(57)【要約】【課題】溶融亜鉛合金液や溶融アルミニウム合金液に対する耐腐食性をさらに改善した金属部品の表面処理方法を得る。【解決手段】金属母材３５の表面に、コバルト基合金材料からなる粉末にＷ，Ｍｏを加えた金属粉末を、プラズマ粉体溶接にて肉盛りし、ライニング層３６を形成する金属部品の表面処理方法。コバルト基合金材料としては、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｆｅ合金材料、Ｃｏ−Ｃｒを主成分とする合金材料を好適に使用することができる。ライニング層３６の表面をスケーリング処理して金属酸化膜を形成すればより効果的である。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属部品の表面に、コバルト基合金材料からなる粉末にＷ，Ｍｏを加えた金属粉末を、プラズマ粉体溶接にて肉盛りし、ライニング層を形成することを特徴とする金属部品の表面処理方法。
【請求項２】
前記コバルト基合金材料はＣｏ−Ｃｒ−Ｆｅ合金材料又はＣｏ−Ｃｒを主成分とする合金材料であることを特徴とする請求項１に記載の金属部品の表面処理方法。
【請求項３】
前記ライニング層の表面をスケーリング処理して金属酸化膜を形成することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の金属部品の表面処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属部品の表面処理方法、特に、溶融金属中での耐腐食性を要求される金属部品の表面処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、溶融亜鉛合金めっき液中あるいは溶融アルミニウム合金めっき液中に配置されるシンクロールや、アルミダイキャストに際して溶融アルミニウムを金型に供給するスリーブには高度な耐腐食性が要求されていた。そこで、本願出願人は、特許文献１に記載されているように、アルミニウム合金めっき浴中での耐腐食性、耐摩耗性に優れた金属部品の表面処理方法を開発した。
【特許文献１】特許第３２９１１２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、溶融亜鉛合金液や溶融アルミニウム合金液に対する耐腐食性をさらに改善した金属部品の表面処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
前記目的を達成するため、本発明の一形態である金属部品の表面処理方法は、
金属部品の表面に、コバルト基合金材料からなる粉末にＷ，Ｍｏを加えた金属粉末を、プラズマ粉体溶接にて肉盛りし、ライニング層を形成することを特徴とする。さらに、前記ライニング層の表面をスケーリング処理して金属酸化膜を形成してもよい。コバルト基合金材料としては、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｆｅ合金材料又はＣｏ−Ｃｒを主成分とする合金材料を好適に使用することができる。
【発明の効果】
【０００５】
以上の表面処理を施した金属部品は、溶融亜鉛合金液や溶融アルミニウム合金液に対して体積減や板厚減をほとんど生じることがなく、耐腐食性が極めて良好である実験結果を示した。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明に係る金属部品の表面処理方法の実施例について添付図面を参照して説明する。
【０００７】
（金属部品、図１及び図２参照）
図１に、アルミダイキャストのための金型１０と、金型１０に溶融アルミニウム合金を供給するためのスリーブ１５を示す。金型１０は固定型１０ａと可動型１０ｂとからなり、矢印Ａ方向に型締めされる。スリーブ１５は一般的にＳＫＤ６１に窒化処理を施したものが使用されている。スリーブ１５には開口１５ａから溶融アルミニウム合金が流し込まれ、溶融アルミニウム合金はプランジャ１６にて金型１０のキャビティに供給される。
【０００８】
スリーブ１５においては、溶融アルミニウム合金の流し込みを繰り返すことにより、特に開口１５ａの下部であるＢ領域に、溶損、ヒートクラックが発生したり、焼付きなどの問題を生じている。そこで、少なくとも領域Ｂあるいはスリーブ１５の全内周部分に以下に説明する本発明に係る表面処理を施すこととした。
【０００９】
図２に、シンクロール２０を示す。一般に、鋼板に亜鉛合金めっきを施すには、鋼板をスナウトから溶融亜鉛合金めっき浴槽に投入し、めっき浴中で搬送した後にスナップロールによって浴槽から引き上げている。シンクロール２０は、例えばＳＵＳ３１６Ｌからなり、鋼板をめっき浴中で搬送するための部材である。このようなシンクロール２０やスナップロールにあっては溶融亜鉛合金めっき液に対する耐腐食性が要求され、以下に説明する本発明に係る表面処理を施すこととした。シンクロール２０に対しては、ロール表面部分に加えて、軸部分２１やその軸受けにも本発明に係る表面処理を施すことが好ましい。
【００１０】
（表面処理の金属材料）
本発明に係る表面処理方法は、前記ＳＫＤ６１やＳＵＳ３１６Ｌなどを母材として、その表面に、コバルト基合金材料からなる粉末にＷ，Ｍｏを加えた金属粉末をプラズマ粉体溶接にて肉盛りし、ライニング層を形成する。得られたライニング層の表面をバーナで加熱するスケーリング処理し、金属酸化膜を形成してもよい。スケーリング処理で形成されるのは、Ｃｏ，Ｗ，Ｍｏなどの酸化膜であり、保護層として機能する。
