DE102018107412A1

DE102018107412A1 - Sprühpulver und verfahren zur ablagerungeiner sprühbeschichtung unter verwendungdesselben

Info

Publication number: DE102018107412A1
Application number: DE102018107412.3A
Authority: DE
Inventors: Noritaka Miyamoto
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2017-04-13
Filing date: 2018-03-28
Publication date: 2018-10-18
Also published as: US20180298480A1; US10815560B2; JP2018178187A; JP6855891B2; DE102018107412A8

Abstract

Bereitgestellt werden ein Sprühpulver, welches eine Verringerung der Bearbeitbarkeit der resultierenden Sprühbeschichtung selbst in einer Hochtemperaturumgebung unterdrücken kann, und ein Verfahren zur Abscheidung einer Sprühbeschichtung unter Verwendung desselben. Das Sprühpulver ist ein Sprühpulver zur Abscheidung einer Sprühbeschichtung mit einer zerreibbaren Eigenschaft. Das Sprühpulver enthält NiCr-basierte Legierungspartikel und h-BN-Partikel. Eine NiCr-basierte Legierung der NiCr-basierten Legierungspartikel enthält 2 bis 10 Massen% Si, und der Gehalt der h-BN-Partikel im Sprühpulver ist 4 bis 8 Massen%.

Description

HINTERGRUND
Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Sprühpulver, welches geeignet ist zur Ablagerung bzw. zum Abscheiden einer Sprühschicht mit einer zerreibbaren bzw. abschleifbaren Eigenschaft und ein Verfahren zur Ablagerung einer Sprühschicht unter Verwendung desselben.
Stand der Technik
Um Sprühbeschichtungen mit einer zerreibbaren bzw. abreibbaren Eigenschaft auszubilden (zerreibbare Sprühbeschichtungen), wurden gewöhnlich Materialien, welche vorgegebene Spezifikationen erfüllen, auf der Basis der Standards für Flugzeugmotoren und ähnlichem verwendet. Die wie hier bezeichnete „zerreibbare Eigenschaft“ ist eine Eigenschaft der Zerreibung des eigenen Elements, um ein Gegenstückelement zu schützen. In den vergangen Jahren wurden, zum Beispiel, zerreibbare Sprühbeschichtungen mit Wärmebeständigkeit, zum Beispiel eine wärmebeständige Temperatur von mehr als 500 °C für Gasturbinen und Düsentriebwerke entwickelt.
Für ein derartiges Sprühpulver schlägt JP2007-247063A zum Beispiel ein Sprühpulver vor, welches ein ungefähr 30 bis 80 Gew.-% Nickelchrom enthaltendes hartes Carbidmaterial umfasst, und außerdem ein ungefähr 20 bis 70 Gew.-% Bornitrid enthaltendes Schmiermittel umfasst, welches in das harte Carbidmaterial gemischt wird. Mit einem derartigen Sprühpulver kann die zerreibbare Eigenschaft der entstehenden Sprühbeschichtung durch das Bornitrid enthaltende Schmiermittel verbessert werden.
ZUSAMMENFASSUNG
Sogar wenn eine Sprühbeschichtung unter Verwendung des in JP2007-247063A beschriebenen Sprühpulvers abgelagert wird, kann jedoch die Bearbeitbarkeit bzw. Verarbeitbarkeit der Sprühbeschichtung in einer Hochtemperaturumgebung von, zum Beispiel, ungefähr 800 °C bemerkenswert klein werden, obwohl die Bearbeitbarkeit der Sprühschicht bei Raumtemperatur ausgezeichnet ist.
Dementsprechend betreffen beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung die Bereitstellung eines Sprühpulvers, welches eine Verringerung der Bearbeitbarkeit der entstehenden Sprühbeschichtungen, sogar in einer Hochtemperaturumgebung, unterdrücken kann, und ein Verfahren zur Ablagerung einer Sprühbeschichtung unter Verwendung desselben.
Demensprechend ist das Sprühpulver in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung ein Sprühpulver zur Ablagerung einer Sprühbeschichtung mit einer zerreibbaren Eigenschaft, welches NiCr-basierte Legierungspartikel und h-BN-Partikel enthält. Eine NiCr-basierte Legierung der NiCr-basierten Legierungspartikel enthält 2 bis 10 Massen% Si, und der Gehalt der h-BN-Partikel im Sprühpulver ist 4 bis 8 Massen%.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung können mit der NiCr-basierten Legierung der NiCr-basierten Legierungspartikel, welche 2 bis 10 Massen% Si enthalten darf, Oxidschichten aus SiO₂ auf den Oberflächen der NiCr-basierten Legierungspartikeln ausgebildet werden, welche die entstehende Sprühbeschichtung bilden.
Die Oxidschichten aus SiO₂ weisen eine hohe Benetzbarkeit auf, bezogen auf die h-BN-Partikel während des Sprühens. Deshalb ist, wenn die h-BN-Partikel mit 4 bis 8 Massen% in dem Sprühpulver enthalten sind, es den h-BN-Partikeln gestattet in einer größeren Menge zwischen den NiCr-basierten Legierungspartikeln der entstehenden Sprühbeschichtung vorzuliegen, im Vergleich zu der im herkömmlichen Pulver.
Deshalb kann der haftende Verschleiß bzw. Haftverschleiß der NiCr-basierten Legierungspartikel der Sprühbeschichtung durch die h-BN-Partikel mit fester Schmierung sogar bei hohen Temperaturen unterdrückt werden, und deshalb kann eine Verringerung der Bearbeitbarkeit der Sprühbeschichtung unterdrückt werden. Die Grundlagen für den Gehalt an Si und den Gehalt an h-BN-Partikel werden in den nachstehenden Ausführungsformen beschrieben.
Figurenliste

