JP2003522289A - 溶射により耐食および耐摩耗層を形成する材料および方法 - Google Patents

溶射により耐食および耐摩耗層を形成する材料および方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 溶射により酸化物ベース上にコーティングする安定な耐食および耐摩耗層の形成を改良する。 【解決手段】 溶射により基材上に耐食および耐摩耗層を形成する材料は、少なくとも２０重量％、好ましくは３０重量％よりも多いマグネタイト（Ｆｅ3Ｏ4および／またはＦｅＦｅ2Ｏ4）を含む。前記材料は、純粋なマグネタイト、マグネタイトと少なくとも１つの他の金属材料、または、マグネタイトと少なくとも１つの金属間化合物からなることが望ましい。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶射により基材上に耐食および耐摩耗層を形成する材料および方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】
耐食および耐摩耗層は、一般に、製造時またはメンテナンス目的で保護される
べき表面に各種の粉末混合物から形成される。ＣＶＤ（化学蒸着）もしくはＰＶ
Ｄ（プラズマ蒸着）のような溶射法または蒸着法が、この目的に主として使用さ
れる。ＣＶＤおよびＰＶＤ法は、酸化または硬質物質を基材とする薄い耐食およ
び耐摩耗層を、特に大量に形成することができる。また、電気化学的方法または
電食法も使用される。
【０００３】 ０．１ｍｍよりも厚い層が、主として溶射により施される。溶射により形成さ
れる耐食および耐摩耗層は、大部分が金属層または酸化層を含み、強化目的でそ
の中に硬質物質を混合している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
溶射法に関する重大な問題の１つは、安定した特性と品質の層の形成である。
そのために、大量生産における品質に関して高度な要求を伴なう基材または部分
において、限定された範囲にしか、溶射法を使用することができなかった。
【０００５】 材料の化学成分または形状についての選択に対する試験、例えば一方では充填
ワイヤーの線径、他方では溶射粉末の粒子サイズ分布と粒子形状、では、品質の
適正な向上を達成できなかった。溶射装置の変更も、良好な品質には寄与しなか
った。
【０００６】 酸化鉄またはマグネタイトを含み、溶射により形成される層によって、摩耗と
腐食から保護するための多くの試みがなされた。この種の試みすべてにおいて、
層構造に関し、当該層の品質は、多大な費用でわずかな保護が得られるだけであ
った。
【０００７】 これらの要因を考慮して、本発明では、溶射により酸化物ベース上にコーティ
ングする安定な耐食および耐摩耗層表面の形成の改良を目的とした。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は独立請求項の内容により達成され、従属請求項では有利な発展
を述べている。本発明の範囲は、説明、図面および／または請求項で開示される
少なくとも２つの構成の組合せをすべて含む。
【０００９】 本発明によれば、耐食および耐摩耗層を形成する層材料は、少なくとも２０重
量％、好ましくは３０重量％よりも多いマグネタイト（Ｆｅ3Ｏ4であり、Ｆｅ2
Ｏ3が添加されてもよい）を含む。この層材料には、純粋なマグネタイト（Ｆｅ3 Ｏ4）、マグネタイトと少なくとも１つの他の金属材料からなる材料、または、
マグネタイトと少なくとも１つの金属間化合物からなる材料が含まれる。
【００１０】 さらに、単数もしくは複数の炭化物、単数もしくは複数の窒化物、単数もしく
は複数の珪化物、単数もしくは複数の硼化物、または、単数もしくは複数の酸化
物を添加した材料や、添加材料が金属混合物、金属間化合物、炭化物、窒化物、
珪化物、硼化物および／または酸化物である材料は、有利性が判明している。
【００１１】 マグネタイトに、５０重量％まで、好ましくは４０重量％まで、例えばクロム
、ニッケルクロムまたはフェライト鋼を添加してもよい。
【００１２】 硬質物質については、炭化物、窒化物、珪化物、硼化物および酸化物が添加物