【００１１】
以下に示す浸漬実験のため、金属粉末の第１例として、３５ｖｏｌ％のＣｏ−Ｃｒ合金に６０ｖｏｌ％のＷ及び５ｖｏｌ％のＭｏを加えて＃１００〜２５０の混合粉末としたものを用意した。金属粉末の第２例として、３５ｖｏｌ％のＣｏ−Ｃｒ−Ｆｅ合金（Ｃｏ：５０ｖｏｌ％、Ｃｒ：３０ｖｏｌ％、Ｆｅ：２０ｖｏｌ％）に６０ｖｏｌ％のＷ及び５ｖｏｌ％のＭｏを加えて＃１００〜２５０の混合粉末としたものを用意した。なお、Ｗは約３０〜８０ｖｏｌ％の範囲で加えることができ、Ｍｏは約１〜２０ｖｏｌ％の範囲で加えることができる。
【００１２】
（プラズマ粉体溶接法、図３参照）
ここで、プラズマ粉体溶接法について説明する。プラズマ粉体溶接法は、図３に示すように、溶接トーチ３０の中心孔３１にタングステン電極３２を設け、中心孔３１にアルゴンガスを供給してガスプラズマを発生させる。溶接トーチ３０の先端からはパイロットアークＰａ及びメインアークＭａが噴出する。同時に、溶接トーチ３０の粉末供給孔３３から前記金属粉末を供給する。この金属粉末はメインアークＭａによって溶融し、母材３５の表面に容着し、ライニング層３６が形成される。また、溶接トーチ３０のガス供給孔３４からはシールドガス（通常、アルゴンガス）が供給される。
【００１３】
このようなプラズマ粉体溶接法は、他の溶接法（被覆アーク溶接、ディグ溶接、ミグ溶接、サブマージ溶接、ガス溶接）と比較して、以下の特徴を有している。
（１）母材への溶け込み深さが小さく、希釈率は通常５％以下である。従って、１層で目標の化学成分の肉盛り金属が得られる。
（２）肉盛り材料として粉末を用いるため、材料をワイヤやロッドに形成する必要がなく、一般金属の各種炭化物を主成分とする超硬複合合金の肉盛りも容易に行うことができ、炭化物含有量の調整も自由である。
（３）アルゴンガス中での自動溶接であるため、ブローホールなどの欠陥が少ない。
（４）溶融溶接であるため、母材との結合は冶金結合であり、剥離などの問題はない。
【００１４】
（浸漬試験結果、図４〜図７参照）
次に、ＳＳ４００を母材として前記金属材料の第１例及び第２例を用いてそれぞれプラズマ粉体溶接法にてライニング層を形成して試験片とし、溶融亜鉛合金めっき浴中及び溶融アルミニウム合金めっき浴中へ浸漬した。試験片はライニング層を縦４５ｍｍ、横１５ｍｍ、厚さ５ｍｍに切り出したものである。
【００１５】
図４は、試験片を５８０℃のＡｌ：５５ｖｏｌ％−Ｚｎ：４５ｖｏｌ％の溶融亜鉛合金めっき浴中へ７日間浸漬したときの体積減を示し、図５は同条件での板厚減を示す。図６は、試験片を６５０℃のＡｌ：９０ｖｏｌ％−Ｓｉ：１０ｖｏｌ％の溶融アルミニウム合金めっき浴中へ７日間浸漬したときの体積減を示し、図７は同条件での板厚減を示す。
【００１６】
比較のために、従来例として、ステライトＮｏ．１、Ｎｏ．６、Ｎｏ．２１、ＳＵＳ３１６Ｌのいずれも表面処理されていない試験片の浸漬結果も示す。さらに、特許文献１に記載されている表面処理を施した試験片の浸漬結果も示す。具体的には、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｆｅ合金材料からなる粉末をプラズマ粉体溶接法にて肉盛りした試験片、及び、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｆｅ合金材料にＣｒ3−Ｃ2を加えた金属粉末をプラズマ粉体溶接法にて肉盛りした試験片の浸漬結果も示す。
【００１７】
図４〜図７に明らかなように、本発明例ではいずれも体積減、板厚減は０であり、すぐれた耐腐食性を示した。さらに、前記ライニング層の表面を酸素バーナーで少なくとも６００℃で５分程度スケーリング処理した試験片にあってはより好ましい耐腐食性を示した。
【００１８】
（他の実施例）
なお、本発明に係る金属部品の表面処理方法は前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。
【００１９】
特に、プラズマ粉体溶接の材料であるＣｏ−Ｃｒ−Ｆｅ合金材料は、Ｃｏ：５０ｖｏｌ％−Ｃｒ：３０ｖｏｌ％−Ｆｅ：２０ｖｏｌ％の組成以外に種々の組成のものを使用することができる。
【００２０】
また、本発明は、前記実施例に示したスリーブやシンクロールのみでなく、溶融亜鉛合金液や溶融アルミニウム合金液に対する耐腐食性を要求される金属部品に幅広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施対象となるアルミダイキャスト用スリーブと金型を示す断面図である。
【図２】本発明の実施対象となるシンクロールを示す正面図である。
【図３】プラズマ粉体溶接法の説明図である。
【図４】亜鉛合金めっき浴中への浸漬試験結果を示すグラフであり、体積減を示す。
【図５】亜鉛合金めっき浴中への図４と同じ条件での浸漬試験結果を示すグラフであり、板厚減を示す。
【図６】アルミニウム合金めっき浴中への他の条件での浸漬試験結果を示すグラフであり、体積減を示す。
【図７】アルミニウム合金めっき浴中への図６と同じ条件での浸漬試験結果を示すグラフであり、板厚減を示す。
【符号の説明】
【００２２】
１５…スリーブ
２０…シンクロール
３０…溶接トーチ
３５…母材
３６…ライニング層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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