JPS60231566A - 鋳鉄表面の高合金化法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、鋳鉄部材表面を高合金化する方法に関する。

〔従来技術〕

鋳物表面の特定の部位の耐食性、耐摩耗性、耐熱性など
を向上させるために、該部位を高合金化する方法として
、従来、種々の方法が提案されている。これらの高合金
化法は、鋳物製品を製造したのちにその特定部位を高合
金化する方法と、鋳造時の溶湯の熱を利用して鋳物製品
の製造と同時に、その特定部位を高合金化する方法に大
別される。前者の方法は、処理工程および処理設備をさ
らに必要とするものであシ、経済的に不利である。

後者の方法としては、たとえば、高合金化用金属ま念は
合金の粉末と樹脂等の結合剤の混合物を、鋳型表面の高
合金化すべき部位に付着しておき、この鋳型内に溶湯を
注入して、溶湯の熱により鋳物表面の特定部位に、高合
金化層を形成する方法が提案されている（特公昭！ｆ、
２−７．７θ号公報、特公昭！、２−７３／号公報、特
公昭３３−１ｇ１６４号公報）。

しかしながら、これらの方法は、樹脂等の結合剤が溶湯
の熱によって分解する際にガスが発生するため、鋳物表
面にぎンホールや巣を生じ易く、また、高合金化用金属
または合金の粉末と結合剤との混合物から成る層が脱落
したりあるいは位置ずれを起こすという欠点があった。

〔発明の目的〕

したがって本発明の目的は、上記従来法の欠点を伴うこ
となく、鋳物表面の所望の部位に高合金化層を形成する
方法を提供することである。

〔発明の構成〕

本発明の第１実施態様によれば、鋳鉄部材表面の高合金
化すべき部位に対応する鋳型または冷し全表面に、高合
金化用元素を含有する金属または合金の粉末とアクリル
系粘着性結合剤との混合物層を形成し、次にこれを非酸
化性雰囲気下、７３０〜３ｇ０ｃ′Ｃで５分間以上保持
し、その後、該鋳型内に鋳鉄溶湯を鋳込むことを特徴と
する鋳鉄表面の高合金化法が提供される。また、本発明
の第１実施態様によれば、高合金化用元素を含有する金
属または合金の粉末とアクリル系粘着性結合剤とを混線
、成形して作成したシートを、非酸化性雰囲気下、／ｌ
θ〜３ｇθ℃でＳ分間以上保持し危のち、鋳鉄部材表面
の高合金化すべき部位に対応する鋳型ま九は冷し全表面
に接着し、その後、該鋳型内に鋳鉄溶湯を鋳込むことを
特徴とする鋳鉄表面の高合金化法が提供される。

本発明に使用される高合金化用金属または合金の粉末（
以下、［高合金化用金属粉末」という）は、所望の特性
、たとえば、耐食性、耐摩耗性、耐熱性などを付与する
のに通常使用されている金属または合金粉末であればよ
く、特に制限されるものではない。たとえば、Ｃｒ　供
給用として、高炭素７エロクロム（Ｃｒ＋４θ〜７０重
量％、Ｃ：６〜９重、ｔ％、Ｓｔ：　ｇ、０重ｆｉ１％
以下、Ｆｅ：残部）、ＭＯ供給用として、高炭素フエロ
モリブｒン（＾１ｏ：５３〜６３重量％、ＣＦ、ｔ〜６
重量％、５ｉｓ３重：Ｉｔ％以下、Ｆｅ：残部）、Ｂ供
給用として、高炭素フェロゾロン（Ｂ：／グー。２３重
量％、Ｃ：θ、左〜β、θ重＠チ、ＳＳ：り重量％以下
、Ｆｅ＋残部）、ＣＵ供給用として、Ｃｕ粉末（好まし
くは、／μ以下、さらに好ましくは、０．７μ以下の超
微粉）、Ｎｉ　供給用として、Ｎ１粉末、フェロニッケ
ル（好ましくは／θμ以下、さらに好ましくは／μ以下
の超微粉）、Ｐ供給用としてフェロリン粉末（ｐ；、ｚ
＋重量％、Ａ／；／、／重量％、Ｆｅ：残部）、Ｓｌ　
供給用としてフェロシリコン粉末（Ｓｉ：ｇθ重量％、
Ｃ：θ、／＆重量％、ｐ　：　ｏ、０７重［１Ｓ　：　
０．０／　重量％、Ｆｅ＋残部）などを挙げることがで
きる。これらの金属または合金粉末を、目的に合せて、
単独で、あるいけ適宜２種以上を混合して使用する。こ
の粉末の粒度は、一般に６０メツシユ以下が適当である
。

