JP2002241920A - 溶射皮膜及び複合溶射材料 - Google Patents
溶射皮膜及び複合溶射材料Info
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- JP2002241920A JP2002241920A JP2001033343A JP2001033343A JP2002241920A JP 2002241920 A JP2002241920 A JP 2002241920A JP 2001033343 A JP2001033343 A JP 2001033343A JP 2001033343 A JP2001033343 A JP 2001033343A JP 2002241920 A JP2002241920 A JP 2002241920A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 繰り返し使用しても溶損が発生せず、さらな
る溶湯耐久性（長寿命）を有する溶射皮膜を提供するこ
と。 【構成】 被保護基体上に第１〜３溶射層が順次積層さ
れてなる溶射皮膜であって、第１溶射層が、被保護基体
と近似の熱膨張係数を有する耐熱合金で形成され、第２
溶射層が、 ほう化モリブデン（ＭｏＢ）：約３０〜７０質量％、 ニッケル（Ｎｉ）又はコバルト（Ｃｏ）：約２０〜４０
質量％ クロム（Ｃｒ）：約５〜２０質量％ Ｃｒ、Ｗ、Ｚｒ、Ｎｉ、及びＮｂのうちから選択される
少なくとも１種の金属ほう化物：約５〜１０質量％の組
成を有し、第３溶射層が、溶融軽金属に対して非濡れ性
のセラミック粉末：約２５〜７５質量％、ほう化モリブ
デン（ＭｏＢ）粉末：約７５〜２５質量％の組成を有し
ていることを特徴とする。
る溶湯耐久性（長寿命）を有する溶射皮膜を提供するこ
と。 【構成】 被保護基体上に第１〜３溶射層が順次積層さ
れてなる溶射皮膜であって、第１溶射層が、被保護基体
と近似の熱膨張係数を有する耐熱合金で形成され、第２
溶射層が、 ほう化モリブデン（ＭｏＢ）：約３０〜７０質量％、 ニッケル（Ｎｉ）又はコバルト（Ｃｏ）：約２０〜４０
質量％ クロム（Ｃｒ）：約５〜２０質量％ Ｃｒ、Ｗ、Ｚｒ、Ｎｉ、及びＮｂのうちから選択される
少なくとも１種の金属ほう化物：約５〜１０質量％の組
成を有し、第３溶射層が、溶融軽金属に対して非濡れ性
のセラミック粉末：約２５〜７５質量％、ほう化モリブ
デン（ＭｏＢ）粉末：約７５〜２５質量％の組成を有し
ていることを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、溶射皮膜及び該溶
射皮膜を形成する複合溶射材料に関する。特に、アルミ
ニウム、亜鉛、それらの合金等の軽合金溶湯浸食から機
械設備を保護するための溶射皮膜及びその形成材料とし
て好適なものである。
射皮膜を形成する複合溶射材料に関する。特に、アルミ
ニウム、亜鉛、それらの合金等の軽合金溶湯浸食から機
械設備を保護するための溶射皮膜及びその形成材料とし
て好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、アルミニウム、亜鉛、マグネシウ
ム等の比較的融点の低い金属の鋳造には、ダイカスト
法、重力鋳造法、差圧鋳造法等が利用されている。
ム等の比較的融点の低い金属の鋳造には、ダイカスト
法、重力鋳造法、差圧鋳造法等が利用されている。
【０００３】特に差圧鋳造法は、図１に示すような装置
が使用され、内部欠陥の少ない大型の鋳物を得るのに適
しているとされている。図１に示すように吸気口１２を
利用して、金型１４内の圧力を保持炉１６内に比べて低
く保持し、保持炉１６内の溶湯１８をストークス２０を
通して上昇させ、スリーブ２２を経て溶湯１８を層流と
し、層流充填によって金型１４内に充満させる。そして
金型１４の内面の溶湯１８が凝固したならば、次の鋳造
作業に移るが、この際、スリーブ２２内では溶湯１８が
下方の保持炉１６内に逆流する。
が使用され、内部欠陥の少ない大型の鋳物を得るのに適
しているとされている。図１に示すように吸気口１２を
利用して、金型１４内の圧力を保持炉１６内に比べて低
く保持し、保持炉１６内の溶湯１８をストークス２０を
通して上昇させ、スリーブ２２を経て溶湯１８を層流と
し、層流充填によって金型１４内に充満させる。そして
金型１４の内面の溶湯１８が凝固したならば、次の鋳造
作業に移るが、この際、スリーブ２２内では溶湯１８が
下方の保持炉１６内に逆流する。
【０００４】このように鋳造サイクル毎にスリーブ２２
内を繰り返し溶湯１８が通過するため、スリーブ２２内
面は高温状態で溶湯１８に洗われて、浸食を受けること
となる。その結果、スリーブ２２はついには折損脱落し
てしまう。このスリーブ２２の寿命は溶湯温度が高いほ
ど短命に終わることとなる。
内を繰り返し溶湯１８が通過するため、スリーブ２２内
面は高温状態で溶湯１８に洗われて、浸食を受けること
となる。その結果、スリーブ２２はついには折損脱落し
てしまう。このスリーブ２２の寿命は溶湯温度が高いほ
ど短命に終わることとなる。
【０００５】そして、軽合金溶湯１８を扱う温度は、約
７００〜７５０℃と比較的低い温度であった。このよう
な操業条件の下では、例えば、特開平７−６２５１６号
に見られる如くタングステンカーバイド・コバルト（Ｗ
Ｃ／Ｃｏ１２％）の溶射皮膜が使用されてきた。
