JPS6247408A - Autogenous alloy powder sheet and method for reforming surface of metallic base material using said sheet - Google Patents
Autogenous alloy powder sheet and method for reforming surface of metallic base material using said sheetInfo
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- JPS6247408A JPS6247408A JP18793285A JP18793285A JPS6247408A JP S6247408 A JPS6247408 A JP S6247408A JP 18793285 A JP18793285 A JP 18793285A JP 18793285 A JP18793285 A JP 18793285A JP S6247408 A JPS6247408 A JP S6247408A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は工具9機械、電気部品などの各種金属製品を
構成する金属母材を表面改質するための自溶性合金粉末
シートとこのシートを用いた上記母材の表面改質方法に
関する。[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] This invention provides a self-fusing alloy powder sheet for surface modification of metal base materials constituting various metal products such as tools, machines, and electrical parts, and a self-fusing alloy powder sheet using this sheet. The present invention relates to a method for surface modification of the base material used.
従来より、自溶性合金粉末にタングステンカーバイド(
炭化タングステン)などのセラミックス粉末を混合して
なる混合粉末を、金属母材面に溶射することにより、金
属母材面にサーメット層、つまり金属とセラミックスと
の共焼結体層を形成する方法が知られている。Traditionally, tungsten carbide (
A method of forming a cermet layer, that is, a co-sintered layer of metal and ceramics, on the metal base material surface by thermally spraying a mixed powder made by mixing ceramic powder such as tungsten carbide (tungsten carbide) onto the metal base material surface. Are known.
この方法によって表面改質された金属製品は、上記サー
メット層によりその表面が耐摩耗性や耐熱性などにすぐ
れたものとなることから、金属母材だけでは不可能であ
った各種用途への応用や過酷な条件下での使用が可能と
なり、その利用価値の極めて高いものとなる。Metal products whose surface has been modified by this method have excellent wear resistance and heat resistance due to the cermet layer, so they can be applied to various applications that were not possible with metal base materials alone. It can be used under harsh conditions and has extremely high utility value.
しかるに、金属母材面にサーメット層を形成する上記従
来の溶射法にあっては、溶射作業に熟練を要し、また溶
射時の騒音、高熱によって作業環境の悪化を伴いやすく
、そのうえ完全な焼結化のために溶射後に再度加熱焼結
する後処理が通常必要となるなど、サーメット層の形成
作業性に劣り、また大量生産のための自動化に難があっ
た。However, the conventional thermal spraying method described above, which forms a cermet layer on the surface of the metal base material, requires skill in the thermal spraying process, tends to deteriorate the working environment due to noise and high heat during thermal spraying, and is difficult to completely burn out. The workability of forming the cermet layer was poor, as a post-treatment of heating and sintering was usually required after thermal spraying due to caking, and automation for mass production was difficult.
しかも、このような作業性などの問題のほかに、サーメ
ット層本来の特性上の問題をも有していた。Moreover, in addition to these problems such as workability, there were also problems with the inherent characteristics of the cermet layer.
すなわち、上記従来の溶射法では、サーメット層の層厚
を厚くしたり、また均一な厚みとすることが難しく、し
かも溶射および上記後処理を含めた焼結時の温度制御が
それほど容易でないため焼結条件にばらつきを生じやす
く、結果としてサーメット層か有するべき耐摩耗性や耐
熱性などの特性や金属母材面とサーメット層との接合強
度が充分に得られなかったり、安定した上記特性を得に
くいという問題があった。In other words, with the conventional thermal spraying method described above, it is difficult to increase the thickness of the cermet layer or make it uniform, and temperature control during sintering, including thermal spraying and the above-mentioned post-processing, is not easy. This tends to cause variations in the bonding conditions, and as a result, it may not be possible to obtain sufficient properties such as abrasion resistance and heat resistance that the cermet layer should have, or the bonding strength between the metal base metal surface and the cermet layer, or it may be difficult to obtain stable properties. The problem was that it was difficult.
したがって、この発明は、上記従来法の問題点を回避す
ること、特に金属母材面にサーメット層を形成する際の
作業性にすぐれ、その自動化が容易であり、またサーメ
ット層の耐摩耗性2耐熱性。Therefore, the present invention avoids the problems of the above-mentioned conventional method, has excellent workability especially when forming a cermet layer on a metal base material surface, is easy to automate, and has improved wear resistance of the cermet layer. Heat-resistant.
母材との接合強度などの特性面での改善を図りうる表面
改質方法とこれを特徴とする特定の表面改質用材料を提
供することを目的としている。The purpose of the present invention is to provide a surface modification method that can improve characteristics such as bonding strength with a base material, and a specific surface modification material that is characterized by this method.
この発明者らは、上記の目的を達成するために鋭意検討
した結果、金属母材の表面改質用材料としてセラミック
ス粉末を含む特定の自溶性合金粉末シートを使用し、こ
のシートを金属母材面に貼着したのち焼結処理して上記
母材面にサーメット層を形成するという方法によれば、
前記従来の溶射法の問題点を悉(解消できるものである
ことを知り、この発明を完成するに至った。As a result of intensive studies to achieve the above object, the inventors used a specific self-fusing alloy powder sheet containing ceramic powder as a material for surface modification of the metal base material, and used this sheet as a surface modification material for the metal base material. According to a method in which a cermet layer is formed on the base material surface by adhering it to the surface and then sintering it,
We realized that all the problems of the conventional thermal spraying method can be solved and completed this invention.
