CN104781441A - 喷镀层形成用粉末 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种喷镀层形成用粉末，该喷镀层形成用粉末含有Mo2NiB2型复合硼化物，该喷镀层形成用粉末的特征在于，该喷镀层形成用粉末的组成为B：4.0重量％～6.0重量％、Mo：35.5重量％～53.25重量％、Cr：10.0重量％～25.0重量％、Si：2.0重量％～6.0重量％、C：0.1重量％～1.0重量％、Ni：其余部分。采用本发明，能够提供一种用于形成金属陶瓷喷镀层的喷镀层形成用粉末，该金属陶瓷喷镀层的耐腐蚀性和耐磨耗性优良，而且能够在比较低的温度下对该金属陶瓷喷镀层实施用于提高其与基材之间的密合性的再熔融处理。

Description

喷镀层形成用粉末
技术领域
本发明涉及喷镀层形成用粉末、金属陶瓷喷镀层、金属陶瓷覆盖材以及金属陶瓷覆盖材的制造方法。
背景技术
为了提高金属等基材的表面特性，而使用了通过喷镀法向基材的表面喷镀合金粉末等而在该基材的表面形成覆膜的加工方法。这样的喷镀法能够比较简便地实施，因此被广泛应用于各种构件，特别是，作为在要对基材的表面的局部赋予耐腐蚀性、耐磨耗性的情况下有效的方法被用于产业上的各种领域。
作为用于通过喷镀法在基材之上形成覆膜的合金粉末材料，从与基材之间的密合性优良这一点而言，通常使用Ni基自熔性合金、Co基司太立合金等。特别是，已知有这样的技术：在利用Ni基自熔性合金通过喷镀形成喷镀层之后，对喷镀层加热来实施再熔融处理(熔融处理)，由此使喷镀层熔融而与基材发生热扩散，从而进一步提高Ni基自熔性合金与基材之间的密合性。然而，虽然Ni基自熔性合金、Co基司太立合金与基材之间的密合性优良，但存在喷镀层的耐腐蚀性和耐磨耗性不足这样的问题。
对此，例如，在专利文献1中公开了这样的技术：通过使用含有Mo2NiB2型复合硼化物的金属陶瓷材料作为用于喷镀法的粉末材料，来提高耐腐蚀性和耐磨耗性。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009－68052号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，在所述专利文献1所记载的技术中，用于形成喷镀层的Mo2NiB2型复合硼化物具有优良的耐腐蚀性和耐磨耗性，但另一方面，与所述Ni基自熔性合金相比，该Mo2NiB2型复合硼化物与基材之间的密合性可能会降低。对此，为了提高Mo2NiB2型复合硼化物与基材之间的密合性，还使用了对由Mo2NiB2型复合硼化物形成的喷镀层实施再熔融处理的方法，但在该情况下，需要使加热温度为该喷镀层的熔融温度、即1200℃以上的高温，因此还可能因过剩的热量而导致基材发生变形、基材的特性降低。
本发明是鉴于这样的实际情况而做成的，其目的在于提供一种用于形成金属陶瓷喷镀层的喷镀层形成用粉末，该金属陶瓷喷镀层的耐腐蚀性和耐磨耗性优良，而且能够在比较低的温度下对该金属陶瓷喷镀层实施用于提高其与基材之间的密合性的再熔融处理。并且，本发明的目的还在于提供使用这样的喷镀层形成用粉末而得到的金属陶瓷喷镀层和金属陶瓷覆盖材，以及这样的金属陶瓷覆盖材的制造方法。
用于解决问题的方案
本发明人等发现，通过使用含有Mo2NiB2型复合硼化物且设为规定组成的粉末作为用于形成金属陶瓷喷镀层的喷镀层形成用粉末，能够达到所述目的，从而完成了本发明。
即，采用本发明，提供一种喷镀层形成用粉末，该喷镀层形成用粉末含有Mo2NiB2型复合硼化物，该喷镀层形成用粉末的特征在于，该喷镀层形成用粉末的组成为B：4.0重量％～6.0重量％、Mo：35.5重量％～53.25重量％、Cr：10.0重量％～25.0重量％、Si：2.0重量％～6.0重量％、C：0.1重量％～1.0重量％、Ni：其余部分。
对于本发明的喷镀层形成用粉末，优选的是，在将B的含有比例设为AB[重量％]、将Si的含有比例设为ASi[重量％]时，满足下述式(1)。
AB－2.5＜ASi＜2AB－3···(1)
