JPS6013042A - 耐摩耗耐食合金 - 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】 この発明は、耐摩耗性ならびに耐食性に優れた合金に関
し、とくに耐摩耗性ならびに耐食性が要求される部分の
ライニング材として適する耐摩耗耐食合金に関するもの
である。

耐摩耗性ならびに耐食性が要求される部材としては、例
えば、射出成形機、スラリーポンプ、コンプレッサ等に
使用されるシリンダがある。

一方、マトリックス中に、ガラス繊維、炭素繊維、セラ
ミックｍ維、高分子繊維、金属繊維等の補強材を混入さ
せ（ＦＲＰ　、ＦＲＭ等）て、樹脂成形体あるいは金属
の強度、難燃性、耐摩耗性等の諸物件を向上させようと
する試みが近年多くなってきている。したがって、例え
ば、射出成形機のシリンダ部分においては、樹脂に加え
た各種補強材や添加剤などによる摩耗が少ないこと、お
よび樹脂や添加剤等から発生するガスによる腐食が少な
いことなど、従来以上の厳しい特性が要求される。

ところで、従来の樹脂射出成形機におけるシリンダには
、窒化鋼を使用してその表面に窒化処理を施すことによ
り耐摩耗性を向上させることも行われていたが、硬化層
が薄いため耐摩耗性および耐食性が十分でないという欠
点を有していた。

この発明は、上記した従来の欠点を解消するためになさ
れたもので、耐摩耗性ならびに耐食性にすぐれ、特にラ
イニング材としての使用に適する耐摩耗耐食合金を提供
することを目的としている。

この発明による耐摩耗耐食合金は、耐食性を有する金属
をマトリックスとし、このマトリックスを高硬度化する
ことにより耐摩耗性を向上させたことを特徴とし、その
組成範囲は重量％で、Ｃｏ：３５％以下、Ｃｒ：５〜２
０％、ＭＯ：１〜１０％、Ｂ：１〜４％、 Ｓ　ｉ　：　１〜５％、Ｍ　ｎ　：　２％以下、必要に
応じて、Ｃ：０．３％以下、残部Ｎｉおよび不純物から
なることを特徴とする特に鉄または鋼製シリンダのライ
ニング材として使用される場合には、鋳造法によってラ
イニング層を形成するときには、ライニング時にＦｅの
溶出を伴うことから、ライニング層を形成する耐摩耗耐
食合金が、重量％で、Ｃｏ：３５％以下、 Ｃｒ：５〜２０％、Ｍｏ：１〜１０％、Ｂ：１〜４％、
５ｉｌｌ〜５％、 Ｍｎ：２％以下、Ｆｅ：２５％以下、必要に応じて、Ｃ
：０．３％以下、残部Ｎｉおよび不純物からなることを
特徴としている。

次に、この発明による耐摩耗耐食合金の組成範囲（重量
％）の限定理由について説明する。

Ｃｏ：３５％以下 ＣＯは合金の耐食性および鋳造性を向上させるのに有効
な元素であるが、多すぎると合金の硬さを低下して耐摩
耗性を劣化させるので、３５％以下、より望ましくは耐
食性および硬さのバランスから５〜２０％の範囲とする
のが良い。

Ｃｒ：５〜２０％ Ｃｒは合金の耐食性を向上させると共に、マトリックス
中に固溶して当該マトリックスの硬さを増大し、合金の
耐摩耗性を向上させるのに有効な元素であるが、５％未
満では上記した効果が小さく、２０％を超えても効果の
向上は大きく期待できずかえって靭性が劣化するので、
５〜２０％、より望ましくは　５〜１５％の範囲とする
のが良い。

Ｍｏ：１〜１０％ ＭｏはマＩ・リックス中に固溶して合金の耐食性を向上
させるのに有効な元素であるが、１％未満では上記した
効果が小さく、１０％を超えても耐食性の向上は顕著に
得られず、かえって加工性が劣化して仕上げ加工を困難
にすると共に、価格の上昇をもたらすので、１−１０％
、より望ましくは１〜５％の範囲とするのが良い。

Ｂ：１〜４％ ＢはＣｏ、Ｎｉ　、Ｃｒと化合して硼化物を作リ、合金
の硬さを増大して耐摩耗性を向上させるのに有効な元素
であるが、１％未満ではこのような効果が小さく、４％
超過では鋳造欠陥を発生しやすくなると共に、Ｃｏと金
属間化合物を作って脆化し、合金の靭性を劣化させるの
で、１〜４％の範囲とする。

