JPS638067B2 - - Google Patents
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- JPS638067B2 JPS638067B2 JP52095387A JP9538777A JPS638067B2 JP S638067 B2 JPS638067 B2 JP S638067B2 JP 52095387 A JP52095387 A JP 52095387A JP 9538777 A JP9538777 A JP 9538777A JP S638067 B2 JPS638067 B2 JP S638067B2
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Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は少量のタール、ピツチを結合材として
耐摩耗性材を焼結により得る耐摩材の製作方法に
関する。
耐摩耗性材を焼結により得る耐摩材の製作方法に
関する。
耐摩耗材としてバルブ材がある。ボールバルブ
用シール、フラツシユバルブシール、又はシール
ベアリング（回転接合部分）等のベアリング材が
ある。これらは液体、気体等を移動しながら外部
に洩れなく輸送し、流路の開閉切換えをし、オ
ン・オフ等の作用をする機能を有するものであ
る。これらは又オン・オフ機能により耐衝撃性で
あり、流体に対して耐蝕性でなければならない。
例えば石油等の吸上げポンプのバルブではボール
の上下移動、即ちバルブの開閉は、開閉圧力が通
常５〜10Kg／cm2程度の圧力で、１秒間に数10回も
開閉するものであるから、ボールはバルブシート
に高速度で衝突し、そのためバルブシートの貫通
孔の周縁が破損し易く、破損し摩耗すればシール
性が悪くなり吸上げ圧力が低下し、ポンプ能力が
低下することになる。従来バルブ材に超WC材が
使用されているが、この焼結には、WC材粉末に
５〜10％Coを結合材として混合焼結し、WCCo
合金として製作されるが、Coを配合することに
よつて硬度が低下する欠点がある。
用シール、フラツシユバルブシール、又はシール
ベアリング（回転接合部分）等のベアリング材が
ある。これらは液体、気体等を移動しながら外部
に洩れなく輸送し、流路の開閉切換えをし、オ
ン・オフ等の作用をする機能を有するものであ
る。これらは又オン・オフ機能により耐衝撃性で
あり、流体に対して耐蝕性でなければならない。
例えば石油等の吸上げポンプのバルブではボール
の上下移動、即ちバルブの開閉は、開閉圧力が通
常５〜10Kg／cm2程度の圧力で、１秒間に数10回も
開閉するものであるから、ボールはバルブシート
に高速度で衝突し、そのためバルブシートの貫通
孔の周縁が破損し易く、破損し摩耗すればシール
性が悪くなり吸上げ圧力が低下し、ポンプ能力が
低下することになる。従来バルブ材に超WC材が
使用されているが、この焼結には、WC材粉末に
５〜10％Coを結合材として混合焼結し、WCCo
合金として製作されるが、Coを配合することに
よつて硬度が低下する欠点がある。
本発明はかかる欠点を除去するために提案され
たもので、耐摩耗性材の構成元素粉末と、これに
少量のタール、ピツチ（合成樹脂を含む）を加え
て混合し、結合反応を起させて焼結することを特
徴とする。
たもので、耐摩耗性材の構成元素粉末と、これに
少量のタール、ピツチ（合成樹脂を含む）を加え
て混合し、結合反応を起させて焼結することを特
徴とする。
耐摩耗母材としては、バルブ材、ベアリング
材、その他耐摩材が目的用途によつて利用され、
これらを構成する元素粉末を配合して利用する。
例えばWC、TiCの炭化物系、WTa、TiNiの金
属系、Alグラフアイト系等が用いられる。又耐
摩材の用途によつて固体潤滑剤WS2、MoS2、フ
ツ化炭素（CF）ｎ等を構成する元素Ｗ、Ta、
Ni、Fe、TiC、Ｓ、Mo等の粉末を添加し、又メ
ツシユメタル、イツトリウム等の希土類元素の酸
化物は一般に融点が低いため酸化物は蒸発してし
まうので、一旦酸化させ（酸化剤）た後に蒸発し
て脱酸させる脱酸剤として添加し、本発明の耐摩
材の耐酸化性を向上させる。又はAl2O3、SiO2等
の硬質材を、単独又は混合して添加する。これに
より耐摩耗性材の潤滑性を高め、耐酸化性を向上
し、又硬度を増大する。
