JPS6260879A - 耐摩耗性銅合金部材 - Google Patents

耐摩耗性銅合金部材

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JPS6260879A
JPS6260879A JP20126185A JP20126185A JPS6260879A JP S6260879 A JPS6260879 A JP S6260879A JP 20126185 A JP20126185 A JP 20126185A JP 20126185 A JP20126185 A JP 20126185A JP S6260879 A JPS6260879 A JP S6260879A
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JP
Japan
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copper alloy
less
sic
wear
plating layer
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Pending
Application number
JP20126185A
Other languages
English (en)
Inventor
Koji Iwatate
岩立 孝治
Hidetsugu Katou
加藤 英承
小川 喜代一
Yoshibumi Matsuoka
松岡 義文
Kiyoichi Ogawa
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NGK Insulators Ltd
Original Assignee
NGK Insulators Ltd
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C33/00Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B29C33/56Coatings, e.g. enameled or galvanised; Releasing, lubricating or separating agents
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/04Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds
    • B22D11/059Mould materials or platings
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D17/00Pressure die casting or injection die casting, i.e. casting in which the metal is forced into a mould under high pressure
    • B22D17/20Accessories: Details
    • B22D17/22Dies; Die plates; Die supports; Cooling equipment for dies; Accessories for loosening and ejecting castings from dies
    • B22D17/2209Selection of die materials

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)
  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
  • Chemically Coating (AREA)

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) 本発明はプラスチック又はゴム成形用金型およびその機
械部品、グイキャスト用金型およびその機械部品、連続
鋳造用鋳型、アモルファス合金製造用ロール、−殻構造
用部品などに使用される耐摩耗性銅合金部材に関するも
のである。
(従来の技術) アモルファス金属を製造するためのロールや連続鋳造用
鋳型などの高い熱伝導率と耐摩耗性とを同時に要求され
る部材には、従来から銅合金の表面にNi−Pなどの合
金めっき層を成形したものが用いられている (例えば
、特開昭58−23539号公報)、またアモルファス
合金製造用ロールとして表面にクロムメッキを施したベ
リリウム銅合金を用いることも知られている(例えば、
特開昭57−139453号公報)。ところがこのよう
