JPS58130258A - 耐摩耗性及び耐食性にすぐれたＦｅ基焼結合金 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、すぐれた耐摩耗性及びなじみ性を有し、か
つ耐食性をも兼ね備え、特にこれらの特性が要求される
例えば水中ポンプのシールリングや、アルコール、アル
コール含有ガンリン、及び変質燃料等の、燃料輸送用あ
るいは燃料噴射用ポンプにおけるロータなどの構造部材
、そして水中摺動部材、さらには、ガソリン機関やディ
ーゼル機関などの排ガス再循還装置に使用する弁装置用
部材等として使用するのに適したＦｅ基焼結合金に関す
るものである。

上記各種の部材の製造には、一般に、耐食性。

耐摩耗性、及びなじみ性等の特性が要求されることから
、従来、これらの要求を満足すべく、各種の材料が提案
され、実用に供されているが、未だこれらの特性を併せ
持ち、上記要求に十分に応え得る材料が得られていない
のが現状である。

この発明は、上述のような観点から研究され、開発され
たもので、Ｃｒ：５〜２５％（以下チは重量％とする）
を含有し、　Ｎｂ　、　Ｔａ−９Ｚｒ　、及びＴ１のう
ちの１種または２種以上：１〜ｌＯ％を含有し、さらに
Ｎ１及びＣＯのうちの１種または２種：１〜２５％を含
み、またＭｎ：０．０５〜３．０チをも含有するととも
に、残シがＦｅと不可避不純物からなる組成を有するか
、あるいはさらに必要に応じて、ＭＯ及びＷのうちの１
種または２種：０，３〜５．０チと、Ｐ：０．１〜２．
０チ、Ｂ：０．０１〜１．０％、Ｓｉ：ｏ１〜３．０％
のうちの１種または２種以上（但し、合計量で５０％を
越えない）とのいずれか一方、又は両方を含有せしめた
組成を有し、Ｎ１またはＣＯの一方または両方、さらに
はＮｂ、　Ｔａ　、　Ｚｒ及びＴ１のうちの１種または
２種以上を含む組成で形成された硬い金属間化合物を素
地中に均一に分散させることによって、すぐれた耐摩耗
性、及び摺動特性（なじみ性など）を確保し、さらに耐
食性にもすぐれたＦｅ基焼結合金に特徴を有するもので
ある。

つぎに、この発明のＦｅ基焼結合金において、成分組成
範囲を上記の通シに限定した理由を説明する。

ａ）　　Ｃｒ Ｃｒ成分には、合金に耐食性及び耐酸化性を付与する作
用があるが、その含有量が５％未満では所望のすぐれた
耐食性及び耐酸化性を確保することができず、一方２５
％を越えて含有せしめても、前記作用にそれ以上の向上
効果がみられず、逆に、合金の靭性に低下傾向が現われ
るようになることから、その含有量を５〜２５チと定め
た。

ｂ）　Ｎｂ、　Ｔａ、　Ｚｒ、及びＴ１これらの成分に
は、Ｎｉ及びＣＯ，さらにはＭＯ及びＷと結合して硬質
の金属間化合物を形成し、もって合金素地中に均一に分
散析出して合金の耐摩耗性及び摺動特性を著しく向上せ
しめる作用があるほか、Ｎ１及びＣｏ、そしてＭｏ及び
Ｗと共晶を形成して比較的低温で液相を発生せしめ、こ
の結果として合金の密度を高めるという、それぞれ均等
な作用があるが、その含有量が１％未満では前記作用に
所望の効果が得られず、一方１０チを越えて含有させる
と靭性が劣化するようになることから、その含有量を１
〜１０％と定めた。

ｃ）　Ｎ１．及びｃ。

これらの成分には、上述のように、Ｎｂ、　Ｔａ、　Ｚ
ｒ。

及びＴ１と、さらにはＭＯ及びＷと反応して硬質の金属
間化合物を形成し、耐摩耗性及び摺動特性を向上させる
とともに、上記のように共晶を形成して焼結性を改善す
るほか、素地に固溶して素地の強化と耐食性の向上をは
かる作用があるが、その含有量が１％未満では前記作用
に所望の効果が得られず、一方２５％を越えて含有させ
ても、前記作用にそれ以上の効果の向上が認められず、
経済性の面も考慮して、その含有量を１〜２５％と定め
た。

ｄ）　　Ｍｎ　　　’ Ｍｎ成分には、合金素地に固溶してこれを強化するとと
もにオーステナイトを安定化し、合金の焼入れ性を著し
く向上させて硬さく耐摩耗性）を向上させる作用があシ
、さらに焼結性をも改善する作用もあるが、その含有量
が０．０５　％未満では前記作用に所望の効果が得られ
ず、一方３．０％を越えて含有させると強度及び耐食性
、特に耐酸化性の劣化を招くようになることから、その
含有量を０．０５〜３．０％と限定した。

