JPS5983704A - 合金粉末シ−トおよびその使用方法 - Google Patents
合金粉末シ−トおよびその使用方法Info
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- F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/31504—Composite [nonstructural laminate]
- Y10T428/31678—Of metal
- Y10T428/31692—Next to addition polymer from unsaturated monomers
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、合金粉末と合成樹脂粘着剤との混練物をシー
ト状に形成し、母材上で焼結して母材表面に耐摩耗性合
金層を形成するのに使用する合金粉末シートに関する。
ト状に形成し、母材上で焼結して母材表面に耐摩耗性合
金層を形成するのに使用する合金粉末シートに関する。
従来より、この種の合金粉末シートは公知であり、例え
ば、特開昭５１−８３８３４号公報には自溶性合金粉末
と熱可塑性アクリル樹脂とを用し）だ合金粉末シートを
金属母材上にトルエンの如き溶剤で湿らせて貼り付けた
うえで大気雰囲気下で加熱融着することが、また、特公
昭５５−２１８０２号公報には、ＷＣ系、Ｔｉｅ系合金
粉末と合成樹脂とを混練して形成した薄板状テープを作
成し、該テープを加圧プレスした状態で加熱焼結したの
ち、得られた焼結体をビス等により母材の型に密着固着
するようにした方法が夫々開示されている。
ば、特開昭５１−８３８３４号公報には自溶性合金粉末
と熱可塑性アクリル樹脂とを用し）だ合金粉末シートを
金属母材上にトルエンの如き溶剤で湿らせて貼り付けた
うえで大気雰囲気下で加熱融着することが、また、特公
昭５５−２１８０２号公報には、ＷＣ系、Ｔｉｅ系合金
粉末と合成樹脂とを混練して形成した薄板状テープを作
成し、該テープを加圧プレスした状態で加熱焼結したの
ち、得られた焼結体をビス等により母材の型に密着固着
するようにした方法が夫々開示されている。
この種の合金粉末シートは、母材の表面に比較的容易に
耐摩耗性合金層を形成できる点で有用である。
耐摩耗性合金層を形成できる点で有用である。
しかしながら、従来より市場に供されている合金粉末シ
ートは、前記の如く、これを母材上で直接に加熱焼結す
る場合においては、母材のフラットな上面にしか適用で
きない問題があった。
ートは、前記の如く、これを母材上で直接に加熱焼結す
る場合においては、母材のフラットな上面にしか適用で
きない問題があった。
即ち、この種の合金粉末シートは、それ自体は常温下で
母材との接着性を有さず、前述の如く、溶剤を用いて母
材上に接着するが、加熱していくと、２００〜３００°
Ｃまでの温度では、粘着剤と（しで用いた合成樹脂が母
材との接着剤としての機能を示す。しかしながら、温度
がさらに上昇すると、合成樹脂分は焼失、揮散してしま
い接着剤としての機能を失なって母材との接着性が消失
してしまう。したがって、母材の斜面や湾曲面さらには
下向きの面等、合金粉末シートの重量が母材との接着面
に作用する場合には、加熱の初期こそ必要な接着性が得
られるものの、前述した如く、ある温度以上に加熱され
ると接着力を有する合成樹脂が焼失するため合金粉末シ
ートの重量を支えることができなくなって、母材からは
く離もしくは脱落してしまうといった問題がある。
母材との接着性を有さず、前述の如く、溶剤を用いて母
材上に接着するが、加熱していくと、２００〜３００°
Ｃまでの温度では、粘着剤と（しで用いた合成樹脂が母
材との接着剤としての機能を示す。しかしながら、温度
がさらに上昇すると、合成樹脂分は焼失、揮散してしま
い接着剤としての機能を失なって母材との接着性が消失
してしまう。したがって、母材の斜面や湾曲面さらには
下向きの面等、合金粉末シートの重量が母材との接着面
に作用する場合には、加熱の初期こそ必要な接着性が得
られるものの、前述した如く、ある温度以上に加熱され
ると接着力を有する合成樹脂が焼失するため合金粉末シ
ートの重量を支えることができなくなって、母材からは
く離もしくは脱落してしまうといった問題がある。
前記特公昭５５−２１８０２号公報に開示された予備焼
結方法は、上記直接焼結方法の問題に鑑みて提案された
ものと考えられるが、この方法は多（の工数を要するの
でコスト的にも不利であるうえ、予備焼結部材と母材と
の間の必要な密着強度を得ることが困難であるといった
欠点があった。
結方法は、上記直接焼結方法の問題に鑑みて提案された
ものと考えられるが、この方法は多（の工数を要するの
でコスト的にも不利であるうえ、予備焼結部材と母材と
の間の必要な密着強度を得ることが困難であるといった
欠点があった。
本発明は、かかる問題に鑑みてなされたものであって、
合成樹脂の焼失温度である２５０〜４００°Ｃ以上で、
かつ金属同志の焼結温度に至るまでの高温においても母
材との間に必要な接着力、結合力もしくは結合性を有す
る合金粉末シートを提供することを基本的な目的として
いる。
合成樹脂の焼失温度である２５０〜４００°Ｃ以上で、
かつ金属同志の焼結温度に至るまでの高温においても母
材との間に必要な接着力、結合力もしくは結合性を有す
る合金粉末シートを提供することを基本的な目的として
いる。
本発明のいま一つの目的は、斜面や湾曲面さらには下面
等に対しても合金−粉末シートを直接に加熱焼結して必
要な耐摩耗性合金層を形成することができる合金粉末シ
ートの使用方法を提供することにある。
等に対しても合金−粉末シートを直接に加熱焼結して必
要な耐摩耗性合金層を形成することができる合金粉末シ
ートの使用方法を提供することにある。
かかる目的を達成するためには、合金粉末シートは、第
１図に図式化して示すように、粘着剤としての合成樹脂
の接着作用が消失する２５０〜４ｏ ｏ’ｃ以上で、か
つ合金粉末の焼結が開始され、母材と合金粉末との間に
接合が生ずる温度（三元共晶合金粉末の場合で約９５０
°Ｃ）以下の範囲において、母材との間に必要な接着性
および、もしくは接合性を有するものでなければならな
い。
１図に図式化して示すように、粘着剤としての合成樹脂
の接着作用が消失する２５０〜４ｏ ｏ’ｃ以上で、か
つ合金粉末の焼結が開始され、母材と合金粉末との間に
接合が生ずる温度（三元共晶合金粉末の場合で約９５０
°Ｃ）以下の範囲において、母材との間に必要な接着性
および、もしくは接合性を有するものでなければならな
い。
さらに、合金粉末シートの直接焼結によって、母材上に
良好な耐摩耗性合金層を形成するためには、合金粉末シ
ートとして、以下の条件を満足することが必要となる。
良好な耐摩耗性合金層を形成するためには、合金粉末シ
ートとして、以下の条件を満足することが必要となる。
（イ） シートとして常温でフレキシブルであること。
（ロ）常温で接着性を与えうろこと。
（ハ）熱分解による反応が急激でないこと。
に）熱分解による炭化物（燃焼残材〕の量が少ないこと
。
。
（ホ） ガス発生が少なく、発泡や変形を生じないこと
。
。
（ハ）母材とのはく離を惹起することなく、必要なシー
ト形状を保持できること。
ト形状を保持できること。
本発明者等は、かかる条件を満足するためには、粘着剤
として用いる合成樹脂と、これと混練する合金粉末とが
相互に協働して、始めて上記温度範囲における母材との
接着・接合性を満足しうるものと考え、まず、粘着剤と
して用いる合成樹脂の温度特性について試験を行なった
。
として用いる合成樹脂と、これと混練する合金粉末とが
相互に協働して、始めて上記温度範囲における母材との
接着・接合性を満足しうるものと考え、まず、粘着剤と
して用いる合成樹脂の温度特性について試験を行なった
。
この試験においては、鋼製母材上に、溶剤で溶いた合成
樹脂のみおよび合成樹脂と合金粉末（３元共晶合金粉末
）との混練物を夫々適量塗布し、■んガス中で、２５０
°ｃ、４ｏｏ°Ｃおよび６００°Ｃ等の温度菌性で、そ
の性状を観察した。
樹脂のみおよび合成樹脂と合金粉末（３元共晶合金粉末
）との混練物を夫々適量塗布し、■んガス中で、２５０
°ｃ、４ｏｏ°Ｃおよび６００°Ｃ等の温度菌性で、そ
の性状を観察した。
その結果は以下の通りであった。
（リ 熱硬化性合成樹脂
アクリルメラミン樹脂およびアルキツドメラミン樹脂単
体は、約２００°Ｃ以下の温度で完全に硬化し、約３０
０８Ｃ以上の温度で分解してガスを発生し、炭化してし
まう。
体は、約２００°Ｃ以下の温度で完全に硬化し、約３０
０８Ｃ以上の温度で分解してガスを発生し、炭化してし
まう。
上記の樹脂と合金粉末を混練したものにおいて、アクリ
ルメラミン樹脂混練物は、４００’Ｃ以下の温度でガス
を多く発生するため、′膨れ〃や母材とのは（離を生じ
て発泡化する。そして、この状態で焼結されてしまうと
、密度の低い発泡性焼結層となる。一方、アルキッドメ
ラミン樹脂混練物は４００ＯＣ付近で少量のガスを発生
すると同時に、母材とのはく離を生じ、焼結の始まる以
前の段階で母材からの脱落を生じつる。
ルメラミン樹脂混練物は、４００’Ｃ以下の温度でガス
を多く発生するため、′膨れ〃や母材とのは（離を生じ
て発泡化する。そして、この状態で焼結されてしまうと
、密度の低い発泡性焼結層となる。一方、アルキッドメ
ラミン樹脂混練物は４００ＯＣ付近で少量のガスを発生
すると同時に、母材とのはく離を生じ、焼結の始まる以
前の段階で母材からの脱落を生じつる。
σＤ 二液硬化型（イソシアネート硬化型９舎成樹脂
ウレタン樹脂単体は、２５０°Ｃ以下で蜂の巣状に発泡
化し、６０ゲＣ付近では炭化物が粒状に分散した状態に
なる。また、合金粉末との混線物は３５０°Ｃ付近で発
泡化してしまい、この状態で焼結されると密度の低い発
泡焼結層となる。
化し、６０ゲＣ付近では炭化物が粒状に分散した状態に
なる。また、合金粉末との混線物は３５０°Ｃ付近で発
