JPS6057509B2 - ステンレス鋼板等を基材とする複合材料の製造方法 - Google Patents
ステンレス鋼板等を基材とする複合材料の製造方法Info
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- JPS6057509B2 JPS6057509B2 JP18210881A JP18210881A JPS6057509B2 JP S6057509 B2 JPS6057509 B2 JP S6057509B2 JP 18210881 A JP18210881 A JP 18210881A JP 18210881 A JP18210881 A JP 18210881A JP S6057509 B2 JPS6057509 B2 JP S6057509B2
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- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C24/00—Coating starting from inorganic powder
- C23C24/08—Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat
- C23C24/10—Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat with intermediate formation of a liquid phase in the layer
- C23C24/103—Coating with metallic material, i.e. metals or metal alloys, optionally comprising hard particles, e.g. oxides, carbides or nitrides
- C23C24/106—Coating with metal alloys or metal elements only
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明はステンレス鋼板等を基材とする複合材料の製造
方法に係り、詳しくは、ステンレス鋼板等の基材の表面
にオーステナイト系若しくはフェライト系のステンレス
鋼粉の多孔質焼結層を一体に被着形成し、例えば、熱放
射材料、熱伝達材料等に好適な複合材料を製造する方法
に係る。
方法に係り、詳しくは、ステンレス鋼板等の基材の表面
にオーステナイト系若しくはフェライト系のステンレス
鋼粉の多孔質焼結層を一体に被着形成し、例えば、熱放
射材料、熱伝達材料等に好適な複合材料を製造する方法
に係る。
一般に、クーラ−、冷臓庫、冷凍機、その他の冷凍機器
や、ボイラ、温水器、その他の加熱機等においては、あ
る種の伝熱面を介して熱伝達が行なわれ、所定の冷却加
熱等が行なわれている。例えば、冷凍機は圧縮式冷凍機
と、吸収式冷凍機とに大別されるが、最も多く使用され
ている圧縮式冷凍機では、周知の通りフレオン等の如く
、比較的低い温度で蒸発する冷媒を低圧低温状態で蒸発
機において被冷却材、例えば、空気、水等の被冷却材に
対し、伝熱面を介して接触させ、その間の熱移動によつ
て冷媒は蒸発させる一方、被冷却材を冷却させている。
や、ボイラ、温水器、その他の加熱機等においては、あ
る種の伝熱面を介して熱伝達が行なわれ、所定の冷却加
熱等が行なわれている。例えば、冷凍機は圧縮式冷凍機
と、吸収式冷凍機とに大別されるが、最も多く使用され
ている圧縮式冷凍機では、周知の通りフレオン等の如く
、比較的低い温度で蒸発する冷媒を低圧低温状態で蒸発
