JP2000345314A - High hardness carbide cermet sprayed coating-coated member and its production - Google Patents

High hardness carbide cermet sprayed coating-coated member and its production

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JP2000345314A
JP2000345314A JP11157805A JP15780599A JP2000345314A JP 2000345314 A JP2000345314 A JP 2000345314A JP 11157805 A JP11157805 A JP 11157805A JP 15780599 A JP15780599 A JP 15780599A JP 2000345314 A JP2000345314 A JP 2000345314A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To increase the hardness of the member and to improve its wear resistance by forming sprayed coating of a chromium carbide cermet having a specified compsn. of chromium carbide and Ni and/or carbide forming metal(s), and in which the porosity and average hardness are controlled to specified values on the surface of a heat resistant metallic base material. SOLUTION: Sprayed coating to be formed on the surface of a base material has chemical components composed of, by weight, 95 to 50% chromium carbide and 5 to 50% Ni and/or one or more kinds of carbide forming metals among Cr, Ta, Ti, W, Mo and Nb. Then, it has film characteristics in which porosity shows the value of <1.20%, and the average hardness >=1000 Hv. The sprayed coating film can be obtd. by first executing thermal spraying in which the velocity of spray particles flying in a heat source is >=200 m/sec at 1800 to 2800 deg.C heat source temp. and next subjecting the formed sprayed coating film to heat treatment at 500 to 900 deg.C for 0.3 to 3 hr in the air.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、高硬度炭化物サー
メット溶射皮膜を被覆した部材、特に耐摩耗性が要求さ
れる用途で有用なクロム炭化物サーメット溶射皮膜を部
材表面に形成する技術に関するものである。本発明の技
術を適用して製造されるクロム炭化物サーメット溶射被
膜被覆部材は、耐熱性、耐エロージョン性が要求される
環境下でも好適に使用することができる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a member coated with a high-hardness carbide cermet sprayed coating, and more particularly to a technique for forming a chromium carbide cermet sprayed coating useful on applications requiring wear resistance on the surface of the member. . The chromium carbide cermet sprayed coating member produced by applying the technique of the present invention can be suitably used even in an environment where heat resistance and erosion resistance are required.

【0002】[0002]

【従来の技術】溶射法は、燃焼炎やプラズマジェットな
どの熱源によって、金属(合金)、セラミックス、サー
メット、硝子、プラスチックスなどを、溶融状態または
半溶融状態の微粒子として、基材表面に吹付けることに
より皮膜を形成する表面処理技術の1つである。そし
て、この技術の適用によって得られる溶射皮膜は、熱源
によって溶融可能な材料であれば冶金的には融合できな
いようなものでも、溶射材料粒子として、あらかじめ焼
結法や造粒法によって複合化しておけば成膜が可能であ
る。従って、溶射法で形成される皮膜の種類は非常に多
く、またその皮膜特性も他の既存の表面処理法では得ら
れないような特性の付与さえも可能である。その一方
で、余りにも組合せの多い溶射材料の種類と、溶射条件
(熱源の種類、熱源温度と速度、溶射雰囲気など)の選
択の如何によっては、形成される溶射皮膜の性質が大き
く変化するため、この技術の完成にはなお幾多の解決す
べき課題が残されている。
2. Description of the Related Art In a thermal spraying method, a metal (alloy), ceramics, cermet, glass, plastics, or the like is melted or semi-molten into fine particles on a substrate surface by a heat source such as a combustion flame or a plasma jet. This is one of the surface treatment techniques for forming a film by attaching. The sprayed coating obtained by applying this technology is a material that cannot be fused metallurgically if it is a material that can be melted by a heat source. If it is, a film can be formed. Accordingly, the types of coatings formed by the thermal spraying method are extremely large, and the coatings can even be imparted with properties that cannot be obtained by other existing surface treatment methods. On the other hand, depending on the type of thermal spray material having too many combinations and the selection of thermal spraying conditions (type of heat source, heat source temperature and speed, thermal spray atmosphere, etc.), the properties of the thermal spray coating to be formed greatly change. However, there are still many problems to be solved in completing this technology.

【0003】かかる溶射皮膜の中にあって炭化物サーメ
ット溶射皮膜というのは、炭化物が保有する高硬度特性
を利用する皮膜であるが、現実には、炭化物自体が溶融
しないため、バインダーとして必らず金属成分が添加さ
れ、いわゆる炭化物サーメットとして使用されるのが普
通である。
[0003] Among these sprayed coatings, the carbide cermet sprayed coating is a coating that utilizes the high hardness properties of the carbide. However, in reality, the carbide itself does not melt, so it must be used as a binder. Usually, a metal component is added and used as a so-called carbide cermet.

【0004】ここで、本発明が対象とするクロム炭化物
(Cr3C2)サーメット溶射皮膜は、溶射したままでは、WC
サーメット溶射皮膜ほどの高さ (WC−12wt%Co皮膜でH
V:1100〜1250) はないものの、耐熱性に優れているた
め鋼板の熱処理用ロール (例えば特公昭62−27133 号公
報、特開昭62−136421号公報など)やボイラ用鋼管の耐
摩耗性向上用皮膜として利用されている。 (例えば特開
平2−61051 号公報、特開平7−305159号公報など)。
しかし、これらの高温環境下で使用されている耐摩耗性
皮膜は、一応の目的を達成してはいるものの、未だ不十
分である。とくに、近年の産業界は省人化、保守管理費
の低減などの要請がある他、溶射皮膜のさらなる長寿命
化、すなわち現状の技術で得られるクロム炭化物サーメ
ット皮膜の高硬度化技術への要請がある。
Here, the chromium carbide to which the present invention is directed
The (Cr 3 C 2 ) cermet sprayed coating is WC
As high as cermet sprayed coating (WC-12wt% Co coated with H
V: 1100-1250), but because of its excellent heat resistance, abrasion resistance of heat treatment rolls for steel sheets (for example, JP-B-62-27133, JP-A-62-136421, etc.) and steel pipes for boilers Used as a coating for improvement. (For example, JP-A-2-61051, JP-A-7-305159, etc.).
However, the abrasion-resistant coatings used in these high-temperature environments have attained the intended purpose, but are still insufficient. In particular, in recent years, there has been a demand in the industry for labor saving and reduction in maintenance and management costs, as well as a demand for technologies to increase the service life of sprayed coatings, that is, to increase the hardness of chromium carbide cermet coatings obtained with current technologies. There is.

【0005】こうした要請に応えるものとして、従来、
例えば特開平2−61051 号公報では、「材料の表面に、
クロム炭化物粒子とメタル粒子を混合した炭化物−メタ
ル複合粉末を溶射し、これを300 〜800 ℃の温度で熱処
理して溶射皮膜中に酸化クロムを生成」させたクロム炭
化物サーメット溶射皮膜を提案し、また、特開平7−30
5159号公報では、クロムカーバイト・ニクロム複合材料
をプラズマ溶射し、これを非酸化性雰囲気中で700 〜10
00℃で熱処理する方法などの技術が提案されている。
[0005] To meet such demands, conventionally,
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-61051 discloses that "
Chromium carbide cermet thermal spray coating, which sprays a carbide-metal composite powder in which chromium carbide particles and metal particles are mixed, and heat-treats this at a temperature of 300 to 800 ° C to produce chromium oxide in the spray coating. Also, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-30
In Japanese Patent No. 5159, a chromium carbide / nichrome composite material is plasma-sprayed, and is subjected to 700 to 10 in a non-oxidizing atmosphere.
Techniques such as a method of performing heat treatment at 00 ° C. have been proposed.

