JP2563065B2 - 銅合金のライニング方法 - Google Patents
銅合金のライニング方法Info
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- JP2563065B2 JP2563065B2 JP5142619A JP14261993A JP2563065B2 JP 2563065 B2 JP2563065 B2 JP 2563065B2 JP 5142619 A JP5142619 A JP 5142619A JP 14261993 A JP14261993 A JP 14261993A JP 2563065 B2 JP2563065 B2 JP 2563065B2
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B14/00—Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
- C04B14/38—Fibrous materials; Whiskers
- C04B14/46—Rock wool ; Ceramic or silicate fibres
- C04B14/4643—Silicates other than zircon
- C04B14/4675—Silicates other than zircon from slags
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、摺動面等のように耐摩
耗性又は／及び耐焼付性が要求される箇所に、銅合金を
ライニングする方法に関する。
耗性又は／及び耐焼付性が要求される箇所に、銅合金を
ライニングする方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、摺動面に銅合金をライニングする
方法として、以下に示すようなものが知られている。 （１） 焼結法：素材表面に銅合金粉末を層状に供給
し、これを焼結してライニング層を形成する方法。密度
を向上させるためには焼結とプレスが交互に繰り返され
る。 （２） 溶接肉盛法：銅合金溶接棒を用いて、フラック
スを塗布した素材表面に肉盛溶接によってライニングす
る方法。 （３） 大気中鋳造法：ライニング部を銅合金溶湯を溜
めておく鋳型形状としておき、その表面にフラックスを
塗布後、大気中で銅合金を溶解鋳造してライニング層を
形成する方法。 （４） 雰囲気炉中溶解法：鋳型形状にしたライニング
部の上に、銅合金素材（丸棒等）を乗せた状態で還元性
雰囲気の炉中に装入し、銅合金を溶解させてライニング
層を形成する方法。この方法においても通常はライニン
グ面にフラックスを塗布する。 （５） 拡散接合法：予めライニングする部分の形状に
成形した銅合金板をライニング面に乗せて、低加圧状態
で雰囲気炉中で溶融温度以下の温度に加熱し、拡散接合
によって銅合金をライニングする方法。
方法として、以下に示すようなものが知られている。 （１） 焼結法：素材表面に銅合金粉末を層状に供給
し、これを焼結してライニング層を形成する方法。密度
を向上させるためには焼結とプレスが交互に繰り返され
る。 （２） 溶接肉盛法：銅合金溶接棒を用いて、フラック
スを塗布した素材表面に肉盛溶接によってライニングす
る方法。 （３） 大気中鋳造法：ライニング部を銅合金溶湯を溜
めておく鋳型形状としておき、その表面にフラックスを
塗布後、大気中で銅合金を溶解鋳造してライニング層を
形成する方法。 （４） 雰囲気炉中溶解法：鋳型形状にしたライニング
部の上に、銅合金素材（丸棒等）を乗せた状態で還元性
雰囲気の炉中に装入し、銅合金を溶解させてライニング
層を形成する方法。この方法においても通常はライニン
グ面にフラックスを塗布する。 （５） 拡散接合法：予めライニングする部分の形状に
成形した銅合金板をライニング面に乗せて、低加圧状態
で雰囲気炉中で溶融温度以下の温度に加熱し、拡散接合
によって銅合金をライニングする方法。
【０００３】また、特公平２−５６４２６号公報には、
減圧チャンバー内で鉄鋼系材料の表面にレーザを熱源と
して銅又は銅合金粉末を溶射する減圧レーザ溶射によ
り、コーティングを行う方法が記載されている。以上の
ような方法が、銅合金のライニング法として、従来、行
われているが、真空炉を用いて、鋳型形状とした鉄基材
料の上に銅合金部材を乗せた状態で、減圧下でフラック
スを用いることなく銅合金をライニングする方法は調査
