JPS6244507A - 鋼材に硬質焼結合金被膜を焼結接合する方法 - 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〕 本発明は種々の形状を持つ炭素鋼、ステンレス鋼、およ
び工具鋼等の特殊用途鋼などの鋼材（以下母材とも呼ぶ
）に冶金学的に焼結接合され、かつ高硬度で強度も充分
高く、耐摩耗性、特に耐アブレーシブ摩耗性、土砂等の
粉粒による耐エローシロン摩耗性に優れ、また耐食性、
耐熱性にも優れた硬質焼結合金被膜を鋼材に焼、結接合
する方法ス・１；関するものである。

〔従来の技術〕

従来から実用化されている特にＣＯを結合相とするＷＣ
系超硬合金は硬度が高く靭性も比較的優れているが、鋼
材に焼結接合、或は拡散結合するには高温度または高押
し付は圧力を必要とするので実用的でない。

また結合相をＦｅ系、Ｎｉ系等の自溶性合金に変えて１
０００〜１３００℃の温度で鋼材に冶金学的に接合可能
とした硬質合金被膜はあるものの、該被膜はＷＣ粒に対
して核粒を結合する自溶性合金の割合が多くなる傾向が
あり、硬度がＨＲＡ８６以下に押えられることが多く、
該被膜の強度も小さい。またＷＣ系超硬合金は熱膨張率
が鋼材の熱膨張率よりも著しく小さいために接合後の冷
却中に熱膨張率差により生ずる応力に伴う割れ等の問題
も発生し尋すい。従って該ＷＣ系超硬合金は冷却時の熱
膨張率差により生ずる応力をできるだけ押えるため；：
接合温度の低い銀ろう等を用いたり、また塑性変形ミニ
よる応力の緩和を目的として接合部（二Ｃｕ等の緩衝層
、或は空隙を設ける等の工夫をしている。

一方、該ＷＣ系超硬合金に代わる硬質材料として鉄柵化
物および鉄複羽化物を硬質相として有する硬質焼結合金
が特公昭５４−２７８１８号、特公昭５６−８９０４号
、特公昭５６−１５７７３号、および特開昭５８−６７
８４２号に提案されている。

これらの提案（二開示された硬質焼結合金は、鉄柵化物
および鉄複硼化物と、　Ｃｒ　、　Ｍｏ、　Ｗ、　Ｔｉ
　、　Ｖ。

Ｎｂ　、Ｈｆ　＋　Ｚｒ　ｅ　Ｃｏ等の硼化物および／
または複硼化物よりなる硬質相と、Ｆｅ、　Ｃｒ、　Ｎ
ｉ　、　Ｍｏ、　Ｗ、　Ｔｉ　。

Ｖ、　Ｎｂ、　Ｔａ、　Ｈｆ、　Ｚｒ、　Ｃｕ等の金属
および／またはこれらを含む合金の１種以上からなる。

さらに硬質相を形成する硼化物はＭＢ或はＭＯＢ　＜以
下Ｍは金属を表わす）、複硼化物はＭｘＮｙＢ　（以下
Ｍ。

Ｎは複硼化物の金属を表わす）等の構造を持つ金属間化
合物からなる。

さらに特開昭５８−６７８４２号（＝おいては少なくと
も１０％（以下％は重量％を表わす）のＦｅを含む複硼
化物よりなる硬質相を４０〜９５％と、該硬質相を結合
する結合相よりなる硬質焼結合金であって、Ｂ含有借３
〜８％、Ｃｒ含有＠３５％以下、Ｎｉ含有量３５％以下
、Ｍ含有量２，８５％以下、Ｓｉ含有量０．０３〜４．
７５％、Ｃ含有量０．９５％以下、０含有量２．３％以
下であり、かつＭＯおよび、／またはＷ含有骨が（Ｍｏ
および／またはＷ）、／Ｂの原子比で０．７５〜１．２
５の範囲（ニジたときに硬度がＨＲＡ８０〜９３の範囲
で１７５〜３００に９／謂１という高い抗折力を安定し
て示す硬質焼結合金が提案されている。また特開昭５９
−２１５４５６においてはこれらの組成および特性を有
する硬質焼結合金を鉄基母材表面に接合した高耐アブレ
ーシブ摩耗、耐食、耐熱複合材料が提案されている。

この場合の接合方法は銀ろう、ニッケルろう等によるろ
う付け、種々の溶接、拡散接合、および乾燥粉を圧粉成
形した圧粉体からの直接焼結接合等の方法である。特に
焼結時の液相出現を利用した圧粉体からの焼結接合はろ
う材を必要としない、また焼結と接合が同時に行える等
の利点を持っている。

しかしながら、圧粉体を金属部材表面（＝置いて直接焼
結接合する方法は焼結時に圧粉体が２０％程度の収縮を
起こすために、圧粉体は金属部材上をその収縮分だけ移
動し焼結体が目標とする最終結合位置からはずれたり、
また収縮時に圧粉体と鋼材との間に働く接合力が圧粉体
の収縮力よりも大きくなると焼結体の破断（収縮割れ）
が起きる。

この破断の発生は焼結体の厚みが薄く、また焼結体の被
膜面積が大きくなるほど著しくなる。これらの問題を解
決する１つの方法として圧粉体の焼結即ち収縮を先に完
了させ、その後鋼材に接合させるように圧粉体の形状を
工夫した焼結接合方法が特開昭６０−８６２０２に開示
されている。その中で接合すべき圧粉体の曲率半径を接
合せん、と才る金属部材の曲率半径より大きくして金属
部材と直第東または曲線上（＝おいてのみ接触するよう
に静置し焼結を行ない、収縮を完了する最終時期におい
てはじめて金属部材表面と焼結体が全面的に接触するよ
う（−して前述の収縮割れが起こらないようにしている
。この方法で得られた鋼材ζ−焼結接合された焼結体は
割れもなく接合位置も比較的正確であり、接合強度も剪
断強度で３５〜５０ｋｇ１０“　という高い値を示し、
接合界面に穴がなく９９％以上はぼ１００％の直密度を
持つ孔の極めて少ない焼結体である。この焼結体はＪＩ
Ｓ規格ＳＳ材、ＳＣ材、ＳＢ材、ＳＴＢ材のような普通
鋼、ＳＵＪ材、ＳＣＭ材、ＳＫ材、８ＫＳ材。

ＳＫＤ材、ＳＫＨ材、ＳＵＳ材、ＳＵＨ材のような低合
金鋼、構造用鋼、工具鋼、ステンレス鋼。

耐熱鋼、高速度鋼、鋳鋼、鋳鉄等のＦｅペース材料の全
てに焼結接合できるので、前記焼結体の好特性と組み合
わせて耐摩部材としての種々の用途に広く使用できる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

一般に機械部品或は工具の摺動面に使用される耐摩部材
は摩耗によるクリアランスの変化量が０．１〜２ｆｆ範
囲に限定されることが多く、従って耐摩部材をなす被膜
の必要量が０．１〜３囮の厚さの範囲（二ある場合が頻
繁（＝起こる。これらの機械部品或は工具の摺動面は平
面だけでなく、球面。

円筒の内外面、凸面、凹面等の種々の形状を持っており
、その大きさもまちまちで、これらの面を自由にしかも
薄く被膜でき、かつ高耐摩性を有する硬質焼結合金が必
要となつている。他の耐摩部材においてもコスト上２強
度上２寸法−ヒ、或は効率上から３鯉以下の被膜厚に限
定されることも多い。またこの硬質焼結合金被膜が高耐
摩性を有することも重要で、高耐摩性を持てば耐摩材と
して必要な被膜厚を増々薄くできる。これらは結局コス
トダウンにつながり、硬質焼結合金被膜の用途を大幅に
広げることになる。

しかしながら乾燥粉を圧粉成形した圧粉体を焼結同時に
接合する前記特開昭で開示された従来の硬質焼結合金或
はその接合方法は、圧粉体の製造上或は取扱い上の困難
さから０．５闘以上、特に被膜長さ或は被膜面積が大き
くなると好ましくは２重以上、更に好ましくは３ｆｆ以
上の被膜厚に限定されること、圧粉体が柔軟性を持たな
いために凸面凹面等の種々の形状を持つ鋼材を比較的広
範囲に渡って自由に被膜することが困難であること、お
よび被膜形状に応じた種々の金型或は圧粉体の加工が必
要でコストアップ或は納期の遅れを招くこと等実用上の
問題点が生じることもある。

