CN100430514C - 电弧喷镀用耐磨损材料复合丝及其制造方法 - Google Patents

Abstract

是用从由镍基合金、钴基合金及铁基合金组成的组中选择的至少一种材料制作的外皮2覆盖从由金属、陶瓷及它们的组合组成的组中选择的至少一种材料制作的粉末3的电弧喷镀用耐磨损材料复合丝1。复合丝的特征在于，在这样的粉末中添加从由硼或硼化合物、硅或硅化合物及磷或磷化合物组成的组中选择的至少一种材料制作的粉末，进行自熔性化。

Description

电弧喷镀用耐磨损材料复合丝及其制造方法

技术领域

本发明涉及电弧喷镀用耐磨损材料复合丝(compositewire)，详细地讲，涉及适合于用于在作为泵、水轮机、压缩机等旋转机械的部件而又要求耐砂侵蚀性或耐泥浆侵蚀性等的叶轮、套管、叶片、轴承及密封件等金属部件的表面上实施耐磨损性涂覆而使用的电弧喷镀用耐磨损材料复合丝及其制造方法、由电弧喷镀用耐磨损材料复合丝进行喷镀处理的叶轮及备有叶轮的流体机械。

背景技术

在泵、水轮机、压缩机等旋转机械中，伴随着高速、大容量化的需要，由粒子混入产生的砂的侵蚀及流水中混入砂土产生的泥浆侵蚀引起的金属材料的损伤成为问题。由于在用于旋转机械的材料上要求高韧性，同时要求优良的耐砂侵蚀性及耐泥浆侵蚀性，所以在金属基材上多采用喷镀技术。由于砂侵蚀或者泥浆侵蚀部分地发生在部位的特定位置上，所以可以在预测会引起损伤的部位上预先进行耐磨损性涂覆施工。在工作一段时间后，在因砂侵蚀或泥浆侵蚀而损伤的地方用电弧喷镀进行修补，可以延长旋转机械的寿命。

使用这样的电弧喷镀处理的耐磨损材料的复合丝，如图1用整体1所表示的那样，是在管状的金属制外皮2的内部填充由WC或W₂C等组成的陶瓷的粉体3而构成的丝。所涉及的复合丝，一般是把带状的金属板弯曲成横断面为流槽状或者U字状并向产生的凹部内供给陶瓷的粉体，将其一边弯曲加工一边在内部卷入陶瓷粉末来形成管状，再由拉拔加工制造，或者边振动陶瓷的粉体边填充到预先制作的管状体内，然后进行拉拔加工。

如果表示使用这样的耐磨损材料的复合丝的电弧喷镀法的概念图的话，如图2所示。如同图所表明的那样，电弧喷镀法，把2根作为一对地使用的复合丝(直径1.5～3.2mm)在前端倾斜地交叉并由未图示的送给机构连续地供给，同时在两复合丝1上加上规定的电压，通过在其前端之间产生电弧来熔融复合丝，用从喷嘴5喷出的空气喷射把熔融的金属和陶瓷粒子吹附在基材B上并形成陶瓷粒子的被膜。这样，通过在一对复合丝1之间产生电弧放电，使复合丝的两前端部熔融，由从喷嘴5出来的作为载流气体的空气，通过将熔融物熔附在喷镀区域上在喷镀区域内形成耐磨损材料的被膜6。

在电弧喷镀中，由于成为用空气喷射吹飞复合丝的熔滴及未熔融的陶瓷粒子的机构，所以在陶瓷是碳化钨的情况，当粒径是5μm以下时，由于陶瓷粒子向周边飞散，所以碳化钨粒子的喷镀效率非常低，喷镀被膜层内的碳化钨粒子的含有率变小，存在不能得到所希望的耐磨损性被膜的问题。图3表示电弧喷镀中填充在复合丝中的硬质粒子(W₂C)和喷镀效率的关系。如该图所表示的那样，在有限的范围内，如果硬质粒子的粒径增加，喷镀效率也增加。在原有的复合丝中，由于把熔点比较高的Ni基合金、Co基合金或Fe基合金等金属用作环箍即外皮的材料，由于喷镀层内的空隙多而不能得到致密的喷镀层，所以在引起严重的泥浆侵蚀的泵部件上使用原有的电弧喷镀的情况，存在不能得到所要求的耐泥浆侵蚀性的问题。

