DE60103784T2

DE60103784T2 - Sprühpulver, Verfahren zur thermischen Spritzung und gesprühte Beschichtung

Info

Publication number: DE60103784T2
Application number: DE60103784T
Authority: DE
Inventors: Tsuyoshi Nishikasugai-gun Itsukaichi; Satoru Nishikasugai-gun Osawa
Original assignee: Fujimi Inc
Current assignee: Fujimi Inc
Priority date: 2000-02-17
Filing date: 2001-02-16
Publication date: 2005-07-14
Anticipated expiration: 2021-02-17
Also published as: CN1208282C; CN1309106A; US6482534B2; ATE269428T1; EP1126043A1; CA2337322C; KR100751742B1; KR20010082717A; JP2001234320A; US20010019742A1; DE60103784D1; CA2337322A1; EP1126043B1; TW527439B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Sprühpulver, ein thermisches Sprühverfahren unter Verwendung desselben und eine Sprühbeschichtung. Genauer gesagt betrifft die vorliegende Erfindung ein Sprühpulver, das hohe Abscheideeffizienz aufweist, im Vergleich zu herkömmlichen Produkten zur Bildung einer Sprühbeschichtung mit extrem hoher Zähigkeit und Schlagfestigkeit fähig ist und hervorragende Korrosionsbeständigkeit und Verschleißfestigkeit in feuchter Umgebung besitzt, sowie ein thermisches Sprühverfahren unter Verwendung desselben und eine Sprühbeschichtung.
Metallteile verschiedener Industriemaschinen oder Maschinen für allgemeine Zwecke müssen je nach ihrem jeweiligen Zweck verschiedene Eigenschaften, wie beispielsweise Korrosionsbeständigkeit, Verschleißfestigkeit und Hitzebeständigkeit, aufweisen. In vielen Fällen können die Metalle die erforderlichen Eigenschaften jedoch nicht von sich aus ausreichend erfüllen, weshalb häufig versucht wird, solche Probleme durch Oberflächenmodifikation zu lösen. Thermische Sprühverfahren gehören zu den in der Praxis verwendeten Oberflächenmodifikationsverfahren wie auch physikalische oder chemische Gasphasenabscheidung. Thermisches Sprühen weist verschiedene Merkmale auf, wie beispielsweise, dass die Größe des Substrats nicht beschränkt ist, dass auf einem Substrat mit großer Oberfläche eine gleichförmig gesprühte Beschichtung gebildet werden kann, dass die Beschichtung rasch gebildet wird, dass sein Einsatz vor Ort einfach ist und dass relativ einfach eine dicke Beschichtung gebildet werden kann. In den letzten Jahren wurde seine Verwendung auf verschiedene Industriezweige ausgeweitet, und es ist zu einem äußerst wichtigen Oberflächenmodifikationsverfahren geworden.
In Bezug auf das thermische Sprühverfahren wurden verschiedene Techniken entwickelt. Dazu gehört Hochgeschwindigkeitsflammsprühen, bei dem die Teilchengeschwindigkeit hoch ist, sodass die Teilchen mit hoher Geschwindigkeit auf ein Substrat auftreffen und eine äußerst dichte Beschichtung mit starker Haftung am Substrat bilden, die Aufnahme von atmosphärischer Luft in die Flamme relativ gering ist, die Teilchengeschwindigkeit jedoch immer noch groß ist, wodurch die Verweildauer in der Flamme kurz ist, Teilchen weniger überhitzt werden und das Sprühmaterial nur wenig modifiziert wird.
Als Sprühmaterial weist WC extrem hohe Härte und hervorragende Verschleißfestigkeit auf. Das Sprühen von WC alleine ist jedoch schwierig. Normalerweise wird WC als Gemisch oder Komplex mit Metall, wie beispielsweise Co oder Ni, oder als Legierung mit solch einem Metall als Bindemittel verwendet. Eine aus einem WC/Chromcarbid/Ni-Sprühpulver oder einem Sprühpulver, bestehend aus WC/Chromcarbid und einer auf Ni basierenden Legierung, hergestellte Sprühbeschichtung, bei der Ni oder eine auf Ni basierende Legierung als Bindemittel verwendet wird, weist hervorragende Korrosionsbeständigkeit und Verschleißfestigkeit in feuchter Umgebung auf und wird daher weithin verwendet.
