JPS59104446A

JPS59104446A - 鋳鉄への被覆のための合金粉末

Info

Publication number: JPS59104446A
Application number: JP58213467A
Authority: JP
Inventors: エデユアルド・ロメロ; リチヤ−ド・ジエイ・デユモラ
Original assignee: Eutectic Corp
Current assignee: Eutectic Corp
Priority date: 1982-11-16
Filing date: 1983-11-15
Publication date: 1984-06-16
Also published as: FR2535991A1; AU2026783A; AU562217B2; BE898230A; JPH0474423B2; GB2130242B; CA1224065A; BR8306313A; DE3341034A1; GB8329574D0; FR2535991B1; GB2130242A; MX160598A; US4471034A; DE3341034C2

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】〔技術分野〕この発明はガラス鋳型部品のような鋳鉄部品へのニッケ
ル基被覆合金に関するものであり、又そのような鋳鉄部
品を被覆する方法に関するものである。発明はなお、こ
の方法によって造られる接合品にも関する。

〔従来技術〕

鋳鉄とはＡＳＭ　Ｍｅｔａｌｓ　Ｈａｎｄｂｏｏｋ　（
Ｖｏｌ。ｔ　、　ｓ　ｔｈＥｄ、１９６１）の第７頁に
定義されている様に、共晶篇度に於ける合金中に存する
オーステナイト相中に、溶解度以上に炭素を含む鉄であ
る。以下本文で使用する゛°鋳鉄″なる用語は、鼠鋳鉄
、白鋳鉄、可鍛鋳鉄、及びツノニラ−鋳鉄を包含する。

鋳鉄は一般に重量にして１．５係以上の炭素を含む。

例えば、鼠鋳鉄は１７乃至４５％Ｃ及び１乃至３％Ｓｉ
を含む。可鍛鉄はその他の成分も含むが、とりわけ約２
乃至２．６５％Ｃ及び０９乃至１６５飴５ｉ（ｉ７含む
。合金していないノジーラー乃至タ゛ククイル鋳鉄の組
成は鼠鋳鉄に似ている。よく知られているツノニラ−鋳
鉄の組成の１例は９重量にして３２乃至４１係Ｃ２１８
乃至２８係Ｓｊ、０．８％までのＭｎ　、最高０１係燐
２最高０．０３％硫黄を含む。一般に云えば、炭素含有
量は約２乃至４５％の範囲である。

よく知られているように、ガラスを形成するのは金属鋳
型の中で非常に粘稠な溶融ガラスを成形し、充分に冷却
して鋳型力・ら鋳造したガラス成形品を取シ出すことに
よって行う。溶融ガラスは金属鋳型に粘着する傾向があ
り、又若しも潤滑剤が使用されなかった場合は溶融ガラ
スに接していた鋳型の表面か消耗する傾向がある為に、
一般には鋳型の内面に離型剤全塗布し、鋳造したガラス
品の引き離しに役立たせ、又成る程度消耗を減らすに役
立たせる。溶融ガラスが約９８２℃乃至１２０４℃であ
る場合特に問題となる。しかしこの温度では、離型剤は
蒸発する傾きがあり、そのため熱ガラスに接していた鋳
型部品は速かに消耗する。

ブランクモールド、ブローモールド、ネックリンク、プ
ランジャー、バッフル、ホトムプレート等のガラス成形
装置は主として鋳鉄製である。上に述べたような条件の
もとでは、鋳鉄は消耗をうける。溶接技術を用いて、ガ
ラス鋳型部品の表面に、硬く、耐消耗性の、密な金属被
覆を析出せしめる方法を提供し、高いガラスの鋳造温度
でも鋳鉄部品をもつと耐消耗性にすることは望ましいこ
とである。しかし、鋳鉄表面に溶接被覆を生せしめるこ
との不利な点は、高い溶接温度に於ては鋳鉄中の遊離炭
素が溶接附近の空気と反応してＣＯ２のようなガスを発
生する傾向があることであって。