本发明人鉴于上述原有的电弧喷镀用复合丝的问题，经多次研究发现，通过在构成复合丝的粉末或者外皮内添加特定的成分，可以使复合丝自熔性化，还发现，通过使用这样的自熔性化的复合丝进行喷镀处理，可以提高耐泥浆侵蚀性。另外，还发现，通过把填充在外皮内的粉末造粒成所希望的大小，可以抑制电弧喷镀时硬质粒子的飞散，也可以提高喷镀效率。

发明内容

本发明的目的在于，提供可以提高耐泥浆侵蚀性的电弧喷镀用耐磨损材料复合丝。

本发明的另一个目的在于，在构成复合丝的粉末中，添加从由硼或硼化合物、硅或硅化合物及磷或磷化合物组成的组中选择的至少一种材料制作的粉末，使电弧喷镀用耐磨损材料复合丝进行自熔性化，由此，增大复合丝的喷镀效率并提高耐磨损性。

本发明的再一个目的在于，在构成复合丝的外皮的材料中添加从由硼、硅、磷组成的组中选择的至少一种元素，使电弧喷镀用耐磨损材料复合丝进行自熔性化，由此增大复合丝的喷镀效率并提高耐磨损性。

本发明的又一个目的在于，通过把填充在外皮中的粉末造粒成所希望的大小，增大复合丝的喷镀效率并提高耐磨损性。

本发明的另外一个目的在于，提供上述电弧喷镀用耐磨损材料复合丝的制造方法、使用复合丝进行喷镀处理的叶轮及备有这样的叶轮的流体机械。

根据本发明，提供一种电弧喷镀用耐磨损材料复合丝，用从由镍基合金、钴基合金及铁基合金组成的组中选择的至少一种材料制作的外皮覆盖从由金属、陶瓷及它们的组合组成的组中选择的至少一种材料制作的粉末，在所述粉末中，添加从由硼或硼化合物、硅或硅化合物及磷或磷化合物组成的组中选择的至少一种材料制作的粉末，进行自熔性化。

将从由金属、陶瓷及它们的组合组成的组中选择的至少一种材料制作的粉末和从由硼或硼化合物、硅或硅化合物及磷或磷化合物组成的组中选择的至少一种材料制作的粉末造粒，使粒径成为15μm至150μm。

根据本申请的另一个发明，提供一种电弧喷镀用耐磨损材料复合丝，用从由镍基合金、钴基合金及铁基合金组成的组中选择的至少一种材料制作的外皮覆盖从由金属、陶瓷及它们的组合组成的组中选择的至少一种材料制作的粉末，在所述外皮的材料中，添加从由硼、硅及磷组成的组中选择的至少一种元素，进行自熔性化。

在上述电弧喷镀用耐磨损材料复合丝中，陶瓷既可以是碳化物及氧化物的任何一种，也可以是WC或者W₂C。以WC或者W₂C作为主要成分的粉末的一次粒径可以是5μm以上150μm以下。

根据本申请的又一个发明，提供一种叶轮，备有轮毂和在圆周方向上隔离地安装在所述轮毂的周围的多个翼板，所述叶轮的表面的至少一部分上，用所述的电弧喷镀用耐磨损材料复合丝进行表面处理。

根据本申请的再一个发明，提供一种流体机械，备有：备有轮毂和在圆周方向隔离地安装在所述轮毂的周围的多个翼板的叶轮；划定能旋转地收容所述叶轮的室的壳体，所述叶轮的表面的至少一部分及/或所述壳体的内面的至少一部分，用所述的电弧喷镀用耐磨损材料复合丝进行表面处理。