【0006】従来技術のうち前者のものは、大気中、水
蒸気中、酸化性雰囲気中などの酸素含有中で熱処理する
ことによって、皮膜構成成分の酸化を促進して硬質の酸
化クロム (Cr2O3)粉末を生成させ、このことによって溶
射皮膜の耐摩耗性を改善する方法である。ただし、この
方法は、皮膜の酸化消耗が激しいうえ、皮膜の気孔を通
して酸素が基材面に達し、ひいては皮膜を剥離させると
いう欠点があった。また、この皮膜は気孔中に多量のCr
2O3 が生成すると体積変化を生じ、皮膜自体に微小なク
ラックが発生して、局部剥離の原因をつくるため、耐摩
耗性を長期間にわたって発揮させることはできない。一
方、後者の従来技術は、非酸化性雰囲気中で熱処理する
技術であるが、この方法によって形成した皮膜は硬度上
昇がそれほど高くない。
[0006] Among the prior art, the former one is a heat treatment in an oxygen-containing atmosphere such as air, water vapor, or an oxidizing atmosphere to promote oxidation of the film constituents to hard chromium oxide (Cr 2 O). 3 ) This is a method of producing powder and thereby improving the wear resistance of the thermal spray coating. However, this method has the disadvantages that the oxidation of the film is severely oxidized, and oxygen reaches the substrate surface through the pores of the film, thereby causing the film to peel off. In addition, this film contains a large amount of Cr in the pores.
When 2 O 3 is generated, a volume change occurs, and minute cracks are generated in the film itself, causing local peeling, so that the wear resistance cannot be exhibited for a long time. On the other hand, the latter conventional technique is a technique of performing a heat treatment in a non-oxidizing atmosphere, but the hardness of the film formed by this method is not so high.

【0007】そこで発明者らもかつてこの技術に関し、
特開平8−74024 号公報や特開平8−74025 号公報に開
示されているような技術を提案した。この技術は、溶射
皮膜を水素ガスを含むハロゲン化クロム蒸気中で熱処理
することによって、皮膜の表面にCr23C6炭化物の生成と
皮膜気孔中へのクロム微粒子の充填などによる高硬度
化、高耐食性化を図るものである。ただ、これらの技術
は、特殊な熱処理容器を必要とするため、大型部材への
適用が困難となるという問題があり、さらなる改善が望
まれていた。
[0007] Therefore, the inventors have once related to this technology,
A technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 8-74024 and 8-74025 has been proposed. This technology heat-treats the sprayed coating in a chromium halide vapor containing hydrogen gas to increase the hardness and increase the hardness by forming Cr 23 C 6 carbide on the surface of the coating and filling the coating pores with fine chromium particles. It is intended to improve corrosion resistance. However, these techniques require a special heat treatment vessel, which makes it difficult to apply them to large members, and further improvement has been desired.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した各
従来技術が抱えている下記のような問題点を解決するこ
とにある。 (1) クロム炭化物サーメット溶射皮膜を、大気中、水蒸
気中あるいは酸化性雰囲気中で熱処理するときに発生す
る酸化クロム(Cr2O3) に起因する弊害、即ち皮膜の消耗
と剥離、微細なクラックの発生による短寿命化を防止す
ること。 (2) クロム炭化物サーメット溶射皮膜を、非酸化性雰囲
気中で熱処理するときに見られる弊害、即ち硬度が十分
に上昇しないために使途が制限されるという問題を克服
すること。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the following problems of the above-described prior arts. (1) Detrimental effects caused by chromium oxide (Cr 2 O 3 ) generated when chromium carbide cermet sprayed coating is heat-treated in air, water vapor, or oxidizing atmosphere, that is, depletion and peeling of coating, and fine cracks To prevent shortening of the service life due to the occurrence of cracks. (2) To overcome the adverse effects seen when heat-treating a chromium carbide cermet sprayed coating in a non-oxidizing atmosphere, that is, the problem that its use is limited because the hardness does not increase sufficiently.

【0009】そこで、本発明の主たる目的は、基材表面
に、高硬度を有しかつ耐摩耗性に優れる高硬度炭化物サ
ーメット溶射皮膜を形成する技術を提案する。本発明の
他の目的は、基材表面に、耐熱性ならびに耐エロージョ
ン性等に対しても優れた特性を示すクロム系高硬度炭化
物サーメット溶射皮膜を形成する技術を提案する。
Accordingly, a main object of the present invention is to propose a technique for forming a high hardness carbide cermet sprayed coating having high hardness and excellent wear resistance on the surface of a base material. Another object of the present invention is to propose a technique for forming a chromium-based high-hardness carbide cermet sprayed coating exhibiting excellent properties such as heat resistance and erosion resistance on a substrate surface.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】従来技術が抱えている上
記課題を解決するため、鋭意研究した結果、次のような
知見を得た。 (1) クロム炭化物サーメット溶射材料を高速フレーム溶
射法によって成膜する際、熱源中に滞留する時間を極力
短くして炭化物の酸化および分解を抑制すれば、気孔率
の少ない溶射皮膜を形成することができる。 (2) 上記溶射皮膜は、これを大気中で 500〜900 ℃、0.
3 〜3hの熱処理を行うと、皮膜の硬化が起こると共
に、気孔が小さいことと相俟って高温空気の皮膜内部へ
の侵入が阻止されるため、皮膜内部酸化が防止できる。 (3) 皮膜中に空気が侵入しないようにすると、皮膜中の
Cr3C2 粒子と金属バインダーとの間で炭素が移動しやす
くなって、バインダー金属への浸炭が起こり、該皮膜は
高硬度化する。 (4) 上記クロム炭化物サーメット溶射皮膜に対しては、
その上に、トップコートとして、耐熱性金属 (合金) の
溶射皮膜を形成して複層構造としたのち熱処理を施す
と、アンダーコートであるクロム炭化物サーメット溶射
皮膜は酸化を受けることなくさらに高温の熱処理(500〜
1150℃) を行うことが可能となるため、上記浸炭反応と
溶射皮膜全体の焼結反応を促進することができ、ひいて
は高硬度化のための熱処理時間を短縮することができ
る。 (5) クロム炭化物サーメット溶射皮膜の上にトップコー
トとして耐熱合金の溶射皮膜を形成した複数層構造皮膜
を、アンダーコートの酸化消耗を防ぎつつ使用環境の温
度を利用して熱処理すると、クロム炭化物サーメット溶
射皮膜の高硬度化を確実に達成することができる。
Means for Solving the Problems In order to solve the above-mentioned problems in the prior art, as a result of intensive studies, the following findings were obtained. (1) When depositing a chromium carbide cermet sprayed material by high-speed flame spraying, a sprayed coating with low porosity should be formed if the residence time in the heat source is minimized to suppress oxidation and decomposition of the carbide. Can be. (2) The above thermal spray coating is formed at 500-900 ° C in air at 0.
When the heat treatment is performed for 3 to 3 hours, the film is hardened, and the entry of high-temperature air into the film is prevented due to the small pores, so that oxidation inside the film can be prevented. (3) If air is prevented from entering the film,
Carbon easily moves between the Cr 3 C 2 particles and the metal binder, carburization of the binder metal occurs, and the coating becomes harder. (4) For the above chromium carbide cermet spray coating,
When a heat-resistant metal (alloy) thermal spray coating is formed as a top coat on it to form a multilayer structure and then heat-treated, the chromium carbide cermet thermal spray coating, which is the undercoat, is exposed to higher temperatures without being oxidized. Heat treatment (500 ~
(1150 ° C.), the carburizing reaction and the sintering reaction of the entire sprayed coating can be promoted, and the heat treatment time for increasing the hardness can be shortened. (5) Chromium carbide cermet is formed by heat-treating a multi-layer structure film formed by spraying a heat-resistant alloy as a top coat on the chromium carbide cermet sprayed film while using the temperature of the operating environment while preventing the oxidative consumption of the undercoat. Higher hardness of the thermal spray coating can be reliably achieved.

