(57)【要約】研磨材を処理するための耐摩耗性部材が開示され、この部材は少なくとも一つの表面を有する金属の本体を含む。これは、貫通する穴のパターンを有する金属の型板が金属の本体の少なくとも一つの表面上に配置されていて、金属の型板の少なくとも一部を覆うように配置されたカバーが金属の型板から間隔をおいて配置され、それによりカバーと金属の型板の間に隙間が形成されていて、焼結するのに適した粉末材料が隙間を通して金属の型板における貫通穴の中に導入されていて、そして金属の本体、金属の型板、カバーおよび粉末材料が焼結加工によって共に接合されていることを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐摩耗性部材（１）を製造するための方法であって、これにおいて金属の本体（２）の少なくとも一つの表面に耐摩耗性の層が設けられ、以下の各工程：
貫通する穴（５）のパターンを有する金属の型板（３）を金属の本体（２）の少なくとも一つの表面上に配置すること；
金属の型板（３）の少なくとも一部を覆うカバー（４）を設け、そしてそのカバー（４）を金属の型板に対して間隔をおいて配置することによってカバー（４）と金属の型板（３）の間に隙間（７）を形成すること；
カバー（４）と金属の型板（３）の間の隙間（７）に粉末材料（６）を導入することによって、焼結するのに適したその粉末材料（６）を金属の型板の貫通穴（５）の中に充填すること；および
焼結加工において金属の本体（２）、金属の型板（３）、カバー（４）および粉末材料（６）を共に接合すること；
を含むことを特徴とする、前記方法。
【請求項２】
金属の型板（３）の耐摩耗性は焼結加工した後の金属粉末（６）の耐摩耗性よりも低いことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
金属の型板（３）は低炭素鋼から製造されていることを特徴とする、請求項１および２のいずれかに記載の方法。
【請求項４】
焼結加工は熱間等方圧プレスの加工であることを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
研磨材を処理するための耐摩耗性部材（１）であって、この耐摩耗性部材は少なくとも一つの表面を有する金属の本体（２）を含み、貫通する穴（５）のパターンを有する金属の型板（３）が金属の本体（２）の少なくとも一つの表面上に配置されていて、金属の型板（３）の少なくとも一部を覆うように配置されたカバー（４）が金属の型板（３）から間隔をおいて配置されていて、それによりカバー（４）と金属の型板（３）の間に隙間（７）が形成されていて、焼結するのに適した粉末材料（６）が隙間（７）を通して金属の型板（３）における貫通穴（５）の中に導入されていて、そして金属の本体（２）、金属の型板（３）、カバー（４）および粉末材料（６）が焼結加工によって共に接合されていることを特徴とする、前記耐摩耗性部材。
【請求項６】
金属の型板（３）と金属の本体（２）の間の距離は少なくとも３ミリメートルであることを特徴とする、請求項５に記載の耐摩耗性部材。
【請求項７】
貫通穴（５）は金属の型板（３）の表面積の少なくとも６０パーセントに及ぶことを特徴とする、請求項５または６に記載の耐摩耗性部材。
【請求項８】
金属の本体（２）は円柱状のローラー本体であることを特徴とする、請求項５から７のいずれかに記載の耐摩耗性部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属の本体の少なくとも一つの表面に耐摩耗性の層が設けられた耐摩耗性部材を製造するための方法に関する。この方法によれば、粉末冶金用の鋼が部材に付与され、それにより焼結加工に供したときに耐摩耗性の表面が得られる。その部材は平らな表面または湾曲した表面を有し、研磨材（abrasive materials）を扱うときに表面を保護する必要のあるあらゆる種類の用途において用いることができる。この方法は例えば、広範な摩耗に晒される様々なタイプの工具のために、または研磨材を輸送するためのコンベヤーの配置において、あるいは物質を圧潰するための設備において用いられるだろう。