機において被冷却材、例えば、空気、水等の被冷却材に
対し、伝熱面を介して接触させ、その間の熱移動によつ
て冷媒は蒸発させる一方、被冷却材を冷却させている。
従つて、蒸発器は被冷却材と冷媒の間の熱交換が熱損失
が少なく行なわれるよう構成され、通常、被冷却材側の
伝熱面には、多数のフィンが形成されて、接触面積を大
きくしている。
が少なく行なわれるよう構成され、通常、被冷却材側の
伝熱面には、多数のフィンが形成されて、接触面積を大
きくしている。
また、この伝熱面は通常、熱伝導性ならびに耐食性に優
れるところから、銅若しくはその合金から構成されてい
るが、銅自体が高価であり、また、上記構造の伝熱面で
は性能が低いため、伝熱面積を大きくとる必要があり、
構造が大型化し、重量も大きくなつている。このため、
最近では伝熱面を銅粒子から成る焼結層として形成する
ものや、機械的加工により凹凸面を形成して伝熱面とす
るものも提Ｉ案されている。この伝熱面は、従来例より
は伝熱性能が向上していても不十分であり、加工工程が
はん雑で高価な銅から成るため、きわめて高価であるほ
か、高温高圧のボイラ等の伝熱面には耐熱性が劣り用い
ることができない。本発明は上記のところに沿つて成立
したものであつて、詳しくは、ステンレス鋼等の基材の
表面にステンレス鋼の多孔質焼結層を一体に形成して成
る複合材料であつて、効果的に冷媒との伝熱効果が高め
られ、例えば、４００℃以上の高温にも使用できる複合
材料の製造方法を提案する。
れるところから、銅若しくはその合金から構成されてい
るが、銅自体が高価であり、また、上記構造の伝熱面で
は性能が低いため、伝熱面積を大きくとる必要があり、
構造が大型化し、重量も大きくなつている。このため、
最近では伝熱面を銅粒子から成る焼結層として形成する
ものや、機械的加工により凹凸面を形成して伝熱面とす
るものも提Ｉ案されている。この伝熱面は、従来例より
は伝熱性能が向上していても不十分であり、加工工程が
はん雑で高価な銅から成るため、きわめて高価であるほ
か、高温高圧のボイラ等の伝熱面には耐熱性が劣り用い
ることができない。本発明は上記のところに沿つて成立
したものであつて、詳しくは、ステンレス鋼等の基材の
表面にステンレス鋼の多孔質焼結層を一体に形成して成
る複合材料であつて、効果的に冷媒との伝熱効果が高め
られ、例えば、４００℃以上の高温にも使用できる複合
材料の製造方法を提案する。
すなわち、本発明はステンレス鋼板等の表面にオーステ
ナイト系ステンレス鋼粉若しくはフェライト系ステンレ
ス鋼粉のうち、一種若しくは二種類以上のベース粉と、
このベース粉の融点より低い融点を持つてベース粉と合
金化するＮｉ基合金粉との混合を散布し、その後、真空
若しくは非酸化性雰囲気中で前記ベース粉の融点より低
く、かつ前記Ｎｉ基合金粉の融点より高い温度で焼結す
ることを特徴とする。
ナイト系ステンレス鋼粉若しくはフェライト系ステンレ
ス鋼粉のうち、一種若しくは二種類以上のベース粉と、
このベース粉の融点より低い融点を持つてベース粉と合
金化するＮｉ基合金粉との混合を散布し、その後、真空
若しくは非酸化性雰囲気中で前記ベース粉の融点より低
く、かつ前記Ｎｉ基合金粉の融点より高い温度で焼結す
ることを特徴とする。
以下、本発明方法について詳しく説明する。
まず、第１図に示す如く、ステンレス鋼板を基材１とし
て、その基材１の表面に所望の厚さに混合粉２を散布す
る。この混合粉はオーステナイト系ステンレス鋼粉若し
くは、フェライト系鋼粉のうちの一種若しくは二種以上
をベース粉として、このベース粉にＮｉ基合金粉を配合
したものであつて、ベース粉の粒径に対してＮｉ基合金
の配合粉は粒径が小さいものが好ましい。従つて、ステ
ンレス鋼板上に混合粉が散布された状態では、第２図に