1 ist eine schematische Querschnittsansicht des Sprühpulvers in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung und wobei ein Teil einer Sprühbeschichtung unter Verwendung des Sprühpulvers abgeschieden ist;
2 zeigt einen Graphen der Ergebnisse der Messung des Schmelzpunktes von NiCr-basierten Legierungspartikeln des Sprühpulvers des Beispiels 1 unter Verwendung eines Apparates zur differentiellen thermogravimetrischen Analyse;
3A zeigt Photographien der Sprühpulver der Beispiele 1 und 2;
3B zeigt Photographien der Sprühpulver der Vergleichsbeispiele 1 bis 3;
4 zeigt eine Querschnittsphotographie des Sprühpulvers des Beispiels 1 und Photographien der Verteilungen von Ni, Si, Al, N, und B in den Querschnittsphotographien;
5 ist ein schematisches Diagramm einer Bearbeitungstestvorrichtung;
6 zeigt Graphen der Zusammenhänge von den Tiefen nach der Bearbeitung der Sprühbeschichtungen und den Verschleißmengen der Gegenstückelemente, wenn der Bearbeitungstest 1 auf den Sprühteststücken der Beispiele 1 und 2 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 3 unter den Bedingungen der auf Raumtemperatur und 800 °C eingestellten Testtemperatur ausgeführt wurde;
7 zeigt Photographien der Sprühbeschichtungen, welche erhalten wurden, nachdem der Bearbeitungstest 1 auf den Sprühteststücken der Beispiele 1 und 2 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 3 unter den Bedingungen der auf Raumtemperatur und 800 °C eingestellten Testtemperatur ausgeführt wurde;
8 zeigt Querschnittsphotographien der Sprühbeschichtungen der Beispiele 1 und 2 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 3;
9 zeigt Graphen der Ergebnisse der ausgeführten Röntgen-Photoelektronenspektroskopie bzw. -metrie der Sprühbeschichtungen des Beispiels 1 und des Vergleichsbeispiels 3;
10 zeigt Graphen der Ergebnisse der ausgeführten Auger-Spektroskopie bzw. -metrie der Sprühbeschichtungen der Beispiele 1 und 2 und des Vergleichsbeispiels 3;
11 zeigt Graphen der Ergebnisse der ausgeführten EPMA-Linienanalyse auf Bereichen zwischen NiCr-basierten Legierungspartikeln der Sprühbeschichtungen des Beispiels 1 und des Vergleichsbeispiels 3;
12A zeigt Graphen der Ergebnisse des Ausführens der sehr hoch aufgelösten EPMA-Linienanalyse von B, Si, N, Cr, O, und Ni auf Bereichen zwischen den NiCr-basierten Legierungspartikeln im Querschnitt der Sprühbeschichtung des in der Photographie gezeigten Beispiels 1;
12B ist eine vergrößerte Ansicht der Graphen in 12A;
13 zeigt Photographien des Gewebes in den Querschnitten der Sprühbeschichtungen des Beispiels 1 und des Vergleichsbeispiels 3 bei Raumtemperatur, 800 °C, 850 °C, und 900 °C;
14 zeigt Graphen der Zusammenhänge zwischen den Tiefen nach der Bearbeitung der Sprühbeschichtungen und der Verschleißmengen der Gegenstückelemente bei Haltetemperaturen von Raumtemperatur, 800 °C, 850 °C, und 900 °C, hinsichtlich der Sprühteststücke des Beispiels 1 und des Vergleichsbeispiels 3;
15 zeigt Querschnittsphotographien der Sprühbeschichtungen, wenn die Teststücke des Beispiels 1 und des Vergleichsbeispiels 3 unter einer Heizbedingung von 850 °C für 300 Stunden erwärmt wurden;
16 zeigt einen Graphen der Vickers-Härte eines Oxids der Sprühbeschichtung, wenn jedes der Teststücke des Beispiels 1 und des Vergleichsbeispiels 3 unter einer Heizbedingung von 850 °C für 300 Stunden erwärmt wurde;
17 zeigt Graphen der Ergebnisse der Messung der Hafteffizienz des Sprühpulvers der Beispiele 1 und 2 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 3;
18 zeigt Graphen der Ergebnisse der Messung der Tiefen nach der Bearbeitung und die Zugfestigkeiten der Sprühbeschichtungen der Beispiele 3-1 bis 3-6, der Beispiele 4-1, 4-2, der Vergleichsbeispiele 4-1 bis 4-4, und der Vergleichsbeispiele 5-1, 5-2;
19 zeigt Graphen der Ergebnisse der Messung der Tiefen nach der Bearbeitung und die Zugfestigkeiten der Sprühbeschichtungen der Bezugsbeispiele 1 bis 5;
20 zeigt Graphen der Ergebnisse der Messung der Rockwell-Oberflächenhärte (HR15Y) der Sprühbeschichtungen der Beispiele 5 bis 7, welche mit der eingestellten Zuführungsgeschwindigkeit des Sprühpulvers von 110 g/Min. und 60 g/Min. abgeschieden wurden; und
21 zeigt Graphen der Ergebnisse der Messung der Zugfestigkeiten der Sprühbeschichtungen der Beispiele 5 bis 7, welche mit einer eingestellten Zuführungsgeschwindigkeit des Sprühpulvers von 110 g/Min. und 60 g/Min. abgeschieden wurden.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Nachstehend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung mit Bezug zu 1 beschrieben.
In Bezug auf das Sprühpulver 10
1 ist eine schematische Konzeptansicht des Sprühpulvers 10 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung und einer Sprühbeschichtung 10A, welche unter Verwendung des Sprühpulvers 10 abgeschieden wurde.
Wie in 1 gezeigt, ist das Sprühpulver 10 in dieser Ausführungsform ein Sprühpulver zur Ablagerung bzw. Abscheidung einer Sprühbeschichtung mit einer zerreibbaren Eigenschaft (nachstehend einfach als eine „Sprühbeschichtung“ bezeichnet). Das Sprühpulver 10 ist ein Pulver, welches NiCr-basierte Legierungspartikel 11 und h-BN-Partikel 12 enthält, und ferner gegebenenfalls Al-Partikel 13 enthält. In dieser Ausführungsform ist das Sprühpulver 10 ein Pulver von Partikeln, welches durch Mischen des Pulvers der NiCr-basierten Legierungspartikel 11 mit Pulver der h-BN-Partikel 12, und durch Granulieren dieser mit einem Binder, wie einem Harz, erhalten wird.
Das Sprühpulver 10 kann auch nur ein Pulver einer Mischung der NiCr-basierten Legierungspartikel 11 und der h-BN-Partikel 12 sein, so lange die NiCr-basierten Legierungspartikel 11 und die h-BN-Partikel 12 in einem gemischten Zustand auf ein Substrat 20 gesprüht werden können, wenn das Sprühpulver 10 gesprüht wird. Alternativ kann das Sprühpulver 10 auch ein durch Verdichten, wie Plattieren, erhaltenes Pulver anstatt des granulierten Pulvers sein, welches durch Granulieren der NiCr-basierten Legierungspartikel 11 und der h-BN-Partikel 12 erhalten wird. Es sollte beachtet werden, dass, wie in 1 gezeigt, als das Sprühpulver 10 die gesamten Oberflächen der NiCr-basierten Legierungspartikel 11 vorzugsweise mit den h-BN-Partikeln 12 bedeckt sind.
In Bezug auf die NiCr-basierten Legierungspartikel 11
Die NiCr-basierten Legierungspartikel 11 sind Partikel einer NiCr-basierten Legierung. Die NiCr-basierten Legierungspartikel 11 enthalten bevorzugt Cr im Bereich von 7 bis 25 Massen% bezogen auf die Gesamtmasse der Partikel (das heißt, die NiCr-Legierung), obwohl der Gehalt an Cr nicht besonders beschränkt ist. Dementsprechend kann der Oxidationswiderstand der NiCr-basierten Legierungspartikel 11 verbessert werden. Wenn hierbei der Gehalt an Cr weniger als 7 Massen% ist, kann der Oxidationswiderstand der NiCr-basierten Legierung möglicherweise verloren gehen. Währenddessen wird, wenn der Gehalt an Cr größer als 25 Massen% ist, die NiCr-basierte Legierung zu hart, und deshalb kann die Bearbeitbarkeit der entstehenden Sprühbeschichtung 10A möglicherweise geringer werden.
In dieser Ausführungsform enthält eine NiCr-basierte Legierung, welche die NiCr-basierten Legierungspartikel 11 bildet, 2 bis 10 Massen% Si (Silizium) bezogen auf die gesamte NiCr-basierte Legierung. Dementsprechend können die Oxidschichten 11B aus SiO₂ (Siliziumdioxid) auf den Oberflächen der NiCr-basierten Legierungspartikel 11A, welche die SprühbeschichtunglOA bilden, ausgebildet werden. Die Oxidschichten 11B weisen eine hohe Benetzbarkeit bezüglich den h-BN-Partikeln 12A auf. Deshalb ist es mehr h-BN-Partikeln 12A erlaubt zwischen den NiCr-basierten Legierungspartikeln 11A der Sprühbeschichtung 10A vorzuliegen.
Wenn hierbei der Gehalt an Si bezogen auf die gesamte NiCr-basierte Legierung kleiner als 2 Massen% ist, können die Oxidschichten 11B aus SiO₂ (Siliziumdioxid) nicht mit ausreichender Dicke auf den Oberflächen der NiCr-basierten Legierungspartikeln 11A ausgebildet werden. Dementsprechend würde die Benetzbarkeit bezüglich der h-BN-Partikel 12 sinken, und deshalb dürfen die h-BN-Partikeln 12A nicht in einer ausreichenden Menge zwischen den NiCr-basierten Legierungspartikeln 11A der Sprühbeschichtung 10A vorliegen. Währenddessen kann, wenn der Gehalt an Si bezogen auf die gesamte NiCr-basierte Legierung größer als 10 Massen% ist, die NiCr-basierte Legierung spröde bzw. brüchig werden.
Die NiCr-basierte Legierung der NiCr-basierten Legierungspartikel 11 kann weiterhin weniger als oder gleich 4 Massen% B (Bor) bezogen auf die gesamte NiCr-basierte Legierung enthalten. Dementsprechend können die Oxidschichten 11B, welche eine Mischung aus SiO₂ und B₂O₃ (Boroxid) enthalten, auf den Oberflächen der NiCr-basierten Legierungspartikel 11A, welche die Sprühbeschichtung 10A bilden, ausgebildet werden. Da die Oxidschichten 11B B₂O₃ enthalten, kann die Benetzbarkeit der Oxidschichten 11B, bezogen auf die h-BN-Partikel 12A, weiterhin verbessert werden. Dementsprechend dürfen mehr h-BN-Partikel 12A zwischen den NiCr-basierten Legierungspartikeln 11A der Sprühbeschichtung 10A vorliegen.