本発明はまた、本発明に係る方法によって製造される耐摩耗性部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、特に研磨材を圧潰するためのローラーが多くの関心を集めていて、それは、公知のローラーは性能や耐久性に不足していること、そして／または、製造するのに極めて費用がかかることによる。この種のローラーは特許文献において周知であり、例えば、米国特許６０８６００３号は二つの異なる粉末冶金用の鋼からなる耐摩耗性の層を焼結加工によってローラープレスのためのローラーの表面に付与する方法を記載している。粉末冶金用鋼を用いる利点は、微細なミクロ組織と小さくて良好に分布した炭化物のために、極めて高い含有量の硬質相と高い靭性を有する表面が得られることである。さらに、粉末冶金技術は他の技術によっては達成することが困難または不可能な硬質相の構造を可能にする。第一の材料を用いて六角タイルが予備成形され、それらはローラーの表面の最も大きな領域をカバーする表面上に置かれ、そして第二の材料がタイルの間に配置される。第一の材料が極めて高い含有量の炭化物を含み、そのために高い耐摩耗性を有するのに対して、第二の材料は炭化物の含有量が低く、そのために摩耗速度が大きいが靭性が高くもあり、すなわち、亀裂の伝播に対する耐性が高い。二つの材料の摩耗特性と機械的特性におけるこの相違により自生的な摩耗保護が得られ、そしてトランプ金属（微量添加金属）などを原因とする表面での破壊が回避されることが保証されるだろう。用いられる焼結加工は熱間等方圧プレス（ＨＩＰ）であり、これにおいては１０００バールを超える圧力と１０００℃を超える温度を適用することによって冶金粉末は１００パーセントの密度まで固められる。米国特許６０８６００３号における各々のタイルが個々の焼結加工と圧縮加工によって製造されるとして、各々のタイルをローラーの表面上に比較的高い精度で一個ずつ置かなければならないという事実のために、そして最後の焼結を行う前にローラーの全周をタイルで覆わなければならないので、そのようなローラーを製造することは極めて時間のかかるプロセスである。その結果、そのようなローラーを製造するにはかなりの費用がかかる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許６０８６００３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、製造コストが著しく低減される耐摩耗性部材を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
これは前置きの部分で述べた種類の方法によって得られ、この方法は以下の各工程を含むことによって特徴づけられる：
貫通する穴のパターンを有する金属の型板（template）を金属の本体の少なくとも一つの表面上に配置すること；
金属の型板の少なくとも一部を覆うカバーを設け、そしてそのカバーを金属の型板に対して間隔をおいて配置することによってカバーと金属の型板の間に隙間を形成すること；
カバーと金属の型板の間の隙間に粉末材料を導入することによって、焼結するのに適したその粉末材料を金属の型板の貫通穴の中に充填すること；および
焼結加工において金属の本体、金属の型板、カバーおよび粉末材料を共に接合すること。
【０００６】
これにより、迅速で安価かつ簡単なやり方で金属の本体を耐摩耗性の層で覆うことができるだろう。さらに、耐摩耗性のローラーを必要とする場合、そのようなローラーを焼結については単一の加工工程で製造することができ、それにより製造に要する時間をかなり短縮することができ、従って、そのようなローラーのためのコストも低減されるだろう。
【０００７】
金属の型板の耐摩耗性は、焼結した粉末材料の耐摩耗性よりもかなり低いことが好ましい。このように、金属の型板を摩耗に対して低い耐性を有する材料で製造することができ、高価で時間のかかる粉末技術は用いない。それにより、金属の型板は製造するのに容易で安価なものになるだろう。金属の型板は軟鋼または低炭素鋼のような炭素鋼で製造されるのが好ましい。
【０００８】
表面が十分な程度に確実に保護されるように、金属の本体の少なくとも主要な部分を覆う金属の型板の表面の少なくとも主要な部分をカバーが覆うのが好ましい。
