍである。
【００１８】須賀式摩耗試験の結果を図１、大越式摩耗
試験の結果を図２に示す。
試験の結果を図２に示す。
【００１９】須賀式摩耗試験では、本発明品（Ｄ）はマ
トリクス材（Ａ）と比較し、５．５倍の耐摩耗性を示し
た。また、大越式摩耗試験では、本発明品（Ｄ）は粗粒
ＷＣ配合材（Ｂ）と同等の耐摩耗性を示し、相手材の摩
耗量が大きく減少した。
トリクス材（Ａ）と比較し、５．５倍の耐摩耗性を示し
た。また、大越式摩耗試験では、本発明品（Ｄ）は粗粒
ＷＣ配合材（Ｂ）と同等の耐摩耗性を示し、相手材の摩
耗量が大きく減少した。
【００２０】（実施例２）本発明品として、 Ｃｏ基合
金ステライト＃６に、平均粒径約１００μｍの粗粒ＷＣ
を１０％及び平均粒径約２μｍの微粒ＷＣを１０％（合
計ＷＣ２０％）を配合した複合粉末をＰＴＡにて肉盛し
３０×７０×１０ｍｍの試験片（Ｈ）を作製した。
金ステライト＃６に、平均粒径約１００μｍの粗粒ＷＣ
を１０％及び平均粒径約２μｍの微粒ＷＣを１０％（合
計ＷＣ２０％）を配合した複合粉末をＰＴＡにて肉盛し
３０×７０×１０ｍｍの試験片（Ｈ）を作製した。
【００２１】比較材として、 Ｃｏ基合金ステライト＃
６単体の試験片（Ｅ）、 Ｃｏ基合金ステライト＃６に
粗粒ＷＣのみ２０％配合した試験片（Ｆ）、 Ｃｏ基合
金ステライト＃６に微粒ＷＣのみ２０％配合した試験片
（Ｇ）を作製した。上記本発明品と比較材のＷＣの配合
比率（体積％）を表２に示す。
６単体の試験片（Ｅ）、 Ｃｏ基合金ステライト＃６に
粗粒ＷＣのみ２０％配合した試験片（Ｆ）、 Ｃｏ基合
金ステライト＃６に微粒ＷＣのみ２０％配合した試験片
（Ｇ）を作製した。上記本発明品と比較材のＷＣの配合
比率（体積％）を表２に示す。
【００２２】
【表２】
【００２３】これらの試験片を用い、耐研摩耗性を評価
する須賀式摩耗試験及び耐凝着摩耗性を評価する大越式
摩耗試験を行った。
する須賀式摩耗試験及び耐凝着摩耗性を評価する大越式
摩耗試験を行った。
【００２４】須賀式摩耗試験の試験条件は、摩擦材：Ｓ
ｉＣ＃３２０、試験荷重：２ｋｇｆ、摩擦回数：１６０
０回である。
ｉＣ＃３２０、試験荷重：２ｋｇｆ、摩擦回数：１６０
０回である。
【００２５】大越式摩耗試験の試験条件は、回転試験
片：コルモノイ６、室温無潤滑、最終荷重：１８．９ｋ
ｇｆ、摩擦速度：２．３７ｍ／ｓ、摩擦距離：２００ｍ
である。
片：コルモノイ６、室温無潤滑、最終荷重：１８．９ｋ
ｇｆ、摩擦速度：２．３７ｍ／ｓ、摩擦距離：２００ｍ
である。
【００２６】須賀式摩耗試験の結果を図３、大越式摩耗
試験の結果を図４に示す。
試験の結果を図４に示す。
【００２７】須賀式摩耗試験では、本発明品（Ｈ）はマ
トリクス材（Ｅ）と比較し、４．５倍の耐摩耗性を示し
た。また、大越式摩耗試験では、本発明品（Ｈ）は粗粒
ＷＣ配合材（Ｆ）と同等の耐摩耗性を示し、相手材の摩
耗量が大きく減少した。
トリクス材（Ｅ）と比較し、４．５倍の耐摩耗性を示し
た。また、大越式摩耗試験では、本発明品（Ｈ）は粗粒
ＷＣ配合材（Ｆ）と同等の耐摩耗性を示し、相手材の摩
耗量が大きく減少した。
【００２８】
【発明の効果】本発明によれば、強化材として粒度の異
なる炭化物粒子を用いているので、マトリクスに炭化物
粒子が均一に分散され、また、相手材への攻撃性も緩和
された樹脂機械用耐摩耗バイメタル材が得られる。
なる炭化物粒子を用いているので、マトリクスに炭化物
粒子が均一に分散され、また、相手材への攻撃性も緩和
された樹脂機械用耐摩耗バイメタル材が得られる。
【図１】第１の実施例の発明品と比較材の須賀式摩耗試
験の結果を示す図である。
験の結果を示す図である。
【図２】第１の実施例の発明品と比較材の大越式摩耗試
験の結果を示す図である。
験の結果を示す図である。
【図３】第２の実施例の発明品と比較材の須賀式摩耗試
験の結果を示す図である。
験の結果を示す図である。
【図４】第２の実施例の発明品と比較材の大越式摩耗試
験の結果を示す図である。
験の結果を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｂ２３Ｋ 35/30 ３４０ Ｂ２３Ｋ 35/30 ３４０Ｍ 35/368 35/368 Ｅ Ｃ２２Ｃ 19/07 Ｃ２２Ｃ 19/07 Ｇ
Claims (7)
- 【請求項１】 Ｎｉ基合金をマトリクス材とし、これに
強化材として粒度５０〜１５０μｍ及び１〜１０μｍの
硬質炭化物粒子を体積％で合計１５〜３０％複合してな