Ferner wird der Gehalt von jeweils Si und B vorzugsweise derart eingestellt, dass die NiCr-basierte Legierung der NiCr-basierten Legierungspartikel einen Schmelzpunkt von 940 bis 1200 °C aufweist. Wenn der Schmelzpunkt der NiCr-basierten Legierung einen derartigen Bereich genügt, ist es möglich unter Sprühen die Oxidschichten 11B von bzw. aus Si und B auf den NiCr-basierten Legierungspartikeln 11A der Sprühbeschichtung 10A auszubilden, während problemlos mehr h-BN-Partikel 12A zwischen den NiCr-basierten Legierungspartikeln 11A der Sprühbeschichtung 10A vorliegen dürfen.
Wenn hierbei der Schmelzpunkt der NiCr-basierten Legierung weniger als 940 °C ist, wird die NiCr-basierte Legierung wahrscheinlich selbst oxidiert und die NiCr-basierten Legierungspartikel der entstehenden Sprühbeschichtung werden in einer Hochtemperaturumgebung weich. Deshalb unterliegt die Sprühbeschichtung wahrscheinlich der Haftabnutzung. Währenddessen sind, wenn der Schmelzpunkt der NiCr-basierten Legierung größer als 1200 °C ist, die NiCr-basierten Legierungspartikel der entstehenden Sprühbeschichtung schwierig zu schmelzen. Deshalb würde die Hafteffizienz des Sprühpulvers bezüglich eines Substrats sinken.
Die Partikelgröße der NiCr-basierten Legierungspartikel 11 ist nicht besonders beschränkt, so lange eine Sprühbeschichtung mit den nachstehend beschriebenen Eigenschaften abgeschieden werden kann. Die Partikelgröße der NiCr-basierten Legierungspartikel 11 ist jedoch vorzugsweise im Bereich von 38 bis 150 µm, oder bevorzugter im Bereich von 45 bis 125 µm, zum Beispiel.
Es sollte beachtet werden, dass die hier bezeichnete „Partikelgröße“ eine Partikelgröße ist, welche mittels Messung der Partikelgrößenverteilung durch Laserbeugung gemessen wurde. Eine derartige Partikelgröße kann zum Beispiel durch Klassierung in Übereinstimmung mit JIS Z 2510 erhalten werden. Es sollte außerdem beachtet werden, dass die gesamten Oberflächen der NiCr-basierten Legierungspartikel 11 vorzugsweise mit den h-BN-Partikeln 12 bedeckt sind, und in einem derartigem Fall ist die Partikelgröße der h-BN-Partikel 12 kleiner als jene der NiCr-basierten Legierungspartikel.
In Bezug auf die h-BN-Patikel 12
Das in 1 gezeigte Sprühpulver 10 enthält die h-BN-Partikel 12. Die h-BN-Partikel 12 sind Partikel aus hexagonalem Bornitrid. In dieser Ausführungsform, als ein bevorzugter Aspekt, bedecken die h-BN-Partikel 12 die gesamten Oberflächen der NiCr-basierten Legierungspartikel 11. Das Sprühpulver 10 enthält die h-BN-Partikel 12 mit 4 bis 8 Massen%, bezogen auf das gesamte Sprühpulver 10. Da h-BN ein Material mit fester Schmierfähigkeit wie Graphit ist, ist es möglich die Haftabnutzung bzw. den adhäsiven Verschleiß der entstehenden Sprühbeschichtung 10A und weiteres Verbessern der zerreibbaren Eigenschaft zu unterdrücken, wenn die h-BN-Partikel 12 in einem derartigen Bereich enthalten sind.
Wenn hierbei der Gehalt an den h-BN-Partikeln 12, bezogen auf das gesamte Sprühpulver 10, weniger als 4 Massen% ist, kann die feste Schmierfähigkeit von h-BN nicht vollständig ausgeprägt werden, und deshalb unterliegt die entstehende Sprühbeschichtung 10A wahrscheinlich der Haftabnutzung. Außerdem werden, da die Menge der h-BN-Partikel 12A, welche zwischen den NiCr-basierten Legierungspartikeln 11A der Sprühbeschichtung 10A vorliegen dürfen, kleiner wird, metallische Bindungen zwischen den NiCr-basierten Legierungspartikel 11A zunehmen, was wiederum die Härte der Sprühbeschichtung 10A erhöhen könnte und deshalb die Bearbeitbarkeit der Sprühbeschichtung 10A verringert. Währenddessen, wenn der Gehalt an den h-BN-Partikeln 12, bezogen auf das gesamte Sprühpulver 10, größer als 8 Massen% ist, wird die entstehende Sprühbeschichtung 10A spröde bzw. brüchig aufgrund der erhöhten Menge der h-BN-Partikel 12. Wenn eine derartige Sprühbeschichtung 10A auf, zum Beispiel, eine Turbinenschaufel angewendet wird, kann die Erosionsabnutzung der Sprühbeschichtung 10A auftreten oder die Sprühbeschichtung 10A kann teilweise aufgrund eines Gasdampfes abgetragen werden.
Die Partikelgröße der h-BN-Partikel 12A des Sprühpulvers 10 ist nicht besonders beschränkt, so lange die Sprühbeschichtung 10A mit den nachstehend beschriebenen Eigenschaften abgeschieden werden kann. Um jedoch die gesamten Oberflächen der NiCr-basierten Legierungspartikel 11 mit dem vorstehend genannten Gehalt an h-BN-Partikeln 12 gleichmäßiger zu bedecken, ist die Partikelgröße der h-BN-Partikel 12 vorzugsweise in dem Bereich von 3 bis 30 µm, und bevorzugter in dem Bereich von 3 bis 10 µm.
In Bezug auf die Al-Partikel 13
Das in 1 gezeigte Sprühpulver 10 kann ferner die Al-Partikel 13 enthalten. Die Al-Partikel 13 sind Partikel aus Aluminium, und das Sprühpulver 10 enthält, bezogen auf das gesamte Sprühpulver 10, vorzugsweise 3 bis 5 Massen% der Al-Partikel 13. Da Al eine hohe Benetzbarkeit bezüglich der NiCr-basierten Legierungspartikel und der h-BN-Partikel aufweist, wenn das Sprühpulver 10 die Al-Partikel 13 in einem derartigen Bereich enthält, ist es möglich die Trennung zwischen den NiCr-basierten Legierungspartikeln 11 und den h-BN-Partikeln 12 während der Abscheidung bzw. Ablagerung einer Beschichtung zu unterdrücken.
Wenn hierbei der Gehalt der Al-Partikel 13, bezogen auf das gesamte Sprühpulver 10, weniger als 3 Massen% ist, wäre es unmöglich die vorteilhaften Wirkungen der Benetzbarkeit der Al-Partikel 13A bezüglich der NiCr-basierten Legierungspartikel 11A und der h-BN-Partikel 12A in der entstehenden Sprühbeschichtung 10A vollständig zu erwarten. Währenddessen würde, wenn der Gehalt an den Al-Partikeln 13, bezogen auf das gesamte Sprühpulver 10, größer als 5 Massen% ist, die Bearbeitbarkeit der entstehenden Sprühbeschichtung 10A sinken.
In dieser Ausführungsform sind, wenn das Sprühpulver 10 granuliert wird, die Al-Partikel 13 an die NiCr-basierten Legierungspartikel 11 und an die h-BN-Partikel 12 über Bindemittel gebunden. Das Sprühpulver 10 kann lediglich ein Pulver einer Mischung der NiCr-basierten Legierungspartikel 11, der h-BN-Partikel 12, und der Al-Partikel 13 sein, so lange die NiCr-basierten Legierungspartikel 11 und die h-BN-Partikel 12 als auch die Al-Partikel 13 in einem einheitlich gemischtem Zustand auf das Substrat 20 gesprüht werden können, wenn das Sprühpulver 10 gesprüht wird. Alternativ kann das Sprühpulver 10 ein Pulver sein, welches durch Verdichten, wie Plattieren, geformt wurde, anstelle des granulierten Pulvers, welches durch Granulieren der NiCr-basierten Legierungspartikel 11, der h-BN-Partikel 12, und der Al-Partikel 13 erhalten wurde. Die Partikelgröße der Al-Partikel 13 ist nicht besonders beschränkt, so lange eine Sprühschicht mit den nachstehend beschriebenen Eigenschaften abgeschieden bzw. abgelagert werden kann. Die Partikelgröße der Al-Partikel 13 ist jedoch vorzugsweise, zum Beispiel, im Bereich von 3 bis 30 µm.
Hinsichtlich des Verfahrens zur Abscheidung der Sprühbeschichtung 10A
In dieser Ausführungsform wird das in 1 gezeigte Sprühpulver 10 in einen Sprühapparat (nicht gezeigt) gefüllt, und mit dem Sprühpulver 10 wird die Sprühbeschichtung 10A auf der Oberfläche des Substrats 20, wie ein Turbogehäuse eines Turboladers, abgeschieden.
Das Sprühverfahren ist nicht besonders beschränkt, so lange die Sprühbeschichtung 10A abgelagert werden kann. Als ein bevorzugtes Sprühverfahren wird Gasflammensprühen verwendet, welches das Sprühpulver 10 auf das Substrat 20 bei einer niedrigeren Temperatur (auf)sprühen kann, als wenn andere Sprühverfahren, wie Plasmasprühen, verwendet werden. Wenn das Sprühpulver 10 unter Verwendung des Gasflammensprühens gesprüht wird, ist es möglich, während der Abscheidung einer Beschichtung, dass mehr h-BN-Partikel 12A zwischen den NiCr-basierten Legierungspartikel 11A vorliegen dürfen bzw. können, sodass die h-BN-Partikel 12A die NiCr-basierten Legierungspartikel 11A bedecken. Dementsprechend können metallische Bindungen zwischen den NiCr-basierten Legierungspartikel 11A abnehmen, und deshalb kann die Bearbeitbarkeit der entstehenden Sprühbeschichtung 10A verbessert werden.
Wenn hierbei ein Gegenstückelement (wie zum Beispiel ein Turbinenschaufelrad) ein Sprühelement, welches durch Abscheidung der Sprühbeschichtung 10A auf dem Substrat (zum Beispiel, ein Turbogehäuse eines Turboladers) erhalten wurde, berührt, wird die Sprühbeschichtung 10A durch das Gegenstückelement abgetragen.
Wie vorstehend beschrieben, darf bzw. kann in dieser Ausführungsform die NiCr-basierte Legierung der NiCr-basierten Legierungspartikel 11 2 bis 10 Massen% Si enthalten, wodurch die Oxidschichten 11B aus SiO₂ auf den Oberflächen der NiCr-basierten Legierungspartikel 11A, welche die Sprühbeschichtung 10A bilden, ausgebildet werden kann.
Die Oxidschichten 11B aus SiO₂ weisen eine hohe Benetzbarkeit bezüglich den h-BN-Partikeln 12A während des Sprühens auf. Deshalb dürfen bzw. können, wenn die h-BN-Partikel 12 mit 4 bis 8 Massen% im Sprühpulver 10 enthalten sind, die h-BN-Partikel 12A in einer größeren Menge zwischen den NiCr-basierten Legierungspartikeln 11A, 11A der entstandenen Sprühbeschichtung 10A vorliegen, im Vergleich zu jener im herkömmlichen Pulver.
Deshalb kann der adhäsive Verschleiß bzw. die Haftungsabnutzung der NiCr-basierten Legierungspartikel 11A der Sprühbeschichtung 10A mittels der h-BN-Partikel 12A mit fester Schmierfähigkeit selbst bei hohen Temperaturen unterdrückt werden, und deshalb kann eine Verringerung der Bearbeitbarkeit der Sprühbeschichtung 10A unterdrückt werden.
[Beispiele]
Nachstehend wird die vorliegende Offenbarung mit Bezug zu den Beispielen beschrieben.
[Beispiel 1]

