JPS6340859B2

JPS6340859B2 -

Info

Publication number: JPS6340859B2
Application number: JP59054545A
Authority: JP
Inventors: Masaki Morikawa; Terushi Mishima; Kazuhiko Sugizaki; Yasuo Doya; Hiroaki Komoto
Original assignee: Mitsubishi Metal Corp
Current assignee: Mitsubishi Metal Corp
Priority date: 1984-03-23
Filing date: 1984-03-23
Publication date: 1988-08-12
Also published as: JPS60200937A

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は、プラスチツク成形機の円筒状シリ
ンダ内面に遠心被覆法により被着して使用される
耐摩耗・耐食性Co基合金に関するものである。現在、耐摩耗・耐食性材料としては、安価であ
るということから、窒化鋼が一般的に使用されて
いるが、窒化鋼は、近年著しく製品の生産量が増
大しているプラスチツクの成形機のシリンダに
は、耐摩耗性と耐食性が十分でなく、使用に耐え
ない。つまり、ABS樹脂や難燃化樹脂などに対
して耐食性が十分でなく、さらに、プラスチツク
中にガラス繊維やセラミツクスのような充填材が
存在する樹脂に対しては、特に耐摩耗性が劣り、
短時間のうちに使用不可能となる。押出し成形機や射出成形機のようなプラスチツ
ク成形機のシリンダは、その内部において、シリ
ンダ外部からの加熱により溶融可塑化した樹脂
を、スクリユーによつて型の方へ導く機能を有す
るために、その内面は溶融樹脂と接触し、しかも
溶融樹脂による高圧の摩擦を受ける。したがつ
て、一般に、プラスチツク成形機のシリンダは、
耐摩耗・耐食性を具備し、内圧1400〜3000Kg／cm²
に耐えるものが要求される。このような問題を解決するために、遠心被覆法
によるプラスチツク成形機のシリンダー内面の被
着材合金として、 Cr：５〜10％、Ｂ：2.5〜４％、Si：0.2〜2.0
％、 Ni：40〜45％、Co：40〜45％からなるNi−Co
基合金や、 Cr：５〜10％未満、Ｂ：2.5〜４％、Si：1.0〜
4.0％、Ni：２％以下、残部CoからなるCo基合金
等が見い出されており、これらの合金を構造用鋼
製シリンダの内面に遠心被覆法により被着したシ
リンダが開発されている。しかしながら、これらの合金は、耐摩耗・耐食
性は優れているが、シリンダ内面の切削加工時に
欠け落ちが生じるなどの欠点がある。また、シリ
ンダ外穀層の鋼製シリンダの線膨張率が、プラス
チツク成形用シリンダとして使用される室温〜
500℃の温度範囲において、13.6×10^-6／℃であ
るのに対し、これらの合金の線膨張率は、12〜
12.5×10^-6／℃で低いため、シリンダ加熱時に被
着面に引張応力が発生し、被着層が破壊されるこ
とがある。したがつて、この発明の目的は、従来の合金の
有する上記のような欠点を解消し、シリンダ内面
の切削加工時に欠け落ちの生じないような、更
に、鋼製シリンダの線膨張率と同じ位の線膨張率
を有するとともに引張強さが大きいために、シリ
ンダ加熱時に被着層が破壊されることのない、プ
ラスチツク成形機のシリンダ内面に遠心被覆法に
より被着して使用される、より優れた耐摩耗（特
に、耐アブレシブ摩耗）・耐食性合金を得ること
である。本発明者らは、現合金の中で優れた耐摩耗・耐
食性を有し、かつ被削性の良好なCo基合金に着
目し、プラスチツク成形機用シリンダの内面に遠
心被覆のできる耐摩耗・耐食性Co基合金につい
て検討を重ねた結果、特定の組成を有するCo−
Cr−Ni−Ｂ−Si−Ｐ系合金が優れていることを
見い出した。また、ガラス繊維やセラミツクスなどの硬質物
質を含有する樹脂により引き起こされるアブレシ
ブ摩耗に対しては、Mo、Ｗを添加することによ
り、優れた抵抗性を示すことがわかつた。即ち、この出願の第１番目の発明は、 Ni： 0.1 〜10 ％、 Cr：10 〜30 ％、Ｂ： 0.5 〜 3.0％、 Si： 2.5 〜 5.0％、Ｐ： 0.01〜10 ％を含有し、残りがCoと不可避不純物から成る組
成（以上、重量％）を有する、プラスチツク成形
機のシリンダ内面の遠心被覆用耐摩耗・耐食性
Co基合金であり、第２番目の発明は、 Ni： 0.1 〜10 ％、 Cr：10 〜30 ％、Ｂ： 0.5 〜 3.0％、 Si： 2.5 〜 5.0％、Ｐ： 0.01〜10 ％を含有し、さらに、Ｗ：１〜15％、 Mo：１〜10％のうちの１種または２種を含有し、残りがCoと
不可避不純物から成る組成（以上、重量％）を有
する、プラスチツク成形機のシリンダ内面の遠心
被覆用耐摩耗・耐食性Co基合金である。以下、これらの発明の構成について詳細に説明
する。 (a) ＢＢはCr、ＷおよびMoと結合して硼化物を形
成し、合金の硬さを高めると共に、合金の融点
を低下させ、作業性を向上させる。さらに、Ｂ
の添加により形成される上記硼化物は、アブレ
シブ摩耗に対し優れた抵抗性を示すが、Ｂ含有
量が0.5％未満では、合金の融点が低下せず、
1200℃より高温の炉中へ保持しなければなら
ず、遠心被覆作業が極めて困難になる。さらに
