JPS60200937A - プラスチツク成形機のシリンダ内面の遠心被覆用Ｃｏ基合金 - 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、プラスチック成形機の円筒状シリンダ内面
に遠心被覆法により被着して使用される耐摩耗・耐食性
Ｃｏ基合金に関するものである。

現在、耐摩耗・耐食性材料としては、安価であるという
ことから、窒化鋼が一般的に使用されているが、窒化鋼
は、近年著しく製品の生産景が増大しているグラスチッ
クの成形機のシリンダには、耐摩耗性と耐食性が十分で
なく、使用に耐えない。

つまシ、ＡＢＳ樹脂や難燃化樹脂などに対して耐食性が
十分でなく、さらに、プラスチック中にガラス繊維やセ
ラミックスのような充填制が存在する樹脂に対しては、
％顛面］摩耗性が劣り、短時間のうちに使用不可能とな
る。

押出し成形機や射出成形機のようなプラスチック成形機
のシリンダは、その内部において、シリンダ外部からの
加熱によジ溶融可塑化した樹脂を、スクリューによって
型の方へ導く機能を有するために、その内面は溶融側筋
と接触し、しかも溶融樹脂による高圧の摩擦を受ける。

したがって、一般に、プラスチック成形機のシリンダは
、耐摩耗・耐食性を具備し、内圧１４００〜３０００ｋ
ｇ／♂に酬えるものが要求される。

このような問題を解決するために、遠心被覆法によるプ
ラスチック成形機のシリンダー内面の被眉旧合金として
、 Ｃｒ：５〜１０％、　Ｂ　：　２．５〜４％、　Ｓｔ　
：　０．２〜２．０％。

Ｎｌ：４０〜４５％、Ｃｏ：４０〜４５％からなるＮｉ
　−Ｃｏ基合金や、 Ｃｒ：　５〜１０％未満、Ｂ：２．５〜４％、　Ｓｉ：
１．０〜４．０　％　、　ＮＩ：２％以下、残部Ｃｏか
らなるＣｏ基合金等が見い出はれてお勺、これらの合金
を構造用鋼製シリンダの内面に遠心破缶法により被着し
たシリンダが開発されている。

しかしながら、これらの合金は、耐摩耗・耐食性は優れ
ているが、シリンダ内面の切削加工時に欠は落ちが生じ
るなどの欠点がある。また、シリンダ外殻層の鋼製シリ
ンダの゛線膨張率が、プラスチック成形用シリンダとし
て使用される室温〜５００℃の温度範囲において、１３
．６　Ｘ　１０−６／’Ｃであるのに対し、これらの合
金の線膨張率は、１２〜１２．５　Ｘ　Ｉ　Ｆ６／℃で
低いため、シリンダ加熱時に被着面に引張応力が発生し
、被着層が破壊されることがある。

したがって、この発明の目的は、従来の合金の有する上
記のような欠点を解消し、シリンダ内面の切削加工時に
欠は落ちの生じないような、更に、鋼製シリンダの線膨
張率と同じ位の線膨張率を有するとともに引張強さが矢
きいために、シリンダ加熱時に被着層が破壊されること
のない、プラスチック成形機のシリンダ内面に遠心被覆
法にょシ被着して使用される、よシ優れた耐摩耗（特に
、ＩＩＵｔアブレシブ摩耗）・耐食性合金を得ることで
ある。

本発明者らは、現合金の中で優れた耐摩耗・耐食性を有
し、かつ被削性の良好なＣｏ基合金に沼−目し、プラス
チック成形機用シリンダの内面に遠心被じのできる耐摩
耗・耐食性Ｃｏ基合金に−いて良討を軍ねた結果、特定
の組成を有するＣｏ　−Ｃｒ　−Ｎｉ−Ｂ−８ｉ−Ｐ系
合金が優れていることを見い出した。

また、ガラス繊維やセラミックスなどの硬質物質を含有
する樹脂により引き起こされるアブレンプ摩耗に対（７
ては、Ｍｏ　、　Ｗを添加することにより、優れた抵抗
性を示すことがわかった。