すなわち、この発明は、Ni基ないしCo基自溶性合金
粉末と有機高分子バインダとを含む第1の組成物層に、
Ni基ないしCO基自溶性合金粉末とセラミックス粉末
と有機高分子バインダとを含む第2の組成物層を積層し
てなる自溶性合金粉末シートからなる金属母材の表面改
質用材料に係る第1の発明と、この材料を上記第1の組
成物層側が金属母材面に当接するように上記母材面に貼
着したのち、非酸化性ガス雰囲気下で加熱焼結すること
により、上記母材面にサーメットaを形成することを特
徴とする金属母材の表面改質方法に係る第2の発明とか
らなるものである。That is, the present invention provides a first composition layer containing a Ni-based or Co-based self-fusing alloy powder and an organic polymer binder,
The present invention relates to a material for surface modification of a metal base material comprising a self-fusing alloy powder sheet formed by laminating a second composition layer containing a Ni-based or CO-based self-fusing alloy powder, a ceramic powder, and an organic polymer binder. 1, and this material is attached to the base metal surface so that the first composition layer side is in contact with the metal base metal surface, and then heated and sintered in a non-oxidizing gas atmosphere. This invention consists of a second invention relating to a method for surface modification of a metal base material, characterized in that cermet a is formed on the surface of the base material.
このように、この発明においては、上記の如き特定の自
溶性合金粉末シートを金属母材面に貼着したのち焼結処
理するといった非常に筒車な操作で上記母材面に所望の
サーメット層を形成できるものであり、この際前記溶射
法におけるような熟練を要するとか作業環境の悪化を伴
うといった問題がなく、また上記焼結処理後にあえて後
処理を施す必要がないため、サーメット層形成のための
作業性の大幅な改善を図れ、しがも上記の貼着作業と焼
結処理作業とを流れ作業的に行えるがら大量生産にあた
っての自動化が容易となる。As described above, in the present invention, a desired cermet layer is formed on the surface of the metal base material by a very complicated operation such as adhering the specific self-fusing alloy powder sheet as described above to the surface of the metal base material and then sintering it. It is possible to form a cermet layer without the problems of requiring skill or deteriorating the working environment as in the thermal spraying method, and since there is no need for post-treatment after the sintering process, it is possible to form a cermet layer. In addition, the above-mentioned pasting work and sintering work can be performed in an assembly-line manner, and automation in mass production can be facilitated.
また、上記の如く金属母材面に自溶性合金粉末シートを
貼着する方法にあっては、上記シートの厚みが本来均一
であるため、これより形成されるサーメット層の層厚も
均一となり、しかも上記シートの厚みを厚くすることに
よりサーメット層の層厚を任意に厚くできるという特徴
があり、そのうえ上記貼着後焼結処理する際には、加熱
炉などを用いることによって一定の昇温速度でかつ一定
の温度下で焼結できるから、焼結条件にばらつきを住し
ることなく安定した焼結処理を行える。In addition, in the method of attaching a self-fusing alloy powder sheet to the metal base metal surface as described above, since the thickness of the sheet is originally uniform, the thickness of the cermet layer formed from it is also uniform, Moreover, by increasing the thickness of the sheet, the thickness of the cermet layer can be made arbitrarily thick.Furthermore, when performing the sintering process after pasting, a heating furnace or the like is used to maintain a constant temperature increase rate. Since it can be sintered at a constant temperature, stable sintering can be performed without variations in sintering conditions.
このため、上記この発明方法にて形成されるサーメット
層はその本来の特性である耐摩耗性、耐熱性などの特性
にすぐれ、かっ自溶性合金の一部が金属母材中に良好に
拡散していくことによって上記母材面との接合強度が大
きくなり、しかもこれら特性が安定して得られるがら、
前記従来法に比しサーメット層の特性面において格段に
すぐれた効果を発揮できる。Therefore, the cermet layer formed by the method of the present invention has excellent inherent properties such as wear resistance and heat resistance, and a part of the self-fusing alloy diffuses well into the metal base material. By increasing the bonding strength with the base metal surface, and while these characteristics can be stably obtained,
Compared to the conventional method, this method can exhibit much superior effects in terms of the properties of the cermet layer.
しかも、この発明のさらに大きな特徴点として上記の自
溶性合金粉末シートをセラミックス粉末を含む第2の組
成物層と上記粉末を含まない第1の組成物層とで構成し
て、これを上記第1の組成物層側が金属母材面に当接す
るように貼着して焼結処理するようにしたことにより、
サーメット層の前記すぐれた耐摩耗性、耐熱性と母材面
に対する接合強度との両立をうまく図れるという利点が
ある。Moreover, an even more significant feature of the present invention is that the above-mentioned self-fusing alloy powder sheet is composed of a second composition layer containing ceramic powder and a first composition layer that does not contain the above-mentioned powder. By adhering and sintering so that the first composition layer side is in contact with the metal base material surface,
There is an advantage in that it is possible to successfully achieve both the excellent wear resistance and heat resistance of the cermet layer and the bonding strength to the base metal surface.
すなわち、サーメット層の耐摩耗性、耐熱性を良くする
ためには、自溶性合金粉末シート中に含ませるセラミッ
クス粉末の量を多くした方がよいが、この場合上記シー
トが単層構造であると、自溶性合金粉末の相対量がそれ
だけ減少する結果、金属母材へのなじみや焼結時の拡散
性が低下してサーメット層の上記母材面に対する接合強
度が悪くなるという問題がある。That is, in order to improve the wear resistance and heat resistance of the cermet layer, it is better to increase the amount of ceramic powder contained in the self-fusing alloy powder sheet, but in this case, if the sheet has a single layer structure, As a result of the relative amount of the self-fusing alloy powder decreasing accordingly, there is a problem that the conformability to the metal base material and the diffusivity during sintering are reduced, and the bonding strength of the cermet layer to the base metal surface is deteriorated.