【0011】このような考え方の下に、本発明は、下記
のような要旨構成を採用して、上記の目的の実現を図る
ものである。 (1) 耐熱性金属基材の表面に、化学成分が、クロム炭化
物:95〜50wt%とNiおよび/または「Cr, Ta, Ti, W,
MoおよびNbから選ばれるいずれか1種以上の炭化物形成
金属」:5〜50wt%とからなるものであり、かつ気孔率
が1.20%未満で、平均硬さがHv:1000以上の値を示す皮
膜特性を有するクロム炭化物サーメットの溶射皮膜を形
成したものからなることを特徴とする高硬度炭化物サー
メット溶射皮膜被覆部材。 (2) 耐熱性金属基材の表面に、皮膜の化学成分が、クロ
ム炭化物:95〜50wt%とNiおよび/または「Cr, Ta, T
i, W,MoおよびNbから選ばれるいずれか1種以上の炭
化物形成金属」:5〜50wt%とからなり、かつ気孔率が
1.20%未満であるクロム炭化物サーメット溶射皮膜のア
ンダーコートと、その上に形成されたCo,Ni, Cr, Al,
Y,TaおよびSiから選ばれる2種以上の耐熱合金溶射皮
膜のトップコートとからなる複合溶射皮膜が形成され、
かつその複合溶射皮膜のアンダーコートの平均硬さがH
v:1000以上の皮膜特性を有することを特徴とする高硬
度炭化物サーメット溶射皮膜被覆部材。
Under such a concept, the present invention achieves the above object by adopting the following gist configuration. (1) On the surface of the heat-resistant metal substrate, the chemical component is 95 to 50% by weight of chromium carbide and Ni and / or “Cr, Ta, Ti, W,
A film comprising at least one carbide-forming metal selected from Mo and Nb ": 5 to 50 wt%, and having a porosity of less than 1.20% and an average hardness of Hv: 1000 or more A high hardness carbide cermet sprayed coating member comprising a chromium carbide cermet sprayed coating having characteristics. (2) On the surface of the heat-resistant metal substrate, the chemical composition of the coating is 95 to 50 wt% of chromium carbide and Ni and / or “Cr, Ta, T”.
i, W, Mo and Nb, any one or more of carbide-forming metals ": 5 to 50 wt% and a porosity of
Undercoat of chromium carbide sprayed coating with less than 1.20% and Co, Ni, Cr, Al,
A composite thermal spray coating consisting of a top coat of two or more heat-resistant alloy thermal spray coatings selected from Y, Ta and Si is formed,
And the average hardness of the undercoat of the composite spray coating is H
v: A member coated with a high-hardness carbide cermet sprayed coating having a coating characteristic of 1000 or more.

【0012】そして、上記の部材は、下記の方法を適用
して製造する。 (3) 基材の表面に、Niおよび/または炭化物形成金属を
含むクロム炭化物サーメット材料を、溶射熱源温度:18
00〜2800℃、溶射熱源中における溶射粒子速度:毎秒 2
00m以上の条件で溶射することにより、気孔率が1.20%
未満の溶射皮膜を形成し、その後、大気雰囲気中で 500
〜900 ℃、0.3 〜3 時間の条件で熱処理することによっ
て、平均硬さHvが1000以上を示す硬さに硬化したクロム
炭化物サーメット溶射皮膜を得ることを特徴とする高硬
度炭化物サーメット溶射皮膜被覆部材の製造方法。 (4) 基材の表面に、Niおよび/または炭化物形成金属を
含むクロム炭化物サーメット材料を、溶射熱源温度:18
00〜2800℃、溶射熱源中における溶射粒子速度:毎秒20
0 m以上の条件で溶射することにより、気孔率が1.20%
未満のクロム炭化物サーメット溶射皮膜からなるアンダ
ーコートを形成し、次いで、その溶射皮膜上に耐熱性合
金を溶射して耐熱合金溶射皮膜からなるトップコートを
形成して複合溶射皮膜とし、その後、この複合溶射皮膜
を大気雰囲気中で 500〜1150℃、0.3 〜1.5 時間の条件
で熱処理することによって、前記アンダーコート溶射皮
膜の平均硬さHvが1000以上を示す硬さに硬化させること
を特徴とする高硬度炭化物サーメット溶射皮膜被覆部材
の製造方法。
The above-mentioned member is manufactured by applying the following method. (3) A chromium carbide cermet material containing Ni and / or a carbide forming metal is sprayed on the surface of the base material at a thermal spray heat source temperature of 18
00-2800 ° C, spray particle velocity in thermal spray heat source: 2 per second
The porosity is 1.20% by spraying under the condition of 00m or more.
Less than 500 thermal spray coatings, and then
A high-hardness carbide cermet spray-coated film characterized by obtaining a chromium carbide cermet spray-coated film hardened to a hardness having an average hardness Hv of 1000 or more by heat treatment at ~ 900 ° C for 0.3 to 3 hours. Manufacturing method. (4) A chromium carbide cermet material containing Ni and / or a carbide forming metal is sprayed on the surface of the base material at a thermal spraying heat source temperature of 18
00-2800 ° C, sprayed particle velocity in thermal spray heat source: 20 per second
The porosity is 1.20% by spraying under the condition of 0 m or more.
An undercoat consisting of less than chromium carbide cermet sprayed coating is formed, and then a heat-resistant alloy is sprayed on the sprayed coating to form a topcoat consisting of a heat-resistant alloy sprayed coating to form a composite sprayed coating. By heat-treating the sprayed coating in an air atmosphere at 500 to 1150 ° C. for 0.3 to 1.5 hours, the undercoat sprayed coating is hardened to a hardness showing an average hardness Hv of 1000 or more. A method for producing a member coated with a hardened carbide cermet sprayed coating.