示す如く、大径のベース粉２ａの周囲に小径の配合粉２
ｂが附着した状態にあつて、これら配合粉２ｂを介して
ベース粉２ａが接触している。なお、基材はオーステナ
イト系、フェライト系、を問わずステンレス鋼であれば
良いが、ステンレス鋼以外でも耐熱性ならびに耐食性を
有すれば、何れの鋼板でも使用でき、更に基材の表面は
所要に応じて散布前に機械的若しくは化学的に表！面を
研削等の前処理することもできる。
て、その基材１の表面に所望の厚さに混合粉２を散布す
る。この混合粉はオーステナイト系ステンレス鋼粉若し
くは、フェライト系鋼粉のうちの一種若しくは二種以上
をベース粉として、このベース粉にＮｉ基合金粉を配合
したものであつて、ベース粉の粒径に対してＮｉ基合金
の配合粉は粒径が小さいものが好ましい。従つて、ステ
ンレス鋼板上に混合粉が散布された状態では、第２図に
示す如く、大径のベース粉２ａの周囲に小径の配合粉２
ｂが附着した状態にあつて、これら配合粉２ｂを介して
ベース粉２ａが接触している。なお、基材はオーステナ
イト系、フェライト系、を問わずステンレス鋼であれば
良いが、ステンレス鋼以外でも耐熱性ならびに耐食性を
有すれば、何れの鋼板でも使用でき、更に基材の表面は
所要に応じて散布前に機械的若しくは化学的に表！面を
研削等の前処理することもできる。
次に、上記の状態で真空若しくは非酸化性雰囲気、好ま
しくは、例えば鴇の如き還元性雰囲気中で焼結する。
しくは、例えば鴇の如き還元性雰囲気中で焼結する。
この際の焼結温度は配合粉の少なくとも一部が溶融し、
ベース粉や基材が未溶融で・固相の状態を保つている温
度で、この条件で焼結すると、発生する液相が基材表面
やベース粉を濡らし、第３図に示す如く表面に多孔質焼
結層３を有する複合材料が得られる。すなわち、ステン
レス鋼粉はオーステナイト系、フェライト系の何れでも
表面は不活性な酸化皮膜（Ｃｒ２Ｏ３）におおわれてお
り、基材のステンレス鋼板の表面も同様である。
ベース粉や基材が未溶融で・固相の状態を保つている温
度で、この条件で焼結すると、発生する液相が基材表面
やベース粉を濡らし、第３図に示す如く表面に多孔質焼
結層３を有する複合材料が得られる。すなわち、ステン
レス鋼粉はオーステナイト系、フェライト系の何れでも
表面は不活性な酸化皮膜（Ｃｒ２Ｏ３）におおわれてお
り、基材のステンレス鋼板の表面も同様である。
従つて、これを焼結して基材を一体化するには、通常表
面のステンレス鋼粉を加圧することによつて、表面の酸
化皮膜を機械的に破壊する一方、金属接触状態を形成す
る必要がある。しかし、この方法では、表面に多孔質の
焼結層を形成することが困難であり、加・圧時に基材に
加工歪が発生したり、応力の残り、強度的に問題が発生
する。このため、混合粉は基材の表面に散布したままの
状態としてベース粉間には空隙を残し、この間はステン
レス鋼と合金化する組成の配合粉で結合連結する。しか
し、この場合でも多孔質焼結層では骨格となるベース自
体は溶融せずに固相状態としてそれや基材に対し、配合
粉は少なくともある程度合金化させる必要がある。
面のステンレス鋼粉を加圧することによつて、表面の酸
化皮膜を機械的に破壊する一方、金属接触状態を形成す
る必要がある。しかし、この方法では、表面に多孔質の
焼結層を形成することが困難であり、加・圧時に基材に
加工歪が発生したり、応力の残り、強度的に問題が発生
する。このため、混合粉は基材の表面に散布したままの
状態としてベース粉間には空隙を残し、この間はステン
レス鋼と合金化する組成の配合粉で結合連結する。しか
し、この場合でも多孔質焼結層では骨格となるベース自
体は溶融せずに固相状態としてそれや基材に対し、配合
粉は少なくともある程度合金化させる必要がある。