として有効であることが判明している。炭化物については、タングステン、クロ
ム、モリブデン、ニオビウム、タンタル、バナジウム、その他などの炭化物生成
剤が適している。炭化物の添加物は３０重量％までに、好ましくは２０重量％ま
でに制限すべきである。このレベルでの添加物としての硼化物および窒化物は、
特性改良が見られる。１〜４０重量％程度、好ましくは５〜３０重量％程度の酸
化クロム（Ｃｒ2Ｏ4）の酸化物添加が、良好な結果を示す。
【００１３】 高品質を達成するためには、粉末形体の溶射材料は、０．０５〜１５０μｍ、
好ましくは０．１〜１２０μｍの粒子径を含む必要がある。各種粉末材料の混合
物については、それらを凝集または噴霧乾燥して、混合物の分離を防止し、また
流動性を改良する必要がある。
【００１４】 高比率のマグネタイトをもつワイヤー形状の溶射材料を使用するとき、本発明
によれば、金属シースおよびマグネタイト粉末から充填ワイヤーを形成できる。
【００１５】 本発明によれば、耐摩耗および／または耐食層を形成するために、爆発フレー
ム溶射、高速フレーム溶射（ＨＶＯＦ溶射）、空気中のプラズマ溶射（ＡＰＳ）
、シュラウドプラズマ溶射（ＳＰＳ）、真空溶射（ＬＰＰＳ）、高出力プラズマ
溶射（ＨＰＰＳ）、爆発ワイヤー溶射またはアークワイヤー溶射などのすべての
溶射方法を使用できる。
【００１６】 オンライン監視および制御は、溶射作業中において、粒子温度または溶融度合
い、粒子サイズ、速度、基材に対する粒子の衝突、および、層と基材の温度上昇
を測定できる各種方法の組合せを用いてなされる。測定信号は溶射装置の制御装
置のコンピュータに送られ、含まれるフレームパラメータおよびパワーが問題と
なる値に整合される。
【００１７】 この結果、本発明は、解決しようとする耐食または耐摩耗問題に応じて、金属
、硬質物質または金属間化合物を添加した鉄ベースの酸化物材料を使用すれば、
前記要求事項を満足するコーティングを提供できることを見出した。材料は、所
定の製作方法にしたがって形成する必要があり、本発明によれば、噴霧乾燥によ
り粉末状の材料混合物から形成される、良好な流動性をもつ粉末粒子や、凝集処
理により粉末状の材料混合物から形成され、混合物の分離が防止された粉末粒子
が、提示される。
【００１８】 溶射装置は、管理目的のオンライン監視または制御システムを装備しており、
溶射法により高品質で均一特性をもつ層を形成できる。
【００１９】 この目的に対し明らかになった望ましいことは、溶射ジェットに向けたＩＴＧ
カメラ、ＬＤＡレーザとＬＤＡ検出器、および、ＨＳＰヘッドによるオンライン
監視ならびに制御、または、溶射ジェットに向けたＩＴＧカメラおよび測定体（
measurement body）のＨＳＰヘッドによるオンライン監視である。
【００２０】 望ましくは、溶射フレームの粒子速度は、オンライン監視および制御により測
定され、例えばレーザドップラー流速計により、レーザデバイスから放射され、
光透過システムにより２つの粒子ビームに分解されるビームに基づく。
【００２１】 本発明の他の構成によれば、溶射フレーム中の粒子温度を、高速高温計を用い
て、オンライン監視および制御システムで観察する。これは、例えば赤外線サー
モグラフィにより行われる。
【００２２】 また、オンライン監視および制御システムにより、ガス量、例えばプラズマガ
スの量を測定することが望ましいことが明らかになった。
【００２３】 オンライン監視および制御システムにより、測定した電流−電圧特性を評価す
ること、または、溶射フレームに供給される粉末の量を測定することも可能であ
る。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明の他の利点、構成および詳細は、以下に説明する好ましい実施形態と添
付図面によって明らかになる。
【００２５】 耐摩耗および耐食層を施すことを目的として、爆発フレーム（炎）溶射、高速
フレーム溶射（ＨＶＯＦ溶射）、空気中のプラズマ溶射（ＡＰＳ）、いわゆるシ
ュラウドプラズマ溶射（ＳＰＳ）、真空中のプラズマ溶射（ＬＰＰＳ）、高出力
プラズマ溶射（ＨＰＰＳ）、爆発ワイヤー溶射、アークワイヤー溶射などのすべ
ての溶射方法を使用できる。オンライン監視および制御は、溶射動作中において