した範囲では見あたらない。
減圧チャンバー内で鉄鋼系材料の表面にレーザを熱源と
して銅又は銅合金粉末を溶射する減圧レーザ溶射によ
り、コーティングを行う方法が記載されている。以上の
ような方法が、銅合金のライニング法として、従来、行
われているが、真空炉を用いて、鋳型形状とした鉄基材
料の上に銅合金部材を乗せた状態で、減圧下でフラック
スを用いることなく銅合金をライニングする方法は調査
した範囲では見あたらない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記の従来の方法は、
つぎのような問題点を有している。 （１） 焼結法：０．２％以上の炭素を含む鉄基材料
（例えば鋳鉄）は、銅合金との濡れ性が悪いため、焼結
後に十分な密着強度が得られないという問題がある。密
着強度を向上するためには、銅合金粉末の中に硬ろう粉
末を混ぜて焼結する方法（特公昭６０−３６４４１号公
報参照）や、硬ろうで溶融めっき後に焼結する方法（特
公昭６０−８２８２号公報参照）等が行われている。ま
た、焼結したライニング層はポーラスであるため耐圧強
度が劣るといった問題もある。 （２） 溶接肉盛法：銅合金を高温で溶融させてライニ
ングするため、鉛青銅のように鉛、錫などの低融点成分
を含む銅合金ではそれらが蒸発してしまい、良好な摺動
特性が得られないという問題がある。また、銅合金溶融
時に酸化物等を巻き込むという問題がある。 （３） 大気中鋳造法：銅合金を高温溶解して保持する
ので、低融点成分の蒸発が問題であり、酸化物等の巻き
込みに対しても注意が必要である。また、通常はフラッ
クスを使用するため、フラックスの塗布、ライニング後
のフラックス除去などが煩雑である。設備としては銅合
金の溶解炉が必要であり、作業環境も悪い。 （４） 雰囲気炉中溶解法：還元性雰囲気中で銅合金を
加熱溶解させるため、良好な接合強度が得られるが、雰
囲気を厳密に管理する必要があり、さらに、通常はフラ
ックスを使用するため、上記の鋳造法と同様に煩雑さを
伴う。 （５） 拡散接合法：拡散接合で鉄基材料と銅合金を十
分な密着強度で接合するためには、焼結法と同様に、銅
合金と鉄基材料の濡れ性を硬ろう材のめっきなどにより
改善しておく必要がある。
つぎのような問題点を有している。 （１） 焼結法：０．２％以上の炭素を含む鉄基材料
（例えば鋳鉄）は、銅合金との濡れ性が悪いため、焼結
後に十分な密着強度が得られないという問題がある。密
着強度を向上するためには、銅合金粉末の中に硬ろう粉
末を混ぜて焼結する方法（特公昭６０−３６４４１号公
報参照）や、硬ろうで溶融めっき後に焼結する方法（特
公昭６０−８２８２号公報参照）等が行われている。ま
た、焼結したライニング層はポーラスであるため耐圧強
度が劣るといった問題もある。 （２） 溶接肉盛法：銅合金を高温で溶融させてライニ
ングするため、鉛青銅のように鉛、錫などの低融点成分
を含む銅合金ではそれらが蒸発してしまい、良好な摺動
特性が得られないという問題がある。また、銅合金溶融
時に酸化物等を巻き込むという問題がある。 （３） 大気中鋳造法：銅合金を高温溶解して保持する
ので、低融点成分の蒸発が問題であり、酸化物等の巻き
込みに対しても注意が必要である。また、通常はフラッ
クスを使用するため、フラックスの塗布、ライニング後
のフラックス除去などが煩雑である。設備としては銅合
金の溶解炉が必要であり、作業環境も悪い。 （４） 雰囲気炉中溶解法：還元性雰囲気中で銅合金を
加熱溶解させるため、良好な接合強度が得られるが、雰
囲気を厳密に管理する必要があり、さらに、通常はフラ
ックスを使用するため、上記の鋳造法と同様に煩雑さを
伴う。 （５） 拡散接合法：拡散接合で鉄基材料と銅合金を十
分な密着強度で接合するためには、焼結法と同様に、銅
合金と鉄基材料の濡れ性を硬ろう材のめっきなどにより
改善しておく必要がある。
【０００５】また、前記の特公平２−５６４２６号公報
記載の鉄鋼系材料への銅合金等のコーティング方法は、
銅又は銅合金粉末を溶射するものであり、本発明とは構
成及び作用を異にしている。
記載の鉄鋼系材料への銅合金等のコーティング方法は、
銅又は銅合金粉末を溶射するものであり、本発明とは構
成及び作用を異にしている。
【０００６】以上の従来法の問題点等をまとめると、ラ
イニングされた銅合金の特性に関しては密着強度の不
足、低融点成分の蒸発による量の減少、耐圧性の不足な
どがあげられる。また、施工面ではできるだけ簡便な方