これに対し、この発明では、自溶性合金粉末シートを上
述の如き2層構成として、セラミックス粉末を含まない
第1の組成物層側を金属母材面に・ 当接させるよう
にしたごとにより、上記母材面に対する接合強度の維持
を図れ、一方セラミックス粉末を含む第2の組成物層の
上記粉末量を多くすることによって焼結処理後のサーメ
ット層、特にその表面側の耐摩耗性、耐熱性に良好な結
果を得ることができる。つまり、接合強度と耐摩耗性。In contrast, in the present invention, the self-fusing alloy powder sheet has a two-layer structure as described above, and the first composition layer side that does not contain ceramic powder is brought into contact with the metal base metal surface. The bonding strength to the base metal surface can be maintained, and by increasing the amount of the powder in the second composition layer containing ceramic powder, the cermet layer after sintering treatment, especially the wear resistance and heat resistance of the surface side, can be improved. good results can be obtained. In other words, bond strength and wear resistance.
耐熱性との両立がうまく図れるのである。This allows for a good balance between heat resistance and heat resistance.
この発明の自溶性合金粉末シートは、Ni基ないしCo
基自溶性合金粉末とこの粉末を分散結着する有機高分子
バインダとを含む第1の組成物層に、Ni基ないしGo
’基自溶性合金粉末とセラミックス粉末とこれら粉末を
分散結着する有機高分子バインダとを含む第2の組成物
層を積層した構造を有するものである。The self-fusing alloy powder sheet of the present invention has a Ni-based or Co-based
Ni-based or Go
It has a structure in which a second composition layer containing a base self-fusing alloy powder, a ceramic powder, and an organic polymer binder that disperses and binds these powders is laminated.
上記第1および第2の組成物層に含ませるNi基ないし
Co基自溶性合金粉末は、いずれもその焼結温度が比較
的低く、900−1,200℃程度の温度で金属母材に
対して良好な濡れ性を示してかつ上記母材への接合強度
の大きいサーメット層を付与できる金属粉末として選ば
れたものである。The Ni-based or Co-based self-fusing alloy powder contained in the first and second composition layers has a relatively low sintering temperature, and is sintered at a temperature of about 900-1,200°C. The metal powder was selected as a metal powder that exhibits good wettability and can provide a cermet layer with high bonding strength to the base material.
この合金粉末の平均粒子径としては、100μm以下で
あるのがよく、粒子径があまり大きすぎると均一なサー
メット層の形成に支障をきたすおそれがあり、好ましく
ない。The average particle size of this alloy powder is preferably 100 μm or less; if the particle size is too large, it may impede the formation of a uniform cermet layer, which is not preferable.
なお、Nii自溶性合金粉末とは、金属元素としてNi
、Cr、B、Si、Feを含むもので、各元素の含有量
としては一般にCrで0〜25重量%、B テ0.5〜
5重量%、Siで0.5〜7重量%、Feで0〜7重量
%程度で、残部がNiである。また、Co基自溶性合金
粉末とは、金属元素としてCo、Ni、Cr、B、St
、Feを含むもので、各元素の含有量としては一般にN
iで0〜40重量%、Cr T: 10〜30重量%、
B テ0゜5〜5重量%、Siで0.5〜5重[%、F
eでO〜7重量%程度で、残部がCoである。Note that the Ni self-fusing alloy powder refers to Ni as a metal element.
, Cr, B, Si, and Fe, and the content of each element is generally 0 to 25% by weight for Cr and 0.5 to 0.5% for B.
5% by weight, about 0.5 to 7% by weight of Si, about 0 to 7% by weight of Fe, and the balance is Ni. In addition, Co-based self-fusing alloy powder refers to Co, Ni, Cr, B, St as metal elements.
, Fe, and the content of each element is generally N
i: 0 to 40% by weight, CrT: 10 to 30% by weight,
B Te0゜5~5wt%, Si 0.5~5wt[%, F
e is approximately 0 to 7% by weight, and the remainder is Co.
また、上記第2の組成物層に含ませるセラミックス粉末
としては、炭化物型セラミックス、窒化物型セラミック
ス、酸化物型セラミックスなどの各種の粉末が包含され
る。このうち特に好適なものは、炭化物型セラミックス
または窒化物型セラミックスからなる粉末である。炭化
物型セラミックス粉末の具体例としては炭化タングステ
ン、炭化チタン、炭化ケイ素などの粉末が、また窒化物
型セラミックス粉末の具体例としては窒化チタン、窒化
アルミなどの粉末が挙げられる。これらの粉末はその一
種を用いても二種以上を併用してもよい。Furthermore, the ceramic powder included in the second composition layer includes various powders such as carbide ceramics, nitride ceramics, and oxide ceramics. Among these, powders made of carbide-type ceramics or nitride-type ceramics are particularly preferred. Specific examples of carbide type ceramic powders include powders of tungsten carbide, titanium carbide, silicon carbide, etc., and specific examples of nitride type ceramic powders include powders of titanium nitride, aluminum nitride, etc. These powders may be used alone or in combination of two or more.
このようなセラミックス粉末は、これが焼結後のサーメ
ット層の表層部内に均一に存在して耐熱性、耐摩耗性な
どの特性を良好に発揮させる必要から、適度の粒子径と
されていることが望ましく、一般には平均粒子径が70
μm以下、通常は5〜50μm程度であるのがよい。Such ceramic powder must have an appropriate particle size because it needs to exist uniformly within the surface layer of the cermet layer after sintering and exhibit good properties such as heat resistance and wear resistance. Desirably, the average particle size is generally 70
The thickness is preferably less than μm, usually about 5 to 50 μm.