附图说明

图1是表示复合丝的一般的构造的放大横断面图。

图2是说明电弧喷镀的原理的电弧喷镀法的喷镀概念图。

图3是说明填充在电弧喷镀中的复合丝中的硬质粒子和喷镀效率的关系的图。

图4A是表示由用本发明的一个实施例的复合丝的电弧喷镀形成的被膜的断面性质和状态及维氏硬度与使用原有的复合丝时的断面性质的状态及维氏硬度的比较的图。

图4B是表示由用本发明的另一个实施例的复合丝的电弧喷镀形成的被膜的断面性状的图。

图5是表示基材及各种电弧喷镀材料中的维氏硬度和泥浆侵蚀损伤深度上的速度的关系的图。

图6是表示电弧喷镀条件和耐磨损性的关系的图。

图7是表示使用本发明的电弧喷镀用耐磨损材料复合丝表面处理叶轮的一个例子的剖面图。

图8是备有图7的叶轮的泵的剖面图。

具体实施方式

下面对本发明的实施方式进行说明。

本实施方式的电弧喷镀用耐磨损材料复合丝(下面简单地称为复合丝)与图1所示的原有的复合丝一样，由管状的外皮(环箍)和填充在其外皮内的粉末构成，在本实施方式中，外皮的材料及/或粉末的材料被改良了。在一个实施方式的复合丝中，外皮由从镍基合金、钴基合金及铁基合金构成的群中选择的至少一种合金材料制造。填充在外皮内的粉末材料，通过在用从由金属、陶瓷及其组合组成的组中选择的至少一种材料制造的粉末中添加混合用从由硼(B)或硼化合物、硅(Si)或硅化合物及磷(P)或磷化合物组成的组中选择的至少一种材料制造的粉末来制成。外皮与原有的一样，将所述合金材料制的板材或者隔绝材料形成横断面为流槽状或者U形状，在其中填充了混合的粉末后将外表成形为管状，进行拉拔后制成复合丝。本发明人发现，通过在填充于管状的外皮内的金属及/或者陶瓷[碳化钨(WC、W₂C)]的粉末中添加上述的材料，可以使复合丝低熔点化，即，使复合丝自熔性(自己熔融性)化，通过使复合丝低熔点化，在电弧喷镀施工时，可以减少由陶瓷(例如W₂C)等硬质材料制成的粒子的飞散。因此，在喷镀在基材上的被膜层内包含了较多的耐磨损性的硬质材料的粉末。有效地发挥了作为耐磨性被膜的功能。通过使复合丝自熔性化，即通过降低熔点，可以减少陶瓷等硬质材料粉末的飞散，被认为是由于熔融的金属层容易捕捉陶瓷等硬质粒子。

在上述的情况，作为陶瓷的粉末，既可以是WC或W₂C的碳化物的粉末，也可以是氧化铝(Al₂O₃)、氧化锆(ZrO₂)、氧化钛(TiO₂)等氧化物粉末。作为陶瓷在使用WC或W₂C的情况，以WC或W₂C为主要成分的粉末的一次粒径，优选是5μm以上150μm以下，更优选是5μm以上65μm以下。Al₂O₃、ZrO₂、TiO₂等氧化物的粉末的一次粒径，优选是1μm以上150μm以下，更优选是1μm以上50μm以下。

再有，也可以混合用从由金属、陶瓷及它们的组合组成的组中选择的至少一种材料制成的粉末和用从由硼化合物、硅化合物及磷或磷化合物组成的组中选择的至少一种材料制成的粉末，用这些粉末制造粒子，优选粒径是5μm至150μm，更优选是5μm至65μm。制造粒子可以用公知的方法进行。

在本发明的另外一个实施方式中，外皮的材料，在从由镍基合金、钴基合金及铁基合金组成的组中选择的至少一种中添加从由硼、硅及磷组成的组中选择的至少一种元素来制成。使用这些材料与所述实施方式同样地制作外皮，填充在其中的粉末用从由金属、陶瓷及他们的组合组成的组中选择的至少一种材料制作。