５ｉ１１〜５％ Ｓｉは合金の硬さを増大すると共にその湯流れ性を向上
させる元素であり、特にライニングを鋳造によって形成
する場合に必要な湯流れ性を確保するのに有効な元素で
あるが、１％未満ではそのような効果が小さく、５％超
過ではＣｏと金属間化合物を作って脆化し、合金の靭性
を劣化させるので、１〜５％の範囲とする。

Ｍｎ　：　２％以下 Ｍｎは脱酸剤として作用する元素であり、十分な脱酸作
用を得るためには０．２％以上含有させることがより望
ましい。しかし、２％を超過しても脱酸作用の向上は得
られず、かえって靭性を劣化するので、２％以下とする
。

Ｃ：０．３％以下 Ｃはマトリックス中に固溶して当該マトリックスの硬さ
を増大し、これによって合金の耐摩耗性を向上させるの
に有効な元素であるので、Ｂ含有量が少ないときなど必
要に応じて含有させる。しかし、０．３％を超えると耐
食性が劣化するので、０．３％以下とする。

Ｎｉ、残部 ＮｉはＣｒおよびＢと化合して合金の耐摩耗性を向」ニ
させると共に十分な耐食性を得るのに必要な元素であり
、合金の残部どした。

この発明による耐摩耗耐食合金は、上記した成分範囲の
ものであるが、不純物中のＡ文は０．２％以下、Ｆｅは
１％以下となるようにすることがより望ましい。そして
、この合金を鉄または鋼製シリンダのライニング材とし
て使用する場合に鋳造法によってライニング層を形成す
るときには、ライニング時にＦｅの溶出を生じて上記合
金中に含まれることになる。そこで、この耐摩耗耐食合
金中においてＦｅ量が２５％を超えると硬度が低下して
耐摩耗性が劣化するので、Ｆｅ含有量を２５％以下とす
る必要がある。

この発明による合金は、上記各成分の相互作用により、
優れた耐摩耗性ならびに耐食性を有し、耐摩耗性ならび
に耐食性が要求される部材の表面にコーティングあるい
はライニングして当該部材の耐摩耗性ならびに耐食性を
高めるのに有効であり、合金の湯流れ性が良いため上記
コーティングあるいはライニングに際して鋳造法を利用
することができるものである。

以下、この発明の実施例を比較例と共に説明する。

まず、マグネジするつぼ中でこの発明の第一発明による
合金成分を５種類も已合し、電気炉にて１４５０〜１５
００℃に加熱溶解した後板状試験片を作成し、各試験片
の成分組成を分析したところ、第１表（Ｎｏ、　１〜５
）に示す結果であった。

また、比較例として、同じく第１表（Ｎｏ、　６）に示
す窒化ｍ（ＳＡＣＭ　６４５）を用いて窒化処理を行っ
た。

次いで、各試験片（Ｎｏ、　１〜６）の硬さ、耐摩耗性
、耐食性を調べたところ、第２表に示す結果となった。

なお、硬さ試験は、この発明の実施例においてはロック
ウェル、比較例においてはビッカース（ロックウェルに
換算した値をかっこ内に示す。）で行った。また、耐摩
耗性試験は、大越式摩耗試験機を用い、標準ロール；直
径３０ｍｍＸ３ｍｍ、荷重；１２．６ｋｇ、距離；２０
０ｍの条件で比摩耗量の測定を行った。さらに、耐食性
試験は、試験片の大きさを２Ｘ１０Ｘ２５ｍｍとし、液
温５０℃、２４Ｈｒｒ７）条件でＨＣｌ５０％水溶液中
およびＨ２Ｓ０４５０％水溶液中でそれぞれ行った。

第　２　表 第１表および第２表に示すように、この発明による合金
（Ｎｏ、１〜５）は、従来の窒化鋼（ＮＯ０６）に比べ
て、いずれも比摩耗量がかなり少なくなっていて耐摩耗
性に著しく優れていると同時に、腐食量も相当少なく耐
食性にも著しく優れていることが明らかである。