このセラミツ・クス粉末の使用量としては、第2の組成
物層中に含まれるNi基ないしCo基自溶性合金粉末と
の合計量中に占めるセラミックス粉末の割合が一般に1
〜80重量%、特に5〜60重量%となるようにするの
がよい。このような使用量範囲とするごとにより、サー
メット層の耐熱性、耐摩耗性と金属母材に対する接合強
度とに共に好結果が得られる。The amount of ceramic powder to be used is generally such that the ratio of the ceramic powder to the total amount of the Ni-based or Co-based self-fusing alloy powder contained in the second composition layer is 1.
It is preferable to set the amount to 80% by weight, particularly 5 to 60% by weight. By using the amount in such a range, good results can be obtained in both the heat resistance and abrasion resistance of the cermet layer and the bonding strength to the metal base material.
つぎに、上記第1および第2の組成物層に含ませる有機
高分子バインダとしては、シート成形性が良くかつシー
ト状物に良好な柔軟性を付与しうるものが好ましく、そ
の中でも特にゴム質ポリマーが好適である。このゴム質
ポリマーとしては、アクリル系ゴム、クロロプレン系ゴ
ム、シリコン系ゴム、天然ゴム、エチレン−プロピレン
系ゴム、ポリイソブチレン系ゴムなどが挙げられ、これ
らの中からその一種または二種以上を混合使用すればよ
い。Next, as the organic polymer binder to be included in the first and second composition layers, it is preferable to use a binder that has good sheet formability and can impart good flexibility to a sheet-like product, and among these, a rubbery binder is particularly preferred. Polymers are preferred. Examples of this rubbery polymer include acrylic rubber, chloroprene rubber, silicone rubber, natural rubber, ethylene-propylene rubber, polyisobutylene rubber, etc., and one or more of these can be used as a mixture. do it.
もちろん、上記のゴム質ポリマーとともに、フェノール
系樹脂、キシレン系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエステ
ル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアミド系樹脂、アク
リロニトリル−ブタジェン−スチレン共重合体などの各
種の熱硬化性樹脂ないし熱可塑系樹脂からなる他のポリ
マーを使用することも可能である。Of course, in addition to the above-mentioned rubbery polymers, various thermosetting resins such as phenolic resins, xylene resins, epoxy resins, polyester resins, polyimide resins, polyamide resins, acrylonitrile-butadiene-styrene copolymers, etc. It is also possible to use other polymers consisting of thermoplastics.
なお、これら有機高分子バインダの分子量については、
特に限定されないが、前述のゴム質ポリマーの如き熱可
塑性ポリマーにあっては、一般に1万以上、好適には1
0万〜lOO万程度であるのがよい。分子量が低すぎて
は前記自溶性合金粉末またはこれとセラミックス粉末と
の混合物の分散結着性に劣り、またあまり高くなりすぎ
るとシート成形のための作業性に難があり、いずれも好
ましくない。Regarding the molecular weight of these organic polymer binders,
Although not particularly limited, in the case of thermoplastic polymers such as the above-mentioned rubbery polymers, generally 10,000 or more, preferably 10,000 or more, preferably 10,000 or more,
It is preferably about 00,000 to 100,000. If the molecular weight is too low, the dispersion and binding properties of the self-fusing alloy powder or a mixture thereof with ceramic powder will be poor, and if the molecular weight is too high, the workability for sheet forming will be difficult, and both are unfavorable.
この有機高分子バインダの使用量は、第1の組成物層で
はNi基ないしCo基自溶性合金粉末100重量部に対
して、また第2の組成物層ではNi基ないしCo基自溶
・性合金粉末とセラミックス粉末との混合粉末100重
量部に対して、いずれも1〜30重量部、好適には2〜
IO重量部程度となるようにするのがよい。使用量が少
なすぎるとシート成形が困難となるかシート状物の機械
的強度を保てず、また多くなりすぎると焼結処理時に炭
化消失する揮発分の量が多くなり、サーメット層の密度
ひいては耐摩耗性などの特性を損なうおそれがあり、好
ましくない。The amount of this organic polymer binder used is determined based on 100 parts by weight of the Ni-based or Co-based self-soluble alloy powder in the first composition layer, and the amount used in the second composition layer is based on the Ni-based or Co-based self-soluble alloy powder. 1 to 30 parts by weight, preferably 2 to 30 parts by weight, per 100 parts by weight of mixed powder of alloy powder and ceramic powder.
It is preferable that the amount is about IO parts by weight. If the amount used is too small, it will be difficult to form the sheet or the mechanical strength of the sheet will not be maintained, and if it is too large, the amount of volatile matter that will be carbonized and lost during the sintering process will increase, resulting in a decrease in the density of the cermet layer. This is not preferable because it may impair properties such as wear resistance.
このような構成成分からなるこの発明の自溶性合金粉末
シートは、上記第1および第2の組成物層に相当するシ
ート状物をそれぞれ作製し、これらを熱プレスにより積
層するか、あるいは前記有機高分子バインダと同様のポ
リマーを含む液状ないしフィルム状の接着剤を介して積
層することにより、得ることができる。The self-fusing alloy powder sheet of the present invention made of such constituents can be obtained by preparing sheet-like materials corresponding to the first and second composition layers and laminating them by hot pressing, or by laminating them by hot pressing, or It can be obtained by laminating via a liquid or film adhesive containing a polymer similar to the polymer binder.