本发明人发现，通过像该实施方式那样，在管状的外皮的材料中添加从由上述的硼、硅及磷组成的组中选择的至少一种元素，可以使复合丝低熔点化，即，可以使复合丝自熔性(自己熔融性)化，通过使复合丝低熔点化，在电弧喷镀施工时，可以减少陶瓷(例如W₂C)等硬质材料的飞散，可以提高喷镀效率。因此，在喷镀于基材上的被膜层内含有较多的耐磨损性的硬质材料的粉末。有效地发挥了作为耐磨损性被膜的功能。

如上所述制作的耐磨损材料复合丝，由图2所示的公知的电弧喷镀法喷镀在基材的表面上，在基材上形成耐磨损性的被膜。作为形成这样的耐磨损性的被膜的基材的例子，可以举出泵、水轮机、压缩机等旋转机械的部件，更具体地讲，可以举出要求耐砂侵蚀性或耐泥浆侵蚀性等的叶轮、套管、叶片、轴承及密封件等部件。通过在这样的基材上形成耐磨损性的被膜，可以提高这样的基材的耐磨损性，可以延长使用这样的基材的机械例如泵、水轮机、压缩机等的寿命。

[实施例1]

如前所述用NiCr合金制造外皮，作为填充粉末(填充在外皮内的粉末)通过在由W₂C构成的硬质粒子的粉末(粒径为44μm至65μm)中添加混合NiB合金的粉末(粒径为44至65μm)及FeSi的粉末(粒径为44μm至65μm)来制作复合丝，使W₂C为55重量％、NiB为20重量％、FeSi为25重量％。由此，复合丝作为整体可以自熔性化(低熔点化)。这样制作的复合丝的化学组成，如表1的实施例1中揭示的那样。发明人发现当在由W₂C硬质粒子构成的粉末中添加NiB化合物粉末及FeSi化合物粉末并使所述复合丝自熔性合金化时，喷镀层自身高硬度化。通过在由Ni基合金构成的复合丝中添加硼(B)及硅(Si)，可以使作为硬质粒子的W₂C粒子在作为喷镀层的被膜内高效率地分散，由于合金的母相自身高硬度化，所以可以使被膜内的气孔率变小来提高致密性，可以形成高品质、耐磨损等优良的被膜。

当把由电弧喷镀法将该实施例1的复合丝熔敷在基材的表面上的耐磨损材料的被膜的断面的状态及维氏硬度的测量结果与原有的复合丝的被膜的相比较并表示时，成为图4所示的那样。如从表示断面的电子显微镜照片中表明的那样，原有例的喷镀层断面，成为比较大的空隙(黑的部分)多，一些熔敷金属重合的多层状的组织。另一方面，本发明的喷镀层断面，成为空隙少而分界层也少的致密的喷镀层。也表明了通过添加硼及硅提高了维氏硬度。

表1.复合丝的构成和化学组成

[实施例2]

与所述同样地用NiCr合金制造外皮，作为填充粉末，将由WC构成的硬质粒子的粉末(粒径为1μm至5μm)、碳化铬CrC(粒径为1μm至5μm)的粉末及Ni粉末(粒径为1μm至5μm)按重量比1∶20∶7的比例混合，用公知的方法将其粉末造粒。造粒的粒子的粒径平均是65μm。使用该造粒粉与所述同样的方法制造复合丝。这样制作的复合丝的化学组成，如表1的实施例2所揭示的那样。

在该实施例2的复合丝中，由于把填充在外皮内的填充粉末造粒并做成希望大小的粒状体，所以可以抑制电弧喷镀时的硬质粒子的飞散，可以提高喷镀效率。另外，可以使被膜内的气孔率变小来提高致密性，可以形成高品质、耐磨损性优良的被膜。

[实施例3]