采用本发明，提供一种金属陶瓷喷镀层，该金属陶瓷喷镀层是通过喷镀所述任一喷镀层形成用粉末而形成的，该金属陶瓷喷镀层的特征在于，含有所述Mo2NiB2型复合硼化物的硬质相占50.0重量％～80.0重量％的比例，其余部分是以Ni基合金为主要成分的粘结相，该金属陶瓷喷镀层含有Si：2.0重量％～6.0重量％以及C：0.1重量％～1.0重量％。
并且，采用本发明，提供一种金属陶瓷覆盖材，该金属陶瓷覆盖材是通过将所述金属陶瓷喷镀层形成在基材之上而成的。
或者，采用本发明，提供一种金属陶瓷覆盖材，该金属陶瓷覆盖材包括扩散层，该扩散层是通过这样形成的，即：对所述金属陶瓷喷镀层实施在960℃～1100℃条件下加热的熔融处理，使所述基材与所述金属陶瓷喷镀层发生热扩散，从而形成该扩散层。
采用本发明，优选的是，在所述任一金属陶瓷覆盖材中，所述基材为合金钢、碳钢或不锈钢。
并且，采用本发明，提供一种金属陶瓷覆盖材的制造方法，该金属陶瓷覆盖材的制造方法具有这样的工序：通过将含有Mo2NiB2型复合硼化物的喷镀层形成用粉末喷镀在基材之上，而在所述基材之上形成金属陶瓷喷镀层，该金属陶瓷覆盖材的制造方法的特征在于，使用如下的组成的粉末作为所述喷镀层形成用粉末，该组成为B：4.0重量％～6.0重量％、Mo：35.5重量％～53.25重量％、Cr：10.0重量％～25.0重量％、Si：2.0重量％～6.0重量％、C：0.1重量％～1.0重量％、Ni：其余部分，形成这样的金属陶瓷喷镀层：含有所述Mo2NiB2型复合硼化物的硬质相占50.0重量％～80.0重量％的比例，其余部分是以Ni基合金为主要成分的粘结相，该金属陶瓷喷镀层含有Si：2.0重量％～6.0重量％以及C：0.1重量％～1.0重量％。
在本发明的金属陶瓷覆盖材的制造方法中，优选的是，使用在将B的含有比例设为AB[重量％]、将Si的含有比例设为ASi[重量％]时满足下述式(1)的粉末，作为所述喷镀层形成用粉末。
AB－2.5＜ASi＜2AB－3···(1)
在本发明的金属陶瓷覆盖材的制造方法中，优选的是，该金属陶瓷覆盖材的制造方法还具有这样的工序：在所述基材之上形成所述金属陶瓷喷镀层，之后对所述金属陶瓷喷镀层实施在960℃～1100℃条件下加热的熔融处理。
发明的效果
采用本发明，能够提供一种用于形成金属陶瓷喷镀层的喷镀层形成用粉末，该金属陶瓷喷镀层的耐腐蚀性和耐磨耗性优良，而且能够在比较低的温度下对该金属陶瓷喷镀层实施用于提高其与基材之间的密合性的再熔融处理。并且，本发明还能够提供使用这样的喷镀层形成用粉末而形成的金属陶瓷喷镀层和金属陶瓷覆盖材，以及这样的金属陶瓷覆盖材的制造方法。
附图说明
图1是表示针对实施例1～实施例4以及比较例1～比较例10测量熔融温度而得到的结果的图。
图2是表示针对实施例5～实施例8以及比较例11～比较例20测量熔融温度而得到的结果的图。
图3是表示针对实施例9～实施例12以及比较例21～比较例30测量熔融温度而得到的结果的图。
图4是将实施例10的金属陶瓷覆盖材切断后所得到剖面的SEM照片。
图5是表示通过SEM针对将实施例10的金属陶瓷覆盖材切断后所得到的剖面进行元素分析而得到的结果的图。
具体实施方式
以下，说明本发明的喷镀层形成用粉末。
本发明的喷镀层形成用粉末是用于通过喷镀而在基材之上形成金属陶瓷喷镀层的合金粉末，其特征在于，该喷镀层形成用粉末含有Mo2NiB2型复合硼化物，且该喷镀层形成用粉末的组成为B：4.0重量％～6.0重量％、Mo：35.5重量％～53.25重量％、Cr：10.0重量％～25.0重量％、Si：2.0重量％～6.0重量％、C：0.1重量％～1.0重量％、Ni：其余部分。
在本发明中，喷镀层形成用粉末含有Mo2NiB2型复合硼化物，且该喷镀层形成用粉末的组成为所述范围，从而取得如下那样的效果。即，首先，将本发明的喷镀层形成用粉末喷镀在基材上而在该基材上形成了金属陶瓷喷镀层时，因耐腐蚀性和耐磨耗性高的Mo2NiB2型复合硼化物的作用而能够使得到的金属陶瓷喷镀层具有优良的耐腐蚀性和耐磨耗性。而且，因Si和C的共晶点降低的作用而能够使得到的金属陶瓷喷镀层的熔融温度降低，由此，在对将本发明的喷镀层形成用粉末喷镀在基材上而在该基材上形成的金属陶瓷喷镀层实施再熔融处理以谋求提高金属陶瓷喷镀层与基材之间的密合性的情况下，能够使再熔融处理时的加热温度为更低的温度。因此，采用本发明，能够防止在对得到的金属陶瓷喷镀层实施再熔融处理时因热量而导致基材发生变形、基材的特性降低，并且能够使金属陶瓷喷镀层与基材发生热扩散而形成扩散层，从而能够有效地提高基材与金属陶瓷喷镀层之间的密合性。