このガスは劣った冶金学的性質を有する非常に多孔質の
析出物を生ずる。

〔発明の目的〕

この発明の一つの目的は、鋳鉄に溶着するための被覆合
金を提供するにある。

この発明の他の目的は、製品の複合品として。

ニッケル基合金被覆を施しだ鋳鉄部品を提供するにある
。

この発明の更に他の目的は、鋳鉄部品上に、溶着したニ
ッケル基合金被覆を生せしめる方法を提供するにある。

この発明の別の目的は、ニッケル基合金で被覆された鋳
鉄製ガラス鋳型部品を製造する方法を提供するにある。

〔発明の要約〕

この発明の一つの実施例は、鋳鉄部品上に、溶接界面に
於ける有孔率を最小にして溶着したニッケル基合金被覆
を生せしめる方法である。この方法は、実質的に約０．
５乃至５％Ｔｉ、約０．５乃至５％８１．０乃至約５％
Ｂ、０乃至約２１Ｍｎ、０乃至約１％ＡｌＯ乃至約５％
Ｆｅ、０乃至約１５係Ｃｒ、０乃至約０，５％Ｃ９及び
ニンケルか主である残余成分を含む合金粉末を、プラス
マドランスファーアーク法を用いて使用するが、鋳鉄部
品は陽極としてプラスマ発生回路に電気的接続し、粉末
の流れはキャリヤーガスによって上記プラズマア−り中
に導かれ、鋳鉄部品の表面にまで達する。

噴霧法の間２合金の析出はトランスファーアークと鋳鉄
基質との間に合金のパドルを維持するように調節し、ト
ランスファーアークによる過剰の溶解を防ぐが、一方で
はパドルと鋳鉄基質の間の溶接作用を促進せしめる。そ
の面への被覆が完了するまで、プラズマアークと鋳鉄基
質との間の合金パドルを維持しながら、鋳鉄基質に清う
てプラズマ噴霧法が遂次進められ、これによシ密な溶着
したニッケル基合金被覆が得られるが、との被覆は合金
中のチタンと鋳鉄中の炭素との反応による二次炭化チタ
ンの微細分布を有する微細組織によって特長づけられる
。

この発明のもう一つの実施例は５合金被覆した鋳鉄部品
を含めた製品の複合品によって示される。

ここに合金被覆は主として約０５乃至５％Ｔｉ。

約０５乃至５係Ｓ１，０乃至約５チＢ、Ｏ乃至２％Ｍｎ
　、　Ｏ乃至約１４Ａｌ、Ｏ乃至約５’％Ｆｅ、Ｑ乃至
１５％Ｃｒ　、　０乃至約０．５１Ｃ，及びニッケルが
主である残余成分よシ成っていて鋳鉄部品に溶着してお
り、そして合金中のチタンが鋳鉄中の炭素と反応して生
成された二次炭化チタンの微細分布を含んだ微細組織に
よって特長づけられている。

ケル基合金被覆を有する鋳鉄製ガラス鋳型があるが、こ
こに合金被覆は主として約０５乃至５チＴｉ　、約０５
乃至５係Ｓｉ、　０乃至５係Ｂ、Ｑ乃至約２％Ｍｎ　、
　Ｏ乃至約１％Ａｔ　、　０乃至約５％Ｆｅ。

Ｏ乃至約１５％Ｃｒ、Ｏ乃至０．５　％　Ｃ及び二、ケ
ルか主である残余成分より成シ２合金被覆はガラス鋳型
部品に溶着しており２合金中のチタンと鋳鉄製ガラス鋳
型部品中の炭素との反応によって生じた。二次炭化チタ
ンの微細分布を含んでいる微細組織て特長づけられてい
る。

すぐれたニッケル基合金被覆の一例として、約０５乃至
３％Ｔｉ　、約０５乃至３ヂＳｉ　、約０５乃至２％Ｂ
、約１％以下のＭｎ　、約１係以下のＡｌ　。

約０５乃至３％Ｆｅ　、　０乃至約１０％Ｃｒ　、約０
．０５乃至０．３％Ｃ，及びニッケルが主である残余成
分を含むものがある。

〔発明の詳細〕

被覆合金は約４４乃至１７７ミクロン（３２５乃至８０
メツシュ米国標準）の平均粒度であることを特色とする
噴霧粉がむしろよい。

析出した合金のミクロかたさはロックウェルＨＲＢ　８
０乃至３５の範囲であり、溶接析出物全体に亘る二次炭
化チタンの分散により、すぐれた耐摩耗性を持っている
。合金添加物としてのチタンの使用は、チタンが炭素及
び窒素に対して強い親和力をもつために極めて重要であ
る。密な溶接析出物を確実に得るには、被覆技法が鋳鉄
基質の溶解しすぎを避け、従って溶接の際の鋳鉄界面の
空気中の酸素との反応を避け、更にこれによって鋳鉄中
の遊離炭素のＣＯ２への酸化を避ける条件下で行われる
ことが重要である。ここにＣＯ２ハ溶接析出物を多孔性
となし、保護被覆としては冶金学的に劣るものにする。