与所述同样地用NiCr合金制造外皮，作为填充粉末，调整并混合碳化铬CrC(粒径为1μm至5μm)的粉末及Co的粉末(粒径为2μm至5μm)，使之成为表1的实施例3所示的组成，用公知的方法将其粉末造粒。造粒的粒子的粒径平均是65μm。使用该造粒粉与所述同样的方法制造复合丝。这样制作的复合丝的化学组成，如表1的实施例3所揭示的那样。

在该实施例3的复合丝中，也与实施例2一样，由于把填充在外皮内的填充粉末造粒并做成希望大小的粒状体，所以可以抑制电弧喷镀时的硬质粒子的飞散，可以提高喷镀效率。另外，可以使被膜内的气孔率变小来提高致密性，可以形成高品质、耐磨损性优良的被膜。

[实施例4]

与所述同样地用不锈钢(SUS304)制作外皮，作为填充粉末，调整并混合由WC构成的硬质粒子的粉末(粒径为μm至5μm)、碳化钛(TiC)的粉末(粒径为1μm至5μm)、NiB合金的粉末(粒径为44μm至65μm)，使之成为表1的实施例4所示组成来制造复合丝。由此，复合丝与实施例1同样，作为整体可以自熔性化(低熔点化)。这样制作的复合丝的化学组成，如表1的实施例4所揭示的那样。

该实施例4的复合丝，由于添加了硼(B)及硅(Si)，所以与实施例1的复合丝一样，可以使作为硬质粒子的WC粒子高效率地分散在作为喷镀层的被膜内，由于合金的母相自身高硬度化，可以使被膜内的气孔率变小来提高致密性，可以形成高品质、耐磨损性优良的被膜。

[实施例5]

与所述同样地用NiCr合金制作外皮，作为粉末，调整并混合由WC构成的硬质粒子的粉末(粒径为44μm至65μm)、Co的粉末(粒径为44μm至65μm)、Cr的粉末(粒径为44μm至65μm)、NiB合金的粉末(粒径为44μm至65μm)及FeSi的粉末(粒径为44μm至65μm)，使之成为表1的实施例5所示组成来制造复合丝。由此，复合丝与实施例1同样，作为整体可以自熔性化(低熔点化)。这样制作的复合丝的化学组成，如表1的实施例5所揭示的那样。

在该实施例5的复合丝中，由于在由Ni基合金组成的复合丝中添加了硼(B)及硅(Si)，所以与实施例1的复合丝一样，可以使作为硬质粒子的WC粒子高效率地分散在作为喷镀层的被膜内，由于合金的母相自身高硬度化，可以使被膜内的气孔率变小来提高致密性，可以形成高品质、耐磨损性优良的被膜。

[实施例6]

与所述同样地用NiCr合金制作外皮，作为粉末，在由CrC构成的粉末的造粒粉(粒径为15μ至125μm)中，调整并混合NiB合金的粉末(粒径为44μm至65μm)及FeSi的粉末(粒径为44μm至65μm)，用公知的方法将其混合的粉末造粒。造粒的粒子的粒径平均是65μm。然后，使用该造粒粉与所述同样地制造了复合丝。由此，复合丝与实施例1一样，作为整体可以自熔性化(低熔点化)。这样制作的复合丝的化学组成，如表1的实施例6所揭示的那样。

在该实施例6的复合丝中由于在Ni基合金构成的复合丝中添加了硼(B)及硅(Si)，所以与实施例1的复合丝同样，可以高效率地把CrC粒子分散在作为喷镀层的被膜内，可以形成乃磨损性等优良的被膜。而且，由于填充粉末被造粒，所以可以提高喷镀效率。

再有，在上述实施例中，作为在陶瓷的粉末中添加B、Si等添加物的方法，对添加并混合NiB、FeSi等粉末的情况进行了说明，但也可以用湿式电镀的方法进行添加。例如，在含B及Si的电镀液中对WC或者W₂C等硬质粒子进行无电镀的方法，或者在含B及Si的电镀液中对外皮、环箍连续地进行无电镀或电镀的方法都是有效的方法。除了上述湿式电镀法之外，在陶瓷的粉末或者外皮的外面上蒸镀B及/或Si的物理蒸镀法或者化学气相法也是有效的方法。