、粒子温度または溶融度合い、粒子サイズ、速度、基材に対する粒子の衝突、お
よび、層と基材の温度上昇を測定できる各種方法の組合せを用いてなされる。測
定信号は溶射装置の制御部分のコンピュータに送られ、フレームパラメータおよ
びパワーが測定値に適用される。
【００２６】 図１に示すように、スプレーガンのフレーム（炎）または溶射ジェット１０に
対するオンライン制御および監視システム１２、または同一符号の溶射デバイス
１２は、デバイスのトーチノズル１４の前方に配置された粉末供給部１６を有し
、溶射ジェット１０上方に、ＩＴＧカメラ（一般に赤外線サーモグラフィカメラ
と呼ばれる）と、溶射ジェットの下方にあるＬＤＡレーザ２２のためのレーザド
ップラー流速計（ＬＤＡ検出器）２０とを備える。また、ＬＤＡレーザと並べて
、コイル状の測定体２６に接続されるＨＳＰヘッド２４（ＨＳＰ＝高速高温測定
法）が置かれている。
【００２７】 図３に示すように、赤外線サーモグラフィにより基材温度Ｔsおよびコーティ
ング温度Ｔcを測定するために、コーティング３２を施される基材３０はＩＴＧ
カメラ１８の記録領域内に配置される。カメラ１８からはグラスファイバケーブ
ル３６が延びており、４２で示すＰＣ用のビデオカード（５００ＫＨｚ）に達し
ている。このカードはモニター４８を備えるコンピュータ４６に接続されており
、コンピュータには温度検出デバイス５０が接続されている。
【００２８】 図４によれば、ＨＳＰヘッド２４は基材３０のコーティング３２方向に向けら
れており、高速高温測定法（ＨＳＰ）によって冷却速度またはコーティング温度
Ｔcを測定する。ＨＳＰヘッド２４はＡＤコンバータ５２を経由して、格納エレ
メント４４とモニター４８をもつコンピュータ４６に接続されている。図５には
、ＨＳＰヘッド２４をもつ高速高温計、ＡＤコンバータ５２、ならびに、ユーザ
メニュー５４、制御メニュー５６およびグラフィックソフトウェア５８を含むコ
ンピュータ４６を示す。
【００２９】 溶射パラメータの最適化は、時間とコストの節減できる、いわゆるレーザドッ
プラー流速計（ＬＤＡ）を使用して達成される。好ましいデュアルビーム法では
、６２で表わすアルゴン−イオンレーザ（λ＝５１４．５ｎｍ、Ｐ＝１５０ｍＷ
）のビーム６０を、光透過システム６４によって、同一輝度の２つの部分ビーム
６０a，６０bに分割する。２つの部分ビーム６０a，６０bは、一定測定容積６６
に焦点を結ぶ。２つのビームは特定角度で交差し、輝度変調されて縞模様の干渉
パターンを発生する。この縞模様を通過して噴射される溶射ジェット１０の粒子
は、光検出器７０のもつ受光システムに対し時間に関して周期的に変化する迷光
信号６８を発生する。迷光信号６８の変調周波数は、干渉縞システムに垂直な粒
子の速度成分に比例する。ＬＤＡ迷光信号の周波数は、プラズマ溶射ジェット１
０の粒子の局部的密度に関する測定値である。関連する粒子パラメータの位置分
解測定（location-resolved measurement）は、ジェットを走査することにより
可能になる。それら測定値から得られるものは、粒子の速度分布、軌道、滞留時
間などの結果である。
【００３０】 ＬＤＡでは溶射粒子の形状とサイズの個々の測定は実行できないため、図７に
示すように、粒子形状イメージング（ＰＳＩ）、すなわちプラズマ溶射ジェット
１０の個々の粉末粒子のサイズと形状の位置分解決定のためのイメージング処理
を使用する。測定原理は粒子の陰影の遠隔顕微鏡イメージングに基づいており、
この測定方法は迷光法に比較して光強度が高レベルである利点をもつと同時に、
希望するイメージ情報は減衰している。レーザドップラー流速計の場合と同様に
、Ｎｄ−ＹＡＧ連続波レーザ６０aのビーム（λ＝５３２ｎｍ、Ｐ＝１００ｍＷ
）は、ミラー７４をもつビーム分割器７２で、同一輝度の２つの部分ビーム６０ a 、６０bに分割され、両ビームは、ミラー７４によりテレビ顕微鏡のテレビ顕微
鏡法対物レンズの物体平面Ｅで交差する。この方法を使用すれば、被測定物体に
対し６００ｍｍの安全距離を保つことができる。イメージングシステムは、上流
に接続された最小露出時間５ｎｓのマイクロチャンネルプレート（ＭＣＰ）イメ
ージ増幅器をもつＣＣＤカメラ７８を備える。