另外，只要本发明的喷镀层形成用粉末的组成为所述范围即可，但优选的是，在将B的含有比例设为AB[重量％]、将Si的含有比例设为ASi[重量％]时，满足下述式(1)。
AB－2.5＜ASi＜2AB－3···(1)
在本发明中，通过将喷镀层形成用粉末中的B的含有比例和Si的含有比例之间的关系控制在所述式(1)的范围内，能够进一步提高使喷镀喷镀层形成用粉末而得到的金属陶瓷喷镀层的熔融温度降低的效果，能够使对金属陶瓷喷镀层实施再熔融处理时所需要的加热温度为更低的温度。
另外，对于本发明的喷镀层形成用粉末，从能够进一步提高使得到的金属陶瓷喷镀层的熔融温度降低的效果这一点而言，优选的是，这样的B的含有比例和Si的含有比例之间的关系满足下述式(2)。
AB－2≤ASi≤2AB－4···(2)
另外，喷镀层形成用粉末中的C的含有比例只要如所述那样为0.1重量％～1.0重量％的范围即可，但优选为0.2重量％～0.6重量％，更优选为0.3重量％～0.5重量％。通过将喷镀层形成用粉末中的C的含有比例设在所述范围内，能够进一步提高使得到的金属陶瓷喷镀层的熔融温度降低的效果。
另外，本发明的喷镀层形成用粉末中，也可以在不妨碍使得到的金属陶瓷喷镀层的熔融温度降低的效果的范围内含有不可避免地混入的元素。
＜基材＞
作为供本发明的喷镀层形成用粉末喷镀的基材，并不特别限定，能够使用各种金属材料，但从材料强度优良这一点而言，能够列举出合金钢、碳钢、不锈钢、工具钢和粉末高速钢等，其中，从硬度比较低且容易形成喷镀层这一点而言，优选使用合金钢、碳钢、不锈钢。
＜金属陶瓷喷镀层＞
本发明的金属陶瓷喷镀层是通过将所述喷镀层形成用粉末喷镀在基材上而得到的，该金属陶瓷喷镀层中，含有Mo2NiB2型复合硼化物的硬质相占50.0重量％～80.0重量％的比例，其余部分是以Ni基合金为主要成分的粘结相，该金属陶瓷喷镀层含有Si：2.0重量％～6.0重量％以及C：0.1重量％～1.0重量％。
在此，金属陶瓷喷镀层的硬质相是有助于提高金属陶瓷喷镀层的硬度即耐磨耗性的相。
金属陶瓷喷镀层中的硬质相的含有比例优选为50.0重量％～80.0重量％，更优选为55.0重量％～75.0重量％，进一步优选为60.0重量％～70.0重量％。通过将硬质相的含有比例设在所述范围内，能够进一步提高得到的金属陶瓷覆盖材的耐腐蚀性和耐磨耗性。若硬质相的含有比例过低，则金属陶瓷喷镀层过软，耐磨耗性降低。另一方面，若硬质相的含有比例过高，则硬质相的弥散性过差，强度降低。其中，金属陶瓷喷镀层中的硬质相的含有比例例如能够通过调整用于形成金属陶瓷喷镀层的喷镀层形成用粉末中的Mo和B这两者的含有比例来进行控制。
另外，金属陶瓷喷镀层中的粘结相是形成用于将硬质相结合起来的基质(日文：マトリックス)的相。
金属陶瓷喷镀层中的粘结相以Ni基合金为主要成分，这样的Ni基合金中的Ni由所述喷镀层形成用粉末中含有的Ni形成。作为Ni基合金，并不特别限定，能够列举出Ni与从Cr、Mo中选择出的至少一种金属的合金等。
另外，金属陶瓷喷镀层含有Si：2.0重量％～6.0重量％以及C：0.1重量％～1.0重量％。在本发明中，金属陶瓷喷镀层利用所述喷镀层形成用粉末形成，因此，金属陶瓷喷镀层中的Si的含有比例与喷镀层形成用粉末中的Si的含有比例相同，金属陶瓷喷镀层中的C的含有比例与喷镀层形成用粉末中的C的含有比例相同。因此，对于本发明的金属陶瓷喷镀层，因所述Si和C的作用而能够使实施再熔融处理时的加热温度为比较低的温度。另外，对于金属陶瓷喷镀层中含有的Si和C，只要含有比例为所述范围即可，金属陶瓷喷镀层中的硬质相和粘结相中均可包含Si和C。
需要说明的是，以往，使用在硬质相的成分中含有Mo2NiB2型复合硼化物的金属陶瓷喷镀层作为形成在基材之上的金属陶瓷喷镀层。然而，这样的含有Mo2NiB2型复合硼化物的金属陶瓷喷镀层存在与基材之间的密合性可能降低这样的问题。对此，为了提高金属陶瓷喷镀层与基材之间的密合性，而采用在基材之上形成金属陶瓷喷镀层之后实施再熔融处理的方法，但在该情况下，含有Mo2NiB2型复合硼化物的金属陶瓷喷镀层的熔融温度通常在1200℃以上，因此需要使实施再熔融处理时的加热温度为1200℃以上的高温，因此，还存在这样的问题：可能因过剩的热量而导致基材发生变形、基材的特性降低。