[实施例7]

作为外皮的材料，使用进行了调整并混合的粉末，使之成为表1的实施例7所示的组成。用这样的材料与所述实施例同样地制作外皮，在其中填充W₂C的粉末(粒径为44μm至65μm)来形成复合丝。

在该实施例7的复合丝中，通过在外皮的材质自身上添加B及Si使外皮低熔点化，由此，作为复合丝整体进行自熔性化。因此，在该实施例中，也可以收到与实施例1的复合丝相同的效果。在该实施例的情况，由于在外皮自身上混入了B、Si等，所以在放入管状的外皮内的粉末中没有必要放入这些材料，可以增加相当于该部分复合丝的每单位长度的WC、W₂C等陶瓷的含有量，可以提高陶瓷的喷镀效率。

[实施例8]

作为外皮的材料，使用进行了调整并混合的粉末，使之成为表1的实施例8所示的组成。用这样的材料与所述实施例同样地制作外皮，在其中填充W₂C的粉末(粒径为44μm至65μm)来形成复合丝。

在该实施例8的复合丝中，与实施例7同样地通过在外皮的材质自身上添加B及Si使外皮低熔点化，由此，作为复合丝整体进行自熔性化，但在外皮是Co基自熔性合金这一点上与实施例7不同。用该实施例的复合丝也能产生与实施例1的复合丝相同的效果。在该实施例的情况，由于在外皮自身上混入了B、Si等，所以在放入管状的外皮内的粉末中没有必要放入这些材料，可以增加相当于该部分复合丝的每单位长度的WC、W₂C等的陶瓷的含有量，可以提高陶瓷的喷镀效率。

[实施例9]

如所述那样，用Ni基合金制作外皮，作为填充粉末(填充在外皮内的粉末)，在由W₂C构成的硬质粒子(粒径为44μm至65μm)中添加BC的粉末和FeSi的粉末来制作复合丝。由此，复合丝作为整体可以自熔性化(低熔点化)。这样制作的复合丝的化学组成，如表1的实施例9所示的那样。发明人发现当在由W₂C硬质粒子构成的粉末中添加BC化合物粉末和FeSi化合物粉末来使所述复合丝进行自熔性合金化时，喷镀层自身进行高硬度化。通过在由Ni基合金构成的复合丝中添加硼和硅，可以使作为硬质粒子的W₂C高效率地分散在喷镀层内，由于合金的母相自身进行高硬度化，所以可以使被膜内的气孔率变小来提高致密性，可以形成耐磨损性优良的被膜。

[实施例10]

如所述那样，用Co基合金制作外皮，作为填充粉末(填充在外皮内的粉末)，在由W₂C构成的硬质粒子(粒径为44μm至65μm)中添加BC的粉末和FeSi的粉末来制作复合丝。由此，复合丝作为整体可以自熔性化(低熔点化)。这样制作的复合丝的化学组成，如表1的实施例10所示的那样。发明人发现当在由W₂C硬质粒子构成的粉末中添加BC化合物粉末和FeSi化合物粉末来使所述复合丝进行自熔性合金化时，喷镀层自身进行高硬度化。通过在由Co基合金构成的复合丝中添加硼和硅，可以使作为硬质粒子的W₂C高效率地分散在喷镀层内，由于合金的母相自身进行高硬度化，所以可以使被膜内的气孔率变小来提高致密性，可以形成耐磨损性优良的被膜。

[效果确认试验]