溶接多孔性を避けるには、プラズマアークは析出した合
金のパドルを該プラズマアークと鋳鉄基質との間に保持
するように調節される。かくして基質の過熱は抑えられ
、鋳鉄中の遊離炭素の酸化は最小になる。次に図面によ
り説明する。

第１図に示される方法は次の記述から明らかにズマーク
１１によって≠ｔ＋析出しているところを示している。

析出物１３はパドルの形でプラズマアーク１１によって
形成されるが、このプラズマアークはそのかなりの部分
が１４で示した位置で鋳鉄基質を打つ位にパドルよ）先
んじている。

第２図に示される方法は本発明による望ましいものであ
る。すなわち、フ０ラズマアーク及びノズルＩＯＡと加
工片１２Ａとの間の行程の相対比を調整して、即ちノズ
ルに対して加工片を矢印の方向に動かすか或は図とは異
って加工片に対してノズルを動かすかして調整して、被
覆合金のパドル１３Ａがプラズマアークの全矛先を実質
的にうけ。

基質が直接アークと接触することがないようにパドル１
３Ａ’ｉノズルに対して保持し位置せしめる。

第３図はプラズマトーチと加工片（鋳鉄）との間のトラ
ンスファーアーク関係の概要を模型的に示しておシ、具
体的にいえば９本図は水冷式環状銅製電極１７によって
囲まれた中心のタングステン電極１６を包含するプラズ
マトーチ１５の断面と、使用する電気回路の構成とを示
している。アルコゞンプラズマガス１８は陰極であるタ
ングステン電極１６と陽極である銅電極１７との間にあ
る環状空間１９を通過する。トーチの右側にあるブロッ
ク図を参照にすれば、タングステン電極１６が電源２１
と併動に接続しである高周波発振器２０の負極の位置に
接続されていることが示されている。同様に、銅陽極１
７は高周波発振器の正極の位置に接続されており、トラ
ンスファーアークの生成を確実にするために、電源と加
工片２１′も陽極として接続されている。

ノズルの先端で、タングステン及び銅の電極の間にパイ
ロットアーク２２が作られるが、このアークはタングス
テン電極１６の囲シの環状空間を通過するアルゴンガス
をイオン化し、陽極である加工片２］′の高ポテンシャ
ルによってこの加工片に引きよせられるトランスファー
アークの先駆をなす。

９３係アルゴンと７幅水素とからなる保護用ガス２３又
はアルゴンは、外側の環状空間２４を通って供Ｆｉ陣れ
る。キャリヤーとして働き、穴２５を通ってフ０ラズマ
アークに粉末を送るアルゴンガスの別の供給源がある。

′保護用ガスは、ノズルの丁度反対側に析出して鋳鉄基
質が高温のトランスファーアークに直接触れるのを防い
でくれる析出物２６の酸化を防止するのに役立つもので
ある。なおＡ／Ｈ２混合ｉ−ｉそれを用いることにより
基スフブーアーク／ステムの詳細に就いてはこれ以上述
へる要はない。好んで使用されるシステムは。

アメリカ、ニューヨークのＥｕｔｅｃｔｉｃ　Ｃｏｒｐ
ｏｒａｔｉｏｎｏｆ　Ｆｌｕｓｈｉｎｇで売られている
Ｅｕｔｒｏｎｉｃ　Ｇａｐ　）ランスファーアークを用
いるＥｕｔｒｏｎｉｃ　Ｇａｐ　（商品名）方法として
示されているシステｌ、である。