法で、しかも品質を安定化することが課題である。本発
明は、これらを解決するためになされたものである。
イニングされた銅合金の特性に関しては密着強度の不
足、低融点成分の蒸発による量の減少、耐圧性の不足な
どがあげられる。また、施工面ではできるだけ簡便な方
法で、しかも品質を安定化することが課題である。本発
明は、これらを解決するためになされたものである。
【０００７】本発明の目的は、主要設備は真空炉のみで
よく、施工方法が簡便であり、かつ、表面清浄化効果に
よる接合強度が大きく、しかも、フラックス無しで施工
することができる銅合金のライニング方法を提供するこ
とにある。
よく、施工方法が簡便であり、かつ、表面清浄化効果に
よる接合強度が大きく、しかも、フラックス無しで施工
することができる銅合金のライニング方法を提供するこ
とにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段及び作用】上記の目的を達
成するために、本発明の銅合金のライニング方法は、図
１に示すように、鋳型形状とした鉄基材料１０の上に銅
合金部材１２を乗せた状態で、真空熱処理炉又は真空加
熱炉（以下、真空炉という）中に装入し、減圧（高真
空）下で銅合金部材１２を加熱した後、炉内圧を上昇さ
せてから炉内温度を上昇させて、銅合金を溶解し、図２
に示すように、鉄基材料１０の上に銅合金を溶融接合さ
せることを特徴としている。１４は溶融接合された銅合
金１６は鋳型部である。上記の方法において、銅合金部
材の形状は鋳型部１６との接触面積の小さいものであれ
ばよいが、とくに銅合金丸棒とするのが望ましい。
成するために、本発明の銅合金のライニング方法は、図
１に示すように、鋳型形状とした鉄基材料１０の上に銅
合金部材１２を乗せた状態で、真空熱処理炉又は真空加
熱炉（以下、真空炉という）中に装入し、減圧（高真
空）下で銅合金部材１２を加熱した後、炉内圧を上昇さ
せてから炉内温度を上昇させて、銅合金を溶解し、図２
に示すように、鉄基材料１０の上に銅合金を溶融接合さ
せることを特徴としている。１４は溶融接合された銅合
金１６は鋳型部である。上記の方法において、銅合金部
材の形状は鋳型部１６との接触面積の小さいものであれ
ばよいが、とくに銅合金丸棒とするのが望ましい。
【０００９】真空炉において、４×１０−２Ｔｏｒｒ以
下の高真空下で、かつ、銅合金の固相限界温度以下に加
熱保持（第１段予熱工程）し銅合金部材及び鉄基材料の
表面を清浄化した後、不活性ガスを真空炉内に充填して
炉内圧力を３０〜２３００Ｔｏｒｒとし、ついで、銅合
金の液相線温度以上、望ましくは銅合金の液相線温度か
ら銅合金の液相線温度＋１００℃までの温度範囲まで加
熱（第２段予熱工程及び溶融工程）し銅合金を完全に溶
融させ、その後、銅合金の固相と液相とが共存する温度
範囲まで徐冷却した後、常温まで冷却するように操作さ
れる。第１段予熱工程における圧力が４×１０−２Ｔｏ
ｒｒを超える場合は、銅合金部材及びライニングされる
鉄基材料の表面の清浄化が十分に達成されず、銅合金溶
湯と鉄基材料の反応が、表面に付着した汚れ、酸化物等
によって阻害されるので、密着強度が低下し、健全な接
合が阻害される。また、第２段予熱工程及び溶融工程に
おける圧力が３０Ｔｏｒｒ未満の場合は、例えば、液相
状態の銅合金中に含まれる低融点成分のＰｂは、炉内圧
力とＰｂの平衡蒸気圧との関係より著しく蒸発して、銅
合金中のＰｂ量が減少し摺動特性が悪くなる。従って、
炉内圧力を少なくとも３０Ｔｏｒｒ以上にする必要があ
る。なお、黄銅系の場合には、銅合金中のＺｎは平衡蒸
気圧が高いため、低融点成分の蒸発を防止するために
は、溶融段階では少なくとも２０００Ｔｏｒｒ以上にす
る必要がある。一方、２３００Ｔｏｒｒを超える場合
は、不活性ガスの使用量が多くなり不経済である。ま
た、真空炉の構造上、外圧に対してはよく耐えるが、内
圧に対しては制限があり、炉の一般的な耐圧性から、２
３００Ｔｏｒｒ（約３気圧）を上限とした。
下の高真空下で、かつ、銅合金の固相限界温度以下に加
熱保持（第１段予熱工程）し銅合金部材及び鉄基材料の
表面を清浄化した後、不活性ガスを真空炉内に充填して
炉内圧力を３０〜２３００Ｔｏｒｒとし、ついで、銅合
金の液相線温度以上、望ましくは銅合金の液相線温度か
ら銅合金の液相線温度＋１００℃までの温度範囲まで加
熱（第２段予熱工程及び溶融工程）し銅合金を完全に溶
融させ、その後、銅合金の固相と液相とが共存する温度