一般に圧粉体の自重を利用して圧粉体を鋼材に接触させ
て焼結接合する方法は、前述のように焼結収縮時に圧粉
体と鋼材との間に働く接合力が圧粉体の収縮力を上回る
と収縮割れを起こすようになり、特に被膜面積が比較的
大きく圧粉体厚が薄くなるとこの傾向が強くなり収縮割
れが多くなる。

一方、圧粉体が３ｆｌ以下特に２１以下になると圧粉体
の自重も軽く従って鋼材との密着力も下がり、圧粉体の
密度のむら、昇温或は焼結時の圧粉体各部における温度
むら等により焼結接合時に圧粉体に反りが発生しやすく
なり、そのために母材と焼結体の接合界面に空隙（接合
不良の一種）を生じやすくなる。この２つの現象は相反
し１重しなどを圧粉体上面に乗せて焼結接合すれば接合
界面に穴の発生はなくなるものの、圧粉体と鋼材との密
着力が高まり焼結時の収縮な増々拘束するようになるの
で焼結体に割れを生じ、その耐摩部材としての商品価値
を著しく損う。また圧粉体の自重のみを利用して接合す
る方法は、圧粉体が厚み方向或いは被膜面方向等の全て
の方向で通常２０％前後の収縮を伴う。被膜面積が広く
なると、特に被膜面方向の収縮による大きな寸法変化或
は接合位置のずれ等による焼結接合後の加工代が多くな
ったり、不良品が生ずることもある。従って前述の収縮
割れの問題が解決されることが最も重要で、この問題が
解決されると圧粉体と鋼材の密着力を、高めて圧粉体収
縮を被膜厚方向に主に起こさせ被膜面方向の収縮を少な
くできるので、前記の製造設計が容易になるばかりか、
歩留り向上、加工費用の低減も計ることができる。

また、一般に３〜’７８：）％のＢを含む微粉末からな
る圧粉体を鋼材との間で共晶液相を生じさせ鋼材に強固
に焼結接合する方法は低Ｂ濃度側はそのＢ濃度がそもそ
も共晶を起すＢ濃度に近くまた高［１闇側は鋼材との急
激な共晶反応により鋼材を取り込み低Ｂ濃度側に移行す
る現象が起る。特；：重し等を使用して鋼材との密着力
を高めた場合には鋼材との間に共晶液相が発生しやすく
なり、この現象が増々目立つようになる。また特（二焼
結体の被膜厚が２〜３ｍｍ以下の場合に鋼材の取り込み
の影響が大きく焼結体はＨＲＡ８０〜９２の範囲の硬度
を自由に取り得なくなるばかりか焼結接合する場合の温
度が高すぎると焼結体の形状を保持することすら困難と
なる。

本発明は焼結接合（焼着）される焼結体の厚みが３ｆｌ
以下、特に２ｆｆ以下において頻繁に発生する接合不良
、収縮割れ等の上記の問題を解決し種々の形状を持つ鋼
材表面の必要な部分に必要な量だけ経済的に焼結接合さ
れしかも高硬度高強度および高接合強度を持った実用性
の高い高耐摩耗硬質焼結合金被膜を鋼材に焼結接合する
方法を提供することを目的としている。

〔問題点を解決するための手段および作用〕本発明の最
大の課題は圧粉体を鋼材に直接焼結接合して特に３Ｍ厚
以下の硬質焼結合金被膜を得る場合に、鋼材との接合力
が被膜面方向の収縮を拘束するためにしばしば発生する
硬質焼結合金被膜の前記収縮割れ（破断）を防止するこ
とと、種々の形状を持つ鋼材の表面を該硬質焼結合金で
自由に被覆できるようにすることである。本発明者らは
、種々の収縮割れを調査研究した結果、収縮割れの原因
が主Ｃ：焼結時の液相の不足と、圧粉体中Ｃ二相じてい
る密度のむらによることを見い出した。

圧粉体中の密度のむらは乾燥粉が硬い２次粒子を作りや
すく、また粉が乾燥しているためにプレス成形時粉間に
働く摩擦力が大きくなり、これらの原因で小さな欠陥も
含めた密度むらが生じ、このような密度むらを持つ圧粉
体を特（二重し等を利用して鋼材に密着させて焼結接合
すると、焼結時に被膜面方向の収縮が拘束されて、その
密度むらが原因で収縮割れを起しやすくなることが判り
九圧粉成形時密度むらの生じない乾燥粉を得るために、
結合剤、乾燥方法、造粒方法の変更等種々の対策を取り
だが、この収縮割れを、完全に防止するには至らなかっ
た。

そこで本発明者らは乾燥粉を圧粉成形する方法では前記
密度むらを完全には防止することが困難であるという判
断にたち種々実験を重ねた結果、混合微粉末に結合剤、
有機溶剤等を加えて十分攪拌混合してスラリー状にして
ドクターブレード法等により成形した後、乾燥して密度
むらのない成形体を得、この成形体を鋼材に密着させて
焼結接合すれば割れのない硬質焼結合金被膜を得ること
ができ、本発明に到達した。尚、この場合でも焼結接合
時に生じる成形体中の液相の量が３０％以下になると割
れが発生するようになるので、好ましくは液相量が３０
％以上になるように、金属粉末の配合或は焼結接合温度
を決定しなければならない。またドクターブレード法で
得られる成形体（グリーンシート）は、結合剤および可
塑剤を適量添加すれば十分な柔軟性を有し、この柔軟性
を利用すれば凸面、凹面等の種々の形状を持つ鋼材表面
を自由に被覆できる。またドクターブレード法で得られ
るグリーンシートは０．１〜２ｎ厚さの範囲で自由に製
造でき、十分な柔軟性を持つから、取り扱いも簡単であ
り、またグリーンシートを数枚重ねて焼結接合すればそ
の重ね合わせ界面に欠陥が生じないから、必要とされる
任意の厚みの本硬質焼結合金被膜を得ることもできる。

本硬質焼結合金被膜は７００８Ｃ〜１１５０℃の昇？晶
過程で、成形体中に固相拡散によりＭＯｔＦｅＢ。

型複硼化物を十分生じさせ、該複硼化物とＦｅとの共晶
液相により焼結を完了するが、その共晶液相が生じる温
度は通常１２００　’Ｃ以上である。液相は温度が高い
程増えるが、該複硼化物の生成量が多い特に高りａ度側
では該複硼化物と共晶液相を生じるＦｅが十分でなく従
って液相が不足し、収縮割れが発生しやすくなる。この
場合は焼結接合時（＝積極的に成形体と母材である鋼材
との間に共晶液相を生じさせ、生じだ液相な毛細管現象
により成形体に溶浸させ、結局鋼材の一部を取り込むこ
とにより焼結による収縮を緩和して割れを防止する。

また、焼結前にＦｅ５Ｂ型等の硼化物、ＮＬａ巳型。

Ｍ、Ｃ型等の炭化物を生成させておけば、１１００℃以
上の温間でＦｅ−Ｂ或はｌ；”ｅ−Ｃの２元系またはＦ
ｅ−Ｂ−Ｃの３元系における共晶が起こり、その生成量
に応じて液相の出現温度を低下させ、出現する液相の量
も増すことができるので、これらが生成されるようにＢ
または／およびＣを添加すれば収縮割れを少なくできる
。該共晶液相も鋼材を取り込むことが可能で、前核複硼
化物とＦｅの共晶よりも低い温度で発生するから成形体
はその温度では焼結を完了してはおらず、従って成形体
の粉末間を埋めるように溶浸するので収縮割れを少なく
する効果を持つ。

尚、鋼材のＣ含有量が多いとＣ含有量に応じて成形体と
鋼材との間で発生する共晶液相の出現温度が下がり、ま
たその量も増えるので、前記のＣ添加と同じ効果があり
、収縮割れは鋼材のＣ含有量が増える程起りにくくなる
。但しＣ含有量が増す程、接合界面に多量の液相が生じ
、成形体の焼結（収縮）が完了していると成形体中への
溶浸はもはや起らず接合界面をったって外にはみだし、
商品価値を失うので焼結接合温度の制御が佇しくなる。

特にＣ含有量が２．０％を越えると接合界面に発生する
液相の量が制御できず、硬質焼結合金被膜の形状が作持
できないのでＣ含有量が２．０％を越える溜材への焼結
接合は困難である。