７００〜７５０℃と比較的低い温度であった。このよう
な操業条件の下では、例えば、特開平７−６２５１６号
に見られる如くタングステンカーバイド・コバルト（Ｗ
Ｃ／Ｃｏ１２％）の溶射皮膜が使用されてきた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、昨今、溶湯の
操業温度を７５０〜８５０℃に上昇させて、より精密な
製品を製造しようとする差圧鋳造法が多くのメーカーに
取り入れられ始めた。
操業温度を７５０〜８５０℃に上昇させて、より精密な
製品を製造しようとする差圧鋳造法が多くのメーカーに
取り入れられ始めた。
【０００７】溶湯温度が上昇するにつれ、タングステン
カーバイドでは金属溶湯に対する耐久性（特にＷＣの耐
酸化性）がなく、スリーブのみならず金型表面の保護皮
膜の酸化消耗が激しく起こるようになった。このため、
金型寿命が極端に短くなり、コスト上昇につながる問題
が発生した。
カーバイドでは金属溶湯に対する耐久性（特にＷＣの耐
酸化性）がなく、スリーブのみならず金型表面の保護皮
膜の酸化消耗が激しく起こるようになった。このため、
金型寿命が極端に短くなり、コスト上昇につながる問題
が発生した。
【０００８】そのため、本発明者らは、軽合金溶湯耐久
性に優れた溶射皮膜の構成を先に提案した（特許第３０
２３５００号：下記参照）。「被保護基体上に第１〜３
溶射層が順次積層されてなる溶射皮膜であって、第１溶
射層が、前記保護基体と近似の熱膨張係数を有する耐熱
合金で形成され、第２溶射層が、 ホウ化モリブデン（ＭｏＢ）：３０〜７０wt％、 ニッケル（Ｎｉ）又はコバルト（Ｃｏ）：２０〜４０wt
％ クロム（Ｃｒ）：５〜２０wt％ Ｃｒ、Ｗ、Ｚｒ、Ｎｉ、及びＮｂのうちから選択される
少なくとも１種の金属ホウ化物：５〜１０wt％の組成を
有し、第３溶射層が、溶融軽金属に対して非濡れ性のセ
ラミックで形成されてなることを特徴とする溶射皮
膜。」上記構成の溶射皮膜は、アルミ溶湯ディッピング
熱サイクルテストの結果、優れた溶湯耐久性を有するも
のであった。
性に優れた溶射皮膜の構成を先に提案した（特許第３０
２３５００号：下記参照）。「被保護基体上に第１〜３
溶射層が順次積層されてなる溶射皮膜であって、第１溶
射層が、前記保護基体と近似の熱膨張係数を有する耐熱
合金で形成され、第２溶射層が、 ホウ化モリブデン（ＭｏＢ）：３０〜７０wt％、 ニッケル（Ｎｉ）又はコバルト（Ｃｏ）：２０〜４０wt
％ クロム（Ｃｒ）：５〜２０wt％ Ｃｒ、Ｗ、Ｚｒ、Ｎｉ、及びＮｂのうちから選択される
少なくとも１種の金属ホウ化物：５〜１０wt％の組成を
有し、第３溶射層が、溶融軽金属に対して非濡れ性のセ
ラミックで形成されてなることを特徴とする溶射皮
膜。」上記構成の溶射皮膜は、アルミ溶湯ディッピング
熱サイクルテストの結果、優れた溶湯耐久性を有するも
のであった。
【０００９】しかし、上記溶射皮膜を実機に適応した場
合、溶湯の動きが上記サイクルテストの条件と比較して
激しいため、部分的に激しい圧力（衝撃）が加わること
となる。そのため、繰り返し使用するうちに溶射皮膜が
溶損（膨れ・割れ・剥離・浮き上がり等）することが分
かった。
合、溶湯の動きが上記サイクルテストの条件と比較して
激しいため、部分的に激しい圧力（衝撃）が加わること
となる。そのため、繰り返し使用するうちに溶射皮膜が
溶損（膨れ・割れ・剥離・浮き上がり等）することが分
かった。
【００１０】本発明の目的は、繰り返し使用しても溶損
が発生しない、即ち、さらなる溶湯耐久性（長寿命）を
有する溶射皮膜を提供することにある。
が発生しない、即ち、さらなる溶湯耐久性（長寿命）を
有する溶射皮膜を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】(1) 本発明の溶射皮膜
は、下記構成により上記課題を解決するものである。
は、下記構成により上記課題を解決するものである。
【００１２】被保護基体上に第１〜３溶射層が順次積層
されてなる溶射皮膜であって、第１溶射層が、被保護基
体と近似の熱膨張係数を有する耐熱合金で形成され、第
２溶射層が、 ほう化モリブデン（ＭｏＢ）：約３０〜７０質量％、 ニッケル（Ｎｉ）又はコバルト（Ｃｏ）：約２０〜４０
質量％ クロム（Ｃｒ）：約５〜２０質量％ Ｃｒ、Ｗ、Ｚｒ、Ｎｉ、及びＮｂのうちから選択される
少なくとも１種の金属ほう化物：約５〜１０質量％の組
成を有し、第３溶射層が、 溶融軽金属に対して非濡れ性のセラミック粉末：約２５
〜７５質量％、 ほう化モリブデン（ＭｏＢ）粉末：約７５〜２５質量
％、 の組成を有していることを特徴とする。
されてなる溶射皮膜であって、第１溶射層が、被保護基
体と近似の熱膨張係数を有する耐熱合金で形成され、第
２溶射層が、 ほう化モリブデン（ＭｏＢ）：約３０〜７０質量％、 ニッケル（Ｎｉ）又はコバルト（Ｃｏ）：約２０〜４０
質量％ クロム（Ｃｒ）：約５〜２０質量％ Ｃｒ、Ｗ、Ｚｒ、Ｎｉ、及びＮｂのうちから選択される
少なくとも１種の金属ほう化物：約５〜１０質量％の組
成を有し、第３溶射層が、 溶融軽金属に対して非濡れ性のセラミック粉末：約２５
〜７５質量％、 ほう化モリブデン（ＭｏＢ）粉末：約７５〜２５質量
％、 の組成を有していることを特徴とする。
【００１３】第１溶射層は、被保護基体とほう化モリブ