な従来の耐摩耗性銅合金部材はこれらの材料に対して最
近ますます高くなる耐摩耗性の要求に十分応えたものと
は言えず、ライフタイムを更に長くし、オーバーホール
の頻度を更に減らしたいという要求は強いものであった
(発明が解決しようとする問題点) 本発明はこのような従来の問題点を解決して、耐摩耗性
を従来のものよりも著しく向上させるとともに熱伝導性
にも優れた耐摩耗性銅合金部材を目的として完成された
ものである。
(問題点を解決するための手段) 本発明はベリリウム銅合金よりなる基材の表面に、Ni
 −P−SiCの複合めっき層を形成したことを特徴と
するものである。
一般に、材料の耐摩耗性を向上させるためには母相の硬
度及び表面層の硬度が高いことが必要であるが、単に母
相や表面層の硬度を高めたのみでは不十分であり、めっ
きによって材料の表面硬度を高める場合においても母相
と表面層との間に強固な界面構造を形成することができ
る組合せを選択することが極めて重要である。従って同
種のめっきであっても母材が異なれば得られた材料の耐
摩耗性は大幅に変化することになる。本発明者は金属母
材とめっきの種類との組合せについて多くの実験を重ね
た結果、Beを含有する銅合金部材に旧−P−3iCの
複合めっきを施した場合に両者間に強固な界面構造が形
成されかつ熱伝導性が良好なため摩擦熱が容易に放散さ
れるため極めて優れた耐摩耗性が得られ、また母材が銅
合金であるために熱伝導性と耐摩耗性を同時に要求され
る用途に優れた機能を発揮することを見出して本発明を
完成したものである。
本発明において用いられるベリリウム銅合金はBeを0
.15〜3.0%含有するものが好ましく 、Beが0
.159/6未満であるとめっき層との密着性が悪化す
るうえ十分な強度や剛性が得られず、3.0%を越える
と価格が高くなるとともに熱伝導率と強度が劣化する傾
向が認められる0本発明で用いられるベリリウム銅合金
の種類としてはBe : 1.80〜2.0θ%、Co
 + Ni : 0.20%以上を含む25合金、Be
 : 1.60〜1.79%、Co十旧: 0.20%
以上を含む16565合金e : 0.4〜0.1%、
Go +Nt : 2.35〜2.70%を含む10合
金、Be : 0.2〜0.6 、Ni : 1.4〜
2.2%を含む11合金、Be : 0.25〜0.5
0%、Co +Ni :1.40〜1゜70%、八g:
0.1〜0.2%を含む50合金など多くのものがある
。またこれらのベリリウム鋼合金には、Co又はNi 
: 3.5 %以下、Zr又はTi : 0.5 %以
下、Fe: 0.5%以下、Si : 1.0%以下、
Al : 0.5%以下、Sn : 1.0%以下、Z
n : 1.0%以下、Pb : 1゜0%以下、Mg
 : 0.02%以下を必要に応じて加えることができ
る0本発明における代表的なベリリウム銅合金は後の実
施例にも示すように、BeA275C(Be : 2.
6 %、Si : 0.25%、Co : 0.75%
、残部Cu及び不可避的不純物)であるが、このほかB
eA25(Be41.87%、Co : 0.25%、
残部Cu及び不可避的不純物) 、 BeA165 (
Be : 1.72%、Co : 0.26%、残部C
u及び不可避的不純物) 、BeA11(Be : 0
.41%、Ni:1.8%、残部Cu及び不可避的不純
物) 、BeA10(Be: 0.52%、Co : 
2.52%、残部Cu及び不可避的不純物)などを用い
ることもできる。
このようなベリリウム銅合金よりなる基材はニッケル塩
と次亜リン酸塩を主成分とし、sic 微粒子を懸濁さ
せた50〜100 ℃の温めつき液中に浸漬され、その
表面にNi−Pの合金めっき層中にSiC微粒子を共析
させた複合めっき皮膜を形成させる。Nt  P  S
iCの複合めっき層は3〜20%、より好ましくは5〜
10%のPを含む、Pが3%未満であると熱処理を行っ
た場合のめっき層の硬度が低下しまためっき面の高温強
度が得られない、20%を越えるとめっき層の脆化を招
く。また複合めっき層中のSiCは5〜20%、より好
ましくは10〜18%の範囲とする。SiCが5%未満
であるとめっき層の硬度が低下し、20%を越えるとめ
っき層が脆化するとともにSiCの均一な分散が妨げら
れて耐摩耗性の悪化を招くこととなる。なお、めっき層
の厚さは0.3〜200μm1より好ましくは5〜50
μmとする。めっき層が0.3μm未満であるとめっき
層による表面硬化が不十分であり、逆に200μmを越
えるとめっき層から基材への熱伝導が悪化し、摩擦熱の
拡散が妨げられる結果耐摩耗性が低下することとなる。
本発明においてはNi −P−SiCの複合めっき層に
加えて、Ni、Coなどその他の合金めっき層を積層さ
せて形成することもできる。次に本発明の実施例を示す