本焼結硬質合金被膜は、前述のように鋼材を取り込む場
合が多いので、鋼材の溶浸により被膜中の特にＦｅが増
し結局は他のＢ　、Ｍｏ　、　Ｗ等の元素の濃度が下が
り硬質相を形成する複硼化物の量が減るので硬度が低下
する場合が多い。しかし木焼結合金被摸は結合相をＦｅ
基合金としているので取り込まれた鋼材は主に結合相を
形成し、硬度を除く特性に与える影響は比較的小さいか
ら、鋼材の溶浸を見越してＢ、Ｍｏ、Ｗ等の含有量を増
した粉末配合にすれば該被膜が薄くても、七の硬度をＨ
几Ａ８０〜９２の範囲に自由に制御できることも判った
。また、Ｃを添加することにより該被膜の硬度を大幅に
上昇することもできる。

このようにして、挿々の形状を持つ鋼材に強固に焼結接
合された割れのない実用、的な硬質焼結合金被膜を得る
方法を提供する。

以下本発明（；ついて更；：詳細に説明する。

本発明で使用する鋼材、或は成形体の材料松風及び配合
、粉砕、焼結成は焼結接合する方法に関しては、既に開
示しており（特公昭５４−２７８１８゜特公昭５６−８
９０４．特公昭５６−１５７７３゜特公昭５６−３７２
８１．特開昭５８−６７８４２゜特開昭５９−２１５４
５６．特開昭６Ｏ−８６２０２）、ここでは新しく開発
、もしくは改良された特に成形工程及び焼結接合工程に
ついて詳述する。

本発明による硬質焼結合金被膜は前記特公昭または特開
昭に開示されているよう１；、ボロン源として、水また
はガスアトマイズ（＝よって作成したＦｅ　−Ｂまたは
Ｆｅ−Ｂ系合金粉末、フェロボロン粉末、Ｎｉ　、　Ｃ
ｒ　、　Ｗ　、　Ｔｉ　＋Ｍｏ等の各ポライド粉末もし
くはＢ、Ｃ、Ｂ単体粉末の１種以上の粉末を用い、これ
らとＦｅ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｔｉ、
　Ｖ　。

Ｎｂ、　Ｔａ　、　Ｈｆ　、　Ｚｒの単体金属粉末、も
しくはこれらを２種以上含む合金粉末から選ばれた１種
以上の粉末ならびにＣ粉末（炭化物として加えても良い
）とを本焼結合金被膜の組成となるように配合し、これ
らの混合粉を振動ボールミル等を用い、有機溶剤中で少
なくとも３２５メツシュ以下に湿式粉砕された混合微粉
末を使つて製造される。

本硬質焼結合金被膜は、前述のように特に収縮割れを防
止するために好ましくは被膜厚みの１７２０〜２１５の
割合で積極的に鋼材を主に結合相として取り込んでいる
から、鋼材の取り込みを想定した品質設計が重要である
。鋼材は主にＦｅ、その他Ｃｒ、　Ｎｉ　、　Ｍｏ、　
Ｗ　、　Ｖ等の金属およびＣ，Ｓｉ。

Ｐ等を含んでいるが、これらの元素の中で該被膜に最も
大きな影響を及ぼす元素は鋼材の大部分を占めるＦｅで
ある。被膜に取り込まれたＦｅは、主に鋼材の結合相を
形成し、そのために結合相の割合が多くなり被膜の硬度
が大幅に下がる結果となる。

またＣｒ　、　Ｎｉはその取り込み量の違いによって被
膜の耐食性、硬度にも影響を与えるが、その量が５％以
下なら、無視しても良い。他の金属も鋼材に含まれる量
が５％以下なら被膜に及ぼす影響が小さいので無視でき
る。その他、鋼材のＣ含有計は無視できない。例えばＣ
含有伊の少ない被膜を得る場合でも、鋼材との共晶液相
により鋼材のＣが溶浸して結合相中にＭ、、Ｃ，、Ｍ、
Ｃ型等の炭化物を形成させ硬「を上昇させたり、またＣ
ｒが炭化物中（二取り込まれて結合相の耐食性を低下さ
せたりするので鋼材のＣ含有Ｐ（は硬度、耐食性まで考
慮した品質設計の対象となる。しかしながら接合される
鋼材の組成は通常既知であり、従りて銅材の取り込み量
を想定した配合粉末の組成を決定することが重要で、こ
れを行えば実用上硬度異常等の問題は生じない。

粉砕された場合微粉末の粒度は３２５メツシュ以下、好
ましくは平均粒径が２０μ以下、さらに好ましくは平均
粒径が５μ以下にしなければならない。これは焼結合金
被膜の硬質相（特にＭＯｓＦｅＢｓ型複硼化物）の平均
粒径な５０μ以下にするには微粉末の粒度な３２５メツ
シュ以下１ミ２０μ以下にするには微粉末の平均粒径を
２０μ以下に、５μ以下にする（＝は微粉末の平均粒径
な５μ以下に押えなければならないからである。

次に粉砕された混合微粉末は、これらの粉末を結合する
ための結合剤、溶剤等と共Ｅ十分攪拌。

混合してスラリー状にした後、公知のドクターブレード
成形法、押し出し成形法、ロール成形法、鋳込み成形法
、およびどぶ漬は成形法等によって所定の形状に成形さ
れる。

鋳込み成形法の１つであるドクターブレード成形法は、
前記混合微粉末１００部に対して有機結合剤３〜１２部
、可塑剤１０部以下、有機溶剤２５〜９０部、その他分
散剤、酸化防止剤等が全部で１０部以下を配合し、十分
に攪拌混合した後、減圧下で脱泡して最終的に５．００
０〜８０．０００ＣＰの粘度を持つスラリーを作成し、
ドクターブレード法による鋳込み成形を行った後、乾燥
して膜厚０．１〜２Ｎで密度が焼結体の２５〜４８％の
範囲（：ありかつフレキシブルなグリーンシートを得る
方法である。乾燥後、微粉末を結合する有機結合側法最
低でも３部以上必要であり、３部以下の場合は取り扱い
上十分な柔軟性を持つグリーンシートが得られないばか
りか、乾燥時、或は乾燥後の微粉末の酸化が進み発熱を
伴うこともある。また１２部以上書＝すると十分にフレ
キシブルなグリーンシートが得られるものの、脱ろう時
間が長くなり、またグリーンシートの密度低下により焼
結時の収縮が大きくなりすぎ、収縮割れが発生しやすく
なる。可塑剤は有機結合剤を和らかくしてグリーンシー
トの柔軟性を向上させるために添加される。通常有機結
合剤の添加量の１／３〜１の範囲で加えることが好まし
いが、有機結合剤を５部以上加える場合は可塑剤を添加
しなくても十分な柔軟性が得られる。可塑剤もまた脱ろ
うによる除去を必要とするのでその添加量は少ない方が
好ましく、過剰の添加はグリーンシートの柔軟性に与え
る効果も小さくなるので１０部以下の添加に押えるべき
である。結合剤等を溶かす有機溶剤は十分に混合攪拌で
きるスラリー粘度にするため通常２５〜９０部入れるが
、微粉末の粒径が小さい程、また結合剤を多く添加する
程、たくさんの有機溶剤を必要とする。有機溶剤が２５
部以下の場合はスラリーの粘度が高過ギて回転ボールミ
ル或は攪拌機で十分に攪拌混合することができなくなる
。また脱泡後のスラリー粘度が８０，０ＯＯＣＰを越え
てしまいドクターブレードで成形できないことも生じる
。逆に９０部を越えるとスラリー粘度が低過ぎ、余分な
溶剤を蒸発により除去して、好ましいスラリー粘度を得
るのに時間が長くかかり実用的でない。微粉末を均一に
分散させる分散剤は、微粉末自体の密度が８　ｇ　／　
ｃ＋ｆｌとアルミナ等よりも重く乾燥時、微粉末がシー
ト状のスラリーの下面に沈降しやすいので、この沈降を
押える目的で添加される。また酸化防止剤は、結合剤の
添加量が多い時は結合剤が微粉末を覆い酸化防止剤とし
て働くので必ずしも添加する必要はないが、結合剤の添
加量が４部以下の場合は酸化防止剤を加えた方が好まし
い。分散剤と酸化防止剤の全添加量は１０部以下であれ
ば脱ろう或は焼結に比較的悪影響を及ぼさないので、そ
の添加量を１０部以下とする。

