耐食・摺動超硬合金の諸特性(1)
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まえがき
超硬合金は、高硬度、高強度等優れた機械的性質により切削工具、金型等の耐摩耗工具として広く用いられている。近年、これらの材料はポンプ部品としてメカ ニカルシール、セラミック軸、軸スリーブ材として幅広く採用されている。摺動部材として用いられる場合、その硬度、強度より予想される壽命より極端に早く 摩耗、損傷を受ける場合があり、腐食や摺動摩耗・クラック発生という特異な現象による場合が多い。これら硬質材料のもてる特性を充分に発揮するには、これらの現象をコントロールする必要がある。ここでは主に摺動材料として多く用いられる超硬合金についての腐食に関する特性、摺動特性評価方法について述べ る。
1. 耐食・摺動超硬合金
（1） 耐摩耗性
主に硬度に依存するもので、これらの硬質材料ではほぼ十分な硬さを有する。相手材との相性、摩擦係數、安定潤滑膜の維持、PV値の上昇等の要因により影響を受ける。
（2） 強度
摺動による応力、発熱、機械的拘束による応力があり、これらに耐えうる強度、外部応力による変形防止（高い弾性率）が必要となる。
（3） 耐食性
摺動面には安定摺動（安定潤滑膜維持）のため加工精度と面粗度が求められるが、用いられる溶液による腐食で大きくその精度に損傷を受ける場合があり、化學的安定性が求められる。
（4）摺動特性
金型等の固體潤滑條件下では、低摩擦係數、耐摩耗性（アブレッシブ摩耗、凝著摩耗）が要求されるが、基本的には高硬度、相手材との親和性、耐凝著性の検 討が必要となる。ポンプ部材等の流體潤滑條件下では、安定潤滑膜がどのように構成されるか、潤滑材（酸化、水酸化膜）の形成が重要となる。
2. 超硬合金の腐食特性
腐食の形態として、鉄鋼材料が大気中の酸素や水と反応して表面に酸化物、水酸化物の反応生成物（赤褐色の錆）を生じるのに対して、超硬合金の腐食は、CoやNiの結合相金屬が優先的に溶液中に溶けだしていくような腐食形態をとるので、表面に腐食生成物を生じ
ず、一見腐食しているようには観察されないが、內部の結合相金屬の溶出により大きく強度低下を起こし、安定した摺動特性が得られないことが生じる。一般にNi結合相超硬合金が耐食性超硬と呼ばれ、さらにCrを添加した合金が強固な不働態皮膜を形成し優れた耐食性を示す、また炭化物粒度（WC粒徑）が小さいほど耐食性に優れる。
【浸漬腐食試験】
評価する試料をその使用環境に近い溶液中に一定時間浸漬させた後取り出し、試料重量減少量もしくは溶液中へ溶出した量を定量する。その値から腐食速度（mm/year）が算出できる。浸漬試験では試料自體が溶液中で自然浸漬電位（腐食電位）となり、その狀態で腐食が進行する。従って、この浸漬試験結果からその試料を使おうとする環境において単體で適用可能であるのかをおおまかに判定することができる。また、溶出した物質の組成などから、腐食のメカニズ ムを推定することも可能となる。最も一般的なWC-Co合金（G2）と比較してWC-Ni合金（NR8）、バインダレス合金（RCCL）、Ｔｉ系サーメット（TM2）が耐食性に優れることが分かる。
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