即ち、この出願の第１番目の発明は、 Ｎｉ　：　０．１〜１０％。

Ｃｒ：１０〜３０％。

Ｂ　：　０．５〜３．０％。

Ｓｔ　：　２．５〜５．０％。

Ｐ　：　（１，０１〜１０％ を含有し、残りがＣｏと不可避不純物から成る組成（以
上、重量％）を有する、プラスチック成形機のシリンダ
内面の遠心被覆用耐摩耗・耐食性Ｃｏ基合金であり、第
２番目の発明は、 Ｎｉ　：　０．１〜１０％。

Ｃｒ：１０〜３０％。

Ｂ　：　０．５〜３．０％。

Ｓｔ　：　２．５へ・５．０％。

Ｐ　：　０．０１〜１０％ を含有し、さらに、 Ｗ：１〜１５％。

Ｍｏ：１〜１０％ のうちの１種または２種を含有し、残部がＣｏと不可避
不純物から成る組成（以上、重量％）を有する、プラス
チック成形機のシリンダ内面の遠心被覆用耐摩耗・耐食
性Ｃｏ基合金である。

以下、これらの発明の構成について詳細に説明する。

（ａ）　Ｂ ＢはＣｒ、ＷおよびＭｏと結合して硼化物を形成し、合
金の硬さを高めると共に、合金の融点を低下させ、作業
性全向上させる。さらに、Ｂの雄刃０により形成される
上記硼化物は、アブレシブ摩耗に対し優れた抵抗性を示
すが、Ｂ含有値が０．５　％未満では、合金の融点が低
下せず、１２００℃よシ高齢の炉中へ保持しなければな
らず、遠心被覆作業が極めて困難になる。さらに合金の
硬さがＨｖ　（ビッカース硬さ。以下同じ）５００以下
となり、またアプレシブ屋耗に対して有効なＣｒ、Ｗお
よびＭ。

の硼化物を生成しない。一方、Ｂ含有量が３．０％を越
えると、合金の脆化が著しくＡ９、シリンダ内面の切削
加工が不可能となる。従って、Ｂ含有量を０．５〜３．
０％とした。

（ｂ）　Ｐ Ｐは、前記のＢと同様、素地に固溶して合金の融点を下
げ、作業性を向上させるのに壱°効であるが、その含有
量が帆０１％未満では前記所望の効果が得られず、１０
％を越えて含有させると、合金の脆化が七しく、才だ耐
食性の劣化が顕著になるだめ、Ｐ含有量を（１，０１〜
１０％としだ。

（ｃ）Ｓｉ Ｓｉは、前記のＢ、Ｐと同様、台金の融点を下げ、作業
性の向上に有効であると共に、遠心被核時の溶融金属の
湯流れ性を向上芒せ、鋳造欠陥の防止に優れた効果を示
すが、Ｓｌの含肩匍が２．５％未満では、前記所望の効
果が得られず、５．０％を越えて含有きせると合金の脆
化が著しくなｐ１切削加工中に欠は落ちしやす・ぐなる
。従ってＳｉ含有量を２．５〜５．０係とした。

（ｄ）Ｃｒ Ｃｒは、素地に固溶し、これを強化すると共に耐食性を
向上させ、また、Ｂと結合してＣｒ硼化物を形成するこ
とにより、得られた合金に優れた耐アブレシブ摩耗性を
付与させる効果を奏するが、Ｃｒ添加量が１０％未満で
は前記所望の効果が得られず、３０係を越えて含有させ
ると、合金の脆化が著しく、加工が困難となるので、Ｃ
ｒの含有量を１０〜３０チと定めた。

（ｅ）Ｎｉ Ｎｉは合金の耐衝撃性を向上させ、ひいては切削加工時
の欠は落ちを防止する効果を有するが、含有量が帆１％
未満では前記所望の効果が得られず、１０％を越えて含
有させても、より一層の向上効果は得られないことから
、Ｎｉの含有量を０．１〜１０矛とした。

