JP2009068052A - 溶射層形成高耐食耐摩耗部材及びそれを形成する溶射層形成用粉末 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】金属母材上に金属粉末を溶射することによって金属母材表面に溶射層を形成させた耐食耐摩耗部材であって、溶射層が正方晶Mo2(Ni,Cr)B2系、正方晶Mo2(Ni,Cr,V)B2系の複ホウ化物サーメットであることを特徴とする溶射層形成高耐食耐摩耗部材。また、正方晶Mo2(Ni,Cr)B2系の複ホウ化物サーメットからなり、B:4.0〜6.5質量%、Mo:39.0〜64.0質量%、Cr:7.5〜20.0質量%、残:5質量%以上のNi及び不可避的元素からなる溶射層形成用粉末。
【選択図】なし
Description
しかし、これらのNi基の自溶性合金やCo基のステライト合金などは、母材との密着性が優れているが、その溶射層は固溶強化や析出硬化によって材料特性を改善したものであり、溶射層の耐食耐摩耗に関しては不十分な点があった。
一方、耐食耐摩耗に優れているとされるセラミックは、皮膜の多孔性に起因して溶射層に割れが発生しやすく母材からの剥離が生じやすかった。
このような事情に鑑みて、金属とセラミックの中間的特性を有するサーメットを用いた溶射皮膜が提案されている。特にWC−Coサーメット材は硬度が高いことから耐摩耗性を要求する用途で用いられているが、相手材を摩耗させるという問題点がある。
また、Ni,Mo,Wの複合ホウ化物を用いたサーメット材は相手材の摩耗を低減させるという点で用いられているが、溶融フッ素樹脂やPPSなど強腐食性ガスを発生する樹脂との接触に対する耐食耐摩耗性については問題点があった。
また、その溶射層を形成するための溶射粉末を提供することを目的とする。
(2)本発明の溶射層形成高耐食耐摩耗部材は、金属母材上に金属粉末を溶射することによって該金属母材表面に溶射層を形成させた耐食耐摩耗部材であって、該溶射層が正方晶Mo2(Ni,Cr,V)B2系の複ホウ化物サーメットであることを特徴とする。
(3)本発明の溶射層形成用粉末は、正方晶Mo2(Ni,Cr)B2系の複ホウ化物サーメットからなり、B:4.0〜6.5質量%(本明細書では、特に明記した場合以外、%は質量%)、Mo:39.0〜64.0質量%、Cr:7.5〜20.0質量%、残:5質量%以上のNi及び不可避的元素からなることを特徴とする。
(4)本発明の溶射層形成用粉末は、正方晶Mo2(Ni,Cr,V)B2系の複ホウ化物サーメットからなり、B:4.0〜6.5質量%、Mo:39.0〜64.0質量%、Cr:7.5〜20.0質量%、V:0.1〜10.0質量%、残:5質量%以上のNi及び不可避的元素からなることを特徴とする。
(5)本発明の溶射層形成用粉末は、B:7〜9質量%、Mo:60〜80質量%、Cr:7.5〜20.0質量%、残:5質量%以上のNi及び不可避的元素からなる正方晶Mo2(Ni,Cr)B2と、ハステロイCの粉末と、の混合粉末からなる溶射用粉末であって、前記正方晶Mo2(Ni,Cr)B2 の割合が35〜95質量%であることを特徴とする。
(6)本発明の溶射層形成用粉末は、B:7〜9質量%、Mo:60〜80質量%、Cr:7.5〜20.0質量%、V:0.1〜10.0質量%、残部が5質量%以上のNi及び不可避的元素からなる正方晶Mo2(Ni,Cr,V)B2と、ハステロイCの粉末と、の混合粉末からなる溶射用粉末であって、前記正方晶Mo2(Ni,Cr,V)B2 の割合が35〜95質量%であることを特徴とする。