Es wurden NiCr-basierte Legierungspartikel aus gaszerstäubten Pulver hergestellt. Eine NiCr-basierte Legierung der NiCr-basierten Legierungspartikel enthält, wie in Tabelle 1 gezeigt, 82,5 Massen% Ni, 10 Massen% Cr, 2,5 Massen% Silizium, 3 Massen% Bor, und 2 Massen% Eisen. Der Schmelzpunkt des Pulvers wurde mittels eines differentiellen thermogravimetrischen Analyseapparates (TG-DTA Apparat) gemessen. Die Ergebnisse sind in 2 und Tabelle 1 gezeigt. 2 ist ein Graph der Ergebnisse der Messung des Schmelzpunkts der NiCr-basierten Legierungspartikel der Sprühpulver des Beispiels 1 unter Verwendung eines differentiellen thermogravimetrischen Analyseapparates. Wie in 2 gezeigt, ist der Schmelzpunkt der NiCr-basierten Legierungspartikel 1035 °C. [Tabelle 1]

	NiCr-basierte Legierungspartikel						h-BN-Partikel (Massen%)	Al-Partikel (Massen%)
	Komponenten (Massen%)					Schmelzpunkt (°C)
	Ni	Cr	Si	B	Fe	Schmelzpunkt (°C)
Beispiel 1	82,5	10	2,5	3	2,0	1035	5,5	4,0
Beispiel 2	71	19	10	-	-	1109	5,5	4,0
Vergleichsbeispiel 1	80	20	-	-	-	1413	5,5	4,0
Vergleichsbeispiel 2	80	20	-	-	-	1413	5,5	4,0
Vergleichsbeispiel 3	75	16	-	-	9,0	1418	6,5	3,5

Als nächstes wurden h-BN-Partikel mit einer Partikelgröße von 3 bis 10 µm und Al-Partikel mit einer Partikelgröße von weniger als oder gleich 20 µm hergestellt und derart gemischt, dass das entstehende Sprühpulver 5,5 Massen% h-BN-Partikel, 4,0 Massen% Al-Partikel, und ein Gleichgewicht aus NiCr-basierten Legierungspartikeln enthält. Anschließend wurden die h-BN-Partikel und die Al-Partikel an die Peripherien der NiCr-basierten Legierungspartikel mittels eines Binderharzes derart gebunden, dass das Sprühpulver durch Granulierung hergestellt wurde. Das erhaltene Sprühpulver wurde mittels eines Rasterelektronenmikroskops (SEM) beobachtet. Die Ergebnisse sind in 3A gezeigt.
Als nächstes wurde das Sprühpulver des Beispiels 1 in Harz begraben und das Harz wurde derart geschnitten, dass Elemente im ausgesetzten Querschnitt des Sprühpulvers mittels EPMA-Analyse gemessen wurden. Die Ergebnisse sind in 4 gezeigt. 4 zeigt eine Querschnittsphotographie des Sprühpulvers des Beispiels 1 und Photographien der Verteilungen von Ni, Si, Al, N, und B in den Querschnittsphotographien. Wie in den 4 und 3A gezeigt, wurde herausgefunden, dass die gesamten Oberflächen der NiCr-basierten Legierungspartikel gleichmäßig mit den h-BN-Partikeln bedeckt sind.
Als nächstes wurde unter Verwendung des Sprühpulvers des Beispiels 1 eine Sprühbeschichtung auf der Oberfläche eines Substrates derart abgeschieden, um ein Sprühteststück herzustellen. Insbesondere wurde das Sprühpulver auf die Oberfläche eines Substrates (Nickellegierung (Inconel 600)) mit einer Breite von 25 mm, einer Länge von 50 mm, und einer Dicke von 6 mm unter Verwendung eines Gasflammensprühapparates gesprüht. Der Druck des zu einer thermischen Sprühpistole zugeführten Gases wurde wie folgt eingestellt: Sauerstoffgas: 32 psi, Wasserstoffgas (Brenngas): 28 psi, und Luft: 60 psi, und die Strömungsgeschwindigkeit des zugeführten Gases wurde wie folgt eingestellt: Sauerstoffgas: 32 NLPM, Wasserstoffgas: 155,8 NLPM, und Luft: 102,3 NLPM. Die Zuführgeschwindigkeit des zur thermischen Sprühpistole zugeführten Sprühpulvers während der Abscheidung wurde auf 90 g/Minute eingestellt, der Abstand vom Ende der Spitze der thermischen Sprühpistole zum Substrat wurde auf 230 mm eingestellt, die Fahrtgeschwindigkeit der thermischen Sprühpistole wurde auf 30 m/Minute eingestellt, und die Neigung bzw. Steigung wurde auf 6 mm eingestellt.
[Beispiel 2]
Es wurden NiCr-basierte Legierungspartikel aus gaszerstäubten Pulver hergestellt. Eine NiCr-basierte Legierung von NiCr-basierten Legierungspartikel enthält, wie in Tabelle 1 gezeigt, 1,71 Massen% Ni, 19 Massen% Cr und 10 Massen% Si. Der Schmelzpunkt des Pulvers wurde mittels eines differentiellen thermogravimetrischen Analyseapparates, wie in Beispiel 1, gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
Als nächstes wurden, wie in Beispiel 1, h-BN-Partikel und Al-Partikel mit den gleichen Anteilen wie jene in Beispiel 1 an die Peripherien der NiCr-basierten Legierungspartikel mittels eines Binderharzes derart gebunden, dass das Sprühpulver durch Granulierung hergestellt wurde. Das Sprühpulver wurde mittels eines SEM beobachtet. Die Ergebnisse sind in 3A gezeigt. Unter Verwendung des Sprühpulvers wurde eine Sprühbeschichtung auf der Oberfläche eines Substrates unter denselben Bedingungen wie jene in Beispiel 1 derart abgelagert bzw. abgeschieden, um ein Sprühteststück herzustellen.
[Vergleichsbeispiel 1]
NiCr-basierte Legierungspartikel aus gaszerstäubten Pulver wurden mit einer Partikelgröße von 38 µm bis 150 µm hergestellt. Eine NiCr-basierte Legierung von NiCr-basierten Legierungspartikel enthält, wie in Tabelle 1 gezeigt, 1,80 Massen% Ni und 20 Massen% Cr und enthält kein Silizium oder Ähnliches. Der Schmelzpunkt des Pulvers wurde mittels eines differentiellen thermogravimetrischen Analyseapparates, wie in Beispiel 1, gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
Als nächstes wurden, wie in Beispiel 1, h-BN-Partikel und Al-Partikel mit den gleichen Anteilen wie jene in Beispiel 1 an die Peripherien der NiCr-basierten Legierungspartikel mittels eines Binderharzes gebunden, sodass das Sprühpulver durch Granulierung hergestellt wurde. Das Sprühpulver wurde mittels eines SEM untersucht. Die Ergebnisse sind in 3B gezeigt. Unter Verwendung des Sprühpulvers wurde eine Sprühbeschichtung auf der Oberfläche eines Substrates unter denselben Bedingungen wie jene in Beispiel 1 derart abgelagert, um ein Sprühteststück herzustellen.
[Vergleichsbeispiel 2]
NiCr-basierte Legierungspartikel aus wasserzerstäubten Pulver mit einer Partikelgröße von 38 µm bis 150 µm wurden hergestellt. Eine NiCr-basierte Legierung von NiCr-basierten Legierungspartikel enthält, wie in Tabelle 1 gezeigt, 80 Massen% Ni und 20 Massen% Cr und enthält kein Silizium oder Ähnliches. Der Schmelzpunkt des Pulvers wurde mittels eines differentiellen thermogravimetrischen Analyseapparates, wie in Beispiel 1, gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
Als nächstes wurden, wie in Beispiel 1, h-BN-Partikel und Al-Partikel mit den gleichen Anteilen wie jene in Beispiel 1 an die Peripherien der NiCr-basierten Legierungspartikel mittels eines Binderharzes gebunden, sodass das Sprühpulver durch Granulierung hergestellt wurde. Das Sprühpulver wurde mittels eines SEM untersucht. Die Ergebnisse sind in 3B gezeigt. Unter Verwendung des Sprühpulvers wurde eine Sprühbeschichtung auf der Oberfläche des Substrates unter denselben Bedingungen wie jene in Beispiel 1 derart abgelagert bzw. abgeschieden, um ein Sprühteststück herzustellen.
[Vergleichsbeispiel 3]
Ein kommerzielles Sprühpulver wurde hergestellt. Insbesondere enthält eine NiCr-basierte Legierung von NiCr-basierten Legierungspartikeln, wie in Tabelle 1 gezeigt, 75 Massen% Ni, 16 Massen% Cr und 9 Massen% Fe und enthält kein Silizium oder Ähnliches. Der Schmelzpunkt des Pulvers wurde mittels eines differentiellen thermogravimetrischen Analyseapparates, wie in Beispiel 1, gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
Zusätzlich wurde das Pulver mit h-BN-Partikeln und Al-Partikeln derart gemischt, dass das resultierende Sprühpulver 6,5 Massen% der h-BN-Partikel, 3,5 Massen% der Al-Partikel, und ein Gleichgewicht der NiCr-basierten Legierungspartikel enthält. Anschließend wurden die h-BN-Partikel und die Al-Partikel an die Peripherien der NiCr-basierten Legierungspartikel mittels eines Binderharzes derart gebunden, dass das Sprühpulver durch Granulierung hergestellt wurde. Das Sprühpulver wurde mittels eines SEM untersucht. Die Ergebnisse sind in 3B gezeigt. Unter Verwendung des Sprühpulvers wurde eine Sprühbeschichtung auf der Oberfläche eines Substrates unter denselben Bedingungen wie jene in Beispiel 1 derart abgelagert, um ein Sprühteststück herzustellen.
[Bearbeitbarkeitstest 1]
Ein Bearbeitbarkeitstest wurde mit jedem der Sprühteststücke der Beispiele 1 und 2 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 3 unter Verwendung einer in 5 gezeigten Bearbeitbarkeitstestvorrichtung ausgeführt. Insbesondere wurden zwei chipförmige Teststücke 51, welche aus demselben Material (Nickellegierung (Inconel 713)) wie das des Turbinenrades des Turboladers des Automobils gemacht wurden, wurden als Gegenstückelemente hergestellt und wurden an einem Rotor 53 befestigt. Als nächstes wurde die Position des Sprühteststücks 55, welches an einer beweglichen Vorrichtung 54 befestigt wurde, in einem an die chipförmigen Teststücke 51 angrenzenden Zustand fixiert. Der Rotor 53 wurde mit einer Rotationsgeschwindigkeit von 1200 UpM rotiert, und die chipförmigen Teststücke 51 wurden gegen das Sprühteststück 55 mit einer Zuführgeschwindigkeit von 25 µm/Sekunde gedrückt. Die Rotation des Rotors 53 wurde gestoppt, wenn die Drucklast 30 N erreichte.
Es sollte beachtet werden, dass der Bearbeitbarkeitstest 1 auf den Sprühteststücken unter den Bedingungen der auf Raumtemperatur und 800 °C eingestellten Testtemperatur ausgeführt wurde (durch Heizen des Inneren eines Heizofens 52 mit einer beweglichen bzw. bewegbaren Heizvorrichtung 56). Die Ergebnisse sind in 6 gezeigt. 6 zeigt Graphen der Zusammenhänge von den Tiefen nach der Bearbeitung der Sprühbeschichtungen und den Verschleißmengen der Gegenstückelemente, wenn der Bearbeitbarkeitstest 1 mit den Sprühteststücken der Beispiele 1 und 2 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 3 unter den Bedingungen der auf Raumtemperatur und 800 °C eingestellten Testtemperatur ausgeführt wurde. Es sollte beachtet werden, dass sich die Verschleißmengen der Gegenstückelemente auf die Verschleißmengen der chipförmigen Teststücke 51 beziehen.
Ferner wurden die verbleibenden Sprühbeschichtungen beobachtet, nachdem Bearbeitbarkeitstest 1 mit den Sprühteststücken der Beispiele 1 und 2 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 3 unter den Bedingungen der auf Raumtemperatur und 800 °C eingestellten Testtemperatur ausgeführt wurde. 7 zeigt Photographien derartiger Sprühbeschichtungen.
[Ergebnis 1]
Wie in 6 gezeigt, wurde bei der Testtemperatur bei Raumtemperatur herausgefunden, dass die Tiefen nach der Bearbeitung der Sprühbeschichtungen der Beispiele 1 und 2 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 3 alle größer als der Zielwert waren, und dass die Tiefen nach der Bearbeitung der Sprühbeschichtungen der Beispiele 1 und 2 größer als jene der Vergleichsbeispiele 1 bis 3 waren. Ferner wurde herausgefunden, dass die Verschleißmengen der Gegenstückelemente der Beispiele 1 und 2 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 3 alle kleiner als der Zielwert waren, und es wurde herausgefunden, dass die Verschleißmengen der Gegenstückelemente der Beispiele 1 und 2 kleiner als jene der Vergleichsbeispiele 1 bis 3 waren.
Es wurde jedoch herausgefunden, dass bei der Testtemperatur von 800 °C, die Tiefe nach der Bearbeitung einer jeden der Sprühbeschichtungen der Vergleichsbeispiele 1 bis 3 deutlich kleiner als jene bei Raumtemperatur und ebenfalls kleiner als der Zielwert war, obwohl die Tiefe nach der Bearbeitung einer jeden der Sprühbeschichtungen der Beispiele 1 und 2 größer als der Zielwert war. Außerdem wurde herausgefunden, dass die Verschleißmenge eines jeden der Gegenstückelemente der Vergleichsbeispiele 1 bis 3 deutlich größer als jene bei Raumtemperatur und ebenfalls größer als der Zielwert war, obwohl die Verschleißmenge jedes Gegenstückelements der Beispiele 1 und 2 kleiner als der Zielwert war.
Ferner, wie in 7 gezeigt, wurde bei der Testtemperatur der Raumtemperatur normaler Abrasionsverschleiß auf jede der Sprühbeschichtungen der Beispiele 1 und 2 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 3 bestätigt. Bei der Testtemperatur von 800 °C wurde jedoch, obwohl normaler Abrasionsverschleiß auf einer jeden der Sprühbeschichtungen der Beispiele 1 und 2 bestätigt wurde, Haftverschleiß auf einer jeden der Sprühbeschichtungen der Vergleichsbeispiele 1 bis 3 bestätigt. Aufgrund der Ergebnisse wird angenommen, dass bei der Testtemperatur von 800 °C einer jeden der Sprühbeschichtungen der Vergleichsbeispiele 1 bis 3 eine geringere Bearbeitbarkeit als eine jene der Beispiele 1 und 2 aufgrund der Haftung bzw. Adhäsion des Gegenstückelements darauf aufwies, und die Verschleißmenge des Gegenstückelements stieg ebenfalls. Um den Grund dafür zu untersuchen, wurde das Nachstehende bestätigt.
[Mikroskopische Untersuchung]
Die Querschnitte der Sprühbeschichtungen der Beispiele 1 und 2 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 3 wurden mittels eines SEM untersucht. Die Ergebnisse sind in 8 gezeigt. 8 zeigt Querschnittsphotographien der Sprühbeschichtungen der Beispiele 1 und 2 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 3. Wie in 8 gezeigt, weisen die Sprühbeschichtungen der Beispiele 1 und 2 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 3 jeweils poröse Strukturen mit Poren auf, und es wurde kein großer Unterschied zwischen diesen gefunden.
[Röntgen-Photoelektronenspektroskopie (XPS)]
Röntgen-Photoelektronenspektroskopie (XPS) wurde auf der Oberfläche, insbesondere im Bereich von 1400 µm × 500 µm einer jeden Sprühbeschichtung des Beispiels 1 und des Vergleichsbeispiels 3 unter Verwendung eines Röntgen-Photoelektronenspektrometersystems (Quantrea SXM hergestellt von ULVAC-PHI, INCORPORATED) ausgeführt. Die Ergebnisse sind in 9 gezeigt. 9 zeigt Graphen der Ergebnisse der Ausführung der Röntgen-Photoelektronenspektroskopie der Sprühbeschichtungen des Beispiels 1 und des Vergleichsbeispiels 3. Es sollte angemerkt werden, dass Tabelle 2 die aus den Ergebnissen in 9 berechneten Anteile der primären Elemente in den Sprühbeschichtungen zeigt. Wie in 9 und Tabelle 2 gezeigt, wurde herausgefunden, dass die äußerste Oberfläche der Sprühbeschichtungen des Beispiels 1 mehr B und N als die des Vergleichsbeispiels 3 enthält. [Tabelle 2]

