(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホウ化物析出ＮｉまたはＣｏ合金粉末を含むビレットを母材とし、減面率７５％以上の熱間加工、または９８ＭＰａ以上、かつ２ｓｅｃ以上の熱間据込み加工することを特徴とするホウ化物析出ＮｉまたはＣｏ合金粉末の固化成形方法。
【請求項２】
Ｎｉ，Ｃｏ基の粉末もしくはバルク材の少なくとも１種と、ホウ化物を含む粉末からなるビレットを母材とし、減面率７５％以上の熱間加工、または９８ＭＰａ以上、かつ２ｓｅｃ以上の熱間据込み加工することを特徴とするホウ化物析出ＮｉまたはＣｏ合金粉末の固化成形方法。
【請求項３】
鋼材層とホウ化物析出ＮｉまたはＣｏ合金層を含む２層以上のクラッド材を減面率７５％以上の熱間加工、または９８ＭＰａ以上、かつ２ｓｅｃ以上の熱間据込み加工することを特徴とするホウ化物析出ＮｉまたはＣｏ合金粉末の固化成形方法。
【請求項４】
請求項１〜３記載の減面率７５％以上の熱間加工、または９８ＭＰａ以上、かつ２ｓｅｃ以上の熱間据込み加工における加熱温度を、ホウ化物が全量析出する温度未満とすることを特徴とするホウ化物析出ＮｉまたはＣｏ合金粉末の固化成形方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐食性、耐摩耗性に優れたホウ化物析出ＮｉまたはＣｏ合金粉末の固化成形方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば、特開平６−７１４０６号公報や特開昭５６−１６１８６３号公報に開示されているように、ボロンを含むＦｅ，Ｎｉ，Ｃｏ基の自溶性合金（含むサーメット）などのホウ化物析出合金粉末を焼結、溶射、肉盛りし使用する方法が開示されている。これらホウ化物析出合金粉末を焼結、溶射、肉盛りにて作製した部品や金型などは、耐摩耗性、耐食性、高温強度に優れた特性を有していることが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ホウ化物析出合金は熱間加工が非常に難しいため、従来は焼結、溶射、肉盛りといった方法が取られて来た。しかし、これらの方法で作製されたホウ化物析出合金層にはポアが発生したり、溶射、肉盛り層の界面で剥離を起こすなど、密着性の悪さが大きな課題であった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上述したような問題を解消するために、発明者らは鋭意開発を進めた結果、耐食性、耐摩耗性に優れたホウ化物析出ＮｉまたはＣｏ合金の固化成形方法を提供するものである。その発明の要旨とするとろは、
（１）ホウ化物析出ＮｉまたはＣｏ合金粉末を含むビレットを母材とし、減面率７５％以上の熱間加工、または９８ＭＰａ以上、かつ２ｓｅｃ以上の熱間据込み加工することを特徴とするホウ化物析出ＮｉまたはＣｏ合金粉末の固化成形方法。
（２）Ｎｉ，Ｃｏ基の粉末もしくはバルク材の少なくとも１種と、ホウ化物を含む粉末からなるビレットを母材とし、減面率７５％以上の熱間加工、または９８ＭＰａ以上、かつ２ｓｅｃ以上の熱間据込み加工することを特徴とするホウ化物析出ＮｉまたはＣｏ合金粉末の固化成形方法。
【０００５】
（３）鋼材層とホウ化物析出ＮｉまたはＣｏ合金層を含む２層以上のクラッド材を減面率７５％以上の熱間加工、または９８ＭＰａ以上、かつ２ｓｅｃ以上の熱間据込み加工することを特徴とするホウ化物析出ＮｉまたはＣｏ合金粉末の固化成形方法。
（４）前記（１）〜（３）記載の減面率７５％以上の熱間加工、または９８ＭＰａ以上、かつ２ｓｅｃ以上の熱間据込み加工における加熱温度を、ホウ化物が全量析出する温度未満とすることを特徴とするホウ化物析出ＮｉまたはＣｏ合金粉末の固化成形方法にある。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明に係る減面率７５％以上の熱間加工とは、減面率７５％以上の熱間圧延、熱間鍛造および熱間押出しを言い、また、９８ＭＰａ以上、かつ２ｓｅｃ以上の熱間据込み加工とは、コンテナやダイスの中にビレットを挿入し、圧縮しながら成形する方法をいう。これらの方法による固化成形は、熱間での塑性加工を伴うため、内部ポア無くすることができ、また、基層との界面の密着性が改善される。さらに、焼結やＨＩＰのように緻密化過程で凝集される原料粉末界面部分の酸化物による耐食性や強度への悪影響もない。また、加熱温度をホウ化物が全量析出する温度未満とすることで、ホウ化物の粗大化を防ぎ良好な熱間加工性を維持することができる。
