(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
単一金属粉粒またはこれに他の金属あるいは化合物の粉体を配合した金属粉粒体と常温で結合機能を有し、加熱によって炭化するバインダーとを混練して金属粉粒が均一に分散した混練物とし、
この混練物を所要形状に成形処理し、この成型処理物をバインダーの炭化温度近傍に加熱して炭化し固結した金属成形体とし、
この炭化し固結した金属成形体の一部または全部を加熱溶融させることにより金属成形体を一体として金属結合する金属成形体の製造方法。
【請求項２】
常温で結合機能を有し、加熱によって炭化するバインダーと金属粉粒とを混練して金属粉粒が均一に分散した混練物とし、この混練物を基材と接して配置して、この混練物を成型加熱してバインダーを炭化し金属粉粒体を固結し、基材と接合した炭化固結金属成形体の一部また全部を加熱溶融させることにより、基材と金属成形体を一体として金属結合する金属成形体の製造方法。
【請求項３】
炭化し固結した金属成形体の溶融を通電加熱によって行う請求項１または請求項２に記載の金属成形体の製造方法。
【請求項４】
炭化し固結した金属成形体の溶融を誘導電流を含む電気抵抗加熱によって行う請求項３に記載の金属成形体の製造方法。
【請求項５】
固結のための炭素の一部または全部が、溶融した成形体に炭素成分として取込まれる請求項１から請求項４の何れかに記載の金属成形体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は金属ライニング複合体のような金属成形体の製造法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ライニング複合体の製造法としては、例えば、特公昭５３−７８９２号公報、特開昭５４−６８７５０号公報等に記載されているように鋳かけ肉盛り法が知られている。
【０００３】
この鋳かけ肉盛り法は、均一な厚みで、しかも、平坦なライニング層を有する複合体の製造に適したものであるが、垂直面を含む複雑な形状の面へのライニング層の形成への適用は金属部分が溶融して保形性を維持できなくなる可能性がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、金属粉粒物を用いてライニング層を形成するに当たり、保形性を充分に維持でき、複合体、単味成形体の形態、形状、それに大きさの如何に限らず、如何なる金属成形体の製造にも適用できる金属成形体の製造法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、単一金属粉粒またはこれに他の金属あるいは化合物の粉体を配合した金属粉粒体と、常温で結合機能を有し、加熱によって炭化するバインダーとを混練して金属粉粒が均一に分散した混練物とし、この混練物を所要形状に成形処理し、この成型処理物を、バインダーを炭化温度近傍に加熱して炭化し固結した金属成形体とし、この炭化し固結した金属成形体の一部または全部を加熱溶融させることにより金属成形体を一体として金属結合する金属成形体の製造方法である。
【０００６】
本発明に適用できる金属としては、炭化したバインダーと反応してその特性が極端に劣化するもの以外は、如何なる金属、合金でも適用できる。とくに、炭素と結合してその特性が向上する鉄鋼類の適用が最も望ましい。
【０００７】
金属の粉粒体としては、１０μｍから１００μｍ程度の粒度のものが、作業性、混練性の点から都合がよいが、これに小片、条等を任意に含むことができる。金属の粉粒体とバインダーとの混練物は、単一の成形体とするためには、任意の型に成形し、また、ライニング層の形成のためには、金属基材上に積層あるいは塗布する。  バインダーとしては、合成樹脂、タール、米粉、小麦粉、コーンスターチのような比較的低温、例えば、３００℃前後で炭素化するものをその成形の形態に応じてその粘度を調整して使用する。
【０００８】
バインダーの配合量は、金属成分の配合にもよるが、一次焼成後０．１〜５％の程度が、固化炭素の減少、崩壊の促進の点から望ましい。
【０００９】
また、金属粉粒体には、その付与特性に応じて、炭素、硫黄等の合金形成非金属元素やフラックスとなる成分を含ませることができる。例えば、酸化物を配合することによって、多孔質の固化物とすることができ、また、バインダー炭化物の減少、崩壊を促進する。
【００１０】
固化物は、通電可能であって、誘導電流を含む電気抵抗、アーク、電子ビーム等を、真空、雰囲気制御下で熱源として用いて加熱し、最終製品とすることができる。
【００１１】
また、通電による加熱とは別に、他の熱源も利用でき、レーザー、ガス炎を当てる場合も適用できる。加熱方法とワークの組合せによっては、局部的に溶融でき、酸化や凝集を防ぐことができ、その固化物は、切削が可能で、寸法精度を高めることができる。