範囲まで徐冷却した後、常温まで冷却するように操作さ
れる。第１段予熱工程における圧力が４×１０−２Ｔｏ
ｒｒを超える場合は、銅合金部材及びライニングされる
鉄基材料の表面の清浄化が十分に達成されず、銅合金溶
湯と鉄基材料の反応が、表面に付着した汚れ、酸化物等
によって阻害されるので、密着強度が低下し、健全な接
合が阻害される。また、第２段予熱工程及び溶融工程に
おける圧力が３０Ｔｏｒｒ未満の場合は、例えば、液相
状態の銅合金中に含まれる低融点成分のＰｂは、炉内圧
力とＰｂの平衡蒸気圧との関係より著しく蒸発して、銅
合金中のＰｂ量が減少し摺動特性が悪くなる。従って、
炉内圧力を少なくとも３０Ｔｏｒｒ以上にする必要があ
る。なお、黄銅系の場合には、銅合金中のＺｎは平衡蒸
気圧が高いため、低融点成分の蒸発を防止するために
は、溶融段階では少なくとも２０００Ｔｏｒｒ以上にす
る必要がある。一方、２３００Ｔｏｒｒを超える場合
は、不活性ガスの使用量が多くなり不経済である。ま
た、真空炉の構造上、外圧に対してはよく耐えるが、内
圧に対しては制限があり、炉の一般的な耐圧性から、２
３００Ｔｏｒｒ（約３気圧）を上限とした。
【００１０】銅合金としては、鉛青銅、黄銅等が用いら
れる。また、予め銅めっきを施した銅合金を用いること
もある。さらに、銅合金としてリンを０．０３重量％以
上含有するものを用いることが望ましい。
れる。また、予め銅めっきを施した銅合金を用いること
もある。さらに、銅合金としてリンを０．０３重量％以
上含有するものを用いることが望ましい。
【００１１】銅合金をライニングする部分を鋳型形状と
した鉄基材料で製作した部品（例えば斜板型ピストンポ
ンプのシリンダ）と銅合金部材１２、例えば銅合金丸棒
を脱脂洗浄後、鋳型部１６の上に銅合金丸棒を乗せて真
空炉中に装入する。以下、１０％Ｓｎの鉛青銅を銅合金
素材を用いた実施例１の図３を参照しながら、工程を説
明する。なお、図３は一例として、実施例１における数
値を示している。真空炉中では、最初に鉄基材料１０の
ライニング面及び銅合金部材１２の表面を清浄化し、両
者の脱ガスを行うために、高真空下で加熱保持する。こ
の温度については、低すぎると清浄化の効果が少なく、
高すぎるとＳｎなどの偏析により融点が低くなっている
部分の溶解が生じる。そこで、銅合金母材の部分溶解を
防止し、表面を十分に清浄化するため銅合金の固相温度
域のできるだけ高い温度で加熱する。例えば、Ｓｎを１
０％程度含む鉛青銅では固相限界温度が８３０℃程度で
あるので、この場合には、７００〜８００℃程度で加熱
（第１段予熱工程）することにより、部分溶解を防止し
表面を清浄化することが可能である。真空度について
は、通常の真空炉で到達できる程度でよいが、５Pa以下
（４×１０-2Torr以下）が望ましい。
した鉄基材料で製作した部品（例えば斜板型ピストンポ
ンプのシリンダ）と銅合金部材１２、例えば銅合金丸棒
を脱脂洗浄後、鋳型部１６の上に銅合金丸棒を乗せて真
空炉中に装入する。以下、１０％Ｓｎの鉛青銅を銅合金
素材を用いた実施例１の図３を参照しながら、工程を説
明する。なお、図３は一例として、実施例１における数
値を示している。真空炉中では、最初に鉄基材料１０の
ライニング面及び銅合金部材１２の表面を清浄化し、両
者の脱ガスを行うために、高真空下で加熱保持する。こ
の温度については、低すぎると清浄化の効果が少なく、
高すぎるとＳｎなどの偏析により融点が低くなっている
部分の溶解が生じる。そこで、銅合金母材の部分溶解を
防止し、表面を十分に清浄化するため銅合金の固相温度
域のできるだけ高い温度で加熱する。例えば、Ｓｎを１
０％程度含む鉛青銅では固相限界温度が８３０℃程度で
あるので、この場合には、７００〜８００℃程度で加熱
（第１段予熱工程）することにより、部分溶解を防止し
表面を清浄化することが可能である。真空度について
は、通常の真空炉で到達できる程度でよいが、５Pa以下
（４×１０-2Torr以下）が望ましい。
【００１２】その後、銅合金が完全に溶融する温度まで
急速加熱（第２段予熱工程及び溶融工程）し、銅合金丸
棒を溶かしシリンダの鋳型内を満たす。この温度につい
ては、使用する銅合金の組成によって変化するが、液相
線温度以上を目安としており、例えば、Ｓｎ１０％を含
む青銅系の液相線温度は１０００〜１０４０℃程度であ
るので、１０５０〜１１５０℃程度が適当な加熱温度と
なる。なお、処理品の形状及び処理数に応じて均熱化を
図るために、第２段予熱として第１段予熱と溶融温度の