泡化してしまい、この状態で焼結されると密度の低い発
泡焼結層となる。
（ＩＩ） 熱可塑性合成樹脂
Ｊ）−１アクリル樹脂単体は２５０°Ｃの温度で分解し
、炭化等を起さずかなりの粘着性を有している。そして
、温度が上昇するにつれて炭化していくが、ガス発生に
よるゝ膨れ′等の現象は生ぜずスムーズに放散していく
。合金粉末との混線物は、樹脂単体と同様にガス発生に
よる１膨れ′ｔを生ぜず、６００°Ｃ以上の温度におい
ても母材とのは（離を生ずることはない。
、炭化等を起さずかなりの粘着性を有している。そして
、温度が上昇するにつれて炭化していくが、ガス発生に
よるゝ膨れ′等の現象は生ぜずスムーズに放散していく
。合金粉末との混線物は、樹脂単体と同様にガス発生に
よる１膨れ′ｔを生ぜず、６００°Ｃ以上の温度におい
ても母材とのは（離を生ずることはない。
α）−２ポリビニルアルコール単体は低温度で分解する
ため、この樹脂と合金粉末との混線物は、高温でさらさ
らの合金粉末となって焼結層を形成できない。これは、
ポリビニルアルコールがあまりにも低温で分解・放散し
てしまうため、高温での焼結層の形を保持できないため
である。
ため、この樹脂と合金粉末との混線物は、高温でさらさ
らの合金粉末となって焼結層を形成できない。これは、
ポリビニルアルコールがあまりにも低温で分解・放散し
てしまうため、高温での焼結層の形を保持できないため
である。
＠）−３酢酸ビニル樹脂県体は２５０°Ｃ以下で炭化が
始まり、４００°Ｃ付近では炭化物が固化して凝集する
。合金粉末との混線物は、約２５０°Ｃでガスを発生し
、４０００Ｃ付近では母材とはく離して反上った状態と
なるため、これを焼結したとしても良好な接合性が得ら
れない。
始まり、４００°Ｃ付近では炭化物が固化して凝集する
。合金粉末との混線物は、約２５０°Ｃでガスを発生し
、４０００Ｃ付近では母材とはく離して反上った状態と
なるため、これを焼結したとしても良好な接合性が得ら
れない。
以上のことから、粘着剤として用いる合成樹脂としては
アクリル樹脂のみが必要な条件をほぼ満足するものと言
える。
アクリル樹脂のみが必要な条件をほぼ満足するものと言
える。
アクリル樹脂は、よく知られているように、アクリル酸
エステル類またはメタクリル酸エステル類の重合体であ
り、本発明ではいずれも採用しうる。
エステル類またはメタクリル酸エステル類の重合体であ
り、本発明ではいずれも採用しうる。
ところで、アクリル樹脂と合金粉末とを混練して形成し
た合金粉末シートを母材上に押圧接着して加熱していく
と、アクリル樹脂は、３００８Ｃ付近から炭化し始め８
００°Ｃ付近でほぼ完了する。
た合金粉末シートを母材上に押圧接着して加熱していく
と、アクリル樹脂は、３００８Ｃ付近から炭化し始め８
００°Ｃ付近でほぼ完了する。
この間で接合力が樹脂から、徐々に炭化した炭素に屑材
りしていく。そして最後にはこの炭素Ｃが母材とのバイ
ンダとなり、焼結温度域まで合金粉末シートを母材上に
接合保持する役割を担うものと思われる。このことを確
認するために次の実験を行った。
りしていく。そして最後にはこの炭素Ｃが母材とのバイ
ンダとなり、焼結温度域まで合金粉末シートを母材上に
接合保持する役割を担うものと思われる。このことを確
認するために次の実験を行った。
鉄系母材上に合金粉末シートを接着した状態で８００°
Ｃに加熱した後、シート部分を機械的にはく離し、はく
離した部分のＣＫα特性Ｘ線像をとると、上記のことが
明瞭に確認できた。
Ｃに加熱した後、シート部分を機械的にはく離し、はく
離した部分のＣＫα特性Ｘ線像をとると、上記のことが
明瞭に確認できた。
第２図には、母材のみの８００９ＣにおけるＣＫα特性
Ｘ線像（×、２００〕を示し、第３図には、上記はく離
した部分のＣＫα特性Ｘ線像（Ｘ２００）を示す。
Ｘ線像（×、２００〕を示し、第３図には、上記はく離
した部分のＣＫα特性Ｘ線像（Ｘ２００）を示す。
また、同様に、ＰＫα特性Ｘ線像を調べると、第４図に
示すように、燐Ｐは炭素Ｃ程ではないが母材表面に拡散
しており、合金粉末中の燐等一部元素がシートの接合に
、約８００°Ｃ付近から関与していることが明らかにな
った。
示すように、燐Ｐは炭素Ｃ程ではないが母材表面に拡散
しており、合金粉末中の燐等一部元素がシートの接合に
、約８００°Ｃ付近から関与していることが明らかにな
った。
換言すれば、温度が高温となると、アクリル樹脂が示す
接着性と、合金粉末が承引接合性の両方が相互的に作用
してシートの母材に対する給金性を維持しうるものと考
えられる。
接着性と、合金粉末が承引接合性の両方が相互的に作用
してシートの母材に対する給金性を維持しうるものと考
えられる。
なお、Ｃ，ＰＫα特性Ｘ線像は、Ｘ線マイクロアナライ
ザを用いて、母材表面に例えば電子ビームを照射するこ
とによって表面上に存在する炭素や燐を励起させ、励起
された炭素や燐が出す敞Ｘ線を像として捉えたものであ
る。
ザを用いて、母材表面に例えば電子ビームを照射するこ
とによって表面上に存在する炭素や燐を励起させ、励起
された炭素や燐が出す敞Ｘ線を像として捉えたものであ
る。
次に、アクリル樹脂と混練すべき合金粉末について考察
する。
する。
合金粉末は、母材上に加熱焼結したときに耐摩耗性を有
する必要があることは本発明の目的からして轟然である
が、アクリル樹脂の接着性には温度的に限界があるため
、焼結温度はできるだけ低いことが好ましい。
する必要があることは本発明の目的からして轟然である
が、アクリル樹脂の接着性には温度的に限界があるため
、焼結温度はできるだけ低いことが好ましい。
かかる観点から、耐摩耗性合金粉末としては、耐摩耗性
共晶合金粉末、特に、Ｆｅ−Ｍ、−Ｃ系の３元共晶合金
粉末を用いることが好ましく、上記したことから明らか
なように、Ｍとしては、局。
共晶合金粉末、特に、Ｆｅ−Ｍ、−Ｃ系の３元共晶合金
粉末を用いることが好ましく、上記したことから明らか
なように、Ｍとしては、局。
ＢおよびＰのうちいずれか１種またはそれらの複合であ
ることが好ましい。特にＰを用いることは上記したよう
にＣと同様に母材への拡散性が強いので好ましい。
ることが好ましい。特にＰを用いることは上記したよう
にＣと同様に母材への拡散性が強いので好ましい。
より具体的には、合金粉末は、１０００〜１１５０°Ｃ
の温度範囲で液相が１０〜５０容量係となり、しかも液
相は母材に対して濡れ性が優れていることが好ましい。
の温度範囲で液相が１０〜５０容量係となり、しかも液
相は母材に対して濡れ性が優れていることが好ましい。
液相量が１０容量係未満では液相不足となって母材との
有効な接合が行なえなくなり、５０容量係を越えると液
相が過剰となって流動性を示し、必要な形状を保持でき
なくなる。
有効な接合が行なえなくなり、５０容量係を越えると液
相が過剰となって流動性を示し、必要な形状を保持でき
なくなる。
ＭがＰの場合の三元共晶合金Ｆｅ−Ｐ−Ｃにおいて、Ｐ
はＦｅ 、 Ｃと結合して燐共晶を形成し、耐摩耗性を
向上させるとともに、融点を下げる役割りをするもので
ある。Ｐは０．５重量％未満では、液相量が１０容量係
未満になるため、母材との接合が不可能となる。また２
、５重量％を越えると燐共晶がネット状に晶出して靭性
を著しく低下させる。よって０．５〜２，５重量％の範
囲にあることが必要である。
はＦｅ 、 Ｃと結合して燐共晶を形成し、耐摩耗性を
向上させるとともに、融点を下げる役割りをするもので
ある。Ｐは０．５重量％未満では、液相量が１０容量係
未満になるため、母材との接合が不可能となる。また２
、５重量％を越えると燐共晶がネット状に晶出して靭性
を著しく低下させる。よって０．５〜２，５重量％の範
囲にあることが必要である。
次に、ＣはＦｅ 、 Ｐと結合して基地の強化および硬
質相の形成を行なうとともに、燐共晶を形成し密度の上
昇および母材との接合に役立つものである。Ｃは１．５
重量％未満では、低融点晶出物の生成が少な（密度の上
昇および母材との接合が不十分になる。また４、０重量
％を越えると晶出する液相量が多くなりすぎるため必要
な形状を保持できなくなると同時に、炭化物がネット状
に晶出し結晶粒も粗大化するため靭性が低下する。よっ
て１．５〜４．０重量％の範囲にあることが必要である
。
質相の形成を行なうとともに、燐共晶を形成し密度の上
昇および母材との接合に役立つものである。Ｃは１．５
重量％未満では、低融点晶出物の生成が少な（密度の上
昇および母材との接合が不十分になる。また４、０重量
％を越えると晶出する液相量が多くなりすぎるため必要
な形状を保持できなくなると同時に、炭化物がネット状
に晶出し結晶粒も粗大化するため靭性が低下する。よっ
て１．５〜４．０重量％の範囲にあることが必要である
。
Ｍが靭場合の三元共晶合金Ｆ ｅ −Ｍｏ−Ｃにおいて
、局は基地の強化および硬質相の形成に寄与するととも
にＦｅ 、 Ｃと結合゛して融点を下げる役割りをする
ものとして必要な元素であり、２．５重量％未満では硬
質相が少なくなり、また液相量が少なくなるために密度
が上らず、その結果、耐摩耗性が低下するとともに接合
が不可能になる。１０．５重量％を越えると液相量が多
くなりすぎるために脆くなり、靭性を著しく低下する。
、局は基地の強化および硬質相の形成に寄与するととも
にＦｅ 、 Ｃと結合゛して融点を下げる役割りをする
ものとして必要な元素であり、２．５重量％未満では硬
質相が少なくなり、また液相量が少なくなるために密度
が上らず、その結果、耐摩耗性が低下するとともに接合
が不可能になる。１０．５重量％を越えると液相量が多
くなりすぎるために脆くなり、靭性を著しく低下する。
よって２５〜１０．５重量％の範囲にあることが必要で
ある。
ある。
ＭがＢの場合の三元共晶合金Ｆｅ −Ｂ −Ｃにおいて
、ＢはＦｅ、Ｃと結合して硬質相を形成するとともに融
点を下げる役割りをする元素であり、０゜５重量％未満
ではＦｅ−Ｂ−Ｃの三元共晶が少なくなるため、耐摩耗
性および耐焼付き性が悪くなる。