合金の硬さがHv（ビツカース硬さ。以下同じ）
500以下となり、またアブレシブ摩耗に対して
有効なCr、ＷおよびMoの硼化物を生成しな
い。一方、Ｂ含有量が3.0％を越えると、合金
の脆化が著しくなり、シリンダ内面の切削加工
が不可能となる。従つて、Ｂ含有量を0.5〜3.0
％とした。 (b) ＰＰは、前記のＢと同様、素地に固溶して合金
の融点を下げ、作業性を向上させるのに有効で
あるが、その含有量が0.01％未満では前記所望
の効果が得られず、10％を越えて含有させる
と、合金の脆化が著しく、また耐食性の劣化が
顕著になるため、Ｐ含有量を0.01〜10％とし
た。 (c) Si Siは、前記のＢ、Ｐと同様、合金の融点を下
げ、作業性の向上に有効であると共に、遠心被
覆時の溶融金属の湯流れ性を向上させ、鋳造欠
陥の防止に優れた効果を示すが、Siの含有量が
2.5％未満では、前記所望の効果が得られず、
5.0％を越えて含有させると合金の脆化が著し
くなり、切削加工中に欠け落ちしやすくなる。
従つてSi含有量を2.5〜5.0％とした。 (d) Cr Crは、素地に固溶し、これを強化すると共
に耐食性を向上させ、また、Ｂと結合してCr
硼化物を形成することにより、得られた合金に
優れた耐アブレシブ摩耗性を付与させる効果を
奏するが、Cr添加量が10％未満では前記所望
の効果が得られず、30％を越えて含有させる
と、合金の脆化が著しく、加工が困難となるの
で、Crの含有量を10〜30％と定めた。 (e) Ni Niは合金の耐衝撃性を向上させ、ひいては
切削加工時の欠け落ちを防止する効果を有する
が、含有量が0.1％未満では前記所望の効果が
得られず、10％を越えて含有させても、より一
層の向上効果は得られないことから、Niの含
有量を0.1〜10％とした。以下、この出願の第２番目の発明に添加される
合金成分について説明すると、 (f) ＷおよびMo これらの成分は、Crと同様、Ｂと結合して
硼化物を形成し、特にガラスやセラミツクス等
の硬質物質の充填材によるアブレシブ摩耗に対
し、優れた耐アブレシブ摩耗性を付与する作用
があるので、特に耐アブレシブ摩耗性が要求さ
れる場合に、必要に応じて含有されるが、その
含有量がそれぞれＷ：１％未満、Mo：１％未
満では、前記所望の効果が得られず、逆に、そ
の含有量がそれぞれＷ：15％、Mo：10％を越
えると、合金の脆化が著しく、加工が困難とな
るので、その含有量を、それぞれＷ：１〜15
％、Mo：１〜10％とした。次に、この出願の発明の実施例を示す。実施例１第１表に示す本発明合金１〜16、従来合金１〜
４及び比較合金１〜４のそれぞれを高周波誘導加
熱炉により溶融し、それぞれ約５Kgの円柱状金属
塊とした。なお、比較合金とは、構成成分のうち
のいずれかの成分含有量が本発明合金の組成範囲
から外れた組成（※を付して記す）を有するもの
である。前記の円柱状金属塊から加工して得られ
た、これらの合金に対して、ビツカース硬さ
（Hv）の測定、引張試験及び線膨張率の測定並び
に腐食試験を行なつた。更に、前記円柱状金属塊から破砕片を作製し、
外径100mm、内径65mm、長さ300mmの円柱状のCr
−Mo鋼製シリンダ内へ、被覆層の厚さが４mmと
なるように、本発明合金１〜16、従来合金１〜４
及び比較合金１〜４を入れ、シリンダ両端に鋼製
の蓋を溶接した。約1200℃に保持された電気炉中
へ該シリンダを投入し、合金を溶融させた後、炉
からすばやく遠心機に組み込み、シリンダに
2000rpmの回転を与えた。シリンダの表面温度が
850℃に下がつたところで、回転を停止し、約800
℃に保持された電気炉内へ投入し、室温まで48時
間で冷却した。このようにして得られた、鋼製シ
リンダの内面に遠心被覆法により被覆された各合
金に対して、合金層の厚みが２mmとなるように加
工した後、ビツカース硬さの測定及び耐アブレシ
ブ摩耗試験を行なつた。これらの測定及び試験の結果を第２表に示す。なお、線膨張率の測定、耐アブレシブ摩耗試験
及び腐食試験は、次のように行なつた。〔線膨張率〕前記円柱状金属塊から加工した、直径10mm、長
さ30mmの試験片の室温から400℃までの線膨張量
を測定した。〔腐食試験〕温度：500℃に加熱して溶融したABS樹脂、お
よび同じく温度：400℃に加熱して溶融した塩化
ビニール樹脂のそれぞれに、前記円柱状金属塊か
ら加工した、縦30mm、横30mm、厚さ10mmの試験片
を浸漬し、100時間浸漬後、ABS樹脂および塩化
ビニル樹脂をそれぞれケトンおよびテトラヒドロ
フランにて除去し、前記試験片の体積減少（ml）
を測定することにより行なつた。〔耐アブレシブ摩耗試験〕鋼製シリンダの内面に遠心被覆法により被覆さ
れた各合金の内面に、相手材として外径50mm、幅
５mmのJIS−SCM4を10Kgの荷重をかけながら接
触させ、体積比でアルミナ粉末１：水10の割合の
スラリーを100ml／分において接触部に添加しつ
つ摩擦速度2.0ｍ／sec.で相手材JIS−SCM4を回
転させ、距離が500ｍの時の摩耗量を体積減少
（ml）として測定することにより行なつた。第２表の結果から、次のことがわかる。まず、本発明合金は、合金自体が従来合金に比
較して硬いだけではなく、被覆による硬さの低下
の度合が従来合金の場合に比較して格段に小さい
から、鋼製の円筒の内面に被覆後の合金の硬さが
従来合金の場合に比較して、ずつと大きくなる。引張強さおよび伸びの測定では、本発明合金は