以下、この出願の第２番目の発明に添加される合金成分
について説明すると、 （ｆ＋ＷおよびＭＯ これらの成分は、Ｃｒと同様、Ｂと結合して硼化物を形
成し、特にカラスやセラミックス等の硬質物質の充填材
によるアブレシブ摩耗に対し、優れた耐アブレシブ摩耗
性を伺与する作用があるので、特に耐アブレシブ摩耗性
が要求される場合に、必要に応じて含有されるが、その
含有量がそれぞれＷ：１％未満、Ｍｏ：１％未満では、
前記所望の効果が得られず、逆に、その含有量がそれぞ
れＷ：１５％、ＩＶｉｏ：１０％を越えると、合金の脆
化が著しく、加工が国難となるので、その含有量ケ、そ
れぞれＷ：１〜１５％、Ｍｏ：１〜１０％とした。

次に、この出願の発明の実施例を示す。

実施例１ 第１表に示す本発明合金１〜１６．従来合金１〜４及び
比較合金１〜４のそれぞれを高周波誘導加熱炉により溶
融し、それぞれ約５　ｋｇの円柱状金属塊とした。なお
、比較合金とは、構成成分のうちのいずれかの成分含有
量が本発明合金の組成範囲から外れた組成（※を付して
記す）を有するものである。前記の円柱状金属塊から加
工して得られた、これらの合金に対して、ビッカース硬
さく　Ｈｖ　）の測定、引張試験及び線膨張率の測定並
びに腐食試験を行なった。

更に、前記円柱状金属塊から破砕片を作製し、外径１０
０　ｍｍ　、内径６５　ｍｍ　、長さ３００ｔｍｎの円
柱状のＣｒ−Ｍｏ鋼製シリンダ内へ、被覆層の厚さが４
ｍ＋ｎとなるように、本発明合金１〜１６．従来合金１
〜４及び比較合金１〜４金入れ、シリンダ両端に鋼製の
蓋を溶接した。約１２００℃に保持された電気炉中へ該
シリンダを投入し、合金を溶融させた後、炉からすばや
く遠心機に組み込み、シリンダに２０００　ｒｐｍの回
転を与えた。シリンダの表面温度が８５０℃に下がった
ところで、回転を停止し、約８００℃に保持された電気
炉内へ投入し、室温まで４８時間で冷却した。このよう
にして得られた、鋼製シリンダの内面に遠心被覆法によ
り抜枠された各合金に対して、合金層の厚みが２　ｍｍ
となるように加工した後、ビッカース硬さの測定及び耐
アブレシブ摩耗試験を行なった。

これらの測定及び試験の結果を第２表に示す。

なお、線膨張率の測定、耐アブレシブ摩耗試験及びＩＩ
食試験は、次のように行なった。

〔線膨張率〕

前記円柱状金ス【塊から加工した、直径１０聴。

長さ３０聴の試験片の室温から４００℃壕での線１１ω
張侑：を１ｆ１１１定した。

〔腐食試験〕

温度二５００℃に加熱して溶融したＡＢＳ樹脂。

および同じく温度：４００℃に加熱して溶融した塩化ビ
ニール樹脂のそれぞれに、前記円柱状金属塊から加工し
た、縦３０瞭、横３０　ｍｍ　、厚さ１０順の試験片を
浸漬し、１００時間浸漬後、ＡＢＳ樹脂および塩化ビニ
ル樹脂をそれぞれケトンおよびテトラヒドロフランにて
除去し、前記試験片の体積減少（ｒｎｌ、）を測定する
ことにより行なった。

〔耐アブレシブ摩耗試験〕

鋼製シリンダの内面に遠心被核法によシ狭値された各合
金の内面に、相手材として外径５０Ｂ。

幅５聴のＪＩＳ−８ＣＭ４を１０に２の荷重をかけなが
ら接触させ、体積比でアルミナ粉末１：水１０の割合の
スラリーを１００７／分において接触部に添加しつつ摩
擦速度２　、　Ｏｒｎｌ　Ｓｅｅ、で相手材ＪＩＳ−８
ＣＭ４を回転させ、距離が５００ｍの時の摩耗量を体積
減少（−）として測定することにより行なった。