、ＢはＦｅ、Ｃと結合して硬質相を形成するとともに融
点を下げる役割りをする元素であり、０゜５重量％未満
ではＦｅ−Ｂ−Ｃの三元共晶が少なくなるため、耐摩耗
性および耐焼付き性が悪くなる。
３．０重量％を越えると非常に脆くなってまた実用的で
なくなる。よって０．５〜３．０重量％の範囲にあるこ
とが必要である。
なくなる。よって０．５〜３．０重量％の範囲にあるこ
とが必要である。
次にＦｅ−Ｍ−Ｃ三元共晶合金の強度、耐摩耗性を改善
する副次的な元素としてはＣｒ 、Ｖ ＋ Ｗが有効で
ある。これらの元素は基地の強化、特に靭性の向上に役
立ち、さらにＣと結合して硬質相を形成するのに好まし
い元素であり、１０重１％を越えると上記効果が飽和し
て経済的に必要でない。
する副次的な元素としてはＣｒ 、Ｖ ＋ Ｗが有効で
ある。これらの元素は基地の強化、特に靭性の向上に役
立ち、さらにＣと結合して硬質相を形成するのに好まし
い元素であり、１０重１％を越えると上記効果が飽和し
て経済的に必要でない。
また、その他の元素として、Ｓｉの役割りは合金粉末製
造時の溶湯の流動性を改善するとともに、接合時に母材
とのぬれ性をも改善する元素であり、５．０重量％を越
えると硬さが低下し、耐摩耗性が悪くなる。
造時の溶湯の流動性を改善するとともに、接合時に母材
とのぬれ性をも改善する元素であり、５．０重量％を越
えると硬さが低下し、耐摩耗性が悪くなる。
次にＮｉは、基地の強化に役立つ元素であるが、５．０
重量％を越えると硬質相の割合が少なくなるため、焼付
き材〆を起しやすくなる。
重量％を越えると硬質相の割合が少なくなるため、焼付
き材〆を起しやすくなる。
また、胤もＮｉと同様の機能を有していることから、５
．０重量％以下の範囲で添加されることが好ましい。
．０重量％以下の範囲で添加されることが好ましい。
また、粉末粒度は焼結層の気孔率に大きな影響を与える
要素であり、１５０メツシユ以下とすることが好ましい
。粒度が１５０メツシユを越えて大きくなると気孔率も
これにつれて上昇し、焼結層の耐摩耗性を阻害する。
要素であり、１５０メツシユ以下とすることが好ましい
。粒度が１５０メツシユを越えて大きくなると気孔率も
これにつれて上昇し、焼結層の耐摩耗性を阻害する。
粘着剤として用いるアクリル樹脂と、合金粉末との配合
比は、アクリル樹脂を３〜１５重量％とし、残部を合金
粉末とする。アクリル樹脂が３重ｉｔ％より少なくなる
と、粘着性が不足してシートが脆化し必要なシートの可
撓性を確保することができず、１５重量％を越えてアク
リル樹脂が多くなると、樹脂分が過剰となって、気孔率
等に悪影響を与えると同時に母材との接合が不可能とな
る。
比は、アクリル樹脂を３〜１５重量％とし、残部を合金
粉末とする。アクリル樹脂が３重ｉｔ％より少なくなる
と、粘着性が不足してシートが脆化し必要なシートの可
撓性を確保することができず、１５重量％を越えてアク
リル樹脂が多くなると、樹脂分が過剰となって、気孔率
等に悪影響を与えると同時に母材との接合が不可能とな
る。
次に、本発明に係る合金粉末シートの処理方法について
説明する。
説明する。
（１） シート化
アセトン、トルエン、ＭＥＫ（メチル・エチル・ケトン
〕等の溶剤で希釈したアクリル樹脂３〜１５重量％と、
耐摩耗性共晶合金粉末９７〜８５重量％とを混練して泥
しよう化した後、離型紙を被せた型枠上に流し込み、溶
剤を蒸発させた後、これを圧延ロールに通して適当な厚
みを有するシートに成形する。
〕等の溶剤で希釈したアクリル樹脂３〜１５重量％と、
耐摩耗性共晶合金粉末９７〜８５重量％とを混練して泥
しよう化した後、離型紙を被せた型枠上に流し込み、溶
剤を蒸発させた後、これを圧延ロールに通して適当な厚
みを有するシートに成形する。
（２） シートの母材への接着
上記合金粉末シート中の粘着剤と同じものをシート片面
に転写する。この転写方法としては、従来公知のドクタ
ーブレード法、ロールコータ−法等を用いることができ
る。粘着剤を転写した合金粉末シートは、母材の耐摩耗
性を要する部位に抑圧接着して、合金粉末シートを接着
した母材は次の加熱工程に送る。
に転写する。この転写方法としては、従来公知のドクタ
ーブレード法、ロールコータ−法等を用いることができ
る。粘着剤を転写した合金粉末シートは、母材の耐摩耗
性を要する部位に抑圧接着して、合金粉末シートを接着
した母材は次の加熱工程に送る。
母材としては、実際上程々のものが考えられるが、例え
ば、第５図および第６図に示すような、一体型中空カム
シャフト１のカムノーズ部２に合金粉末シート３を接合
したり、第７図に示すようなエンシンノ動弁機構に用い
るＡｌ製ロッカーアーム４に対するカムとの摺動部とし
ての鋼材チップ５の下面や、さらに、第８図に示すよう
なタペット６の上端のカムとの摺動部や下端の湾曲面に
対しても合金粉末シー） ７，８．９を夫々適用するこ
とができるっ （３）加熱 加熱は、水素ガス雰囲気、窒素ガス雰囲気、真空等、非
酸化性雰囲気下で行なう。
ば、第５図および第６図に示すような、一体型中空カム
シャフト１のカムノーズ部２に合金粉末シート３を接合
したり、第７図に示すようなエンシンノ動弁機構に用い
るＡｌ製ロッカーアーム４に対するカムとの摺動部とし
ての鋼材チップ５の下面や、さらに、第８図に示すよう
なタペット６の上端のカムとの摺動部や下端の湾曲面に
対しても合金粉末シー） ７，８．９を夫々適用するこ
とができるっ （３）加熱 加熱は、水素ガス雰囲気、窒素ガス雰囲気、真空等、非
酸化性雰囲気下で行なう。
加熱速度は、シートの母材に対する接着・結合性および
焼結層の気孔率に大きい影響を与える。
焼結層の気孔率に大きい影響を与える。
加熱速度が著しく遅すぎると、固体状態での金属元素の
母材への拡散が進行し過ぎて、液相が現われにくくなり
、液相量が不足する。また、加熱速度が著しく早すぎる
と、ガスが急激に発生するため、発泡が多くなり、発泡
性焼結層となって耐摩耗性を阻害する。この意味で、加
熱速度としては、１０°Ｃ〜４０°Ｃ／分 が好ましい
。
母材への拡散が進行し過ぎて、液相が現われにくくなり
、液相量が不足する。また、加熱速度が著しく早すぎる
と、ガスが急激に発生するため、発泡が多くなり、発泡
性焼結層となって耐摩耗性を阻害する。この意味で、加
熱速度としては、１０°Ｃ〜４０°Ｃ／分 が好ましい
。
以下に、本発明の実施例を示す。
〈実施例１〉
ＭＯｌｏ、５重量％、Ｃｒ２．５重量％、Ｐ２．４重［
％、Ｃ３，６重量係、残部世襲の化学成分を有し粒度１
５０メツシユ以下の３元共晶合金粉末９３重量係を、ア
セトンで希釈したアクリル樹脂７重世襲中に入れて慌練
し、泥しよう状にして離型紙上に流し込みシート化した
ものを鋼製母材上に接着し、水素雰囲気中で１０００°
Ｃの温度に２０分間保持し、液相を５０容量係晶出させ
て焼結接合することにより、母材上に、Ｐ２．４重量％
、Ｃ３，６重量％１Ｍ０１０．５重量％、Ｃｒ２．５重
量％。
％、Ｃ３，６重量係、残部世襲の化学成分を有し粒度１
５０メツシユ以下の３元共晶合金粉末９３重量係を、ア
セトンで希釈したアクリル樹脂７重世襲中に入れて慌練
し、泥しよう状にして離型紙上に流し込みシート化した
ものを鋼製母材上に接着し、水素雰囲気中で１０００°
Ｃの温度に２０分間保持し、液相を５０容量係晶出させ
て焼結接合することにより、母材上に、Ｐ２．４重量％
、Ｃ３，６重量％１Ｍ０１０．５重量％、Ｃｒ２．５重
量％。
残部Ｆｅの組成よりなる耐摩耗性焼結合金層が形成でき
た。
た。
第１０図に接合部の断面の顕微鏡写真（Ｘ１００）を示
す。
す。
〈実施例２〉
粒度が１５０メツシユ以下（７）Ｓ ＵＳ ４１ ｏ粉
末５０重世襲および粒度が１５０メツシユ以下でＭＯｌ
ｏ、５重量係、Ｐ２４重量係、Ｃ３，６重量％。
末５０重世襲および粒度が１５０メツシユ以下でＭＯｌ
ｏ、５重量係、Ｐ２４重量係、Ｃ３，６重量％。
残部Ｆｅの３元共晶合金粉末５０重ｉ％を配合して混合
し、この混合粉末９５重量％を、アセトンで希釈したア
クリル樹脂５重最多中に入れて混練し、泥しよう状にし
て離型紙上に流し込み、シート化したものを鋼製母材上
に接着して、水素雰囲気中で１０９０°Ｃの温度に２０
分間保持し、液相を１２容量係晶出して焼結結合するこ
とにより、Ｐｌ、１重量係、Ｃ１，８重量％＋ Ｍ、６
５．３重量条。
し、この混合粉末９５重量％を、アセトンで希釈したア
クリル樹脂５重最多中に入れて混練し、泥しよう状にし
て離型紙上に流し込み、シート化したものを鋼製母材上
に接着して、水素雰囲気中で１０９０°Ｃの温度に２０
分間保持し、液相を１２容量係晶出して焼結結合するこ
とにより、Ｐｌ、１重量係、Ｃ１，８重量％＋ Ｍ、６
５．３重量条。
Ｃｒ７，５重量％、残部Ｆｅの組成よりなる耐摩耗性焼
結合金層が形成できた。第１１図に、接合部の組織写真
を示す。
結合金層が形成できた。第１１図に、接合部の組織写真
を示す。
〈実施例３〉
粒度が１５０メツシユ以下の５ＵＳ４１０粉末７０重量
係２粒度が１５０メツシユ以下でＭｏ １０．５重量係
、Ｐ２４重量％、Ｃ３，６重量係、残部Ｆｅの３元共晶
合金粉末３０重量係並びに黒鉛粉末１４重量世襲配合し
て混合し、この混合粉末９５重量世襲、アセトンで希釈
したアクリル樹脂５重世襲中に入れて混練し、泥しよう
状にして離型紙上に流し込みシート化したものを鋼製ロ
ッカーアームのカム摺動面に接着して、水素雰囲気中で
１１５０’Ｃの温度に２０分間保持し、液相を１１容ｉ
％晶出して焼結接合することにより、ロッカーアームの
カム摺動面に２００７重量％、Ｃ２，５重量％、ＭＯ３
，２重量％、Ｃｒ９，４重量係、残部Ｆｅの組成よりな
る耐摩耗性焼結合金層を有するロッカーアームを製作で
きた。
係２粒度が１５０メツシユ以下でＭｏ １０．５重量係
、Ｐ２４重量％、Ｃ３，６重量係、残部Ｆｅの３元共晶
合金粉末３０重量係並びに黒鉛粉末１４重量世襲配合し
て混合し、この混合粉末９５重量世襲、アセトンで希釈
したアクリル樹脂５重世襲中に入れて混練し、泥しよう
状にして離型紙上に流し込みシート化したものを鋼製ロ