【００３１】 ５１２×５１２ピクセルのＣＣＤチップの幾何寸法と対物レンズの焦点深度に
より、４１０×４１０×９４０μｍ3の測定容積が得られる。
【００３２】 この測定容積内の粒子が物体平面Ｅに正確に置かれている状態では、粒子の陰
影は両ビーム６０a，６０bにより発生し、粒子陰影はＣＣＤチップ上のイメージ
に完全に一致して、完全な陰影を形成する。物体平面Ｅからの粒子の間隔に比例
して、イメージ平面の粒子陰影は相互に離れる方向に移動し、完全陰影領域は減
少する。物体平面Ｅに対する粒子の位置はこの影響により決定される。陰影イメ
ージの面積と輪郭は粒子のサイズと形状に関する情報を与える。イメージ形成さ
れたＬＤＡ干渉縞模様も、この点に関するサイズ尺度を与える。ＭＣＰ−ＣＣＤ
カメラの５ｎｓの最小露出時間により、最大粒子速度として５００ｍ／ｓが得ら
れ、この速度では移動によるぼけが光解像度性能を超えない。
【００３３】 いわゆる飛翔粒子分析の方法においては−この点の注意は図８で示されている
−溶射方法に関係なく、最大２００の個別粒子の表面温度、速度およびサイズに
ついて、溶射ジェット中の各点で秒ごとに同時に測定できる。さらに移動ユニッ
ト（図示していない）が溶射ジェット１０に垂直な平面でのラスター走査（rast
ering）を可能にし、それにより溶射ジェット１０中の粒子の分布を正確に測定
できる。温度測定機能は２波長（９９５±２５μmおよび７８７±２５μm）高温
測定により得られる。この場合、粒子は灰色体とみなして扱うため、温度測定の
ために正確な放射率を知る必要がない。システムは、高焦点深度をもつ約９０ｍ
ｍ間隔における焦点で、２５μｍ×５０μｍ（測定ヘッド８２において）を測定
するデュアルスリット・マスク８０のイメージを含む。これにより与えられる測
定容積は、図８上部の図に対応して、２つの明白な挿入領域で特徴付けされる。
測定容積は約１７０×２５０×２０００μｍ3である。この測定容積を通過して
飛翔する個々の粒子の固有放射は、２つの異なる波長で２つのＩＲ検出器によっ
て記録される。したがって２つの温度ピークが２つの部分測定容積により発生す
る。２つのピークの時間間隔は、粒子の速度に対する測定値である。この原理は
光バリヤーの配置に相当する。
【００３４】 この方法により、１３５０℃〜４０００℃の粒子表面温度の測定が可能になる
。測定可能粒子サイズは主として粒子温度に依存する。下限サイズは約１０μｍ
、上限サイズは約３００μｍであり、粒子から放射され、直径の自乗に比例する
絶対エネルギーによって決まる。測定可能速度範囲は３０ｍ／ｓ〜１５００ｍ／
ｓである。
【００３５】 図９は図１と関連しており、ＨＳＰヘッド２４による粒子温度と速度の測定を
示す。
【００３６】 含まれる方法をいくつかの例により詳細に説明する。
【００３７】例１ アルミ成形の成形金型に、材料の金型への焼付きと焼成を防止する層を形成で
きる。
【００３８】 試験のために、以下の材料組成の厚さ０．２〜０．５ｍｍのコーティングを選
択した。 ９５．５重量％ マグネタイト（Ｆｅ3Ｏ4） ４．５重量％ 酸化鉄（Ｆｅ2Ｏ3） アルミニウムおよびその合金の場合は、材料の焼付きと焼成を防止することが意
図される。溶射粉末の他の特性としては、粒子サイズが５μｍよりも大きく、４
５μｍよりも小さいもので、最初の材料での粒子サイズが１．５μｍよりも大き
いものであった。
【００３９】 球形の粒子構造は、噴霧乾燥による凝集によって形成される。
【００４０】 実施作業は、図１に示すオンライン制御ユニットを装備した６０ｋＷのアルゴ
ン／水素プラズマを用いる空気中のプラズマ溶射（ＡＰＳ）で行い、粒子速度と
粒子温度を飛翔中に測定して、粒子の必要溶融度合いに達するようにプラズマ溶
射ジェットを制御した。
【００４１】 コーティングされる金型表面は、粒子衝突時の酸化を最小にする目的でＣＯ2
を用いて十分冷却した。
【００４２】 次に、溶射によりこの方法で形成された層を研磨し、アルミニウム鋳造で試験
した。この場合、材料の金型への焼付きと焼成が防止され、離型剤を金型に吹き
付けるという費用のかかる手順をなくすことができた。
【００４３】例２ 厚さ約１．０〜２．０ｍｍの保護層を製紙機械の搬送ローラに施して、水溶液
中での摩耗と腐食を防止できる。水溶液中で生じる作用のために、保護層は高密