Beispiel 1 (Atom%) Vergleichsbeispiel 3 (Atom%)

B 46,3 14,3

N 45,5 16,1

Al 7 66,7

Si 1 1,2

Ni 0,2 1,7
[Auger-Elektronenspektroskopie (AES)]
Auger-Elektronenspektroskopie (AES) wurde auf den Sprühbeschichtungen der Beispiele 1 und 2 und des Vergleichsbeispiels 3 ausgeführt. Die Ergebnisse sind in 10 gezeigt. 10 zeigt Graphen der Ergebnisse der Ausführung der Auger-Elektronenspektroskopie (AES) der Sprühbeschichtungen der Beispiele 1 und 2 und des Vergleichsbeispiels 3. Wie in 10 gezeigt, weisen die Sprühpartikel, welche die Sprühbeschichtungen der Beispiele 1 und 2 bilden, jeweils darauf ausgebildete Oxidschichten auf, welche dicker als jene des Vergleichsbeispiels 3 sind.
[EPMA-Linienanalyse]
EPMA-Linienanalyse wurde auf den Bereichen zwischen den NiCr-basieren Legierungspartikel der Sprühbeschichtungen des Beispiels 1 und des Vergleichsbeispiels 3 ausgeführt. Die Ergebnisse sind in 11 gezeigt. 11 zeigt Graphen der Ergebnisse der Ausführung der EPMA-Linienanalyse auf den Bereichen zwischen den NiCr-basierten Legierungspartikeln der Sprühbeschichtungen des Beispiels 1 und des Vergleichsbeispiels 3. Aus den Ergebnissen in den Bereichen zwischen den NiCr-basierten Legierungspartikeln der Sprühbeschichtung des Beispiels 1 wurde beobachtet, dass B (Bor) einen größeren Peak bzw. ein größeres Signal aufweist als jener in Vergleichsbeispiel 3.
[Sehr hochauflösende EPMA-Linienanalyse]
Hier wurde eine sehr hochauflösende EPMA-Linienanalyse auf dem Bereich zwischen den gegebenen NiCr-basierten Legierungspartikeln im Querschnitt der Sprühbeschichtung des Beispiels 1 durchgeführt. Die Ergebnisse sind in den 12A und 12B gezeigt. 12A zeigt Graphen der Ergebnisse der Ausführung sehr hochauflösender EPMA-Linienanalyse von B, Si, N, Cr, O, und Ni auf dem Bereich zwischen den NiCr-basierten Legierungspartikeln im Querschnitt der in der Photographie gezeigten Sprühbeschichtung des Beispiels 1. 12B ist eine vergrößerte Ansicht der 12A.
Wie in 12A gezeigt, wurden Peaks bzw. Signale von B (Bor) und N (Stickstoff) zwischen den NiCr-basierten Legierungspartikeln ermittelt bzw. detektiert. Das heißt, es wird angenommen, dass h-BN-Partikel zwischen den NiCr-basierten Legierungspartikeln und derartigen h-BN-Partikeln, welche die gesamten Oberflächen der NiCr-basierten Legierungspartikel mit hoher Wahrscheinlichkeit bedecken, vorliegen. Ferner gibt es, wie in 12B gezeigt, einen kleinen Unterschied zwischen den Peaks von B und N und dem Peak von O (Sauerstoff), und von einem derartigen Ergebnis wird angenommen, dass h-BN-Partikel an den Oberflächen der Oxidschichten der NiCr-basierten Legierungspartikel gebunden sind.
Hier wird angenommen, dass die Oxidschichten der NiCr-basierten Legierungspartikel Schichten sind, welche Oxide von Si (Silizium) und B (Bor) enthalten. Der Schmelzpunkt des Oxids von Si (SiO₂: 1600 °C) und der Schmelzpunkt des Oxids von B (B₂O₄: 480 °C) sind niedriger als der Schmelzpunkt des Oxids von Cr (Cr₂O₃: 2435 °C) und der Schmelzpunkt des Oxids von Ni (NiO: 1984 °C), und außerdem ist die Standard freie Bildungsenergie eines Oxids mit Si und B geringer. Deshalb werden ein Oxid von Si und ein Oxid von B wahrscheinlicher ausgebildet als ein Oxid von Cr und ein Oxid von Ni.
Dementsprechend wurde herausgefunden, dass die Sprühbeschichtungen der Beispiele 1 und 2 eine höhere Bearbeitbarkeit bei höheren Temperaturen aufweisen als jene der Vergleichsbeispiele 1 bis 3, und es wurde herausgefunden, dass die äußersten Oberflächen mehr B und Ni enthalten. Zusätzlich wurde herausgefunden, dass die NiCr-basierten Legierungspartikel der Sprühbeschichtungen der Beispiele 1 und 2 darauf ausgebildete Oxidschichten von Si und B aufweisen, welche dicker sind als jene der Vergleichsbeispiele 1 bis 3. Fast kein B oder N wurde in den Bereichen zwischen den NiCr-basierten Legierungspartikeln der Sprühbeschichtungen der Vergleichsbeispiele 1 bis 3 gefunden, wobei allgemein herausgefunden wurde, dass B und N in den Bereichen zwischen den NiCr-basierten Legierungspartikeln der Sprühbeschichtungen der Beispiele 1 und 2 vorliegen.
Wenn das Sprühpulver des Beispiels 1 oder des Beispiels 2 gesprüht wird, schmilzt eine NiCr-basierte Legierung mit höherer thermischer Leitfähigkeit als jene von h-BN. Danach werden die Oxidschichten von SiO₂ und B₂O₄ im flüssigen Zustand auf den Oberflächen der NiCr-basierten Legierungspartikel ausgebildet. Da die Oxidschichten im flüssigen Zustand eine hohe Benetzbarkeit aufweisen, wird angenommen, dass derartige Oxidschichten die h-BN-Partikel halten. Anschließend werden, selbst während des Sprühens, die h-BN-Partikel, welche die NiCr-basierte Legierungspartikel bedecken, schwierig zu verstreuen, und selbst wenn die h-BN-Partikel streuen und mit dem Substrat folglich verkleben, dass die NiCr-basierten Legierungspartikel deformieren, wird angenommen, dass die h-BN-Partikel gehalten werden, während sie an den NiCr-basierten Legierungspartikeln haften. Deshalb wird angenommen, dass im Gegensatz zu den Sprühbeschichtungen der Vergleichsbeispiele 1 bis 3, jede der Sprühbeschichtungen der Beispiele 1 und 2 mehr h-BN-Partikel auf der Oberfläche der Sprühbeschichtung als auch in den Bereichen zwischen den NiCr-basierten Legierungspartikeln der Sprühbeschichtung übrig hat. Dementsprechend wird angenommen, dass jede der Sprühbeschichtungen der Beispiele 1 und 2 weniger wahrscheinlich der Haftabnutzung bzw. adhäsiven Abnutzung unterliegt, selbst bei hohen Temperaturen im Vergleich zu den Sprühbeschichtungen der Vergleichsbeispiele 1 bis 3, und somit eine verbesserte Bearbeitbarkeit aufweist. Hier wird allgemein angenommen, dass B und N ihre feste Schmierfähigkeit verlieren, wenn diese hohen Temperaturen für eine lange Zeit ausgesetzt sind, und somit oxidiert werden. Hier wurde nachstehender Bearbeitbarkeitstest 2 weiter ausgeführt.
[Bearbeitbarkeitstest 2]
Eine Mehrzahl an Sprühteststücken des Beispiels 1 und des Vergleichsbeispiels 3 wurden ferner hergestellt und die jeweilige Sprühteststücke wurden bei Haltetemperaturen von 800 °C, 850 °C und 900 °C in der Atmosphäre (Sauerstoffatmosphäre) für 300 Stunden erwärmt. 13 zeigt Photographien des Gewebes in den Querschnitten der Sprühbeschichtungen des Beispiels 1 und des Vergleichsbeispiels 3 bei Raumtemperatur, 800 °C, 850 °C, und 900 °C. Als nächstes wurde derselbe Test wie der vorstehend beschriebene Bearbeitbarkeitstest 1 auf bzw. mit jedem der Sprühteststücke des Beispiels 1 und des Vergleichsbeispiels 3 durchgeführt. Die Ergebnisse sind in 14 gezeigt. 14 zeigt Graphen der Zusammenhänge, hinsichtlich der Sprühteststücke des Beispiels 1 und des Vergleichsbeispiels 3, der Tiefen nach der Bearbeitung der Sprühbeschichtungen und den Verschleißmengen der Gegenstückelemente bei Haltetemperaturen von Raumtemperatur, 800 °C, 850 °C, und 900 °C.
Wie in 13 gezeigt, löste sich bei einer Haltetemperatur von 900 °C die Sprühbeschichtung des Vergleichsbeispiels 3 aufgrund von Oxidation teilweise ab. Währenddessen wurde, obwohl die Sprühbeschichtung des Beispiels 1 dicke Oxidschichten aufwies, welche sich in den Korngrenzen der NiCr-basierten Legierungspartikel ausbildeten, die Sprühbeschichtung auf dem Substrat gehalten. Dies wird aufgrund der Tatsache angenommen, dass sich der Oxidationswiderstand der Sprühbeschichtung zur Verbesserung eignete, selbst bei einer Temperatur von größer als oder gleich 850 °C, da die Sprühbeschichtung des Beispiels 1 Si enthielt.
Ferner wurde die Sprühbeschichtung des Beispiels 1 gehalten, selbst nachdem der Bearbeitbarkeitstest 2 bei 900 °C ausgeführt wurde. Ferner wurde ebenso herausgefunden, wie in 14 gezeigt, dass, wenn die Sprühbeschichtung des Vergleichsbeispiels 3 bei einer hohen Temperatur von größer als oder gleich 800 °C gehalten wurde, die Tiefe nach der Bearbeitung kleiner war und somit die Bearbeitbarkeit im Vergleich zu Beispiel 1 geringer war, und die Verschleißmenge des Gegenstückelements war ebenfalls groß.
