JPH01272738A - プラスチック射出成形・押出成形機用耐食耐摩耗合金 - Google Patents

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、射出成形機や押出成形機のシリンダ、スクリ
ュー、プランジャ等をはじめ、耐食性と耐摩耗性を必要
とする各種部材の構成材料として有用な合金に関する。

〔従来の技術〕

射出成形機や押出成形機を構成するシリンダ、およびそ
の内部のスクリューやプランジャ等の部材はシリンダ内
を高圧力・高速度で圧送される流動物による摩耗や腐食
に対する抵抗性を必要とし、従来よりその材料として窒
化鋼（ＪＩＳ　Ｇ　４２０２．またはＳＡＣＭ　６４５
等）が専ら使用されてきた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかるに上記窒化鋼からなる従来の射出成形・押出成形
機部材の耐摩耗性および耐食性は必ずしも十分でない。

特に、近時射出成形や押出成形品として、繊維強化プラ
スチツク成形品、プラスチックマグネット、あるいはセ
ラミック成形品等に対する需要が増大しつつあり、これ
らの成形品を成形する場合、摩耗による部材の耐用寿命
の低下が著しく、生産機として対応することは極めて困
難となっている。

本発明は上記実情に鑑み、射出成形機や押出成形機等の
部材構成材料として必要なより高い耐摩耗性と耐食性を
有する合金を提供するものである。

〔問題点を解決するための手段および作用〕本発明の合
金は、Ｃｒ：５〜２０％、Ｍｏ：５〜２０％、Ｗ：５〜
１５％、Ｂ：０．５〜４％、Ｓｉ：０．５〜３％、Ｃ：
１．５％以下、残部実質的にＣｏからなる。

本発明合金の成分限定理由は次のとおりである。

Ｃｒ：５〜２０％ Ｃｒは、Ｃ，Ｂ等と結合して炭化物、硼化物等を形成す
ることにより、合金の硬度を高め、高耐摩耗性をもたら
す。この効果は５％以上の添加により得られ、添加量の
増加に伴って強化される。

しかし、２０％をこえると、その効果はほぼ飽和する。

よって、５〜２０％とする。

Ｍｏ：５〜２０％ Ｍｏは、前記Ｃｒと同じように炭化物、硼化物等を形成
することにより、合金の摩耗抵抗性を強化する。添加量
の下限値を５％としたのは、それより少ないと上記効果
が不足するからである。添加量の増加に伴い、効果の増
加をみるが、２０％をこえると、はぼ飽和する。このた
め、５〜２０％とする。

Ｗ：５〜１５％ Ｗもまた炭化物、硼化物等を形成することにより、Ｃｒ
やＭＯと同様に合金の耐摩耗性を高める効果を有する。

その効果は５％以上の添加により得られ、添加量の増加
に伴って強化される。しかし、１５％をこえるとその効
果はほぼ飽和する。従って５〜１５％とする。

Ｂ：０．５〜４％ Ｂは、合金中に固溶して合金の融点を下げ、合金溶製操
業を容易にする効果を有し、また前記のようにＣｒ、Ｍ
ｏ、Ｗ等との化合物を形成することにより合金の耐摩耗
性向上に寄与する。この効果は０．５％以上の添加によ
り得られ、その増量に伴って強化されるが、４％をこえ
ると合金を脆化させるので、０．５〜４％とする。

Ｓｉ：０．５〜３％ Ｓｔは、上記Ｂと同じように、合金の融点を下げること
により、合金溶製操業を容易にし、またＣｒ、Ｍｏ、Ｗ
等との化合物を形成することにより合金の耐摩耗性を高
める。その効果は０．５％以上の添加により得られる。

添加量を増す程、効果の増大をみるが、３％をこえると
、合金が脆化するので、０．５〜３％とする。

Ｃ：１，５％以下 Ｃは、ＢやＳｉと同じく、合金の融点を下げ、その溶製
操業を容易にし、またＣｒ、Ｍｏ、Ｗ等との化合物を形
成して合金の摩耗抵抗性を高める。

その効果は微量の添加により得られ、添加量を増すに従
って強化されるが、１．５％をこえると、合金を脆くす
るので、１．５％以下とする。

本発明の合金は、最も典型的には、焼結原料粉末として
供給され、公知の焼結プロセス、例えばホットプレス法
、あるいは熱間静水圧加圧焼結法（ＨＩ　Ｐ）等により
、シリンダ、スクリュー等の金属部材の表面を被覆する
焼結合金層を形成し、その卓抜した耐食性と耐摩耗性と
により、金属部材をその腐食および摩耗環境から効果的
に保護する。

また、その焼結原料粉末を以て、所要の部材形状を有す
る焼結晶を形成することもむろん可能である。第１図は
、金属管体（１）の内面に本発明合金からなる被覆層（
２）を形成して管体（１）と被覆層（２）の２層構造を
有するシリンダを構成した例を示している。

〔実施例〕

尖施■工 第１表に示す成分組成ををする供試合金について、腐食
試験および摩耗試験を行って同表右欄に示す結果を得た
。表中、賦香（Ｎα）１〜１０は発明例、Ｎα１０１〜
１０９は比較例である。比較例のうち、Ｎα１０１〜１
０８は発明例と同じ成分系を有しているが、いずれかの
元素の含有ｉｔ（下線付）が本発明の規定からはずれて
いる例であり、Ｎα１０９は従来材である窒化鋼の例で
ある。