度（最小限９９％の理論密度）でなければならない。使用した溶射材料は、以下
の組成の充填ワイヤーであった。 充填体：マグネタイト（Ｆｅ3Ｏ4） シース：充填ワイヤーにおいて重量比で約３０％のＮｉ／Ｃｒ ８０／２０
【００４４】 充填体の開始時の材料の粒子サイズは、１．０μｍよりも大きいものであった
。
【００４５】 保護層の溶射には、オンライン制御および監視システムを装備したアーク溶射
装置を使用し、充填ワイヤー処理には、図１と３に示した２つのシステムを組合
せた制御システムを使用した。ＣＯ2と空気を使用して十分な冷却を行った。
【００４６】 コーティング実施後、長さ２００ｃｍのローラーで研磨して、Ｒａ ０．４μ
ｍの表面品質とした。２０倍の倍率の双眼拡大鏡を用いて検査した結果、層の欠
陥は見られなかった。
【００４７】 ６ヶ月の試運転後、製紙機械に装備された搬送ローラーを、クロムメッキロー
ラーと共に取外し、表面を検査した。この検査で、試験のためにプラズマ噴射に
よりコーティングされた搬送ローラー上には、腐食もしくは摩耗による欠陥また
は浸食を見出せなかった。クロムメッキ比較ローラーは、この作動時間で明らか
な浸食を示した。
【００４８】例３ 内燃機関のピストンリングについては、それらの開発において、コーティング
の改良が絶え間なく要求される。多くの検討後、今までに各種試験が純粋マグネ
タイトコーティングを用いて実行された。純粋マグネタイト（Ｆｅ3Ｏ4）を含む
コーティングの問題点として、溶射作業中にマグネタイトが酸化してＦｅ2Ｏ3を
形成し、その結果所望の良好な特性が失われるおそれがあり、好ましくない。
【００４９】 純粋マグネタイトが溶射材料として使用された。溶射粉末の粒子サイズは、５
μｍよりも大きく、３７μｍよりも小さい。一方、出発材料は０．５μｍよりも
小さいものであった。
【００５０】 球形粒子形状の溶射粉末が、噴霧乾燥での凝集により形成された。
【００５１】 コーティングを施すため、例えば出力８０ＫＷの空気中のプラズマ溶射（ＡＰ
Ｓ）のような、ガスシュラウドとオンラインユニットを装備したプラズマ装置を
使用した。プラズマ装置を制御するために、一定に維持する必要があったパラメ
ータを以下に示す。 −粒子速度 −粒子温度 −基材温度 −粒子の融解
【００５２】 溶射作業中はＣＯ2を使用して基材と層を十分に冷却した。酸化から保護する
のに使用したシュラウドは高純度アルゴンで作動した。
【００５３】 この方法により純粋マグネタイトでコーティングしたピストンリングは、試験
で高レベルの品質を示し、またエンジンの連続運転試験で良好な結果を示した。
【００５４】例４ 比較的小型部品の熱処理のために５００℃で作動する塩浴用の浸漬装置は、約
１週間の作動時間後、腐食が著しい。
【００５５】 そこで、マグネタイト／炭化物保護層を施して、摩耗と腐食を防止することを
試みた。使用した材料は、重量比で７５％のマグネタイトと２５％の炭化クロム
との混合物であった。
【００５６】 ８０μｍ厚さの層を施す溶射方法は高速フレーム溶射法（ＨＶＯＦ）で、オン
ライン方式の制御を実行した。溶射作業後、層を研磨した。
【００５７】 同一条件において、この方法で施された層の耐用寿命は２週間であった。
【００５８】例５ 長さ１０００ｍｍ、直径２００ｍｍの坑内採鉱用の水圧シリンダに、腐食と摩
耗を防止する保護層を形成できた。従来は、電解作用で形成した硬質クロム層を
保護層として使用してきたが、層に微細なひび割れが発生するため、長くても２
ヶ月の耐用寿命しかなかった。
【００５９】 そこで、重量比で７０％のマグネタイト（Ｆｅ3Ｏ4）と３０％の酸化クロム（
Ｃｒ2Ｏ3）の組成の保護層を選択した。ここで、凝集溶射材料の粒子サイズは、
５μｍよりも大きく、３７μｍよりも小さい。
【００６０】 ２００ＫＷ出力を有するＨＰＰＳ（高出力プラズマ）装置を使用して、１．０
〜１．５ｍｍの厚さの保護層を施した。装置にはオンライン制御システムを備え
て、溶射パラメータを正確に維持し、酸化を防いだ。
【００６１】 ２か月後に、この方法で形成した保護層を試験し、層表面に腐食と摩耗による
破壊痕跡は無かった。層の動作寿命は９か月であった。
【００６２】例６ 直径２０ｍｍ、長さ５００ｍｍの真空ポンプのピストンに、耐摩耗および耐食