【００１２】
本発明における混練物の固化に際しては、スクリーン、金型への適用も可能である。
【００１３】
本発明を金型の複雑表面におけるライニングに利用する場合、セラミック粒の二次圧媒を通して焼結体の溶落を支え防ぐ。圧力はライニング層を支えるのみであり、ゲージ圧力１気圧以下でよい。この場合、オートクレーブを使用することもできる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、ライニング層を有する複合体の製造に適用した実施例に基づいて具体的に説明する。
【００１５】
実施例１
バインダーとして市販の小麦粉を水で練ったものを使用し、表１に示す組成の合金粉末を金属粉末として使用し混練物を得た。これらの混練物を図１の（ａ）に示す基材１として軟鋼板の上に厚さ１０ｍｍ、広さ１００ｍｍ×１００ｍｍの寸法の混練物の積層２を形成し、これを５０℃〜３５０℃で加熱し、炭化固結金属成形体とした。この炭化固結金属成形体は、ハンドリングに耐える結合力を有するものであった。更にこれを、還元雰囲気の容器中で１３００℃で２Ｈｒ保持し、一部元の形状を残して鋼板上で溶融し、図１の（ｂ）に示すライニング層３を有する複合材を得ることができた。
【００１６】
【表１】
0003878316.tif 000002
実施例２
厚さ１０ｍｍ、広さ１００ｍｍ×１００ｍｍの寸法の軟鋼板の基材１のライニング不要な部分に耐火物の仕切４を配置し、実施例１で使用した混練物の積層２を厚さ１０ｍｍ、広さ８０ｍｍ×８０ｍｍの寸法に網目状に配置し、２５０℃〜３５０℃の条件で加熱し、格子網状の金属成形体を得た。その後、この粉末混合物層の上部に高周波誘導コイルを置き、１２ｋＷ、６６ｋＨｚの条件で、コイルに通電した。約２分後には混合物に液相が生じ始め、計５分間の加熱により、母材上に硬化層を形成できた。
【００１７】
実施例３
本発明を平面状以外の図３に示す円柱あるいは角柱の端面にライニング層を形成した例を示す。図３に示す円柱状基材１の側面に実施例１で得た混練物２を載置し、さらに、その側面にセラミックス粒５を配置した。このセラミックス粒５は混練物２を保持するためのものであるが、容器６と溶着しないための離型材の役割も果たす。このセラミックス粒５の外面に加熱雰囲気と形状を保持するためのカバー容器６を配置し、容器６の外側から加圧しながら加熱して、金属粉末を固結した。冷却後に容器６と未焼結のセラミックス粒５を除去することによって角柱状基材１の垂直側面にライニング層を有する複合体を得ることができた。
【００１８】
【発明の効果】
本発明によって以下の効果を奏する。
【００１９】
（１）如何なる形態、形状の金属成形体を簡単に得ることができる。
【００２０】
（２）混練によって均一な混合物を作ることができるので、如何なる種類の合金の成形体も得ることができる。
【００２１】
（３）比較的低温で焼成固化できるので、短期間、低コストで成形体を製造できる。
【００２２】
（４）焼成固化物は更に各種の炉内加熱（ＨＩＰを含む）によって焼結されるが、その外、焼成固化物は、炭素化されており、通電可能であるので、誘導電流を含む電気抵抗、アーク、電子ビーム等の適用によって加熱でき、簡単に金属体、金属複合体を得ることができる。
【００２３】
（５）焼成固化物は、それぞれの金属粒子が炭素化されたバインダーで包囲された状態にあるので、レーザー、ガス炎のような局部加熱源を当てた場合は、局部的に溶けた形態とすることができる。
【００２４】
（６）焼成固化物は切削可能であるので、精密加工品とすることができる。
【００２５】
（７）混練物中に、金属酸化物を混合することによって多孔質の焼成固化物を得ることも可能となる。
【００２６】
（８）混練物は、水平面体に限らず垂直面にも形成できるので立面へのライニングへの適用もできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示すもので、（ａ）は混練物の配置状態を示す。（ｂ）は混練物の溶融後の状態を示す。
【図２】本発明の第２の実施例を示すもので、金属成形体が基材上に格子網状のライニング層として形成された例を示す。
【図３】本発明の第３の実施例を示すもので、垂直面にライニングする例を示す。
【符号の説明】
１  基材      ２  混練物の積層      ３  金属成形体      ４  仕切
５  セラミック粒    ６  カバー容器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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