上記第1および第2の組成物層に相当するシート状物を
作製するには、たとえばまず有機高分子バインダをアセ
トン、トルエン、メチルエチルケトンなどの適宜の有機
溶剤に溶解させた溶液を調製し、つぎにこの溶液に、第
1の組成物層では前記の自溶性合金粉末を、第2の組成
物層では前記の自溶性合金粉末とセラミックス粉末との
混合粉末を、それぞれ加えて混練し、これらを一般に離
型紙を被せた型枠上に流し込み、溶剤を蒸発させたのち
、圧延ロールに通すなどしてシート成形する方法が好ま
しく採用される。また、溶剤を用いることなく、必要に
応じて加熱下または加熱真空下で有機高分子バインダと
前記の自溶性合金粉末またはこれとセラミックス粉末と
の混合粉末とを混合してプレス、金型などを用いて加圧
成形するようにしてもよい。In order to produce a sheet material corresponding to the first and second composition layers, for example, first a solution is prepared by dissolving an organic polymer binder in an appropriate organic solvent such as acetone, toluene, methyl ethyl ketone, etc., and then The self-fusing alloy powder described above is added to this solution in the first composition layer, and the mixed powder of the self-fusing alloy powder and ceramic powder is added to the second composition layer, and these are kneaded. In general, a method of forming a sheet by pouring it onto a mold covered with release paper, evaporating the solvent, and passing it through a rolling roll is preferably employed. Alternatively, without using a solvent, the organic polymer binder and the above-mentioned self-fusing alloy powder or a mixed powder of this and ceramic powder can be mixed under heating or heated vacuum as necessary to form presses, molds, etc. Pressure molding may be carried out using the same method.
また、この発明の自溶性合金粉末シートを作製する他の
方法として、たとえば上記同様の方法にて第1または第
2の組成物層に相当するひとつのシート状物を作製し、
このシート状物上に他方の組成物層用の前記混練物を塗
布し、この混練物が溶剤を含むものでは溶剤を蒸発させ
たのち、加圧成形するという方法を採用し”ζもよい。In addition, as another method for producing the self-fusing alloy powder sheet of the present invention, for example, one sheet-like material corresponding to the first or second composition layer is produced by a method similar to the above,
The kneaded material for the other composition layer may be applied onto this sheet-like material, and if the kneaded material contains a solvent, the solvent may be evaporated and then pressure molded.
なお、このような自溶性合金粉末シートの作製にあたっ
て、第1の組成物層および第2の組成物層を構成する自
溶性合金粉末および有機高分子バインダは、上記両層間
で同一である必要は特にない。すなわち、必要に応じて
自溶性合金粉末か有機高分子バインダかのいずれか一方
または両方が、上記両層間で異なる構成としてもよい。In addition, in producing such a self-fusing alloy powder sheet, it is not necessary that the self-fusing alloy powder and organic polymer binder constituting the first composition layer and the second composition layer be the same between the two layers. Not particularly. That is, if necessary, either or both of the self-fusing alloy powder and the organic polymer binder may be different between the two layers.
このようにして作製されるこの発明の自溶性合金粉末シ
ートの厚みとしては、第1の組成物層で0.02〜41
自、好適には0.1〜2mm、第2の組成物層で0.0
3〜8龍、好適には0.5〜5mmであって、シート全
体の厚みが0.05〜101g+、好適には0.5〜7
11程度であるのがよい。なお、第2の組成物層は第1
の組成物層の厚みの0.5倍以上、通常1〜7倍の厚み
を有していることが望ましい。The thickness of the self-fusing alloy powder sheet of the present invention produced in this way is 0.02 to 4.1 mm in the first composition layer.
self, preferably 0.1 to 2 mm, and 0.0 mm in the second composition layer.
3 to 8 mm, preferably 0.5 to 5 mm, and the total thickness of the sheet is 0.05 to 101 g+, preferably 0.5 to 7 mm.
A value of about 11 is good. Note that the second composition layer is
It is desirable that the thickness be at least 0.5 times, usually 1 to 7 times, the thickness of the composition layer.
このような厚みを有してなるこの発明の自溶性合金粉末
シートは、このシートを金属母材面に貼着する際に望ま
れる非常に良好な柔軟性を具備し、また取り扱い上問題
のない良好な機械的強度をも備えている。The self-fusing alloy powder sheet of the present invention having such a thickness has very good flexibility, which is desired when the sheet is attached to a metal base material surface, and also has no problems in handling. It also has good mechanical strength.
この発明の表面改質方法においては、このような自溶性
合金粉末シートを用いて、このシートをまずその第1の
組成物層側、つまりセラミックス粉末を含まない第1の
組成物層側が金属母材面一に当接するように上記母材面
に貼着する。この際第1の組成物層の表面を適宜の有機
溶剤で湿潤処理してお(と、貼着が容易となるため、便
利である。In the surface modification method of the present invention, using such a self-fusing alloy powder sheet, the first composition layer side of the sheet, that is, the first composition layer side not containing ceramic powder, is first coated with a metal matrix. Attach it to the base material surface so that it is in contact with the surface of the material. At this time, it is convenient to wet-treat the surface of the first composition layer with an appropriate organic solvent (this facilitates adhesion).
また、必要なら前述の有機高分子バインダと同様のポリ
マーを含む粘着性物質を、金属母材面と自溶性合金粉末
シートの第1の組成物層との間に介在させるようにして
もよい。Further, if necessary, an adhesive substance containing a polymer similar to the organic polymer binder described above may be interposed between the metal base material surface and the first composition layer of the self-fusing alloy powder sheet.
このようにして貼着したのち、非酸化性ガス雰囲気下で
加熱焼結することにより、上記母材面にサーメット層を
形成する。ここで、非酸化性ガス雰囲気とする理由は、
焼結処理中の自溶性合金粉末の酸化を防止するためであ
る。非酸化性ガス雰囲気としては、水素ガス雰囲気やア
ルゴンガス。After adhering in this way, a cermet layer is formed on the surface of the base material by heating and sintering in a non-oxidizing gas atmosphere. Here, the reason for the non-oxidizing gas atmosphere is as follows.
This is to prevent oxidation of the self-fusing alloy powder during the sintering process. Examples of non-oxidizing gas atmosphere include hydrogen gas atmosphere and argon gas.
