JPS60181202A - 金属基体表面に焼結層を形成する方法 - Google Patents
金属基体表面に焼結層を形成する方法Info
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- Y10T428/12951—Fe-base component
- Y10T428/12972—Containing 0.01-1.7% carbon [i.e., steel]
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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、金属基体表面に焼結層を形成する方法に関し
、更に詳細には、耐摩耗性合金粉末とアクリル系粘着性
結合剤との混線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方法に関する。
、更に詳細には、耐摩耗性合金粉末とアクリル系粘着性
結合剤との混線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方法に関する。
従来、合金粉末と合成樹脂を混練したのち圧延してなる
合金粉末シートを金属母材に密着させ、加熱昇温して合
金粉末を焼結させ、母材表面に合金層を形成する方法は
公知である。たとえば、特開昭Ｊ／−１３に３μ号公報
には、自溶性合金粉末と熱可塑性アクリル樹脂とから形
成した合金粉末シートを、トルエンのような浩剤で湿ら
せて金属母材上に貼り付け、大気雰囲気下で加熱融着す
ることが、また、特公昭６６−２／１０．２号公報には
、ＷＣ糸、Ｔｉｃ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、該テープを加圧ゾレスし
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方法が開示されている。
合金粉末シートを金属母材に密着させ、加熱昇温して合
金粉末を焼結させ、母材表面に合金層を形成する方法は
公知である。たとえば、特開昭Ｊ／−１３に３μ号公報
には、自溶性合金粉末と熱可塑性アクリル樹脂とから形
成した合金粉末シートを、トルエンのような浩剤で湿ら
せて金属母材上に貼り付け、大気雰囲気下で加熱融着す
ることが、また、特公昭６６−２／１０．２号公報には
、ＷＣ糸、Ｔｉｃ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、該テープを加圧ゾレスし
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方法が開示されている。
特開昭ｊ−／−ｆ３１３弘号公報記載の方法では、接着
された合金粉末シートラ加熱していくと、２００℃〜３
００℃の温度では合金粉末シート中の合成樹脂が母材と
の接着剤として機能するが、温度がさらに上昇して、合
成樹脂成分が焼失、揮散してしまうと、合金粉末シート
と母材との接着性が失われる。したがって、母材の斜面
や彎曲面、さらには下向きの面等、合金粉末シートの重
置が母材との接着面に作用するばあいには、合金粉末シ
ートの重ｉｔを支えることができなくなって、合金粉末
シートが母材表面から剥離もしくは脱落してしまうとい
う問題があった。
された合金粉末シートラ加熱していくと、２００℃〜３
００℃の温度では合金粉末シート中の合成樹脂が母材と
の接着剤として機能するが、温度がさらに上昇して、合
成樹脂成分が焼失、揮散してしまうと、合金粉末シート
と母材との接着性が失われる。したがって、母材の斜面
や彎曲面、さらには下向きの面等、合金粉末シートの重
置が母材との接着面に作用するばあいには、合金粉末シ
ートの重ｉｔを支えることができなくなって、合金粉末
シートが母材表面から剥離もしくは脱落してしまうとい
う問題があった。
一方、特公昭ｊ、ｔ−２／１０２号公報記載の方法は、
工程が多くなるのでコスト的にも不利であり、また、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
内離であるという欠点があった。
工程が多くなるのでコスト的にも不利であり、また、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
内離であるという欠点があった。
本発明の目的は、合金粉末シー）１用いて金属基体表面
に焼結層を形成する方法において、合成樹脂の熱分解温
度である２６０℃〜≠θθ℃以上で、かつ合金粉末の金
属同志の焼結ｍ度に至るまでの高温においても、母材と
合金粉末シートとの間に必要な接着力、結合力もしくは
結合性全保持させることができるような方法を提供する
ことである。
に焼結層を形成する方法において、合成樹脂の熱分解温
度である２６０℃〜≠θθ℃以上で、かつ合金粉末の金
属同志の焼結ｍ度に至るまでの高温においても、母材と
合金粉末シートとの間に必要な接着力、結合力もしくは
結合性全保持させることができるような方法を提供する
ことである。
〔発明の構成〕
本発明者らは鋭意研究を行い、特定の組成を有する合金
粉末シートラ金属基体表面に密着し、比較的低温で加熱
処理したのち焼結することにより、上記目的が達成され
ることの知見を得、本発明を完成するに至った。
粉末シートラ金属基体表面に密着し、比較的低温で加熱
処理したのち焼結することにより、上記目的が達成され