Um die Gründe dafür zu bestätigen, wurden die Querschnitte der Sprühbeschichtungen, wenn die Sprühteststücke des Beispiels 1 und des Vergleichsbeispiels 3 bei 850 °C für 300 Stunden gehalten wurden, mittels eines SEM beobachtet. Anschließend wurde die Vickers-Härte an fünf Punkten des Oxids einer jeden Sprühbeschichtung gemessen. Die Ergebnisse sind in den 15 und 16 gezeigt. 15 zeigt Querschnittsphotographien der Sprühbeschichtungen, wenn die Sprühteststücke des Beispiels 1 und des Vergleichsbeispiels 3 unter einer Heizbedingung von 850 °C für 300 Stunden erwärmt wurden. 16 zeigt einen Graphen der Vickers-Härte des Oxids der Sprühbeschichtung, wenn jedes der Teststücke des Beispiels 1 und des Vergleichsbeispiels 3 unter einer Heizbedingung von 850 °C für 300 Stunden erwärmt wurde. Es sollte beachtet werden, dass ♦ in 16 die Vickers-Härte an jedem Messpunkt angibt, und o den Mittelwert derselben angibt.
Wie in 15 gezeigt, wurde hinsichtlich der Sprühbeschichtung des Beispiels 1 herausgefunden, dass Oxidschichten, welche die durch Halten bei einer hohen Temperatur gebildeten NiCr-basierten Legierungspartikel bedecken, klar die Metallbereiche trennen, um die Basismaterialien der NiCr-basierten Legierungspartikel zu sein. Im Gegensatz wurde hinsichtlich der Sprühbeschichtung des Vergleichsbeispiels 3 herausgefunden, dass die gesamten NiCr-basierten Legierungspartikel durch Halten bei einer hohen Temperatur oxidiert werden, und die benachbarten NiCr-basierten Legierungspartikel sind fest aneinander über ein Oxid gebunden.
Wie in 16 gezeigt, ist die Vickers-Härte des Oxids der Sprühbeschichtung des Beispiels 1 geringer als jene des Vergleichsbeispiels 3, und somit wird herausgefunden, dass das Oxid der Sprühbeschichtung des Beispiels 1 weicher ist als jenes des Vergleichsbeispiels 3. Im Falle des Vergleichsbeispiels 3 wird angenommen, dass die Sinterung der NiCr-basierten Legierungspartikel mit der Bildung des Oxids fortschritt, und folglich die Bearbeitbarkeit der Sprühbeschichtung des Vergleichsbeispiels 3 geringer wurde als jene des Beispiels 1. Währenddessen war im Falle des Beispiels 1 das Fortschreiten der Sinterung der NiCr-basierten Legierungspartikel schwierig, im Vergleich zu jener in Vergleichsbeispiel 3 aufgrund des Vorliegens der h-BN-Partikel, welche in einer größeren Menge als jene in Vergleichsbeispiel 3 enthalten sind, und ferner war das Oxid der ausgebildeten Sprühbeschichtung weicher. Deshalb wird angenommen, dass die Sprühbeschichtung des Beispiels 1 eine höhere Bearbeitbarkeit aufweist als jene des Vergleichsbeispiels 3.
[Test zur Bestätigung der haftenden Menge]
Die Sprühpulver der Beispiele 1 und 2 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 3 wurden unter den Bedingungen der eingestellten Zuführgeschwindigkeit von 90 g/Minute und 60 g/Minute derart zugeführt, um Sprühbeschichtungen auf den Oberflächen der Substrate auszubilden. Anschließend wurde die adhäsive Effizienz bzw. Hafteffizienz aus dem Zusammenhang zwischen der Zuführmenge (Masse) und der adhäsiven Menge des Sprühpulvers (die Masse der Sprühbeschichtung) gemessen. Die Ergebnisse sind in 17 gezeigt. 17 zeigt Graphen der Ergebnisse der Messung der adhäsiven Effizienz der Sprühpulver der Beispiele 1 und 2 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 3.
Wie in 17 gezeigt, wurde herausgefunden, dass das Sprühpulver der Beispiele 1 und 2 jeweils eine höhere adhäsive Effizienz als jene der Vergleichsbeispiele 1 bis 3 aufweisen. Dies wird angenommen aufgrund der Tatsache, dass, wie in Tabelle 1 gezeigt, der Schmelzpunkt der NiCr-basierten Legierungspartikel des Sprühpulvers eines jeden der Beispiele 1 und 2 geringer ist als jene der Vergleichsbeispiele 1 bis 3, das Sprühpulver eines jeden der Beispiele 1 und 2 jeweils während des Sprühens wahrscheinlicher geschmolzen wird als jene der Vergleichsbeispiele 1 bis 3 und, dass somit die Benetzbarkeit des Sprühpulvers verbessert wurde.
Wie vorstehend beschrieben, werden Si und B leichter oxidiert als Ni und Cr, und derartige Elemente können den Schmelzpunkt einer NiCr-basierten Legierung aus NiCr-basierten Legierungspartikeln senken. Deshalb kann das Verwenden von NiCr-basierten Legierungspartikeln, welche Si und B wie in den Beispielen 1 und 2 enthalten, die Benetzbarkeit der Oberflächen der NiCr-basierten Legierungspartikel mittels eines Oxids von Si und eines Oxids von B erhöhen. Dementsprechend wird die adhäsive Effizienz des Sprühpulvers erhöht, und es können mehr h-BN-Partikel zwischen den NiCr-basierten Legierungspartikeln der entstehenden Sprühbeschichtung vorliegen.
Außerdem, selbst wenn die Sprühbeschichtung bei einer hohen Temperatur für eine lange Zeit verwendet wird, werden Oxidschichten, welche den Fortschritt der Sinterung verhindern, mit der Form der beibehaltenen Sprühbeschichtung neu ausgebildet. Deshalb kann die Bearbeitbarkeit der Sprühbeschichtung gegenüber herkömmlichen verbessert werden.
<Beispiele 3-1 bis 3-6: Optimum-Mengen der h-BN-Partikel>
Sprühteststücke wurden wie in Beispiel 1 hergestellt. Ein Sprühteststück des Beispiels 3-1 wurde unter denselben Bedingungen wie jene des Beispiels 1 hergestellt. Sprühteststücke der Beispiele 3-2 bis 3-6 unterscheiden sich von dem des Beispiels 1 insofern, dass die Gehalte der h-BN-Partikel, bezogen auf das gesamte Sprühpulver, auf jeweils 4,0 Massen%, 4,5 Massen%, 6,5 Massen%, 7,0 Massen%, und 8,0 Massen% eingestellt wurden. Es sollte beachtet werden, dass hinsichtlich des Beispiels 3-2 drei identische Sprühteststücke hergestellt wurden.
<Beispiele 4-1 und 4-2>
Sprühteststücke wurden wie in Beispiel 1 hergestellt. Die Sprühteststücke der Beispiele 4-1 und 4-2 unterscheiden sich von dem des Beispiels 1 insofern, dass die Gehalte der h-BN-Partikel bezogen auf das gesamte Sprühpulver auf jeweils 4,5 Massen% und 5,5 Massen% eingestellt wurden, und die Zuführgeschwindigkeit des Sprühpulvers auf 60 g/Minute eingestellt wurde. Es sollte beachtet werden, dass hinsichtlich des Beispiels 4-1 zwei identische Sprühteststücke hergestellt wurden.
<Vergleichsbeispiele 4-1 bis 4-4>
Sprühteststücke wurden wie in Beispiel 1 hergestellt. Die Sprühteststücke der Vergleichsbeispiele 4-1 bis 4-4 unterscheiden sich von dem des Beispiels 1 insofern, dass die Gehalte der h-BN-Partikel bezogen auf das gesamte Sprühpulver auf jeweils 3,5 Massen%, 8,5 Massen%, 10,2 Massen% und 15,0 Massen% eingestellt wurden. Es sollte beachtet werden, dass hinsichtlich des Beispiels 4-3 zwei identische Sprühteststücke hergestellt wurden.
<Vergleichsbeispiele 5-1 und 5-2>
Sprühteststücke wurden wie in Beispiel 1 hergestellt. Die Sprühteststücke der Vergleichsbeispiele 5-1 und 5-2 unterscheiden sich von dem des Beispiels 1 insofern, dass die Gehalte der h-BN-Partikel, bezogen auf das gesamte Sprühpulver, auf jeweils 8,5 Massen% und 10,2 Massen% eingestellt wurden, und die Zuführgeschwindigkeit des Sprühpulvers auf 60 g/Minute eingestellt wurde.
Der vorstehend genannte Bearbeitbarkeitstest 1 wurde auf bzw. mit jedem der Sprühteststücke der Beispiele 3-1 bis 3-6, der Beispiele 4-1 und 4-2, der Vergleichsbeispiele 4-1 bis 4-4, und der Vergleichsbeispiele 5-1 und 5-2 unter der Bedingung von 800 °C ausgeführt. Ferner wurde die Zugdehnung der Sprühbeschichtung jedes Sprühteststücks gemessen. Insbesondere wurde ein zylindrisches Hilfsmittel auf die Sprühbeschichtung jedes Sprühteststücks unter Verwendung eines Klebstoffes gebunden, und die Sprühbeschichtung wurde in die senkrechte Richtung zur Oberfläche des Substrates mit dem fixierten Hilfsmittel gezogen, während ein Bereich der Sprühbeschichtung um einen Bereich, auf welchem das zylindrische Hilfsmittel fixiert wurde, derart komprimiert wurde, dass der Druck, wenn die Sprühbeschichtung vom Substrat abgezogen wurde, als die Zugdehnung gemessen wurde. Die Ergebnisse sind in 18 gezeigt. 18 zeigt Graphen der Ergebnisse der Messung der Tiefen nach der Bearbeitung und der Zugdehnungen der Sprühbeschichtungen der Beispiele 3-1 bis 3-6, der Beispiele 4-1, 4-2, der Vergleichsbeispiele 4-1 bis 4-4, und der Vergleichsbeispiele 5-1, 5-2.
Wie in 18 gezeigt, ist die Tiefe nach der Bearbeitung einer jeden der Sprühbeschichtungen der Beispiele 3-1 bis 3-6 und der Beispiele 4-1 und 4-2 größer als jene des Vergleichsbeispiels 4-1. Dies wird aufgrund der Tatsache angenommen, dass die Bearbeitbarkeit der Sprühbeschichtung mittels der in der Sprühbeschichtung enthaltenen h-BN-Partikel verbessert wurde, da jede der Sprühbeschichtungen der Beispiele 3-1 bis 3-6 und der Beispiele 4-1 und 4-2 mehr als oder gleich 4 Massen% h-BN-Partikel enthält.
