JP2001020053A - 耐食性被覆及びその形成方法 - Google Patents

耐食性被覆及びその形成方法

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JP2001020053A
JP2001020053A JP11192894A JP19289499A JP2001020053A JP 2001020053 A JP2001020053 A JP 2001020053A JP 11192894 A JP11192894 A JP 11192894A JP 19289499 A JP19289499 A JP 19289499A JP 2001020053 A JP2001020053 A JP 2001020053A
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Yoichi Matsubara
洋一 松原
Yoshinobu Soji
義信 曽地
Kaoru Mo
芳 孟
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Dai Ichi High Frequency Co Ltd
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Dai Ichi High Frequency Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課 題】 Ni−Cr合金系耐食性被覆における、
耐食性向上のためのCr濃度の強化を可能にする技術を
提供すること。 【解決手段】 Ni−Cr合金系被覆を、高Cr濃度合
金を低Cr濃度合金で融結した態様で形成する2相構成
により、被覆の高Cr化を実現した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ロールの表面やパ
イプの内外面などに形成するNi−Cr合金系の耐食性
被覆に関し、該被覆の耐食性を従来にない高レベルに向
上させることのできる技術を提供するものである。
【0002】
【従来の技術】Ni−Cr合金系の被覆には、被覆適用
の経済効果を追求する立場から、あるいは、ごみ焼却発
電の高温化といった技術の新展開によって生じる苛酷な
腐食環境への対応策として、耐食性の向上が際限なく求
められている。
【0003】Ni−Cr合金におけるCrの配合は、酸
化性の腐食環境などでの耐食性を向上させる役割を果た
しているが、被覆材料として用いる場合のCrの配合濃
度は20mass%(以下、単に「%」と記す)に留まってい
た。これは、20%を超えるCr濃度では、被覆材料を加
熱溶融させて行う被覆施工に必要な溶融時の流動性が満
足に得られるように補助成分(たとえば、自溶性を付与
するためのBやSi)を十分に配合すると、壊れにくい
被覆を形成するのに必要な靭性が確保できなくなるなど
の配合制約に依るものと推察される。しかし、前記耐食
性向上要求にも見る通り、技術の停滞が許される状況に
はなく、20%を超えるCrを配合した被覆の実現が切望
されていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、Ni−Cr
合金系被覆の耐食性に係る上記事情に鑑みてなされたも
のであって、20%を超えるCr濃度のNi−Cr系合金
による堅牢な被覆を実現することのできる技術の提供を
課題とした。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべくな
された本発明の要旨は、主成分相を構成する高Cr濃度
のNi−Cr系合金の粒子が、副成分相を構成する低C
r濃度のNi−Cr系自溶合金によって融結された態様
に被覆層を形成したことを特徴とする耐食性被覆であ
る。なお、こヽで、低Cr濃度とは20%以下のCr濃度
を指すものとし、高Cr濃度とは、副成分相に充てた上
記低Cr濃度の自溶合金よりも5%以上高いCr濃度を
指すものとする。又、主成分相の合金粒子が副成分相の
自溶合金によって融結された態様とは、少なくとも副成
分相の自溶合金が溶融状態を経過して、該自溶合金の凝
固相(即ち副成分相)により主成分相の合金粒子が固結
された態様を指すものとする(両相間に拡散あるいは融
合が生じているケースも包まれる)。
【0006】上記本発明構成にあっては、副成分相が主
成分相の粒子を包む形で網目状の目地を形成し、該目地
の靭性が被覆全体の靭性を支配する状態となっている。
しかして、上記目地を形成している副成分相を構成する
Cr濃度が20%以下のNi−Cr系自溶合金は、被覆形
成に必要な靭性を元より具えているので、本発明構成の