ることの知見を得、本発明を完成するに至った。
本発明は、耐摩耗性共晶合金粉末り≠〜９７重量優と、
アクリル系粘着性結合剤乙〜／重緻−とからなる合金粉
末シートを、金属基体表面に密着し、非酸化性雰囲気中
、１ｓｏｃ〜３１０℃の温度で少なくとも５分間保持し
たのち、加熱昇温しで前記合金粉末を焼結させることｔ
−％微とする、金属基体表面に焼結層を形成する方法で
ある。
アクリル系粘着性結合剤乙〜／重緻−とからなる合金粉
末シートを、金属基体表面に密着し、非酸化性雰囲気中
、１ｓｏｃ〜３１０℃の温度で少なくとも５分間保持し
たのち、加熱昇温しで前記合金粉末を焼結させることｔ
−％微とする、金属基体表面に焼結層を形成する方法で
ある。
以下、本発明の詳細な説明する。
本発明者らは先に、耐摩耗性共晶合金粉末１６〜り７容
鼠チとアクリル系樹脂／ｊ〜３容組チに溶剤を加えて混
練したのち圧延して形成した合金粉末シートが、グθ０
℃以上の高温においても金属母材に対して従来の合金粉
末シートと比較して著しく大きな接着性を有することを
発見した。この合金粉末シートの接着性は、加熱処理の
際にシートを接着した物品に振動や衝撃が加えられない
ようなばあいには十分なものである。しかし、メソシュ
ベルト式、あるいはプッシャ一式の連Ｒ焼結炉や、真空
焼結炉等では、搬送中に物品に振動や衝撃が加えられる
ことは避は難い。このように振動や衝撃が加えられると
、粘着剤の粘着力が大きい常温〜、２００″Ｃ程度の温
度では十分な接着性を示すが、約２００℃から、金属粉
末の焼結が始まる７００℃付近の温度では、接着力が低
下し、金属粉末シートが剥離してしまうことがある。本
発明者らはこのような欠点を改良するためにさらにω１
究を行い、本発明を完成するに余ったものである。
鼠チとアクリル系樹脂／ｊ〜３容組チに溶剤を加えて混
練したのち圧延して形成した合金粉末シートが、グθ０
℃以上の高温においても金属母材に対して従来の合金粉
末シートと比較して著しく大きな接着性を有することを
発見した。この合金粉末シートの接着性は、加熱処理の
際にシートを接着した物品に振動や衝撃が加えられない
ようなばあいには十分なものである。しかし、メソシュ
ベルト式、あるいはプッシャ一式の連Ｒ焼結炉や、真空
焼結炉等では、搬送中に物品に振動や衝撃が加えられる
ことは避は難い。このように振動や衝撃が加えられると
、粘着剤の粘着力が大きい常温〜、２００″Ｃ程度の温
度では十分な接着性を示すが、約２００℃から、金属粉
末の焼結が始まる７００℃付近の温度では、接着力が低
下し、金属粉末シートが剥離してしまうことがある。本
発明者らはこのような欠点を改良するためにさらにω１
究を行い、本発明を完成するに余ったものである。
（耐摩耗性合金粉末）
本発明に使用される耐摩耗性合金粉末は、母材たとえば
鉄系基体表面に加熱焼結したときに耐摩耗性を付与する
ものであることが必要である。このような合金粉末とし
ては、特にＦｅ −Ｍ −Ｃ糸の三元共晶合金粉末を含
むものが好ましい。Ｍとしては、ＭＯ＃ＢＩＰまたはこ
れらの２種以上の混合物が好ましく、特にＰはＣと同様
、母材への拡散性が強いので好ましい。
鉄系基体表面に加熱焼結したときに耐摩耗性を付与する
ものであることが必要である。このような合金粉末とし
ては、特にＦｅ −Ｍ −Ｃ糸の三元共晶合金粉末を含
むものが好ましい。Ｍとしては、ＭＯ＃ＢＩＰまたはこ
れらの２種以上の混合物が好ましく、特にＰはＣと同様
、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〜／／３０℃の
温度範囲で液相が１０〜ｊＯ容社チとなり、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。
温度範囲で液相が１０〜ｊＯ容社チとなり、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。
液相蓋がｌＯ容ｉ％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、ｊＯ容意チを越えると液
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、ｊＯ容意チを越えると液
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 ４−ｉ ０． ｊ重置−未満では、液相量がＩＯ
容量−未満になるため、母材との接合が不可能となる。
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 ４−ｉ ０． ｊ重置−未満では、液相量がＩＯ
容量−未満になるため、母材との接合が不可能となる。
また！、！重臘Ｓを越えると燐共晶がネット状に晶出し
て靭性を着しく低下させる。よって０．２〜２．ｊ重置
−の範囲にあることが必要である。
て靭性を着しく低下させる。よって０．２〜２．ｊ重置
−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／、 ｊ
ｍｌ ｍ １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ＩＡ
Ｏ重量Ｉｓ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〜弘Ｏ重量％の範囲にあることが必要
である。