材、その他耐摩材が目的用途によつて利用され、
これらを構成する元素粉末を配合して利用する。
例えばWC、TiCの炭化物系、WTa、TiNiの金
属系、Alグラフアイト系等が用いられる。又耐
摩材の用途によつて固体潤滑剤WS2、MoS2、フ
ツ化炭素（CF）ｎ等を構成する元素Ｗ、Ta、
Ni、Fe、TiC、Ｓ、Mo等の粉末を添加し、又メ
ツシユメタル、イツトリウム等の希土類元素の酸
化物は一般に融点が低いため酸化物は蒸発してし
まうので、一旦酸化させ（酸化剤）た後に蒸発し
て脱酸させる脱酸剤として添加し、本発明の耐摩
材の耐酸化性を向上させる。又はAl2O3、SiO2等
の硬質材を、単独又は混合して添加する。これに
より耐摩耗性材の潤滑性を高め、耐酸化性を向上
し、又硬度を増大する。
タール、ピツチ（合成樹脂を含む）はこれらの
混合粉末を粘結するための結合材として用い、母
材粉末に混合し焼結を容易にする。焼結は炉中加
熱焼結でもよいが、好ましくは通電焼結、その他
のホツトプレス焼結を適用する。加熱により又通
電により、当然ながら粘結材タール、ピツチは揮
発成分が分解飛散して無くなり、耐摩耗性材の構
成元素粉末間の結合反応によつて容易に耐摩耗性
材の高密度の焼結材が得られる。しかも金属間の
結合反応によつて高強度の耐摩耗性材を得るもの
であるから反応は比較的低温に於て行なわれ、完
全に反応して高融点の耐摩材をつくる。得られる
耐摩材は金属間反応によつて結合し、間に従来の
ような結合剤を介在させず高強度のものとなる。
混合粉末を粘結するための結合材として用い、母
材粉末に混合し焼結を容易にする。焼結は炉中加
熱焼結でもよいが、好ましくは通電焼結、その他
のホツトプレス焼結を適用する。加熱により又通
電により、当然ながら粘結材タール、ピツチは揮
発成分が分解飛散して無くなり、耐摩耗性材の構
成元素粉末間の結合反応によつて容易に耐摩耗性
材の高密度の焼結材が得られる。しかも金属間の
結合反応によつて高強度の耐摩耗性材を得るもの
であるから反応は比較的低温に於て行なわれ、完
全に反応して高融点の耐摩材をつくる。得られる
耐摩材は金属間反応によつて結合し、間に従来の
ような結合剤を介在させず高強度のものとなる。
尚、通電焼結によれば粉末間の放電浄化、活性
化した粉末同志が拡散結合するものであるから焼
結強度は高くなる。又前記結合材タール、ピツチ
は揮発分が飛散除去すると共に固定炭素分は黒鉛
化し、又母材粉末と炭化物を作つて焼結体中に存
在するから従来の前記Coの如き金属結合材の焼
結体の硬度を低下するといつた欠点を伴うことな
く焼結でき、純度の高い母材の焼結体が得られバ
ルブ材として又ベアリング材として、その他高耐
摩耗性材を製作することができる。
化した粉末同志が拡散結合するものであるから焼
結強度は高くなる。又前記結合材タール、ピツチ
は揮発分が飛散除去すると共に固定炭素分は黒鉛
化し、又母材粉末と炭化物を作つて焼結体中に存
在するから従来の前記Coの如き金属結合材の焼
結体の硬度を低下するといつた欠点を伴うことな
く焼結でき、純度の高い母材の焼結体が得られバ
ルブ材として又ベアリング材として、その他高耐
摩耗性材を製作することができる。
以上のように本発明は従来の金属結合材を用い
ることなく、タール、ピツチ（合成樹脂を含む）
少量を用いて耐摩耗性材の構成元素粉末間の結合
反応によつて焼結するようにしたから、母材原料
自体の耐摩耗性等の特性を失うことなく、良質の
高密度の焼結ができ耐摩材を製作することができ
る。
ることなく、タール、ピツチ（合成樹脂を含む）
少量を用いて耐摩耗性材の構成元素粉末間の結合
反応によつて焼結するようにしたから、母材原料
自体の耐摩耗性等の特性を失うことなく、良質の
高密度の焼結ができ耐摩材を製作することができ
る。
又母材粉末中に潤滑剤を混合することによつて
潤滑性を高めることができ、又イツトリウム、ミ
ツシユメタル、希土類元素等の脱酸剤の混合添加
により耐蝕性が高まり、又Al2O3、SiC、BN、ダ
イヤ粒の如き硬質材の構成元素粉末の添加により
耐摩材の分散強化が行なわれ、耐衝撃性、耐摩性
を一層向上できる。添加剤は通常Ａオーダ微細粉
として加える。このように任意の添加材を加えて
もタール、ピツチの結合作用により容易に高密度
に焼結できる。
潤滑性を高めることができ、又イツトリウム、ミ
ツシユメタル、希土類元素等の脱酸剤の混合添加