相对于此，本发明的金属陶瓷喷镀层是在含有Mo2NiB2型复合硼化物的金属陶瓷喷镀层中含有Si和C并使该金属陶瓷喷镀层的熔融温度降低的金属陶瓷喷镀层，因此能够在低温下实施再熔融处理，从而能够防止基材发生变形、基材的特性降低，并且能够使金属陶瓷喷镀层与基材发生热扩散而形成扩散层，能够有效地提高基材与金属陶瓷喷镀层之间的密合性。
另外，本发明的金属陶瓷喷镀层的熔融温度例如能够通过改变粘结相中的Si和C这两者的含有比例来进行控制，但熔融温度优选为960℃～1100℃，更优选为1000℃～1050℃。
另外，在对本发明的金属陶瓷喷镀层实施再熔融处理的情况下，进行再熔融处理时的加热温度能够根据金属陶瓷喷镀层的熔融温度来进行设定，优选为960℃～1100℃，更优选为1000℃～1050℃。在本发明中，通过将再熔融处理过程中的加热温度设在所述范围内，能够有效地防止在对金属陶瓷喷镀层实施再熔融处理时因热量而导致基材发生变形、基材的特性降低。另外，实施再熔融处理时的加热时间并不特别限定，只要根据金属陶瓷喷镀层的厚度等适当地设定即可。
本发明的金属陶瓷喷镀层由所述喷镀层形成用粉末形成，因此含有与喷镀层形成用粉末相同的元素，该金属陶瓷喷镀层的组成优选为B：4.0重量％～6.0重量％、Mo：35.5重量％～53.25重量％、Cr：10.0重量％～25.0重量％、Si：2.0重量％～6.0重量％、C：0.1重量％～1.0重量％、Ni：其余部分。
B(硼)是用于形成成为硬质相的Mo2NiB2型复合硼化物的元素。通过将B的含有比例设在所述范围内，能够在金属陶瓷喷镀层内适当地形成Mo2NiB2型复合硼化物，使金属陶瓷喷镀层的耐磨耗性、强度优良。若B的含有比例过低，则硬质相的含有比例降低，由此可能会导致耐磨耗性降低。另一方面，若B的含有比例过高，则硬质相彼此的接触率增大，结果，导致机械强度降低。
Mo(钼)是用于与B一起形成成为硬质相的Mo2NiB2型复合硼化物的元素，并且一部分Mo固溶到粘结相中，由此具有提高耐腐蚀性的效果。若Mo的含有比例过低，则有可能导致耐磨耗性和耐腐蚀性降低。另一方面，若Mo的含有比例过高，则形成第三相，导致机械强度降低。其中，在本发明中，用于构成喷镀层形成用粉末或金属陶瓷喷镀层的Mo2NiB2型复合硼化物中的Mo的一部分也可以被W、Nb、Zr、Ti、Ta、Hf等其他元素置换。
Ni(镍)与B和Mo同样地是形成Mo2NiB2型复合硼化物所需要的元素。并且，Ni是用于形成成为粘结相的Ni基合金的主要元素，有助于得到优良的耐腐蚀性。在Ni的含量小于10重量％时，不会出现充分的液相，无法得到致密的金属陶瓷喷镀层，而导致强度降低，因此优选Ni的含量为10重量％以上。其中，在本发明中，用于构成喷镀层形成用粉末或金属陶瓷喷镀层的Mo2NiB2型复合硼化物中的Ni的一部分可以被Fe、Cr、V、Co等其他元素置换。另外，用于构成粘结相的Ni基合金并不特别限定，例如能够列举出Ni与从Co、Cr、Mo、W、Fe、Mn中选择出的至少一种金属的合金。
Cr(铬)与Mo2NiB2型复合硼化物中的Ni置换固溶，具有使晶体结构稳定在正方晶的效果。并且添加的Cr也固溶到粘结相中，使金属陶瓷喷镀层的耐腐蚀性、耐磨耗性、高温特性和机械特性大幅度提高。若Cr的含量过多，则形成Cr5B3等硼化物，会导致强度降低。
Si(硅)是用于构成粘结相的元素，与C并用从而具有降低金属陶瓷喷镀层的熔融温度的效果。若Si的含有比例过低，则无法充分得到使金属陶瓷喷镀层的熔融温度降低的效果，在金属陶瓷喷镀层的熔融温度下实施再熔融处理时，可能会因过剩的热量而导致基材发生变形、基材的特性降低。另一方面，若Si的含有比例过高，则无法得到使熔融温度降低的效果，而且硅化物的含量增多，可能会导致韧性等特性降低。
C(碳)是用于构成粘结相的元素，与Si并用从而具有降低金属陶瓷喷镀层的熔融温度的效果。若C的含有比例过低，则无法充分得到使金属陶瓷喷镀层的熔融温度降低的效果，在实施再熔融处理时，可能会因过剩的热量而导致基材发生变形、基材的特性降低。另一方面，若C的含有比例过高，则碳化物的含量增多，可能会导致韧性等特性降低。