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／、 ｊ
ｍｌ ｍ １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ＩＡ
Ｏ重量Ｉｓ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〜弘Ｏ重量％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Ｆｅ１Ｃ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１．２．Ｊ′重重量ｔ優未
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。
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Ｆｅ１Ｃ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１．２．Ｊ′重重量ｔ優未
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、ｊ重ｆｉｉｉｓ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、
Ｊ′〜１０．ｊ重ｊｌｌｅｓの範囲にあることが必要で
あるＯ Ｍが８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、ｏ、 ｔ ｉｉ置
−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重置饅を
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．ｊ〜３．０重厩饅の範囲にあることが必要である
。
るために脆くなり、靭性を著しく低下する。よって２、
Ｊ′〜１０．ｊ重ｊｌｌｅｓの範囲にあることが必要で
あるＯ Ｍが８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、ｏ、 ｔ ｉｉ置
−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重置饅を
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．ｊ〜３．０重厩饅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、Ｎｂ ｐＴａ
、 ＴＩ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、ざらに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、／θ重ｋＩＫ−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、Ｎｂ ｐＴａ
、 ＴＩ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、ざらに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、／θ重ｋＩＫ−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、その池の元素として、Ｓｌ 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、よｏｙｔｉｔ緻
−を越えると硬さが低下し、耐摩耗性が悪くなる。
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、よｏｙｔｉｔ緻
−を越えると硬さが低下し、耐摩耗性が悪くなる。
次にＮ：は、基地の強化に役立つ元素であるが、よθ重
置ｓｅａえると硬質相の割合が少なくなるため、焼灼き
を起しやすくなる。
置ｓｅａえると硬質相の割合が少なくなるため、焼灼き
を起しやすくなる。
また、Ｍｎ もＮ１ と同様の機能を有していることか
ら、よＯ重量饅以下の範囲で添加されることが好ましい
。
ら、よＯ重量饅以下の範囲で添加されることが好ましい
。
また、粉末の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、／、！；０メツシュ以下とすることが好
ましい。粒度が／ｊＯメツシュ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。
る要素であり、／、！；０メツシュ以下とすることが好
ましい。粒度が／ｊＯメツシュ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。
（粘着性結合剤）
本発明において合金粉末シート形成に用いる粘着性結合
剤を構成するアクリル系ｍｓとしては、アクリル酸エス
テルおよびメタクリル酸エステルの重合体および共重合
体、又はこれらのエステルと共重合可能な官能基を持つ
重合性重合体との共重合体が好ましい。
剤を構成するアクリル系ｍｓとしては、アクリル酸エス
テルおよびメタクリル酸エステルの重合体および共重合
体、又はこれらのエステルと共重合可能な官能基を持つ
重合性重合体との共重合体が好ましい。
アクリル系樹脂からなる粘着性結合剤と、耐摩耗性合金
粉末との配合比は、粘着性結合剤を６〜／重蓋優、合金