により耐蝕性が高まり、又Al2O3、SiC、BN、ダ
イヤ粒の如き硬質材の構成元素粉末の添加により
耐摩材の分散強化が行なわれ、耐衝撃性、耐摩性
を一層向上できる。添加剤は通常Ａオーダ微細粉
として加える。このように任意の添加材を加えて
もタール、ピツチの結合作用により容易に高密度
に焼結できる。
尚、添加するタール、ピツチ（合成樹脂を含
む）の量としては重量百分比で多くても10％以
下、通常４〜５％又はそれ以下として焼結により
空孔ができ低密度となるのを防止するのが好まし
く、又焼結条件にもよるが、残存炭素量を考慮す
ることも必要である。
む）の量としては重量百分比で多くても10％以
下、通常４〜５％又はそれ以下として焼結により
空孔ができ低密度となるのを防止するのが好まし
く、又焼結条件にもよるが、残存炭素量を考慮す
ることも必要である。
以下一実施例によつて本発明を説明する。
実施例 １
バルブのテストに於て、次の(1)〜(7)のバルブシ
ールを焼結により製作し、ボールは13Crステン
レスのビツカース硬度550Hvを用いて耐摩耗テス
トをした。作動流体は450℃に加熱し5atmのN2
を用いてテストした結果は第１図の通りであつ
た。
ールを焼結により製作し、ボールは13Crステン
レスのビツカース硬度550Hvを用いて耐摩耗テス
トをした。作動流体は450℃に加熱し5atmのN2
を用いてテストした結果は第１図の通りであつ
た。
(1) W42％、Ta32％、Ni6％、300℃タール３
％、グラフアイト２％、残Fe (2) W42％、Ta32％、Ni6％、300℃タール３
％、Y0.5％、グラフアイト２％、残Fe (3) Ti48％、Ni48％、300℃タール２％、グラフ
アイト２％ (4) Ti48％、Ni48％、300℃タール２％、ミツシ
ユメタル２％ (5) 前記(1)100部にS0.3部添加 (6) 前記(1)100部にS0.3部とSiO20.5部添加 (7) 前記(3)100部にMo0.5部、S0.5部、SiO20.5部
添加 第１図は前記混合粉末の焼結体バルブシール(1)
〜(7)のテスト結果で何れも２×105回の開閉テス
トに於て摩耗による洩れ係数を従来例と比較した
ものである。
％、グラフアイト２％、残Fe (2) W42％、Ta32％、Ni6％、300℃タール３
％、Y0.5％、グラフアイト２％、残Fe (3) Ti48％、Ni48％、300℃タール２％、グラフ
アイト２％ (4) Ti48％、Ni48％、300℃タール２％、ミツシ
ユメタル２％ (5) 前記(1)100部にS0.3部添加 (6) 前記(1)100部にS0.3部とSiO20.5部添加 (7) 前記(3)100部にMo0.5部、S0.5部、SiO20.5部
添加 第１図は前記混合粉末の焼結体バルブシール(1)
〜(7)のテスト結果で何れも２×105回の開閉テス
トに於て摩耗による洩れ係数を従来例と比較した
ものである。
尚図の横軸はＧ値でＧ＝ZVb／Ｐ、Ｚ粘度、Ｖ
軸周速度、ｂ接触長さ（幅）、Ｐ圧力を示す。こ
のグラフ図からわるように前記本発明のタールを
用いて金属間の結合反応によつて焼結したバルブ
は従来の超硬材粉末を金属結合材を用いて焼結し
た超硬材バルブに比較して耐摩性が著しく向上す
るが確認された。
軸周速度、ｂ接触長さ（幅）、Ｐ圧力を示す。こ
のグラフ図からわるように前記本発明のタールを
用いて金属間の結合反応によつて焼結したバルブ
は従来の超硬材粉末を金属結合材を用いて焼結し
た超硬材バルブに比較して耐摩性が著しく向上す
るが確認された。
実施例 ２
ベアリング材の摩耗テストに於て、前記(1)〜７
の材質の焼結体により、各々回転速度296ｍ／
min、荷重0.056Kg／cm2、250H（時間）のテストし
た。
の材質の焼結体により、各々回転速度296ｍ／
min、荷重0.056Kg／cm2、250H（時間）のテストし
た。
(1)〜(7)は前記実施例１の焼結材を用いた。
前記テストによる摩耗量は
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7)
2μ ０ 2μ ０ 2μ 3μ 2μ
比較のために行なつた従来のものは何れも約
0.08〜0.14mm程度であり、これに比較して本発明
実施例のものの摩耗量が極めて少ないことが確認
された。尚テスト時にモービル油29％油量にして
テストし、油消費は約3.02％程度の微量であつ