層を形成できた。使用した材料は、重量比で８０％の（Ｆｅ3Ｏ4）と２０％のＮ
ｉ3Ａｌの組成の凝集溶射粉末で、粒子サイズは５μｍよりも大きく、４５μｍ
よりも小さいものであった。
【００６３】 オンライン制御システムを備えた４０ＫＷ出力のＬＰＰＳ装置を使用してコー
ティングを施した。
【００６４】 後の使用において、この方法で形成したコーティングは従来の一般的ピストン
に比較して非常に良好な結果を示した。
【図面の簡単な説明】
【図１】 プラズマ装置のオンライン制御および監視システムを示す。
【図２】 溶射法における赤外線サーモグラフィ（ＩＴＧ）および高速高温測定法（ＨＳ
Ｐ）のための装置を示す。
【図３】 赤外線サーモグラフイ（ＩＴＧ）に関する概略図である。
【図４】 高速高温測定法（ＨＳＰ）のための装置を示す。
【図５】 高速高温測定法（ＨＳＰ）のための他の装置を示す。
【図６】 レーザドップラー流速計（ＬＤＡ）の実施形態を示す。
【図７】 飛翔中の粒子形状測定（ＰＳＩ＝粒子形状イメージング）に関する概略図であ
る。
【図８】 飛翔中の粒子温度測定（ＰＴＭ＝粒子温度測定）を示す。
【図９】 粒子温度および速度の測定に関する概略図を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ， ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ Ｕ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ， ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，Ｌ Ｕ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ， ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，Ｕ Ｇ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ

Claims (30)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 溶射により基材上に耐食および耐摩耗層を形成する材料であ
    って、少なくとも２０重量％、好ましくは３０重量％よりも多いマグネタイト（
    Ｆｅ3Ｏ4および／またはＦｅＦｅ2Ｏ4）を含む材料。
  2. 【請求項２】 請求項１において、 純粋マグネタイトからなる材料。
  3. 【請求項３】 請求項１において、 マグネタイトと少なくとも１つの他の金属材料とからなる材料。
  4. 【請求項４】 請求項１において、 マグネタイトと少なくとも１つの金属間化合物とからなる材料。
  5. 【請求項５】 請求項１において、 単数もしくは複数の炭化物、単数もしくは複数の窒化物、単数もしくは複数の
    珪化物、単数もしくは複数の硼化物、または、単数もしくは複数の酸化物を添加
    した材料。
  6. 【請求項６】 請求項１において、 金属混合物、金属間化合物、炭化物、窒化物、珪化物、硼化物および／または
    酸化物を添加した材料。
  7. 【請求項７】 請求項１または３において、 マグネタイトと、５０重量％まで、好ましくは４０重量％まで添加されたＣｒ
    、ＣｒＮｉまたはフェライト鋼とからなる材料。
  8. 【請求項８】 請求項１または５において、 マグネタイトと、Ｗ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ、ＴｉまたはＶの炭化物とから
    なる材料。
  9. 【請求項９】 請求項８において、 マグネタイトと、３０重量％まで、好ましくは２０重量％まで添加された炭化
    タングステンおよび／または炭化クロムとからなる材料。
  10. 【請求項１０】 請求項１または５において、 マグネタイトと酸化クロムとの混合物である材料。
  11. 【請求項１１】 請求項１０において、 前記酸化クロムの割合が、１〜４０重量％、好ましくは５〜３０重量％である
    材料。
  12. 【請求項１２】 請求項１ないし１１のいずれかにおいて、 粉末の溶射材料であって、その粒子サイズが、０．０５〜１５０μｍ、好まし
