JPS6314851A

JPS6314851A - 耐摩耗性被膜及びその形成方法

Info

Publication number: JPS6314851A
Application number: JP15711186A
Authority: JP
Inventors: Masanobu Aizawa; 相沢　正信; Masanori Tanaka; 正紀田中; Shuzo Hirata; 修三平田; Takashi Nakamura; 中村　高司
Original assignee: TECH RES ASSOC HIGHLY RELIAB MARINE PROPUL PLANT
Current assignee: TECH RES ASSOC HIGHLY RELIAB MARINE PROPUL PLANT
Priority date: 1986-07-03
Filing date: 1986-07-03
Publication date: 1988-01-22
Also published as: JPH0258345B2

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】［産業上の利用分野コ本発明は耐摩耗性被膜、その形成方法及びそのだめの原
料粉末に係り、特に保油性が高く耐摩耗性に著しく優れ
た被膜、その形成方法及びそのための原料に関するもの
である。

［従来の技術］機械部品や各種装置の構成材料は、十分な機織的強度以
外に、使用目的に応じた耐摩耗性、耐食性等の特性を備
えていることが必要となる。しかして、耐摩耗性の高い
材料は、多くの場合靭性が低いなど、１ｆｆｆｉＸＢの
材料では２以上の特性を同時に具借せしめることは容易
ではない。

そこで、部材表面に耐摩耗性の高い材料を被覆する表面
処理法が種々開発されている。

このような表面処理方法には、メッキ、はうろう引き、
蒸着、溶射、肉盛り爆接、など各種のものが知られてい
る。このうち、溶射法によれば、部材表面に金属やセラ
ミックスなどを溶融状態にし高速度で基板に衝突させ被
膜を形成させるものであるところから、各種の金属やセ
ラミックス或いはこれらを複合したサーメットの被膜を
形成できる。そして、例えば金属を溶射することにより
防食性、耐熱性、導電性等の特性を具備せしめることが
できる。

［発明が解決しようとする問題点コ部材表面に、例えば硬質金属を溶射した場合には、耐摩
耗性はそれだけ高められるものの、部材が他の部材と摺
動する摺動部材である場合には、摺動摩耗に伴って表面
が過度に平滑になり、焼き付けを起す恐れがある。即ち
、潤滑油を摺動面に供給するタイプのものにおいては、
表面が過度に平滑であると摺動面の油の保持特性（保油
性）が低くなり、油切れを起こして焼き付けを生じ易く
なる。

また、セラミックを溶射した場合には、被膜の硬度が高
いところから耐摩耗性を高めることができるが、同様に
部材が摺動部材である場合には、被膜表面の粗度が高い
ので摺動特性がやはり低いものとならざるを得ない。又
、硬度の高いセラミックス被膜が相手材を損傷する恐れ
がある。

［問題点を解決するための手段］本発明の耐摩耗性被膜は、モリブデン（ＭＯ）又はＭｏ
合金５〜８５重量部とＣｒ２ｏ３９５〜１５重量部とか
ら構成されるものである。

また、本発明の耐摩耗性被膜の形成方法は、このような
被膜をＭｏ又はＭ　ｏ合金とＣｒ２Ｏ３を原料として、
部オオ表面に溶射して形成するようにしたものである。

更に、本発明の耐摩耗性被膜形成用の原料は、ＭＯ又は
Ｍｏ合金５〜８５重量部とＣｒ２Ｏ３９５〜１５重量部
とを含むものである。

本発明では、Ｍｏ又はＭｏ合金と、Ｃｒ２ｏ３との混合
被膜とするのであるが、ここにおいて用いるＭｏ合金と
しては、Ｆｅ５０％以下、Ａ１１０％以下、Ｎｉ　１０
％以下、Ｃｒｌ　５％以下、００１０％以下、０３％以
下含有するものが挙げられる。なお、％は重量％である
。ここで、これら合金化元素添加割合について説明する
。

Ｆｅは安価でありＭｏ合金の価格を低下させることがで
きるが、過度に多いとＭｏ合金の耐摩耗性及び融点を低
下させるので、Ｆｅは３０％以下とりわけ２Ｏ％以下の
添加量とするのが好ましい。

八２は金属組織の微細化を図り、その耐食性を高めるこ
とができるが、過度に多量であるとＭ。

合金の耐食性及び融点を低下させるので、１０％以下と
りわけ７％以下の添加量とするのが好ましい。

Ｎｉは基地の強化に有効であるが、過度に多くなると異
種組織を発生し易くなる。そのため、Ｎｉは１０％以下
とりわけ７％以下の添加量とするのが好ましい。

Ｃｒは基地の耐食性を高めるが、炭化物生成傾向が強く
、その含有量が過度に多くなると金属組織の靭性が低下
し易くなる。そこで、Ｃｒは１５％以下とりわけ１０％
以下の添加量とするのが好ましい。