金属の本体とカバーの間の距離は少なくとも３ミリメートルとすべきであり、それにより、これらの部品の間の空間に粉末材料を導入するための十分な空間が形成される。
【０００９】
耐摩耗性部材の摩耗を低減するのに必要な自生的な層が確実に形成されるためには、貫通穴の大きさと貫通穴どうしの間の距離は、処理すべき物質のタイプと大きさに依存するだろう。金属の型板は操作の際に扱われる研磨材（abrasive materials）に対して極めて低い耐摩耗性を有する普通炭素鋼（好ましくは軟鋼）から製造されるので、部材を操作する間に金属の型板は周囲の焼結した粉末材料よりもずっと速く摩耗するだろう。金属の型板が摩耗したときに焼結粉末材料の周囲に現れる領域は研磨材で埋められ、その研磨材はこれらの領域においてそれ自体に対して摩滅するだろう。
【００１０】
原理的には、金属の型板が摩耗するときに摩耗保護が行われる限りにおいて、貫通穴は考えられるあらゆる形状を有していてもよい。例えば、穴は円形、四角形または多角形であってよく、また互いに同じ距離をおいて配置されているか、あるいは様々な距離で配置されていてもよい。穴は、迅速で正確な方法であるレーザー切断によって設けてもよい。穴を打抜くことも一つの選択肢であり、特に大量の生産を行う場合にそれを行う。確実に有利な摩耗保護が行われるためには、穴が金属の型板の表面積の少なくとも６０パーセントに及ぶことが好ましい。
【００１１】
焼結は熱間等方圧プレス（ＨＩＰ）の加工によって行われるのが好ましく、というのは、この加工は粉末材料に対して優れた耐摩耗性を保証し、また金属の本体、金属の型板、カバーおよび粉末材料の間に強い接合をもたらすからである。金属の本体と金属の型板の間に緩衝層を用いてもよいが、この層は、より一層強い接合を得るために、そして／または、金属の本体と金属の型板のそれぞれについて用いることのできる合金をより広範囲なものにするために用いられる。
【００１２】
焼結される粉末材料は粉末冶金用鋼であり、これは摩耗に対して極めて高い耐性を得るために炭化物、窒化物、酸化物、ホウ化物またはケイ化物のような高融点粒子と混合してもよい。
【００１３】
以下において、本発明を特にローラープレス、ロールミルまたは類似の装置において用いるための耐摩耗性ローラーに関して説明する。そのような装置においては典型的に、粗鉱、セメント原料またはセメントクリンカーのような粒状物質が加工される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
本発明を、以下で図面を参照してさらに詳しく説明する。
【図１】図１は本発明に係る耐摩耗性ローラーの立体図を示す。
【図２】図２は図１に示すローラーの断面図を示す。
【図３】図３は本発明に係る耐摩耗性の層についての配置の二つの異なる態様を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１は本発明に係る方法によって製造された耐摩耗性ローラー１の立体図を示す。円柱状の金属の本体２の周りに管状の金属の型板３と管状の金属のカバー４が、同心になるように配置されている。この金属の本体２は、図２に示すように管状であってもよい。管状の金属の型板３の外径は管状のカバー４の内径よりも小さく、それによりこれら二つの部品の間に隙間７が形成される。隙間７の半径方向の大きさは、粉末材料６を隙間７の中に導入したときに粉末材料６が円柱状の金属の本体２の軸方向に沿って流動する程に十分に大きくなければならない。金属の本体２と金属の型板３の間に配置される緩衝層８は任意に設けられるが、この層はそれらの部品の間の結合を高めるために用いることができる。
【００１６】
図２は図１に示すローラーの中心線を含む垂直な面を通る断面図を示す。金属の型板３は鋼板から製造され、その中に穴５のパターンが切り出され、その後、それは（鋼板の厚さに応じて）熱間圧延と冷間圧延のいずれかに供され、それにより管状の金属の型板３が形成される。粉末材料６は粉末冶金用の鋼であり、これが金属の型板３とカバー４の間の隙間７の中に導入され、それにより金属の型板３における穴５が充填される。穴５と隙間７の両方が粉末材料６で満たされるだろう。隙間７の両端における閉止具（図示せず）により、焼結工程の前とその行程の間に粉末材料６が所定の位置に保持されることが保証されるだろう。穴５が粉末材料６で充填された後、集成体の全体について排気が行われ、次いで、集成体は焼結工程（好ましくは、熱間等方圧プレス工程（ＨＩＰ））に供され、これにより金属の本体２、金属の型板３、カバー４および粉末材料６は共に接合される。