デン系複合溶射材料との緩衝層の役割を果たすもので、
基体とほう化モリブデン系溶射層との中間の熱膨張係数
を有するものが好ましい。あるいは、ホウ化モリブデン
系溶射層と近似の熱膨張係数を有し、基体とのなじみの
よい金属を溶射して形成するとよい。
デン系複合溶射材料との緩衝層の役割を果たすもので、
基体とほう化モリブデン系溶射層との中間の熱膨張係数
を有するものが好ましい。あるいは、ホウ化モリブデン
系溶射層と近似の熱膨張係数を有し、基体とのなじみの
よい金属を溶射して形成するとよい。
【００１４】第２溶射層は、高温の金属溶湯の流れによ
る浸食から基体を保護する主要な役割を担うもので、そ
の詳細は以下に説明する。
る浸食から基体を保護する主要な役割を担うもので、そ
の詳細は以下に説明する。
【００１５】第３溶射層は、非常に硬い塗膜であるが故
に、激しい金属溶湯の流れ、あるいは打撃等の外力によ
り、前記第２溶射層が物理的に損傷するのを防止する役
割を果たす。先の特許第３０２３５００号との違いは、
この第３溶射層の構成にある。
に、激しい金属溶湯の流れ、あるいは打撃等の外力によ
り、前記第２溶射層が物理的に損傷するのを防止する役
割を果たす。先の特許第３０２３５００号との違いは、
この第３溶射層の構成にある。
【００１６】(2) 本発明の鋳造用成形品は、下記構成に
より上記課題を解決するものである。
より上記課題を解決するものである。
【００１７】第１〜３溶射層が順次積層されて形成され
た溶射皮膜を有する鋳造用成形品であって、第１溶射層
が、前記被保護基体と近似の熱膨張係数を有する耐熱合
金で形成され、第２溶射層が、 ほう化モリブデン（ＭｏＢ）：約３０〜７０質量％、 ニッケル（Ｎｉ）又はコバルト（Ｃｏ）：約２０〜４０
質量％ クロム（Ｃｒ）：約５〜２０質量％ Ｃｒ、Ｗ、Ｚｒ、Ｎｉ、及びＮｂのうちから選択される
少なくとも１種の金属ほう化物：約５〜１０質量％の組
成を有し、第３溶射層が、 溶融軽金属に対して非濡れ性のセラミック粉末：約２５
〜７５質量％、 ほう化モリブデン（ＭｏＢ）粉末：約７５〜２５質量
％、 の組成を有することを特徴とする。
た溶射皮膜を有する鋳造用成形品であって、第１溶射層
が、前記被保護基体と近似の熱膨張係数を有する耐熱合
金で形成され、第２溶射層が、 ほう化モリブデン（ＭｏＢ）：約３０〜７０質量％、 ニッケル（Ｎｉ）又はコバルト（Ｃｏ）：約２０〜４０
質量％ クロム（Ｃｒ）：約５〜２０質量％ Ｃｒ、Ｗ、Ｚｒ、Ｎｉ、及びＮｂのうちから選択される
少なくとも１種の金属ほう化物：約５〜１０質量％の組
成を有し、第３溶射層が、 溶融軽金属に対して非濡れ性のセラミック粉末：約２５
〜７５質量％、 ほう化モリブデン（ＭｏＢ）粉末：約７５〜２５質量
％、 の組成を有することを特徴とする。
【００１８】(3) 本発明は、上記第３溶射層を形成する
のに好適な、下記構成の溶射材料により上記課題を解決
するものである。
のに好適な、下記構成の溶射材料により上記課題を解決
するものである。
【００１９】即ち、溶融軽金属に対して非濡れ性のセラ
ミック粉末：約２５〜７５質量％と、ほう化モリブデン
（ＭｏＢ）粉末：約７５〜２５質量％とを混合してなる
ことを特徴とする。
ミック粉末：約２５〜７５質量％と、ほう化モリブデン
（ＭｏＢ）粉末：約７５〜２５質量％とを混合してなる
ことを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
詳細に説明をする。本明細書中、配合単位は特に断らな
い限り質量パーセント（％）とする。
詳細に説明をする。本明細書中、配合単位は特に断らな
い限り質量パーセント（％）とする。
【００２１】溶射皮膜 本発明の溶射皮膜の構成を図２に示す。
【００２２】本発明の溶射皮膜は、被保護基体２４上に
第１〜３溶射層が順次積層されてなる複層構造であっ
て、第１溶射層２６が被保護基体２４と近似の熱膨張係
数を有する耐熱合金で形成され、第２溶射層２８が、ほ
う化モリブデン系複合溶射材料で形成され、第３溶射層
３０が溶融軽金属に対して非濡れ性の硬いセラミックに
ほう化モリブデンを含有した溶射材料で形成されてなる
ことを基本的構成とする。
第１〜３溶射層が順次積層されてなる複層構造であっ
て、第１溶射層２６が被保護基体２４と近似の熱膨張係
数を有する耐熱合金で形成され、第２溶射層２８が、ほ
う化モリブデン系複合溶射材料で形成され、第３溶射層
３０が溶融軽金属に対して非濡れ性の硬いセラミックに
ほう化モリブデンを含有した溶射材料で形成されてなる
ことを基本的構成とする。
【００２３】上記構成は、被保護基体２４と、ほう化モ
リブデン系溶射膜との熱膨張係数の差が大きく、かつ、
より確実な溶湯軽金属に対する非濡れ性が要求される場
合、及び、溶湯が激しく運動することで溶射層を摩耗す
る場合に適応すると効果が顕著となる。
リブデン系溶射膜との熱膨張係数の差が大きく、かつ、
より確実な溶湯軽金属に対する非濡れ性が要求される場
合、及び、溶湯が激しく運動することで溶射層を摩耗す
る場合に適応すると効果が顕著となる。
【００２４】(1) 各層を構成する際に使用する溶射材料
は、通常下記のようにして調製する。
は、通常下記のようにして調製する。
【００２５】各成分の粉体（通常１０μｍ以下の微粒
子）を均一に混合した後造粒し、階級分級して製造す
る。なお、造粒後の粒子は、必要に応じて焼結してもよ