＜金属陶瓷覆盖材＞
本发明的金属陶瓷覆盖材是通过在基材之上形成所述金属陶瓷喷镀层而得到的。因此，本发明的金属陶瓷覆盖材包括基材和形成在基材之上的金属陶瓷喷镀层，在此基础上，本发明的金属陶瓷覆盖材也可以还包括扩散层，该扩散层是通过使基材与金属陶瓷喷镀层发生热扩散而形成的。其中，扩散层能够通过如下这样形成，即：在所述条件下对金属陶瓷覆盖材的金属陶瓷喷镀层实施再熔融处理，使基材与金属陶瓷喷镀层发生热扩散。
＜金属陶瓷覆盖材的制造方法＞
接着，说明本发明的金属陶瓷覆盖材的制造方法。
首先，准备用于制造喷镀层形成用粉末的原料粉末。准备将以下元素按如下比率混合而成的粉末作为原料粉末，B：4.0重量％～6.0重量％、Mo：35.5重量％～53.25重量％、Cr：10.0重量％～25.0重量％、Si：2.0重量％～6.0重量％、C：0.1重量％～1.0重量％、Ni：其余部分。
接着，将准备好的原料粉末加工成喷镀层形成用粉末。用于将原料粉末加工成喷镀层形成用粉末的方法只要是能利用原料粉末形成Mo2NiB2型复合硼化物这样的方法则可以是任意的方法，例如，能够列举出这样的方法：向原料粉末中添加粘结剂和有机溶剂，利用球磨机那样的粉碎装置对添加有粘结剂和有机溶剂的原料粉末进行混合粉碎，然后利用喷雾干燥器等对混合粉碎后的原料粉末进行造粒，在对造粒后的粉末进行烧结之后进行分级。由此，在本发明中得到这样的喷镀层形成用粉末：含有Mo2NiB2型复合硼化物，且组成为B：4.0重量％～6.0重量％、Mo：35.5重量％～53.25重量％、Cr：10.0重量％～25.0重量％、Si：2.0重量％～6.0重量％、C：0.1重量％～1.0重量％、Ni：其余部分。需要说明的是，在本发明的喷镀层形成用粉末中，也可以在不妨碍使得到的金属陶瓷喷镀层的熔融温度降低的效果的范围内含有不可避免地混入的元素。
需要说明的是，在利用球磨机等进行混合粉碎时，混合粉碎后的原料粉末的粒径并不特别限定，只要是在对混合粉碎后的原料粉末进行造粒并对造粒后的原料粉末进行烧结时，使Mo2NiB2型复合硼化物的形成反应适当地进行的粒径即可。
另外，进行烧结时的条件只要是使Mo2NiB2型复合硼化物的形成反应适当地进行的范围即可，例如，能够设为这样的条件：温度：1000℃～1150℃，烧结时间：30分钟～90分钟，升温速度：0.5℃/分钟～60℃/分钟。
对于要制造的喷镀层形成用粉末的大小，从容易进行喷镀这一点而言，优选粒径为10μm～200μm，更优选为32μm～150μm。
接着，通过喷镀法将喷镀层形成用粉末喷镀在基材上而在该基材上形成金属陶瓷喷镀层。由此，在本发明中，制造出在基材之上覆盖金属陶瓷喷镀层而成的金属陶瓷覆盖材。作为喷镀法，可以采用金属陶瓷喷镀层形成时的热影响小的火焰喷镀、高速火焰喷镀中的任意一者，但从金属粉末的速度快、能够形成致密的膜这一点而言，优选高速火焰喷镀。
另外，形成的金属陶瓷喷镀层的厚度优选为0.05mm～2.0mm，更优选为0.2mm～1.0mm。若形成的金属陶瓷喷镀层的厚度小于0.05mm，则有时会在金属陶瓷喷镀层中残留有孔隙，因孔隙部分而导致金属陶瓷喷镀层自基材剥离，并且，因金属陶瓷喷镀层薄而存在耐磨耗性降低的倾向。另一方面，若形成的金属陶瓷喷镀层的厚度大于2mm，则因形成金属陶瓷喷镀层时的热量而导致残余应力增大，因此存在金属陶瓷喷镀层与基材之间的密合性降低的倾向。
通过以上那样，制造出使用本发明的喷镀层形成用粉末的金属陶瓷覆盖材。
需要说明的是，在本发明中，也可以进一步对通过这样制造出的金属陶瓷覆盖材实施再熔融处理。通过对金属陶瓷覆盖材实施再熔融处理，来使金属陶瓷喷镀层与基材发生热扩散而形成扩散层，从而提高基材与金属陶瓷喷镀层之间的密合性。再熔融处理的方法并不特别限定，例如，能够使用这样的方法：利用将乙炔和氧用作燃料的火焰喷枪(日文：フレームトーチ)进行的加热、高频感应加热、利用气氛炉进行的加热、利用真空炉进行的加热等，但从能够使金属陶瓷喷镀层稳定地发生热扩散这一点而言，优选使用利用真空炉进行加热的方法。另外，实施再熔融处理时的加热温度与所述条件相同。