ッカーアームのカム摺動面に接着して、水素雰囲気中で
１１５０’Ｃの温度に２０分間保持し、液相を１１容ｉ
％晶出して焼結接合することにより、ロッカーアームの
カム摺動面に２００７重量％、Ｃ２，５重量％、ＭＯ３
，２重量％、Ｃｒ９，４重量係、残部Ｆｅの組成よりな
る耐摩耗性焼結合金層を有するロッカーアームを製作で
きた。
第１２図に接合部の組織写真を示す。
次いで、このロッカーアームを、カム部をチル化した鋳
鉄製カムシャフトと組合せて、耐摩耗性テストを行なっ
た。テストは、エンジン回転数２００ Ｏｒ、ｐｏｍ
で、潤滑オイルとして劣化オイルを用いる条件で行な
った。その結果を第１３図に示す。第１３図には、比較
例として、カムシャフトと同材質でチル代品の合金鋳鉄
よりなるロッカーアームの同条件での耐摩耗性テストの
結果を示している。
鉄製カムシャフトと組合せて、耐摩耗性テストを行なっ
た。テストは、エンジン回転数２００ Ｏｒ、ｐｏｍ
で、潤滑オイルとして劣化オイルを用いる条件で行な
った。その結果を第１３図に示す。第１３図には、比較
例として、カムシャフトと同材質でチル代品の合金鋳鉄
よりなるロッカーアームの同条件での耐摩耗性テストの
結果を示している。
なお、この合金鋳鉄の成分比は、
ａ、ａｗｔｓ ｃ、 １．８ｗｔ％ Ｓｉ、 （１
７ｗｔ；％ＭｎＯ，０７１ｗｔ％Ｐ 、 Ｑ、Ｑ５
ｗｔ％ Ｓ 、 Ｑ、０４ｗｔ％Ｃｒ残Ｆｅ である。
７ｗｔ；％ＭｎＯ，０７１ｗｔ％Ｐ 、 Ｑ、Ｑ５
ｗｔ％ Ｓ 、 Ｑ、０４ｗｔ％Ｃｒ残Ｆｅ である。
なお、本発明者等は、第９図に示すように、母材２０に
形成した斜面２１に本発明に係る合金粉末シート２２を
接着したうえで加熱し、はく離テストを行なった。
形成した斜面２１に本発明に係る合金粉末シート２２を
接着したうえで加熱し、はく離テストを行なった。
合金粉末シート２２としては、実施例２のものを用い、
母材２０としては、５４５Ｇを用いた。
母材２０としては、５４５Ｇを用いた。
その結果、垂直面に接着した合金粉末シートについて、
焼結温度１，１３０°Ｃまで昇温しでも母材からのは（
離は一切観察されなかった。
焼結温度１，１３０°Ｃまで昇温しでも母材からのは（
離は一切観察されなかった。
第１図は加熱温度に依存した合金粉末シートの接着・接
合作用を説明するためのグラフ、第２図は８００°Ｇに
おける母材のみのＣＫα 特性Ｘ線像（Ｘ、２００）を
示す図面代用写真、第３図は８００°Ｃ加熱後シートを
はく離した部分のＣＫα特性Ｘ線像（Ｘ２００）を示す
図面代用写真、第４図は８００°Ｃ加熱後シートをはく
離した部分のＰＫα特性Ｘ線像（Ｘ２００）を示す図面
代用写真、第５図は本発明の一適用例を示す一体型中空
カムシャフトの部分側面図、第６図は第５図のＡ−Ａ線
断面図、第７図は本発明の他の適用例を示すロッカーア
ームの正面図、第８図は本発明の他の一つの適用例を示
すタペットの正面図、第９図は本発明にかかる合金粉末
シートのはく離テストの態様を示す斜視図、第１０図、
第１１図、第１２図は各々本発明の実施例１，２．３に
よって得られた結合部の断面を示す（Ｘ２００）の図面
代用顕微鏡写真、第１３図は本発明をロッカーアームと
カムシャフトの間に適用した場合の耐磨耗性テストの結
果を従来例と比較して示すグラフである。 特 許 出 願 人 東洋工業株式会社出 願 人
弁理士 青 山 葆外２名第１図 第３１４ 第４１４ 第５図 第６図 第７図 第８図 第９図 第１３図 運艷吟向（Ｈｒｌ 手続補正書は式） １事件の表示 昭和５７年特許願第 １９３１２５ 号２発明
の名称 合金粉末シートおよびその使用方法 ３補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所広島県安芸郡府中町新地３番１号 名称（３１３） 東洋工業株式会社代表者
山 崎 芳 樹４代理人 に変更ばあ！ｌｌません。 手続補正書。自発） 昭和５８年４月 ６日 特許庁長官 殿 １事件の表示 昭和５７年特許願第 １９３１２５ 号２発明の
名称 合金粉末シートおよびその使用方法 ３補正をする者 事件との関係 特許出願人 ４代理人 訂正明細書 １、発明の名称 合金粉末シートおよびその使用方法 ２、特許請求の範囲 （１）耐摩耗性共晶合金粉末８５〜９７容量％と、溶剤
で溶いたアクリル樹脂１５〜３容量％とを混練したのち
圧延してなり、４００°Ｃ以上の高温において金属母材
との接着・接合性を有することを特徴とする合金粉末シ
ート。 （２、特許請求の範囲第１項記載の合金粉末シートにお
いて、耐摩耗性共晶合金粉末が、Ｆｅ−Ｍ−Ｃ系の共晶
合金粉末であって、Ｍの主成分がＭｏ、ＢおよびＰのう
ちいずれか一種またはそれらの複合物であることを特徴
とする合金粉末シート。 （３）特許請求の範囲第１項記載の合金粉末シートにお
いて、耐摩耗性共晶合金粉末が、Ｆｅ−Ｍ−Ｃ系の共晶
合金粉末であって、Ｍの主成分がＭｏ、ＢおよびＰのう
ちの少くとも一種であって、かつ副次的な成分としてＣ
ｒ、ＶおよびＷのうち少くとも一種が加えられているこ
とを特徴とする合金粉末シート。 （４）耐摩耗性共晶合金粉末８５〜９７容量％と、溶剤
で溶いたアクリル樹脂１５〜３容量％とを混練したのち
圧延して合金粉末シートを形成し、母材の耐摩耗性を要
する斜面部も′シ＜は湾曲部に押圧接着し、次に非酸化
性雰囲気下で上記合金粉末の半液相焼結温度まで加熱昇
温しで焼結結合せしめることを特徴とする合金粉末シー
トの使用方法。 ３、発明の詳細な説明 本発明は、合金粉末と合成樹脂粘着剤との混練物をシー
ト状に形成し、母材Ｊ二で焼結して母材表面に耐摩耗性
合金層を形成するのに使用する合金粉末シートに関する
。 従来より、この種の合金粉末シートは公知であり、例え
ば、特開昭５１−８３８３４号公報には自溶性合金粉末
と熱可塑性アクリル樹脂とを用いた合金粉末シートを金
属母材上にトルエンの如き溶剤で湿らせて貼り付けたう
えで大気雰囲気下で加熱融着することが、また、特公昭
５５−２１８０２号公報には、ＷＣ系・Ｔ ｉ Ｃ系合
金粉末と合成樹脂とを混練して形成した薄板状テープを
作成し、該テープを加圧プレスした状態で加熱焼結した
のち、得られた焼結体をビス等により母材の型に密着固
着するようにした方法が夫々開示されている。 この種の合金粉末シートは、母材の表面に比較的容易に
耐摩耗性合金層を形成できる点で有用である。 しかしながら、従来より市場に供されている合金粉末シ
ートは、前記の如く、これを母材上で１百接に加熱焼結
する場合においては、母材のフラットな上面にしか適用
できない問題があった。 即ち、この種の合金粉末シートは、それ自体は常温下で
母相との接着性を有さず、前述の如く、溶剤を用いて母
材上に接着するが、加熱していくと、２００〜３００°
Ｃ′１での温度では、、粘着剤として用いた合成樹脂が
母材との接着剤としての機能を示す。しかしながら、温
度が烙らに上昇すると、合成樹脂成分は焼失、揮散して
しまい接着剤としての機能を失なって母材との接着性が
消失してしまう。したがって、母材の斜面や湾曲面さら
には下回きの面等、合金粉末シートの重量が画材との接
着面に作用する場合には、加熱の初期こそ必要な接着性
が得られるものの、前述した如く、ある温度以上に加熱
されると接着力を有する合成樹脂が焼失するため合金粉
末シートの重量を支えることができなくなって、母材か
らはく離もしくは脱落してしまうといった問題がある。 前記特公昭５５−２１８０２号公報に開示された予備焼
結方法は、上記直接焼結方法の問題に鑑みて提案された
ものと考えられるが、この方法は多くの工数を要するの
でコスト的にも不利であるうえ、予備焼結部材と母材と
の間の必要な密着強度を得ることが困難であるといった
欠点があった。 本発明は、かかる問題に鑑みてなされたものであって、
合成樹脂の焼失温度である２５０〜４００”Ｃ以−ヒて
、かつ金属同志の焼結温度に至るまでの高温においても
母材との間に必要な接着力、結合力もしくは結合性を有
する合金粉末シートを提供することを基本的な目的とし
ている。 本発明のい１一つの目的は、斜面や湾曲面さらには下面
等に対しても合金粉末シートを直接に加熱焼結して必要
な耐摩耗性合金層を形成することができる合金粉末シー
トの使用方法を提供することにある。 かかる目的を達成するためには、合金粉末シートは、第
１図に図式化して示すように、粘着剤としての合成樹脂
の接着作用が消失する２５０〜４００″Ｃ以上で、かつ
合金粉末の焼結が開始され、母材と合金粉末との間に接
合が生ずる温度（三元共晶合金粉末の場合で約９５０″
Ｃ）以下の範囲において、母材との間に必要な接着性お
よび、もしくは接合性を有するものでなければならない
。 さらに、合金粉末シートの直接焼結によって、母材上に
良好な耐摩耗性合金層を形成するためには、合金粉末シ
ートとして、以下の条件を満足することが必要となる。 （イ） シートとして常温でフレキシブルでアルこと。 （ロ）常温で接着性を与えうろこと。 ｒ−１熱分解による反応が急激でないこと。 に）熱分解による灰化物（燃焼残材）の量が少ないこと
。 （ホ）ガス発生が少なく、発泡や変形を生じないこと。 （へ）母材とのはく離を惹起することなく、必要なシー
ト形状を保持できること。 本発明者等は、かかる条件を満足するためには、粘着剤
として用いる合成樹脂と、これと混練する合金粉末とが
相互に協働して、始めて上記温度範囲における母材との
接着・接合性を満足しうるちのと考え、１す、粘着剤と
して用いる合成樹脂の温度特性について試験を行なった
。 この試験においては、鋼製母材りに、溶剤で溶いた合成
樹脂のみおよび合成樹脂と合金粉末（三元共晶合金粉末
）との混線物を夫々適量塗布し、Ｈ２ガス中で、２５０
°ｃ、４ｏｏ″ｃおよび６００’Ｃ等の温度条件で、そ
の性状を観察した。 その結果は以下の通りであった。 ＣＩｌ 熱硬化性合成樹脂 アクリルメラミン樹脂およびアルキッドメラミン樹脂単
体は、！”：１２００’ｃ以下の温度で完全に硬化し、
約３００’Ｃ以上の温度で分解してガスを発生し、炭化