粉末をり弘〜２２重量％とする。
粉末との配合比は、粘着性結合剤を６〜／重蓋優、合金
粉末をり弘〜２２重量％とする。
粘着性結合剤が／重量％より少ないと、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、また、６１０より多いと、樹脂分が過剰と
なって、焼結層の気孔率等に悪影１１を与えるだけでな
く、母材との接合が不十分となり好ましくない。
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、また、６１０より多いと、樹脂分が過剰と
なって、焼結層の気孔率等に悪影１１を与えるだけでな
く、母材との接合が不十分となり好ましくない。
（合金粉末シートの形成）
合金粉末シートは、楠々の任意の方法により形成するこ
とができる。たとえば、粘着性結合剤と合金粉末に適量
の溶剤、たとえばアセトン、トルエン、メチルエチルケ
トンなどを、’ｔｓ 理性＆７ 合剤１００重量部に対
して７００〜１０００重量部加えて混練して泥しよう化
したのち、離型紙を被せた型枠上に流し込み、溶剤を蒸
発させたのち、圧延ロールに通して適当な厚み、たとえ
ば、０１．３′〜ｊ： Ｏｍｍの厚みを有するシートに
成形する。あるいは、溶剤を使用することなく、合金粉
末と粘着性結合剤の混合物を、必要により加熱しながら
、混練したのち、シートに成形することもできる。
とができる。たとえば、粘着性結合剤と合金粉末に適量
の溶剤、たとえばアセトン、トルエン、メチルエチルケ
トンなどを、’ｔｓ 理性＆７ 合剤１００重量部に対
して７００〜１０００重量部加えて混練して泥しよう化
したのち、離型紙を被せた型枠上に流し込み、溶剤を蒸
発させたのち、圧延ロールに通して適当な厚み、たとえ
ば、０１．３′〜ｊ： Ｏｍｍの厚みを有するシートに
成形する。あるいは、溶剤を使用することなく、合金粉
末と粘着性結合剤の混合物を、必要により加熱しながら
、混練したのち、シートに成形することもできる。
（合金粉末シートの接着）
合金粉末シートは、通常、母材表面に押圧することによ
り容品に接着する。しかし、必要により、合金粉末シー
トの粘着性結合剤として使用している、アクリル系樹脂
を、母材表面および／または合金粉末シート表面に麹布
して仮着性ｒＪＷ ｖマ一層を形成し、接着力を補強し
てもよい。血布する代りに、上記樹脂を使用している粘
着性シートを仮着性ポリマー層として使用してもよい。
り容品に接着する。しかし、必要により、合金粉末シー
トの粘着性結合剤として使用している、アクリル系樹脂
を、母材表面および／または合金粉末シート表面に麹布
して仮着性ｒＪＷ ｖマ一層を形成し、接着力を補強し
てもよい。血布する代りに、上記樹脂を使用している粘
着性シートを仮着性ポリマー層として使用してもよい。
（加熱焼成）
加熱は、合金粉末および粘着性結合剤の酸化を防ぐため
、窒素、アルゴン等の不活性ガス、水素等の還元性ガス
、真空中等の非酸化性雰囲気中で行うことが必要である
。
、窒素、アルゴン等の不活性ガス、水素等の還元性ガス
、真空中等の非酸化性雰囲気中で行うことが必要である
。
昇温速度は≠θ℃／分以下とすることが好ましい。≠θ
℃／分より大きくすると、粘着性結合剤中の低沸点成分
が急激に揮発するため、粉末シートが破損したり、接着
面に気泡が発生して、粉末シートが剥離したり、脱落し
たりすることがあり、好ましくない１゜ 本発明の特徴の一つは、焼結温度に昇温する前に予備加
熱処理を行うことである。この加熱処理は、／ｊＯ℃〜
３ｇθ℃、好ましくは２００℃〜３よ０℃の温度で、５
分間以上行うことが必要である。この加熱処理によって
粘着性結合剤および仮着性ポリマーとして使用されてい
る合成樹脂が完全に焼失することなく熱分解重縮合反応
を起こし、タールピッチ状物質を生成する。このタール
ピッチ状物質によって、３００℃以上においても合金粉
末シートの重Ｍｆｔ保持するのに十分な接着力が維持さ
れる。したがって、被処理物品の搬送中に、振動や衝撃
が４えられても、合金粉末シートは脱落したり、剥離し
たりすることがない。加熱処理温度が７５０℃より低い
と、樹脂成分の熱分解が十分に行われず、したがってタ
ールピッチ状物質の生成緻が少なく、十分な接着力が得
られない。一方、加熱処理温度が３１０℃より高いと、
樹脂成分が急激に分解し、このばあいにも、タールピッ
チ状物質の生成社が少なく、十分な接着力が得られない
。
℃／分より大きくすると、粘着性結合剤中の低沸点成分
が急激に揮発するため、粉末シートが破損したり、接着
面に気泡が発生して、粉末シートが剥離したり、脱落し
たりすることがあり、好ましくない１゜ 本発明の特徴の一つは、焼結温度に昇温する前に予備加
熱処理を行うことである。この加熱処理は、／ｊＯ℃〜
３ｇθ℃、好ましくは２００℃〜３よ０℃の温度で、５
分間以上行うことが必要である。この加熱処理によって
粘着性結合剤および仮着性ポリマーとして使用されてい
る合成樹脂が完全に焼失することなく熱分解重縮合反応
を起こし、タールピッチ状物質を生成する。このタール
ピッチ状物質によって、３００℃以上においても合金粉
末シートの重Ｍｆｔ保持するのに十分な接着力が維持さ
れる。したがって、被処理物品の搬送中に、振動や衝撃
が４えられても、合金粉末シートは脱落したり、剥離し
たりすることがない。加熱処理温度が７５０℃より低い
と、樹脂成分の熱分解が十分に行われず、したがってタ
ールピッチ状物質の生成緻が少なく、十分な接着力が得