采用本发明，通过使含有Mo2NiB2型复合硼化物的喷镀层形成用粉末的组成为B：4.0重量％～6.0重量％、Mo：35.5重量％～53.25重量％、Cr：10.0重量％～25.0重量％、Si：2.0重量％～6.0重量％、C：0.1重量％～1.0重量％、Ni：其余部分，从而能够形成这样的金属陶瓷喷镀层：耐腐蚀性和耐磨耗性优良，而且能够在比较低的温度下对该金属陶瓷喷镀层实施用于提高其与基材之间的密合性的再熔融处理。
并且，在对使用这样的喷镀层形成用粉末而得到的本发明的金属陶瓷覆盖材实施再熔融处理的情况下，也能够使加热温度为更低的温度，因此生产率优良。而且，对于本发明的金属陶瓷覆盖材，通过再熔融处理使基材与金属陶瓷喷镀层良好地密合，从而具有还能耐得住高负荷的耐久性，因此在用作消耗构件的情况下能够降低更换频率，结果，能够削减消耗构件的废弃量，有助于环境保护。
实施例
以下，列举实施例更具体地说明本发明，但本发明并不限定于这些实施例。
《实施例1》
对以B：5重量％、Mo：44.4重量％、Cr：13重量％、Si：3.4重量％、C：0.34重量％、Ni：其余部分的比率混合而成的原料100重量份数添加5重量份数的石蜡，利用振动球磨机将其在丙酮中湿式粉碎25小时，从而制作成粉碎粉。接着，将制作成的粉碎粉在氮气氛下且在150℃的温度下干燥18小时。之后，将干燥后的粉碎粉与丙酮以1：1的重量比例混合，之后利用喷雾干燥器进行造粒，将造粒后的粉末在真空下且在1150℃的温度下保持1小时而对粉末进行烧结，之后进行分级，从而制作成含有Mo2NiB2型复合硼化物的喷镀层形成用粉末。
接着，对制作成的喷镀层形成用粉末进行熔融温度的测量。具体而言，熔融温度的测量是进行粉碎使喷镀层形成用粉末的粒径为10μm～300μm，并利用差热分析装置(株式会社理学制，型号：TG8120)测量熔融温度。将结果表示在表1和图1(A)中。其中，在图1中，示出了喷镀层形成用粉末的熔融温度(℃)相对于喷镀层形成用粉末中含有的Si的含有比例(重量％)的值。后述的图2、图3也是同样的。
《实施例2～实施例4》
将原料中的Si的混合比率设为3.5重量％(实施例2)、5重量％(实施例3)、6重量％(实施例4)，除此以外，与实施例1同样地制作喷镀层形成用粉末，并与实施例1同样地进行熔融温度的测量。将结果表示在表1和图1(A)中。
《比较例1～比较例3》
将原料中的Si的混合比率设为0重量％(比较例1)、2.5重量％(比较例2)、7重量％(比较例3)，除此以外，与实施例1同样地制作喷镀层形成用粉末，并与实施例1同样地进行熔融温度的测量。将结果表示在表1和图1(A)中。
[表1]
《比较例4～比较例10》
将原料中的C的混合比率设为C：0重量％，并且将原料中的Si的混合比率设为0重量％(比较例4)、2.5重量％(比较例5)、3重量％(比较例6)、3.5重量％(比较例7)、5重量％(比较例8)、6重量％(比较例9)、7重量％(比较例10)，除此以外，与实施例1同样地制作喷镀层形成用粉末，并与实施例1同样地进行熔融温度的测量。将结果表示在表2和图1(B)中。
[表2]
《实施例5～实施例8》
将原料中的B和Mo这两者的混合比率分别设为B：4.5重量％、Mo：39.9重量％，并且将原料中的Si的混合比率设为2.5重量％(实施例5)、3重量％(实施例6)、3.5重量％(实施例7)、5重量％(实施例8)，除此以外，与实施例1同样地制作喷镀层形成用粉末，并与实施例1同样地进行熔融温度的测量。将结果表示在表3和图2(A)中。
《比较例11～比较例13》
将原料中的B和Mo这两者的混合比率分别设为B：4.5重量％、Mo：39.9重量％，并且将原料中的Si的混合比率设为0重量％(比较例11)、2重量％(比较例12)、6重量％(比较例13)，除此以外，与实施例1同样地制作喷镀层形成用粉末，并与实施例1同样地进行熔融温度的测量。将结果表示在表3和图2(A)中。
[表3]
《比较例14～比较例20》
将原料中的B、Mo和C这三者的混合比率分别设为B：4.5重量％、Mo：39.9重量％、C：0重量％，并且将原料中的Si的混合比率设为0重量％(比较例14)、2重量％(比较例15)、2.5重量％(比较例16)、3重量％(比较例17)、3.5重量％(比较例18)、5重量％(比较例19)、6重量％(比较例20)，除此以外，与实施例1同样地制作喷镀层形成用粉末，并与实施例1同样地进行熔融温度的测量。将结果表示在表4和图2(B)中。