してしまう。 上記の樹脂と合金粉末を混練したものにおいて、アクリ
ルメラミン樹脂混線物は、４００″Ｃ以下の温度でガス
を多く発生するため、′膨れ′や母材とのは（離を生じ
て発泡化する。そして、この状態で焼結してしまうと、
密度の低い発泡性焼結層となる。一方、アルキッドメラ
ミン樹脂混練物は４００°Ｃ付近で少量のガスを発生す
ると同時に、母材とのはく離を生じ、焼結の始する以前
の段階で画材からの脱落を生じうる。 （Ｉ’ｌｌ 二液硬化型（イソシアネート硬化型）合
成樹脂 ウレタン樹脂単体は、２５０’Ｃ以下で蜂の巣状に発泡
化【７．６００″Ｃ付近では炭化物が粒状に分散した状
態になる。また、合金粉末との混練物は３５０°Ｃ付近
で発泡化してしまい、この状態で焼結されると密度の低
い発泡焼結層となる。 ＠）熱可塑性合成樹脂 佃）−１アクリル樹脂単体は２５０°Ｃの温度で分解し
、炭化等を起さずかなりの粘着性を有している。そして
、温度が上昇するにつれて炭化していくが、ガス発生に
よる′″膨れ′等の現象は生ぜずスムーズに放散してい
く。合金粉末との混練物は、樹脂単体と同様にガス発生
による″膨れ“を生ぜず、６００°Ｃ以上の温度におい
ても母材とのはく離を生ずることはない。 ＠）−２ポリビニルアルコール中休は低温度で分解する
ため、この樹脂と合金粉末との混練物は、高温でさらさ
らの合金粉末となって焼結層を形成できない。これは、
ポリビニルアルコールがあまりにも低温で分解・放散し
てしまうため、高温での焼結層の形を保持できないため
である。 佃）−３酢酸ビニル樹脂単体は２５０°Ｃ以下で炭化が
始まり、４００°Ｃ付近では灰化物が固化して凝集する
。合金粉末との混練物は、約２５０°Ｃでガスを発生し
、４００°Ｃ付近では母材とはく離して反上った状態き
なるため、これを焼結したとしても良好な接合性が得ら
れない。 以上のことから、粘着剤として用いる合成樹脂としては
アクリル樹脂のみが必要な条件をはソ満足するものと言
える。 アクリル樹脂は、よく知られているように、ア／ｙ Ｉ
Ｊ ／ｌ／酸エステル類またはメタクリル酸エステル類
の重合体であり、本発明ではいずれも採用しつる。 ところで、アクリル樹脂と合金粉末とを混練して形成し
た合金粉末シートを母材上に抑圧接着して加熱していく
と、アクリル樹脂は、３００°Ｃ付近から炭化し始め８
００°Ｃ付近ではソ完了する。 この間で接合力が樹脂から徐々に炭化した炭素に屑材り
していく。そして最後にはこの炭素Ｃが母材とのバイン
ダとなり、焼結温度域まで合金粉末シートを母材上に接
合保持する役割を担うものと思われる。このことを確認
するために次の実験を行った。 鉄系母材上に合金粉末シートを接着した状態で８００°
Ｃに加熱した後、シート部分を機械的にはく離し、はく
離した部分のＣＫα特性Ｘ線像をとると、上記のことが
明瞭に確認できた。 第２図には、母材のみの８００’ＣにおけるＣＫα特性
Ｘ線像（ｘ２００）を示し、第３図には、上記はく離し
た部分のＣＫα特性Ｘ線像（Ｘ２００）を示す。 また、同様に、ＰＫα特性Ｘ線像を調べると、第４図に
示すように、燐Ｐは炭素Ｃ程ではないが母材表面に拡散
しており、合金粉末中の燐等一部元素がシートの接合に
、約ｓｏｏ’ｃ付近から関与していることが明らかにな
った。 換言すれば、温度が高温となると、アクリル樹脂が示す
接着性と、合金粉末が示す接合性の両方を維持うるもの
と考えられる。 △ な訃、Ｃ、ＰＫα特性Ｘ線像は、Ｘ線マイクロアナライ
ザを用いて、母材表面に例えば藏子ビームを照射するこ
とによって表面上に存在する炭素や燐を励起させ、励起
された炭素や燐が出すにαＸ線を像として捉えたもので
ある。 次に、アクリル樹脂と混練すべき合金粉末について考察
する。 合金粉末は、母材上に加熱焼結したときに耐摩耗性を有
する必要があることは本発明の目的からして当然である
が、アクリル樹脂の接着性には温度的に限界があるため
、焼結温度はできるだけ低いことが好ましい。 かかる観点から、耐摩耗性合金粉末としては、耐摩耗性
共晶合金粉末、特に、Ｆｅ−Ｍ−Ｃ系の三元共晶合金粉
末を用いることが好ましく、上記したことから明らかな
ように、Ｍとしては、Ｍｏ、ＢおよびＰのうちいずれか
一種またはそれらの複合であることが好ましい。特にＰ
を用いることは上記したようにＣと同様に母材への拡散
性が強いので好ましい。 より具体的には、合金粉末は、１０００〜１１５０°Ｃ
の温度範囲で液相が１０〜５０容量％となり、しかも液
相は母材に対して漏れ性が優れていることが好ましい。 １ＩＺＺが好ｌＺＺ〆 液相量が１０容量％未満では液相不足となって母材との
有効な接合が行なえなくなり、５０容量％を越えると液
相が過剰となって流動性を示し、必要な形状を保持でき
なくなる。 ＭがＰの場合の三元共晶合金Ｆ ｅ −Ｐ −Ｃにおい
て、ＰはＦｅ、Ｃと結合して燐共晶を形成し、耐摩耗性
゛を向上させるとともに、融点を下げる役割りをするも
のである。Ｐは０．５重量％未満ては、液相量が１０容
量％未満になるため、母材との接合が不可能となる。ま
た２、５重量％を越えると燐共晶がネット状に晶出して
靭性を著しく低下させる。よって０．５〜２．５重量％
の範囲にあることが必要である。 次に、ＣはＦｅ、Ｐと結合して基地の強化および硬質相
の形成を行なうとともに１．燐共晶を形成し密度の上昇
および母材との接合に役立つものである。Ｃは１．５重
量％未満では、低融点晶出物の生成が少なく密度の上昇
および母材との接合が不十分になる。また４、０重量％
を越えると晶出する液相量が多くなりすぎるため必要な
形状を保持できなくなると同時に、灰化物がネット状に
晶出し結晶粒も粗大化するため靭性が低下する。よって
１５〜４．ＯＭ量％の範囲にあることが必要である。 ＭがＭｏの場合の三元共晶合金Ｆｅ−Ｍｏ−Ｃにおいて
、ＭＯは基地の強化および硬質相の形成に寄与するとと
もにＦｃ、Ｃ：と結合して融点を下ける役割りをするも
のとして必要な元素であり、２．５重量％未満では硬質
相が少なくなり、また液（°目量が少なくなるために密
度が上らず、その結果、耐摩耗性が低下するとともに接
合が不可能になる。 １０．５重量％を越えると液相量が多くなりすぎるため
に脆くなり、靭性を著しく低下する。よって２．５〜１
０．５重量％の範囲にあることが必要である。 ＭがＢの場合の三元共晶合金Ｆｅ−Ｂ−Ｃにおいて、Ｂ
はＦｅ、Ｃと結合して硬質相を形成するとともに融点を
下げる役割りをする元素であり、０．５重量％未満では
Ｆｅ−Ｂ−Ｃの三元共晶が少なくなるため、耐摩耗性お
よび耐焼付き性が悪くなる。 ３．０重量％を越えると非常に脆くなってまた実用的で
なくなる。よって０．５〜３．０重量％の範囲にあるこ
とが必要である。 次にＦ、ｅ−Ｍ−Ｃ三元共晶合金の強度、耐摩耗性を改
善する副次的な元素としてはＣｒ、Ｖ、Ｗが有効である
。これらの元素は基地の強化、特に靭性の向上に役立ち
、さらにＣと結合して硬質相を形成するのに好ましい元
素であり、１０重量％を越えると上記効果が飽和して経
済的に必要でない。 また、その他の元素として、Ｓｉの役割りは合金粉末製
造時の溶湯の流動性を改善するとともに、接合時に母材
とのぬれ性をも改善する元素であり、５．０重量％を越
えると硬さが低下し、耐摩耗性が悪くなる。 次にＮｉ は、基地の強化に役立つ元素であるが、５０
重量％を越えると硬質相の割合が少なくなるため、焼付
きを起しやすくなる。 筐た、ＭｎもＮｉ と同様の機能を有していることから
、５．０重量％以下の範囲で添加されることが好ましい
。 また、粉末粒度は焼結層の気孔率に大きな影響を与える
要素であり、１５０メツシユ以下とすることが好ましい
。粒度が１５０メツシユを越えて大きくなると気孔率も
これにつれて上昇し、焼結層の耐摩耗性を阻害する。 粘着剤として用いるアクリル樹脂と、合金粉末との配合
比は、アクリル樹脂を３〜１５容量％とし、残部を合金
粉末とする。アクリル樹脂が３容量％より少なくなると
、粘着性が不足してシートが脆化し必要なシートの可撓
性を確保することができず、１５容量％を越えてアクリ
ル樹脂が多くなると、樹脂分が過剰となって、気孔率等
に悪影響を与えると同時に母材との接合が不可能となる
。 次に、本発明に係る合金粉末シートの処理方法について
説明する。 （１） シート化 アセトン、トルエン、ＭＥＫ（メチル・エチル・ケトン
）等の溶剤で希釈したアクリル樹脂３〜１５容量％と、
耐摩耗性共晶合金粉末９７〜８５容量％とを混練して泥
しよう化した後、離型紙を被せた型枠上に流し込み、溶
剤を蒸発させた後、これを圧延ロールに通して適当な厚
みを有するシートに成形する。 （２） シートの母材への接着 上記合金粉末シート中の粘着剤と同じものをシート片面
に転写する。この転写方法としては、従来公知のドクタ
ーブレード法、ロールコータ−法等を用いることができ
る。粘着剤を転写した合金粉末シートは、母材の耐摩耗
性を要する部位に抑圧接着して、合金粉末シートを接着
した母材は次の加熱工程に送る。 母材としては、実際上程々のものが考えられるが、例え
ば、第５図および第６図に示すような、一体ｍ中空カム
シャフト１のカムノーズｓ２に合金粉末シート３を接合
したり、第７図に示すようｆ、ｆ １７ ’；ンの動弁
機構に用いるΔβ製ロッカーアーム４に対するカムとの
摺動部としての鋼材チップ５の下面・や、さらに、第８
図に示すようなタペット６の上端のカムとの摺動部や下
端の湾曲面に対しても合金粉末シート７・８・９を夫々
適用することができる。 （３） 加熱 加熱は、水素ガス雰囲気、窒素ガス雰囲気、真空等、非
酸化性雰囲気下で行なう。 加熱速度は、シートの母材に対する接着・結合性および
焼結層の気孔率に大きい影響を与える。 加熱速度が著しく遅すぎると、固体状態での金属元素の
母材への拡散が進行し過ぎて、液（−目が現われにくく
なり、液相遣が不足する。また、加熱速度が著しく早す
ぎると、ガスが急激に発生するため、発泡が多くなり、
発泡性焼結層となって耐摩耗性を阻害する。この意味で
、加熱速度としては１０°Ｃ〜４０″Ｃ／分が好ましい