られない。一方、加熱処理温度が３１０℃より高いと、
樹脂成分が急激に分解し、このばあいにも、タールピッ
チ状物質の生成社が少なく、十分な接着力が得られない
。
予備加熱処理時間が５分間より短いばあいにも、タール
ピッチ状物質の生成が不十分であり、十分な接着力が得
られない。処理時間は、熱処理温度、樹脂成分の種類等
によって適宜決定されるが、一般に７２０分間以上保持
することは不必要でありかつ不経済である。
ピッチ状物質の生成が不十分であり、十分な接着力が得
られない。処理時間は、熱処理温度、樹脂成分の種類等
によって適宜決定されるが、一般に７２０分間以上保持
することは不必要でありかつ不経済である。
本発明によれば、合金粉末シートの樹脂成分の熱分ｐｓ
湿温度ら、合金粉末の焼結温度に至るまでの高温におい
ても、母材と合金粉末シートとの間に十分な接着力を保
持させることができ、確実に焼結層を形成することがで
きる。
湿温度ら、合金粉末の焼結温度に至るまでの高温におい
ても、母材と合金粉末シートとの間に十分な接着力を保
持させることができ、確実に焼結層を形成することがで
きる。
実験例 ｌ
加熱処理条件と接着力との関係を調べるために次のよう
な実験を行った。
な実験を行った。
Ｍｏ１０．６重置ｍ、Ｃｒ２．ｊＷＮｊｋ’１６、Ｐ、
２．ｌ／Ｌ重ｆｌｋ％、Ｃ３，ｌ、重量％、残部Ｆｅの
組成を有し、粒度がｌｊＯメツシュ以下の三元共晶合金
粉末１ｌ−ＩＪ型重量と、粒度／ｊＯメツシュ以下のｓ
Ｕｓ≠１０粉末弘ｆ、ｊ重ｊｌ優と、アクリル系粘着性
結合剤（アクリル酸エステル−アクリル酸共重合体）３
重量−とに、アセトン（アクリル系粘着性結合剤１００
重置部に対してｉ、ｚｏ重量部）を加えて混練シ、ロー
ル圧延して、密ｆ ’Ａ Ｉ Ｉ ／ｃｍ３、厚み２ｍ
ｍのシートをつくった。このシートを裁断して、／α×
１ｃＩｒＬの試験片をつくり、上記アクリル系粘着性結
合剤と同一組成の仮着性ポリマーシート（厚み／ Ｏｐ
ｍ ）を介して、鋼製基材の垂直面に接着した（接着面
積／ ｃＩＩＬＸ ／ ｃｍ ）。この試験片の重量は
約Ｏ０り乙Ｉであるがら、接着面には、θ’、 ９１ｒ
＆ ／ ｃｍ２のせん断力が作用しており、この値以
上の接着強度かあｔｌば粉末シートは脱落しないことに
なる。
２．ｌ／Ｌ重ｆｌｋ％、Ｃ３，ｌ、重量％、残部Ｆｅの
組成を有し、粒度がｌｊＯメツシュ以下の三元共晶合金
粉末１ｌ−ＩＪ型重量と、粒度／ｊＯメツシュ以下のｓ
Ｕｓ≠１０粉末弘ｆ、ｊ重ｊｌ優と、アクリル系粘着性
結合剤（アクリル酸エステル−アクリル酸共重合体）３
重量−とに、アセトン（アクリル系粘着性結合剤１００
重置部に対してｉ、ｚｏ重量部）を加えて混練シ、ロー
ル圧延して、密ｆ ’Ａ Ｉ Ｉ ／ｃｍ３、厚み２ｍ
ｍのシートをつくった。このシートを裁断して、／α×
１ｃＩｒＬの試験片をつくり、上記アクリル系粘着性結
合剤と同一組成の仮着性ポリマーシート（厚み／ Ｏｐ
ｍ ）を介して、鋼製基材の垂直面に接着した（接着面
積／ ｃＩＩＬＸ ／ ｃｍ ）。この試験片の重量は
約Ｏ０り乙Ｉであるがら、接着面には、θ’、 ９１ｒ
＆ ／ ｃｍ２のせん断力が作用しており、この値以
上の接着強度かあｔｌば粉末シートは脱落しないことに
なる。
このようにしてつくった試験片■、■、■および■につ
いて、■は無処理、■、■および■は水素ガス雰囲気中
、昇温速度ｔ℃／分で、それぞれ、３００℃、２ｊθ℃
、および３♂θ℃まで加熱し、その温度に６θ分間保持
したのち、常温まで徐冷させた。このように処理した試
料■〜■を、窒素ガス雰囲気中、昇温速度７０℃／分で
加熱し、所定の温度におけるせん断強度を測定した。結
果を第１図に示す。
いて、■は無処理、■、■および■は水素ガス雰囲気中
、昇温速度ｔ℃／分で、それぞれ、３００℃、２ｊθ℃
、および３♂θ℃まで加熱し、その温度に６θ分間保持
したのち、常温まで徐冷させた。このように処理した試
料■〜■を、窒素ガス雰囲気中、昇温速度７０℃／分で
加熱し、所定の温度におけるせん断強度を測定した。結
果を第１図に示す。
試料■のせん断強度は、常温では約ｊ００θｇ／ｃｒＩ
Ｌ２であるが、７００℃では粘着性結合剤および仮着性
ポリマーシートが軟化するため約３０００９／α２に低
下する。さらに、約、２００℃付近から、これら樹脂成
分の熱分解が始まり、分解に従ってせん断強度はさらに
低下し、約ｔｏθ℃では急激な分解によって、せん断強
度が著しく低下し、粉末シートが脱落する。この点にお
いて接着力は、粉末シートの重置によるせん〜１力、約
／ｇ／Ｃｒｎ２より低くなっていることがわかる。
Ｌ２であるが、７００℃では粘着性結合剤および仮着性
ポリマーシートが軟化するため約３０００９／α２に低
下する。さらに、約、２００℃付近から、これら樹脂成
分の熱分解が始まり、分解に従ってせん断強度はさらに
低下し、約ｔｏθ℃では急激な分解によって、せん断強
度が著しく低下し、粉末シートが脱落する。この点にお
いて接着力は、粉末シートの重置によるせん〜１力、約
／ｇ／Ｃｒｎ２より低くなっていることがわかる。
一方、試料■、■および■のせん断強度は、弘θＯ℃ま
では、残存していた未分解樹脂の分解によって徐々に低
下する９、また弘００℃〜７θｏ℃では、加熱とともに
、タールピッチ状物質の炭素化が進行するため、同様に
低下する。しかし、せん断強度は約／９／ｃ♂より低く
なることはない。
では、残存していた未分解樹脂の分解によって徐々に低