窒素ガスなどの不活性ガス雰囲気とする以外に、真空雰
囲気としてもよい。In addition to an inert gas atmosphere such as nitrogen gas, a vacuum atmosphere may be used.
また、加熱焼結の方法としては、溶射用のヒユージング
トーチを用いる方法、誘導加熱による方法、炉加熱によ
る方法−などがある。このうち温度や雰囲気のコントロ
ールが容易な炉加熱による方法が特に好適である。加熱
焼結の条件としては、自溶性合金粉末やセラミックス粉
末の種類に応じて適宜決定されるが、たとえば炉加熱に
よる方法では、−最に10〜40°C/分の昇温速度で
最終加熱温度が900〜1,200℃の範囲となるよう
に設定し、保持時間が5〜180分となるようにずれば
よい。Further, as methods of heating and sintering, there are a method using a fusing torch for thermal spraying, a method using induction heating, a method using furnace heating, and the like. Among these methods, the method using furnace heating is particularly suitable because the temperature and atmosphere can be easily controlled. The conditions for heating and sintering are appropriately determined depending on the type of self-fusing alloy powder or ceramic powder, but for example, in the case of a method using furnace heating, the final heating is performed at a heating rate of 10 to 40°C/min. The temperature may be set within a range of 900 to 1,200°C, and the holding time may be varied between 5 and 180 minutes.
ごのようにして金属母材面に形成されるサーメット層は
、自溶性合金中主とした薄めの内層と自溶性合金中にセ
ラミックスが均一に分散された厚めの外層とが完全に一
体化した構造を有し、全体厚みが通常0.04〜8龍程
度の表面硬度が高くて耐摩耗性にす(れかつ耐熱性にも
すぐれた共焼結体層からなり、焼結処理中に自)容性合
金の一部が金属母材中に拡散することによって上記母材
面との接合強度の非常に大きいものとなる。The cermet layer that is formed on the metal base metal surface as shown in the figure is a completely integrated thin inner layer made of a self-fusing alloy and a thicker outer layer made of a self-fusing alloy with ceramics uniformly dispersed in it. It is made of a co-sintered body layer with a high surface hardness and wear resistance (usually about 0.04 to 8 mm overall thickness), and has excellent heat resistance. ) A part of the capacitive alloy diffuses into the metal base material, resulting in extremely high bonding strength with the surface of the base metal.
このため、このようなザーメツI・層により表面改質さ
れた金属母材からなる工具、a械、電気部品、自動車部
品などの各種金属製品は、上記の特徴を生かした各種用
途に有利に応用することができる。For this reason, various metal products such as tools, machinery, electrical parts, and automobile parts made of metal base materials whose surface has been modified by such ZAMETSU I layer can be advantageously applied to various uses that take advantage of the above characteristics. can do.
以上のように、この発明においては、Ni基ないしCo
基自溶性合金粉末と有機高分子バインダとを含む第1の
組成物層に上記自溶性合金粉末とセラミックス粉末とさ
らに有機高分子バインダとを含む第2の組成物層を積層
してなる特定の自溶性合金粉末シートを、金属母材の表
面改質用材料として使用し、かつこの材料を上記第1の
組成物層側が金属母材面に当接するように上記母材面に
貼着したのち焼結処理してサーメット層を形成するもの
であるから、前記従来の溶射法に比し、金属母材面への
サーメット層の形成作業性の改善を図れ、またその自動
化が容易となり、そのうえ耐摩耗性、耐熱性などの特性
や上記母材面との接合強度などのサーメット層本来の特
性面での大幅な改善を図ることができる。As described above, in this invention, Ni-based or Co-based
A specific composition comprising a first composition layer containing the base self-fusing alloy powder and an organic polymer binder and a second composition layer containing the self-fusing alloy powder, ceramic powder, and an organic polymer binder. A self-fusing alloy powder sheet is used as a material for surface modification of a metal base material, and after this material is attached to the base metal surface so that the first composition layer side is in contact with the metal base material surface, Since the cermet layer is formed by sintering, it is possible to improve the workability of forming the cermet layer on the metal base metal surface compared to the conventional thermal spraying method, and it is easier to automate the process, and it is also more durable. It is possible to significantly improve the inherent properties of the cermet layer, such as properties such as abrasion resistance and heat resistance, and bonding strength with the base metal surface.
つぎに、この発明の実施例を記載してより具体的に説明
する。なお、以下において、部とあるは重量部を意味す
るものとする。Next, examples of the present invention will be described in more detail. In addition, in the following, parts shall mean parts by weight.
実施例1
平均粒子径40μmのNi基自溶性合金MSFNi5(
JIS規格)粉末97部、ブチルゴム2部、フェノール
樹脂1部およびトルエン100部からなる組成物を均一
に混合し、これを離型紙を被せた型枠上に流し、トルエ
ンを蒸発させたのち、ロール圧延することにより、厚さ
0.5鰭の第1の組成物層用のシート・状物を作製した
。Example 1 Ni-based self-fluxing alloy MSFNi5 (with an average particle diameter of 40 μm)
A composition consisting of 97 parts of powder (JIS standard), 2 parts of butyl rubber, 1 part of phenolic resin, and 100 parts of toluene was mixed uniformly, poured onto a mold covered with release paper, the toluene was evaporated, and then rolled. By rolling, a sheet-like product for the first composition layer having a thickness of 0.5 fin was produced.
また、平均粒子径20μmの炭化タングステン(WC)
粉末35部、平均粒子径40pmのNi基自′溶性合金
MSFNi5 (JIS規格)粉末62部、ブチルゴム
4部、フェノール樹脂1部およびトルエン100部から
なる組成物を均一に混合し、この組成物を用いて前記と
同様にして、厚さ1.0鶴の第2の組成物層用のシート
状物を作製した。In addition, tungsten carbide (WC) with an average particle size of 20 μm
A composition consisting of 35 parts of powder, 62 parts of Ni-based self-soluble alloy MSFNi5 (JIS standard) powder with an average particle size of 40 pm, 4 parts of butyl rubber, 1 part of phenolic resin, and 100 parts of toluene was mixed uniformly. A sheet-like material for the second composition layer having a thickness of 1.0 mm was produced in the same manner as above.