本発明では、耐食性に優れるMo2(Ni)B2 系の複ホウ化物に、Cr又はVを添加することにより、複ホウ化物の結晶系を斜方晶から正方晶に変化させ、高強度で、なおかつ耐食性および耐熱性に優れる硬質の溶射層を形成できる。
溶射層の厚みとしては、0.05〜5mmが好適である。0.05mm未満の場合は、溶射皮膜の厚さが薄く、本発明の対象である、溶融フッ素樹脂やPPSなどの強腐食性ガスを発生する樹脂との接触する金属部材表面、例えば樹脂成形機部材などの表面に耐食耐摩耗性を付与する溶射層としての効果を期待し得ない。一方、5mmを超える場合は、溶射皮膜の厚さが厚くなり、溶射皮膜中の残留応力が高くなり溶射皮膜に割れを発生しやすくなる。
なお、上記複ホウ化物のMoの一部と、W、Nb、Zr、Ti、Ta、Hfのいずれかの一種または二種以上と、Niの一部とCo、Cr、Vの一種または二種以上で置換した複ホウ化物を製造し、結合相の組成になるようにNiなどの金属粉末を配合した粉末に、所定量の他の金属粉末を添加してもさしつかえないことは言うまでもない。
(実施例1)
実施例1では、次の工程で溶射層形成高耐食耐摩耗部材を製造する。まず、表1の試料1〜13の組成の溶射層成分になるように原料金属粉末配合し、ボールミルでの湿式粉砕した。次に、湿式粉砕した粉末をスプレードライヤーによって造粒し、
その造粒した粉末を1100℃で1時間保持し焼結し、硬質の正方晶Mo2(Ni,Cr)B2 を反応形成させた。また、焼結によって、造粒用結合剤であるパラフィンの除去とともに、溶射時に粉末が破壊しないように強度を向上させることもできる。その後、焼結完了後の造粒粉を分級して溶射層形成用の粉末を完成させた。
一方、溶射層を形成させる鉄系金属母材の表層にはショット(ホワイトアルミナ♯20)を使用し、鉄系金属母材の表面を粗面化した。
METALLIZING EQUIPMENT CO. PVT. LTD社製のHIPOJET-2100であり、これを用いて以下の条件で溶射を行った。
溶射距離(基材と溶射ガンの距離):250mm
酸素圧力 :8.0kg/cm2
プロパン圧力 :6.0kg/cm2
これに対し、比較例1のNi基自溶性合金を溶射した溶射層は溶融フッ素樹脂を接触させたところ表面が変色して使用できなかった。
実施例2では次の工程で溶射層形成高耐食耐摩耗部材を製造した。すなわち、実施例2においては、焼結による硬質合金形成工程がなく、予め準備した硬質粉にバインダー粉を混合する。
先ず、Mo:71.8%、B:8.0%、Cr:15.0%、残部がNiとなるように原料粉末を配合した。これらを混合したものをボールミルで湿式粉砕し乾燥して、1250℃で1時間熱処理し、正方晶Mo2(Ni,Cr)B2 の単体粉末を作成し、それにバインダーとなる耐食組成の粉末を添加した。
本実施例では、表2の試料14〜17の組成の溶射層成分になるように、耐食組成の粉末として、ハステロイC(組成=Ni:54.0、Mo:16.0、Cr:15.5、Fe:6.0、W:4.0、V:0.3、C:0.01)の粉末を添加した。さらに、正方晶Mo2(Ni,Cr)B2 の単体粉末とハステロイC粉末を混合したものをボールミルで湿式粉砕した。
次に、湿式粉砕した粉末をスプレードライヤーによって造粒し、その造粒した粉末を、実施例1よりも低い温度の900℃で1時間保持し焼結した。焼結によって、造粒用結合剤であるパラフィンの除去とともに、溶射時に粉末が破壊しないように強度を向上させることができる。その後、焼結完了後の造粒粉を分級して溶射層形成用の粉末を完成させた。
METALLIZING EQUIPMENT CO. PVT. LTD社製のHIPOJET-2100であり、これを用いて以下の条件で溶射を行った。