【００１７】
カバー４は摩耗に対して極めて低い耐性を有する材料で製造されているので、耐摩耗性ローラー１を操作する間にカバー４はかなり速く摩滅するだろう。さらに、金属の型板３は焼結した粉末材料６に比べて摩耗に対してかなり低い耐性を有する材料で製造されていて、このことは、焼結した粉末材料６の周囲に溝が形成されることを意味する。これらの溝は、粉砕した物質の微細な粒子で効果的に埋められるだろう。それらの微細な粒子は溝の中で圧縮されて、必然的に表面上に有効に保持される。それにより、粉砕した物質が溝の中で微細な粒子に対して摩耗を行うときに、自生的な摩耗保護が行われる。この自生的な層の蓄積は焼結した粉末材料の好ましい配置によって増進されるので、金属の型板３における穴５が有利なやり方で配置されることが極めて重要である。加工すべき物質と溝の中の物質との間の摩擦が増大するために、この自生的な効果はローラーのさらなる摩耗を低減し、また処理量の増大にも寄与する。従って、耐摩耗性ローラー１の表面の最適な構造は、摩耗の低減と生産性の増大に対するその重要性に鑑みれば、処理操作のために顕著な利点をもたらすだろう。
【００１８】
図３は耐摩耗性の層についての配置の二つの異なる態様を示す。二つの示された部分における金属の型板３の異なるタイプの穴５はそれぞれ円形と多角形であるが、他の形状を有していてもよい。耐摩耗性ローラーの摩耗を低減するのに必要な自生的な層の形成を確実にするためには、焼結した粉末材料６からなる高度に耐摩耗性の領域を形成する穴５の形状および穴５どうしの間の距離は、加工すべき物質のタイプとサイズに依存するだろう。通常、穴５は金属の型板３の表面積の６０パーセントを超える領域に及ぶ。
【符号の説明】
【００１９】
１  耐摩耗性ローラー、  ２  金属の本体、  ３  金属の型板、  ４  カバー、  ５  貫通穴、  ６  粉末材料、  ７  隙間、  ８  緩衝層。
【図１】
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【図２】
2015528857.tif 000004
【図３】
2015528857.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成27年2月3日(2015.2.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐摩耗性ローラー部材（１）を製造するための方法であって、これにおいて金属の本体（２）の少なくとも一つの表面に耐摩耗性の層が設けられ、以下の各工程：
貫通する穴（５）のパターンを有する金属の型板（３）を金属の本体（２）の少なくとも一つの表面上に配置すること；
金属の型板（３）の少なくとも一部を覆うカバー（４）を設け、そしてそのカバー（４）を金属の型板に対して間隔をおいて配置することによってカバー（４）と金属の型板（３）の間に隙間（７）を形成すること；
カバー（４）と金属の型板（３）の間の隙間（７）に粉末材料（６）を導入することによって、焼結するのに適したその粉末材料（６）を金属の型板の貫通穴（５）の中に充填すること；および
焼結加工において金属の本体（２）、金属の型板（３）、カバー（４）および粉末材料（６）を共に接合すること；
を含み、焼結加工後、金属の型板（３）の耐摩耗性は金属粉末（６）の耐摩耗性よりも低いことを特徴とする、前記方法。
【請求項２】
金属の型板（３）は低炭素鋼から製造されていることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
焼結加工は熱間等方圧プレスの加工であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