た。平均温度上昇は21〜24.3℃、外気20℃であつ
た。焼結には特に通電焼結、その他のホツトプレ
ス焼結法を利用することにより一工程で短時間に
焼結でき、高密度で良質のものが容易に得られ
る。通電焼結は種々のものが公用されている。例
えば特公昭38−13202号公報に開示されているＷ、
Coの粉末を30Vの直流に15V、900∞の交流を直
列に重畳したパルス電源を利用し、最大ピーク電
流約3000Aで圧縮圧力を約５Kg／cm2として焼結体
の収縮に追従せしめ、約60秒後に圧縮圧力を約
400Kg／cm2に増大して焼結体を得たような、１次
加圧と２次加圧に時間分割して加圧し、通電して
焼結するのが利用される。１次加圧は原料粉末の
種類、粒度等に応じて通電により粉末間放電が充
電に良好に行なえ、且つ又結合材タールの揮発分
が充分飛散して排除できるように調整して行なう
ことが好ましい。この放電処理により粉末表面の
ガス、不純物は容易に分解し飛散し、粉末表面は
清浄化し、且つ活性化し、これと共に結合材中の
揮発分の分解飛散し、充分な放電による処理が行
なわれる。又粉末はこの放電の熱によつて加熱さ
れ、更にジユール熱による発熱もあり、加熱され
る。このようにして粉末は活性化し、加熱され、
不純物は揮発して除去され、充分熟れた状態にな
つたとき２次加圧し、通電して電界拡散、熱拡散
を伴う焼結をし、焼結成形を完了する。焼結中、
結合材タール中の固形炭素成分は母材の金属、合
金と炭化物を作り、グラフアイト化して存在し、
潤滑性の向上等に役立ち、極めて良質な耐摩材が
焼結できる。尚、通電は直流、交流、直流＋交
流、高周波重畳等任意に利用できる。
0.08〜0.14mm程度であり、これに比較して本発明
実施例のものの摩耗量が極めて少ないことが確認
された。尚テスト時にモービル油29％油量にして
テストし、油消費は約3.02％程度の微量であつ
た。平均温度上昇は21〜24.3℃、外気20℃であつ
た。焼結には特に通電焼結、その他のホツトプレ
ス焼結法を利用することにより一工程で短時間に
焼結でき、高密度で良質のものが容易に得られ
る。通電焼結は種々のものが公用されている。例
えば特公昭38−13202号公報に開示されているＷ、
Coの粉末を30Vの直流に15V、900∞の交流を直
列に重畳したパルス電源を利用し、最大ピーク電
流約3000Aで圧縮圧力を約５Kg／cm2として焼結体
の収縮に追従せしめ、約60秒後に圧縮圧力を約
400Kg／cm2に増大して焼結体を得たような、１次
加圧と２次加圧に時間分割して加圧し、通電して
焼結するのが利用される。１次加圧は原料粉末の
種類、粒度等に応じて通電により粉末間放電が充
電に良好に行なえ、且つ又結合材タールの揮発分
が充分飛散して排除できるように調整して行なう
ことが好ましい。この放電処理により粉末表面の
ガス、不純物は容易に分解し飛散し、粉末表面は
清浄化し、且つ活性化し、これと共に結合材中の
揮発分の分解飛散し、充分な放電による処理が行
なわれる。又粉末はこの放電の熱によつて加熱さ
れ、更にジユール熱による発熱もあり、加熱され
る。このようにして粉末は活性化し、加熱され、
不純物は揮発して除去され、充分熟れた状態にな
つたとき２次加圧し、通電して電界拡散、熱拡散
を伴う焼結をし、焼結成形を完了する。焼結中、
結合材タール中の固形炭素成分は母材の金属、合
金と炭化物を作り、グラフアイト化して存在し、
潤滑性の向上等に役立ち、極めて良質な耐摩材が
焼結できる。尚、通電は直流、交流、直流＋交
流、高周波重畳等任意に利用できる。
勿論焼結には前記の如く誘導加熱、その他を用
いるホツトプレス焼結及び炉中の加熱焼結も利用
できるが、加圧成形後焼結する炉中焼結では焼結
材による揮発分の気孔を埋めるための焼結操作を
例えば圧延又は鍜造操作等と組合せて数回繰り返
して行なう必要があり、焼結作業に手数を要し、
又長時間要する。何れの焼結法を利用するにして
も、本発明は結合材にタール、ピツチ（合成樹脂
を含む）を利用することによつて、従来のよう
に、金属結合材を用いないで焼結するから母材焼
結体中に残存させることなく焼結でき、又これに
必要とする添加材を配合した材質特性の焼結体が
得られ、消耗、摩耗の少ない良質の耐摩材が容易
に得られる効果がある。
いるホツトプレス焼結及び炉中の加熱焼結も利用
できるが、加圧成形後焼結する炉中焼結では焼結