中間温度で加熱保持をしてもよい。この銅合金が溶解す
る段階では、不活性ガス（例えば窒素ガス）を炉内に充
填して、３０〜２３００Torrの圧力とし、銅合金中に含
まれている鉛あるいは亜鉛の蒸発を防止する。
急速加熱（第２段予熱工程及び溶融工程）し、銅合金丸
棒を溶かしシリンダの鋳型内を満たす。この温度につい
ては、使用する銅合金の組成によって変化するが、液相
線温度以上を目安としており、例えば、Ｓｎ１０％を含
む青銅系の液相線温度は１０００〜１０４０℃程度であ
るので、１０５０〜１１５０℃程度が適当な加熱温度と
なる。なお、処理品の形状及び処理数に応じて均熱化を
図るために、第２段予熱として第１段予熱と溶融温度の
中間温度で加熱保持をしてもよい。この銅合金が溶解す
る段階では、不活性ガス（例えば窒素ガス）を炉内に充
填して、３０〜２３００Torrの圧力とし、銅合金中に含
まれている鉛あるいは亜鉛の蒸発を防止する。
【００１３】ついで、健全な銅合金組織（凝固巣などの
無い組織）を得るために、銅合金の固相と液相とが共存
する温度、すなわち、固相が出はじめる温度（例えば、
１０％Ｓｎの銅青銅では、９００℃）まで徐冷却（第１
段冷却工程）した後、常温（室温）まで急冷却（第２段
冷却工程）する。この第２段冷却工程では、例えば２８
０ＫＰａ（２１００Ｔｏｒｒ）に加圧して冷却する。
無い組織）を得るために、銅合金の固相と液相とが共存
する温度、すなわち、固相が出はじめる温度（例えば、
１０％Ｓｎの銅青銅では、９００℃）まで徐冷却（第１
段冷却工程）した後、常温（室温）まで急冷却（第２段
冷却工程）する。この第２段冷却工程では、例えば２８
０ＫＰａ（２１００Ｔｏｒｒ）に加圧して冷却する。
【００１４】なお、このライニングに使用する銅合金と
しては、少なくともＰを０．０３重量％含有したものを
使用するのが望ましく、この場合は、銅合金溶湯と鉄の
濡れ性をさらに改善することができる。本ライニング処
理においては、銅合金が溶解するまでの高真空下での加
熱による表面の清浄化の効果により、フラックスなしで
銅合金と鉄基材料とを完全に融合することが可能であ
る。また、予め銅めっきを施した銅合金部材、例えば銅
合金丸棒を使用すれば、純銅の融点は１０８０℃である
ことから、より高い温度まで低融点成分の部分溶解を防
止できるので、表面の清浄化を促進し、より均一な組成
の銅合金とすることが可能である。
しては、少なくともＰを０．０３重量％含有したものを
使用するのが望ましく、この場合は、銅合金溶湯と鉄の
濡れ性をさらに改善することができる。本ライニング処
理においては、銅合金が溶解するまでの高真空下での加
熱による表面の清浄化の効果により、フラックスなしで
銅合金と鉄基材料とを完全に融合することが可能であ
る。また、予め銅めっきを施した銅合金部材、例えば銅
合金丸棒を使用すれば、純銅の融点は１０８０℃である
ことから、より高い温度まで低融点成分の部分溶解を防
止できるので、表面の清浄化を促進し、より均一な組成
の銅合金とすることが可能である。
【００１５】また、鉄基材料が油圧ポンプのシリンダの
場合には、図１及び図２に示すように、鋳型部１６の中
央部に凹部１８を設けることにより、溶融した銅合金は
この凹部１８付近での冷却速度が遅くなり、凹部１８の
上側の中央部分に巣２０が集中する。凹部１８の部分は
シリンダの軸方向に開孔されて、シャフト挿通孔となる
ので、前記の巣２０も除去される。このため、引け巣欠
陥等の問題が解消される。なお、鋳型部１６に溶融接合
された銅合金は、所定の厚さに切削されてライニングと
される。図４は、ライニングし、切削した後の油圧ポン
プ・シリンダの完成品の平面を示し、図５は、図４にお
けるＡ−Ａ線断面を示している。１４ａは溶融接合され
た銅合金のライニング、２２はシャフト挿入孔、２４は
ピストン室、２６は油出入孔である。
場合には、図１及び図２に示すように、鋳型部１６の中
央部に凹部１８を設けることにより、溶融した銅合金は
この凹部１８付近での冷却速度が遅くなり、凹部１８の
上側の中央部分に巣２０が集中する。凹部１８の部分は
シリンダの軸方向に開孔されて、シャフト挿通孔となる
ので、前記の巣２０も除去される。このため、引け巣欠
陥等の問題が解消される。なお、鋳型部１６に溶融接合
された銅合金は、所定の厚さに切削されてライニングと
される。図４は、ライニングし、切削した後の油圧ポン
プ・シリンダの完成品の平面を示し、図５は、図４にお
けるＡ−Ａ線断面を示している。１４ａは溶融接合され