Ｃｏは基地の強化に有効に作用するが、過度に多くなる
と基地の融点を低下させるので、１０％以下とりわけ７
％以下の添加量とするのが好ましい。

Ｃは基地の耐焼付性、耐摩耗性を高める作用があるが、
過度に多くなると炭化物析出量が多くなったり、基地そ
れ自体の強度を低下させるので、３％以下の添加量とす
るのが好ましい。

なお、本発明の耐摩耗性被膜の形成方法の溶射原料とし
て好適な本発明の原料粉末としては、Ｍｏ合金の代わり
に、これら添加元素の一部又は全部をＭＯに、もしくは
、一部をＭｏ合金に併用してもよいし、これらの元素を
一度溶解した後、何らかの方法で目的の形状としても良
い。

溶射の際の原料として、粉末を用いる場合には、ＭＯ又
はＭｏ合金の好ましい粒径は５〜６３μｍとりわけ１０
〜４０μｍである。またＣｒ２Ｏ３の好ましい粒径は５
〜６３μｍとりわけ１０〜４４μｍである。また、一度
溶解した後、粉末状としたものについては、５〜６３μ
ｍの粒径とするのが好ましい。

本発明において、耐摩耗性被膜あるいは原料のＭｏ又は
Ｍｏ合金とＣｒ２Ｏ３との混合率は、Ｍｏ又はＭｏ合金
５〜８５重量部、Ｃｒ２Ｏ３９５〜１５重量部である。

Ｃｒ２Ｏ３含有率がこの範囲よりも多くなると、被膜中
の金属量が相対的に小さくなって被膜の靭性が低下し易
い。また、Ｃｒ２Ｏ５の含有範囲が上記範囲よりも少い
場合には、被膜の耐摩耗性が低下する。

このような本発明の原料は、Ｍｏ又はＭｏ合金とＣｒ２
Ｏ３との所定量を混合した後、必要に応じて焼結あるい
は溶解することにより作製される。

本発明の方法において、Ｍｏ又はＭｏ合金とＣｒ２Ｏ３
を原料として、部材表面に溶射した後、この被膜の表面
に更にレーザビームを照射し、被膜の溶融を促進しても
よい。このようなレーザ照射は、原料の溶融が不十分で
ある場合に行うに好適であるが、十分に溶融した粉末が
溶射された場合であっても、溶射膜の密度を増大させる
効果がある。また、被膜と基板の接合界面をも溶融する
事により、その接合強度を高め、あらゆる基板に形成す
ることが可能となるという効果も併せ持つ。

本発明の方法は、部材の材質を問わず殆ど全ての材質の
部材表面に被膜を形成することができる。また、形成す
る被膜の厚さは、溶射時間等の溶射条件を変更すること
により任意に調整することが可能である。

しかも、このような本発明の方法は、本発明の原料を用
いることにより極めて容易に実施される。

［作用コ本発明の耐摩耗性被膜は、高融点金属であるＭＯ又はＭ
ｏ合金と高硬度のセラミックスであるＣｒ２Ｏ３とから
なるサーメット被膜である。このため、ＭＯ又はＭｏ合
金の高靭性とＣｒ２Ｏ３の耐熱性、高硬度、化学的安定
性の両者を兼備するものである。

このような本発明の耐摩耗性被膜は、本発明の方法によ
り極めて有利に形成され、また、本発明の原料粉末は本
発明方法の実施に極めて有用である。

なお、本発明の方法において、溶射直後あるいは、溶射
した後にレーザ溶融処理した被膜においては、例えば、
Ｃｒ２Ｏｚの含有率が９５〜６０重量部である場合には
、第１図に示すように被膜１はＭＯ相又はＭｏ合金相粒
子がＣｒ２ｏ３母相に分散している構造のままであるが
、被膜表面１ａが他の部材と摺動すると、第２図に示す
ようにＣｒ２Ｏ３よりも硬度の低いＭＯ相又はＭ。

合金相の層２が摩滅し、Ｃｒ２Ｏ３相３が被膜面から突
出するようにして露出し、被膜表面に微小な多数の凹部
５が形成される。この凹部５は良好な油溜部として作用
し、潤滑油の保油性が著しく高くなり、部材表面の耐摩
耗性が著しく向上される。