該微粉末に上記のように結合剤、有機溶剤等を加えて回
転ボールミル、攪拌機等によ゛り十分攪拌混合しなけれ
ばならない。通常４〜４０時間の範囲で攪拌されるが十
分攪拌混合しないと微粉末を結合する結合剤が均一に分
散せず（言い換えれば微粉末の分散状態が悪く）、焼結
時の割れの発生原因となったりする。また分散が十分で
ないスラリーを用いてドクターブレード成形を行うと、
乾燥時に重い微粉末の沈降が著しく、乾燥後のグリーン
シートの厚み方向に微粉末の分布にむらが発生し、焼結
時の反りがひどくなる。

ドクターブレードで成形する前にスラリーを必ず脱泡し
なければならない。スラリーに泡が混入していると、乾
燥後のグリーンシートに泡を起点とする割れ等の欠陥を
もたらす。この欠陥を持つグリーンシートな焼結接合す
ると本焼結合金被膜に割れを生じ商品価値を著しく損う
。欠陥となるスラリー中に含まれる泡は好ましくけ１１
００ｆｆＨ以下の減圧下で１０〜２０分以上保持すれば
簡単に除去できる。

ドクターブレードで成形する場合のスラリー粘度は５．
０００〜ｓ　ｏ、　ｏ　ｏ　ｏ　ｃ　ｐの間にコントロ
ールしなければならない。５，０ＯＯＣＰ以下の粘度で
は乾燥時に重い微粉末は沈降し、反対に軽い結合剤は上
面に押しやられ、その結果下面側に結合剤が不足し、下
面側の柔軟性が不足するグリーンシートができるので好
ましくない。逆にスラリー粘度が８０．　ＯＯＯＣＰを
越えるとブレードで成形されたスラリー表面に凹凸が生
じやすくなり乾燥或は焼結時に割れが発生する。尚、ス
ラリーの粘度調整は、スラリーを加熱したり、また減圧
下界囲気にして有機溶剤を蒸発させて行う。

成形されたスラリーの乾燥は自然乾燥でも良いが、通常
乾燥時間を短縮するために加熱して行う。

７０℃を越えると微粉末の酸化が著しく起るので７０℃
以下の温度で乾燥し、乾燥後得られるグリーンシートの
厚みは０．１〜２ａが適当である。０，１四厚以下のグ
リーンシートは十分製造可能であるが、耐摩部材として
の実用性が薄い。一方２Ｍ厚以上のグリーンシートも製
造可能であるが、成形されたスラリーを乾燥する時に割
れが生じやすく、また得られるグリーンシートの柔軟性
も不足気味となるので好ましくない。

得られるグリーンシートの密度は焼結体の２５〜４８％
の間にしなければならない。２５％以下にすると焼結時
の収縮が大きくなり過ぎ焼結接合時の収縮割れを生じや
すくなる。また４８％以上のものは、ドクターブレード
成形法では得られなかった。

また該スラリーを用いた成形法として、その他ロールコ
ーター２含浸コーター、カーテンフローコーター等を利
用することも可能で、この場合にもフレキシブルなグリ
ーンシートが得られる。

どぶ漬は成形法は、混合微粉末１００部に対して有機結
合剤２〜１２部、可塑剤１０部以下、有機溶剤３０〜９
０部、その細分散剤、酸化防止剤等が全部で１０部以下
を配合し、十分に攪拌混合した後、減圧下で脱泡し最終
的にｓ、ｏｏｏ〜７０，０００ＣＰの粘度を持つスラリ
ーを作成し、該スラリーに焼結接合すべき鋼材をどぶ漬
は後引き上げて乾燥することを１回以上繰り返すことに
より乾燥後の成形膜が０．１〜３Ｍの厚みを持ち、かつ
該膜の密度が焼結体の２５〜４８％の範囲にある鋼材に
密着した成形膜（成形体を示す）を得る方法である。

とぶ漬は成形法におけるスラリーの作成方法は、ドクタ
ーブレード鋳込み成形法とほぼ同一であるが、有機結合
剤は２部まで少なくできる。これはどぶ漬は成形法の場
合、スラリーを接合すべき母材（鋼材）表面に直接密着
させるので、乾燥後の成形膜に柔軟性を必要としないか
らである。但し２部以下にすると乾燥時に割れが発生し
やすくなり好ましくない。またとぶ漬は時のスラリー粘
度は、ドクターブレード成形法よりもやや小さくする。

どぶ漬は後に鋼材に付くスラリーの乾燥後の厚みは、ス
ラリー粘度が高い程、またどぶ漬は後：ニスラリ−から
鋼材を引き上げる速度が早い程厚くなるが、通常１回の
どぶ漬けで０．１〜１絹の間である。スラリー粘度が５
．　ＯＯＯＣＰ以下の場合は、１回のとぶ漬けで付くス
ラリーの乾燥後の厚みが０．１　ｆｌ以下となり実用的
でない。また７０，０ＯＯＣＰ以上の粘度にすると、ど
ぶ潰は後付着するスラリー厚みは十分なものとなるが、
鋼材をスラリー中に挿入するときに泡を巻き込み易く、
該泡が鋼材に付着したスラリー中にも混入して乾燥或は
焼結時の欠陥の原因となる。従ってとぶ漬は時のスラリ
ー粘度はｓ、　ｏ　ｏ　ｏ〜７０，０ＯＯＣＰに調整し
なければならない。

鋼材（：付着したスラリーの乾燥後の厚みは０．１〜３
Ｍにすることが好ましい。０．１　ｆｌ以下の場合は、
耐摩部材としては薄過ぎる。ｌｆ１以上の厚みを持つ成
形膜は数回のどぶ漬け、乾燥を繰り返すことにより得ら
れるが、前回のどぶ漬けにより付着したスラリーがほぼ
乾燥した後に、次のどぶ漬けを行うことが重要である。

乾燥を十分行わないで次のどぶ漬けを実施すると、前回
付着させたスラリーがはげ落ちるだけでなく、乾燥時に
ひび割れが生じやすくなるからである。また３ｍ以上の
厚みを持つ成形膜は、たくさんのどぶ漬けおよび乾燥回
数を必要とするだけでなく、また乾燥、焼結時に割れが
生じやすくなるので実用的でない。

また鋼材に付着した乾燥後の成形膜の密度はドクターブ
レード成形法とほぼ同じ理由から焼結体の２５〜４８％
の間にしなければならない。

最も高い粘度を持つスラリーを用いたロール成形法、押
し出し成形法、鋳型を用いた鋳込み成形法は、前記混合
微粉末１００部に対して有機結合剤２〜１２部、可塑剤
１０部以下、滑剤１０部以下、有機溶剤５〜５０部を配
合し、十分に混練した後、１００，０ＯＯＣＰ以上の粘
度を持つスラリーを作成し、ロール成形法、押し出し成
形法、および型への鋳込み成形法を利用して乾燥後の膜
厚が０．１〜６ＭＭで密度が焼結体の３０〜５５％の範
。

囲Ｃ：あるフレキシブルなグリーンシートまたは成形体
、もしくは成形時スラリーを接合すべき鋼材（二圧着或
は接触させて乾燥したグリーンシートまたは成形体を得
る方法である。

該成形法におけるスラリーの作成は、結合剤を２〜１２
部、可塑剤を１０部以下を必要とするが、この理由は前
述のとおりである。該スラリーは特ζ＝分散剤を必要と
しないが、滑剤或は酸化防止剤は１０部以下の添加であ
るなら脱ろう、焼結に比較的悪影響を及ぼさないので、
該範囲内であるなら添加しても良い。

有機溶剤Ｖ！５〜５０部の添加が好ましいが、５部以下
は溶剤不足のためにスラリー状にならかり）。

また５０部以上の添加は粘度が低過ぎ、余分な溶剤を蒸
発させて成形時に必要な高粘度を得るのに多大な時間を
要し実用的でない。該スラリーは通常の混練機に−ダ）
を使用して５〜３０時間十時間線される。混練が十分で
ないと微粉末の分布にむらが生じ焼結時に割れの原因と
なる。