。 以下に、本発明の実施例を示す。 〈実施例１〉 Ｍｏ１０．５重量％、Ｃｒ２．５重１％・Ｐ２．４重量
％・Ｃ３，６重量％・残部Ｆｅの化学成分を有し粒度１
５０メツシユ以下の三元共晶合金粉末９３容置％を、ア
セトンで希釈したアクリル樹脂７容量％中に入れて混練
し、泥しよう状にして離型紙上に流し込みシート化した
ものを鋼製母材上に接着し、水素雰囲気中で１０ ＤＯ
’Ｃの温度に２０分間保持し、液相を５０容置％晶出さ
せて焼結接合することにより、画材上に、Ｐ２．４重量
％、Ｃ：３．６重量％、Ｍｏ１０，５重Ｊｆｔ ９６
、Ｃｒ ２．５ 重量Ｓ 、１３゜部Ｆｅの組成よりな
る耐摩耗性焼結合金層が形成できた。製品の硬度はＨｖ
６９６．気孔率１．０％以下である。 第１０図に接合部の断面の顕微鏡写真（×１ｏｏ）を示
す。写真中、球状黒色部と白色部のまだら郡部 分が焼結合金層であり、他方の灰白色が母材であ／＼ す、両者の間に形成されている黒色ベルト部が拡散層で
ある。 〈実施例２〉 粒度が１５０メツシユ以下の５ＵＳ４１０粉末５０重量
％および粒度が１５０メツシユ以下でＭｏｌ ０．５］
ｉ１ｔ％−Ｐ ２．４重！＊ ・Ｃ３，６ｊｌｉ量％残
部Ｆｅの三元共晶合金粉末５０重量％を配合して混合し
、この混合粉末９５容量％を、アセトンで希釈したアク
リル樹脂５容量％中に入れて混練し、泥しよう状にして
離型紙上に流し込み、シート化したものを鋼製母材上に
接着して、水素雰囲気中で１０９０°Ｃの温度に２０分
間保持し、液相を１２容置％晶出して焼結結合すること
により、Ｐｌ、１重量％、Ｃ；１．８重量％、Ｍｏ５．
３重量％。 Ｃｒ７，５重量％、残部Ｆｅの組成よりなる耐摩耗性焼
結合金層が形成できた。製品の硬度はＨＶ６２６気孔率
１．０％以下である。第１１図に、接合部の組織写真を
示す。写真中、白色と黒色のまだら部が焼結合金層であ
り、他方の黒色部が母材であり、両者間に形成された薄
い黒色ベルト部が拡散層である。 〈実施例３〉 粒度が１５０メツシユ以下のＳＵＳ ４ Ｉ Ｑ粉末７
０重量％・粒度が１５０メツシユ以下でＭＯｌｏ、５重
量％、ｐ２．４重量％・Ｃ３，６重量％、残部Ｆｅの三
元共晶合金粉末３０重量％並びに黒鉛粉末１，４重量％
を配合して混合し、この混合粉末９５容量％を、アセト
ンで希釈したアクリル樹脂５容量％中に入れて混練し、
泥しよう状にして離型紙上に流し込みシート化したもの
を鋼製ロッカーアームのカム摺動面に接着して、水素雰
囲気中で１１５０°Ｃの温度に２０分間保持し、液相を
１１容置％晶出して焼結接合することにより、ロッカー
アームのカム摺動面にＰｏ、７重量％、Ｃ２，５重量％
。 Ｍ０３．２重量％、Ｃｒ９．４重量％・残部Ｆ ｅ （
７） Ｅｌｌ成より成る耐摩耗性焼結合金層を有するロ
ッカーアームを製作できた。製品の硬度は！−１ｖ７０
７．気孔率１．０％以下である。 第１２図に接合部の組織写真を示す。写真中、白色と薄
い黒色とのまだら部分が焼結合金層であり、他方の黒色
部が母材てあり、両者間に形成された灰色ベルト部が拡
散層である。 次いで、このロッカーアームを、カム部をチル化した鋳
鉄製カムシャフトと組合せて、耐摩耗性テストを行なっ
た。テストは、エンジン回転数２００ Ｏｒ、Ｐ、ｍで
、潤滑オイルとして劣化オイルを用いる条件で行なった
。その結果を第１３図に示す。第１３図には、比較例と
して、カムシャフトと同材質でチル代品の合金鋳鉄より
なるロツカ−アームの同条件での耐摩耗性テストの結果
を示している。 なお、この合金鋳鉄の成分比は、 ３．３ｗＬ％Ｃ，１８ｗｔ％Ｓｉ、Ｑ、７ｗＬ％Ｍｎ。 ０．０７ｗｔ％Ｐ、Ｑ、Ｑ５ｗＬ％Ｓｒ ０．０４ｗ
ｔ％Ｃｒ残Ｆｅ である。 なお、本発明者等は、第９図に示すように、母材２０に
形成した斜面２１に本発明に係る合金粉末シート２２を
接着したうえで加熱し、はく離テストを行なった。 合金粉末シート２２としては、実施例２のものを用い、
母材２０としては、５４５ｃを用いた。 その結果、垂直面に接着した合金粉末シートについて、
焼結温度１１３０°Ｃ′＝！で昇温しでも母材からのは
く離は一切観察されなかった。 ４、図面の簡単な説明 第１図は加熱温度に依存した合金粉末シートの接着・接
合作用を説明するためのグラフ、第２図は８００°Ｃに
おける母材のみのＣＫα特性Ｘ線像（Ｘ２００）を示す
図面代用写真、第３図は８００°Ｃ加熱後シートをはく
離した部分のＣＫα特性Ｘ線像（ｘ−２００）を示す図
面代用写真、第４図はＳＯＯ°Ｃ７１Ｄ熱後シートをは
く離した部分のＰＫα特性Ｘ線像（Ｘ２００）を示す図
面代用写真、第５図は本発明の一適用例を示す一体型中
空カムシャフトの部分側面図、第６図は第５図のＡ−Ａ
線断面図、第７図は本発明の他の適用例を示すロッカー
アームの正面図、第８図は本発明の他の一つの適用例を
示すタペットの正面図、第９図は本発明にかかる合金粉
末シートのはく離テストの態様を示す斜視図、第１０図
、第１１図、第１２図は各々本発明の実施例］、２．３
によって得られた結合部の断面を示す（ｘｌｏｏ）の図
面代用顕微鏡写真、第１３図は本発明をロッカーアーム
とカムシャフトの間に適用した場合の耐摩耗性テストの
結果を従来例と比較して示すグラフである。
合作用を説明するためのグラフ、第２図は８００°Ｇに
おける母材のみのＣＫα 特性Ｘ線像（Ｘ、２００）を
示す図面代用写真、第３図は８００°Ｃ加熱後シートを
はく離した部分のＣＫα特性Ｘ線像（Ｘ２００）を示す
図面代用写真、第４図は８００°Ｃ加熱後シートをはく
離した部分のＰＫα特性Ｘ線像（Ｘ２００）を示す図面
代用写真、第５図は本発明の一適用例を示す一体型中空
カムシャフトの部分側面図、第６図は第５図のＡ−Ａ線
断面図、第７図は本発明の他の適用例を示すロッカーア
ームの正面図、第８図は本発明の他の一つの適用例を示
すタペットの正面図、第９図は本発明にかかる合金粉末
シートのはく離テストの態様を示す斜視図、第１０図、
第１１図、第１２図は各々本発明の実施例１，２．３に
よって得られた結合部の断面を示す（Ｘ２００）の図面
代用顕微鏡写真、第１３図は本発明をロッカーアームと
カムシャフトの間に適用した場合の耐磨耗性テストの結
果を従来例と比較して示すグラフである。 特 許 出 願 人 東洋工業株式会社出 願 人
弁理士 青 山 葆外２名第１図 第３１４ 第４１４ 第５図 第６図 第７図 第８図 第９図 第１３図 運艷吟向（Ｈｒｌ 手続補正書は式） １事件の表示 昭和５７年特許願第 １９３１２５ 号２発明
の名称 合金粉末シートおよびその使用方法 ３補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所広島県安芸郡府中町新地３番１号 名称（３１３） 東洋工業株式会社代表者
山 崎 芳 樹４代理人 に変更ばあ！ｌｌません。 手続補正書。自発） 昭和５８年４月 ６日 特許庁長官 殿 １事件の表示 昭和５７年特許願第 １９３１２５ 号２発明の
名称 合金粉末シートおよびその使用方法 ３補正をする者 事件との関係 特許出願人 ４代理人 訂正明細書 １、発明の名称 合金粉末シートおよびその使用方法 ２、特許請求の範囲 （１）耐摩耗性共晶合金粉末８５〜９７容量％と、溶剤
で溶いたアクリル樹脂１５〜３容量％とを混練したのち
圧延してなり、４００°Ｃ以上の高温において金属母材
との接着・接合性を有することを特徴とする合金粉末シ
ート。 （２、特許請求の範囲第１項記載の合金粉末シートにお
いて、耐摩耗性共晶合金粉末が、Ｆｅ−Ｍ−Ｃ系の共晶
合金粉末であって、Ｍの主成分がＭｏ、ＢおよびＰのう
ちいずれか一種またはそれらの複合物であることを特徴
とする合金粉末シート。 （３）特許請求の範囲第１項記載の合金粉末シートにお
いて、耐摩耗性共晶合金粉末が、Ｆｅ−Ｍ−Ｃ系の共晶
合金粉末であって、Ｍの主成分がＭｏ、ＢおよびＰのう
ちの少くとも一種であって、かつ副次的な成分としてＣ
ｒ、ＶおよびＷのうち少くとも一種が加えられているこ
とを特徴とする合金粉末シート。 （４）耐摩耗性共晶合金粉末８５〜９７容量％と、溶剤
で溶いたアクリル樹脂１５〜３容量％とを混練したのち
圧延して合金粉末シートを形成し、母材の耐摩耗性を要
する斜面部も′シ＜は湾曲部に押圧接着し、次に非酸化
性雰囲気下で上記合金粉末の半液相焼結温度まで加熱昇
温しで焼結結合せしめることを特徴とする合金粉末シー
トの使用方法。 ３、発明の詳細な説明 本発明は、合金粉末と合成樹脂粘着剤との混練物をシー
ト状に形成し、母材Ｊ二で焼結して母材表面に耐摩耗性
合金層を形成するのに使用する合金粉末シートに関する
。 従来より、この種の合金粉末シートは公知であり、例え
ば、特開昭５１−８３８３４号公報には自溶性合金粉末
と熱可塑性アクリル樹脂とを用いた合金粉末シートを金
属母材上にトルエンの如き溶剤で湿らせて貼り付けたう
えで大気雰囲気下で加熱融着することが、また、特公昭
５５−２１８０２号公報には、ＷＣ系・Ｔ ｉ Ｃ系合
金粉末と合成樹脂とを混練して形成した薄板状テープを
作成し、該テープを加圧プレスした状態で加熱焼結した
のち、得られた焼結体をビス等により母材の型に密着固
着するようにした方法が夫々開示されている。 この種の合金粉末シートは、母材の表面に比較的容易に
耐摩耗性合金層を形成できる点で有用である。 しかしながら、従来より市場に供されている合金粉末シ
ートは、前記の如く、これを母材上で１百接に加熱焼結
する場合においては、母材のフラットな上面にしか適用
できない問題があった。 即ち、この種の合金粉末シートは、それ自体は常温下で
母相との接着性を有さず、前述の如く、溶剤を用いて母
材上に接着するが、加熱していくと、２００〜３００°
Ｃ′１での温度では、、粘着剤として用いた合成樹脂が
母材との接着剤としての機能を示す。しかしながら、温
度が烙らに上昇すると、合成樹脂成分は焼失、揮散して
しまい接着剤としての機能を失なって母材との接着性が
消失してしまう。したがって、母材の斜面や湾曲面さら
には下回きの面等、合金粉末シートの重量が画材との接
着面に作用する場合には、加熱の初期こそ必要な接着性
