JP3328753B2 - 肉盛用Ｆｅ基合金組成物 - Google Patents

肉盛用Ｆｅ基合金組成物

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、肉盛溶接用合金粉末に
関し、更に、詳細には、特にエンジンバルブのフェース
部に安価で高品質な肉盛部を形成するためのＦｅ基合金
組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、自動車用エンジンバルブのフェー
ス部材の肉盛溶接には、ＳＴＬ＃６（１．２Ｃ−１．０
Ｓｉ−３０Ｃｒ−４Ｗ−Ｃｏ）、ＳＴＬ＃３２（１．８
Ｃ−１．０Ｓｉ−２２Ｎｉ−２６Ｃｒ−１２Ｗ−Ｃｏ）
等のＣｏ基合金は、耐摩耗性及び耐腐食性に優れるが高
価であるために、Ｃｏ基合金を肉盛溶接したエンジンバ
ルブの製造コストが高くなるという問題があった。
【０００３】一方、Ｆｅ基合金は安価であるが肉盛特性
に劣り、従来の酸素−アセチレンガス溶接法で肉盛溶接
すると、形成した肉盛部に内部欠陥が生じ易いという問
題があった。そこで、本発明は、安価で肉盛特性に優れ
たプラズマ粉末溶接用のＦｅ基合金粉末を提供すること
を目的とする。従来、比較的に安価なＭｎを添加するこ
とにより所望の耐蝕性を確保してい、同時に、微量のＢ
を添加することにより、湯流れ性を確保して、更に、微
量のＡｌを添加することによりミクロ組織の均一化を図
っていた。即ち、特開平２−９２４９４号には、上記の
ような合金が提案されている。
【０００４】本発明では、微量のＢ、微量のＡｌの添加
が必要でなく、安価な金属により、以上のような特性を
獲得できる肉盛用Ｆｅ基合金粉末を提供する。即ち、安
価な金属だけの組成で、良好な特性を有するプラズマ粉
末溶接用Ｆｅ基合金粉末を作ろうとするものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、そこで、安
価で肉盛特性にすぐれたプラズマ粉末溶接用Ｆｅ基合金
粉末を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明によると、１．３
〜２．０重量％の炭素、１９〜２３重量％のクロム、８
〜１１重量％のモリブデン、１７〜２１重量％のニッケ
ル、１１〜１３重量％のマンガン、０．５重量％以下の
シリコン、０．０６重量％以下の酸素、残部が鉄及び不
可避不純物からなることを特徴とする肉盛用Ｆｅ基合金
組成物により、安価で肉盛特性にすぐれたＦｅ基合金が
得られる。また、好適には、成分割合は、１．６５〜
１．９重量％の炭素、１９〜２１重量％のクロム、９〜
１０．５重量％のモリブデン、１９〜２１重量％のニッ
ケル、１１〜１３重量％のマンガン、０．５重量％以下
のシリコン、０．０２重量％以下の酸素、残部が鉄及び
不可避不純物である。
【０００７】
【作用】本発明による合金組成物の各成分について、重
量％基準で上記のように限定した根拠を以下説明する。
炭素は、含有量が１．３重量％未満では所望の硬さ、例
えば耐摩耗性を確保することができない。また、含有量
が２．０重量％を超えると硬さが過大になり肉盛部の靭
性が低下する。また、１．６５重量％以上、１．９重量
％以下の範囲が、特に好適である。クロムは、耐食性、
特に耐酸化性の向上に貢献するが、１９重量％未満で
は、充分な耐酸化性の向上が得られず、２３重量％を超
えると、Ｃｒが高価なため、Ｆｅ基合金には、コスト効
果がなくなる。また、２１重量％を超えない方が好適で
ある。
【０００８】モリブデンは、所望の硬さを確保し高温に
おける強度を確保するのに必要であるが、含有量が８重
量％未満では、充分な高温硬さが得られず、所望の耐摩
耗性が確保できない。また、１１重量％を超えると硬度
が高過ぎ、肉盛部の靭性が低下して溶接割れを起こす恐
れがあり、コスト的にも不利になる。また、特に、９重
量％未満のモリブデンでは、耐摩耗性が不十分であり、
１０．５重量％を超えると、硬度と靭性の面で影響があ
る。ニッケルは耐蝕性、特に耐ＰｂＯ性及び耐ＰｂＯ＋
ＰｂＳＯ4 性の向上に貢献するが、含有量が１７重量％
未満では、充分な耐蝕性が得られず、２１重量％を超え
ると、Ｎｉが高価なためにＦｅ基合金では、コスト効果
がなくなる。また、特に、１９重量％未満では、顕著に
耐蝕性不足である。
【０００９】マンガンは、Ｎｉの安価な代替材として脱
酸剤として作用し、耐ＰｂＯ性の向上に貢献するが、含
有量が６重量％未満では、充分な耐ＰｂＯ性が得られ