発明を実施するに当っては、　Ｅｕｔｒｏｎｉｃ　Ｇａ
ｐ　）ランスファーアークシステムを用いて次のような
ニッケル基合金組成が析出した。　　　′１　　］、、
７１．５１．０゜１２．１２１．６５．０．１７残２　
２．７６．００５−０２４．２３．０５−．０５残３　
０Ｂ　１８１．０１．５０．８１．１−０１５残４　１
．１．０．９０．８０．８　０．８１．１　−０１３残
第３図について述べた方法を鋳鉄（ダクタイル又はノソ
ユラー鋳鉄）製のガラス鋳型バッフルの被覆に用いた。

ノズルは加工片から１０同の距離に保った。約１４ケ゛
−ノ気圧の圧力で運ばれるアルゴンのキャリヤーガス中
で、粉末は約２．０Ｋｉ９／時間の速度で供給されたが
、純アルゴンであるイオン化したガスは又約４．３ゲー
ジ気圧の圧力で、そして９３％アルゴン−７係水素であ
る保護用ガスは約４３ケゞ−ジ気圧の圧力で運ばれた。

被覆は各成分の合金について製造された。

合金番号１〜４の各合金被覆を検査すると、析出物は非
常に密で鋳鉄基質に強く溶着しており。

実質的にガスのポケットもなければ孔もない。合金番号
１と２の微細組織は合金中のチタンが鋳鉄中の遊離炭素
と反応し、ニッケル基台金マトリ。

クス全般に炭化チタンの微細な分散を形づくったことを
示す。

第４図および第５図は上記の鋳鉄表面に溶着したあとの
合金被膜の顕微鏡写真である。写真はいずれも約０．４
０　ｒｒｒｍ　Ｘ　０．３３　ｍの試料の拡大写真であ
る。

各被覆の硬度は次のようにＨＲＢ　８０乃至ＨＲＣ３５
０ツクウェルＣの範囲内に入った。

合金番号　　ロックウェル硬度１ＨＲＣ２８２ＨＲＢ　８０３　　　　　　　　　　　　ＨＲＣ３５４ＨＲＣ２０この発明は好ましい実施例に関連して述べたが。

この分野の技術者ならばすぐ了解出来るように。

この発明の意図部に範囲内で変更、変化があシ得ること
に注意すべきである。

以下余日

【図面の簡単な説明】

第１図は鋳鉄表面にプラズマトランスフアルアークを制
御することなしに施した場合の５本発明によらない好ま
しくない状態全模型的に示した図。第２図は鋳鉄表面にプラズマトランスファーアークを制
御しながら施しだ場合の２本発明による好しい状態を模
型的に示した図、第３図は本発明によるプラズマトラン
スファーアークノズルの断面と使用する電気回路の構成
とを示す図、第４図および第５図は鋳鉄表面に溶着され
たあとのニッケル基合金被覆の断面の顕微鏡写真を示す
図である。記号の説明＝１０及びＩＯＡはプラズマノズル。１１はフ０ラズマアーク、１２及び１２Ａは加工片（鋳
鉄）、１３および１３Ａ（は析出物又はパドル。１５は）０ラズマトーチ、１６は中心タングステン線、
１７は銅電極（陽極）、１８はアルコゞンプラズマガス
、１９は環状空間、２０は高周波発振器。２１は電源、２１′は加工片、２２はノξイロットアー
ク、２３は保護用ガス、２４は環状空間、２５は穴、２
６は析出物をそれぞれあられしている。ＦＩＧ、１２１′ＦＩＧ、３ＦＩＧ、　４ＦＩＧ、　５