下する９、また弘００℃〜７θｏ℃では、加熱とともに
、タールピッチ状物質の炭素化が進行するため、同様に
低下する。しかし、せん断強度は約／９／ｃ♂より低く
なることはない。
７００℃以上になると、合金粉末の固相焼結が進 □行
するため、逆にせん断強度は上昇し、約１０ｏｏ℃では
共晶成分の部分が溶融し、この液相成分が母材中に拡散
して再びｌ＃固するため、せん断強度は著しく上昇する
。
するため、逆にせん断強度は上昇し、約１０ｏｏ℃では
共晶成分の部分が溶融し、この液相成分が母材中に拡散
して再びｌ＃固するため、せん断強度は著しく上昇する
。
実験例 λ
実験例／で粘着性結合剤や仮着性ポリマーシートとして
使用したものと同一のアクリル系樹脂を窒素ガス雰囲気
中、種々の条件で加熱し、その重置変化を調べた。結果
を第２図に示す。昇温速度／Ｊ−℃／分で加熱し、Ａ
ハ３０θ’Ｃ，Ｂは弘ＯＯＣ。
使用したものと同一のアクリル系樹脂を窒素ガス雰囲気
中、種々の条件で加熱し、その重置変化を調べた。結果
を第２図に示す。昇温速度／Ｊ−℃／分で加熱し、Ａ
ハ３０θ’Ｃ，Ｂは弘ＯＯＣ。
Ｃは５００℃に達したのち、その温度に保持した。
第２図から、アクリル系樹脂は、３ｏｏ℃で約７優の重
置減少を示し、さらに加熱すると４ｔｏｏｃ付近で急激
に分解して、約ｙｏｔｓの重置減少を示すことがわかる
。ところが、３０θ℃でｔｏ分間加熱した試料＾では、
重量減少は約４ｔｏ％にすぎない。試料Ａでは、熱分解
重縮合反応によりタールピッチ状物質力文生成し、この
タールピッチ状物質によって、≠００℃〜７００℃にお
ける接着力が保持されるものと考えられる。これに対し
て、≠ＯＯ℃および５００℃で熱処理した試料Ｂおよび
Ｃでは、約り０％が分解し、弘ＯＯ℃〜７θｏ℃での接
着力を保持するのに必要なタールピッチ状物質の生成−
が少ない。このため合金粉末シートの脱落が生じるもの
と考えられる。
置減少を示し、さらに加熱すると４ｔｏｏｃ付近で急激
に分解して、約ｙｏｔｓの重置減少を示すことがわかる
。ところが、３０θ℃でｔｏ分間加熱した試料＾では、
重量減少は約４ｔｏ％にすぎない。試料Ａでは、熱分解
重縮合反応によりタールピッチ状物質力文生成し、この
タールピッチ状物質によって、≠００℃〜７００℃にお
ける接着力が保持されるものと考えられる。これに対し
て、≠ＯＯ℃および５００℃で熱処理した試料Ｂおよび
Ｃでは、約り０％が分解し、弘ＯＯ℃〜７θｏ℃での接
着力を保持するのに必要なタールピッチ状物質の生成−
が少ない。このため合金粉末シートの脱落が生じるもの
と考えられる。
実験例 ３
タールピッチ状物質が生成していることを確認するため
に次のような実験を行った。
に次のような実験を行った。
実験例１で粘着性結合剤や仮着性ポリマーシートとして
使用したものと同一のアクリル系樹脂を、窒素ガス雰囲
気中、昇温速度／ｊ℃／分で加熱し、３００℃に達して
から、そのｍ度に６０分間保持し、ざらに／ｊ℃／分で
昇温し、ｓｏｏ℃および７００℃に達した後、放冷し、
元素分析を行った。
使用したものと同一のアクリル系樹脂を、窒素ガス雰囲
気中、昇温速度／ｊ℃／分で加熱し、３００℃に達して
から、そのｍ度に６０分間保持し、ざらに／ｊ℃／分で
昇温し、ｓｏｏ℃および７００℃に達した後、放冷し、
元素分析を行った。
結果を第１表に示す。
第７表
Ｄ ３００Ｃタ／、７ ｊ：Ｌ？０．７７一般にピッチ
類と総称されるもののＨ／Ｃ原子比ハ、アスファルト類
が／、０以上、コールタールピッチ類が０．４−−０．
４である。試料りでは、Ｈ／ｃが０．７７であり、ター
ルピッチ状物質が残存していることがわかる。また、試
料Ｅでは、Ｈ／ｃが０．７了であり、炭素化が進み、タ
ールピッチ状物質が減少していることがわかる。
類と総称されるもののＨ／Ｃ原子比ハ、アスファルト類
が／、０以上、コールタールピッチ類が０．４−−０．
４である。試料りでは、Ｈ／ｃが０．７７であり、ター
ルピッチ状物質が残存していることがわかる。また、試
料Ｅでは、Ｈ／ｃが０．７了であり、炭素化が進み、タ
ールピッチ状物質が減少していることがわかる。
実験例 ≠
実験例／で使用したものと同一のアクリル系樹脂分、／
ｊ℃／分で３００′Ｃまで昇温し、３ｏｏ℃に６０分間
保持したのち、試料Ｆはそのまま放冷し、試料Ｇはさら
に／ｊ℃／分でｙ−ｏｏ℃まで昇温したのち放冷し、試
料Ｈは同様に６００℃まで昇温したのち放冷した。生成
物の元素分析帖来ケ第λ表に示す。
ｊ℃／分で３００′Ｃまで昇温し、３ｏｏ℃に６０分間
保持したのち、試料Ｆはそのまま放冷し、試料Ｇはさら
に／ｊ℃／分でｙ−ｏｏ℃まで昇温したのち放冷し、試
料Ｈは同様に６００℃まで昇温したのち放冷した。生成
物の元素分析帖来ケ第λ表に示す。
第 ２ 表
Ｆ Ａ＊、２ ５ｉ’：！ ／、乙３
Ｇ７よｊ と０ ／、、２７
Ｈ９’ＡＩ ２．１ ０．３６
実施何 ／
Ｍｏ１０．！；重岨％、Ｃｒ 、２．ｊ ｇｉ組Ｔｏ
、Ｐ ２．’１ 本社チ、Ｃ３，６重量％、残部Ｆｅの
組成を有し、粒度が／ｊＯメツシ；・以下の三元共晶合
金粉末ｙ−ｒ、ｓ重撒饅と、粒度ｌｊＯメツシュ以下の
ＳＵＳ≠１０粉末ｌｌｔ粉末ｌｌ型１チと、アクリル゛
系粘着性結合剤（アクリル酸エステル−アクリル酸共鳳
合体）３重量％とに、アセトン（アクリル系粘着性結合
剤１０θ重社部に対して、２０θ重量部）を加えて混練
し、ロール圧延して、密度ｌｌｔ、ざｇ／ＧＩＩＬ１厚
みλｒｎｍのシート１つくった。このシートを裁断して