が、本発明がこれらの実施例のものに限定されないこと
は言うまでもない。
(実施例) 実施例1 第1表に示したベリリウム銅合金と比較材としての青銅
(BC2)、炭素鋼(355C)の各基材に通常の方法
により第2表に示すとおりの処理を施してNi−P−3
iCの複合めっき層のほか、Ni  Pめっき層、硬質
Crめっき層をそれぞれ形成した。また構造用合金鋼(
SCM440)には鋼材に対する耐久性向上処理法とし
て現在最高の効果が認められる加圧窒化、蒸気処理を施
した。このようにして得られた各材料からすべり摩耗固
定試験片を作成し、潤滑すべり摩耗方式によるスピンド
ル改良型すべり摩耗試験機を用いて耐摩耗性を評価した
。その結果は第2表に示すとおりである。なお潤滑油に
はパラフィン系60スピンドルの低粘度低温滑性のもの
を用い、回転試験片には5551jl!質材を用いた。
試験は摩耗速度3.4m/S、接触圧力40 ky /
 cal、摩耗距離25000mの条件で行った。
なお、実施例1、比較例1.3.6.7.8について摩
擦距離と摩耗量の変化との関係を示すと図面のとおりで
ある。
実施例2 BeA25 、BeAl0 、、BeAl1 の各ベリ
リウム銅合金に8%P、lO%5IC1残Niの組成の
Ni  P  SiCの複合めっき層を厚さ10μmに
形成して200 m++φのアモルファス金属製造用ロ
ールを作成し、また純銅、クロム銅、ベリリウム銅、及
びベリリウム銅に厚さ10μmの硬質クロムめっきを形
成した各材料により同寸のアモルファス金属製造用ロー
ルを作成した。これらの各材料からなるロールを用いて
Feニア8%、Si:10%、B:12%の組成の合金
100gをロール回転数2000rpm、ロール間加圧
力400kg、溶湯噴出圧力0.5kg/dの条件で急
冷凝固させ、ロール表面の急冷リボン通過領域の表面粗
さを観察したところ、第3表の結果が得られた。
第3表 次に本実施例のロールのほか合金工具鋼製ロール、純銅
ロールを用いた場合の双ロール法によるアモルファス金
属形成能を比較した。各ロールはいずれも内部冷却構造
とし、ロール回転数と溶湯噴出圧力を変化させて非晶質
化できる限界厚さを測定したところ、第4表のとおりの
結果が得られた。
第4表 上記のように本発明の耐摩耗性銅合金部材は純銅に近い
熱伝導率と冷却能を持つうえに耐摩耗性が良好であるの
で、溶融金属によるローラ表面の荒れはほとんどなく、
ロール研摩の手数を省はアモルファス金属製造用のロー
ルとして好適なものである。
実施例3 短辺が幅300 +n高さ700−11、長辺が幅13
00謙謙高さ700Hのベリリウム銅合金(BeA11
)を脱脂、酸洗、水洗後にニッケル塩および次亜リン酸
塩を主成分としSiCの微粒子を懸濁させた液l昌90
℃のメッキ液中に浸漬し、表面に厚さ200μmのNi
 −P−SiCの複合めっき層を形成した鉄鋼連続鋳造
用鋳型を製造した。この鋳型により1チヤージ250ト
ンの中炭素鋼の連続鋳造を行ったところ、650チヤー
ジの中炭素鋼スラブが全(トラブルを生ずることなく生
産できた。
(発明の効果) 本発明は以上の説明からも明らかなように、ベリリウム
銅合金とNi −P−SiCの複合めっきとの組合せに
よって、高い熱伝導率と(2れた耐摩耗性を兼ね備えた
耐1γ耗性銅合金部材を得ることに成功したものである
から、従来品よりはるかに優れた特性を持つものとして
産業の発展に寄与するところは極めて大である。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の第1の実施例に示される6種類の試験片
について摩擦距離と+g耗星との関係を示すグラフであ
る。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、ベリリウム銅合金よりなる基材の表面に、Ni−P
    −SiCの複合めっき層を形成したことを特徴とする耐
    摩耗性銅合金部材。 2、ベリリウム銅合金が下記の組成のものである特許請
    求の範囲第1項記載の耐摩耗性銅合金部材。 Be:0.15〜3.0%(重量%、以下同じ)Co又
    はNi:3.5%以下 Zr又はTi:0.5%以下 Fe:    0.5%以下 Si:    1.0%以下 Al:    0.5%以下 Sn:    1.0%以下 Zn:    1.0%以下 Pb:    1.0%以下 Mg:    0.02%以下 残部:    Cu及び不可避的不純物 3、Ni−P−SiCの複合めっき層が下記の組成のも
    のである特許請求の範囲第1項又は第2項記載の耐摩耗
    性銅合金部材。 P:     3〜20% SiC:   5〜20% Ni:    残部
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