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　　０．５乃至５％Ｔｌ＋０．５乃至５％Ｓｉ　
、　Ｑ乃至５％Ｂ、０乃至２％Ｍｎ、Ｏ乃至１％Ａｔ、
Ｑ乃至５％Ｆｅ　、　Ｑ乃至１５％Ｃｒ、０乃至０５％
Ｃ２及びニッケルが主である残余成分より成る。鋳鉄へ
の被覆合金。
（２）　　前記（１）項の被覆合金であって、その組成
か実質的に０５乃至３係Ｔｉ　、　０．５乃至３係Ｓｉ
　。０５乃至２％Ｂ、１．０％以下のＭｎ　、　１．０　％
以下のＡｔ、　０．５乃至３％Ｆｅ、Ｑ乃至１０　ｆｏ
Ｃｒ　ｐ　０．０５乃至０．’３　％　Ｃ、及びニッケ
ルが主である残余成分から成る。鋳鉄への被覆合金。
（３）複合製品としての合金被覆を施しだ鋳鉄部品であ
って、前記合金被覆が実質的に０５乃至５係Ｔｉ、０．
５乃至５係Ｓｉ　、　Ｏ乃至５％Ｂ、０乃至２％Ｍｎ　
、　Ｑ乃至１％Ａｔ、Ｏ乃至５　％　Ｆｅ　、　Ｑ乃至
１５％Ｃｒ、Ｑ乃至Ｑ、５％Ｃ，及びニッケルが主であ
る残余成分を含み、而してこの合金被覆は前記鋳鉄部品
に溶着していて合金中のチタンと鋳鉄中の炭素との反応
によって生じた二次炭化チタンの微細な分布を含む微細
組織を有することを特徴とする。ニッケル基合金被覆を
施しだ鋳鉄部品。
（４）　　前記（３）項の複合製品てあって、前記合金
被覆の組成か０５乃至３％Ｔｉ、０．５乃至３係Ｓｉ　
。０５乃至２％Ｂ、１％以下のＭｎ　、　１　％以下のＡ
ｔ。０５乃至３　％　Ｆｅ　ｇ　Ｏ乃至１０％ｃｒ、ｏ、ｏ
ｓ乃至部品。
（５）　　前記（３）項及び（４）項の複合製品であっ
て、この複合製品をガラス鋳型部品として使用するとき
に、前記合金波ｇｋ前記鋳鉄製品表面の少なくとも溶融
ガラスに接触する部分に溶着するようにしたことを特徴
とするニッケル基合金被覆を施した鋳鉄部品。
（６）鋳鉄部品上に溶着した合金被膜を得る方法であっ
て、０５乃至５％Ｔｉ、０．５乃至５％Ｓｉ　。０乃至５％Ｂ、Ｏ乃至２％Ｍｎ、０乃至１％Ａｔ。０乃至５％Ｆｅ　、　Ｏ乃至１５％Ｃｒ　、　Ｏ乃至０
５係Ｃ２及びニッケルを主とする残余成分よりなるニッ
ケル基合金の被覆ヲ、プラズマ生成回路に前記鋳鉄部品
を陽極として電気的に接続したｌ・ランスファーアーク
タイプの７０ラズマ法を用い、該二。ケル基合金の粉末の流れをキャリヤーガスによって前記
プラズマアーク中に向けそして前記鋳鉄部品の表面にま
で達せしめることによって析出させる工程と、析出が行
われている間は前記合金の析出を調整して、トランスフ
ァーアークプラズマと鋳鉄部品基質との間に合金のパド
ルを保持してこの基質をトランスファーアークによる過
剰の溶解を受けないように護り、一方では・ぐドルと鋳
鉄基質との間の拡散反応を促進せしめる工程と、前記の
プラズマアーク被覆工程を、被覆が完了するまで前記プ
ラズマアークと鋳鉄との間に合金ノやドルを保持しなが
ら、被覆すべき鋳鉄基質に沿うて進行させる工程とを含
み、而して以上のようにして溶接界面に得られる孔隙率
の微小な直着ニッケル基合金被覆が９合金中のチタンと
鋳鉄中の炭素との反応によって生した二次炭化チタンの
微細分布をもつ微細組織を有していることを特徴とする
。鋳鉄部品上に溶着したニッケル基合金被覆を形成する方
法。
（７）前記（６）項の方法であって、析出した合金が実
質的に０５乃至３％Ｔｉ、０．５乃至３係Ｓｉ　。０５乃至２％Ｂ、１％以下のＭｎ　、　１　％以下のＡ
ｔ。０５乃至３％Ｆｅ＋Ｏ乃至１０　％Ｃｒ　、　０．０５
乃至０３％Ｃ２及びニッケルを主とする残余成分よシ成
る組成であるような、鋳鉄部品上に溶着したニッケル合
金被覆を形成する方法。
（８）　　前記（６）項及゛び（７）項の方法であって
、前記トランスファーアークタイグのプラズマ法に用い
るニッケル基合金の粉末が、４４乃至１７７ミクロンの
範囲内の大きさを有するようにしたことを特徴とする。鋳鉄部品上に溶着したニッケル基合金被覆を形成する方
法。