成形時のスラリーは少なくとも１００，０ＯＯＣＰ以上
の粘度を必要とする。１００，０ＯＯＣＰ以下の粘度で
は安定して成形できない。また、スラリーの粘度は高く
した方が乾燥時の収縮割れや内部空孔が少なくなり好ま
しいが、押し出し成形、ロール成形、或は鋳込み成形時
の装置の強度或は精度上の問題から成形時スラリーに与
える成形圧力を７．ｏｏｏｋｓ／ａｆｔ以下に押えなけ
ればならない。

通常、該成形圧力を５０〜２，０００　ｋｇ／ｃＪの範
囲に設定するのが好ましい。尚、形成時のスラリー粘度
は、十分混練したスラリー中の溶剤を加熱、或は減圧（
好ましくは２００　ｆｌＨｇ以下）により蒸発させて調
整される。また成形時に通常の混練機で混練できない程
の高粘度を必要とする場合は、有機結合剤として熱可塑
性のもの（温度が上昇すると流動性を持つ結合剤）を加
えても良い。熱可塑性の結合剤を加えた場合は、加熱す
ること（＝より十分混練できるスラリー粘度となり逆に
冷却することにより成形に適したスラリー粘度にするこ
とができる。熱可塑性の結合剤を用いた場合は、成形後
冷却（−よりスラリーは固まるので、前述の溶剤を蒸発
させて乾燥する方法と異なり、その時の体積収縮が小さ
く割れも入りにくくなり比較的厚肉のものが容易に作れ
るという利点を持つ。

該成形法によって製造される成形体の厚みは０．１〜６
ｆｌの範囲が好ましい。０．１ｆｆ以下の成形体は耐摩
部材としての実用性に乏しく、６ｆ１以上の厚みを持つ
成形体は十分製造可能であるが、乾燥時に割れが入りや
すく長時間の乾燥を必要とするので実用的でない。従っ
て該成形体の厚みは０．１〜６ｍの範囲とする。

ここで上記成形法に用いられる有機材料に関して述べる
。本焼結合金被膜を形成する金属微粉末はＭｏ　、　Ｆ
ｅ等の酸化しやすい元素を含んでいるので、非水系の材
料を選択しなければならない。

結合剤としては、パラフィン、ポリビニルアルコール、
ニトロセルロース、ポリエチレン、ポリアクリル酸エス
テル、セルロースアセテートブチレート、ポリビニルブ
チラール、塩化ビニル、ポリメタクリル酸エステル、メ
チルセルロース、石油レジン、酢酸ビニル等を使用する
。

可塑剤としてはメチルアジテート、ジメチルフタレート
、ジエチルフタレート、ブチルステアレート、ブチルベ
ンジンフタレート、ジブチルフタレート、フタール酸エ
ステルの混合物、ポリエチレングリコール等を用いる。

分散剤としては、脂肪酸、天然魚油２合成界面活性剤、
オレイン酸等を使用する。

酸化防止剤としては、パラフィン、ステアリン酸、ステ
アリン酸亜鉛等を用いる。

有機溶剤としては、アセトン、エチルアルコール、ベン
ゼン、プロピルアルコール、メチルイソブチルケトン、
トルエン、トリクロロエチレン。

キシレン、メチルアルコール、メチルエチルケトン、ブ
タノール、ジアセトン等を用いる。

滑剤としては、ワックスエマルジ雪ン、ステアリン酸エ
マルジ目ン、パラフィンワックス等ヲ使用する。

熱可塑性の結合剤として、パラフィン、ポリスチレン、
ポリエチレン、ポリプロピレン、酢酸ビニル等がある。

また、これらの結合剤、可塑剤、有機溶剤等の有機材料
は数種類を混合して使用しても良い。

前記のように、スラリーを利用して得られた成形体（グ
リーンシート）は、非酸化性雰囲気好ましくは真空中で
接合すべき鋼材に焼結接合される。

その時の焼結温度は１１００６Ｃ〜１３５０℃、好まし
くは１１５０−１３００℃であり、その保持時間は５〜
６０分が適当である。特に焼結温度は前述のように成形
体と鋼材との間で生じる共晶液相の量に最も関係するか
ら、その値は成形体の組成、鋼材のＣ含有量な十分考慮
し設定されなければならない。特に成形体中或は鋼材中
のＣ含有量が多くなると本硬質合金被膜中への鋼材の溶
浸或は被曝形状の崩れが急激となるので、Ｃ含有量に応
じて焼結接合温度を下げなければならない。

また、成形体は少なくとも焼結接合時（−接合すべき鋼
材に密着させなければならない。そのためには、どぶ漬
は成形法のように成形体が接合すべき鋼材（二密着して
いる場合を除き、接合すべき鋼材或は重し等を利用して
成形体と鋼材間の密着力を上げたり、特Ｉ：凸面への焼
着の場合焼結時の収縮を利用して成形体に被膜両方向の
張力を生じさせて、成形体と鋼材との密着力を高める（
例えば、成形体の端面側に重しなどを載せて拘束したり
、バイブ外面への焼着の場合には成形体を巻きつける）
等の工夫が必要である。この密着力が十分であると成形
体は厚み方向にのみ収縮し、被膜面方向には殆んど収縮
しない。勿論、収縮割れもない製造上張も好ましい硬質
焼結合金被膜が得られる。

尚、成形体（グリーンシート）はそれ自体重ねて使用す
ることが可癖であり、焼結後その重ね合せ界面における
組織には何ら欠陥は現われない。

また、前記成形体に、少なくとも１３００℃以下でその
殆んどが液相となるようなシート（金属微粉末成形体、
或は金属膜）を重ね合わせて焼結することにより、前記
成形体にシートの共晶液相或はシートと鋼材との間の共
晶液相を溶浸させる方法もあるが、結合相の量が増し、
硬度が低下するので好ましくない。

こうして得られた本硬質焼結合金被膜を有す、る複合部
材は、焼結接合時、１１００〜１３５０°Ｃの高温にさ
らされるので母材の結晶粒の粗大化を招き、必要な機械
的強度が得られない場合が生じる。この場合には、特開
昭５９−２１５４５６に開示されているように、母材で
ある鋼材に応じた調質熱処理、さらに母材の強度を必要
とする場合には、空冷、油冷、水冷等の焼入熱処理を施
すことによって目的に応じた機械的特性を得ることが可
能である。また熱処理は、本硬質焼結合金被膜の特性に
悪影響を殆んど及ぼさない。

尚、ろう材を用いたろう付は接合、或は１１００〜１３
５０℃の温度域における拡散接合等によって、前もって
焼結された０、　５〜２０ｊＥｌの厚みの硬質焼結合金
を鋼材に接合した高耐摩複合材及びその製造法は、接合
される硬質焼結合金が接合時に収縮を伴わないので比較
的容易であり、既に特開昭５９−２１５４５６で詳述し
ている。また０、１〜０，５闘厚の硬質焼結合金は、前
述のグリーンシート単体を焼結すれば製造上の支障はな
くなり、ろう付は接合或は拡散接合等によって０．５ｆ
ｆ厚以下の該硬質焼結合金を貼り付けた高耐摩複合材は
比較的簡単に製造できる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について具体的に説明する。

実施例１ １８．１％Ｂ、残りがＦｅの粉末４４．１％に、ＭＯ扮
末４２．５　％　、Ｃｒ粉末９．７％　ｐ　Ｎｔ粉末２
．４９／６．グラフ１イト扮末０．４％．　Ｆｅ粉末Ｂ
ａ　ｌ、とパラフィンを配合し、振動ボールミルで平均
粒径１．１μに湿式粉砕した後、乾燥した混合微粉末１
００部に対して、ポリビニルブチラール６部、フタール
酸エステル２部、メチルアルコール５部、　トルエン１
０部、エチルアルコール１０部を加えて４０℃〜８０℃
の温度域でニーダを用いて１０時間混練し、減圧下で脱
泡して高粘度を持つスラリーを作成した後、該スラリー
を圧力２００ｋｇ／ｃｎｆｆで押し出し成形し、乾燥後
、幅５．５　ｆｆ　、厚さ５Ｍの矩形断面を持つ密度３
．８　ｇ　／　ｃＡの成形体を得た。得られた成形体を
９０１１ｎＩＩ長さに切断後、該成形体を幅６５Ｈ２長
さ９０ｆｌ、厚さ１０鰭（以下、６５１１ｒｌＩ×９０
１１″ｌｌＸ１０ｆｌと表わす）の寸法を持っ８８４１
板上の板幅端から１５１離れた位置に平行して置き上か
ら１　ｋｇの重しを乗せて真空中１２００℃で焼結接合
して、４．５ｇ１ｘ８５ａｒＸ３鰭の割れのない硬質合
金被膜が得られ、鋼材との接合界面に穴は見られず、ま
た該被膜の硬度はＨＲＡで９１．８であ−・た。