つぎに、上記の第1の組成物層用のシート状物と第2の
組成物層用のシート状物とを熱プレスにより積層して、
この発明の自溶性合金粉末シートとした。このシートを
1(JIIXICIllの大きさに切断し、第1の組成
物層の表面を少量のアセトンで濡らしたのち、鋼板母材
の表面に、上記第1の組成物層側が鋼板母材面に当接す
るように貼着した。Next, the sheet-like material for the first composition layer and the sheet-like material for the second composition layer are laminated by hot pressing,
A self-fusing alloy powder sheet of this invention was obtained. This sheet was cut into a size of 1 (JII I attached it so that it was touching.
しかるのち、真空雰囲気下15°C/分の速度で1゜0
60 ’Cまで昇温加熱し、この温度で20分間保持し
たのち徐冷し、焼結処理を完了した。After that, it was heated to 1°0 at a rate of 15°C/min in a vacuum atmosphere.
The temperature was raised to 60'C, held at this temperature for 20 minutes, and then slowly cooled to complete the sintering process.
この焼結処理により、鋼板母材の表面に厚さが1.25
〜1.3龍の外観良好なサーメット層を形成できた。こ
のサーメット層の硬度はHv 1.1.00kg/−で
、鋼板母材との接合強度は35kg/−であった。This sintering process results in a thickness of 1.25 mm on the surface of the steel plate base material.
~1.3 A cermet layer with a good appearance could be formed. The hardness of this cermet layer was Hv 1.1.00 kg/-, and the bonding strength with the steel plate base material was 35 kg/-.
実施例2
平均粒子径40μmのNi基自溶性合金MSFNi5(
JIS規格)粉末97部、クロロプレンゴム3部および
トルエン100部からなる組成物を均一に混合し、これ
を離型紙を被せた型枠上に流し、′トルエンを蒸発させ
たのち、ロール圧延することにより、厚さO,−2鰭の
第1の組成物層用のシート状物を作製した。Example 2 Ni-based self-fluxing alloy MSFNi5 (
JIS standard) A composition consisting of 97 parts of powder, 3 parts of chloroprene rubber, and 100 parts of toluene is mixed uniformly, poured onto a mold covered with release paper, and after evaporating the toluene, rolling is performed. A sheet-like material for the first composition layer having a thickness of O and -2 fins was prepared.
また、平均粒子径10μmの炭化チタン(TiC)粉末
15部、平均粒子径40μmのCo基自溶性合金MSF
Co 1 (J Is規格)粉末82部、ブチルゴム
4部、フェノール樹脂1部およびトルエン100部から
なる組成物を均一に混合し、この組成物を用いて前記と
同様にして、厚さ0.8 +uの第2の組成物層用のシ
ート状物を作製した。In addition, 15 parts of titanium carbide (TiC) powder with an average particle size of 10 μm, Co-based self-fusing alloy MSF with an average particle size of 40 μm
A composition consisting of 82 parts of Co 1 (J Is standard) powder, 4 parts of butyl rubber, 1 part of phenolic resin, and 100 parts of toluene was mixed uniformly, and using this composition, the same procedure as above was carried out to form a powder with a thickness of 0.8 A sheet material for the +u second composition layer was produced.
つぎに、上記の第1の組成物層用のシート状物と第2の
組成物層用のシート状物とを、両者間に厚さ10μmの
アクリル系フィルム状感圧接着剤を介して積層し、この
発明の自溶性合金粉末シートとした。このシートをl
am X l cmの大きさに切断し、第1の組成物層
の表面を少量のアセトンで濡らしたのち、鋼板母材の表
面に、上記第1の組成物層側が鋼板母材面に当接するよ
うに貼着した。Next, the sheet-like material for the first composition layer and the sheet-like material for the second composition layer are laminated with an acrylic film-like pressure-sensitive adhesive having a thickness of 10 μm interposed between them. Then, the self-fusing alloy powder sheet of the present invention was obtained. This sheet
After cutting into a size of am I pasted it like this.
しかるのち、水素ガス雰囲気下15℃/分の速度で1,
050℃まで昇温加熱し、この温度で20分間保持した
のち徐冷し、焼結処理を完了した。After that, 1,
The temperature was raised to 050°C, held at this temperature for 20 minutes, and then slowly cooled to complete the sintering process.
この焼結処理により、鋼板母材の表面に厚さが0.75
〜0.85 +nの外観良好なサーメット層を形成でき
た。このサーメット層の硬度はHv900kg / m
IAで、鋼板母材との接合強度は30kg/nvMであ
った。Through this sintering process, the surface of the steel plate base material has a thickness of 0.75 mm.
A cermet layer with a good appearance of ~0.85 +n could be formed. The hardness of this cermet layer is Hv900kg/m
At IA, the bonding strength with the steel plate base material was 30 kg/nvM.
実施例3
平均粒子径40μmのCo基自溶性合金MSFCOL(
JIS規格)粉末97部、クロロプレンゴム3部および
トルエン100部からなる組成物を均一に混合し、これ
を離型紙を被せた型枠上に流し、トルエンを蒸発させた
のぢ、ロール圧延することにより、厚さ0.4 uの第
1の組成物層用のシート状物を作製した。Example 3 Co-based self-fluxing alloy MSFCOL (
JIS standard) A composition consisting of 97 parts of powder, 3 parts of chloroprene rubber, and 100 parts of toluene is mixed uniformly, poured onto a mold covered with release paper, the toluene is evaporated, and then rolled. A sheet-like material for the first composition layer having a thickness of 0.4 μ was produced.