いし、生材のまま使用してもよい。焼結したものを使用
したほうがより良好な溶射層の作成が可能である。
子）を均一に混合した後造粒し、階級分級して製造す
る。なお、造粒後の粒子は、必要に応じて焼結してもよ
いし、生材のまま使用してもよい。焼結したものを使用
したほうがより良好な溶射層の作成が可能である。
【００２６】ここで、混合機・造粒装置・分級装置とし
ては、汎用のものが使用でき、焼結は、９００〜１３５
℃×２〜４ｈ、望ましくは１０００〜１２５０℃×２〜
４ｈとする。また、分級後の粒度分布は、約１２５〜５
μｍで、望ましくは約１０６〜１０μｍの粒子が７０％
以上となるようにする。
ては、汎用のものが使用でき、焼結は、９００〜１３５
℃×２〜４ｈ、望ましくは１０００〜１２５０℃×２〜
４ｈとする。また、分級後の粒度分布は、約１２５〜５
μｍで、望ましくは約１０６〜１０μｍの粒子が７０％
以上となるようにする。
【００２７】また、上記粉状の材料以外に、溶射方法に
よっては線状、棒状材料を使用することもできる。
よっては線状、棒状材料を使用することもできる。
【００２８】溶射方法は特に限定されず、フレーム溶
射、爆発溶射等のガス式溶射、またはアーク溶射、プラ
ズマ溶射等の電気式溶射等により、大気中又は減圧雰囲
気で行う。これらのうちで、プラズマ溶射が、溶射材料
の変質が少なく、かつ、被溶射体にたいする密着性も良
好で望ましい。
射、爆発溶射等のガス式溶射、またはアーク溶射、プラ
ズマ溶射等の電気式溶射等により、大気中又は減圧雰囲
気で行う。これらのうちで、プラズマ溶射が、溶射材料
の変質が少なく、かつ、被溶射体にたいする密着性も良
好で望ましい。
【００２９】(2) 上記被保護基体２４としては、特に限
定されないが、鋳鉄（熱膨張係数：１０×１０-6／
℃）、鋼鉄（熱膨張係数：１２×１０-6／℃）、等の鉄
製材料、アルミニウム合金（熱膨張係数：２０×１０-6
／℃）等を好適に使用できる。
定されないが、鋳鉄（熱膨張係数：１０×１０-6／
℃）、鋼鉄（熱膨張係数：１２×１０-6／℃）、等の鉄
製材料、アルミニウム合金（熱膨張係数：２０×１０-6
／℃）等を好適に使用できる。
【００３０】なお、上記材料からなる成形品としては、
従来技術で例示した鋳造用装置の他にも、溶湯が接触す
る部分を有する成形品であれば、適用可能である。
従来技術で例示した鋳造用装置の他にも、溶湯が接触す
る部分を有する成形品であれば、適用可能である。
【００３１】上記被保護基体２４の表面は、第１溶射層
２６の形成に先立ち、ショットブラスト等により粗面化
処理しておくことが望ましい。第１溶射層２６を形成す
る溶射材料の粒子が被保護基体２４の表面に機械的にか
み合い、第１溶射層２６と被保護基体２４間との密着性
が向上するからである（いわゆる投びょう効果）。
２６の形成に先立ち、ショットブラスト等により粗面化
処理しておくことが望ましい。第１溶射層２６を形成す
る溶射材料の粒子が被保護基体２４の表面に機械的にか
み合い、第１溶射層２６と被保護基体２４間との密着性
が向上するからである（いわゆる投びょう効果）。
【００３２】(3) 第１溶射層２６を形成する耐熱合金と
しては、ニッケルクロムアルミニウム（Ｃｒ：１８〜４
８％、Ａｌ：４〜１０％、Ｎｉ残）、ニクラリー（Ｃ
ｒ：１６〜２５％、Ａｌ：６〜１３％、Ｙ：０．５〜
１．０％、Ｎｉ残）コクラリー（Ｃｒ：２０〜２５％、
Ａｌ：１１〜１５％、Ｙ：０．５〜１．０％、Ｃｏ
残）、ステライト（Ｃｒ：２０〜３０％、Ｃ：０．１〜
２．５％、Ｗ：４〜１８％、Ｍｏ：１〜６％、Ｎｉ：３
〜１０％、Ｓｉ：１〜２％、Ｆｅ：１〜３％、Ｃｏ残）
等を挙げることができる。熱膨張係数は、おおむね（１
５〜１６）×１０-6／℃の範囲である。
しては、ニッケルクロムアルミニウム（Ｃｒ：１８〜４
８％、Ａｌ：４〜１０％、Ｎｉ残）、ニクラリー（Ｃ
ｒ：１６〜２５％、Ａｌ：６〜１３％、Ｙ：０．５〜
１．０％、Ｎｉ残）コクラリー（Ｃｒ：２０〜２５％、
Ａｌ：１１〜１５％、Ｙ：０．５〜１．０％、Ｃｏ
残）、ステライト（Ｃｒ：２０〜３０％、Ｃ：０．１〜
２．５％、Ｗ：４〜１８％、Ｍｏ：１〜６％、Ｎｉ：３
〜１０％、Ｓｉ：１〜２％、Ｆｅ：１〜３％、Ｃｏ残）
等を挙げることができる。熱膨張係数は、おおむね（１
５〜１６）×１０-6／℃の範囲である。
【００３３】特にニクラリー、コクラリーは、表面にＣ
ｒ2 Ｏ3 、Ａｌ2 Ｏ3 等の酸化被膜が形成されて、優れ
た耐熱酸化作用を示すとともに、Ｙ2 Ｏ3 が、実質的に
セラミックス質であるほう化モリブデン系複合溶射材料
からなる第２溶射層２８に対して楔効果を奏し、第２溶
射層２８に対して良好な密着性を示す。
ｒ2 Ｏ3 、Ａｌ2 Ｏ3 等の酸化被膜が形成されて、優れ
た耐熱酸化作用を示すとともに、Ｙ2 Ｏ3 が、実質的に
セラミックス質であるほう化モリブデン系複合溶射材料
からなる第２溶射層２８に対して楔効果を奏し、第２溶
射層２８に対して良好な密着性を示す。
【００３４】この第１溶射層２６の厚みは、約２０〜２
００μｍ、望ましくは約４０〜１００μｍとする。厚み
が上記範囲より薄いと、被保護基体２４に対する保護作
用を奏し難いとともに、被保護基体２４と、第２溶射層
２８との間の緩衝層的作用を奏し難い。また、厚みが上
記範囲を超えても、それ以上の効果の増大を期待できな
いとともに、却って経済性が低下する。