【0013】なお、本発明は、上記(4) に記載の方法に
おいて、複合溶射皮膜を大気雰囲気中で熱処理する方法
に代え、部材を使用環境下に置いて、 500〜1150℃の温
度に保持することによって、アンダーコートのクロム炭
化物サーメット溶射皮膜の平均硬さをHv:1000以上に硬
化させるようにした方法であってもよい。
According to the present invention, in the method described in the above (4), the composite sprayed coating is maintained at a temperature of 500 to 1150 ° C. by placing the member in an operating environment instead of a method of heat-treating the composite sprayed coating in an air atmosphere. In this case, the average hardness of the chromium carbide cermet sprayed coating of the undercoat may be set to Hv: 1000 or more.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】(1) 溶射材料 溶射材料として用いるクロム炭化物粒子は、Cr3C2 , Cr
7C3 , Cr23C6から選ばれる1種以上の炭化物であればい
ずれの化合物でも使用することができる。なお、このク
ロム炭化物としては、5 wt%未満の含有率であれば、 T
aC, NbC, TiC,WC, B4C などの金属炭化物を含んでいて
も差し支えない。一方、前記クロム炭化物に添加する金
属バインダー成分としては、Niの使用を前提として、さ
らに、Ta, Ti, W, Mo, Nb, Crなどのように、炭素との
化学的親和力の強い炭化物形成金属のいずれか1種以上
を含む金属 (合金) が好適である。この金属バインダー
成分の含有量は5〜50wt%の範囲 (残りはクロム炭化物
となる) がよい。金属バインダーの含有量が5wt%より
も少ないと、粒子間の結合力が弱く、熱衝撃によって剥
離するおそれがあり、一方、金属成分が50wt%より多い
場合は、熱処理を行っても十分な皮膜の硬度上昇が望め
ない。ここで、金属バインダーとして、Niの添加を必須
とする理由は、Ni自体は硬質の炭化物を生成しないた
め、常に高い靱性を保持する一方、他の金属成分と合金
や混合が容易であるとともに、炭化物粒子との物理的結
合性のよいバインダー特性を有し、高硬度炭化物皮膜の
過度な脆性を改善するからである。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (1) Thermal Spray Material The chromium carbide particles used as the thermal spray material are Cr 3 C 2 , Cr
Any compound can be used as long as it is at least one carbide selected from 7 C 3 and Cr 23 C 6 . If the content of this chromium carbide is less than 5 wt%, T
Metal carbides such as aC, NbC, TiC, WC, and B 4 C may be included. On the other hand, as a metal binder component to be added to the chromium carbide, on the assumption that Ni is used, further, a carbide forming metal having a strong chemical affinity with carbon, such as Ta, Ti, W, Mo, Nb, Cr, etc. Metals (alloys) containing any one or more of these are preferred. The content of the metal binder component is preferably in the range of 5 to 50% by weight (the remainder is chromium carbide). If the content of the metal binder is less than 5% by weight, the bonding force between the particles is weak, and there is a possibility that the particles are peeled off by a thermal shock. Can not be expected to increase hardness. Here, the reason that the addition of Ni is indispensable as a metal binder is that Ni itself does not generate a hard carbide, so while always maintaining high toughness, it is easy to alloy and mix with other metal components, The reason therefor is to have binder properties having good physical bonding with the carbide particles and to improve excessive brittleness of the high hardness carbide film.

【0015】(2) 溶射方法 本発明において部材表面に形成する溶射皮膜は、溶射材
料のクロム炭化物の酸化および分解を抑制するため、熱
源温度が1800〜2800℃、熱源中を飛行する溶射粒子の速
度が秒速で200m以上の条件が得られる溶射法と溶射熱源
を用いて形成する。例えば、溶射法としては、高速フレ
ーム溶射法、爆発溶射法が適しており、高速フレーム溶
射法でも熱源流速が遅い条件は不適当であり、プラズマ
熱源を用いる溶射法ではクロム炭化物の酸化と分解が激
しく起こり、炭化物が保有する硬さを有効に利用するこ
とができなくなる。例えば、このような溶射法を採用
し、上記溶射材料を用いて形成した溶射皮膜は、1.20%
未満の気孔率を示すようになる。従って、この皮膜を大
気中で熱処理しても、気孔を通して基材が酸化されるよ
うなことはなく、また、皮膜の表面も酸化されることが
非常に少なくて、その程度は使用上ほとんど問題となら
ない。
(2) Thermal Spraying Method In the present invention, the thermal spray coating formed on the member surface is formed by spraying particles sprayed in the heat source at a heat source temperature of 1800 to 2800 ° C. in order to suppress oxidation and decomposition of chromium carbide of the thermal spray material. It is formed by using a thermal spraying method and a thermal spraying heat source that can obtain a condition of 200 m or more at a speed of second. For example, high-speed flame spraying and explosive spraying are suitable as the thermal spraying method, and the conditions of low heat source flow rate are also unsuitable for the high-speed flame spraying. It occurs violently, and the hardness of the carbide cannot be used effectively. For example, a thermal spray coating formed by using such a thermal spraying method and using the thermal spray material described above is 1.20%.
And a porosity of less than 10%. Therefore, even if this film is heat-treated in the air, the substrate is not oxidized through the pores, and the surface of the film is also very rarely oxidized. Does not.

【0016】本発明方法の下で形成した溶射皮膜は、膜
厚80〜800 μmの範囲がよく、80μmより薄い皮膜では
気孔が多く、また、800 μmより厚くしても格別その効
果に変化が見られない。
The thermal sprayed coating formed under the method of the present invention preferably has a thickness in the range of 80 to 800 μm, and a coating thinner than 80 μm has many pores. can not see.

【0017】(3) 溶射皮膜とその熱処理 本発明において、基材、とくに耐熱合金製の基材の表面
に形成された溶射皮膜は、化学成分が上述したとおりの
ものであるが、皮膜特性として、気孔率が1.20%未満
で、平均硬さHvが1000以上を示す硬さを有することが必
要である。ここで、気孔率が1.20%以上だと、熱処理時
に空気 (酸素) が皮膜内部に侵入して基材を酸化して、
皮膜との接合強度の低下を招いて剥離しやすくなり、ま
た、皮膜そのものが内部から酸化して、皮膜を構成する
溶射粒子の結合力が弱くなるからである。また、平均硬
さHvは、1000未満だと耐摩耗性の要求に十分応えられな
いことが、運転中の各種プラントや装置での使用経験か
ら認知されているからである。
(3) Thermal Sprayed Film and Heat Treatment Thereof In the present invention, the thermal sprayed film formed on the surface of the substrate, particularly the substrate made of a heat-resistant alloy, has the chemical components as described above. It is necessary that the porosity is less than 1.20% and the average hardness Hv is 1000 or more. Here, if the porosity is 1.20% or more, air (oxygen) enters the inside of the film during the heat treatment and oxidizes the base material,
This is because the bonding strength with the coating is reduced and the coating is easily peeled off, and the coating itself is oxidized from the inside, and the bonding force of the spray particles constituting the coating is weakened. In addition, it is recognized from experience in use in various plants and apparatuses during operation that the average hardness Hv of less than 1000 does not sufficiently meet the requirements for wear resistance.