た銅合金のライニング、２２はシャフト挿入孔、２４は
ピストン室、２６は油出入孔である。
【００１６】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳細
に説明するが、本発明は下記実施例に何ら限定されるも
のではなく、その要旨を変更しない範囲において適宜変
更して実施することが可能なものである。 実施例１ 図１に示すように、球状黒鉛鋳鉄（ＦＣＤ４５）で製作
した直径φ１３５ｍｍ、重量約６ｋｇの油圧ポンプ・シ
リンダの上に、ＬＢＣ２相当の鉛青銅に０．０５％Ｐを
添加した銅合金丸棒（直径：３０ｍｍ、長さ：１０５ｍ
ｍ）を乗せて、真空炉中に装入し、図３に示す条件でラ
イニングを行った。すなわち、高真空（１．５×１０
−２Ｔｏｒｒ）で７５０℃に２ｈ加熱後、炉内圧力をＮ
２ガスの導入により３００Ｔｏｒｒまで上昇してから溶
融のための加熱を行った。溶融段階では、１１００℃ま
で加熱する途中には均熱化のために、９５０℃で３０ｍ
ｉｎの保持を行い、１１００℃では３０ｍｉｎの保持を
行った後に冷却した。冷却においては９００℃までを徐
冷却し、９００℃で３０ｍｉｎ保持後に、Ｎ２ガスをさ
らに導入し、炉内圧を２１００Ｔｏｒｒまで加圧してか
ら、炉内送風機により室温まで冷却し、炉内から処理品
を取り出した。なお、シリンダ及び銅合金丸棒は、いず
れも脱脂洗浄のままで装入し、フラックスは全く使用し
なかった。ライニング後の接合境界部の断面ミクロ組織
を図６に示す。銅合金は鋳鉄に十分に溶け込んでおり、
鉛は蒸発することなく均一微細に分散していた。
に説明するが、本発明は下記実施例に何ら限定されるも
のではなく、その要旨を変更しない範囲において適宜変
更して実施することが可能なものである。 実施例１ 図１に示すように、球状黒鉛鋳鉄（ＦＣＤ４５）で製作
した直径φ１３５ｍｍ、重量約６ｋｇの油圧ポンプ・シ
リンダの上に、ＬＢＣ２相当の鉛青銅に０．０５％Ｐを
添加した銅合金丸棒（直径：３０ｍｍ、長さ：１０５ｍ
ｍ）を乗せて、真空炉中に装入し、図３に示す条件でラ
イニングを行った。すなわち、高真空（１．５×１０
−２Ｔｏｒｒ）で７５０℃に２ｈ加熱後、炉内圧力をＮ
２ガスの導入により３００Ｔｏｒｒまで上昇してから溶
融のための加熱を行った。溶融段階では、１１００℃ま
で加熱する途中には均熱化のために、９５０℃で３０ｍ
ｉｎの保持を行い、１１００℃では３０ｍｉｎの保持を
行った後に冷却した。冷却においては９００℃までを徐
冷却し、９００℃で３０ｍｉｎ保持後に、Ｎ２ガスをさ
らに導入し、炉内圧を２１００Ｔｏｒｒまで加圧してか
ら、炉内送風機により室温まで冷却し、炉内から処理品
を取り出した。なお、シリンダ及び銅合金丸棒は、いず
れも脱脂洗浄のままで装入し、フラックスは全く使用し
なかった。ライニング後の接合境界部の断面ミクロ組織
を図６に示す。銅合金は鋳鉄に十分に溶け込んでおり、
鉛は蒸発することなく均一微細に分散していた。
【００１７】比較例１ 表１に、銅合金の鋳鉄への密着強度を、実施例１と拡散
接合法とについてせん断試験により比較評価した結果を
示す。いずれもシリンダを６体製作し、各シリンダから
５本の試験片を採取して得たデータである。表１から明
かなように、本発明の方法で施工した銅合金は、せん断
強度のばらつきが少なく、比較例１（拡散接合法）より
も密着強度が優れている。
接合法とについてせん断試験により比較評価した結果を
示す。いずれもシリンダを６体製作し、各シリンダから
５本の試験片を採取して得たデータである。表１から明
かなように、本発明の方法で施工した銅合金は、せん断
強度のばらつきが少なく、比較例１（拡散接合法）より
も密着強度が優れている。
【００１８】
【表１】
【００１９】実施例２ 実施例１と形状及び材質が同じ油圧ポンプ・シリンダの
上に、ＨＢｓＣ１相当の黄銅丸棒（直径：３０ｍｍ、長
さ：１０５ｍｍ）を乗せて、真空炉中に装入し、以下に
述べる処理条件で銅合金のライニングを行った。すなわ
ち、高真空（１．５×１０−２Ｔｏｒｒ）で８００℃ま
で加熱し、８００℃で２ｈ保持後、炉内圧力をＮ２ガス
の導入により２０００Ｔｏｒｒまで上昇してから９５０
℃までさらに加熱し、その温度で３０ｍｉｎの保持後、
８５０℃まで炉内で徐冷却し、８５０℃で炉内送風機に
よる冷却を開始し、室温まで冷却した。なお、シリンダ
及び銅合金丸棒は、いずれも脱脂洗浄のままで装入し、
フラックスは全く使用しなかった。上記処理によって黄
銅ライニングが可能であり、亜鉛量の蒸発による減少は