本発明に使用されるアクリル系粘着性結合剤としてはア
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、また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単量体との共重合体が好ましい。

窩介全什用全属船央にアクリル築炊魯什枯春翔１との配
合比は、金属粉末ワθ〜？９重量％、粘着性結合剤１０
〜／重量％が適当である。粘着性結合剤が１重量％よシ
少ないと、粘着性が不足して金橋粉末層を鋳型表面へ付
着させることが困難になり、また７０重量％よシ多いと
、樹脂分が過剰となって、高合金化層内に、鋳巣等の欠
陥が生じ易くなり好ましくない。

高合金化用金属粉末とアクリル系粘着性結合剤との混合
物層を鋳型または冷し全表面に形成する方法としては、
種々の方法が可能である。友とえば、高合金化用金属粉
末とアクリル系粘着性結合剤の混合物に、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
を加えて混練して得られる液体またはペースト状物を、
鋳型表面あるいは冷し全表面の所望の部位に塗布する。

あるいは、上記混合物をあらかじめシート状に成形した
ものを所望の部位に接着してもよい。このようなシート
は種々の方法により作成することができる。たとえば、
上記混線液状物または混線ペーストを、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、０．５〜５．Ｏｍ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、高合金化用金属または合金粉末と粘着性結
合剤の混合物を必要によシ加熱しながら混練したのち、
シートに成形する。このようにして作成した粉末シート
は、通常、鋳型または冷し部表面に押圧することによシ
容易に接着する。しかし、必要により、粘着性結合剤と
して使用しているアクリル系樹脂を鋳型または冷し部表
面に塗布して仮着性ポリマー層を形成し、接着力を補強
してもよい◇塗布する代シに、粘着性結合剤のシートを
仮着性ポリマー層として使用してもよい。

こうして高合金化用金属または合金の粉末とアクリル系
粘着性結合剤との混合物層を鋳型または冷し部表面に形
成したのち（以下、付着した混合物層を「粉末シート層
」という）、これを予備加熱する。この予備加熱は、高
合金化用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４０８０７分以下とすることが好ましい。り
０°Ｃ／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、粉末シート層が破損した
り、接着面に気泡が発生して、粉末シート層が剥離した
り、脱落したりすることがあり、好ましくない。この加
熱処理は、／３０℃〜３ｇＯ°Ｃ１好ましくは、、２０
０ｏｃ〜、？　＆　Ｏ’Ｃテ！分間以上保持すればよい
。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、高温に
おいても粉末シート層の接着力が保持される。

したがって、溶湯鋳込みの際のｇｆＫ撃、振動あるいは
加熱によって、粉末シート層が４１１１、脱落あるいは
位置ずれを起こすようなことはない。加熱処理温度が／
！ＯｏＣ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量が少なく、
十分な接着力が得られない。

一方、加熱処理温度が３　ｇ　Ｏｃｃ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
物質の生成量が少なく、十分な接着力が得られない。

この加熱処理時間が３分間よシ短いばあいにも、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７．２０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。

このように加熱処理を行ったのち、鋳型内に鋳鉄溶湯を
鋳込むと、溶湯の熱によって粉末シート層の金属成分が
、鋳物製品の対応する部位に溶融あるいは拡散して高合
金化層を形成する。

本発明の第１実施態様では、上記のとおり、まず鋳鉄部
材表面に粉末シート層を形成してから予備加熱処理して
バインダー樹脂をタールピッチ状化するが、第２実施態
様では、粉末シートの予備加熱処理を先に行う。すなわ
ち、高合金化用金属粉末とアクリル系粘着性結合剤とを
混線、成形して作成したシートを予備加熱処理してバイ
ンダー樹脂をタールピッチ状化したのち、これを接着剤
、たとえばアクリル系粘着性結合剤を介して鋳鉄部材表
面の高合金化すべき部位に対応する鋳型または冷し部表
面に接着し、その後、鋳型内に鋳鉄溶湯を鋳込む。