【0018】上述した皮膜特性は、基材表面に形成され
た上記クロム炭化物サーメット溶射皮膜を、大気中で 5
00〜900 ℃、0.3 〜3時間の条件で熱処理することによ
り得られるものである。即ち、該溶射皮膜を熱処理する
ことにより、該溶射皮膜の内部では、クロム炭化物粒子
と金属バインダー成分中のCr, Ta, Ti, W, Mo, Nbなど
の炭素と化学的親和力の強い元素とが相互いに反応し
て、新しい硬質の炭化物(Cr23C2, Cr7C3, TaC, TiC, W
C, WC, MoC, NbC)を生成する。その結果、該溶射皮膜の
硬度はさらに上昇し、しかも、溶射皮膜は、この熱処理
によって全体に焼結反応を起こすので、皮膜の気孔率は
減少するとともに、皮膜の硬度上昇をより一層確実なも
のにする。なお、大気中以外に、真空中や非酸化性雰囲
気中で熱処理を行っても、本発明と同じ効果が得られる
ことはいうまでもない。
[0018] The above-mentioned film characteristics are as follows.
It is obtained by heat treatment at a temperature of 00 to 900 ° C. for 0.3 to 3 hours. That is, by heat-treating the thermal spray coating, inside the thermal spray coating, chromium carbide particles and elements having strong chemical affinity with carbon such as Cr, Ta, Ti, W, Mo, and Nb in the metal binder component are formed. React with each other to form new hard carbides (Cr 23 C 2 , Cr 7 C 3 , TaC, TiC, W
C, WC, MoC, NbC). As a result, the hardness of the thermal spray coating further increases, and furthermore, the thermal spray coating causes a sintering reaction as a whole by this heat treatment, so that the porosity of the coating decreases and the hardness of the coating further increases. To It is needless to say that the same effects as those of the present invention can be obtained by performing heat treatment in a vacuum or in a non-oxidizing atmosphere other than in the air.

【0019】(4) アンダーコートとトップコートとの複
合溶射皮膜の形成 上述したように、被覆形成した溶射皮膜は、熱処理によ
って、クロム炭化物粒子と金属バインダー成分の浸炭反
応および焼結反応によって溶射皮膜の硬度を上昇させる
ことができる。この場合、熱処理温度(500〜900 ℃) を
もう少し高くしたほうが短時間で硬化の効果が認められ
る利点がある。ただし、900 ℃以上の高温ではCr3C2
酸化消耗速度が大きく、Cr2O3 となって表面から脱落す
る危険性が高まる。そこで本発明では、上記クロム炭化
物サーメット溶射皮膜 (アンダーコート)の上に、耐熱,
耐酸化合金皮膜をトップコートとして50〜300 μm厚
に直接施工した後、大気中で熱処理を行うこととした。
このようなトップコートの形成によって、皮膜を 900℃
以上に加熱しても、アンダーコートのクロム炭化物サー
メット溶射皮膜は酸化するようなことがなく、硬化反応
を一層迅速に行うことができる。
(4) Formation of a composite thermal spray coating of an undercoat and a top coat As described above, the thermal spray coating formed by the coating is formed by a carburizing reaction and a sintering reaction of the chromium carbide particles and the metal binder component by heat treatment. Hardness can be increased. In this case, there is an advantage that the effect of curing can be recognized in a short time when the heat treatment temperature (500 to 900 ° C.) is slightly increased. However, at a high temperature of 900 ° C. or higher, the rate of oxidative consumption of Cr 3 C 2 is high, and the risk of Cr 2 O 3 falling off the surface increases. Therefore, in the present invention, on the chromium carbide cermet sprayed coating (undercoat), heat resistant,
After directly applying an oxidation-resistant alloy film as a top coat to a thickness of 50 to 300 μm, heat treatment was performed in the atmosphere.
By forming such a top coat, the film is heated to 900 ° C.
Even when heated as described above, the chromium carbide cermet sprayed coating of the undercoat does not oxidize, and the curing reaction can be performed more quickly.

【0020】かかるトップコート用の耐熱・耐酸化合金
としては、Co, Ni, Cr, Al, Y,TaおよびSiから選ばれ
る2種以上の金属元素を含む合金が適しており、また、
トップコートを施工した場合の熱処理は、500 〜1150
℃、0.3 〜1.5 時間が適している。
As the heat-resistant and oxidation-resistant alloy for the top coat, an alloy containing two or more metal elements selected from Co, Ni, Cr, Al, Y, Ta and Si is suitable.
Heat treatment when top coat is applied is 500 ~ 1150
℃, 0.3 to 1.5 hours is suitable.

【0021】本発明の他の実施形態としては、上述のよ
うにして基材表面に複合溶射皮膜を被覆した部材につい
ては、これを実用環境の温度(500〜1150℃) を利用し
て、アンダーコートのクロム炭化物サーメット皮膜の硬
化反応を導くことが可能である。すなわち、高温環境中
に曝露されたトップコートは、耐熱・耐酸化性に優れて
いるものの耐エロージョン性に乏しいので、その寿命は
必ずしも良くない。しかし、エロージョンによってトッ
プコートが消耗している期間中に、アンダーコートのク
ロム炭化物サーメット皮膜が浸炭反応と焼結反応によっ
て硬化するので、トップコートが消耗して、アンダーコ
ートが露出したときには、アンダーコートはすでに環境
温度によつて硬化し、優れた耐エロージョン性を発揮す
るようになる。
In another embodiment of the present invention, a member having a composite thermal spray coating on the surface of a substrate as described above is subjected to under-heating by using the temperature of a practical environment (500 to 1150 ° C.). It is possible to guide the curing reaction of the chromium carbide cermet film of the coat. That is, the top coat exposed in a high-temperature environment is excellent in heat resistance and oxidation resistance but poor in erosion resistance, so that its life is not necessarily good. However, during the period when the top coat is consumed by erosion, the chromium carbide cermet film of the undercoat is hardened by the carburizing reaction and the sintering reaction. Already hardens at ambient temperature and exhibits excellent erosion resistance.

【0022】[0022]

【実施例】実施例1 この実施例では、Cr3C2 (75 wt%) −Ni (20wt%) −Cr
(5 wt%) の溶射材料を用いて、SUS 410 基材表面 (長
さ100 mm×幅50mm×厚5mm) に高速フレーム溶射法およ
び大気プラズマ溶射法によって300 μm厚に施工した溶
射試験片を作製した。また、溶射時にはレーザ速度計を
用いて溶射中の溶射粒子の飛行速度を計測するととも
に、供試各皮膜の気孔率を測定した。その後、溶射試験
片を 700℃×0.5 h (大気中) の熱処理を施し、皮膜の
硬さ上昇を測定した。
Example 1 In this example, Cr 3 C 2 (75 wt%)-Ni (20 wt%)-Cr
(5 wt%) thermal spraying material, a 300 µm thick sprayed test piece applied to the surface of SUS410 substrate (100 mm long × 50 mm wide × 5 mm thick) by high-speed flame spraying and atmospheric plasma spraying. Produced. At the time of thermal spraying, the flying speed of the thermal sprayed particles during thermal spraying was measured using a laser speedometer, and the porosity of each test coating was measured. Thereafter, the thermal sprayed test piece was subjected to a heat treatment at 700 ° C. × 0.5 h (in air), and the increase in hardness of the coating was measured.