耐食性被覆の靭性は、主成分相の靭性に拘わりなく確保
される。
【0007】即ち、被覆全体のCr濃度が20%を超える
ように主成分相合金粒子のCr濃度を選定しても堅牢な
被覆が実現されるところとなって、前記本発明の課題が
解決される。なお、本発明によって得られるCr濃度20
%超のNi−Cr系合金被覆には、Cr濃度20%以下の
合金相が一部混在するが、集中的に存在するものではな
く、後述するように、被覆全体としてのCr濃度の増大
が耐食性の向上に寄与することを実験確認している。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明における前記主成分相を構
成する合金と副成分相を構成する自溶合金の量目比率
は、限定はされないが、副成分相自溶合金の量目を主成
分相合金の量目の10〜30%とすることが望ましい。10%
未満では副成分相による目地形成が容易でなくなり、30
%超では、副成分相による希釈の度合が大となって被覆
全体としての高Cr化が図りにくヽなるからである。
【0009】主成分相合金のCr濃度は、前述のように
副成分相自溶合金よりも5%以上高い値に設定する。上
記Cr濃度は、高いほど被覆全体の高Cr化に有利であ
るが、Ni−Cr系合金の基本的特性を減殺しないよう
にNiα相を相応量確保する観点から、上記Cr濃度を
60%以下に留めることが望ましい。なお、上記主成分相
合金には、必要に応じて、耐摩耗性を向上させるための
WC(炭化タングステン)などの補助成分を適宜配合し
てよい。
【0010】Cr濃度を20%以下に設定する副成分相自
溶合金としては、通常は、JIS H8303に規定された溶射
用の自溶合金(SFNi1〜5,又はSFWC2〜4)又はこれ
に準ずるものを用いればよいが、限定はされない。主成
分相合金のCr濃度を25%以上に設定する場合には、副
成分相自溶合金のCr濃度を10%以上(JIS自溶合金で
はSFNi3〜5など)としてCr濃度むらを小さくするこ
とが望ましい。
【0011】主成分相合金のCr濃度を25%以上とする
ことによって被覆全体のCr濃度を20%超とすることが
可能となり、又、主成分相合金のCr濃度を50%超とす
ることによって被覆全体のCr濃度を50%以上とするこ
とが可能になる。
【0012】更には、主成分相合金のCr濃度を25%未
満に設定した態様も無用ではない。たとえば、主成分相
合金のCr濃度を20%、副成分相自溶合金のCr濃度を
10%に設定した本発明被覆にあっては、20%Cr被覆に
準じた耐食性と10%Cr被覆と大差のない靭性の両立確
保が可能である。
【0013】上記本発明被覆は、任意の膜厚に形成され
てよいが、コストメリット,被覆物性などの兼合によ
り、多くの場合0.5〜3mmの範囲が好適である。
【0014】本発明被覆は、主成分相に充てる高Cr合
金の粉体と副成分相に充てる低Cr自溶合金の粉体を混
合した被覆材料を用意し、被覆対象面に該被覆材料を層
状に付着させた仮被覆層を形成した後、該仮被覆層に溶
融処理を施し、仮被覆層中の少なくとも低Cr自溶合金
に溶融状態を経過させて形成する。
【0015】上記仮被覆層を形成する手段としては、溶
射法(フレーム溶射,プラズマ溶射,高速燃焼炎溶射=
HVOFなど),スラリー塗布法(バインダーを配合した被
覆材料粉体のスラリーを塗布した後、加熱などにより分
散媒及びバインダーを逸散させて被覆材料粉体を定着さ
せる)を例示できる。パイプやタンクの内面について
は、遠心焼結法(被覆材料粉体を装入したパイプ等を回
転させながら加熱して、パイプ等の内面に焼結定着させ
る),遠心配置法(被覆材料粉体を装入したパイプ等を
回転させた状態を維持して粉体をパイプ等の内面に一時
的に付着させておく)も利用できる。
【0016】溶融処理は、上記仮被覆層を貫通気孔のな
い緻密な被覆層に変成させるとともに、対象面に融着さ
せるために行うものであって、上記低Cr自溶合金の融
点(固相線)以上の温度に加熱して行う。高Cr合金の
融点(固相線)が上記加熱温度よりも高い場合は、高C
r合金は固相のまヽで低Cr自溶合金で融結されること
になり、又、上記加熱温度よりも低い場合には高Cr合
金の一部又は全部が低Cr自溶合金と共に溶融状態を経
過して融結されることとなって、主成分相と副成分相と
が大なり小なり融合した凝固相を生じる。上記溶融処理
の加熱温度は少なくとも低Cr自溶合金の融点に応じて
選定されるものであり、多くの場合、1000〜1250℃の範
囲に好適温度が存在する。
【0017】主成分相に充てる高Cr合金は、自溶性を
有することを限定要件とはしないが、自溶性を多少なり
とも具備させておくことによって、副成分相に充てた低