００μｍ、望ましくは約４０〜１００μｍとする。厚み
が上記範囲より薄いと、被保護基体２４に対する保護作
用を奏し難いとともに、被保護基体２４と、第２溶射層
２８との間の緩衝層的作用を奏し難い。また、厚みが上
記範囲を超えても、それ以上の効果の増大を期待できな
いとともに、却って経済性が低下する。
【００３５】(4) 第２溶射層２８を形成するほう化モリ
ブデン系複合溶射材料は、ほう化モリブデン（Ｍｏ
Ｂ）：約３０〜７０wt％（望ましくは、約４０〜６０wt
％）、ニッケル（Ｎｉ）又はコバルト（Ｃｏ）：約２０
〜４０wt％（望ましくは、約２０〜３０wt％）、クロム
（Ｃｒ）：約５〜２０wt％（望ましくは、約１０〜１５
wt％）、Ｃｒ、Ｗ、Ｚｒ、Ｎｉ、及びＮｂのうちから選
択される少なくとも１種の金属ほう化物：約５〜１０wt
％（望ましくは、約５〜８wt％）からなる。
ブデン系複合溶射材料は、ほう化モリブデン（Ｍｏ
Ｂ）：約３０〜７０wt％（望ましくは、約４０〜６０wt
％）、ニッケル（Ｎｉ）又はコバルト（Ｃｏ）：約２０
〜４０wt％（望ましくは、約２０〜３０wt％）、クロム
（Ｃｒ）：約５〜２０wt％（望ましくは、約１０〜１５
wt％）、Ｃｒ、Ｗ、Ｚｒ、Ｎｉ、及びＮｂのうちから選
択される少なくとも１種の金属ほう化物：約５〜１０wt
％（望ましくは、約５〜８wt％）からなる。
【００３６】各構成成分の作用は下記の通りである。
【００３７】ＭｏＢは、溶射層の硬質層を形成し、Ｗ
Ｃより高温における安定性に優れ、溶融軽金属に対する
耐浸食性を向上させるものである。３０wt％未満では耐
浸食性に劣り、逆に７０wt％を越えると脆化する。
Ｃより高温における安定性に優れ、溶融軽金属に対する
耐浸食性を向上させるものである。３０wt％未満では耐
浸食性に劣り、逆に７０wt％を越えると脆化する。
【００３８】Ｎｉ又はＣｏは、展性・延性を有し、結
晶層としての作用を担うものである。２０wt％未満では
皮膜が脆くなり、逆に４０wt％を越えると皮膜が軟らか
くなりすぎる。
晶層としての作用を担うものである。２０wt％未満では
皮膜が脆くなり、逆に４０wt％を越えると皮膜が軟らか
くなりすぎる。
【００３９】ＣｒはＣｏに耐酸化性を与える作用を担
う。５wt％未満では耐酸化性が発揮されず、２０wt％を
越えると効果は飽和してしまう。
う。５wt％未満では耐酸化性が発揮されず、２０wt％を
越えると効果は飽和してしまう。
【００４０】Ｃｒ、Ｗ、Ｚｒ、Ｎｉ、及びＮｂのいず
れかから選択される金属ほう化物は、Ｍｏと同族（６
族）ないしＭｏと同周期（５周期）の遷移金属のほう化
物であり、ほう化モリブデンとＮｉＣｒ又はＣｏＣｒ
（結合層）との結合性を増大させる作用を担う。これら
のうちで、特にＣｒＢ2 は、結合性の作用が大きい。こ
のようなほう化物が５wt％未満では、上記結合性増大作
用が発生し難く、１０wt％を越えると効果が飽和してし
まう。
れかから選択される金属ほう化物は、Ｍｏと同族（６
族）ないしＭｏと同周期（５周期）の遷移金属のほう化
物であり、ほう化モリブデンとＮｉＣｒ又はＣｏＣｒ
（結合層）との結合性を増大させる作用を担う。これら
のうちで、特にＣｒＢ2 は、結合性の作用が大きい。こ
のようなほう化物が５wt％未満では、上記結合性増大作
用が発生し難く、１０wt％を越えると効果が飽和してし
まう。
【００４１】この第２溶射層２８の厚みは、約２０〜２
００μｍ、望ましくは約５０〜１５０μｍとする。厚み
が上記範囲より薄いと、被保護基体２４に対する保護作
用を奏し難い。また、厚みが上記範囲を超えても、それ
以上の効果の増大を期待できないとともに却って経済性
が低下する。
００μｍ、望ましくは約５０〜１５０μｍとする。厚み
が上記範囲より薄いと、被保護基体２４に対する保護作
用を奏し難い。また、厚みが上記範囲を超えても、それ
以上の効果の増大を期待できないとともに却って経済性
が低下する。
【００４２】(5) 第３溶射層３０を形成する複合溶射材
料は、溶融軽金属に対して非濡れ性のセラミック粉末：
約２５〜７５質量％（望ましくは４０〜６０質量％）
と、ほう化モリブデン（ＭｏＢ）粉末：約２５〜７５質
量％（望ましくは６０〜４０質量％）との混合物である
ことを基本的特徴とする。
料は、溶融軽金属に対して非濡れ性のセラミック粉末：
約２５〜７５質量％（望ましくは４０〜６０質量％）
と、ほう化モリブデン（ＭｏＢ）粉末：約２５〜７５質
量％（望ましくは６０〜４０質量％）との混合物である
ことを基本的特徴とする。
【００４３】セラミックを溶射材料の一部として使用す
ることで、形成された溶射層の耐熱（耐高温腐食を含
む）性が向上するため、被保護基体上に形成されたほう
化モリブデン系複合溶射層の損傷を防止可能な溶射層
（保護層）を形成することができる。
ることで、形成された溶射層の耐熱（耐高温腐食を含
む）性が向上するため、被保護基体上に形成されたほう
化モリブデン系複合溶射層の損傷を防止可能な溶射層
（保護層）を形成することができる。
【００４４】溶融軽金属に対して非濡れ性のセラミック
としては、アルミナ−ジルコニア（Ａｌ2 Ｏ3 ：約６０
〜７０％、ＺｒＯ2 ：約３０〜４０％）又は部分安定ジ
ルコニア（ＺｒＯ2 ・Ｙ2 Ｏ3 又はＺｒＯ2 ・ＣａＯ
等）を好適に使用可能である。部分安定ジルコニアと
は、ジルコニアに希土類酸化物（例えば、Ｙ2 Ｏ3 ）、