ず、また、１３重量％を超えると、湯流れ性が劣化して
肉盛部の不良率が上昇する。また、１１重量％未満であ
ると、特に耐ＰｂＯ性不足が顕著である。シリコンは、
脱酸剤として作用するが、含有量が０．５重量％を超え
ると、盛金性が低下し、ピンホールの発生が多くなる。
【００１０】酸素は、その含有量が０．０６重量％を超
えるとピンホールが発生し易く、製品の不良率が増大す
る。また、好適には、０．０２重量％を超えると種々の
不都合がある。
【００１１】次に、本発明の合金組成物を更に実施例に
より説明するが、本発明はそれらによって限定されるも
のではない。
【００１２】
【実施例】以下、本発明による肉盛用Ｆｅ基合金粉末を
説明する。材質がＳＵＨ３６で傘径が２３．５ｍｍの自
動車用排気バルブのフェース面に、プラズマパウダ肉盛
溶接法によりＦｅ基合金粉末を肉盛溶接して肉盛部を形
成した。使用したＦｅ基合金粉末の組成を重量％で表１
に示す。表中、試料１〜４は本発明によるものであり、
試料５及び６は、比較のためのものである。
【００１３】
【表１】
【００１４】使用したＦｅ基合金粉末の粉末粒度は、８
０〜３５０メッシュで、肉盛量はエンジンバルブ１本当
り２．７ｇであった。溶接条件は、プラズマ電流が１０
０Ａ、プラズマガス（Ａｒ）流量が毎分１．３ｌ、粉末
送給ガス（Ａｒ）量が毎分１．０ｌ、シールドガス（Ａ
ｒ）量が毎分１０ｌであった。不良率として、工程内不
良率と完成品不良率との総和をとった。
【００１５】形成した各肉盛部の硬さを、ビッカース硬
度計（荷重５ｋｇ）により測定した。また、エンジンテ
スト及び腐食減量試験を行なって、各々耐摩耗性及び耐
蝕性について検証した。エンジンテストは、回転数が２
４００ｒｐｍ、時間が２００時間、燃料として有鉛
（１．５ｇ／Ｐｂ）ガソリンを用いた。一方、腐食減量
試験として、大気酸化試験を１０００℃×１００時間、
ＰｂＯ試験を９２０℃×１時間、６ＰｂＯ＋４ＰｂＳＯ
4 試験を９００℃×１時間、テストピースの大きさを直
径５ｍｍ×長さ２０ｍｍの条件で行なった。
【００１６】表２に、試験結果を示す。
【００１７】
【表２】
【００１８】Ａｌ、Ｂの微量添加をなくしても、Ｍｎの
１１〜１３重量％の範囲では、特開平２−９２４９４号
に記載の合金の特性とほぼ同様な特性を有するものが得
られた。
【００１９】本実施例では、プラズマ粉末溶接法を用い
たが、レーザ粉末溶接のような他の不活性ガスシールド
溶接によっても同様な効果が得られることは明らかであ
る。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の肉盛用Ｆ
ｅ基合金粉末組成物により前記のような効果が得られ
た。即ち、第１に、Ａｌ、Ｂの微量添加をなくしても、
安価で高品質の肉盛部を形成することができる。従っ
て、エンジンバルブの製造コストを低下させることがで
きる。そして、硬度を保持し、高い腐食耐性を有する肉
盛用Ｆｅ基合金粉末組成物が得られた。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−92494（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−6097（ＪＰ，Ａ) 欧州特許出願公開338204（ＥＰ，Ａ １) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23K 35/30

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 １．３〜２．０重量％の炭素、１９〜２
    ３重量％のクロム、８〜１１重量％のモリブデン、１７
    〜２１重量％のニッケル、１１〜１３重量％のマンガ
    ン、０．５重量％以下のシリコン、０．０６重量％以下
    の酸素、残部が鉄及び不可避不純物からなることを特徴
    とする肉盛用Ｆｅ基合金組成物。
  2. 【請求項２】 １．６５〜１．９重量％の炭素、１９〜
    ２１重量％のクロム、９〜１０．５重量％のモリブデ
    ン、１９〜２１重量％のニッケル、１１〜１３重量％の
    マンガン、０．５重量％以下のシリコン、０．０２重量
    ％以下の酸素、残部が鉄及び不可避不純物からなること
    を特徴とする請求項１に記載の肉盛用Ｆｅ基合金組成
    物。
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