研磨材を処理するための耐摩耗性ローラー部材（１）であって、この耐摩耗性ローラー部材は少なくとも一つの表面を有する金属の本体（２）を含み、貫通する穴（５）のパターンを有する金属の型板（３）が金属の本体（２）の少なくとも一つの表面上に配置されていて、金属の型板（３）の少なくとも一部を覆うように配置されたカバー（４）が金属の型板（３）から間隔をおいて配置されていて、それによりカバー（４）と金属の型板（３）の間に隙間（７）が形成されていて、焼結するのに適した粉末材料（６）が隙間（７）を通して金属の型板（３）における貫通穴（５）の中に導入されていて、そして金属の本体（２）、金属の型板（３）、カバー（４）および粉末材料（６）が焼結加工によって共に接合されていることを特徴とする、前記耐摩耗性ローラー部材。
【請求項５】
金属の型板（３）と金属の本体（２）の間の距離は少なくとも３ミリメートルであることを特徴とする、請求項４に記載の耐摩耗性ローラー部材。
【請求項６】
貫通穴（５）は金属の型板（３）の表面積の少なくとも６０パーセントに及ぶことを特徴とする、請求項４または５に記載の耐摩耗性ローラー部材。
【請求項７】
金属の本体（２）は円柱状のローラー本体であることを特徴とする、請求項４から６のいずれかに記載の耐摩耗性ローラー部材。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、金属の本体の少なくとも一つの表面に耐摩耗性の層が設けられた耐摩耗性ローラー部材を製造するための方法に関する。この方法によれば、粉末冶金用の鋼が部材に付与され、それにより焼結加工に供したときに耐摩耗性の表面が得られる。その部材は平らな表面または湾曲した表面を有し、研磨材（abrasive materials）を扱うときに表面を保護する必要のあるあらゆる種類の用途において用いることができる。この方法は例えば、広範な摩耗に晒される様々なタイプの工具のために、または研磨材を輸送するためのコンベヤーの配置において、あるいは物質を圧潰するための設備において用いられるだろう。本発明はまた、本発明に係る方法によって製造される耐摩耗性ローラー部材に関する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
本発明の目的は、製造コストが著しく低減される耐摩耗性ローラー部材を提供することである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
これは前置きの部分で述べた種類の方法によって得られ、この方法は以下の各工程を含むことによって特徴づけられる：
貫通する穴のパターンを有する金属の型板（template）を金属の本体の少なくとも一つの表面上に配置すること；
金属の型板の少なくとも一部を覆うカバーを設け、そしてそのカバーを金属の型板に対して間隔をおいて配置することによってカバーと金属の型板の間に隙間を形成すること；
カバーと金属の型板の間の隙間に粉末材料を導入することによって、焼結するのに適したその粉末材料を金属の型板の貫通穴の中に充填すること；および
焼結加工において金属の本体、金属の型板、カバーおよび粉末材料を共に接合し、焼結加工後、金属の型板（３）の耐摩耗性は金属粉末（６）の耐摩耗性よりも低くなること。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
耐摩耗性ローラー部材の摩耗を低減するのに必要な自生的な層が確実に形成されるためには、貫通穴の大きさと貫通穴どうしの間の距離は、処理すべき物質のタイプと大きさに依存するだろう。金属の型板は操作の際に扱われる研磨材（abrasive materials）に対して極めて低い耐摩耗性を有する普通炭素鋼（好ましくは軟鋼）から製造されるので、部材を操作する間に金属の型板は周囲の焼結した粉末材料よりもずっと速く摩耗するだろう。金属の型板が摩耗したときに焼結粉末材料の周囲に現れる領域は研磨材で埋められ、その研磨材はこれらの領域においてそれ自体に対して摩滅するだろう。
【国際調査報告】
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2015528857.tif 000008