実施例２ １ｓ、　１％Ｂ　ｐ残りがＦｅの粉末２７．６％に、Ｍ
ｏ粉末５７．６％、Ｃｒ粉末２．４％．　Ｎｉ粉末２．
１％、り−７フアイト粉末０．８％．Ｆｅ粉末Ｂａ１．
とパラフィンを配合し、実施例１と同様の処理を行って
ＳＳ４１板に真空中１２００℃で焼結接合して４．５ｆ
ｆｉｌｌｌＸ８５鰭×３闘の割れのない硬質合金被膜が
得られ、その接合界面に穴は見られずまた該被膜の硬変
はＨＲＡ９２．Ｏであった。

実施例３ １０、１％Ｂ、　１３．５　％Ｃｒ　、　残りがＦｅの
粉末３３．９％に、　Ｍｏ粉末１８．２％、　Ｃｒ粉末
６．４％、　Ｎｉ粉末４．０％、グラファイト粉末０．
７％、　　Ｆｅ粉末Ｂａ　ｌ。

とパラフィンを配合し、実施例１と同様の処理を行って
、８８４１板４：真空中１２００℃で焼結接合して、４
．５ｆｉＸ８５朋×３簡の割れのない硬質合金被膜が得
られ、その接合界面（二穴は見られず、また該被膜の硬
度はＨＲＡ８０．９であった。

実施例４ １３、０％Ｂ、　４．８％Ｃｒ、残りがＦｅの粉末１７
．１％（ニー、Ｍｏ粉末３９，４％、Ｃｒ粉末４．６％
、　Ｎｉ扮末３７％、グラファイト粉末１．０％、Ｆｅ
粉末Ｂａ　Ｉ。

とパラフィンを配合し、実施例１と同様の処理を行って
ＳＳ４１板に真空中１２００℃で焼結接合して、４．５
ａｆｆＸ８５卵Ｘ　３　！？ｆｆの割れのない硬質合金
被膜が得られ、その接合界面に穴は見られず、また該被
膜の硬度はＨＲＡ８０．０であった。

実施例５ １８．１％Ｂ、残りがＦｅの粉末２４．５％（：、Ｍ。

粉末３９．４％，８２．９％Ｖ、残りがＦｅの粉末２２
．７％、　Ｃｒ粉末２．０％．Ｎｉ粉末１．４％．’ｉ
う７−ｒイト粉末４．５％．Ｆｅ粉末Ｂａ　ｌ、とパラ
フィンを配合し、実施例１と同様の処理を行って５Ｓ４
１板に真空中１１８０℃で焼結接合して、４．５ＭＷＸ
８５ｆｆ　Ｘ　３　ｆｆの割れのない硬質合金被膜が得
られ、その接合界面に穴は見られずまた該被膜のｆｌｆ
ｆはＨＲＡ８９．１であった。

実施伊１６ １０．１％Ｂ、　　１３．５　％Ｃｒ　、残りがＦｅ　
　（７）　　粉末３３．３％に、　Ｍｏ粉末２９．８　
％、　Ｃｒ粉末６．７％。

Ｎｉ粉末３．４％、グラファイト粉末０，４　％　、　
Ｆｅ粉末Ｂａ　ｌ、とパラフィンを配合し、振動ボール
ミルで平均粒径１．３μに湿式粉砕した後、乾燥１−だ
微粉末１００部に対してポリビニルブチラール４部、フ
タール酸エステル３部、エチルアルコール５０部を加え
て回転ボールミルで十分混合攪拌してスラリーを作成し
、得られたスラリーを減圧下で脱泡して２０，０ＯＯＣ
Ｐの粘度１ニジた後、ドクターブレード法による鋳込み
成形を行い４０６Ｃ〜６０°Ｃの温度域で乾燥して幅５
ＱＱ囮、厚さ９．９　ｆｆｊｌ　、密度３ｇ／ｃｆｆｌ
のフレキシブルなグリーンシートを得た。該グリーンシ
ートを２２０ｍｘ　１２００−１１１ｘＯ１９に切断後
、あらさが３０μＲｍａｘで外径２００ｆｆφ９幅２０
０Ｗ１ｔの寸法を持ツ８　ＣＭ　４３５鋼管の外周のほ
ぼ１／３を覆うように該グリーンシートを１枚乗せ、両
端側を均一に押えて真空中１２００℃で焼結接合し、該
鋼管の外周のほぼｊ１／３を覆う０．３簡厚の割れのな
い硬質合金被膜が得られ、その接合界面に穴は見られず
、また該被膜の硬度はＨｖ８５０であった。

実施例７ １８．１％Ｂ、残りがＦｅの粉末２７．８％に、Ｍｏ粉
末４１．４％．　Ｃｒ粉末２０．８％、Ｎｉ粉末９．７
％、グラファイト粉末０．３％と該粉末１００部に対し
てアセトン５０部を配合し、振動ボールミルで平均粒径
０．９μに湿式粉砕した後、混合微粉末１００部に対し
て酢酸ビニル９部を加えてさらに１０時間混合攪拌して
スラリーを取り出し、減圧下で脱泡して４０，０ＯＯＣ
Ｐの粘度を持つスラリーを作成した後、ドクターブレー
ド法による鋳込み成形を行い自然乾燥して幅５Ｑ□ｒｌ
、厚さ１ｇ、密度３　ｇ　／　ｃ＋ｆｌのフレキシブル
なグリーンシートを得た。

該グリーンシートを２２０朋Ｘ６００ｆｆＸ１ｎ＋＝切
断後、外径７５　ｆｌ　＃　、幅２００ｆｌのＳ　Ｕ　
８３０４鋼管の外周に２重巻きして真空中１２５０℃で
焼結接合し、該鋼管の全外周を覆う０．６ｎ厚の割れの
ない硬質合金被膜が得られ、その接合界面に穴は見られ
ず、また該被膜の硬度はＨｖ　７８０であった。

実施例８ １８．１％Ｂ、残りがＦｅの粉末４０．０％にｌ−、Ｍ
ｏ粉末４６．９％．Ｃｒ粉末１０．３％．　Ｎｉ粉末１
．４％、グラファイト粉末０．２％、Ｆｅ粉末Ｂａｔ、
と該粉末１００部に対してエチルアルコール５０部を配
合し、振動ボールミルで平均粒径１．　Ｏμに湿式粉砕
した後、混合微粉末１００部に対してポリビニルブチラ
ール１０部、ポリエチレングリコ−）ｖ３眠フタール酸
エステル２部、グリセリルモノオレート０．５部、トル
エン２０部を加えて回転ボールミルでさらに１５時間混
合攪拌してスラリーを取り出し、減圧下で脱泡して３０
．０００　ＣＰの粘度を持つスラリーを作成した後、ド
クターブレード法による鋳込み成形を行い自然乾燥して
幅５　Ｑ　Ｑ　ｆｆｊｌ。

厚さＱ、　９　ｆｌ　、密度３ｇ／ｃｔｆｌのフレキシ
ブルなグリーンシートを得た。該グリーンシートを４０
０ｆｌＸ６００ｍ＊Ｘ０．９耀に切断後、外径５０ｆｉ
φ９幅４００鱈の８ＴＢ４２ｍ管の外周に該グリーンシ
ートな３重巻きにして真空中１２００℃で焼結接合し、
該鋼管のほぼ全外周を覆う１ｆｆ厚の割れのない硬質合
金被膜が得られ、その接合界面に穴は見られず、また該
被膜の硬度はＨＶ１６２０であった。

実施例９ １８．１％Ｂ、残りがＦｅの粉末３３．２５％に、Ｍｏ
粉末５２．４％、Ｃｒ粉末９．２　％、　Ｎｉ粉末２．
７％．グラファイト粉末０．２％、Ｆｅ粉末Ｂａｌ、と
パラフィンを配合し、振動ボールミルで平均粒径１．１
μに湿式粉砕した後、乾燥した混合微粉末１００部に対
してポリビニルブチラール７部、フタール酸エステル２
部、エチルアルコール２０部を加えて４０℃〜８０℃の
温度域でニーダを用いて１０時間混練し、減圧下で脱泡
して高粘度を持つスラリーを作成した後、該スラリーを
ロール成形法で成形、乾燥後、幅ＩＱＱｆｌ、厚さ３Ｍ
１．密度３．８ｇ／ｃｆｌｌのグリーンシートを得た。