次に、第１表に示す合金の中から３種（Ｎｏ。

１．２．３）を選定し、外径１００ａ＋ｍ、内径３２Ｉ
Ｉ１ｍ、長さ１０００ｍｍの炭素鋼（ＳＣ）製シリンダ
の中に、当該シリンダの内壁面に片肉厚３ｍｍのライニ
ングを行うのに必要な量の上記合金の割片を入れたのち
、前記シリンダの両端を封じ、その後約１２００°Ｃの
炉内に装入して加熱し、加熱後にシリンダを炉内から取
り出し、前記シリンダを遠心機に装着して回転しつつ８
００℃まで冷却し、その後室温まで徐冷し、次いでシリ
ンダを所定長さの寸法に切削および研削仕上げした。こ
の結果、シリンダ内面に高硬度の耐摩耗耐食性層が形成
されており、この耐摩耗耐食性層の分析結果は第３表に
示した通りであって、ライニング形成前後の耐摩耗耐食
合金においてＦｅを除く成分の大幅な変化は認められず
、ライニング時にＦｅの溶出を生じてＦｅ含有量が高く
なっていることが認められ、とく、に樹脂やセラミック
ス等の射出成形機２モルタルポンプ、スラリーポンプ、
コンプレッサ等の耐摩耗性、耐食性が要求されるシリン
ダに適したものが得られた。そして、シリンダ内面のラ
イニング厚さは著しく均一なものであり、湯流れ性が良
好であってこのような遠心鋳造によるライニング用合金
として著しく優れたものであり、加えて、ライニング後
のシリンダ内面の切削は、表面が高硬度化したにもかか
わらず非常に容易に行うことができ、被削性が良好であ
ることも確認された。

以上説明してきたように、この発明による合金は耐摩耗
性ならびに耐食性に著しく優れたものであり、耐摩耗性
ならびに耐食性が要求される部材そのものとじて、ある
いはライニング材やコーテイング材として適したもので
あり、湯流れ性が良好であるため鋳造による成形あるい
は積層が容易に可能であり、切削も可能であるため成形
あるいは積層後の仕上げ加工が容易であるなどの数々の
すぐれた効果を有し、例えば、射出成形機、スラリーポ
ンプ、コンプレッサ等に使用されるシリンダのライニン
グ材あるいはコーテイング材として使用することによっ
て、当該シリングの耐用寿命を著しく増大させることが
可能であり、また。

適用可能な原材料の種類を広範囲なものとすることが可
能である。

特許出願人　大同特殊鋼株式会社 代理人弁理士　小　塩　豊

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）重量％で、Ｃｏ：３５％以下、 Ｃｒ：５〜２０％、ＭＯ：１〜１０％、Ｂ：１〜４％、
   Ｓｉ：１〜５％、 Ｍｎ：２％以下、残部Ｎｉおよび不純物からなることを
   特徴とする耐摩耗耐食合金。 （２）不純物中において、Ａｌ：０．２％以下とした特
   許請求の範囲第（１）項に記載の耐摩耗耐食合金。 （３）不純物中において、Ｆｅ：１％以下とした特許請
   求の範囲第（１）項または第（２）項に記載の耐摩耗耐
   食合金。 （４）重量％で、Ｃｏ　：　３５％以下、Ｃｒ：５〜２
   ０％、Ｍａｉｌ〜１０％、Ｂ：１〜４％、Ｓｉ：１〜５
   ％、 Ｍｎ：２％以下、Ｃ：０．３％以下、残部Ｎｉおよび不
   純物からなることを特徴とする耐摩耗耐食合金。 （５）不純物中において、ＡｆＬ：ｏ、２％以下とした
   特許請求の範囲第（４）項記載の耐摩耗耐食合金。 （６）不純物中において、Ｆｅ：１％以下とした特許請
   求の範囲第（４）項または第（５）項に記載の耐摩耗耐
   食合金。 （７）重量％で、Ｃｏ：３５％以下、 Ｃｒ：５〜２０％、Ｍｏ：ｌ　〜１０％、Ｂ：１〜４％
   、Ｓｉ：１〜５％、 Ｍｎ：２％以下、Ｆｅ　：　２５％以下、残部Ｎｉおよ
   び不純物からなることを特徴とする耐摩耗耐食合金。 （８）不純物中において、ＡｆＬ：０．２％以下とした
   特許請求の範囲第（７）項に記載の耐摩耗耐食合金。 （８）重量％で、Ｃｏ：３５％以下、 Ｃｒ：５〜２０％、Ｍｏ：１〜１０％、Ｂ：１〜４％、
   ５ｉｌｌ〜５％。 Ｍｎ：２％以下、Ｃ：０．３％以下、Ｆｅ　：　２５％
   以下、残部Ｎｉおよび不純物からなることを特徴とする
   耐摩耗耐食合金。 （１０）不純物中におし）て、Ａｌ：０．２％以下とし
   た特許請求の範囲第（９）項に記載の耐摩耗耐食合金。