Eine unter Verwendung des obigen Sprühpulvers hergestellte Sprühbeschichtung bringt jedoch das Problem mit sich, dass sie geringe Widerstandsfähigkeit und Schlagfestigkeit aufweist. Solch ein Sprühpulver wird oft auf Teile aufgebracht, die in einer feuchten Umgebung verwendet werden, und wenn während ihrer Verwendung ein starker Stoß auf die Sprühbeschichtung wirkt, bekommt die Beschichtung Sprünge, die häufig dazu führen, dass die Beschichtung vom Substrat abblättert. Wenn das geschieht, ist die Brauchbarkeitsdauer des Produkts kurz und die Anwendung der Sprühbeschichtung beschränkt.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben umfassende Untersuchungen durchgeführt, um die obigen Probleme zu lösen, und herausgefunden, dass es möglich ist, ein Sprühpulver herzustellen, das hohe Abscheideeffizienz aufweist und zur Bildung einer Sprühbeschichtung mit extrem hoher Widerstandsfähigkeit und Schlagfestigkeit fähig ist und außerdem hervorragende Korrosionsbeständigkeit und Verschleißfestigkeit in feuchter Umgebung besitzt, indem Materialpulver (WC, ein Chromcarbid und Ni oder eine auf Ni basierende Legierung), deren Teilchengrößen innerhalb von geeigneten Bereichen eingestellt sind, agglomeriert und gesintert werden. Die vorliegende Erfindung wurde auf Basis dieser Entdeckung entwickelt.
D. h. um die obigen Probleme zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung ein Sprühpulver bereit, das eine Teilchengröße von 6 bis 63 μm aufweist und 75 bis 95 Gew.-% einer keramischen Phase, die aus WC-Pulver und zumindest einem aus der aus Cr₃C₂, Cr₇C₃ und Cr₂₃C₆ bestehenden Gruppe ausgewähltes Chromcarbid hergestellt wurde, und 5 bis 25 Gew.-% einer metallischen Phase, die aus Ni-Pulver oder einem Pulver aus einer auf Ni basierenden Legierung hergestellt wurde, umfasst, worin die mittlere Teilchengröße der Primärteilchen des WC-Pulvers, das die keramische Phase darstellt, 5 bis 20 μm beträgt und die mittlere Teilchengröße der Primärteilchen des Chromcarbidpulvers 1 bis 10 μm beträgt.
Darüber hinaus stellt die vorliegende Erfindung ein thermisches Sprühverfahren, das die Durchführung von Hochgeschwindigkeitsflammsprühen unter Verwendung solch eines Sprühpulvers umfasst, und eine Sprühbeschichtung bereit, die durch Durchführung von Hochgeschwindigkeitsflammsprühen unter Verwendung solch eines Sprühpulvers erhalten wird und 75 bis 95 Gew.-% einer keramischen Phase, die aus dem WC-Pulver und dem Chromcarbidpulver hergestellt wurde, und 5 bis 25 Gew.% einer metallischen Phase, die aus dem Ni-Pulver oder einem auf einer Ni-Legierung basierenden Pulver hergestellt wurde, umfasst, worin die mittlere Teilchengröße der Primärteilchen des WC-Pulvers, das die keramische Phase darstellt, 5 bis 20 μm beträgt und die mittlere Teilchengröße der Primärteilchen des Chromcarbidpulvers 1 bis 10 μm beträgt.
In den beiliegenden Abbildungen ist
1 eine Kopie einer Mikroskopfotografie des in Beispiel 1 gemäß vorliegender Erfindung hergestellten Sprühpulvers (Vergrößerung: × 2.500);
2 eine Kopie einer Mikroskopfotografie eines herkömmlichen Sprühpulvers (Vergleichsbeispiel 1) (Vergrößerung: × 2.500).
In den Figuren bezeichnet die Bezugszahl 1 die Primärteilchen von WC, die Zahl 2 die Primärteilchen von Chromcarbid, die Zahl 3 das Sprühpulver, die Zahl 10 die Primärteilchen von WC, die Zahl 20 die Primärteilchen von Chromcarbid und die Zahl 30 das Sprühpulver.
Nachstehend wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die bevorzugten Ausführungsformen im Detail erläutert.
