JP2006283105A - 炉内構造物被覆用溶射被膜およびその形成方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 Cr:5〜35mass%を含み、残部がCoおよび不可避的不純物からなる合金中に、希土類酸化物を含有する安定化ZrO2もしくは部分安定化ZrO2,ZrB2およびY2O3のいずれか1種または2種以上を5〜80mass%分散させてなるアンダーコートと、希土類酸化物を含有する安定化ZrO2もしくは部分安定化ZrO2からなるオーバーコートとからなることを特徴とする炉内構造物被覆用溶射被膜。
【選択図】 なし
Description
Coは、高温で優れた耐熱性を有するため、アンダーコートの母材のベース金属として用いる。しかし、Coは単体では、高温強度が低くて耐酸化性にも乏しく、炉内ガス成分と反応してCoの内部酸化が起こり、その結果、結合強度が低下して、溶射被膜の剥離を生じる可能性が高い。そこで、炉内ガス成分との反応を防止するために、保護酸化皮膜を生成する元素として、Crを下記の範囲で添加し、耐剥離性を改善する。ここで、Co−Cr系合金のみでは、まだ高温強度が不足する場合には、さらに、Ni,W,Mo,VおよびCを下記の範囲で添加し、高温強度および硬度を向上させてもよい。
Niは、高温強度を向上する元素であり、25mass%以下の範囲で添加することができる。Niを添加する場合の含有量は、3mass%未満では十分な高温強度の向上効果が得られないので、3mass%以上が好ましい。一方、25mass%を超えると、Co含有量が少なくなり、逆に、高温での強度不足を生じる場合がある。そのため、Niを添加する場合には、3〜25mass%の範囲で添加することが好ましい。
好ましくは、2mass%以下である。
アンダーコートの上に形成されるオーバーコートは、希土類酸化物を添加し安定化したZrO2あるいは部分安定化したZrO2からなる溶射被膜とする。
ZrO2は、鋼板表面に生成した酸化スケールとの反応性が低く、耐ピックアップ性が良好であるためである。ただし、このZrO2は、純度が高い場合には、体積変化を伴う単斜晶−正方晶の相変態により、異常膨張収縮を起こすという欠点がある。この異常膨張収縮は、Y2O3やCeO2等の希土類酸化物を添加して安定化し、変態を防止することにより回避することができる。安定化するための希土類酸化物の含有量は、Y2O3では、2mass%以上、CeO2では、5mass%以上である。しかし、多量に添加すると、耐熱衝撃性が低下するので、好ましくは、Y2O3は、5〜20mass%、CeO2は、10〜30mass%の範囲で添加するのが好ましい。
本発明の、溶射被膜を形成する方法は、ハースロール等の炉内構造物の基材表面に、Cr:5〜35mass%を含み、さらに必要に応じて、Ni:25mass%以下、W:25mass%以下、C:3mass%以下、Si:1.5mass%以下、Mo:6mass%以下、V:2.0mass%以下のうちから選ばれる1種または2種以上を含み、残部がCoおよび不可避的不純物からなる合金粉末と、希土類酸化物を含有する安定化ZrO2もしくは部分安定化ZrO2,ZrB2およびY2O3のいずれか1種または2種以上を、全体に対して5〜80mass%混合した溶射複合材料を溶射してアンダーコートを形成し、そのアンダーコート上に、希土類酸化物を含有する安定化ZrO2もしくは部分安定化ZrO2を溶射してオーバーコートを形成する。溶射被膜を溶射する方法は、従来公知の方法を用いることができ、例えば、フレーム溶射(高速フレーム溶射を含む)、アーク溶射、プラズマ溶射、爆発溶射などを好適に用いることができる。
<耐ピックアップ性試験>
耐ピックアップ性試験は、上記試験片2枚を1組とし、1枚の試験片の溶射被膜の上に、FeO:50vol%,MnO:50vol%からなるピックアップ源の粉末を厚さ1.0mmの厚さに散布し、この上に、もう1枚の試験片を溶射被膜が向かい合うように重ねて1組の試験材とし、この試験材に2kgの荷重を負荷した状態で、1000℃に維持された炉中に100hr、還元雰囲気中に保持し、その後、炉から取り出して室温まで冷却し、2枚の試験片を引き剥がした。この引き剥がした表面すなわちピックアップ源が付着した表面を、0.7MPaのエアブロー処理して軽度に付着したピックアップ源を除去し、この処理によってもなお除去されずにピックアップ源が付着している面積率(%)を測定した。このような測定を各条件で3ずつ行い、その面積率の平均値から耐ピックアップ性を評価した。
<耐熱衝撃試験>
上記耐ピックアップ性試験片と同じ溶射被膜を形成した試験片を各3個ずつ準備し、これらを1000℃に加熱された炉中で30分間、大気雰囲気で加熱保持した後、水中に投入して急冷する熱衝撃試験を繰り返して行い、表面に形成された溶射被覆層の剥離が生じるまでの加熱冷却回数を測定し、3つの試験片の平均回数から耐熱衝撃性すなわち耐剥離性を評価した。
Claims (4)
- Cr:5〜35mass%を含み、残部がCoおよび不可避的不純物からなる合金中に、希土類酸化物を含有する安定化ZrO2もしくは部分安定化ZrO2,ZrB2およびY2O3のいずれか1種または2種以上を5〜80mass%分散させてなるアンダーコートと、希土類酸化物を含有する安定化ZrO2もしくは部分安定化ZrO2からなるオーバーコートとからなることを特徴とする炉内構造物被覆用溶射被膜。
- 前記合金は、さらに、Ni:25mass%以下、W:25mass%以下、C:3mass%以下、Si:1.5mass%以下、Mo:6mass%以下、V:2.0mass%以下のうちから選ばれる1種または2種以上を含むことを特徴とする請求項1に記載の炉内構造物被覆用溶射被膜。
- 基材表面に、Cr:5〜35mass%を含み、残部がCoおよび不可避的不純物からなる合金と、希土類酸化物を含有する安定化ZrO2もしくは部分安定化ZrO2,ZrB2およびY2O3のいずれか1種または2種以上を5〜80mass%とからなる複合溶射材料を溶射してアンダーコートを形成し、そのアンダーコート上に、希土類酸化物を含有する安定化ZrO2もしくは部分安定化ZrO2を溶射してオーバーコートを形成することを特徴とする炉内構造物被覆用溶射被膜の形成方法。
- 前記合金は、さらに、Ni:25mass%以下、W:25mass%以下、C:3mass%以下、Si:1.5mass%以下、Mo:6mass%以下、V:2.0mass%以下のうちから選ばれる1種または2種以上を含むことを特徴とする請求項3に記載の炉内構造物被覆用溶射被膜の形成方法。
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