ｅ）　Ｍｏ、及びＷ これらの成分には、素地に固溶してこれを強化し、さら
に、Ｎｉ、　Ｃｏ、　Ｎｂ、　Ｔａ、　Ｚｒ、及びＴ１
と金属間化合物を形成して合金を硬化する作用がちシ、
一段と高い硬さや強度の要求される場合に必要に応じて
含有せしめられる成分であるが、その含有量が０３％未
満では前記作用に所望の改善効果が得られず、一方５．
０チを越えて含有させると靭性が低下するようになるこ
とから、その含有量を０、３〜５．０％と定めた。

ｆ）Ｐ、Ｂ、及びＳｌ これらの成分には、焼結性を改善して高密度化し、この
結果として耐食性を一層向上する作用があるほか、合金
素地に固溶してこれを強化する作用があるので、特にこ
れらの特性が要求される場合に必要に応じて含有せしめ
られる成分であるが、それぞれ、Ｐが０．１　％未満、
Ｂが０．０１　％未満。

Ｓｌが０．１％未満の含有量では前記作用に所望の効果
が得られず、一方、Ｐが２．０％を、Ｂが１．０％を、
そしてＳｌが３．０％をそれぞれ越えて含有させるか、
さらにはこれらの合計量が５．０チを越えるような量で
含有させると靭性が著しく劣化し、耐食性も劣化するよ
うになることから、それぞれの含有量を、Ｐ：０．１〜
２．０％、Ｂ：Ｏ，Ｏ２Ｎ２．０％、Ｓｉ：０．１〜３
．０％と定め、かつその合計量を５％を越えない量と定
めた。

なお、この発明のＦｅ基焼結合金における不可避不純物
のうちＣ成分は、Ｎｉ、　Ｃｏ、　Ｍｏ及びＷに比して
Ｎｂ、　Ｔａ　、　Ｚｒ、及びＴ１との反応性が強く、
従ってＮｂ、　Ｔａ、　Ｚｒ、及びＴ１と優先的に反応
して炭化物を形成してしまい、この合金本来のもつすぐ
れた特性を確保することができなくなることから、０５
チを越えて含有させてはならない。

さらに、この発明のＦｅ基焼結合金は通常の粉末冶金法
に従って通常の製造条件にて製造することができるもの
であるが、原料粉末に関して、特にＰ、Ｂ、及びＳｉ成
分については、それぞれＦｅ−Ｐ合金、Ｆｅ−Ｂ合金、
及びＦｅ−Ｓｉ合金の粉末として配合するのが望ましい
。

つぎに、この発明のＦｅ基焼結合金を実施例により比較
例と対比して説明する。

実施例 原料粉末として、いずれも粒度−１４５ｎ、ｅｓｂを有
し、かつＯｒと、Ｍｎと、Ｎｂ、　Ｔａ、　Ｚｒ、及び
Ｔ１のうちの１種以上とを所定量含有する水噴霧法にに
シ形成したＦｅ　−Ｏｒ−Ｍｎ−金属間化合物形成成分
合金粉末を各種用意し、さらにそれぞれ平均粒径　３μ
ｍを有するＮ１粉末、　Ｃｏ粉末、及びＭＯ粉末、　Ｖ
７粉末、並びにそれぞれ粒度−２００ｍｅｓｈを有する
Ｆｅ−Ｐ合金（Ｐ：２６．７％含有）粉末、Ｆｅ−Ｂ合
金（Ｂ　：　１７．０％含有）粉末、およびＦｅ−Ｓｉ
合金（Ｓｉ：４１．５％含有）粉末を用意し、これらの
原料粉末を第１表に示される組成にそれぞれ配合し、マ
イニュートミキサにて２０分間混合し、５〜６ｔｏｎ／
ｃｎｌ　の圧力にて圧粉体を成形し、ついで真空炉にて
１２５’０−１３００℃の温度範囲内の所定温度に加熱
して焼結し、１０００−１０５０℃の温度範囲内の所定
温度から急冷し、最終的に５００〜５４０℃の温度範囲
内の所定温度に１．５時間保持の焼戻し処理を施すこと
によって、実質的に配合組成と同一の最終成分組成をも
った本発明焼結合金１〜３５及び比較焼結合金１〜６を
それぞれ製造した。