【０００７】
しかし、減面率７５％未満の熱間加工ないし、９８ＭＰａ未満、または２ｓｅｃ未満の熱間据込み加工では、ホウ化物析出ＮｉまたはＣｏ合金層でのポアの発生、および基層との界面の密着性が十分改善されず、耐摩耗性、耐食性、および高温強度が十分得られないことから、その下限を減面率７５％および９８ＭＰａ、２ｓｅｃとした。しかも、加熱温度をホウ化物が全量析出する温度未満とすることでホウ化物の粗大化を防ぎ良好な熱間加工性を維持することが出来るものである。なお、金属粉末とホウ化物粉末の混合粉を用いると、両者の界面での拡散が起こりにくく、また、前処理として混合やメカニカルアロイング等の追加的な処理を必要とするため、ホウ化物析出ＮｉまたはＣｏ合金粉末を用いることが好ましい。さらに、固体潤滑剤等も粉末間の結着性を劣化させるため、含めない方が好ましい。
【０００８】
【実施例】
以下、本発明について実施例によって具体的に説明する。
ホウ化物析出合金粉末組成として、Ｎｉ−１０Ｃｒ−４０Ｍｏ−２Ｂ、Ｃｏ−１０Ｃｒ−１５Ｗ−２Ｂなる粉末を真空誘導溶解炉にて溶解し、出湯温度１５００℃、噴霧圧４ＭＰａなるＡｒガスアトマイズを行ない、３００μｍ以下に分級し、φ１５０×４００Ｌのステンレス容器の中心にφ５０のＳＣＭ４４０、その周りにガスアトマイズにより作製したホウ化物析出合金粉末を充填し、脱気、封入なるキャニングを行ない、加熱温度９００〜１２００℃で、φ１５０からφ５０に１９６ＭＰａで熱間押出し加工、ないしは、加熱温度１０００℃で、φ１５０からφ５０に１９６ＭＰａ、かつ７ｓｅｃの熱間据込み加工を行った。
【０００９】
一方、比較材として、実施例と同様に、ホウ化物析出合金粉末組成として、Ｎｉ−１０Ｃｒ−４０Ｍｏ−２Ｂ、Ｃｏ−１０Ｃｒ−１５Ｗ−２Ｂなる粉末を真空誘導溶解炉にて溶解し、出湯温度１５００℃、噴霧圧４ＭＰａなるＡｒガスアトマイズを行ない、４４μｍ〜１０５μｍ以下に分級し、厚さ２０ｍｍにガスフレーム溶射しガスバーナーにて再溶融処理を行った後試験片を採取した。
【００１０】
上記方法で作製した試験片のホウ化物析出合金層、基層の境界部のミクロ観察を行った。ホウ化物径については、ホウ化物析出合金層から採取した試験片を希王水にて腐食し、ミクロ観察による画像解析を行ない、また、熱間加工性については、加工フォーマスター試験機による５０％加工後のわれの有無、内部ポアについては、ミクロ観察によるホウ化物析出合金層内部でポアの有無を観察、界面密着性については、ミクロ観察によるホウ化物析出合金層と基層との境界部の割れ、剥離の有無を観察した。Ｎｉ−１０Ｃｒ−４０Ｍｏ−２Ｂの結果を表１、Ｃｏ−１０Ｃｒ−１５Ｗ−２Ｂの結果を表２にそれぞれ示す。
【００１１】
【表１】
0004223201.tif 000002
【００１２】
【表２】
0004223201.tif 000003
【００１３】
表１〜２に試験片製造条件およびその結果であるホウ化物径、熱間加工性、ホウ化物析出合金層のポアおよび境界部の割れ、剥離の状況を示す。この試験に使用した粉末のホウ化物が全量析出する温度はＤＳＣ（示差熱分析装置）の結果によればＮｉ−１０Ｃｒ−４０Ｍｏ−２Ｂが１２５０℃、Ｃｏ−１０Ｃｒ−１５Ｗ−２Ｂが１３００℃である。
なお、熱間加工性：○割れなし、△ミクロの割れあり、×外観の割れあり、で評価し、また、ホウ化物析出合金層のポア：○１０個以下、△１１〜１００個、×１０１個以上（２００×２００μｍの観察視野の中のポアの数）、さらに、界面の割れ、剥離：○５％以下、△５〜１０％、×１０％以上（基層との界面の周長における、割れ、剥離の認められた周長の割合）で示した。
【００１４】
表１〜２において、Ｎｏ．１〜９は本発明例であり、Ｎｏ．１０は比較例である。比較例Ｎｏ．１０は、固化成形方法が溶射法に基づくものであり、ホウ化物析出合金層のポアは非常に多く、また、界面の割れ、剥離が認められる。これに対し、Ｎｏ．１〜９の本発明例においては、いずれもホウ化物析出合金層のポアが少なく、かつ界面の割れ、剥離の少ないことが分かる。
【００１５】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明により耐食性、耐摩耗性に優れた材料を作製することが出来る工業的に極めて優れた効果を奏するものである。