Währenddessen, wie in 18 gezeigt, ist die Zugdehnung eines jeden der Sprühbeschichtungen der Beispiele 3-1 bis 3-6 und der Beispiele 4-1 und 4-2 höher als jene der Vergleichsbeispiele 4-2 bis 4-4 und der Vergleichsbeispiele 5-1 und 5-2. Dies wird aufgrund der Tatsache angenommen, dass Überschussmengen an h-BN-Partikel zwischen dem Substrat und der Sprühbeschichtung als auch zwischen den NiCr-basierten Legierungspartikeln der Sprühbeschichtung vorliegen, da jede der Sprühbeschichtungen der Vergleichsbeispiele 4-2 bis 4-4 und der Vergleichsbeispiele 5-1 und 5-2 mehr als 8 Massen% h-BN-Partikel enthält.
<Bezugsbeispiele 1 bis 5: bevorzugtes Sprühverfahren>
Sprühteststücke wurden wie in Beispiel 1 hergestellt. Bezugsbeispiele 1 bis 5 unterscheiden sich von Beispiel 1 insofern, dass der Gehalt an h-BN-Partikeln auf 10,2 Massen% eingestellt wurde.
Bezugsbeispiel 2 unterscheidet sich weiterhin von Beispiel 1 insofern, dass die Zuführungsgeschwindigkeit des Sprühpulvers auf 60 g/Min. eingestellt wurde.
Bezugsbeispiel 3 unterscheidet sich weiterhin von Beispiel 1 insofern, dass die Zuführungsgeschwindigkeit des Sprühpulvers auf 80 g/Min. eingestellt wurde, Acetylengas (C₂H₂) als Brenngas verwendet wurde, der Druck des Acetylengases auf 15 psi eingestellt wurde, und die Strömungsgeschwindigkeit des zugeführten Gases folgendermaßen eingestellt wurde: Sauerstoffgas: 43 NLPM und Acetylengas: 26 NLPM.
Bezugsbeispiel 4 unterscheidet sich weiterhin von Beispiel 1 insofern, dass eine Sprühschicht durch Plasmasprühen abgeschieden wurde, der Strom wurde auf 450 A eingestellt, die Strömungsgeschwindigkeit des Argongases wurde auf 150 L/Min. eingestellt, die Zuführungsgeschwindigkeit des Sprühpulvers wurde auf 60 g/Min. eingestellt, und der Abstand des Spitzenendes einer thermischen Sprühpistole zum Substrat wurde auf 150 mm eingestellt.
Bezugsbeispiel 5 unterscheidet sich weiterhin von Beispiel 1 insofern, dass eine Sprühbeschichtung durch Plasmasprühen abgeschieden wurde, der Strom wurde auf 450 A eingestellt, die Zuführungsgeschwindigkeit des Argongases wurde auf 100 L/Min. eingestellt, die Zuführungsrate des Sprühpulvers wurde auf 60 g/Min. eingestellt, und der Abstand des Spitzenendes einer thermischen Sprühpistole zum Substrat wurde auf 150 mm eingestellt.
Der vorstehend genannte Bearbeitungstest 1 wurde bei jedem der Sprühteststücke der Bezugsbeispiele 1 bis 5 unter der Bedingung von 800 °C ausgeführt. Ferner wurde die Zugfestigkeit der Sprühbeschichtung eines jeden Sprühteststücks gemessen. Die Ergebnisse sind in 19 gezeigt. 19 zeigt Graphen der Ergebnisse der Messung der Tiefen nach der Bearbeitung und die Zugfestigkeiten der Sprühbeschichtungen der Bezugsbeispiele 1 bis 5.
Wie in 19 gezeigt, sind die Tiefen nach der Bearbeitung der Sprühschichten der durch Plasmasprühen abgeschiedenen Bezugsbeispiele 4 und 5 kleiner als diejenigen der Sprühbeschichtungen der durch Gasflammensprühen abgeschiedenen Bezugsbeispiele 1 bis 3. Ferner sind die Zugfestigkeiten der Sprühbeschichtungen der durch Plasmasprühen abgeschiedenen Bezugsbeispiele 4 und 5 größer als diejenigen der Sprühschichten der durch Gasflammensprühen abgeschiedenen Bezugsbeispiele 1 bis 3.
Dies wird aufgrund der Tatsache angenommen, dass die Temperatur einer Plasmaflamme jeweils der Bezugsbeispiele 4 und 5 höher war als die Temperatur einer Gasflamme eines jeden der Bezugsbeispiele 1 bis 3 und somit, dass starke Bindungen zwischen den NiCr-basierten Legierungspartikeln in der Sprühbeschichtung ausgebildet wurden. Deshalb wird angenommen, dass durch Abscheiden einer Sprühbeschichtung unter Verwendung eines Sprühpulvers mittels Gasflammensprühen eine Sprühbeschichtung mit hoher Bearbeitbarkeit erhalten werden kann.
<Beispiele 5 bis 7: Optimale Partikelgröße der NiCr-basierten Legierungspartikel>
Sprühteststücke wurden wie in Beispiel 1 hergestellt. Die Beispiele 5 bis 7 unterscheiden sich vom Beispiel 1 insofern, dass die Partikelgrößen der NiCr-basierten Legierungspartikel des Sprühpulvers auf jeweils weniger als 38 µm, über 150 µm, und 38 bis 150 µm eingestellt wurden. Unter Verwendung der Sprühpulver der Beispiele 5 bis 7 wurden die Sprühpulver, wie in Beispiel 1 unter den Bedingungen der Zuführgeschwindigkeit des Sprühpulvers, welche auf 100 g/Minute und 60 g/Minute eingestellt wurden, abgelagert.
Die Rockwell-Oberflächenhärte einer jeden erhaltenen Sprühbeschichtung wurde mit einer Referenzlast von 3 kgf und einer Testlast von 15 kgf gemessen. Die Ergebnisse sind in 20 gezeigt. 20 zeigt Graphen der Ergebnisse der Messung der Rockwell-Oberflächenhärte (HR15Y) der mit der eingestellten Zuführgeschwindigkeit des Sprühpulvers von 110 g/Minute und 60 g/Minute abgelagerten Sprühbeschichtungen der Beispiele 5 bis 7.
Ferner wurde die Zugfestigkeit einer jeden erhaltenen Sprühbeschichtung gemessen. Die Ergebnisse sind in 21 gezeigt. 21 zeigt Graphen der Ergebnisse der Messung der Zugfestigkeiten der mit der eingestellten Zuführgeschwindigkeit des Sprühpulvers von 100 g/Minute und 60 g/Minute abgelagerten Sprühbeschichtungen der Beispiele 5 bis 7.
Wie in 20 gezeigt, sind hinsichtlich des Beispiels 6 Abweichungen der Rockwell-Oberflächenhärte der mit der auf 110 g/Minute und 60 g/Minute eingestellten Zuführgeschwindigkeit des Sprühpulvers abgelagerten Sprühbeschichtungen größer als die der anderen Beispiele. Währenddessen sind, wie in 21 gezeigt, hinsichtlich des Beispiels 5 Abweichungen der Zugfestigkeit der mit der auf 110 g/Minute und 60 g/Minute eingestellten Zuführgeschwindigkeit des Sprühpulvers abgelagerten Sprühbeschichtungen groß. Das liegt daran, dass die Menge der erhaltenen Energie pro Pulverpartikel aus einer Gasflamme, abhängig von der Partikelgröße, schwankt. Ferner ist, wenn eine Sprühbeschichtung mit einer auf 110 g/Minute eingestellten Zuführgeschwindigkeit des Sprühpulvers abgeschieden bzw. abgelagert wird, die Menge des zugeführten Sprühpulvers größer als die, wenn eine Sprühbeschichtung mit einer auf 60 g/Minute eingestellten Zuführgeschwindigkeit des Sprühpulvers abgeschieden wird, und deshalb ist es schwierig die Temperatur der NiCr-basierten Legierungspartikel während des Sprühens zu erhöhen.
Es sollte beachtet werden, wie in 21 gezeigt, dass hinsichtlich des Beispiels 5 mit der Zuführgeschwindigkeit von 60 g/Min. berücksichtigt wird, dass die Kontaktflächen zwischen benachbarten NiCr-basierten Legierungspartikel groß wurde, da die Partikelgröße der NiCr-basierten Legierungspartikel klein war und die Zuführmenge davon klein war, was zu einer Sprühbeschichtung mit hoher Zugfestigkeit führt. Ferner wird hinsichtlich des Beispiels 5 mit der Zuführgeschwindigkeit von 110 g/Minute berücksichtigt, dass die Kontaktflächen des abgelagerten Sprühpulvers klein wurden, da die Partikelgröße der NiCr-basierten Legierungspartikel klein war und die Zuführmenge davon groß war, was zu einer Sprühbeschichtung mit einer geringen Zugfestigkeit führt.
Wie in 21 gezeigt, wird hinsichtlich des Beispiels 6 mit der Zuführungsgeschwindigkeit von 60 g/Min. angenommen, dass, da die Partikelgröße der NiCr-basierten Legierungspartikel groß war und die Zuführungsmenge derselben klein war, die NiCr-basierten Legierungspartikel, welche sich gegenseitig berühren, während sie sich in einem flachen Zustand verheddert kontaktieren, in einer Sprühbeschichtung mit hoher Zugfestigkeit resultieren. Ferner wurde hinsichtlich des Beispiels 6 mit der Zuführungsgeschwindigkeit von 110 g/Min., eine Sprühbeschichtung mit einer Zugfestigkeit in einem geeigneten Bereich erhalten, obwohl die Partikelgröße der NiCr-basierten Legierungspartikel groß war und die Zuführungsmenge derselben groß war.
Währenddessen wird, wie in Beispiel 7, angenommen, dass wenn das Sprühpulver, in welchem die Partikelgröße von NiCr-basierten Legierungspartikeln in dem Bereich von 38 mm bis 150 µm verwendet wird, Variationen in der Härte und Zugfestigkeit der resultierenden Sprühbeschichtung stabilisiert werden können, ungeachtet der Zuführungsgeschwindigkeit des Pulvers.
Obwohl die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung im Detail beschrieben worden sind, sind bestimmte Anordnungen bzw. Konfigurationen nicht darauf beschränkt, und jegliche Änderung des Designs, welche innerhalb des Geistes und des Umfangs der vorliegenden Offenbarung erscheinen kann, sind alle in der vorliegenden Offenbarung enthalten.
Bezugszeichenliste