Die mittlere Teilchengröße des in der vorliegenden Erfindung verwendeten WC-Pulvers beträgt 5 bis 20 μm, vorzugsweise 10 bis 15 μm. Die mittlere Teilchengröße des in der vorliegenden Erfindung verwendeten Chromcarbidpulvers beträgt 1 bis 10 μm, vorzugsweise 3 bis 6 μm. Außerdem liegt die mittlere Teilchengröße des in der vorliegenden Erfindung verwendeten Ni-Pulvers oder Pulvers auf Basis einer Ni-Legierung üblicherweise im Bereich von 1 bis 15 μm, vorzugsweise 1 bis 10 μm. Wenn die mittlere Teilchengröße des WC-Pulvers und des Chromcarbidpulvers weniger als 5 μm bzw. weniger als 1 μm beträgt, ist die Wahrscheinlichkeit groß, dass die Sprühbeschichtung bei Stoßwirkung Sprünge bekommt, und die Widerstandsfähigkeit und Schlagfestigkeit sind meist gering. Wenn die mittlere Teilchengröße des WC-Pulvers und des Chromcarbidpulvers über 20 μm bzw. 10 μm liegt, ist es normalerweise schwierig, agglomerierte Pulverteilchen mit einer Teilchengröße von höchstens 63 μm, in denen Primärteilchen gleichförmig verteilt sind, durch Agglomeration zu erhalten, und die Abscheideeffizienz ist meist sehr gering.
Das in der vorliegenden Erfindung verwendete Ni-Pulver oder Pulver einer auf Ni basierenden Legierung wird durch die Flamme des thermischen Sprühverfahrens geschmolzen oder teilweise geschmolzen. Je kleiner die Teilchengröße, desto leichter ist das Schmelzen oder teilweise Schmelzen. Um jedoch ein Ni-Pulver oder Pulver einer auf Ni basierenden Legierung mit einer mittleren Teilchengröße von weniger als 1 μm zu erhalten, sind meist hohe Ausgaben erforderlich, was unerwünscht ist. Wenn die mittlere Teilchengröße des Ni-Pulvers oder Pulvers einer auf Ni basierenden Legierung über 15 μm liegt, ist es meist schwierig, agglomerierte Pulverteilchen mit einer mittleren Teilchengröße von höchstens 63 μm, in denen Primärteilchen gleichförmig verteilt sind, durch Agglomeration zu erhalten, und normalerweise ist es schwierig, die Ni-Teilchen oder Teilchen einer auf Ni basierenden Legierung während des thermischen Sprühens zu schmelzen oder teilweise zu schmelzen.
Bei der vorliegenden Erfindung werden 60 bis 80 Gew.-% des WC-Pulvers mit einer mittleren Teilchengröße von 5 bis 20 μm, 10 bis 20 Gew.-% des Chromcarbidpulvers mit einer mittleren Teilchengröße von 1 bis 10 μm und 5 bis 25 Gew.-% des Ni-Pulvers oder Pulvers einer auf Ni basierenden Legierung mit einer mittleren Teilchengröße von 1 bis 15 μm agglomeriert, um einen Verbundstoff zu erhalten, der dann gesintert wird. Wenn das keramische Pulver, das WC und das Chromcarbid umfasst, insgesamt weniger als 75 Gew.-% ausmacht und das Ni-Pulver oder Pulver einer auf Ni basierenden Legierung über 25 Gew.-% ausmacht, sind die Härte und Verschleißfestigkeit der durch das thermische Sprühen hergestellten Beschichtung normalerweise äußerst gering, weshalb sie in der Praxis nicht gut geeignet ist.
Wenn das keramische Pulver, welches das WC-Pulver und das Chromcarbid umfasst, insgesamt über 95 Gew.-% ausmacht und das das Ni-Pulver oder Pulver einer auf Ni basierenden Legierung weniger als 5 Gew.-% ausmacht, ist die Menge von Ni oder der auf Ni basierende Legierung, die als Bindemittel für die keramischen Teilchen dienen, unzureichend, weshalb die Widerstandsfähigkeit der durch das thermische Sprühen hergestellten Beschichtung und die Haftung am Substrat üblicherweise gering sind, was zu Abblättern führt.