[表4]
《实施例9～实施例12》
将原料中的B和Mo这两者的混合比率分别设为B：4重量％、Mo：35.5重量％，进而将原料中的Si的混合比率设为2重量％(实施例9)、2.5重量％(实施例10)、3重量％(实施例11)、4重量％(实施例12)，除此以外，与实施例1同样地制作喷镀层形成用粉末，并与实施例1同样地进行熔融温度的测量。将结果表示在表5和图3(A)中。
《比较例21～比较例23》
将原料中的B和Mo这两者的混合比率分别设为B：4重量％、Mo：35.5重量％，并且将原料中的Si的混合比率设为0重量％(比较例21)、1.5重量％(比较例22)、5重量％(比较例23)，除此以外，与实施例1同样地制作喷镀层形成用粉末，并与实施例1同样地进行熔融温度的测量。将结果表示在表5和图3(A)中。
[表5]
《比较例24～比较例30》
将原料中的B、Mo和C这三者的混合比率分别设为B：4重量％、Mo：35.5重量％、C：0重量％，并且将原料中的Si的混合比率设为0重量％(比较例24)、1.5重量％(比较例25)、2重量％(比较例26)、2.5重量％(比较例27)、3重量％(比较例28)、4重量％(比较例29)、5重量％(比较例30)，除此以外，与实施例1同样地制作喷镀层形成用粉末，并与实施例1同样地进行熔融温度的测量。将结果表示在表6和图3(B)中。
[表6]
接着，准备钢材(SKD11钢)，利用高速火焰喷镀机(TAFA公司制，型号：JP8000)对准备好的钢材喷镀所述实施例10的喷镀层形成用粉末，从而得到在基材之上覆盖金属陶瓷喷镀层而成的金属陶瓷覆盖材。之后，在真空炉中，在加热温度：1050℃、加热时间为30分钟的条件下对得到的金属陶瓷覆盖材实施再熔融处理。
之后，将实施了再熔融处理的金属陶瓷覆盖材切断，利用扫描电子显微镜(日本电子株式会社制，JSM－840A)测量切断后得到的剖面，从而得到图4所示的剖面照片。如图4所示，能够确认的是，在金属陶瓷覆盖材的剖面中，在钢材与金属陶瓷喷镀层之间形成有扩散层。
之后，针对金属陶瓷覆盖材的剖面中的图4所示的区域A(钢材的部分)、区域B(钢材与金属陶瓷喷镀层之间的扩散层的部分)以及区域C(金属陶瓷喷镀层的部分)各区域，分别通过扫描电子显微镜使用ZAF校正法进行元素分析。将区域A中的各元素的峰值表示在图5(A)中，将区域B中的各元素的峰值表示在图5(B)中，将区域C中的各元素的峰值表示在图5(C)中。并且，将通过元素分析得到的区域B内的组成表示在表7中。
[表7]
接着，针对切断后得到的剖面，使用维氏硬度计评价钢材与金属陶瓷喷镀层之间的密合性。具体而言，对密合性的评价是通过这样进行的，即：利用维氏硬度计(明石制作所制，型号：MVK－G2)，使用顶角为136°的正四棱锥金刚石压头，在切断后得到的剖面的扩散层附近施加5kgf的负荷，之后确认在施加负荷的部分金属陶瓷喷镀层是否发生剥离。结果，能够确认的是，被施加负荷后的金属陶瓷喷镀层没有自钢材剥离，而是牢固地密合于钢材。
如表1、表3、表5所示，含有Mo2NiB2型复合硼化物且组成为B：4.0重量％～6.0重量％、Mo：35.5重量％～53.25重量％、Cr：10.0重量％～25.0重量％、Si：2.0重量％～6.0重量％、C：0.1重量％～1.0重量％、Ni：其余部分的实施例1～实施例12的喷镀层形成用粉末的熔融温度均为1000℃以下。由此，由于实施例1～实施例12的喷镀层形成用粉末的熔融温度均为1000℃以下，因此能够对在通过喷镀形成金属陶瓷喷镀层之后实施再熔融处理时用于使金属陶瓷喷镀层发生热扩散的加热温度进行抑制，结果，能够判断为能防止基材发生变形、基材的特性降低，且金属陶瓷喷镀层与基材之间的密合性优良。