る樹脂機械用耐摩耗バイメタル材。 - 【請求項２】 前記Ｎｉ基合金に代えＣｏ基合金をマト
リクス材としたことを特徴とする請求項１記載の樹脂機
械用耐摩耗バイメタル材。 - 【請求項３】 請求項１または２記載の耐摩耗バイメタ
ル材を内表面に肉盛りしてなる樹脂機械用耐摩耗バイメ
タルシリンダ。 - 【請求項４】 請求項１または２記載の耐摩耗バイメタ
ル材をフライト頂部に肉盛してなる樹脂機械用耐摩耗バ
イメタルスクリュ。 - 【請求項５】 Ｎｉ基合金のマトリクス材に、強化材
として粒度５０〜１５０μｍ及び１〜１０μｍの硬質炭
化物粒子を体積％で合計１５〜３０％配合した複合粉末
を、粉体プラズマ肉盛り法にてバイメタル材とすること
を特徴とする樹脂機械用耐摩耗バイメタル材の製造方
法。 - 【請求項６】 前記Ｎｉ基合金に代えＣｏ基合金をマト
リクス材としたことを特徴とする請求項５記載の樹脂機
械用耐摩耗バイメタル材の製造方法。 - 【請求項７】 前記粒度５０〜１５０μｍおよび１〜１
０μｍの硬質炭化物粒子を造粒して粉体プラズマ肉盛り
装置に供給することを特徴とする請求項５または６記載
の樹脂機械用耐摩耗バイメタル材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13047498A JPH11323470A (ja) | 1998-05-13 | 1998-05-13 | 樹脂機械用耐摩耗バイメタル材及びその製造方法並びにバイメタルシリンダ及びバイメタルスクリュ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13047498A JPH11323470A (ja) | 1998-05-13 | 1998-05-13 | 樹脂機械用耐摩耗バイメタル材及びその製造方法並びにバイメタルシリンダ及びバイメタルスクリュ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11323470A true JPH11323470A (ja) | 1999-11-26 |
Family
ID=15035120
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13047498A Pending JPH11323470A (ja) | 1998-05-13 | 1998-05-13 | 樹脂機械用耐摩耗バイメタル材及びその製造方法並びにバイメタルシリンダ及びバイメタルスクリュ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11323470A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007114524A1 (ja) * | 2006-03-30 | 2007-10-11 | Komatsu Ltd. | 耐摩耗粒子及び耐摩耗構造部材 |
| JP2015123446A (ja) * | 2013-12-27 | 2015-07-06 | 兼房株式会社 | 破砕刃 |
-
1998
- 1998-05-13 JP JP13047498A patent/JPH11323470A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007114524A1 (ja) * | 2006-03-30 | 2007-10-11 | Komatsu Ltd. | 耐摩耗粒子及び耐摩耗構造部材 |
| JPWO2007114524A1 (ja) * | 2006-03-30 | 2009-08-20 | 株式会社小松製作所 | 耐摩耗粒子及び耐摩耗構造部材 |
| JP4850241B2 (ja) * | 2006-03-30 | 2012-01-11 | 株式会社小松製作所 | 耐摩耗粒子及び耐摩耗構造部材 |
| US8679207B2 (en) | 2006-03-30 | 2014-03-25 | Komatsu Ltd. | Wear resisting particle and wear resisting structure member |
| JP2015123446A (ja) * | 2013-12-27 | 2015-07-06 | 兼房株式会社 | 破砕刃 |
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