发明人为了调查基材及各种电弧喷镀材料的耐泥浆侵蚀性，实施了使以SiO₂为主要成分的砂混入清水中的泥浆侵蚀试验。实验条件：砂的平均粒径是5μm、砂的浓度是1kg/m²、砂的冲击角度是15°以下、砂的相对冲击速度是55m/s。图5表示基材及各种电弧喷镀材料的维氏硬度和泥浆侵蚀损伤速度的关系。图5表明，维氏硬度越增加，耐泥浆侵蚀性越高。当与原有的含有W₂C硬质粒子的Ni基体合金比较时，本发明的实施例7的含有W₂C硬质粒子的Ni基自熔性合金(外皮自身成为自熔性合金的情况)，维氏硬度增加了，耐泥浆侵蚀性提高了。一般地希望喷镀层的硬质粒径与含在河川水中的砂的粒径相同。另外，在电弧喷镀中，由于成为用空气喷嘴吹飞复合丝的熔滴及未熔融的陶瓷粒子的机构，所以当陶瓷粒径是150μm以下，陶瓷粒子向周边飞散，因此，喷镀层内的陶瓷粒子的喷镀效率变低了。另外，当填充在复合丝内的碳化物，例如，WC、W₂C等硬质粒径是5μm以下时，喷镀效率非常小，这已在前面叙述了。再有，当把碳化物等的粒径做成较小时，在电弧喷镀施工时，碳化物粒子自身进行高温氧化。本发明人认为，如果做成不用空气喷嘴，而是使用了还原性气体或者氮气或者惰性气体的喷嘴来吹飞复合丝的熔滴及未熔融的陶瓷粒子的机构，碳化物的粒径即使是5μm以下，也可以防止其在喷镀时进行氧化。在使用通常的空气喷嘴的电弧喷镀中使用的WC、W₂C等碳化物的粒径，优选在5μm以上，150μm以下。

当所述陶瓷粒径是150μm以下时，由于陶瓷粒子向周边飞散，所以喷镀层的陶瓷粒子的喷镀效率变低，不能得到所希望的耐磨损性被膜，这已在前面叙述了。由于即使用本发明的自熔性合金化的方法，在硬质粒径是数十μm左右的情况，喷镀效率也变低，所以通过用金属或者合金或者成为自熔性合金的粉末等进行造粒化，可以提高喷镀效率，优选把本发明的自熔性合金的低熔点化、造粒化的2次粒子的直径做成40μm以上。但是，由于氧化物粒径不会引起电弧喷镀时的氧化物的变质，所以优选用粒径与河川水的砂的粒径相符合的粒子进行施工。

在各种电弧喷镀条件下，对制作的复合丝在下述的条件下进行荒田式喷镀被膜评价试验的喷射侵蚀试验。图6表示调查得到的各种电弧喷镀材料的耐磨损性的结果。结果表明，在原有的复合丝中，喷镀施工条件对耐磨损性有较大的影响。在本发明的复合丝中，即使改变喷镀施工时的空气压力的条件，都表现出几乎固定的良好的耐磨损性。在考虑用于泵等叶轮的情况，即使是复杂形状的对象物也表现出恒定的耐磨损性，这在实用上也是有效的效果。

荒田式喷镀被膜评价试验的喷射侵蚀试验条件

喷射剂          ：Al₂O₃(粒度：60Mesh)

喷射角度     ：30°

喷射距离     ：90mm

喷射压力B    ：3.1kg/cm²

喷射喷嘴     ：φ5.2mm

上述那样制作的电弧喷镀用耐磨损材料复合丝，由电弧喷镀法喷镀在基材的表面上，在基材上形成耐磨损性被膜。作为形成这样的耐磨损性的被膜的基材的例子，可以举出水轮机、压缩机等旋转机械的部件，更具体地讲，可以举出要求耐砂侵蚀性或耐泥浆侵蚀性等的叶轮、套管、叶片、轴承及密封件等，使这样的基材的耐磨损性提高，使用这样的基材的机械例如泵、水轮机、压缩机等的寿命可以延长。