Cr自溶合金による融結が容易になる。上記自溶性は、
フラックス形成成分であり且つ融点降下作用のあるBや
Siを支障のない範囲の量目(夫々1〜3%程度)で配
合することにより具備させることができる。
【0018】(実施例)先端部を球面化した丸鋼に、表
2に記載のNi−Cr系合金(A)〜(E)を使用して表1に
記載の本発明例被覆及び比較例被覆を施して耐食性等を
比較評価した。
【0019】
【表1】
【0020】
【表2】
【0021】 <供試体共通仕様> ・母 材:材質:JIS STB 寸法:30φ(mm)の丸鋼を用い、球面化した先端側50(mm)長さ部 分を供試 ・被 覆:仮被覆層形成手段:フレーム溶射法 溶融処理温度:1000〜1200℃の範囲の好適条件にて実施。 膜厚:2.0±0.5(mm) <評価試験> ・耐塩酸性:25℃の10% HCl水溶液中に720hr浸漬 ・耐V,Sアッシュ性:800℃の85%V2O5−15%Na2SO4
組成物中に1hr浸漬 ・被覆靭性:シャルピー試験 <試験結果>表1に併記。表1の結果に見る通り、本発
明例被覆にあっては、耐食性,被覆靭性が共に確保され
ており、又、Cr濃度が20%を超える被覆の耐食性は従来
にない高レベルにあることが確認された。
【0022】
【発明の効果】本発明は、上述のように、Ni−Cr合
金系被覆の耐食性の向上を、Cr濃度の強化を可能にし
て達成したものである。即ち、従来は困難であった高C
r濃度被覆が、本発明によって実現されたのである。
【0023】金属板処理プロセスにおける酸洗工程やめ
っき工程のロール、あるいは、水熱ボイラ火炉の熱交換
用のチューブは、近年、従来にない苛酷な腐食環境に曝
されている。これに対して、装置を高耐食性の合金で構
成するか、又は、装置に高耐食性の金属被覆を施して対
応することとなるが、コストメリットあるいは環境負荷
の観点からは、Ni−Cr系合金などの耐食性金属を必
要最小限の使用に留めることのできる後者の被覆方式が
好ましいとされてきた。
【0024】しかしながら、耐食性金属には被覆材料と
して利用する上での制約が多く、本発明に係るNi−C
r合金系被覆における、耐食性向上のためのCr濃度強
化の困難性がその典型例であった。
【0025】本発明は、Ni−Cr合金系被覆に係る上
記制約を極めて有利に払拭したものである。即ち、耐食
用途における耐食性金属の被覆材料としての利用が、コ
ストメリット,環境負荷の両面から最も好ましい形で実
現されたものであり、産業ならびに民生への貢献が絶大
である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 孟 芳 神奈川県川崎市川崎区殿町2丁目17番8号 第一高周波工業株式会社内 Fターム(参考) 4K031 AA01 AA02 AB09 CB22 CB30 CB32 DA01 DA04 EA03 EA05 FA02

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 主成分相を構成する高Cr濃度のNi−
    Cr系合金の粒子が、副成分相を構成する低Cr濃度の
    Ni−Cr系自溶合金によって融結された態様に被覆層
    を形成したことを特徴とする耐食性被覆。
  2. 【請求項2】 前記副成分相を構成する自溶合金の量目
    を、主成分相を構成する合金の量目の10〜30mass%とし
    た、請求項1に記載の耐食性被覆。
  3. 【請求項3】 前記主成分相を構成する合金のCr濃度
    を25〜60mass%とし、副成分相を構成する自溶合金のC
    r濃度を10〜20mass%とした、請求項1又は2に記載の
    耐食性被覆。
  4. 【請求項4】 前記高Cr濃度のNi−Cr系合金の粉
    体と低Cr濃度のNi−Cr系自溶合金の粉体を混合し
    た被覆材料を層状に付着させた仮被覆層を被覆対象面に
    形成し、次いで、該仮被覆層中の少なくとも低Cr濃度
    自溶合金を溶融させる溶融処理を施して、前記低Cr濃
    度合金によって融結された態様の被覆層を得ることを特
    徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載の耐食性被覆
    の形成方法。
  5. 【請求項5】 前記高Cr濃度のNi−Cr系合金とし
    て自溶性を具備させたものを用いることにより、前記低
    Cr濃度のNi−Cr系自溶合金による融結を容易にす
    る、請求項4に記載の耐食性被覆の形成方法。
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