、／ ａｎ Ｘ ／ ｃｍの試験片をつくり、上記アク
リル系粘着性結合剤と同一組成の仮着性ポリマーシート
（厚み１０ｐｔｎ）を介して、鋼製基材の垂直面に接着
した（接着面積／ ｃｙｎ Ｘ ／ ｃｍ ）。これを
水素ガス雰囲気中、／ｊ℃／分で昇温し、３００℃に達
してから、３θθ℃で６０分間熱処理し、さらに１／
、ｔ ℃／分”ｉｎ” １０り０℃まで昇温させ、１ｏ
９ｏ℃に２０分間保持したのち、徐冷した。粉末シート
の脱落はなかった。基材表面に、厚さ／、 Ａ ０〜４
４３ｍｍ１硬さＨＲＣＡ、２〜ｆｔ、密度Ｚｌ、ｏ 〜
ｙ、７．ｒｆ／ ／ ｃｍ の焼結層が得られた。
、Ｐ ２．’１ 本社チ、Ｃ３，６重量％、残部Ｆｅの
組成を有し、粒度が／ｊＯメツシ；・以下の三元共晶合
金粉末ｙ−ｒ、ｓ重撒饅と、粒度ｌｊＯメツシュ以下の
ＳＵＳ≠１０粉末ｌｌｔ粉末ｌｌ型１チと、アクリル゛
系粘着性結合剤（アクリル酸エステル−アクリル酸共鳳
合体）３重量％とに、アセトン（アクリル系粘着性結合
剤１０θ重社部に対して、２０θ重量部）を加えて混練
し、ロール圧延して、密度ｌｌｔ、ざｇ／ＧＩＩＬ１厚
みλｒｎｍのシート１つくった。このシートを裁断して
、／ ａｎ Ｘ ／ ｃｍの試験片をつくり、上記アク
リル系粘着性結合剤と同一組成の仮着性ポリマーシート
（厚み１０ｐｔｎ）を介して、鋼製基材の垂直面に接着
した（接着面積／ ｃｙｎ Ｘ ／ ｃｍ ）。これを
水素ガス雰囲気中、／ｊ℃／分で昇温し、３００℃に達
してから、３θθ℃で６０分間熱処理し、さらに１／
、ｔ ℃／分”ｉｎ” １０り０℃まで昇温させ、１ｏ
９ｏ℃に２０分間保持したのち、徐冷した。粉末シート
の脱落はなかった。基材表面に、厚さ／、 Ａ ０〜４
４３ｍｍ１硬さＨＲＣＡ、２〜ｆｔ、密度Ｚｌ、ｏ 〜
ｙ、７．ｒｆ／ ／ ｃｍ の焼結層が得られた。
実施例 λ
実施例／で使用したものと同一の三元共晶合金粉末ｊと
ｔ重量％と、粒度ｌｊＯメツシュ以下のＳＵＳ！１０粉
末３り、２重ｆｆｉチと、アクリル糸粘理性結合剤２．
０重量％とに、トルエン（アクリル系粘着性結合剤７０
０重量部に対して３θＯ重量部）を加えて混練し、ロー
ル圧延したのちプレスし、密度４Ａ ｔ 、ｔ ｉ／ｃ
ｔｎ３、厚み／、 Ｏｍｍのシートをつくった。これを
／ｃＩｎ×／ｃｍの大きさに裁断し、厚みが３０ ｐｍ
の、同一組成の仮着性ポリマーシートを介して鋼製基材
の垂直面に接着し、水素ガス雰囲気中１．２０℃／分で
一００℃まで昇温し１．２００℃にｒＯ分間保持後、ｉ
ｊ ｃ１分−Ｑ １０１０℃まで昇温しで、この温度
に７５分間保持したのち、徐冷した。粉末シートの脱落
はなく、鋼製基材表面に、厚さ０．ｇθ〜０．１．２
ｒｎｍ ％硬さＨＲｃ６／〜乙３、密度Ｚｌ）〜７．７
ｇ ／ ｍ の焼結層が得られた。
ｔ重量％と、粒度ｌｊＯメツシュ以下のＳＵＳ！１０粉
末３り、２重ｆｆｉチと、アクリル糸粘理性結合剤２．
０重量％とに、トルエン（アクリル系粘着性結合剤７０
０重量部に対して３θＯ重量部）を加えて混練し、ロー
ル圧延したのちプレスし、密度４Ａ ｔ 、ｔ ｉ／ｃ
ｔｎ３、厚み／、 Ｏｍｍのシートをつくった。これを
／ｃＩｎ×／ｃｍの大きさに裁断し、厚みが３０ ｐｍ
の、同一組成の仮着性ポリマーシートを介して鋼製基材
の垂直面に接着し、水素ガス雰囲気中１．２０℃／分で
一００℃まで昇温し１．２００℃にｒＯ分間保持後、ｉ
ｊ ｃ１分−Ｑ １０１０℃まで昇温しで、この温度
に７５分間保持したのち、徐冷した。粉末シートの脱落
はなく、鋼製基材表面に、厚さ０．ｇθ〜０．１．２
ｒｎｍ ％硬さＨＲｃ６／〜乙３、密度Ｚｌ）〜７．７
ｇ ／ ｍ の焼結層が得られた。
実施例 ３
実施例１で使用したものと同一の三元共晶合金粉末３Ｌ
乙重量％と、粒度／ｊＯメツシュ以下のＳＵＳ≠／θ粉
末１Ｚり重量％と、アクリル系粘着性結合剤３．ｊ重量
％とに、トルエンを加えて混練し、ロール圧延して密度
ｌＡ了０１ｉ／口３、厚み／、 ｊ ｍｍのシートラつ
くった。このシートを／ｃＩＬ×／ｃＩＩＬの大きさに
裁断し、厚みＪ’ Ｏｐｍ の、同一組成の仮着性ポリ
マーシートで鋼製基材の垂直面に接着し、水素ガス雰囲
気中、ｌｏ℃／分で３１０℃まで昇温し、３０分間保持
後、／ｊｃ／分で／１００℃まで昇温し、２０分間保持
後、徐冷した。粉末シートの脱落はなく、＃！製基材表
面に厚す／、 ３０〜／、 ３ ｊ ｍｍ ％ 硬さＨ
ＲＣ４ＯＮＡ、２、密度７ ｊ −７，７１／ ａｍ３
の焼結層が得られた。
乙重量％と、粒度／ｊＯメツシュ以下のＳＵＳ≠／θ粉
末１Ｚり重量％と、アクリル系粘着性結合剤３．ｊ重量
％とに、トルエンを加えて混練し、ロール圧延して密度
ｌＡ了０１ｉ／口３、厚み／、 ｊ ｍｍのシートラつ
くった。このシートを／ｃＩＬ×／ｃＩＩＬの大きさに
裁断し、厚みＪ’ Ｏｐｍ の、同一組成の仮着性ポリ
マーシートで鋼製基材の垂直面に接着し、水素ガス雰囲
気中、ｌｏ℃／分で３１０℃まで昇温し、３０分間保持
後、／ｊｃ／分で／１００℃まで昇温し、２０分間保持
後、徐冷した。粉末シートの脱落はなく、＃！製基材表
面に厚す／、 ３０〜／、 ３ ｊ ｍｍ ％ 硬さＨ
ＲＣ４ＯＮＡ、２、密度７ ｊ −７，７１／ ａｍ３
の焼結層が得られた。
実施例 ≠
実施例１で使用したものと同一の三元共晶合金粉末≠Ｚ
ｊ重Ｉ！ｋｑｂと、粒度／ｊｏメツシュ以下のＳｕＳ弘
ＩＯ粉末≠７３重蓋チと、アクリル系粘着性結合剤！重
量優とを常温で混練し、ロール圧延して、厚み／、 ｊ