この点から配合粉の組成や焼結条件は基材やベース粉の
組成と関連して定める必要がある。そこで、まず、配合
粉の組成はベース粉や基材より融点が低く、かつベース
粉や基材と組成的に近似し、適度に合金化することが必
要となる。
組成と関連して定める必要がある。そこで、まず、配合
粉の組成はベース粉や基材より融点が低く、かつベース
粉や基材と組成的に近似し、適度に合金化することが必
要となる。
ま，た、焼結条件は配合粉が溶融して発生する液相がベ
ースや基材の表面を濡らすのに防げないことが必要で、
雰囲気としては真空若しくは非酸化性であることが必要
である。更に、焼結温度は配合粉のみが少なくともその
一部が溶融する温度となり、焼結時間は液相が発生して
、それが十分にベース粉、基材と反応し、強固な骨格が
形成されるのに必要な時間となる。
ースや基材の表面を濡らすのに防げないことが必要で、
雰囲気としては真空若しくは非酸化性であることが必要
である。更に、焼結温度は配合粉のみが少なくともその
一部が溶融する温度となり、焼結時間は液相が発生して
、それが十分にベース粉、基材と反応し、強固な骨格が
形成されるのに必要な時間となる。
従つて、上記条件を満足する組成の配合粉としてはＣｒ
，Ｂ，Ｓｉ若しくはＦｅのうちの一種若しくは二種以上
を含んで残余が実質的にＮ１から成るＮｉ基合金粉が好
ましい。更に、配合粉の粒径はベース粉の粒径より小さ
いことが必要で、ベース粉が１００〜１５０メッシュの
場合は配合粉が２００メッシュ以下が好ましい。なお、
この配合粉の好的組成を示すと、次の通りである。
，Ｂ，Ｓｉ若しくはＦｅのうちの一種若しくは二種以上
を含んで残余が実質的にＮ１から成るＮｉ基合金粉が好
ましい。更に、配合粉の粒径はベース粉の粒径より小さ
いことが必要で、ベース粉が１００〜１５０メッシュの
場合は配合粉が２００メッシュ以下が好ましい。なお、
この配合粉の好的組成を示すと、次の通りである。
Ｃｒ・・・・・・・６〜２０％
Ｂ・・・・ ・・１．０〜４．０％
Ｓｉ・・・・ ・・３．０〜１０．５％
Ｆｅ・・・・・・・０〜５．０％
Ｃ・・・・ ・・・・０．１５％以下
Ｎｉ・・・・・・・Ｂａｌ
この組成であると、融点は９２５〜１２１５℃となり、
その配合量は重量％にして１５〜２５％程度で十分であ
り、ベース粉や基材と合金化し、とくに、Ｎｌ，Ｃｒは
合金化により耐食性や耐熱性を向上させ、Ｓｉ，Ｆｅ等
は機械的強度を向上させ、Ｂは所定の硬度を与えるほか
、耐熱性も向上させる。
その配合量は重量％にして１５〜２５％程度で十分であ
り、ベース粉や基材と合金化し、とくに、Ｎｌ，Ｃｒは
合金化により耐食性や耐熱性を向上させ、Ｓｉ，Ｆｅ等
は機械的強度を向上させ、Ｂは所定の硬度を与えるほか
、耐熱性も向上させる。
次に、実施例について説明する。実施例１
まず、オーステナイト系ステンレス鋼のストリップ（Ｓ
ＵＳ３ｌ湘当）上にオーステナイト系ステンレス鋼粉の
ベース粉（ＳＵＳ３ｌ晰当の成分、粒度−１００メッシ
ュ）８０部とＮｉ基合金（組成→Ｃｒｌ３．Ｏ％、Ｂ３
．Ｏ％Ｆｅ４．Ｏ％、ＮｉＢａｌ粒度−２５０メッシュ
）２０部を混合！た混合粉を厚さ２．０ｍ１こなるよう
散布した。
ＵＳ３ｌ湘当）上にオーステナイト系ステンレス鋼粉の
ベース粉（ＳＵＳ３ｌ晰当の成分、粒度−１００メッシ
ュ）８０部とＮｉ基合金（組成→Ｃｒｌ３．Ｏ％、Ｂ３
．Ｏ％Ｆｅ４．Ｏ％、ＮｉＢａｌ粒度−２５０メッシュ
）２０部を混合！た混合粉を厚さ２．０ｍ１こなるよう
散布した。
続いて、焼結炉中で１２５０℃×１．０時間の条件で水
素雰囲気中で焼結した。その結果、表面に強固なステン
レス鋼の多孔質焼結層が一体として形成された複合材料
が得られ、多孔質焼結層の各ベース粉は組成的にそのま
まで骨格を形成し、この間ならびに基材との間は全く強