Das Sprühpulver der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise ein zu einer kugelförmigen Gestalt agglomeriertes und gesintertes Pulver. Das Verfahren zum Agglomerieren des Sprühpulvers der vorliegenden Erfindung zu einer kugelförmigen Gestalt und zum Sintern ist nicht speziell beschränkt. Beispielsweise können die Materialpulver vermischt und ein organisches Bindemittel (z. B. PVA: Polyvinylalkohol) und Wasser (oder ein Lösungsmittel, wie beispielsweise ein Alkohol) zugesetzt werden, um einen Schlicker zu erhalten, der mithilfe eines Sprühtrockners agglomeriert werden kann, um kugelförmige agglomerierte Pulverteilchen zu erhalten. Außerdem können solche agglomerierten Pulverteilchen gesintert, zerkleinert und sortiert werden, um ein kugelförmiges Sprühpulver aus einem WC/Chromcarbid/Ni-Verbundstoff oder einem Verbundstoff aus WC/Chromcarbid und einer auf Ni basierenden Legierung zu erhalten.
Die Teilchengrößenverteilung der im Sprühtrockner gebildeten agglomerierten Pulverteilchen beträgt vorzugsweise 5 bis 75 μm. Durch Sintern der agglomerierten Pulverteilchen mit einer Teilchengrößenverteilung von 5 bis 75 μm, gefolgt von einer Zerkleinerung und Sortierung, ist es möglich, ein Sprühpulver mit einer Teilchengröße von 6 bis 63 μm zu erhalten, das für Hochgeschwindigkeitsflammsprühen geeignet ist. Das mithilfe des Sprühtrockners kugelförmig agglomerierte Pulver wird einer Entwachsung bei einer Temperatur von 300 bis 500°C unterzogen, gefolgt von einer Sinterung bei einer Temperatur von 1.200 bis 1.400°C im Vakuum oder in einer Argongasatmosphäre. Durch die Durchführung des Sinterns im Vakuum oder in einer Argongasatmosphäre können Oxidationsprobleme beseitigt werden. Nach dem Sintern wird der verfestigte WC/Chromcarbid/Ni-Verbundstoff oder der Verbundstoff aus WC/Chromcarbid und einer auf Ni basierenden Legierung einer Zerkleinerung unterzogen. Das Zerkleinerungsverfahren ist nicht speziell beschränkt, sodass ein herkömmliches Zerkleinerungsgerät zum Zerkleinern verwendet werden kann.
Durch das Zerkleinern werden kugelförmige agglomerierte Pulverteilchen erhalten, wobei die agglomerierten Pulverteilchen voneinander getrennt werden. Das zerkleinerte Sprühpulver aus dem WC/Chromcarbid/Ni-Verbundstoff oder dem Verbundstoff aus WC/Chromcarbid und einer auf Ni basierenden Legierung kann je nach Fall sortiert werden. Beispielsweise kann das Sprühpulver in eine Teilchengrößenverteilung von 6 bis 38 μm, von 10 bis 45 μm, von 15 bis 45 μm, von 15 bis 53 μm und von 20 bis 63 μm sortiert werden, sodass es je nach Art oder Ausgangsleistung eines Hochgeschwindigkeitsflammsprühgeräts passend gewählt werden kann. Im Falle eines Diamond-Jet (Standardtyp), eines Hochgeschwindigkeitsflammsprühgeräts von Sulzer Metco, wird beispielsweise vorzugsweise ein Sprühpulver aus dem WC/Chromcarbid/Ni-Verbundstoff oder dem Verbundstoff aus WC/Chromcarbid und einer auf Ni basierenden Legierung mit einer Teilchengrößenverteilung von 6 bis 38 μm oder von 10 bis 45 μm verwendet.
Im Falle eines Diamond Jet Hybrid ist eine Teilchengrößenverteilung von 15 bis 45 μm oder von 15 bis 53 μm bevorzugt. Im Falle eines JP-5000, eines Hochgeschwindigkeitsflammsprühgeräts der TAFA Company, wird vorzugsweise ein Sprühpulver mit einer Teilchengrößenverteilung von 15 bis 45 μm mit einer Zusammensetzung, die 70 Gew.-% des WC-Pulvers, 15 Gew.-% des Chromcarbidpulvers und 15 Gew.-% Ni oder der auf Ni basierenden Legierung umfasst, verwendet, wobei die Vickers-Härte des Sprühbeschichtung 1.100 bis 1.300 kg/mm² beträgt und die Beschichtung gute Verschleißfestigkeit und Schlagfestigkeit aufweist. Durch die Durchführung von Hochgeschwindigkeitsflammsprühen unter Verwendung des Sprühpulvers aus dem WC/Chromcarbid/Ni-Verbundstoff oder dem Verbundstoff aus WC/Chromcarbid und einer auf Ni basierenden Legierung ist es möglich, eine dichte Sprühbeschichtung zu erhalten, wobei die Poren in der Sprühbeschichtung nicht mehr als 3% ausmachen.