本発明は、これに限定されるものではないが、たとえば
、鋳鉄でカムシャフトやシリンダーヘッドを作るばあい
、摺動部表面近傍や、バルブシートブリッジ部分等、耐
摩耗性や耐熱性を必要とする部位のみを高合金化するの
に極めて有用である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、鋳物表面にピンホールやＪｌ生じるこ
となく、所望の部位Ｋ、確実に、所望の厚みを有する、
所望の高合金化層を容易に形成することができる。

〔実施例〕

次に実施例を示し、本発明を更に具体的に説明する。実
施例中、「％」は重量％である。

実施例／ 、２００メツシュ以下のフェロリン粉末（Ｐ；、２４Ｚ
％、＾ｔ；ハ／チ、Ｆｅ：残部）　９１Ａ、３　％（５
θｇ）とアクリル系粘着性結合剤、ｔ、７％（３ｙ−）
に、適量のアセトンを加えて混練し、ペースト状に（〜
、直径／θ爛厚み／θ調の冷し金に塗布厚さがＯ１Ｓ〜
八θ配になるように塗布し、これを水素雰囲気中、３θ
θ℃で７時間加熱したのち、徐冷した。

次にこの加熱処理した試料を、シェル型〔トカ大径部（
内径りθｍダ×高さり０調）と）゛力小径部（内径／３
ｒｔｒｍグ×高さりθ覇）を円錐斜面で連結した全高７
００箇のロート状のシェル型〕の下方底部中央に、厚み
１０μのシート状の接着剤を介してし１、りつけ、ショ
ットにてバックアップを行ったのち、−１＝方大径部か
らＦＣコ汐（Ｃｉ　３．３弼、Ｓｉ：／−ｇ％、Ｍｎ；
θ、ｑチ、Ｐ＋０．θＳチ、Ｓ：θρ９ヅ・、Ｆｅ：残
部）の溶湯を鋳込んだ。

このようにして得られた鋳鉄部材の合金層部分の断面組
織顕微鏡写真を、第１図に示す。約／、左Ｍ厚の合金層
の形成が１１りめられる。

９Ａ栴例ス コク０メツシユ以下のフ、Ｔ、、　Ｉ−１シリコン粉末
（ｓｔ：　ｇ　ｏ係、Ｃ・０．７５壬、Ｐ：θ、θ／チ
、Ｓ゛０．θ／チ、Ｆｅ゛残部）　３５９とアクリル系
粘着性結合剤３ｙに適用のアセトンをＩＪ（１えて混料
；シ、厚さ７．５唄のフェロシリコン粉末シートを作成
した。このシートから直径１０ｍｎの円板状試料を裁断
し、これを水素雰囲気中、３００°Ｃで／時間力１１熱
したｕ５徐昂した。次にこσ）加熱処理した試料を実施
例／と同じシェル型に片、み／θμの接着剤を介しては
りつけ、ショットにて・τツクアップを行ったのち、Ｆ
Ｃ，２汐の溶湯を鋳込んだ。

このようにして得られた鋳鉄部材の合金化層部分の断面
組繊顕微鏡写真を、第一図に示す。約７．３ｙ厚の合金
化層の形成が記められる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第一図は、本発明によりつくられた＠ｊ鉄
部材表面の合金化層部分のイエ１而組面顕徴税写真であ
る。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）鋳鉄部材表面の高合金化すべき部位に対応する鋳
   型または冷し全表面に、高合金化用元素を含有する金属
   または合金の粉末とアクリル系粘着性結合剤との混合物
   層を形成し、次にこれを非酸化性雰囲気下、ｌり０〜３
   ｇ０℃でＳ分間以上保持し、その後、該鋳型内に鋳鉄溶
   湯な鋳込むことを特徴とする鋳鉄表面の高合金化法。
2. （２）　高合金化用元素を含有する金属または合金の粉
   末とアクリル系粘着性結合剤とを混線、成形して作成し
   たシートを、非酸化性雰囲気下、７５０〜３ｇ０℃でＳ
   分間以上保持したのち、鋳鉄部材表面の高合金化すべき
   部位に対応する鋳型″ｆ：たは冷し全表面に接着し、そ
   の後、該鋳型内に鋼鉄溶湯な鋳込むことを特徴とする鋳
   鉄表面の高合金化法。