が得られるものの、前述した如く、ある温度以上に加熱
されると接着力を有する合成樹脂が焼失するため合金粉
末シートの重量を支えることができなくなって、母材か
らはく離もしくは脱落してしまうといった問題がある。 前記特公昭５５−２１８０２号公報に開示された予備焼
結方法は、上記直接焼結方法の問題に鑑みて提案された
ものと考えられるが、この方法は多くの工数を要するの
でコスト的にも不利であるうえ、予備焼結部材と母材と
の間の必要な密着強度を得ることが困難であるといった
欠点があった。 本発明は、かかる問題に鑑みてなされたものであって、
合成樹脂の焼失温度である２５０〜４００”Ｃ以−ヒて
、かつ金属同志の焼結温度に至るまでの高温においても
母材との間に必要な接着力、結合力もしくは結合性を有
する合金粉末シートを提供することを基本的な目的とし
ている。 本発明のい１一つの目的は、斜面や湾曲面さらには下面
等に対しても合金粉末シートを直接に加熱焼結して必要
な耐摩耗性合金層を形成することができる合金粉末シー
トの使用方法を提供することにある。 かかる目的を達成するためには、合金粉末シートは、第
１図に図式化して示すように、粘着剤としての合成樹脂
の接着作用が消失する２５０〜４００″Ｃ以上で、かつ
合金粉末の焼結が開始され、母材と合金粉末との間に接
合が生ずる温度（三元共晶合金粉末の場合で約９５０″
Ｃ）以下の範囲において、母材との間に必要な接着性お
よび、もしくは接合性を有するものでなければならない
。 さらに、合金粉末シートの直接焼結によって、母材上に
良好な耐摩耗性合金層を形成するためには、合金粉末シ
ートとして、以下の条件を満足することが必要となる。 （イ） シートとして常温でフレキシブルでアルこと。 （ロ）常温で接着性を与えうろこと。 ｒ−１熱分解による反応が急激でないこと。 に）熱分解による灰化物（燃焼残材）の量が少ないこと
。 （ホ）ガス発生が少なく、発泡や変形を生じないこと。 （へ）母材とのはく離を惹起することなく、必要なシー
ト形状を保持できること。 本発明者等は、かかる条件を満足するためには、粘着剤
として用いる合成樹脂と、これと混練する合金粉末とが
相互に協働して、始めて上記温度範囲における母材との
接着・接合性を満足しうるちのと考え、１す、粘着剤と
して用いる合成樹脂の温度特性について試験を行なった
。 この試験においては、鋼製母材りに、溶剤で溶いた合成
樹脂のみおよび合成樹脂と合金粉末（三元共晶合金粉末
）との混線物を夫々適量塗布し、Ｈ２ガス中で、２５０
°ｃ、４ｏｏ″ｃおよび６００’Ｃ等の温度条件で、そ
の性状を観察した。 その結果は以下の通りであった。 ＣＩｌ 熱硬化性合成樹脂 アクリルメラミン樹脂およびアルキッドメラミン樹脂単
体は、！”：１２００’ｃ以下の温度で完全に硬化し、
約３００’Ｃ以上の温度で分解してガスを発生し、炭化
してしまう。 上記の樹脂と合金粉末を混練したものにおいて、アクリ
ルメラミン樹脂混線物は、４００″Ｃ以下の温度でガス
を多く発生するため、′膨れ′や母材とのは（離を生じ
て発泡化する。そして、この状態で焼結してしまうと、
密度の低い発泡性焼結層となる。一方、アルキッドメラ
ミン樹脂混練物は４００°Ｃ付近で少量のガスを発生す
ると同時に、母材とのはく離を生じ、焼結の始する以前
の段階で画材からの脱落を生じうる。 （Ｉ’ｌｌ 二液硬化型（イソシアネート硬化型）合
成樹脂 ウレタン樹脂単体は、２５０’Ｃ以下で蜂の巣状に発泡
化【７．６００″Ｃ付近では炭化物が粒状に分散した状
態になる。また、合金粉末との混練物は３５０°Ｃ付近
で発泡化してしまい、この状態で焼結されると密度の低
い発泡焼結層となる。 ＠）熱可塑性合成樹脂 佃）−１アクリル樹脂単体は２５０°Ｃの温度で分解し
、炭化等を起さずかなりの粘着性を有している。そして
、温度が上昇するにつれて炭化していくが、ガス発生に
よる′″膨れ′等の現象は生ぜずスムーズに放散してい
く。合金粉末との混練物は、樹脂単体と同様にガス発生
による″膨れ“を生ぜず、６００°Ｃ以上の温度におい
ても母材とのはく離を生ずることはない。 ＠）−２ポリビニルアルコール中休は低温度で分解する
ため、この樹脂と合金粉末との混練物は、高温でさらさ
らの合金粉末となって焼結層を形成できない。これは、
ポリビニルアルコールがあまりにも低温で分解・放散し
てしまうため、高温での焼結層の形を保持できないため
である。 佃）−３酢酸ビニル樹脂単体は２５０°Ｃ以下で炭化が
始まり、４００°Ｃ付近では灰化物が固化して凝集する
。合金粉末との混練物は、約２５０°Ｃでガスを発生し
、４００°Ｃ付近では母材とはく離して反上った状態き
なるため、これを焼結したとしても良好な接合性が得ら
れない。 以上のことから、粘着剤として用いる合成樹脂としては
アクリル樹脂のみが必要な条件をはソ満足するものと言
える。 アクリル樹脂は、よく知られているように、ア／ｙ Ｉ
Ｊ ／ｌ／酸エステル類またはメタクリル酸エステル類
の重合体であり、本発明ではいずれも採用しつる。 ところで、アクリル樹脂と合金粉末とを混練して形成し
た合金粉末シートを母材上に抑圧接着して加熱していく
と、アクリル樹脂は、３００°Ｃ付近から炭化し始め８
００°Ｃ付近ではソ完了する。 この間で接合力が樹脂から徐々に炭化した炭素に屑材り
していく。そして最後にはこの炭素Ｃが母材とのバイン
ダとなり、焼結温度域まで合金粉末シートを母材上に接
合保持する役割を担うものと思われる。このことを確認
するために次の実験を行った。 鉄系母材上に合金粉末シートを接着した状態で８００°
Ｃに加熱した後、シート部分を機械的にはく離し、はく
離した部分のＣＫα特性Ｘ線像をとると、上記のことが
明瞭に確認できた。 第２図には、母材のみの８００’ＣにおけるＣＫα特性
Ｘ線像（ｘ２００）を示し、第３図には、上記はく離し
た部分のＣＫα特性Ｘ線像（Ｘ２００）を示す。 また、同様に、ＰＫα特性Ｘ線像を調べると、第４図に
示すように、燐Ｐは炭素Ｃ程ではないが母材表面に拡散
しており、合金粉末中の燐等一部元素がシートの接合に
、約ｓｏｏ’ｃ付近から関与していることが明らかにな
った。 換言すれば、温度が高温となると、アクリル樹脂が示す
接着性と、合金粉末が示す接合性の両方を維持うるもの
と考えられる。 △ な訃、Ｃ、ＰＫα特性Ｘ線像は、Ｘ線マイクロアナライ
ザを用いて、母材表面に例えば藏子ビームを照射するこ
とによって表面上に存在する炭素や燐を励起させ、励起
された炭素や燐が出すにαＸ線を像として捉えたもので
ある。 次に、アクリル樹脂と混練すべき合金粉末について考察
する。 合金粉末は、母材上に加熱焼結したときに耐摩耗性を有
する必要があることは本発明の目的からして当然である
が、アクリル樹脂の接着性には温度的に限界があるため
、焼結温度はできるだけ低いことが好ましい。 かかる観点から、耐摩耗性合金粉末としては、耐摩耗性
共晶合金粉末、特に、Ｆｅ−Ｍ−Ｃ系の三元共晶合金粉
末を用いることが好ましく、上記したことから明らかな
ように、Ｍとしては、Ｍｏ、ＢおよびＰのうちいずれか
一種またはそれらの複合であることが好ましい。特にＰ
を用いることは上記したようにＣと同様に母材への拡散
性が強いので好ましい。 より具体的には、合金粉末は、１０００〜１１５０°Ｃ
の温度範囲で液相が１０〜５０容量％となり、しかも液
相は母材に対して漏れ性が優れていることが好ましい。 １ＩＺＺが好ｌＺＺ〆 液相量が１０容量％未満では液相不足となって母材との
有効な接合が行なえなくなり、５０容量％を越えると液
相が過剰となって流動性を示し、必要な形状を保持でき
なくなる。 ＭがＰの場合の三元共晶合金Ｆ ｅ −Ｐ −Ｃにおい
て、ＰはＦｅ、Ｃと結合して燐共晶を形成し、耐摩耗性
゛を向上させるとともに、融点を下げる役割りをするも
のである。Ｐは０．５重量％未満ては、液相量が１０容
量％未満になるため、母材との接合が不可能となる。ま
た２、５重量％を越えると燐共晶がネット状に晶出して
靭性を著しく低下させる。よって０．５〜２．５重量％
の範囲にあることが必要である。 次に、ＣはＦｅ、Ｐと結合して基地の強化および硬質相
の形成を行なうとともに１．燐共晶を形成し密度の上昇
および母材との接合に役立つものである。Ｃは１．５重
量％未満では、低融点晶出物の生成が少なく密度の上昇
および母材との接合が不十分になる。また４、０重量％
を越えると晶出する液相量が多くなりすぎるため必要な
形状を保持できなくなると同時に、灰化物がネット状に
晶出し結晶粒も粗大化するため靭性が低下する。よって
１５〜４．ＯＭ量％の範囲にあることが必要である。 ＭがＭｏの場合の三元共晶合金Ｆｅ−Ｍｏ−Ｃにおいて
、ＭＯは基地の強化および硬質相の形成に寄与するとと
もにＦｃ、Ｃ：と結合して融点を下ける役割りをするも
のとして必要な元素であり、２．５重量％未満では硬質
相が少なくなり、また液（°目量が少なくなるために密
度が上らず、その結果、耐摩耗性が低下するとともに接
合が不可能になる。 １０．５重量％を越えると液相量が多くなりすぎるため
に脆くなり、靭性を著しく低下する。よって２．５〜１
０．５重量％の範囲にあることが必要である。 ＭがＢの場合の三元共晶合金Ｆｅ−Ｂ−Ｃにおいて、Ｂ
はＦｅ、Ｃと結合して硬質相を形成するとともに融点を
下げる役割りをする元素であり、０．５重量％未満では
Ｆｅ−Ｂ−Ｃの三元共晶が少なくなるため、耐摩耗性お
よび耐焼付き性が悪くなる。 ３．０重量％を越えると非常に脆くなってまた実用的で
なくなる。よって０．５〜３．０重量％の範囲にあるこ
とが必要である。 次にＦ、ｅ−Ｍ−Ｃ三元共晶合金の強度、耐摩耗性を改
善する副次的な元素としてはＣｒ、Ｖ、Ｗが有効である
。これらの元素は基地の強化、特に靭性の向上に役立ち
、さらにＣと結合して硬質相を形成するのに好ましい元
素であり、１０重量％を越えると上記効果が飽和して経
済的に必要でない。 また、その他の元素として、Ｓｉの役割りは合金粉末製
造時の溶湯の流動性を改善するとともに、接合時に母材
とのぬれ性をも改善する元素であり、５．０重量％を越