殆ど無く、実用上全く問題なかった。
上に、ＨＢｓＣ１相当の黄銅丸棒（直径：３０ｍｍ、長
さ：１０５ｍｍ）を乗せて、真空炉中に装入し、以下に
述べる処理条件で銅合金のライニングを行った。すなわ
ち、高真空（１．５×１０−２Ｔｏｒｒ）で８００℃ま
で加熱し、８００℃で２ｈ保持後、炉内圧力をＮ２ガス
の導入により２０００Ｔｏｒｒまで上昇してから９５０
℃までさらに加熱し、その温度で３０ｍｉｎの保持後、
８５０℃まで炉内で徐冷却し、８５０℃で炉内送風機に
よる冷却を開始し、室温まで冷却した。なお、シリンダ
及び銅合金丸棒は、いずれも脱脂洗浄のままで装入し、
フラックスは全く使用しなかった。上記処理によって黄
銅ライニングが可能であり、亜鉛量の蒸発による減少は
殆ど無く、実用上全く問題なかった。
【００２０】
【発明の効果】本発明は上記のように構成されているの
で、つぎのような効果を奏する。 （１） 主要な施工設備が真空炉のみでよく、かつ、施
工方法が簡便であり、自動処理可能である。 （２） フラックス無しで施工することができ、作業環
境もクリーンである。 （３） 減圧（高真空）下での加熱による表面清浄化効
果により接合強度が大きくなり、ライニングした銅合金
は、優れた材料特性（密着強度、摺動特性、耐圧性等）
を発揮する。（４） 炉内圧を上昇させてから炉内温度を上昇させて
銅合金を溶融させるので、銅合金中に含まれている低融
点成分の蒸発を防止できる。 （５） 銅合金の固相と液相とが共存する温度範囲まで
徐冷した後に常温まで急冷する場合は、健全な銅合金組
織（凝固巣などの無い組織）を得ることができる。
で、つぎのような効果を奏する。 （１） 主要な施工設備が真空炉のみでよく、かつ、施
工方法が簡便であり、自動処理可能である。 （２） フラックス無しで施工することができ、作業環
境もクリーンである。 （３） 減圧（高真空）下での加熱による表面清浄化効
果により接合強度が大きくなり、ライニングした銅合金
は、優れた材料特性（密着強度、摺動特性、耐圧性等）
を発揮する。（４） 炉内圧を上昇させてから炉内温度を上昇させて
銅合金を溶融させるので、銅合金中に含まれている低融
点成分の蒸発を防止できる。 （５） 銅合金の固相と液相とが共存する温度範囲まで
徐冷した後に常温まで急冷する場合は、健全な銅合金組
織（凝固巣などの無い組織）を得ることができる。
【図１】 本発明の銅合金のライニング方法の一例を示
すもので、真空炉に装入する前の状態、すなわち、鉄基
材料（例えばシリンダ）の鋳型部の上に銅合金部材を乗
せた状態を示す説明図である。
すもので、真空炉に装入する前の状態、すなわち、鉄基
材料（例えばシリンダ）の鋳型部の上に銅合金部材を乗
せた状態を示す説明図である。
【図２】 真空炉から取り出した状態、すなわち、鉄基
材料の鋳型部に銅合金が溶融接合した状態を示す説明図
である。
材料の鋳型部に銅合金が溶融接合した状態を示す説明図
である。
【図３】 本発明の方法の工程及び処理条件を示す線図
である。
である。
【図４】 本発明の方法においてライニングし、切削し
た後の完成品（一例として、油圧ポンプ・シリンダ）を
示す平面図である。
た後の完成品（一例として、油圧ポンプ・シリンダ）を
示す平面図である。
【図５】 図４におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図６】 実施例１におけるライニング後の接合境界部
の金属組織（断面ミクロ組織）を示す顕微鏡写真（倍率
５０倍）である。
の金属組織（断面ミクロ組織）を示す顕微鏡写真（倍率
５０倍）である。
【符号の説明】 １０ 鉄基材料（シリンダ） １２ 銅合金部材 １４ 溶融接合された銅合金 １４ａ ライニング １６ 鋳型部 １８ 凹部 ２０ 巣 ２２ シャフト挿入孔 ２４ ピストン室 ２６ 油出入孔
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 後藤 義修 神戸市西区櫨谷町松本234番地 川崎重 工業株式会社 西神戸工場内 (56)参考文献 特開 昭57−200552（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−114569（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−39372（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−213351（ＪＰ，Ａ)