固に結合され、孔隙も容積率て３０％内外存在し、引張
り力２０ｋ９／Ｔｒｌｉ．程度かけても、全く剥離する
ことがなかつた。実施例２ まず、フェライト系ステンレス鋼のストリップの基材（
ＳＵＳ４ｌ湘当）の表面を研削ベルトにて研削し、その
上にステンレス鋼粉（ＳＵＳ４ｌＯ相当、粒度−１００
ｒＴ］ＥＳｈ）のベース粉８５部とＮｉ基合金粉（Ｃｒ
ｌ３．Ｏ％、Ｂ３．Ｏ％、Ｆｅ４．Ｏ％、ＮｉＢａｌ粒
度一２５０メッシュ）１５部とを混合した混合粉を厚さ
１．５？になるよう散布してから、１２５０℃刈．時間
の条件で真空（１０−４ｃ！ＮＨｇ）炉で焼結させた。
素雰囲気中で焼結した。その結果、表面に強固なステン
レス鋼の多孔質焼結層が一体として形成された複合材料
が得られ、多孔質焼結層の各ベース粉は組成的にそのま
まで骨格を形成し、この間ならびに基材との間は全く強
固に結合され、孔隙も容積率て３０％内外存在し、引張
り力２０ｋ９／Ｔｒｌｉ．程度かけても、全く剥離する
ことがなかつた。実施例２ まず、フェライト系ステンレス鋼のストリップの基材（
ＳＵＳ４ｌ湘当）の表面を研削ベルトにて研削し、その
上にステンレス鋼粉（ＳＵＳ４ｌＯ相当、粒度−１００
ｒＴ］ＥＳｈ）のベース粉８５部とＮｉ基合金粉（Ｃｒ
ｌ３．Ｏ％、Ｂ３．Ｏ％、Ｆｅ４．Ｏ％、ＮｉＢａｌ粒
度一２５０メッシュ）１５部とを混合した混合粉を厚さ
１．５？になるよう散布してから、１２５０℃刈．時間
の条件で真空（１０−４ｃ！ＮＨｇ）炉で焼結させた。
その結果、ベース粉粒子は基材上に強固に焼結し、しつ
かりと一体に結合していた。その上、多孔質焼結層の表
面はＮｉ分が含浸し、耐食性が著しく改善された。また
、基材の表面を研削することなく同条件で焼結し、一体
化し、この複合材料と上記の複合材料について引張り試
験をしたところ、引張り力３０ｋ９／Ｔｌｒｉ程度てあ
つても、両材料から表面の多孔質焼結層が剥離せず、一
体化していた。
かりと一体に結合していた。その上、多孔質焼結層の表
面はＮｉ分が含浸し、耐食性が著しく改善された。また
、基材の表面を研削することなく同条件で焼結し、一体
化し、この複合材料と上記の複合材料について引張り試
験をしたところ、引張り力３０ｋ９／Ｔｌｒｉ程度てあ
つても、両材料から表面の多孔質焼結層が剥離せず、一
体化していた。
実施例３
まず、オーステナイト系ステンレス鋼の薄板の基材（Ｓ
ＵＳ３Ｏ屯板厚０．５ｗｉ）上に、オーステナイト系ス
テンレス鋼粉のベース粉（ＳＵＳ３ｌ６相当、粒度−２
００メッシュ）８０部とＮＩ基合金粉（Ｃｒｌ３．Ｏ％
、Ｂ３．Ｏ％、Ｆｅ４．Ｏ％、ＮｉＢａＩｌ粒度−２５
０メッシュ）２０ｍを混合した混合粉を厚さ０．５〜１
．０ｒｆｎの厚さに薄く敷き、１２５０℃×１．０時間
の条件で水素（露点−５０℃）気流中で焼結した。
ＵＳ３Ｏ屯板厚０．５ｗｉ）上に、オーステナイト系ス
テンレス鋼粉のベース粉（ＳＵＳ３ｌ６相当、粒度−２
００メッシュ）８０部とＮＩ基合金粉（Ｃｒｌ３．Ｏ％
、Ｂ３．Ｏ％、Ｆｅ４．Ｏ％、ＮｉＢａＩｌ粒度−２５
０メッシュ）２０ｍを混合した混合粉を厚さ０．５〜１
．０ｒｆｎの厚さに薄く敷き、１２５０℃×１．０時間
の条件で水素（露点−５０℃）気流中で焼結した。
その結果、ベース粉粒子は一層乃至２層程度に薄く焼結
して一体化され、ベース粉粒子と基材とは全く強固に結
合されていた。・図面の簡単な説明 第１図は本発明方法の混合粉散布過程を示す説明図、第
２図はその混合粉の散布状態を拡大して示す説明図、第
３図は本発明方法で得られる複合材料の一例の一部の拡
大図である。
して一体化され、ベース粉粒子と基材とは全く強固に結
合されていた。・図面の簡単な説明 第１図は本発明方法の混合粉散布過程を示す説明図、第