Nachstehend wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf Beispiele genauer erläutert. Es versteht sich jedoch, dass die vorliegende Erfindung keineswegs durch solche spezifischen Beispiele beschränkt ist. Im Beispiel und in den Vergleichsbeispielen wurden die Eigenschaften des Sprühpulvers und der Sprühbeschichtung mithilfe der folgenden Verfahren gemessen.
(1) Abscheideeffizienz
Die Gewichtszunahme des Substrats aufgrund von thermischem Sprühen wurde gemessen, und die Abscheideeffizienz wurde als ihr Verhältnis zum Gewicht des verwendeten Sprühpulvers berechnet. Eine 7,5 cm × 25 cm große gereinigte Kohlenstoffstahlplatte mit aufgerauter Oberfläche wurde als Substrat verwendet, und zum thermischen Sprühen wurde ein JP-5000 der TAFA Company eingesetzt. Die Bedingungen beim thermischen Sprühen waren wie folgt:

Sauerstoffströmungsgeschwindigkeit: 1.900 scfh

Kerosinströmungsgeschwindigkeit: 5,5 gph

Pulverströmungsgeschwindigkeit: 100 g/min

Sprühabstand: 380 mm
(2) Vickers-Härte
Die beim obigen thermischen Sprühtest hergestellte Sprühbeschichtung (Dicke der Sprühbeschichtung: 300 μm) wurde durchgeschnitten, und der Querschnitt wurde hochglanzpoliert, wonach die Vickers-Härte des Querschnitts der Sprühbeschichtung gemessen wurde. Als Testgerät wurde ein Vickers-Härteprüfungsgerät HMV-1 von Shimadzu Corporation verwendet. Der Eindringkörper war eine Diamantpyramide mit einem Winkel zwischen den gegenüberliegenden Flächen von 136°. Die Testladung des Eindringkörpers betrug 0,2 kp, und die Haltezeit nach der Belastung betrug 15 Sekunden.
(3) Bestimmung der Widerstandsfähigkeit
Unter Verwendung eines Vickers-Härteprüfungsgeräts HMV-1 von Shimadzu Corporation wurde die Last des Eindringkörpers auf 1 kp eingestellt, und die Haltezeit nach seiner Beladung betrug 30 Sekunden, wodurch die Widerstandsfähigkeit der Sprühbeschichtung basierend darauf, ob um den Eindringkörper Sprünge auftraten oder nicht, bestimmt wurde. Die gemessene Sprühbeschichtung war dieselbe wie in (2). Der Eindringkörper war eine Diamantpyramide mit einem einem Winkel zwischen den gegenüberliegenden Flächen von 136°. Bei einer Sprühbeschichtung mit geringer Widerstandsfähigkeit ist die Wahrscheinlichkeit groß, dass Sprünge entstehen, während bei einer Sprühbeschichtung mit hoher Widerstandsfähigkeit keine wesentlichen Sprünge auftreten. Die Messung wurde an zehn Positionen durchgeführt, und die Widerstandsfähigkeit wurde wie folgt durch die Häufigkeit von Sprüngen bestimmt;

: keine Sprünge
O: 1 bis 3 Sprünge
Δ: 4 bis 5 Sprünge
X: zumindest 8 Sprünge.