［実施例］実施例１１０ｃｍｘｌＯｃｍの大きさのｍ製基板の表面に、本発
明方法に従ってＭｏ粉末及びＣｒ２Ｏ３粉末を混合して
プラズマ溶けし被膜を形成した。

用いたＭ　ｏ粉末及びＣｒ２Ｏ３粉末の粒径及び溶射条
件は次に示す通りである。

配合量Ｍｏ　：　２Ｏ重量部Ｃｒ２Ｏ３：８０重量部粒径Ｍｏ粉末；１０〜５３μｍＣｒ２Ｏ３粉末＝１０〜４４μｍ溶射条件溶射装置：プラズマ溶射装置粉末供給量：１．５ｋｇ／ｈｒ実施例２ＭＯの替わりにＭｏ合金を用い、Ｃｒ２Ｏ３の混合比率
を変えたこと以外は実施例１と同様にして基板表面にＭ
ｏ合金とＣｒ：＋Ｏ：＋とからなる被膜を形成した。な
お、Ｍｏ合金の組成は次に示す通りである。

Ｍｏニア０％Ｆｅ：１５％ＣＯ：　５％Ｎｉ：　　５％ＡＪ２：　　３％Ｃ：　２％また、Ｃｒ２Ｏ３粉末の混合比率は９５重量部である。

実施例３実施例２において、ＭＯ合金とＣｒ２Ｏ５との混合比を
８５：１５としたこと、及び溶射被膜形成後に更にレー
ザビームを照射したこと以外は実施例２と同様の操作に
よって基板表面に被膜を形成した。

なお、レーザ照射条件は次の通りである。

レーザ装置の機種：　ｃｏ２レーザ出　　　　力　＋３．５ｋｗ走査速度：０．４ｍ／ｓｅｃ試験例１実施例１〜３で得られた被膜を有する部材について、ピ
ニオンディスク型摩耗試験材を用いて、その摺動特性を
調べた。

テストピースはピン型試験片及びディスク型試験片に、
各々、実施例１〜３の方法により被膜を形成して作製し
た。各々の試験片を用いて、同一被膜同志を摺動させて
、その摩耗量を調べたところ、本発明に係る実施例１〜
３で形成された被膜は極めて耐摩耗性に優れていること
が判明した。

なお、この試験結果の一例を第３図に示す。第３図は実
施例１の方法で形成したＭｏ−８０％Ｃｒ２Ｏ３溶射材
による被膜同志を用いて試験を行った場合の摩耗量と荷
重との関係を、片状黒鉛鋳鉄材同志を用いた場合の結果
とともに示すものである。この場合の試験温度は１８０
℃、摺動速度は１．８ｍ／ｓｅｃとし、潤滑剤はエンジ
ン油（ＳＡＥ　　＃２Ｏ）を用い、１００時間の摩耗実
験を行なった。

第３図から、本発明方法に従って形成された被膜は、鋳
鉄に比べて一桁以上もその摩耗量が少ないことが明らか
である。

［効果］以上詳述した通り、本発明の耐摩耗性被膜は、良好な保
油性を有し、著しく耐摩耗性及び耐スカツフ性に優れる
。しかして、このような被膜は本発明の方法により、ま
た本発明の原料を用いることにより、あらゆる材料の基
板表面に極めて容易に形成される。

本発明によれば、潤滑油を用いる摺動部材等の耐久性を
大幅に延長することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の方法によって形成された被
膜の構成を示す模式的な断面図である。第３図は試験例１の摩耗試験の結果を示すグラフト・・
被膜、　　　２・・・Ｍｏ相又はＭＯ合金相、３　・・
・Ｃｒ　２Ｏ３相、４・・・基板、　　　５・・・凹部。代理人　　弁理士　　重　野　　剛第３図（μｍ／′１００Ｈｒ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）モリブテン又はモリブデン合金５〜８５重量部と
、Ｃｒ＿２Ｏ＿３９５〜１５重量部とから構成されるこ
とを特徴とする耐摩耗性被膜。
（２）モリブデン又はモリブデン合金とＣｒ＿２Ｏ＿３を原料として、部材表面に溶射して、該
部材表面に、モリブデン又はモリブデン合金５〜８５重
量部とＣｒ＿２Ｏ＿３９５〜１５重量部とから構成され
る被膜を形成する工程を有することを特徴とする耐摩耗
性被膜の形成方法。
（３）モリブデン又はモリブデン合金５〜８５重量部と
Ｃｒ＿２Ｏ＿３９５〜１５重量部とを含むことを特徴と
する耐摩耗性被膜形成用の原料。