此外，如图4、图5(B)和表7所示，能够确认的是，对于在将实施例10的喷镀层形成用粉末喷镀在钢材上之后、在1050℃的低加热温度下实施再熔融处理而得到的金属陶瓷覆盖材，构成金属陶瓷喷镀层的成分(Mo、Ni、Cr等)与构成钢材的成分(Fe等)发生良好的热扩散。而且，能够确认的是，在使用维氏硬度计在得到的金属陶瓷覆盖材的钢材与金属陶瓷喷镀层之间的界面施加负荷后，金属陶瓷喷镀层没有自钢材剥离，而是牢固地密合于钢材。由此，能够确认的是，在实施例10的喷镀层形成用粉末通过喷镀形成金属陶瓷喷镀层之后，在低温下实施再熔融处理的情况下，金属陶瓷喷镀层也相对于基材发生良好的热扩散并且与基材之间的密合性优良。另外，对于其他的实施例(实施例1～实施例9、实施例11、实施例12)，它们的组成也是B：4.0重量％～6.0重量％、Mo：35.5重量％～53.25重量％、Cr：10.0重量％～25.0重量％、Si：2.0重量％～6.0重量％、C：0.1重量％～1.0重量％、Ni：其余部分，因此，针对钢材与金属陶瓷喷镀层之间的密合性的评价结果而言，可以认为能够得到同样的结果。
另一方面，如表1～表6中的比较例1～比较例30所示，能够判断为：各元素的含有比例不在所述范围的喷镀层形成用粉末的熔融温度超过1050℃，在这样的喷镀层形成用粉末通过喷镀形成金属陶瓷喷镀层之后，在喷镀层形成用粉末的熔融温度下实施再熔融处理时，基材发生变形、基材的特性降低。

Claims (9)

1.一种喷镀层形成用粉末，该喷镀层形成用粉末含有Mo2NiB2型复合硼化物，
该喷镀层形成用粉末的特征在于，
该喷镀层形成用粉末的组成为B：4.0重量％～6.0重量％、Mo：35.5重量％～53.25重量％、Cr：10.0重量％～25.0重量％、Si：2.0重量％～6.0重量％、C：0.1重量％～1.0重量％、Ni：其余部分。
2.根据权利要求1所述的喷镀层形成用粉末，其特征在于，
在将B的含有比例设为AB[重量％]、将Si的含有比例设为ASi[重量％]时，满足下述式(1)，
AB－2.5＜ASi＜2AB－3···(1)。
3.一种金属陶瓷喷镀层，该金属陶瓷喷镀层是通过喷镀权利要求1或2所述的喷镀层形成用粉末而形成的，
该金属陶瓷喷镀层的特征在于，
含有所述Mo2NiB2型复合硼化物的硬质相占50.0重量％～80.0重量％的比例，其余部分是以Ni基合金为主要成分的粘结相，该金属陶瓷喷镀层含有Si：2.0重量％～6.0重量％以及C：0.1重量％～1.0重量％。
4.一种金属陶瓷覆盖材，其中，
该金属陶瓷覆盖材是通过将权利要求3所述的金属陶瓷喷镀层形成在基材之上而成的。
5.根据权利要求4所述的金属陶瓷覆盖材，其特征在于，
该金属陶瓷覆盖材包括扩散层，该扩散层是通过这样形成的，即：对所述金属陶瓷喷镀层实施在960℃～1100℃条件下加热的熔融处理，使所述基材与所述金属陶瓷喷镀层发生热扩散，从而形成该扩散层。
6.根据权利要求4或5所述的金属陶瓷覆盖材，其特征在于，
所述基材为合金钢、碳钢或不锈钢。
7.一种金属陶瓷覆盖材的制造方法，该金属陶瓷覆盖材的制造方法具有这样的工序：通过将含有Mo2NiB2型复合硼化物的喷镀层形成用粉末喷镀在基材之上，从而在所述基材之上形成金属陶瓷喷镀层，
该金属陶瓷覆盖材的制造方法的特征在于，
使用如下的组成的粉末作为所述喷镀层形成用粉末，该组成为B：4.0重量％～6.0重量％、Mo：35.5重量％～53.25重量％、Cr：10.0重量％～25.0重量％、Si：2.0重量％～6.0重量％、C：0.1重量％～1.0重量％、Ni：其余部分，
形成这样的金属陶瓷喷镀层：含有所述Mo2NiB2型复合硼化物的硬质相占50.0重量％～80.0重量％的比例，其余部分是以Ni基合金为主要成分的粘结相，该金属陶瓷喷镀层含有Si：2.0重量％～6.0重量％以及C：0.1重量％～1.0重量％。
8.根据权利要求7所述的金属陶瓷覆盖材的制造方法，其特征在于，
使用在将B的含有比例设为AB[重量％]、将Si的含有比例设为ASi[重量％]时满足下述式(1)的粉末，作为所述喷镀层形成用粉末，
AB－2.5＜ASi＜2AB－3···(1)。
9.根据权利要求7或8所述的金属陶瓷覆盖材的制造方法，其特征在于，
该金属陶瓷覆盖材的制造方法还具有这样的工序：在所述基材之上形成所述金属陶瓷喷镀层，之后对所述金属陶瓷喷镀层实施在960℃～1100℃条件下加热的熔融处理。
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