第２表の結果から、次のことがわかる。

まず、本発明合金は、合金自体か従来合金に比較して硬
いだけではなく、被核による硬さの低下の度合が従来合
金の場合に比較して格段に小さいから、鋼製の円筒の内
面に被接後の合金の硬さが従来合金の場合に比較して、
ずっと大きくなる。

引張強さおよび伸びの測定では、本発明合金は従来合金
よｈいずれの特性も良好である。

線膨張率は、いずれも従来合金より大きく、構造用調相
の纒膨張率１３．６　Ｘ　１０−６／’Ｃに対し、１３
．６〜１３．９　Ｘ　Ｉ　Ｆ６／’Ｃと構造用鋼材とほ
ぼ同等となっており、使用中に被着面に応力が加わらず
剥離や割れの生ずる心配はなくなった。

耐食性は、いずれの本発明合金も従来合金よシもすぐれ
ている。

面１アプレシプ摩耗試験では従来合金の被覆層の摩耗に
よる体積減少量が約５〜９．５ｍｌであるのに対し、こ
の出願の第１番目の発明の合金の被覆層では約３〜５ｒ
ｎ１．、そして、この出願の第２番目の発明の合金の被
覆ｊｌｖ、では約１〜３　ｍｌと、それぞれ、約２倍、
約５倍の耐摩耗性を有している。

更に、鋼製シリンダの内面に遠心被覆法によシ被葎され
た各合金部分について、染色浸透探傷法による罰れの検
査および光学顕微鏡によるミクロ割れの検査を行なった
Ｔ′９［、本発明合金１〜１６には、どちらの検査法で
も割れが見つからなかったが、例えば、比較合金４には
、シュリンケーソが７か所あシ、そのうちの１か所では
、粒界に沿った割れ（長さ約１．３ｍｍ）が生じてお、
Ｑ、Ｓｉの含廟量が本発明の組成範囲よｐ少ないと鋳造
欠陥の防止の効果がないことがわかる。又、本発明合金
の被覆層に割れがないことが、被蟲層の耐摩耗性の増大
に貢献しているものと思われ、しかも、耐食性や実操業
中における被覆層の欠は落ち等の事故を防止することに
更に貢献することが期待される。

以上の結果よシ、本発明合金は遠心被覆法による被着に
何ら問題がないこと、及び、耐摩耗性おれた特性を示し
、耐食性においても、すぐれた特性を示すことがわかる
。また、本発明合金では、線膨張率が被覆すべき構造用
鋼材のそれとほぼ一致しているため、使用中の破損事故
も生じなくなる。

以上のように、本発明合金を用いると、シリンダの内面
波核層に割れがなく、被覆後の硬さも大きく、しかも耐
アブレシプ屋耗性も溶融樹脂に対する耐食性も優れてい
るので、遠心波υ法によりプラスチック成形機のシリン
ダ内面に被着したときに、充分に使用に耐える、即ち、
長時間フ０ラスチック成形を行ない得ることが期待され
る。

出願人　三菱金属株式会社 代理人　富　１）　和　夫　外１名

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｆｉｌ　Ｎｉ　：　０．１〜１０％。 Ｃｒ：１０〜３０％。 Ｂ　：　１１．５〜３．０％。 Ｓｉ　：　２．５〜５．０％。 Ｐ　：　０．０１〜１０％ を含有し、残りがＣｏと不可避不純物から成る組成（以
   上、重量％）を有する、グラスチック成形機のシリンダ
   内面の遠心被覆用銅摩耗・耐食性Ｃｏ基合金。 １２１　Ｎｉ　：　０．１〜１０％。 Ｃｒ：１０〜３０％。 Ｂ　：　０．５〜３．０％。 Ｓｉ　：　２．５〜５．０　％　。 Ｐ　：　０．０　１　〜１０　％ を含有し、さらに、 Ｗ：１〜１５％。 Ｍｏ　＋　１〜１０％ のうちの１種または２種を含有し、残りがＣｏと不可避
   不純物から成る組成（以上、重量％）を有する、グラス
   チック成形機のシリンダ内ｍｊの遠心波器用耐摩耗・耐
   食性Ｃｏ基合金。