更具体地讲，如图7所示，叶轮30由形成承受旋转轴的轴孔31的轮毂32向半径方向外侧放射状扩大的圆板状的主板33、在轴向上(图7中的上下方向)与主板33隔离的环状的侧板34、在主板33和侧板34之间在圆周方向(绕轴孔的轴线O-O旋转的圆周方向)上隔离成等间隔配置且沿所希望的曲面弯曲并与侧板及主板一体形成的多个翼板35构成，由主板33、侧板34及翼板35划定流体流动的流路36。流路36的半径方向内侧的部分37成为入口部，半径方向外侧部分38成为出口部。环状的侧板34具有向圆周方向内侧的轴向延伸的部分34a和向半径方向外侧延伸的部分34b，由轴向延伸部分34a划定叶轮30的入口39。在使这样的叶轮30旋转来输出流体的情况，例如，当使叶轮在含有砂土的水中旋转时，水中的砂土的粒子与叶轮30的表面，特别是划定叶轮30内的流路36的主板33的内面41、侧板34的内面43及翼板35的两面、即压力面43、负压面44碰撞并磨损它们，它们的表面因摩擦而磨损得很厉害。

因此，在划定成叶轮30的上述流路36的内面41及42、压力面43及负压面44、入口39的内面45、侧板34的外侧面46及主板33的里面47之中所希望的面，例如，划定流路的内面41、42、压力面43及负压面44上，用上述电弧喷镀用磨损材料复合丝实施表面处理来形成被膜。

如上述那样使用电弧喷镀用耐磨损材料复合丝进行表面处理的本发明的叶轮30，可以用于水轮机或泵那样的流体机械上。在图8中，作为这样的流体机械的一个例子，用剖面表示了立形泵50。在同图中，泵50备有形成收容本发明的叶轮30的泵室52的壳体51、垂直地配置轴线并在上端固定叶轮30的主轴57、安装在壳体的上方并旋转自由地把主轴57支承在壳体上的主轴承58、防止流体从壳体51和主轴57之间泄漏的密封装置59。壳体51用公知的方法固定在管状的支承台60上。壳体51备有上侧的圆盘状的端板53、形成旋涡状的出口室55的壳体本体54、管状的罩子56。在罩子56的下端连接筒状的吸出管61。

在上述泵中，当通过使主轴37旋转而使固定在其下端的叶轮30旋转时，流体在吸出管61内如用箭头X表示的那样被吸入叶轮的入口39内，通过叶轮30的流路36从出口38侧向半径方向压出，流入出口室55内。出口室内的流体从未图示的出口输出。可以用电弧喷镀用耐磨损材料复合丝表面处理壳体的内面的至少一部分。

[发明的效果]

根据本发明，可以实现下面的效果。

(1)可以抑制喷镀处理中的硬质粒子的飞散，使喷镀被膜中的所述粒子的量增加并使耐磨损性提高。

(2)通过抑制硬质粒子的飞散可以使喷镀效率增加。

(3)可以使硬质粒子高效率地分散在作为喷镀层的被膜内，由于合金的母相自身进行高硬度化，所以可以使被膜内的气孔率变小并提高致密性，可以形成高品质、耐磨损性等。

(4)可以形成耐泥浆侵蚀性优良的喷镀被膜。

Claims (3)

1.电弧喷镀用耐磨损材料复合丝，其特征在于，用从由镍基合金、钴基合金及铁基合金组成的组中选择的至少一种材料制作的外皮覆盖从由金属、陶瓷及它们的组合组成的组中选择的至少一种材料制作的粉末，在所述外皮的材料中，添加从由硼、硅及磷组成的组中选择的至少一种元素，进行自熔性化。

2.叶轮，其特征在于，备有轮毂和在圆周方向上隔离地安装在所述轮毂的周围的多个翼板，

所述叶轮的表面的至少一部分上，用权利要求1所述的电弧喷镀用耐磨损材料复合丝进行表面处理。

3.流体机械，其特征在于，备有：

备有轮毂和在圆周方向隔离地安装在所述轮毂的周围的多个翼板的叶轮；

划定能旋转地收容所述叶轮的室的壳体，

所述叶轮的表面的至少一部分及/或所述壳体的内面的至少一部分，用权利要求1所述的电弧喷镀用耐磨损材料复合丝进行表面处理。

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