【表】＊は本発明合金の組成範囲から外れてい
ることを示す。

【表】従来合金よりいずれの特性も良好である。線膨張率は、いずれも従来合金より大きく、構
造用鋼材の線膨張率13.6×10^-6／℃に対し、13.6
〜13.9×10^-6／℃と構造用鋼材とほぼ同等となつ
ており、使用中に被着面に応力が加わらず剥離や
割れの生ずる心配はなくなつた。耐食性は、いずれの本発明合金も従来合金より
もすぐれている。耐アブレシブ摩耗試験では従来合金の被覆層の
摩耗による体積減少量が約５〜9.5mlであるのに
対し、この出願の第１番目の発明の合金の被覆層
では約３〜５ml、そして、この出願の第２番目の
発明の合金の被覆層では約１〜３mlと、それぞ
れ、約２倍、約５倍の耐摩耗性を有している。更に、鋼製シリンダの内面に遠心被覆法により
被覆された各合金部分について、洗色浸透探傷法
による割れの検査および光学顕微鏡によるミクロ
割れの検査を行なつた所、本発明合金１〜16に
は、どちらの検査法でも割れが見つからなかつた
が、例えば、比較合金４には、シユリンケージが
７か所あり、そのうちの１か所では、粒界に沿つ
た割れ（長さ約1.3mm）が生じており、Siの含有
量が本発明の組成範囲より少ないと鋳造欠陥の防
止の効果がないことがわかる。又、本発明合金の
被覆層に割れがないことが、被覆層の耐摩耗性の
増大に貢献しているものと思われ、しかも、耐食
性や実操業中における被覆層の欠け落ち等の事故
を防止することに更に貢献することが期待され
る。以上の結果より、本発明合金は遠心被覆法によ
る被着に何ら問題がないこと、及び、耐摩耗性お
よび機械的特性においては、本発明合金はそれ自
体あるいは被覆層として従来合金よりも、はるか
にすぐれた特性を示し、耐食性においても、すぐ
れた特性を示すことがわかる。また、本発明合金
では、線膨張率が被覆すべき構造用鋼材のそれと
ほぼ一致しているため、使用中の破損事故も生じ
なくなる。以上のように、本発明合金を用いると、シリン
ダの内面被覆層に割れがなく、被覆後の硬さも大
きく、しかも耐アブレシブ摩耗性も溶融樹脂に対
する耐食性も優れているので、遠心被覆法により
プラスチツク成形機のシリンダ内面に被着したと
きに、充分に使用に耐える、即ち、長時間プラス
チツク成形を行ない得ることが期待される。

Claims

【特許請求の範囲】１ Ni： 0.1 〜10 ％、 Cr：10 〜30 ％、Ｂ： 0.5 〜 3.0％、 Si： 2.5 〜 5.0％、Ｐ： 0.01〜10 ％を含有し、残りがCoと不可避不純物から成る組
成（以上、重量％）を有する、プラスチツク成形
機のシリンダ内面の遠心被覆用耐摩耗・耐食性
Co基合金。２ Ni： 0.1 〜10 ％、 Cr：10 〜30 ％、Ｂ： 0.5 〜 3.0％、 Si： 2.5 〜 5.0％、Ｐ： 0.01〜10 ％を含有し、さらに、Ｗ：１〜15％、 Mo：１〜10％のうちの１種または２種を含有し、残りがCoと
不可避不純物から成る組成（以上、重量％）を有
する、プラスチツク成形機のシリンダ内面の遠心
被覆用耐摩耗・耐食性Co基合金。