材による揮発分の気孔を埋めるための焼結操作を
例えば圧延又は鍜造操作等と組合せて数回繰り返
して行なう必要があり、焼結作業に手数を要し、
又長時間要する。何れの焼結法を利用するにして
も、本発明は結合材にタール、ピツチ（合成樹脂
を含む）を利用することによつて、従来のよう
に、金属結合材を用いないで焼結するから母材焼
結体中に残存させることなく焼結でき、又これに
必要とする添加材を配合した材質特性の焼結体が
得られ、消耗、摩耗の少ない良質の耐摩材が容易
に得られる効果がある。
第１図は本発明の一実施例の特性説明図であ
る。
る。
Claims (1)
- １ 耐摩耗性のバルブ材、ベアリング材、WC、
TiC等の炭化物系、WTa、TiNi等の金属系、Al
グラフアイト等のグラフアイト系の粉末、又はこ
れらを構成する耐摩耗性の元素粉末を母材とし、
必要によりこれにWS2、MoS2、フツ化炭素
（CF）ｎ等の固体潤滑材、イツトリウム、ミツシ
ユメタル、希土類元素の粉末からなる脱酸剤、
Al2O2、SiO2、BN、ダイヤ等の微粒粉末の硬質
材等を選択して混合した混合粉末に結合材として
重畳百分比で10％以下のタール、ピツチを加えて
混合し、通電焼結装置、炉中加熱焼結装置、又は
ホツトプレス焼結装置等の焼結装置を選択して焼
結することにより結合材のタール、ピツチは揮発
成分が分解飛散して無くなり、耐摩耗性材の構成
元素粉末間の結合反応によつて耐摩耗性の焼結材
を得ることを特徴とする耐摩材の製作方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9538777A JPS5429306A (en) | 1977-08-08 | 1977-08-08 | Method of making abrasives |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9538777A JPS5429306A (en) | 1977-08-08 | 1977-08-08 | Method of making abrasives |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5429306A JPS5429306A (en) | 1979-03-05 |
| JPS638067B2 true JPS638067B2 (ja) | 1988-02-19 |
Family
ID=14136230
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9538777A Granted JPS5429306A (en) | 1977-08-08 | 1977-08-08 | Method of making abrasives |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5429306A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06254184A (ja) * | 1993-03-03 | 1994-09-13 | Bullet Golf Ball Inc | カバー装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS49123411A (ja) * | 1973-04-02 | 1974-11-26 |
-
1977
- 1977-08-08 JP JP9538777A patent/JPS5429306A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS49123411A (ja) * | 1973-04-02 | 1974-11-26 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06254184A (ja) * | 1993-03-03 | 1994-09-13 | Bullet Golf Ball Inc | カバー装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5429306A (en) | 1979-03-05 |
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