ＣＩ）腐食試験 次の４種の腐食液（液温：５０°Ｃ）に試験片を浸漬し
、２４時間経過後の腐食減量（ｇ／ｒｒｆｈ）を測定す
る。第１表中（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ腐食液（ａ）
〜（ｄ）による腐食試験の結果を示している。

腐食液（ａ）：１０％弗化水素酸水溶液腐食液（ｂ）：
１０％臭化臭化水素酸水溶液液（ｃ）：５０％塩酸水溶
液 腐食液（ｄ）：５０％硫酸水溶液 （ＩＩ）摩耗試験 入超式迅速摩耗試験機により次の条件下で摩耗減量（×
１Ｏ−ａＩＩＩＩ＋３／ｌｌｌｌ１２・ｋｇ）ヲ測定ス
ル。

（ｉ）相手材（回転輪）：ＳＵＪ　２．硬さ（ＨＲＣ）
　：５８〜６０（ｉｉ　）押付荷重：　６．３　ｋｇ／
ｃｉ（ｎｉ）摺接速度：（イ）１．９３ｍ／秒（ハ）３
．３５ｍ／秒（ｉｖ）摺接距離：４００ｍ 表中、「摩耗減量」欄の（イ）、（ロ）はそれぞれ摺接
速度が上記（イ）、（ロ）の場合の測定結果を示してい
る。

第１表の試験結果から明らかなように、発明例（Ｎｏ、
１〜１０）は、従来材である窒化鋼（Ｎα１０９）に比
し、耐食性および耐摩耗性ともに著しくすぐれている。

なお、発明例と類似の成分系を有していても、その組成
割合が本発明の規定からはずれている比較例Ｎα１０１
〜１０８は、耐食性の点では発明例（Ｎα１〜１０）と
ほぼ同等のレベルにあるけれども、摩耗抵抗性が十分で
ない。

２（・　　　）　シ１ン゛の一′１゛告および（Ａ）射
出成形機シリンダの製造： Ｃｒ−Ｍｏ系合金鋼（ＪＩＳ　ＳＣＭ　４３５）製管体
（内径：Φ２８．肉厚：２１ｔ、管長：６５０’（ｍｍ
）を基材とし、第２図に示すようにその基材管体（１）
内に芯金（Ｍ）を挿入して管体内周面と芯金外周面との
間隙に、本発明の成分組成を有する合金粉体（Ｐ）を焼
結原料として充填する。

合金粉末成分組成（ｗｔ％） 、Ｃｒ　：１４．６．　Ｍｏ　：１５．１．　Ｗ：９．
５２．　Ｂ　：１．１１゜Ｓ　ｉ　：１．８８．　　Ｃ
：０．０２８．　　Ｂａｌ：　Ｃｏ。

ついで合金粉末充填層内を真空脱気し、管端部に蓋材（
Ｃ，Ｃ）を溶接接合したうえ、熱間静水圧加圧焼結処理
に付し、温度：１２００’Ｃ１加圧力ニ１０００ｋｇ　
ｆ　／Ｃ１ｆｌ、保持時間＝２時間の条件下に焼結を完
了する。

焼結完了後、芯金（Ｍ）を抜去し、適宜の機械加工を加
えて第１図に示すごとき基材管体（１）と、その内周面
を被覆する層厚的３［ｌｌｌ１１の焼結合金層（２）か
らなる二層管体を得た。

ＣＢ）実験使用試験 上記二層管体を射出成形機のシリンダとして使用し、繊
維強化プラスチックの射出成形を行い、同じ使用条件の
従来の射出成形機の窒化鋼製シリンダと比較した結果、
従来材である窒化鋼製シリンダは、内面の摩耗と腐食に
よる損傷を原因とし　　゛て、約２〜３ケ月の使用によ
り廃却されているのに対し、発明例のシリンダは、１２
ケ月の連続使用後にも、内面の異常は殆どなく、なお継
続使用可能な状態を保持していることが確認された。

〔発明の効果〕

本発明合金は、窒化鋼等を大きく凌ぐ耐摩耗性と耐食性
とを備えているので、これを射出成形機・押出成形機の
シリンダ、スクリュー、プランジャ等の部材材料として
使用することにより、通常のプラスチック成形はもとよ
り、繊維強化プラスチックやセラミック等の射出・押出
成形操業においても、従来の部材にまさる安定した長期
の耐用寿命を保証し、射出・押出成形操業の安定化・効
率化に寄与する。むろん、その用途は、射出・押出成形
機の構成部材に限定されず、同様の耐摩耗性と耐食性が
要求される各種の構造部材々料として適用されるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明合金をシリンダ内面被覆層として使用し
た例を示す断面図、第２図はシリンダ内面に対する本発
明合金からなる被覆層の形成方法の例を示す断面図であ
る。 １：金属管、２：被覆層、Ｐ：合金粉末、Ｍ：芯金。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、Ｃｒ：５〜２０％、Ｍｏ：５〜２０％、Ｗ：５〜１
   ５％、Ｂ：０．５〜４％、Ｓｉ：０．５〜３％、Ｃ：１
   ．５％以下、残部実質的にＣｏからなる耐食耐摩耗合金
   。