該グリーンシートを１０　ｏｆｆＸｌｏ　０部ｗｘ３ｍ
に切断後、１００ｆｌＸ１００鱈Ｘ６１ｆｆの５Ｕ８４
４０Ｃ板上に重ねて置き、上から２　ｋｇの重しを乗せ
て真空中１１８０℃で焼結接“合し、該板上面のほぼ全
面を覆う１．５Ｈ厚の割れのない硬質合金被膜が得られ
、その接合界面（−穴は見られず、また該被膜の硬度は
Ｈｖ１４２０であった。

実施例１０ １８．１％Ｂ、残りがＦｅの粉末３２．３％１ｍ、Ｍｏ
粉末４９．３　、％、　Ｃｒ粉末１３．０％．Ｎｉ粉末
３．０％、グラファイト粉末０．３％．Ｆｅ粉末Ｂａ　
Ｉ、と該粉末１００部に対してアセトン６０部を配合し
、振動ボールミルで平均粒径１．０μに湿式粉砕した後
、混合微粉末１００部；：対して酢酸ビニル７部を加え
てさらに１０時間混合攪拌してスラリーを取（）出し、
減圧下で脱泡して１０，０ＯＯＣＰの粘度を持つスラリ
ーを作成した後、該スラリー中に外径１０ｆｌφ、長さ
１００ｆｌの５ＫＨ３九鋼をどぶ漬は後引き上げて乾燥
することを３回繰り返し、丸鋼に密着した１、　０　Ｉ
ｆｆ厚の成形膜を得た。該成形膜が密着した丸鋼を１２
００℃で焼結接合し、該丸鋼のほぼ全外面を覆う０．４
　ｆｆ厚の割れのない硬質合金被膜が得られ、その接合
界面に穴は見られずまた該被膜の硬度はＨｖｌ１９０で
あった。

実施例１１ １３．０　％Ｂ、　　４．８４Ｃｒ　、残りがＦｅの粉
末３９．５％に、Ｍｏ粉末４５．５　％、　Ｃｒ粉末８
．５５％、Ｎｉ粉末２．９％、グラファイト粉末０．３
％、Ｆｅ粉末Ｂａ　１．とパラフィンを配合し、実施例
６と同様の処理を行ってフレキシブルなグリーンシート
を得た後、該グリーンシートを１００ｆｆＸ４００ｆｉ
Ｘ０．９ｆｌに切断して、外径５０ｆｌφ１幅１００Ｍ
のＳＴＫＭ１６鋼管の外周に該グリーンシートを２重巻
き；ニジて真空中１２００℃で焼結接合して該鋼管のほ
ぼ全外周を覆う０．６　ｆｆ厚の割れのない硬質合金被
膜を得た。この複合材を８５０℃に加熱後、水冷したが
、該被膜に熱衝撃による割れは発生せず該鋼管の硬度も
Ｈ几Ｃ６０の値が得られた。

実施例１２ １８．１５％Ｂ、残りがＦｅの粉末３５％に、Ｍｏ粉末
５６．４％、Ｃｒ粉末２．６％、Ｎｉ粉末３．１％、グ
ラファイト粉末０．４％．Ｆｅ粉末Ｂａ　Ｉ、と該粉末
１００部に対してエチルアルコール４０部を配合し、振
動ボールミルで平均粒径１．０μに湿式粉砕した後、混
合微粉末１００部に対してポリビニルブチラール７部、
フタル酸エステル６ｍ、トルエン１０部を加えて攪拌機
で１０時時間分に混合攪拌した後、減圧下で脱泡して１
０，０ＯＯＣＰの粘度を持つスラリーを作成し、ドクタ
ーブレード法による鋳込み成形を行ない４０〜６０℃に
加熱乾燥して幅６００μｍ、　Ｉｉす０．９ｍ、　ｍｆ
ｆ３　ｇ／ｃ４ノア　ｖキｖプルなグリーンシートを得
た。該グリーンシートを１１０ｆｆｉｌｘｌＯＯ朋Ｘ　
０．９　ｆｌに切断後、深さが５０１Ｆ肩で５０ｆｆＲ
の凹を持ち、幅が１１０朋の８８４１ブロツクの凹面に
該グリーンシートが均一に密着するように重しを乗せ、
１２３０℃で焼結接合して該凹み表面に幅ＩＱＱｊｆｌ
ｆｆ、円周方向の長さ９０ｆｉ、厚さ０．５１１Ｉの割
れのない硬質合金被膜が得られ、その接合界面に穴は見
られず、また該被膜の硬度はＨｖ１３８０であった。

実施例１３ 実施例８で得られた０、９ｆｌ厚のグリーンシートを３
５ＷＸ６０部ｗｘ０．９ｍに切断後、３５　ｆｆＸ６０
鰭Ｘ６ｆｌの８８４１板上に３枚重ねて置き、上から１
．５　ｋｇの重しを乗せ真空中１２００℃で焼結接合し
、該板上面のほぼ全面を覆う１ｆｌ厚の割れのない硬質
合金被膜が得られ、その接合界面に穴は見られず、また
該被膜の硬度はＨｖ　１５６０であった。

実施例１４ 実施例１２で得られた０、　９　ｆｌ厚のグリーンシー
トを実施例１３と同様の処理をして、真空中１２００℃
で焼結接合し、３５朋ｘ６０ｆｆＸ６ｆｌの５ＫＤ６１
板上面のほぼ全面を覆う１韮厚の割れのない硬質合金被
膜が得られ、その接合界面（＝穴は見られず、また該被
膜の硬度けＨＶ　１３５０であった。

実施例１５ 実施例９で得られた３Ｈ厚のグリーンシートを３５ｆｆ
×５０１ｆｆ×３ｆｌに切断後、３５Ｈｘ６０ｓｍＸ６
ｆｌの８８４１板上に置き、上から２　ｋｇの重しを乗
せ真空中１２５０°Ｃで焼結接合し、該板上面のほぼ全
面を覆う１．５　ｆｉ厚の割れのない硬質合金被膜が得
られ、その接合界面（二人は見られず、また該被膜の硬
度はＨ’／１２６０であった。

尚、実施例１〜６で作成した幅６５鱈×長さ９０ｎ×厚
さ１０ｆｌの８８４１板上面の長手方向に細長く焼結接
合された硬質合金被膜と該板と共に幅方向に２５ｆｉｒ
ｌ１幅で切断して、ＪＩＳＧＯ６０１のクラツド鋼の剪
断強さ試験に従って、剪断強さ試験片を３枚作り、同Ｊ
ＩＳによって剪断強度を測定したが、各々の実施例の平
均値は３５〜４５ｋｇ　／　１！肩３の範囲であった。

〔発明の効果〕

本願発明の最大の効果は、本焼結合金被膜が割れ或は穴
等の欠陥が殆んどなく、しかもＨＲＡ８０〜９２という
高硬度、抗折力１５０〜３００に９／襲８という高強度
、剪断力で２０に９／ｍ″以上の高接合力、および熱膨
張率が鋼材に近く接合後に該被膜に発生する応力が小さ
いという種々の好特性を持ち、しかも種々の形状を持つ
種々の鋼材の必要な面に必要な慣だけ接合できることか
ら、多大なコストダウンが計られるばかりか、該被膜が
通常のセラミックスよりも高強度を有し、また母材であ
る鋼材の強度（特に靭性）も生かセるので、衝撃或は高
応力を伴う部位にも使用可能であり、従って耐摩部材と
しての用途は極めて広くなる。

また本焼結合金被膜は高耐摩、耐食、耐熱複合材料であ
り、多くの耐摩耗用途に使用でき、その効果および用途
に関しては特開昭５９−２１５４５６゜日本接着１ａ会
誌Ｖｏｌ、　２１　Ｎｏ、１　　（１９８５）の鉄塩硼
化物系硬質焼結合金（Ｋ　ＨＭ’）等に既（二詳しく述
べられているが、以下に特（二効果の犬永い用途に関し
て具体的（＝説明する。