【0023】表1は、これらの結果を要約したものであ
る。プラズマ溶射法によって形成された皮膜 (No. 4)
は、多孔質であるとともに熱処理を行っても硬さの上昇
は僅かである。これに対し、高速フレーム溶射法を用い
溶射粒子の飛行速度を200 m/sec 以上に制御して得られ
る皮膜 (No.2, 3)は、気孔率が少なく(0.1〜1.1 %)、
そのうえ溶射のままの状態でも比較的高硬度である。こ
れらの皮膜を熱処理すると、さらに硬度は上昇し、最高
Hvは1110に達した (No.3) 。高速フレーム溶射法でも溶
射粒子の飛行速度が200 m/sec 未満の場合には気孔率が
高く、皮膜硬さが十分でなく、本発明の部材としては不
適と判断された。
Table 1 summarizes these results. Film formed by plasma spraying method (No. 4)
Is porous and has a slight increase in hardness even after heat treatment. On the other hand, the coating (No.2, 3) obtained by controlling the flying speed of the sprayed particles to 200 m / sec or more using the high-speed flame spraying method has a low porosity (0.1 to 1.1%),
Moreover, it has a relatively high hardness even when sprayed. When these films are heat treated, the hardness increases further,
Hv reached 1110 (No. 3). Even in the high-speed flame spraying method, when the flying speed of the sprayed particles is less than 200 m / sec, the porosity is high, the coating hardness is not sufficient, and it is judged that it is unsuitable as a member of the present invention.

【0024】[0024]

【表1】 [Table 1]

【0025】実施例2 この実施例では、実施例1の試験片を用いて熱処理条件
を1050℃×0.5 hに高温化させた場合の皮膜硬さの変化
と熱衝撃による皮膜の耐久性を調査した。なお、本発明
適合例の皮膜として、Cr3C2 サーメット溶射皮膜 (アン
ダーコート) 上に、高速フレーム溶射法によって120 μ
m厚の耐熱合金溶射皮膜 (32wt%Ni−21wt%Cr−7wt%
Al−0.5 wt%Y−残りCo) をトップコートとして成膜し
た。
Example 2 In this example, the change in the film hardness and the durability of the film due to thermal shock when the heat treatment conditions were raised to 1050 ° C. × 0.5 h using the test piece of Example 1 were investigated. did. In addition, as a coating of the present invention, 120 μm was formed on a Cr 3 C 2 cermet sprayed coating (undercoat) by high-speed flame spraying.
m thick heat-resistant alloy spray coating (32wt% Ni-21wt% Cr-7wt%
Al-0.5 wt% Y-remaining Co) was formed as a top coat.

【0026】表2は、この結果を要約したものである。
この表に示す結果から明らかなように、耐熱合金のトッ
プコートのない皮膜 (No.1, 2, 5) は、高速フレーム溶
射法、プラズマ溶射法などの溶射法に関係なく、著しく
酸化され、熱衝撃を与えると皮膜にクラックが発生した
り、局部的に剥離した。これに対し、耐熱合金のトップ
コートを施工した皮膜 (No.3, 4)は、酸化が防止でき、
熱処理による金属バインダー成分の浸炭反応と焼結反応
によって皮膜の硬度が十分に上昇している。つまり、高
速フレーム溶射法で得られた皮膜でも、熱処理温度が高
い場合にはトップコートの施工が必要であることがわか
る。なお、プラズマ溶射法によって形成されたCr3C2
ーメット溶射皮膜は、Cr3C 2 粒子が高温のプラズマ中で
分解されているものが多いため、耐熱合金のトップコー
トを施工しても熱処理による硬度の上昇は僅かであっ
た。
Table 2 summarizes the results.
As is clear from the results shown in this table,
No coating (No.1, 2, 5)
Regardless of the spray method, plasma spray method, etc.
Oxidized and cracked when subjected to thermal shock
And peeled off locally. In contrast, the top of heat-resistant alloys
The coated film (No.3, 4) can prevent oxidation,
Carburizing and sintering reactions of metal binder components by heat treatment
As a result, the hardness of the film is sufficiently increased. In other words, high
Even with coatings obtained by the rapid flame spraying method, the heat treatment temperature is high.
That a top coat is required
You. The Cr formed by the plasma spray methodThreeCTwoSa
-Met spray coating is CrThreeC TwoParticles in hot plasma
Since many of them are decomposed, the top
Heat treatment, the hardness increase due to heat treatment is slight.
Was.

【0027】[0027]

【表2】 [Table 2]

【0028】実施例3 この実施例では、SUS 410 基材の表面に、Cr3C2 粉末に
各種の合金粉末を混合してなるサーメット溶射材料を用
いて、高速フレーム溶射法および大気プラズマ溶射法を
適用し、それぞれ300 μm厚の溶射皮膜を形成した。そ
の後、溶射皮膜試験片を大気中で 830℃×2hの条件で
熱処理を行い、熱処理前・後の皮膜硬さを測定した。
Example 3 In this example, a high-speed flame spraying method and an atmospheric plasma spraying method were used on a surface of a SUS410 base material using a cermet sprayed material obtained by mixing various alloy powders with Cr 3 C 2 powder. Was applied to form a sprayed coating having a thickness of 300 μm. Thereafter, the thermal sprayed coating test piece was heat-treated in the atmosphere under the conditions of 830 ° C. × 2 hours, and the film hardness before and after the heat treatment was measured.

【0029】表3は、これらの結果をまとめたものであ
る。この表に示す結果から明らかなように、Cr3C2 炭化
物にNi−CrとともにTi, Ta, Nb, Wなどの金属を添加し
ても、高速フレーム溶射法を用いて緻密な溶射皮膜を形
成すれば、大気中で熱処理することによってビッカース
硬さは1000に達する高硬度皮膜が得られることがわかっ
た。ただ、大気プラズマ溶射法によって形成した皮膜
は、高温の熱源によってCr3C 2 が分解して軟化するとと
もに、これを熱処理しても、高速フレーム溶射法で形成
される皮膜ほどの高硬度は得られなかった。
Table 3 summarizes these results.
You. As is clear from the results shown in this table, CrThreeCTwoCharring
Metal such as Ti, Ta, Nb, W together with Ni-Cr
However, high-density thermal spray coating is used to form a dense thermal spray coating.
If formed, Vickers by heat treatment in air
It is understood that a high hardness film with a hardness of 1000 can be obtained
Was. However, the film formed by the atmospheric plasma spray method
Is CrThreeC TwoIs decomposed and softened
Even if this is heat-treated, it is formed by high-speed flame spraying
Hardness as high as that of the film to be obtained was not obtained.