ＣａＯ、ＭｇＯなどを数％添加させて層転移を起こさな
いようにしたものである。
としては、アルミナ−ジルコニア（Ａｌ2 Ｏ3 ：約６０
〜７０％、ＺｒＯ2 ：約３０〜４０％）又は部分安定ジ
ルコニア（ＺｒＯ2 ・Ｙ2 Ｏ3 又はＺｒＯ2 ・ＣａＯ
等）を好適に使用可能である。部分安定ジルコニアと
は、ジルコニアに希土類酸化物（例えば、Ｙ2 Ｏ3 ）、
ＣａＯ、ＭｇＯなどを数％添加させて層転移を起こさな
いようにしたものである。
【００４５】そして、ほう化モリブデン（ＭｏＢ）を混
合することにより、更にほう化モリブデン系複合溶射層
の保護効果が向上する。ほう化モリブデンが、上記保護
効果を向上させる理由は、下記の如くと推定される。
合することにより、更にほう化モリブデン系複合溶射層
の保護効果が向上する。ほう化モリブデンが、上記保護
効果を向上させる理由は、下記の如くと推定される。
【００４６】ほう化モリブデンは、溶射層の硬質層を
形成可能であって、高温における安定性に優れている。
そのため、セラミックの耐熱性向上効果と相乗して、従
来以上の保護効果を奏することができる。
形成可能であって、高温における安定性に優れている。
そのため、セラミックの耐熱性向上効果と相乗して、従
来以上の保護効果を奏することができる。
【００４７】セラミック溶射膜は、通常微小孔を有
し、熱衝撃に弱くクラックが入り易いという欠点を有し
ている。ほう化モリブデンを含有することで上記微小孔
の空隙部が従来と比して減少し、その結果、溶湯が微小
孔に侵入するのをより防ぐことができる。よって、耐熱
衝撃性が向上する。
し、熱衝撃に弱くクラックが入り易いという欠点を有し
ている。ほう化モリブデンを含有することで上記微小孔
の空隙部が従来と比して減少し、その結果、溶湯が微小
孔に侵入するのをより防ぐことができる。よって、耐熱
衝撃性が向上する。
【００４８】保護層がほう化モリブデンを混合するこ
とにより、ほう化モリブデン系複合溶射層との密着性が
向上する。そのため、層間のはがれが発生し難く、皮膜
の寿命が向上する。
とにより、ほう化モリブデン系複合溶射層との密着性が
向上する。そのため、層間のはがれが発生し難く、皮膜
の寿命が向上する。
【００４９】ほう化モリブデンの組成比率が多過ぎて
も、逆に少な過ぎても本発明の効果を奏し難くなる。ま
た、該溶射材料は、物性に大きな影響を与えない限り、
微量成分を含有していてもよい。
も、逆に少な過ぎても本発明の効果を奏し難くなる。ま
た、該溶射材料は、物性に大きな影響を与えない限り、
微量成分を含有していてもよい。
【００５０】この第３溶射層３０の作用は、主として溶
融金属の非濡れ性を確保すること、そして、激しい金属
溶湯の流れ、あるいは打撃等の外力により、前記第２溶
射層２８が物理的に損傷するのを防止する役割を果た
す。
融金属の非濡れ性を確保すること、そして、激しい金属
溶湯の流れ、あるいは打撃等の外力により、前記第２溶
射層２８が物理的に損傷するのを防止する役割を果た
す。
【００５１】この第３溶射層３０の厚みは、約２０〜２
００μｍ、望ましくは約５０〜１５０μｍとする。厚み
が上記範囲より薄いと、第３溶射層３０の形成効果（溶
融金属の確実な非濡れ性の担保）を奏し難く、約２００
μｍを越えても効果のそれ以上の増大が期待できず、経
済的に不利となる。
００μｍ、望ましくは約５０〜１５０μｍとする。厚み
が上記範囲より薄いと、第３溶射層３０の形成効果（溶
融金属の確実な非濡れ性の担保）を奏し難く、約２００
μｍを越えても効果のそれ以上の増大が期待できず、経
済的に不利となる。
【００５２】(6) そして、上記第３溶射層３０はセラミ
ック質であるため、従来程ではないが微小孔を有してお
り、溶湯が微小孔に侵入することにより皮膜にクラック
が入る可能性を有している。そのため、耐熱性有機けい
素材料で、含浸強化層３２を少なくとも一部に形成して
おくことが望ましい。
ック質であるため、従来程ではないが微小孔を有してお
り、溶湯が微小孔に侵入することにより皮膜にクラック
が入る可能性を有している。そのため、耐熱性有機けい
素材料で、含浸強化層３２を少なくとも一部に形成して
おくことが望ましい。
【００５３】上記第３溶射層３０の含浸強化処理に使用
する耐熱性有機けい素材料は、ポリメタロカルボシラ
ン、ジフェニルシリコーン等を挙げることができる。こ
れらにおいて、ポリメタロカルボシランが、耐熱性及び
上記第３溶射層３０に対する含浸性に優れており望まし
い。
する耐熱性有機けい素材料は、ポリメタロカルボシラ
ン、ジフェニルシリコーン等を挙げることができる。こ
れらにおいて、ポリメタロカルボシランが、耐熱性及び
上記第３溶射層３０に対する含浸性に優れており望まし
い。
【００５４】含浸強化処理は、スプレー塗布、浸漬塗布
等により、有機けい素材料溶解液を含浸させた後、焼き
付けることが望ましい。この焼き付け条件は、通常、約
２００〜５００℃×１０〜６０min とする。
等により、有機けい素材料溶解液を含浸させた後、焼き
付けることが望ましい。この焼き付け条件は、通常、約
２００〜５００℃×１０〜６０min とする。
【００５５】なお、第３溶射層を形成する溶射材料（溶
射粉末）は、上記のような三層溶射構成ばかりでなく、
単層又は二層構成等における最外溶射層（溶融軽金属接
触層）の溶射材料としての使用も期待できるものであ
る。
射粉末）は、上記のような三層溶射構成ばかりでなく、