(4) Bestimmung der Verschleißfestigkeit in feuchter Umgebung
Die Bestimmung wurde unter Verwendung eines Nassschleifgeräts durchgeführt, wie es in der JP-A-10-360766 offenbart ist. Als Schleifmittel wurde A#8 (JIS R6111) verwendet, und Wasser wurde zugesetzt, um die Konzentration des Schlickers auf 80 Gew.-% einzustellen. Als Standardprobe wurde eine Kohlenstoffstahlröhre STMK12C als mechanische Struktur verwendet. Die Dicke der Sprühbeschichtung betrug 300 μm. Zur Bestimmung wurde das Verhältnis zwischen der Volumenverschleißmenge (mm³) der Probe und der Volumenverschleißmenge (mm³) der Standardprobe als Verschleißverhältnis berechnet. Die Prüfzeit betrug 200 h (Gleitweg: 5,67 × 10⁵ m). Bei Auftreten von Sprüngen oder Abblätterung während der Prüfzeit war die Verschleißrate jedoch extrem groß. Demgemäß wurde das Verschleißverhältnis auf Basis der Verschleißgeschwindigkeit vor dem Auftreten von Sprüngen oder Abblätterung berechnet. Eine Probe mit Sprüngen oder Abblätterung gehört zu jenen mit geringer Widerstandsfähigkeit und Schlagfestigkeit.
Beispiel 1
PVA und Wasser wurden zu einem Gemisch zugesetzt, das 70 Gew.-% eines WC-Pulvers mit einer mittleren Teilchengröße von 11 μm, 15 Gew.-% eines Chromcarbidpulvers mit einer mittleren Teilchengröße von 5 μm und 15 Gew.-% eines Ni-Cr-Legierungspulvers mit einer mittleren Teilchengröße von 5 μm umfasste, wonach das Ganze gerührt wurde, um einen Schlicker zu erhalten. Der Schlicker wurde sprühgetrocknet, um kugelförmige agglomerierte Pulverteilchen zu bilden, die bei 1.330°C in einer Argongasatmosphäre gesintert wurden. Dann wurden sie zerkleinert und sortiert, um ein Sprühpulver aus einem WC/Chromcarbid/Ni-Cr-Legierungsverbundstoff mit einer Teilchengrößenverteilung von 15 bis 45 μm zu erhalten. 1 zeigt eine Elektronenmikroskopfotografie davon (Vergrößerung: × 2.500). Die Bezugszahl 1 bezeichnet die Primärteilchen des Chromcarbidpulvers, die Zahl 2 die Primärteilchen des WC-Pulvers, welche kombiniert wurden, um das Sprühpulver mit einer Teilchengrößenverteilung von 15 bis 45 μm zu erhalten.
Unter Verwendung eines JP-5000 von TAFA Company als Hochgeschwindigkeitsflammsprühgerät wurde das obige Sprühpulver unter Verwendung einer 7,5 cm × 25 cm großen entwachsten Kohlenstoffstahlplatte mit aufgerauter Oberfläche als Substrat thermisch gesprüht, um eine Sprühbeschichtung herzustellen. Die Abscheideeffizienz betrug 42%, und die Vickers-Härte der Sprühbeschichtung betrug 1.200. Beim Widerstandsfähigkeitstest traten keine Sprünge auf, und die Bewertung war
. Beim Verschleißtest in feuchter Umgebung traten keine Sprünge und keine Abblätterung auf, und das Verschleißverhältnis betrug 0,066.
Vergleichsbeispiel 1
PVA und Wasser wurden zu einem Gemisch zugesetzt, das 70 Gew.-% eines WC-Pulvers mit einer mittleren Teilchengröße von 2 μm, 15 Gew.-% eines Chromcarbidpulvers mit einer mittleren Teilchengröße von 0,8 μm und 15 Gew.-% eines Ni-Cr-Legierungspulvers mit einer mittleren Teilchengröße von 5 μm umfasste, um einen Schlicker zu erhalten. Der Schlicker wurde sprühgetrocknet, um kugelförmige agglomerierte Pulverteilchen zu bilden, die bei 1.330°C in einer Argongasatmosphäre gesintert wurden. Dann wurden sie zerkleinert und sortiert, um ein Sprühpulver aus einem WC/Chromcarbid/Ni-Cr-Legierungsverbundstoff mit einer Teilchengrößenverteilung von 15 bis 45 μm zu erhalten. 2 zeigt eine Elektronenmikroskopfotografie davon (Vergrößerung: × 2.500). Die Bezugszahl 10 bezeichnet die Primärteilchen des Chromcarbidpulvers und die Zahl 20 die Primärteilchen des WC-Pulvers, welche kombiniert wurden, um das Sprühpulver mit einer Teilchengrößenverteilung von 15 bis 45 μm zu erhalten.