10: Sprühpulver
10A: Sprühbeschichtung
11, 11A: NiCr-basierte Legierungspartikel
11B: Oxidschicht
12, 12A: h-BN-Partikel
13, 13A: Al-Partikel
20: Substrat

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2007247063 A [0003, 0004]

Claims

Sprühpulver zur Abscheidung einer Sprühbeschichtung mit einer zerreibbaren Eigenschaft, welches NiCr-basierte Legierungspartikel und h-BN-Partikel enthält, wobei eine NiCr-basierte Legierung der NiCr-basierten Legierungspartikel 2 bis 10 Mass% Si enthält, und ein Gehalt der h-BN-Partikel in dem Sprühpulver 4 bis 8 Massen% ist.
Sprühpulver nach Anspruch 1, wobei Oberflächen der NiCr-basierten Legierungspartikel vollständig mit den h-BN-Partikeln bedeckt sind.
Sprühpulver nach Anspruch 1, wobei die NiCr-basierte Legierung der NiCr-basierten Legierungspartikel weniger als oder gleich 4 Massen% B enthält.
Sprühpulver nach Anspruch 1, welches ferner 3 bis 5 Massen% Al-Partikel enthält.
Sprühpulver nach Anspruch 1, wobei die Partikelgrößen der NiCr-basierten Legierungspartikel 38 bis 150 µm sind.
Verfahren zur Abscheidung einer Sprühbeschichtung unter Verwendung des Sprühpulvers nach Anspruch 1.
Verfahren zur Abscheidung einer Sprühbeschichtung nach Anspruch 6, wobei die Abscheidung der Sprühbeschichtung unter Verwendung des Sprühpulvers mittels Gasflammensprühen ausgeführt wird.