    くは０．１〜１２０μｍである材料。
  13. 【請求項１３】 請求項１ないし１２のいずれかにおいて、 充填体がマグネタイトを含み、シースが合金を含むワイヤー溶射材料の形状を
    した充填ワイヤーである材料。
  14. 【請求項１４】 請求項１ないし１３のいずれかにおいて、 噴霧乾燥により粉末材料混合物から形成され、良好な流動性をもつ粉末粒子で
    ある材料。
  15. 【請求項１５】 請求項１ないし３のいずれかにおいて、 凝集処理により粉末材料混合物から形成され、混合物の分離が防止された粉末
    粒子である材料。
  16. 【請求項１６】 請求項１ないし１５のいずれかにおいて酸化鉄を主成分と
    する材料を使用し、溶射により基材上に耐食および耐摩耗層を形成する方法であ
    って、 前記材料からの前記層の形成をオンライン監視および制御システムにより監視
    する方法。
  17. 【請求項１７】 請求項１６において、 コーティング方法として、オンライン制御のフレーム溶射法、特に高速フレー
    ム溶射法を用いる方法。
  18. 【請求項１８】 請求項１６において、 コーティング方法として、オンライン制御のフレーム溶射法、特に、空気中も
    しくは真空中のプラズマ溶射法、高速プラズマ溶射法（ＨＰＰＳ）またはシュラ
    ウドプラズマ溶射法（ＳＰＳ）を用いる方法。
  19. 【請求項１９】 請求項１６において、 コーティング方法として、オンライン制御のワイヤーフレーム溶射法またはオ
    ンライン制御のアークワイヤー溶射法を用いる方法。
  20. 【請求項２０】 請求項１６ないし１９のいずれかにおいて、 溶射ジェット（１０）に向けられたＩＴＧカメラ（１８）、ＬＤＡレーザ（２
    ２）とＬＤＡ検出器（２０）およびＨＳＰヘッド（２４）を用いることにより、
    オンライン監視および制御を行う方法。
  21. 【請求項２１】 請求項１６ないし１９のいずれかにおいて、 溶射フレーム中の粒子速度を測定することにより、オンライン監視および制御
    を行う方法。
  22. 【請求項２２】 請求項１６ないし１９のいずれかまたは請求項２１におい
    て、 レーザドップラー流速計で、レーザデバイス（６２）から放射され、光透過シ
    ステム（６４）で２つの部分ビーム（６０a、６０b）に分割されるビーム（６０
    ）を用い、溶射フレーム中の粒子速度を測定することにより、オンライン監視お
    よび制御を行う方法。
  23. 【請求項２３】 請求項１６ないし１９のいずれかにおいて、 高速高温測定法を用いて溶射フレーム中の粒子速度を測定することにより、オ
    ンライン監視および制御を行う方法。
  24. 【請求項２４】 請求項１６ないし１９、２３のいずれかにおいて、 赤外線サーモグラフィを用いて溶射フレーム中の粒子速度を測定することによ
    り、オンライン監視および制御を行う方法。
  25. 【請求項２５】 請求項１６ないし１９のいずれかにおいて、 ガスの測定量を分析することにより、オンライン監視および制御を行う方法。
  26. 【請求項２６】 請求項１６ないし１９のいずれかにおいて、 プラズマガスの測定量を分析することにより、オンライン監視および制御を行
    う方法。
  27. 【請求項２７】 請求項１６ないし１９のいずれかにおいて、 測定した電流−電圧特性を評価することにより、オンライン監視および制御を
    行う方法。
  28. 【請求項２８】 請求項１６ないし１９のいずれかにおいて、 溶射フレームに供給される粉末の量を測定することにより、オンライン監視お
    よび制御を行う方法。
  29. 【請求項２９】 請求項１７ないし２８のいずれかにおいて、 コーティング方法として、空気をプラズマガスとして用いるオンライン制御の
    プラズマ溶射法を用いる方法。
  30. 【請求項３０】 請求項１７ないし２８のいずれかにおいて、 コーティング方法として、オンライン制御の水安定化プラズマ溶射法を用いる
    方法。
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