【0030】[0030]

【表3】 [Table 3]

【0031】実施例4 この実施例では、STBA 24 鋼管を縦割りにした後、その
外表面に下記の溶射皮膜を形成し、熱処理したものと熱
処理しないものについて、実際のボイラ燃焼炉内に約6
ヵ月間、伝熱管の表面に取付けて石炭灰 (フライアッシ
ュ) によるエロージョン損傷の有無を調査した。ボイラ
燃焼炉内の条件は、温度 680〜740 ℃、フライアッシュ
を含む燃焼ガスの流速12〜15m/sec である。
Example 4 In this example, after the STBA 24 steel pipe was vertically divided, the following thermal spray coating was formed on the outer surface of the steel pipe. 6
For a month, it was installed on the surface of a heat transfer tube and investigated for erosion damage caused by coal ash (fly ash). The conditions in the boiler combustion furnace are a temperature of 680 to 740 ° C. and a flow rate of combustion gas containing fly ash of 12 to 15 m / sec.

【0032】供試溶射皮膜 (本発明の皮膜) (1) 75wt%Cr3C2 −20wt%Ni−5 wt%Crを高速フレーム
溶射法によって 300μm厚に形成した後、大気中で 820
℃×1hの熱処理する。 (2) 同上のアンダーコート上に17wt%Cr−6wt%Al−0.
7 wt%Y−残りNiの耐熱合金を高速フレーム溶射法によ
って 150μm厚に施工したもので、熱処理は施していな
い。なお、比較例としては、 (3) STBA 24 無処理 (4) (1) のアンダーコートを大気プラズマ溶射法で300
μm厚に施工する。 (5) (4) の皮膜を大気中で 830℃×1hの熱処理を施工
する。
Test Sprayed Coating (Coating of the Present Invention) (1) After forming 75 wt% Cr 3 C 2 -20 wt% Ni-5 wt% Cr to a thickness of 300 μm by a high-speed flame spraying method, 820 in the atmosphere.
Heat treatment at 1 ° C. × 1 h. (2) 17wt% Cr-6wt% Al-0.
A heat-resistant alloy of 7 wt% Y-remaining Ni was applied to a thickness of 150 μm by a high-speed flame spraying method, and was not heat-treated. As comparative examples, (3) STBA 24 untreated (4) The undercoat of (1) was applied by air plasma spraying to 300 times.
Work to a thickness of μm. (5) Heat-treat the film of (4) in air at 830 ℃ for 1h.

【0033】表4は、6ヵ月間ボイラ燃焼炉内に曝露し
た溶射皮膜施工管の外観状況と皮膜の損耗深さを測定し
た結果を示したものである。無処理のSTBA 24 鋼管の表
面 (No.5) では、フライアッシュによるエロージョンに
よって著しく損耗され、外観的にも損耗状況が明瞭に認
められた。また、比較例のプラズマ溶射法によって施工
したCr3C2 サーメット皮膜 (No.3) でも、熱処理を施さ
なければ本発明皮膜の約10倍の摩耗が認められる。た
だ、プラズマ溶射皮膜でも熱処理を施す (No.4)と、耐
摩耗性は幾分向上するが、皮膜にひび割れの発生が多
く、耐久性に乏しいことがうかがわれる。これに対し、
本発明に適合する皮膜 (No.1, 2 ) は、いずれも健全な
状態を維持するとともに、摩耗量も1〜5μmの範囲に
とどまり、優れた耐摩耗性を発揮した。トップコートと
して耐熱合金を形成した皮膜 (No.2) では、軟質なトッ
プコートのみが局部的に剥離したが、アンダーコートは
健全な状態を維持し、摩耗量は最小値を示した。この原
因は、アンダーコートを熱処理しなくても、ボイラ燃焼
炉内の温度条件によって皮膜が熱処理されて硬化したた
めと考えられる。すなわち、トップコートの存在によっ
てアンダーコートの消耗が防止されている期間中に硬化
現象が促進され、アンダーコートの耐摩耗性が向上した
結果と推定される。
Table 4 shows the appearance of the sprayed coating tube exposed in the boiler combustion furnace for 6 months and the results of measuring the wear depth of the coating. The surface of the untreated STBA 24 steel pipe (No. 5) was significantly worn by fly ash erosion, and the appearance of the wear was clearly observed. Further, even in the case of the Cr 3 C 2 cermet coating (No. 3) applied by the plasma spraying method of the comparative example, abrasion approximately 10 times that of the coating of the present invention is observed unless heat treatment is performed. However, when heat treatment is applied to the plasma sprayed coating (No. 4), the abrasion resistance is somewhat improved, but the coating is often cracked and the durability is poor. In contrast,
All of the films (Nos. 1 and 2) conforming to the present invention maintained a healthy state, and the wear amount was within the range of 1 to 5 μm, and exhibited excellent wear resistance. In the film (No. 2) in which the heat-resistant alloy was formed as the top coat, only the soft top coat was locally peeled off, but the undercoat maintained a healthy state and the wear amount showed the minimum value. It is considered that this is because the coating was heat-treated and hardened by the temperature conditions in the boiler combustion furnace without heat-treating the undercoat. That is, it is estimated that the curing phenomenon is promoted during the period in which the undercoat is prevented from being consumed by the presence of the topcoat, and the abrasion resistance of the undercoat is improved.

【0034】[0034]

【表4】 [Table 4]

【0035】[0035]

【発明の効果】以上説明したように、Niとともに炭素と
の化学的親和力の強い金属を1種以上含むサーメット溶
射材料を用いて、溶射熱源温度1800〜2800℃、熱源中の
溶射粒子の飛行速度を秒速200 m以上の条件で形成した
溶射皮膜は、気孔率1.20%未満であるため、大気中で 5
00〜900 ℃、 0.3〜3hrの熱処理を施しても酸化消耗速
度が遅く、皮膜の高硬化が達成できる。さらに、前記ク
ロム炭化物サーメット溶射皮膜の上に耐熱合金のトップ
コートを形成した複合溶射皮膜は、1150℃の高温環境に
おいても、アンダーコートの酸化消耗を防ぎつつ硬化処
理を行うことができる。従って、耐摩耗性に優れた高硬
度クロム炭化物サーメット溶射皮膜を、大気中もしくは
実用環境下の熱を利用して形成することができるので、
該クロム炭化物サーメット溶射皮膜の用途の拡大および
被覆部材の長寿命化が可能となり、プラントの省人化、
保守管理費の低減、生産性の向上に貢献することが期待
できる。
As described above, using a cermet spray material containing one or more metals having a strong chemical affinity with carbon together with Ni, a spray heat source temperature of 1800 to 2800 ° C. and a flying speed of spray particles in the heat source Sprayed film formed at a speed of 200 m / sec or more has a porosity of less than 1.20%,
Even when heat treatment is performed at 00 to 900 ° C. for 0.3 to 3 hours, the oxidation consumption rate is low, and high curing of the film can be achieved. Furthermore, the composite thermal spray coating formed by forming a heat-resistant alloy top coat on the chromium carbide cermet thermal spray coating can perform a hardening treatment even at a high temperature of 1150 ° C. while preventing the undercoat from being oxidized and consumed. Therefore, a high hardness chromium carbide cermet sprayed coating having excellent wear resistance can be formed by using heat in the air or in a practical environment.
It is possible to expand the use of the chromium carbide cermet sprayed coating and extend the service life of the coated member, and to save plant manpower,
It can be expected to contribute to reducing maintenance costs and improving productivity.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4K031 AB03 AB08 AB09 CB21 CB22 CB23 CB24 CB31 CB32 CB33 CB34 CB37 CB45 EA12 FA01 FA10  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 4K031 AB03 AB08 AB09 CB21 CB22 CB23 CB24 CB31 CB32 CB33 CB34 CB37 CB45 EA12 FA01 FA10