Unter Verwendung eines JP-5000 von TAFA Company als Hochgeschwindigkeitsflammsprühgerät wurde das obige Sprühpulver unter Verwendung einer 7,5 cm × 25 cm großen entwachsten Kohlenstoffstahlplatte mit aufgerauter Oberfläche als Sub strat thermisch gesprüht, um eine Sprühbeschichtung herzustellen. Die Abscheideeffizienz betrug 46%, und die Vickers-Härte der Sprühbeschichtung betrug 1.250. Beim Widerstandsfähigkeitstest traten jedoch neun Sprünge auf, und die Bewertung war X. Beim Verschleißtest in feuchter Umgebung trat nach 90 Stunden Abblätterung auf, und das Verschleißverhältnis vor dem Abblättern betrug 0,098.
Vergleichsbeispiel 2
PVA und Wasser wurden zu einem Gemisch zugesetzt, das 70 Gew.-% eines WC-Pulvers mit einer mittleren Teilchengröße von 22 μm, 15 Gew.-% eines Chromcarbidpulvers mit einer mittleren Teilchengröße von 10 μm und 15 Gew.-% eines Ni-Cr-Legierungspulvers mit einer mittleren Teilchengröße von 5 μm umfasste, wonach das Ganze gerührt wurde, um einen Schlicker zu erhalten. Der Schlicker wurde sprühgetrocknet, um kugelförmige agglomerierte Pulverteilchen zu bilden, die bei 1.330°C in einer Argongasatmosphäre gesintert wurden. Dann wurden sie zerkleinert und sortiert, um ein Sprühpulver aus einem WC/Chromcarbid/Ni-Cr-Legierungsverbundstoff mit einer Teilchengrößenverteilung von 15 bis 45 μm zu erhalten. Unter Verwendung eines JP-5000 von TAFA Company als Hochgeschwindigkeitsflammsprühgerät wurde das obige Sprühpulver unter Verwendung einer 7,5 cm × 25 cm großen entwachsten Kohlenstoffstahlplatte mit aufgerauter Oberfläche als Substrat thermisch gesprüht, um eine Sprühbeschichtung herzustellen. Die Abscheideeffizienz betrug 30%, und die Vickers-Härte der Sprühbeschichtung betrug 900. Beim Widerstandsfähigkeitstest traten an drei Stellen Sprünge auf, und die Bewertung war O. Das Verschleißverhältnis war 0,152. Die Ergebnisse von Beispiel 1 und der Vergleichsbeispiele 1 und 2 sind in Tabelle 1 zusammengefasst.
Tabelle 1
Das Sprühpulver der vorliegenden Erfindung aus Beispiel 1 weist hohe Abscheideeffizienz auf und stellt eine Sprühbeschichtung bereit, die eine Vickers-Härte von mehr als 1.100 aufweist und außerdem hohe Widerstandsfähigkeit und Verschleißfestigkeit besitzt. Während bei dem Sprühpulver von Vergleichsbeispiel 1, bei dem ein keramisches Pulver mit geringer mittlerer Teilchengröße verwendet wird, die Abscheideeffizienz relativ hoch und die Vickers-Härte groß sind, sind die Widerstandsfähigkeit und die Schlagfestigkeit sehr gering. Auch beim Verschleißtest in feuchter Umgebung war die Widerstandsfähigkeit so gering, dass Sprünge in der Sprühbeschichtung auftraten und in Folge die Sprühbeschichtung vom Substrat abblätterte. Außerdem war beim Sprühpulver von Vergleichsbeispiel 2, bei dem ein keramisches Pulver mit großer mittlerer Teilchengröße verwendet wurde, die Widerstandsfähigkeit im Vergleich zu Beispiel 1 gering, die Abscheideeffizienz sehr niedrig und die Vickers-Härte ebenfalls gering. Darüber hinaus waren das Verschleißverhältnis groß und die Verschleißfestigkeit der Sprühbeschichtung in feuchter Umgebung gering.