ａｍ−ｓ密度ＩＡ３ ｊ ｉ ／ｃｍ” （２） シ
ートをつくった。このシートを／ ｃｒｎ Ｘ ／ ｃ
ｍの太キーさに裁断し、＃Ｉ！ｉ！ｉ１基材の垂直面に
直接に接着した。
ｊ重Ｉ！ｋｑｂと、粒度／ｊｏメツシュ以下のＳｕＳ弘
ＩＯ粉末≠７３重蓋チと、アクリル系粘着性結合剤！重
量優とを常温で混練し、ロール圧延して、厚み／、 ｊ
ａｍ−ｓ密度ＩＡ３ ｊ ｉ ／ｃｍ” （２） シ
ートをつくった。このシートを／ ｃｒｎ Ｘ ／ ｃ
ｍの太キーさに裁断し、＃Ｉ！ｉ！ｉ１基材の垂直面に
直接に接着した。
これを真空中、／ｊ℃／分で３００℃まで昇温し、２重
分間保持後、１０℃／分で７０９０℃まで昇温し１．２
０分間保持した。次いで、３℃／分でり００℃まで降温
させ、２０分間保持後、窒素ガスによりガス冷却した。
分間保持後、１０℃／分で７０９０℃まで昇温し１．２
０分間保持した。次いで、３℃／分でり００℃まで降温
させ、２０分間保持後、窒素ガスによりガス冷却した。
シートの・脱落はなく、基材表面に厚さ乙３θ〜Ｘ３タ
フ７Ｌｍ１硬ぎＨＲＣ乙３〜乙ｊ１密度７ Ａ Ｏ〜７
．７ ！； ９ ／ ｃＩＩＬ３の焼結層が得られた。
フ７Ｌｍ１硬ぎＨＲＣ乙３〜乙ｊ１密度７ Ａ Ｏ〜７
．７ ！； ９ ／ ｃＩＩＬ３の焼結層が得られた。
第１図は、合金粉末シートの加熱温度とせん断強度の関
係を示すグ２７であり、第２図は、粘着性結合材や仮着
性ポリマーシートとして使用したアクリル系樹脂の加熱
による砿Ｍ減少を示すグラフである。 第１図 温 度 （０Ｃ） ｃ％） ６／＄ 画 土 手続補正書 特許庁長官 若 杉 和 夫 殿 １、事件の表示 昭和５９年 特許側 第３３７５１号 ２、発明の名称 金属基体表面に焼結層を形成する方法
３、補正をする者 事件との関係 出願人 名 称 （３１３）東洋工業株式会社 ４、代理人 ５、補正命令の日付 自 発 ６、補正の対象 図 面 ７．て１；；融さ−７、ユ、
。Ｎ’ｌｌ ’ち・７見
係を示すグ２７であり、第２図は、粘着性結合材や仮着
性ポリマーシートとして使用したアクリル系樹脂の加熱
による砿Ｍ減少を示すグラフである。 第１図 温 度 （０Ｃ） ｃ％） ６／＄ 画 土 手続補正書 特許庁長官 若 杉 和 夫 殿 １、事件の表示 昭和５９年 特許側 第３３７５１号 ２、発明の名称 金属基体表面に焼結層を形成する方法
３、補正をする者 事件との関係 出願人 名 称 （３１３）東洋工業株式会社 ４、代理人 ５、補正命令の日付 自 発 ６、補正の対象 図 面 ７．て１；；融さ−７、ユ、
。Ｎ’ｌｌ ’ち・７見
Claims (1)
- （１） 耐摩耗性共晶合金粉末り弘〜５ｉｌり重置優と
、アクリル系粘着性結合剤乙〜／重蓋チとからなる合金
粉末シートを、金属基体表面に密着し、非酸化性雰囲気
中、／３０℃〜３ｇθ℃の湿度で少なくとも５分間保持
したのち、加熱昇温して前記合金粉末を焼結させること
を特徴とする、金属基体表面に焼結層を形成する方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59033751A JPS60181202A (ja) | 1984-02-24 | 1984-02-24 | 金属基体表面に焼結層を形成する方法 |
| DE8585101377T DE3570458D1 (en) | 1984-02-24 | 1985-02-08 | Process for forming a wear-resistant layer on a substrate |
| EP85101377A EP0154196B1 (en) | 1984-02-24 | 1985-02-08 | Process for forming a wear-resistant layer on a substrate |
| US06/702,604 US4670215A (en) | 1984-02-24 | 1985-02-19 | Process for forming a wear-resistant layer on a substrate |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59033751A JPS60181202A (ja) | 1984-02-24 | 1984-02-24 | 金属基体表面に焼結層を形成する方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60181202A true JPS60181202A (ja) | 1985-09-14 |
| JPH0125804B2 JPH0125804B2 (ja) | 1989-05-19 |
Family
ID=12395125
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59033751A Granted JPS60181202A (ja) | 1984-02-24 | 1984-02-24 | 金属基体表面に焼結層を形成する方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
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| EP (1) | EP0154196B1 (ja) |
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