また、平均粒子径20μmの窒化チタン(TiN)粉末
16部、平均粒子径40μmのCog自溶性合金MSF
Co 1 (J I S規格)粉末81部、クロロプ
レンゴム3部およびトルエン100部からなる組成物を
均一に混合し、この組成物を用いて前記と同様にして、
厚さ0.8 amの第2の組成物層用のシート状物を作
製した。In addition, 16 parts of titanium nitride (TiN) powder with an average particle size of 20 μm, Cog self-fluxing alloy MSF with an average particle size of 40 μm
A composition consisting of 81 parts of Co 1 (JIS standard) powder, 3 parts of chloroprene rubber and 100 parts of toluene was mixed uniformly, and the same procedure as above was carried out using this composition.
A sheet material for the second composition layer having a thickness of 0.8 am was produced.
つぎに、上記の第1の組成物層用のシート状物と第2の
組成物層用のシート状物とを、両者間に実施例2と同様
の接着剤を介して積層し、この発明の自溶性合金粉末シ
ートとした。このシートを1 crn X 1 cmの
大きさに切断し、第1の組成物層の表面を少量のアセト
ンで濡らしたのち、鋼板母材の表面に、上記第1の組成
物層側が鋼板母材面に当接するように貼着した。しかる
のら、真空雰囲気下り0℃/分の速度で1,070℃ま
で昇温加熱し、この温度で30分間保持したのち徐冷し
、焼結処理を完了した。Next, the above sheet-like material for the first composition layer and the sheet-like material for the second composition layer were laminated with the same adhesive as in Example 2 interposed therebetween, and the present invention It was made into a self-fusing alloy powder sheet. This sheet was cut into a size of 1 crn x 1 cm, the surface of the first composition layer was wetted with a small amount of acetone, and then the first composition layer side was placed on the surface of the steel plate base material. It was attached so that it was in contact with the surface. Thereafter, the temperature was raised to 1,070° C. at a rate of 0° C./min under a vacuum atmosphere, maintained at this temperature for 30 minutes, and then slowly cooled to complete the sintering process.
この焼結処理により、鋼板母材の表面に厚さが0.95
〜1. OOamの外観良好なサーメット層を形成でき
た。このサーメット層の硬度はHv 800kg/−で
、鋼板母材との接合強度は32kg/−であった。Through this sintering process, the surface of the steel plate base material has a thickness of 0.95 mm.
~1. A cermet layer with a good appearance of OOam could be formed. The hardness of this cermet layer was Hv 800 kg/-, and the bonding strength with the steel plate base material was 32 kg/-.
Claims (4)
バインダとを含む第1の組成物層に、Ni基ないしCo
基自溶性合金粉末とセラミックス粉末と有機高分子バイ
ンダとを含む第2の組成物層を積層してなる自溶性合金
粉末シート。(1) A first composition layer containing Ni-based or Co-based self-fusing alloy powder and an organic polymer binder is coated with Ni-based or Co-based
A self-fusing alloy powder sheet formed by laminating a second composition layer containing a base self-fusing alloy powder, a ceramic powder, and an organic polymer binder.
窒化物型セラミックスからなる特許請求の範囲第(1)
項記載の自溶性合金粉末シート。(2) Claim (1) in which the ceramic powder is made of carbide-type ceramics or nitride-type ceramics.
A self-fusing alloy powder sheet as described in .
許請求の範囲第(1)項または第(2)項記載の自溶性
合金粉末シート。(3) A self-fusing alloy powder sheet according to claim (1) or (2), wherein the organic polymer binder is a rubbery polymer.
末と有機高分子バインダとを含む第1の組成物層にNi
基ないしCo基自溶性合金粉末とセラミックス粉末と有
機高分子バインダとを含む第2の組成物層を積層してな
る自溶性合金粉末シートを、上記第1の組成物層側が金
属母材面に当接するように貼着したのち、非酸化性ガス
雰囲気下で加熱焼結することにより、上記母材面にサー
メット層を形成することを特徴とする金属母材の表面改
質方法。(4) A first composition layer containing a Ni-based or Co-based self-fusing alloy powder and an organic polymer binder on the metal base material surface.
A self-fusing alloy powder sheet formed by laminating a second composition layer containing a base-based or Co-based self-fusing alloy powder, a ceramic powder, and an organic polymer binder, with the first composition layer side facing the metal base material. A method for modifying the surface of a metal base material, the method comprising forming a cermet layer on the surface of the base metal by adhering the base metal so that they are in contact with each other and then heating and sintering it in a non-oxidizing gas atmosphere.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18793285A JPS6247408A (en) | 1985-08-26 | 1985-08-26 | Autogenous alloy powder sheet and method for reforming surface of metallic base material using said sheet |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18793285A JPS6247408A (en) | 1985-08-26 | 1985-08-26 | Autogenous alloy powder sheet and method for reforming surface of metallic base material using said sheet |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6247408A true JPS6247408A (en) | 1987-03-02 |
Family
ID=16214706
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP18793285A Pending JPS6247408A (en) | 1985-08-26 | 1985-08-26 | Autogenous alloy powder sheet and method for reforming surface of metallic base material using said sheet |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6247408A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0632874U (en) * | 1991-10-11 | 1994-04-28 | 三井金属エンジニアリング株式会社 | Pipe fixing device |
-
1985
- 1985-08-26 JP JP18793285A patent/JPS6247408A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPH0632874U (en) * | 1991-10-11 | 1994-04-28 | 三井金属エンジニアリング株式会社 | Pipe fixing device |
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