Die vorliegende Erfindung stellt 1) ein Sprühpulver aus einem WC/Chromcarbid/Ni-Verbundstoff oder einem Verbundstoff aus WC/Chromcarbid und einer auf Ni basierenden Legierung bereit, das eine Teilchengröße von 6 bis 63 μm aufweist und 75 bis 95 Gew.-% einer keramischen Phase, die aus WC-Pulver und einem Chromcarbidpulver hergestellt wurde, und 5 bis 25 Gew.-% einer metallischen Phase, die aus Ni-Pulver oder einem auf Ni basierenden Legierungspulver hergestellt wurde, umfasst, worin die mittlere Teilchengröße der Primärteilchen des WC-Pulvers, das die keramische Phase darstellt, 5 bis 20 μm beträgt und die mittlere Teilchengröße der Primärteilchen des Chromcarbidpulvers 1 bis 10 μm beträgt, wobei solch eine Sprühpulver beim thermischen Sprühen hohe Abscheideeffizienz bereitstellt, wodurch es möglich ist, eine Sprühbeschichtung mit extrem hoher Widerstandsfähigkeit und Schlagfestigkeit herzustellen.
Außerdem kann 2) durch Hochgeschwindigkeitsflammsprühen unter Verwendung des obigen Sprühpulvers eine konstant hohe Abscheideeffizienz garantiert werden.
Darüber hinaus kann 3) mithilfe der durch Hochgeschwindigkeitsflammsprühen unter Verwendung des obigen Sprühpulvers hergestellten Sprühbeschichtung extrem hohe Widerstandsfähigkeit und Schlagfestigkeit, eine Vickers-Härte von zumindest 1.100 und hervorragende Verschleißfestigkeit in feuchter Umgebung garantiert werden.
Die oben angeführten Teilchengrößengrenzen für das Sprühpulver gelten für seine Teilchengrößenverteilung, d. h. die Teilchengrößenverteilung liegt im Bereich von 6 bis 63 μm. Die untere Grenze der Verteilung in jedem einzelnen Fall ist 6 μm oder mehr, und die obere Grenze der Verteilung ist 63 μm oder weniger.

Claims

Sprühpulver, das eine Teilchengröße von 6 bis 63 μm aufweist und 75 bis 95 Gew.-% einer keramischen Phase, die aus WC-Pulver und zumindest einem aus der aus Cr₃C₂, Cr₇C₃ und Cr₂₃C₆ bestehenden Gruppe ausgewähltes Chromcarbid hergestellt wurde, und 5 bis 25 Gew.-% einer Metallphase, die aus einem Ni- oder einem auf Ni basierenden Legierungspulver hergestellt wurde, umfasst, worin die mittlere Teilchengröße der Primärteilchen des WC-Pulvers, das die keramische Phase darstellt, 5 bis 20 μm beträgt und die mittlere Teilchengröße der Primärteilchen des Chromcarbidpulvers 1 bis 10 μm beträgt.
Sprühpulver nach Anspruch 1, worin die mittlere Teilchengröße des Ni- oder auf Ni basierenden Legierungspulvers 1 bis 15 μm beträgt.
Sprühpulver nach Anspruch 1, worin die mittlere Teilchengröße des WC-Pulvers 10 bis 15 μm, die mittlere Teilchengröße des Chromcarbidpulvers 3 bis 6 μm und die mittlere Teilchengröße des Ni- oder auf Ni basierenden Legierungspulvers 1 bis 10 μm beträgt,
Sprühpulver nach Anspruch 1, das 60 bis 80 Gew.-% WC-Pulver, 10 bis 20 Gew.-% Chromcarbidpulver und 5 bis 25 Gew.-% Ni oder auf Ni basierende Legierung mit einer mittleren Teilchengröße von 1 bis 15 μm umfasst.
Thermisches Sprühverfahren, das die Durchführung von Hochgeschwindigkeitsflammsprühen unter Verwendung des Sprühpulvers nach Anspruch 1 umfasst.
Sprühbeschichtung, die durch Durchführung von Hochgeschwindigkeitsflammsprühen unter Verwendung des Sprühpulvers erhalten wird und die 75 bis 95 Gew.% einer keramischen Phase, die aus WC-Pulver und dem Chromcarbid hergestellt wurde, und 5 bis 25 Gew.-% einer Metallphase, die aus einem Ni- oder einem auf Ni basierenden Legierungspulver hergestellt wurde, umfasst, worin die mittlere Teil chengröße der Primärteilchen des WC-Pulvers, das die keramische Phase darstellt, 5 bis 20 μm beträgt und die mittlere Teilchengröße der Primärteilchen des Chromcarbidpulvers 1 bis 10 μm beträgt.