ついで、この結果得られた本発明焼結合金１〜３５及び
比較焼結合金１〜６について、密度を測定するとともに
、耐摩耗試験及び耐食試験を行なった。

なお、耐摩耗試験は、１．０ｍ、Ｘ　１０ｍ、Ｘ　３０
朋の試料を用い、これを回転リングの所定位置に所定時
間押し付けて、その摩耗量（摩耗深さ）を測定すること
によって実施した。その際の条件は、回転リング：　Ｓ
ＵＳ　４３０　（ＨＲＣ５１）で、直径：３０、、φ×
接触面幅：５朋のもの１面圧：　５　ｋＦｌ／ａｌｉ。

回転数：　２６０　Ｏｒ、ｐ、ｍ、、雰囲気：４％Ｈ２
０含有ガソ含有ガソリン中間試験００時間であった。

また、耐食性試験は、温度：３５℃、湿度：９２％の雰
囲気中に２４時間放置後の錆発生状況を観察し、「錆発
生全くなし」を＠印、「錆若干あり」を○印、「全面に
錆発生」をＸ印でそれぞれ評価した。これらの結果を第
１表に併せて示した。

第１表に示される結果から、本発明焼結合金１〜３５は
、いずれもすぐれた耐摩耗性と耐食性とを有するもので
あるのに対して、成分組成がこの発明の範囲から外れた
比較焼結合金１〜６においては、耐摩耗性と耐食性のう
ちの少なくとも１つの特性が劣ったものとなっているこ
とが明らかである。

上述のように、この発明のＦｅ基焼結合金は、すぐれた
耐摩耗性と耐食性とを具備しているので、これらの両特
性が要求される分野での使用は勿論のこと、特に耐食性
が要求される時計側などとして、また耐摩耗性が要求さ
れるタービンディスクなどとして使用した場合にもきわ
めてすぐれた性能を発揮するのである。

出願人　　三菱金属株式会社 代理人　　富　　１）　和　夫

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　　Ｃｒ：　　５　〜２　５　　％　　、Ｎｂ
   、　Ｔａ、　Ｚｒ、及びＴｉのうちの１種または２種以
   上：１〜１０％、 Ｎｉ、及びＣｏのうちの１種または２種；１〜２５チ。 Ｍｎ：　　０．０５〜３．０　％、 Ｆｅ及び不可避不純物：残り、 （以上重量％）からなる組成を有することを特徴とする
   耐摩耗性及び耐食性にすぐれたＦｅ基焼結合金。
2. （２）　　Ｃｒ：　　５〜２５　Ｔｏ、Ｎｂ、　Ｔａ、
   　Ｚｒ、及びＴ１のうちの１種または２種以上：１〜１
   ０％、 Ｎｉ、及びＣＯのうちの１種または２種：１〜２５チ、 Ｍｎ：　０．０５〜３．０％、 Ｍｏ、及び−Ｗのうちの１種または２種−０，３〜５．
   ０チ、 Ｆｅ及び不可避不純物：残り、 （以上重量％）からなる組成を有することを特徴とする
   耐摩耗性及び耐食性にすぐれたＦｅ基焼結合金。
3. （３）　　Ｏｒ：　５〜２５％、 Ｎｂ、　Ｔａ　、　Ｚｒ　、及びＴｉのうちの１種また
   は２種以上：１〜１０％、 Ｎｉ、及びＣｏのうちの１種または２種：１〜２５チ、 Ｍｎ：　０．０５〜３．０％、 を含有するとともに、さらに、 Ｐ：０．１〜２．０　％　。 Ｂ：０．０１〜１．０　％　。 ８１：０．１〜３．０　％　。 のうちの１種または２種以上（但し、合計量で５．０％
   を越えない）を含有し、 Ｆｅ及び不可避不純物：残シ、 （以上重量％）からなる組成を有することを特徴とする
   耐摩耗性及び耐食性にすぐれたＦｅ基焼結合金。
4. （４）　　Ｃｒ：　５〜２５％、 Ｎｂ、　Ｔａ、　Ｚｒ、及びＴ１のうちの１種または２
   種以上：１〜１０％、 Ｎｉ、及びＣＯのうちの１種または２種：ｌ〜２５チ、 Ｍｎ：００５〜３．０％、 ＭＯ，及びＷのうちの１種または２種二〇、３〜５０％
   、 を含有するとともに、さらに、 Ｐ：０．１〜２．０％、 Ｂ　：　０．０１〜１．００％、 Ｓｉ：０．１〜３．０％、 のうちの１種または２種以上（但し、合計量で５０％を
   越えない）を含有し、 Ｆｅ及び不可避不純物：残り、 （以上重量％）からなる組成を有することを特徴とする
   耐摩耗性及び耐食性にすぐれたＦｅ基焼結合金。