えると硬さが低下し、耐摩耗性が悪くなる。 次にＮｉ は、基地の強化に役立つ元素であるが、５０
重量％を越えると硬質相の割合が少なくなるため、焼付
きを起しやすくなる。 筐た、ＭｎもＮｉ と同様の機能を有していることから
、５．０重量％以下の範囲で添加されることが好ましい
。 また、粉末粒度は焼結層の気孔率に大きな影響を与える
要素であり、１５０メツシユ以下とすることが好ましい
。粒度が１５０メツシユを越えて大きくなると気孔率も
これにつれて上昇し、焼結層の耐摩耗性を阻害する。 粘着剤として用いるアクリル樹脂と、合金粉末との配合
比は、アクリル樹脂を３〜１５容量％とし、残部を合金
粉末とする。アクリル樹脂が３容量％より少なくなると
、粘着性が不足してシートが脆化し必要なシートの可撓
性を確保することができず、１５容量％を越えてアクリ
ル樹脂が多くなると、樹脂分が過剰となって、気孔率等
に悪影響を与えると同時に母材との接合が不可能となる
。 次に、本発明に係る合金粉末シートの処理方法について
説明する。 （１） シート化 アセトン、トルエン、ＭＥＫ（メチル・エチル・ケトン
）等の溶剤で希釈したアクリル樹脂３〜１５容量％と、
耐摩耗性共晶合金粉末９７〜８５容量％とを混練して泥
しよう化した後、離型紙を被せた型枠上に流し込み、溶
剤を蒸発させた後、これを圧延ロールに通して適当な厚
みを有するシートに成形する。 （２） シートの母材への接着 上記合金粉末シート中の粘着剤と同じものをシート片面
に転写する。この転写方法としては、従来公知のドクタ
ーブレード法、ロールコータ−法等を用いることができ
る。粘着剤を転写した合金粉末シートは、母材の耐摩耗
性を要する部位に抑圧接着して、合金粉末シートを接着
した母材は次の加熱工程に送る。 母材としては、実際上程々のものが考えられるが、例え
ば、第５図および第６図に示すような、一体ｍ中空カム
シャフト１のカムノーズｓ２に合金粉末シート３を接合
したり、第７図に示すようｆ、ｆ １７ ’；ンの動弁
機構に用いるΔβ製ロッカーアーム４に対するカムとの
摺動部としての鋼材チップ５の下面・や、さらに、第８
図に示すようなタペット６の上端のカムとの摺動部や下
端の湾曲面に対しても合金粉末シート７・８・９を夫々
適用することができる。 （３） 加熱 加熱は、水素ガス雰囲気、窒素ガス雰囲気、真空等、非
酸化性雰囲気下で行なう。 加熱速度は、シートの母材に対する接着・結合性および
焼結層の気孔率に大きい影響を与える。 加熱速度が著しく遅すぎると、固体状態での金属元素の
母材への拡散が進行し過ぎて、液（−目が現われにくく
なり、液相遣が不足する。また、加熱速度が著しく早す
ぎると、ガスが急激に発生するため、発泡が多くなり、
発泡性焼結層となって耐摩耗性を阻害する。この意味で
、加熱速度としては１０°Ｃ〜４０″Ｃ／分が好ましい
。 以下に、本発明の実施例を示す。 〈実施例１〉 Ｍｏ１０．５重量％、Ｃｒ２．５重１％・Ｐ２．４重量
％・Ｃ３，６重量％・残部Ｆｅの化学成分を有し粒度１
５０メツシユ以下の三元共晶合金粉末９３容置％を、ア
セトンで希釈したアクリル樹脂７容量％中に入れて混練
し、泥しよう状にして離型紙上に流し込みシート化した
ものを鋼製母材上に接着し、水素雰囲気中で１０ ＤＯ
’Ｃの温度に２０分間保持し、液相を５０容置％晶出さ
せて焼結接合することにより、画材上に、Ｐ２．４重量
％、Ｃ：３．６重量％、Ｍｏ１０，５重Ｊｆｔ ９６
、Ｃｒ ２．５ 重量Ｓ 、１３゜部Ｆｅの組成よりな
る耐摩耗性焼結合金層が形成できた。製品の硬度はＨｖ
６９６．気孔率１．０％以下である。 第１０図に接合部の断面の顕微鏡写真（×１ｏｏ）を示
す。写真中、球状黒色部と白色部のまだら郡部 分が焼結合金層であり、他方の灰白色が母材であ／＼ す、両者の間に形成されている黒色ベルト部が拡散層で
ある。 〈実施例２〉 粒度が１５０メツシユ以下の５ＵＳ４１０粉末５０重量
％および粒度が１５０メツシユ以下でＭｏｌ ０．５］
ｉ１ｔ％−Ｐ ２．４重！＊ ・Ｃ３，６ｊｌｉ量％残
部Ｆｅの三元共晶合金粉末５０重量％を配合して混合し
、この混合粉末９５容量％を、アセトンで希釈したアク
リル樹脂５容量％中に入れて混練し、泥しよう状にして
離型紙上に流し込み、シート化したものを鋼製母材上に
接着して、水素雰囲気中で１０９０°Ｃの温度に２０分
間保持し、液相を１２容置％晶出して焼結結合すること
により、Ｐｌ、１重量％、Ｃ；１．８重量％、Ｍｏ５．
３重量％。 Ｃｒ７，５重量％、残部Ｆｅの組成よりなる耐摩耗性焼
結合金層が形成できた。製品の硬度はＨＶ６２６気孔率
１．０％以下である。第１１図に、接合部の組織写真を
示す。写真中、白色と黒色のまだら部が焼結合金層であ
り、他方の黒色部が母材であり、両者間に形成された薄
い黒色ベルト部が拡散層である。 〈実施例３〉 粒度が１５０メツシユ以下のＳＵＳ ４ Ｉ Ｑ粉末７
０重量％・粒度が１５０メツシユ以下でＭＯｌｏ、５重
量％、ｐ２．４重量％・Ｃ３，６重量％、残部Ｆｅの三
元共晶合金粉末３０重量％並びに黒鉛粉末１，４重量％
を配合して混合し、この混合粉末９５容量％を、アセト
ンで希釈したアクリル樹脂５容量％中に入れて混練し、
泥しよう状にして離型紙上に流し込みシート化したもの
を鋼製ロッカーアームのカム摺動面に接着して、水素雰
囲気中で１１５０°Ｃの温度に２０分間保持し、液相を
１１容置％晶出して焼結接合することにより、ロッカー
アームのカム摺動面にＰｏ、７重量％、Ｃ２，５重量％
。 Ｍ０３．２重量％、Ｃｒ９．４重量％・残部Ｆ ｅ （
７） Ｅｌｌ成より成る耐摩耗性焼結合金層を有するロ
ッカーアームを製作できた。製品の硬度は！−１ｖ７０
７．気孔率１．０％以下である。 第１２図に接合部の組織写真を示す。写真中、白色と薄
い黒色とのまだら部分が焼結合金層であり、他方の黒色
部が母材てあり、両者間に形成された灰色ベルト部が拡
散層である。 次いで、このロッカーアームを、カム部をチル化した鋳
鉄製カムシャフトと組合せて、耐摩耗性テストを行なっ
た。テストは、エンジン回転数２００ Ｏｒ、Ｐ、ｍで
、潤滑オイルとして劣化オイルを用いる条件で行なった
。その結果を第１３図に示す。第１３図には、比較例と
して、カムシャフトと同材質でチル代品の合金鋳鉄より
なるロツカ−アームの同条件での耐摩耗性テストの結果
を示している。 なお、この合金鋳鉄の成分比は、 ３．３ｗＬ％Ｃ，１８ｗｔ％Ｓｉ、Ｑ、７ｗＬ％Ｍｎ。 ０．０７ｗｔ％Ｐ、Ｑ、Ｑ５ｗＬ％Ｓｒ ０．０４ｗ
ｔ％Ｃｒ残Ｆｅ である。 なお、本発明者等は、第９図に示すように、母材２０に
形成した斜面２１に本発明に係る合金粉末シート２２を
接着したうえで加熱し、はく離テストを行なった。 合金粉末シート２２としては、実施例２のものを用い、
母材２０としては、５４５ｃを用いた。 その結果、垂直面に接着した合金粉末シートについて、
焼結温度１１３０°Ｃ′＝！で昇温しでも母材からのは
く離は一切観察されなかった。 ４、図面の簡単な説明 第１図は加熱温度に依存した合金粉末シートの接着・接
合作用を説明するためのグラフ、第２図は８００°Ｃに
おける母材のみのＣＫα特性Ｘ線像（Ｘ２００）を示す
図面代用写真、第３図は８００°Ｃ加熱後シートをはく
離した部分のＣＫα特性Ｘ線像（ｘ−２００）を示す図
面代用写真、第４図はＳＯＯ°Ｃ７１Ｄ熱後シートをは
く離した部分のＰＫα特性Ｘ線像（Ｘ２００）を示す図
面代用写真、第５図は本発明の一適用例を示す一体型中
空カムシャフトの部分側面図、第６図は第５図のＡ−Ａ
線断面図、第７図は本発明の他の適用例を示すロッカー
アームの正面図、第８図は本発明の他の一つの適用例を
示すタペットの正面図、第９図は本発明にかかる合金粉
末シートのはく離テストの態様を示す斜視図、第１０図
、第１１図、第１２図は各々本発明の実施例］、２．３
によって得られた結合部の断面を示す（ｘｌｏｏ）の図
面代用顕微鏡写真、第１３図は本発明をロッカーアーム
とカムシャフトの間に適用した場合の耐摩耗性テストの
結果を従来例と比較して示すグラフである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１）耐摩耗性共晶合金粉末８５〜９７重量％と、溶剤
で溶いたアクリル樹脂１５〜３重ｉ％とを混練したのち
圧延してなり、４００°Ｃ以上の高温において金属母材
との接着・接合性を有することを特徴とする合金粉末シ
ート。 （２、特許請求の範囲第１項記載の合金粉末シートにお
いて、耐摩耗性共晶合金粉末が、Ｆｅ−Ｍ−Ｃ系の共晶
合金粉末であって、Ｍの主成分が局、ＢおよびＰのうち
いずれか１種またはそれらの複合物であることを特徴と
する合金粉末シート。 （３）特許請求の範囲第１項記載の合金粉末シートにお
いて、耐摩耗性共晶合金粉末が、Ｆｅ−Ｍ−Ｇ系の共晶
合金粉末であって、Ｍの主成分がＭｏ 、 ＢおよびＰ
のうちの少くとも一種であって、かつ副次的な成分とし
てＯｒ、ＶおよびＷのうち少くとも一種が加えられてい
ることを特徴とする合金粉末シート。 （４）耐摩耗性共晶合金粉末８５〜９７重量係と、世襲
で溶いたアクリル樹脂１５〜３重世襲とを混練したのち
圧延して合金粉末シートを形成し、母材の耐摩耗性を要
する斜面部もしくは湾曲部に押圧接着し、次に非酸化性
雰囲気下で上記合金粉末の半液相焼結温度まで加熱昇温
しで焼結結合せしめることを特徴とする合金粉末シート
の使用方法。
Priority Applications (3)
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| JP57193125A JPS5983704A (ja) | 1982-11-01 | 1982-11-01 | 合金粉末シ−トおよびその使用方法 |
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Family
ID=16302674
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