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 耐熱性金属基材の表面に、皮膜の化学成
分が、クロム炭化物:95〜50wt%とNiおよび/または
「Cr, Ta, Ti, W,MoおよびNbから選ばれるいずれか1
種以上の炭化物形成金属」:5〜50wt%とからなるもの
であり、かつ気孔率が1.20%未満で、平均硬さHvが1000
以上の皮膜特性を有するクロム炭化物サーメットの溶射
皮膜を形成したものからなることを特徴とする高硬度炭
化物サーメット溶射皮膜被覆部材。
1. A chemical composition of a coating on a surface of a heat-resistant metal substrate, wherein the chemical composition of the coating is 95 to 50% by weight of chromium carbide and any one selected from Ni and / or “Cr, Ta, Ti, W, Mo and Nb”.
Or more kinds of carbide-forming metals ": 5 to 50% by weight, having a porosity of less than 1.20% and an average hardness Hv of 1000
A high hardness carbide cermet sprayed coating member comprising a chromium carbide cermet sprayed coating having the above coating properties.
【請求項2】 耐熱性金属基材の表面に、化学成分が、
クロム炭化物:95〜50wt%とNiおよび/または「Cr, T
a, Ti, W,MoおよびNbから選ばれるいずれか1種以上
の炭化物形成金属」:5〜50wt%とからなるものであ
り、かつ気孔率が1.20%未満であるクロム炭化物サーメ
ット溶射皮膜のアンダーコートと、その上に形成された
Co, Ni, Cr, Al, Y,TaおよびSiから選ばれる2種以上
の耐熱合金溶射皮膜のトップコートとからなる複合溶射
皮膜が形成され、かつその複合溶射皮膜のアンダーコー
トの平均硬さHvが1000以上である皮膜特性を有すること
を特徴とする高硬度炭化物サーメット溶射皮膜被覆部
材。
2. A chemical component on a surface of a heat-resistant metal substrate,
Chromium carbide: 95-50 wt% with Ni and / or "Cr, T"
a, at least one carbide forming metal selected from Ti, W, Mo and Nb ": 5 to 50% by weight and having a porosity of less than 1.20%. Coat and formed on it
A composite thermal spray coating consisting of a top coat of two or more heat-resistant alloy thermal spray coatings selected from Co, Ni, Cr, Al, Y, Ta and Si is formed, and the average hardness Hv of the undercoat of the composite thermal spray coating is formed. A high-hardness carbide cermet spray-coated coating member having a coating characteristic of not less than 1000.
【請求項3】 基材の表面に、Niおよび/または炭化物
形成金属を含むクロム炭化物サーメット材料を、溶射熱
源温度:1800〜2800℃、溶射熱源中における溶射粒子速
度:毎秒200 m以上の条件で溶射することにより、気孔
率が1.20%未満の溶射皮膜を形成し、その後、大気雰囲
気中で 500〜900 ℃、0.3 〜3時間の条件で熱処理を行
うことによって、平均硬さHvが1000以上を示す硬さに硬
化したクロム炭化物サーメット溶射皮膜を得ることを特
徴とする高硬度炭化物サーメット溶射皮膜被覆部材の製
造方法。
3. A chromium carbide cermet material containing Ni and / or a carbide-forming metal on a surface of a base material under a condition of a spraying heat source temperature of 1800 to 2800 ° C. and a spraying particle velocity in a spraying heat source of 200 m / s or more. By spraying, a sprayed coating having a porosity of less than 1.20% is formed, and then heat-treated in an air atmosphere at 500 to 900 ° C. for 0.3 to 3 hours to increase the average hardness Hv to 1000 or more. A method for producing a member coated with a high hardness carbide cermet spray coating, characterized by obtaining a chromium carbide cermet spray coating having a hardness set to the indicated hardness.
【請求項4】 基材の表面に、Niおよび/または炭化物
形成金属を含むクロム炭化物サーメット材料を、溶射熱
源温度:1800〜2800℃、溶射熱源中における溶射粒子速
度:毎秒200m以上の条件で溶射することにより、気孔率
が1.20%未満のクロム炭化物サーメット溶射皮膜からな
るアンダーコートを形成し、次いで、その溶射皮膜上に
耐熱性合金を溶射して耐熱合金溶射皮膜からなるトップ
コートを形成して複合溶射皮膜とし、その後、この複合
溶射皮膜を大気雰囲気中で 500〜1150℃、0.3 〜1.5 時
間の条件で熱処理することによって、前記アンダーコー
ト溶射皮膜の平均硬さHvが1000以上を示す硬さに硬化さ
せることを特徴とする高硬度炭化物サーメット溶射皮膜
被覆部材の製造方法。
4. A chromium carbide cermet material containing Ni and / or a carbide-forming metal is sprayed on a surface of a base material at a spraying heat source temperature of 1800 to 2800 ° C. and a spraying particle velocity in the spraying heat source: 200 m / sec or more. By forming an undercoat consisting of a chromium carbide cermet sprayed coating having a porosity of less than 1.20%, and then spraying a heat-resistant alloy on the sprayed coating to form a topcoat consisting of a heat-resistant alloy sprayed coating. By heat treating the composite sprayed coating in air at a temperature of 500 to 1150 ° C. for 0.3 to 1.5 hours, the hardness of the undercoated thermal sprayed coating is 1000 or more. A method for producing a member coated with a high-hardness carbide cermet sprayed coating, wherein the member is cured.
【請求項5】 請求項4に記載の方法において、複合溶
射皮膜を大気雰囲気中で熱処理する方法に代え、部材を
使用環境下に置いて、 500〜1150℃の温度に保持するこ
とによって、アンダーコートのクロム炭化物サーメット
溶射皮膜の平均硬さをHv:1000以上に硬化させるように
したことを特徴とする高硬度炭化物サーメット溶射皮膜
被覆部材の製造方法。
5. The method according to claim 4, wherein the member is placed in a use environment and maintained at a temperature of 500 to 1150 ° C. instead of the method of heat treating the composite sprayed coating in an air atmosphere. A method for producing a member coated with a high-hardness carbide cermet thermal spray coating, wherein the average hardness of the chromium carbide thermal spray coating in the coating is set to an average hardness of 1000 or more.
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