単層又は二層構成等における最外溶射層（溶融軽金属接
触層）の溶射材料としての使用も期待できるものであ
る。
【００５６】
【発明の効果】本発明の溶射材料は、軽合金溶湯耐久性
に優れた溶射皮膜の形成に寄与し、また、該溶射材料を
用いた溶射皮膜は、優れた溶湯耐久性を有する。
に優れた溶射皮膜の形成に寄与し、また、該溶射材料を
用いた溶射皮膜は、優れた溶湯耐久性を有する。
【００５７】
【実施例】＜実施例＞下記記載の溶射材料を用いて約５
００mm×２５０mm×３００mmの鋳型（材質Ｃｒ鋼、熱膨
張係数６．０×１０-6／℃）に溶射皮膜を形成した。溶
射はプラズマ溶射（プラズマガス：Ａｒ／Ｈ2 ）により
行った。
００mm×２５０mm×３００mmの鋳型（材質Ｃｒ鋼、熱膨
張係数６．０×１０-6／℃）に溶射皮膜を形成した。溶
射はプラズマ溶射（プラズマガス：Ａｒ／Ｈ2 ）により
行った。
【００５８】第１溶射層：コクラリー（組成：Ｃｒ２３
％、Ａｌ１３％、Ｙ０．６％、Ｃｏ残）、厚み１００μ
ｍ 第２溶射層：ほう化モリブデン系複合溶射材料（組成：
Ｃｏ３０％、Ｃｒ１５％、ＣｒＢ2 ５％、ＭｏＢ残）、
厚み１００μｍ 第３溶射層：複合溶射材料（組成：アルミナ−ジルコニ
ア（Ａｌ2 Ｏ3 ：ＺｒＯ2 ＝７：３）、ＭｏＢ）、厚み
１００μｍ （アルミナ−ジルコニア：ＭｏＢの組成比は下記表１に
示した３種類とした。）含浸強化処理：有機けい素樹脂
含浸乾燥（条件：３００℃×１２０min ）
％、Ａｌ１３％、Ｙ０．６％、Ｃｏ残）、厚み１００μ
ｍ 第２溶射層：ほう化モリブデン系複合溶射材料（組成：
Ｃｏ３０％、Ｃｒ１５％、ＣｒＢ2 ５％、ＭｏＢ残）、
厚み１００μｍ 第３溶射層：複合溶射材料（組成：アルミナ−ジルコニ
ア（Ａｌ2 Ｏ3 ：ＺｒＯ2 ＝７：３）、ＭｏＢ）、厚み
１００μｍ （アルミナ−ジルコニア：ＭｏＢの組成比は下記表１に
示した３種類とした。）含浸強化処理：有機けい素樹脂
含浸乾燥（条件：３００℃×１２０min ）
【００５９】＜比較例＞第３溶射層をセラミックの組成
をアルミナ−ジルコニアのみに変更する以外は、上記実
施例と同一の条件で鋳型に溶射皮膜を形成した（特許第
３０２３５００号記載の酸化皮膜に相当）。
をアルミナ−ジルコニアのみに変更する以外は、上記実
施例と同一の条件で鋳型に溶射皮膜を形成した（特許第
３０２３５００号記載の酸化皮膜に相当）。
【００６０】上記各鋳型を使用して実機稼働（Ａｌ鋳
造）を行った結果を表１に示す。全ての実施例におい
て、比較例よりも格段に耐久性が向上していることが分
かる。比較例の鋳型（従来の溶射皮膜）が６００ショッ
ト前後で溶損したのに対して、実施例１及び３は６００
０ショットで溶損し、実施例２の鋳型においては７００
０ショットを越えても溶損せず、いずれも約１０倍以上
もの寿命（耐久性能）を有することが分かる。
造）を行った結果を表１に示す。全ての実施例におい
て、比較例よりも格段に耐久性が向上していることが分
かる。比較例の鋳型（従来の溶射皮膜）が６００ショッ
ト前後で溶損したのに対して、実施例１及び３は６００
０ショットで溶損し、実施例２の鋳型においては７００
０ショットを越えても溶損せず、いずれも約１０倍以上
もの寿命（耐久性能）を有することが分かる。
【００６１】
【表１】
【図１】差圧鋳造法の装置の概略を示す断面図である。
【図２】本発明の溶射皮膜の構造を示す断面図である。
１２…吸気口 １４…金型 １６…保持炉 １８…溶湯 ２０…ストークス ２２…スリーブ ２４…被保護基体 ２６…第１溶射層 ２８…第２溶射層 ３０…第３溶射層 ３２…含浸強化層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ２３Ｃ 4/18 Ｃ２３Ｃ 4/18 26/00 26/00 Ｋ Ｆターム(参考） 4E093 NB08 4K031 AA03 AB04 AB08 CB22 CB43 CB44 CB49 DA01 DA03 DA04 FA05 FA08 4K044 AA02 AB10 BA02 BA06 BA12 BA13 BA18 BA19 BA21 BB04 BB05 BC01 BC11 CA11 CA59
Claims (8)
- 【請求項１】 被保護基体上に第１〜３溶射層が順次積
層されてなる溶射皮膜であって、 第１溶射層が、前記被保護基体と近似の熱膨張係数を有
する耐熱合金で形成され、 第２溶射層が、 ほう化モリブデン（ＭｏＢ）：約３０〜７０質量％、 ニッケル（Ｎｉ）又はコバルト（Ｃｏ）：約２０〜４０
質量％ クロム（Ｃｒ）：約５〜２０質量％ Ｃｒ、Ｗ、Ｚｒ、Ｎｉ、及びＮｂのうちから選択される
少なくとも１種の金属ほう化物：約５〜１０質量％の組
成を有し、 第３溶射層が、 溶融軽金属に対して非濡れ性のセラミック粉末：約２５
〜７５質量％、 ほう化モリブデン（ＭｏＢ）粉末：約７５〜２５質量％
の組成を有していることを特徴とする溶射皮膜。 - 【請求項２】 前記非濡れ性のセラミックがアルミナ−
ジルコニア（Ａｌ2Ｏ3 −ＺｒＯ2 ）であることを特徴
とする請求項１記載の溶射皮膜。 - 【請求項３】 第１溶射層を形成する耐熱合金が、ニッ
ケルクロムアルミニウム（ＮｉＣｒＡｌ）、ニクラリー
（ＮｉＣｒＡｌＹ）、コクラリー（ＣｏＣｒＡｌＹ）、
ステライト（ＣｏＣｒＷ系）の中から選択される１種で