Claims (5)
- 【請求項１】 鋳型形状とした鉄基材料の上に銅合金部
材を乗せた状態で、真空炉中に装入し、減圧下で銅合金
部材を加熱した後、炉内圧を上昇させてから炉内温度を
上昇させて、銅合金を溶解し、鉄基材料の上に銅合金を
溶融接合させることを特徴とする銅合金のライニング方
法。 - 【請求項２】 銅合金部材が銅合金丸棒であることを特
徴とする請求項１記載の銅合金のライニング方法。 - 【請求項３】 真空炉において、４×１０-2Torr以下の
高真空下で、かつ、銅合金の固相限界温度以下に加熱保
持し銅合金部材及び鉄基材料の表面を清浄化した後、不
活性ガスを真空炉内に充填して炉内圧力を３０〜２３０
０Torrとし、ついで、銅合金の液相線温度以上まで加熱
し銅合金を完全に溶融させ、その後、銅合金の固相と液
相とが共存する温度範囲まで徐冷却した後、常温まで冷
却することを特徴とする請求項１又は２記載の銅合金の
ライニング方法。 - 【請求項４】 予め銅めっきを施した銅合金を用いるこ
とを特徴とする請求項１，２又は３記載の銅合金のライ
ニング方法。 - 【請求項５】 銅合金としてリンを０．０３重量％以上
含有するものを用いることを特徴とする請求項１，２，
３又は４記載の銅合金のライニング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5142619A JP2563065B2 (ja) | 1993-05-21 | 1993-05-21 | 銅合金のライニング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5142619A JP2563065B2 (ja) | 1993-05-21 | 1993-05-21 | 銅合金のライニング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06330345A JPH06330345A (ja) | 1994-11-29 |
| JP2563065B2 true JP2563065B2 (ja) | 1996-12-11 |
Family
ID=15319552
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5142619A Expired - Lifetime JP2563065B2 (ja) | 1993-05-21 | 1993-05-21 | 銅合金のライニング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2563065B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100431615B1 (ko) * | 2002-03-18 | 2004-05-17 | 한국기계연구원 | 유압모터 및 펌프에 있어 실린더배럴의 동합금 융착방법 |
| JP4500697B2 (ja) * | 2005-02-07 | 2010-07-14 | カヤバ工業株式会社 | ソレノイドにおけるチューブの製造装置及び製造方法 |
| CN103629074A (zh) * | 2012-08-24 | 2014-03-12 | 苏州轩昌机电科技有限公司 | 压缩机斜盘及其制造方法和工装模具 |
| CN113263161B (zh) * | 2021-04-25 | 2022-08-26 | 西安斯瑞先进铜合金科技有限公司 | 一种烙铁头的制备方法 |
| CN120133491B (zh) * | 2025-05-13 | 2025-09-19 | 潍柴动力股份有限公司 | 一种铜钢双金属缸体的熔铸方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5939372A (ja) * | 1982-08-30 | 1984-03-03 | Nikken Toso Kogyo Kk | 金属ロ−ルに樹脂皮膜を形成する方法 |
-
1993
- 1993-05-21 JP JP5142619A patent/JP2563065B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06330345A (ja) | 1994-11-29 |
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