溶射距離(基材と溶射ガンの距離):250mm
酸素圧力 :8.0kg/cm2
プロパン圧力 :6.0kg/cm2
実施例3では次の工程で溶射層形成高耐食耐摩耗部材を製造した。すなわち、溶射用粉末の製造工程においては実施例2と同様であるが、溶射用粉末の組成において異なる。
先ず、Mo:71.8%、B:8.0%、Cr:10.0%、V:5.0%、残部がNiとなるように原料粉末を配合した。これらを混合したものをボールミルで湿式粉砕したものを乾燥して、1250℃で1時間熱処理し、正方晶Mo2(Ni,Cr,V)B2 の単体粉末を作成し、それにバインダーとなる耐食組成の粉末添加した。
本実施例では、表3の試料18〜21の組成の溶射層成分になるように、耐食組成の粉末として、ハステロイC
(組成=Ni:54.0、Mo:16.0、Cr:15.5、Fe:6.0、W:4.0、V:0.3、C:0.01)の粉末を添加した。
さらに、正方晶Mo2(Ni,Cr,V)B2 の単体粉末とハステロイC粉末を混合したものをボールミルで湿式粉砕した。
次に、湿式粉砕した粉末をスプレードライヤーによって造粒し、その造粒した粉末を、実施例1よりも低い温度の900℃で1時間保持し焼結した。焼結によって、造粒用結合剤であるパラフィンの除去とともに、溶射時に粉末が破壊しないように強度を向上させることができる。その後、焼結完了後の造粒粉を分級して溶射層形成用の粉末を完成させた。
切削工具、刃物、鍛造型、熱間および温間工具、ロール材、メカニカルシールなどのポンプ部品、高腐食環境下の射出成形機用部品など、高強度耐摩耗材料として広い用途に適用可能であり、産業上の利用可能性が極めて高い。
Claims (6)
- 金属母材上に金属粉末を溶射することによって該金属母材表面に溶射層を形成させた耐食耐摩耗部材であって、
該溶射層が正方晶Mo2(Ni,Cr)B2系の複ホウ化物サーメットであることを特徴とする溶射層形成高耐食耐摩耗部材。 - 金属母材上に金属粉末を溶射することによって該金属母材表面に溶射層を形成させた耐食耐摩耗部材であって、
該溶射層が正方晶Mo2(Ni,Cr,V)B2系の複ホウ化物サーメットであることを特徴とする溶射層形成高耐食耐摩耗部材。 - 正方晶Mo2(Ni,Cr)B2系の複ホウ化物サーメットからなり、
B:4.0〜6.5質量%、Mo:39.0〜64.0質量%、Cr:7.5〜20.0質量%、残:5質量%以上のNi及び不可避的元素からなる溶射層形成用粉末。 - 正方晶Mo2(Ni,Cr,V)B2系の複ホウ化物サーメットからなり、
B:4.0〜6.5質量%、Mo:39.0〜64.0質量%、Cr:7.5〜20.0質量%、V:0.1〜10.0質量%、残:5質量%以上のNi及び不可避的元素からなる溶射層形成用粉末。 - B:7〜9質量%、Mo:60〜80質量%、Cr:7.5〜20.0質量%、残:5質量%以上のNi及び不可避的元素からなる正方晶Mo2(Ni,Cr)B2と、ハステロイCの粉末と、の混合粉末からなる溶射用粉末であって、
前記正方晶Mo2(Ni,Cr)B2 の割合が35〜95質量%である溶射層形成用粉末。 - B:7〜9質量%、Mo:60〜80質量%、Cr:7.5〜20.0質量%、V:0.1〜10.0質量%、残部が5質量%以上のNi及び不可避的元素からなる正方晶Mo2(Ni,Cr,V)B2と、ハステロイCの粉末と、の混合粉末からなる溶射用粉末であって、
前記正方晶Mo2(Ni,Cr,V)B2 の割合が35〜95質量%である溶射層形成用粉末。
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