本焼結合金被膜は、硬質相が硼化物であり特に丸味を持
っていることから摺動部（二使用された場合に相手材（
耐箪材が多い）を摩耗損傷させにくいという優れた特徴
を持っている。これらは、無潤滑状態、或は境界潤滑を
伴う潤滑状態に拘らず、相手の耐摩材が５ｔＪ８４４０
Ｃ等のステンレス鋼。

Ｓ　Ｋ　Ｈ３等の高速度鋼、５ＫＤＩＩ、５ＫＤ６１等
の工具鋼、ＦＣＤ５０等の鋳鉄、或は浸炭等の表面処理
を施したＳＣＭ材等の構造用炭素鋼の場合に共通して見
られる。勿論、該被膜は前記鋼材或は鋳鉄よりも一般に
高い硬度を有しているので、自身の摩耗も当然少ない（
但し、自身と相手材の両方の摩耗を合わせた値が最も小
さくなるのは、通常本焼結合金または／および本焼結合
金被膜を共金として使用する場合である）。

第１表は、１倒として実施例１５の５ＵＳ４４０Ｃ。

５ＫＨ３，５ＫＤＩ　１．ＦＣＤ５０に対する無潤滑時
の大義摩耗試験結果を示すが、比較材である超硬合金７
４種よりも、相手材を摩耗損傷させない特徴が顕著（＝
現われている。これらの特徴は、摺動面の摩耗によって
クリアランスが変化し［ｌｙ￥的に悪影響を及ぼすよう
な用途、例えばプランジャーとシリンダー、軸受はスリ
ーブとケーシング。

ベアリング、メカニカルタール等の機械部品、或は工具
等の摺動表面に生かされ、摺動郡全体の度耗を著しく低
下させ、機械の寿命を伸ばしたり、メンテナンスフリー
とすることが可能となる。また該摺動部は、機構的に摩
耗が最大でも１〜２闘以下に制限されることが多く、そ
の値は特にグリーンシート焼着法等を用いた本焼結合金
被模厚内にあり、摩耗特性のみならずコストダウンの面
に第１表　大義式摩耗試験における本 焼結合金被膜（固定片）と 相手材（回転片）の摩耗 注）荷重：１８．９に９．すべり速度：　０．９４．２
．３８゜４．３９ｍ／ｓの３種、すべり・距離：各すべ
り速度で５ＱＱｍ、摩耗重量比、摩耗体積比：比較材に
対する摩耗量（３種のすべり速度における摩耗電気また
は摩耗体積をトータルした値）の比 おいても本願発明の最も得意とする分野となっている。

本焼結合金被膜は、主に硬質相がＨｖで１９００〜２３
００という高硬度を持つ複硼化物と、マルテンサイト系
のα’−Ｆｅ基地（一部ｒ　−Ｆｅを含むこともある）
である結合相で構成されているために、硬質相は勿論、
結合相も比較的高い硬度を持っている。また、硬質相の
平均粒径も通常５μ以下と微細でしかも均一に分散して
いる。従って該被膜は粉体等の二ロージせン或はアブレ
ーシブ摩耗によって結合相が摩耗しに（（、耐サンドエ
ロージョン或はアブレーシブ摩耗、耐アッシニエロージ
ョン摩耗等に優れた特性を示す。第２表は、実施例１３
．１４のＡＪ、Ｏ，粒および５ｉｎｓ粒に対するシ目ッ
トブラスト摩耗試験結果を示すが、比較材である超硬合
金７２種よりも摩耗量が少なく、特に吹きつけ角度の小
さい側（アブレーシブ摩耗の占める割合が大きくなる側
）で本焼結合金被膜が高い耐摩性を有していることがわ
かる。これらの本焼結合金被膜は、石炭焚きボイラーの
排気軸第２表　　シ冒ットブラスト摩耗 （Ｆ！Ｉｌ耗重對比） 注）吹きつけ速度：１００ｍ／ｓｅｃ、摩耗￥Ａ量比：
比較材に対する摩耗重量の比 流フ４アン、流動床ボイラー炉内本管、石炭、コークス
等の処理、運搬装置部材、石灰石、鉱石、岩石等の粉砕
装置部材、土木建築用トラクター等の建機類のキャタピ
ラ−スプロケットビン、パケット、爪等の部品、海水や
汚水用のポンプの羽根、軸受はスリーブ、ケーシング、
遠心分離機等の部材等の保護膜として使用される。また
該部材は一般に形状の大きな物が多く、従って広い被膜
面積を必要とするが、本願発明におけるグリーンシート
焼着法等を用いれば、低コストでしかも容易（＝高耐摩
焼結合金を該部材表面に被覆できる。

本焼結合金被膜は硬質相が硼化物であり、また結合相を
マルテンサイト系或はオーステナイト系ステンレス鋼に
似たα′−Ｆｅまたはｒ−Ｆｅ基地にすることにより、
大気中、海水中、溶融した樹脂中等において５ＵＳ４４
０Ｃ以上の高耐摩、高耐食性を持たせることができ、耐
食耐摩用途として広く使用できる。

本焼結合金被膜は、Ｃｕ、Ａ７．Ｚｎ等の非鉄金属との
反応が起りにくく、これらの金属に対して高耐摩性を有
するために、熱間或は冷間の両方における、加工工具、
または運搬時等に該金属に接触するロール、ガイド、テ
ーブル等の表面に耐摩材として被覆することができる。

このように、本願発明の焼結接合方法が確立されたこと
により、種々の形状を持つ鋼材（＝高硬度で高強度を持
った割れのない高耐摩硬質焼結合金を必要な部分に必要
な厚みで被覆できるよう（：なった。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　硬質焼結合金が、 （１）１０〜３５重量％（以下重量％を単に％と表わす
   ）のＦｅを含み、かつＭｏおよび／またはＷの含有量が
   ５５〜７５％である複硼化物よりなる硬質相が２０〜８
   ５％と該硬質相を結合するＦｅ基合金の結合相とよりな
   り、 （２）該硬質焼結合金中のＢ含有量２〜７．５％、Ｃ含
   有量０．０１〜４．５％、Ｍｏおよび／またはＷ含有量
   が（Ｍｏおよび／またはＷ）／Ｂの原子比で０．６〜２
   ．０の範囲にあり、かつ不純物元素としてのＯが２．３
   ％以下、Ａｌが２．８５％以下であり、残部がＦｅとＣ
   ｒ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｈｆ、
   Ｚｒから選ばれた１種以上の元素と不可避的不純物とよ
   りなり、 （３）これらの選ばれた１種以上の元素の該硬質焼結合
   金中の含有量がＣｒ０．５〜３５％、Ｎｉ０．５〜３５
   ％、Ｃｕ０．５〜３５％、Ｃｏ０．５〜３５％、Ｔｉ、
   Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、ＨｆおよびＺｒの合計が０．５〜２０
   ％の範囲にあり、 かつ、該硬質焼結合金の平均厚さが０．１〜３ｍｍであ
   る該硬質焼結合金をＣ含有量が２．０％以下の鋼材に焼
   結接合する方法において、 ［１］少なくとも３２５メッシュ以下に粉砕混合する工
   程、 ［２］粉砕された混合微粉末をスラリー状にして成形す
   る工程、 ［３］成形された混合微粉末（以下、成形された混合微
   粉末を成形体という）を接合すべき鋼材に直接焼結接合
   する工程 を含むことを特徴とする鋼材に硬質焼結合金被膜を焼結
   接合する方法。 ２）前記成形工程において混合微粉末をスラリー状とし
   、ドクターブレード法による鋳込み成形法によって成形
   した後、乾燥して厚みが０．１〜２ｍｍのフレキシブル
   なグリーンシートを得ることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の鋼材に硬質焼結合金被膜を焼結接合する
   方法。 ３）前記成形工程において混合微粉末をスラリー状とし
   、該スラリーに焼結接合すべき鋼材をどぶ漬け後引きあ
   げて乾燥することを１回以上繰り返すことにより乾燥後
   の成形体の厚さが０．１〜３ｍｍで、かつ鋼材に密着し
   た成形体を得ることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の鋼材に硬質焼結合金被膜を焼結接合する方法。 ４）前記成形工程において混合微粉末をスラリー状とし
   、ロール成形法、押し出し成形法、または鋳込み成形法
   によって成形した後、乾燥して厚みが０．１〜６ｍｍの
   成形体を得ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の鋼材に硬質焼結合金被膜を焼結接合する方法。