あることを特徴とする請求項１記載の溶射皮膜。 - 【請求項４】 第３溶射層が耐熱性有機けい素材料で含
浸強化されてなることを特徴とする請求項１、２又は３
記載の溶射皮膜。 - 【請求項５】 前記耐熱性有機けい素材料がポリメタロ
カルボシランであることを特徴とする請求項４記載の溶
射皮膜。 - 【請求項６】 第１〜３溶射層が順次積層されて形成さ
れた溶射皮膜を有する鋳造用成形品であって、 第１溶射層が、前記被保護基体と近似の熱膨張係数を有
する耐熱合金で形成され、 第２溶射層が、 ほう化モリブデン（ＭｏＢ）：約３０〜７０質量％、 ニッケル（Ｎｉ）又はコバルト（Ｃｏ）：約２０〜４０
質量％ クロム（Ｃｒ）：約５〜２０質量％ Ｃｒ、Ｗ、Ｚｒ、Ｎｉ、及びＮｂのうちから選択される
少なくとも１種の金属ほう化物：約５〜１０質量％の組
成を有し、 第３溶射層が、 溶融軽金属に対して非濡れ性のセラミック粉末：約２５
〜７５質量％、 ほう化モリブデン（ＭｏＢ）粉末：約７５〜２５質量％ の組成を有していることを特徴とする鋳造用成形品。 - 【請求項７】 溶融軽金属に対して非濡れ性のセラミッ
ク粉末：約２５〜７５質量％と、ほう化モリブデン（Ｍ
ｏＢ）粉末：約７５〜２５質量％とを混合してなること
を特徴とする複合溶射材料。 - 【請求項８】 前記非濡れ性のセラミックがアルミナ−
ジルコニア（Ａｌ2Ｏ3 −ＺｒＯ2 ）であることを特徴
とする請求項７記載の複合溶射材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001033343A JP2002241920A (ja) | 2001-02-09 | 2001-02-09 | 溶射皮膜及び複合溶射材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001033343A JP2002241920A (ja) | 2001-02-09 | 2001-02-09 | 溶射皮膜及び複合溶射材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002241920A true JP2002241920A (ja) | 2002-08-28 |
Family
ID=18897105
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001033343A Pending JP2002241920A (ja) | 2001-02-09 | 2001-02-09 | 溶射皮膜及び複合溶射材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002241920A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005238125A (ja) * | 2004-02-26 | 2005-09-08 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 液噴流ピーニング用ノズル |
| JP2008119727A (ja) * | 2006-11-13 | 2008-05-29 | Honda Motor Co Ltd | 鋳造用金型及びその製造方法 |
| WO2017002937A1 (ja) * | 2015-06-30 | 2017-01-05 | 東洋鋼鈑株式会社 | 積層管及びその製造方法 |
| CN114686796A (zh) * | 2020-12-31 | 2022-07-01 | 安泰天龙钨钼科技有限公司 | 一种耐磨耐腐蚀涂层材料、涂层及其制备方法 |
-
2001
- 2001-02-09 JP JP2001033343A patent/JP2002241920A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005238125A (ja) * | 2004-02-26 | 2005-09-08 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 液噴流ピーニング用ノズル |
| JP2008119727A (ja) * | 2006-11-13 | 2008-05-29 | Honda Motor Co Ltd | 鋳造用金型及びその製造方法 |
| WO2017002937A1 (ja) * | 2015-06-30 | 2017-01-05 | 東洋鋼鈑株式会社 | 積層管及びその製造方法 |
| JP2017014565A (ja) * | 2015-06-30 | 2017-01-19 | 東洋鋼鈑株式会社 | 積層管及びその製造方法 |
| CN114686796A (zh) * | 2020-12-31 | 2022-07-01 | 安泰天龙钨钼科技有限公司 | 一种耐磨耐腐蚀涂层材料、涂层及其制备方法 |
| CN114686796B (zh) * | 2020-12-31 | 2024-02-13 | 安泰天龙钨钼科技有限公司 | 一种耐磨耐腐蚀涂层材料、涂层及其制备方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040123 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040309 |