２図はその混合粉の散布状態を拡大して示す説明図、第
３図は本発明方法で得られる複合材料の一例の一部の拡
大図である。
ノ 符号、１・・・基材、２・・・混合物、２ａ・・・
ベース粉、２ｂ・・・配合粉、３・・・多孔質焼結層。
ベース粉、２ｂ・・・配合粉、３・・・多孔質焼結層。
Claims (1)
- １ ステンレス鋼板等の表面にオーステナイト系ステン
レス鋼粉若しくはフェライト系ステンレス鋼粉のうち、
一種若しくは二種類以上のベース粉と、このベース粉の
融点より低い融点を持つてベース粉と合金化するＮｉ基
合金粉との混合粉を散布し、その後、真空若しくは非酸
化性雰囲気中で前記ベース粉の融点より低く、かつ前記
Ｎｉ基合金粉の融点より高い温度で焼結することを特徴
とするステンレス鋼板等を基材とする複合材料の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18210881A JPS6057509B2 (ja) | 1981-11-13 | 1981-11-13 | ステンレス鋼板等を基材とする複合材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18210881A JPS6057509B2 (ja) | 1981-11-13 | 1981-11-13 | ステンレス鋼板等を基材とする複合材料の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5884973A JPS5884973A (ja) | 1983-05-21 |
| JPS6057509B2 true JPS6057509B2 (ja) | 1985-12-16 |
Family
ID=16112469
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18210881A Expired JPS6057509B2 (ja) | 1981-11-13 | 1981-11-13 | ステンレス鋼板等を基材とする複合材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6057509B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5812926A (en) * | 1991-09-03 | 1998-09-22 | General Electric Company | Process for hard facing a substrate |
| US7695808B2 (en) * | 2005-11-07 | 2010-04-13 | 3M Innovative Properties Company | Thermal transfer coating |
| JP6619946B2 (ja) * | 2014-03-31 | 2019-12-11 | オイレス工業株式会社 | 複層軸受の製造方法および複層軸受 |
| JP6381430B2 (ja) * | 2014-12-08 | 2018-08-29 | 大同メタル工業株式会社 | 摺動部材 |
| JP6705631B2 (ja) * | 2015-08-20 | 2020-06-03 | オイレス工業株式会社 | 複層摺動部材 |
-
1981
- 1981-11-13 JP JP18210881A patent/JPS6057509B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5884973A (ja) | 1983-05-21 |
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