JP2011017079A - 溶射用粉末及び溶射皮膜の形成方法 - Google Patents
溶射用粉末及び溶射皮膜の形成方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2011017079A JP2011017079A JP2010125811A JP2010125811A JP2011017079A JP 2011017079 A JP2011017079 A JP 2011017079A JP 2010125811 A JP2010125811 A JP 2010125811A JP 2010125811 A JP2010125811 A JP 2010125811A JP 2011017079 A JP2011017079 A JP 2011017079A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thermal
- granulated
- powder
- particles
- sintered cermet
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C24/00—Coating starting from inorganic powder
- C23C24/02—Coating starting from inorganic powder by application of pressure only
- C23C24/04—Impact or kinetic deposition of particles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
- B22F1/06—Metallic powder characterised by the shape of the particles
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C29/00—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
- C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
- C23C4/06—Metallic material
- C23C4/067—Metallic material containing free particles of non-metal elements, e.g. carbon, silicon, boron, phosphorus or arsenic
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F2999/00—Aspects linked to processes or compositions used in powder metallurgy
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
Abstract
【課題】硬度及び耐摩耗性に優れた溶射皮膜を形成するのに適した溶射用粉末を提供する。
【解決手段】本発明の溶射用粉末は、造粒−焼結サーメット粒子からなる。造粒−焼結サーメット粒子の平均粒子径は5〜25μmである。造粒−焼結粒子は50MPa以上の圧縮強度を有する。150グラムの溶射用粉末をスポット溶射したときに得られる溶射皮膜の最大厚さを同溶射皮膜の輪郭線上に両端を有する線分の長さのうち最大のもので除することにより得られる値として定義する造粒−焼結サーメット粒子の直進性の値は0.25以上である。造粒−焼結サーメット粒子の平均アスペクト比は、好ましくは1.25以下である。溶射用粉末は、好ましくは高速フレーム溶射又はコールドスプレー溶射により溶射皮膜を形成する用途で使用される。
【選択図】なし
【解決手段】本発明の溶射用粉末は、造粒−焼結サーメット粒子からなる。造粒−焼結サーメット粒子の平均粒子径は5〜25μmである。造粒−焼結粒子は50MPa以上の圧縮強度を有する。150グラムの溶射用粉末をスポット溶射したときに得られる溶射皮膜の最大厚さを同溶射皮膜の輪郭線上に両端を有する線分の長さのうち最大のもので除することにより得られる値として定義する造粒−焼結サーメット粒子の直進性の値は0.25以上である。造粒−焼結サーメット粒子の平均アスペクト比は、好ましくは1.25以下である。溶射用粉末は、好ましくは高速フレーム溶射又はコールドスプレー溶射により溶射皮膜を形成する用途で使用される。
【選択図】なし
Description
本発明は、造粒−焼結サーメット粒子からなる溶射用粉末、及びその溶射用粉末を用いた溶射皮膜の形成方法に関する。
サーメットからなる溶射皮膜が各種産業分野において利用されており、そのような溶射皮膜のさらなる性能の向上を目指した溶射用粉末の開発が盛んに行われているが(例えば、特許文献1参照)、溶射皮膜に対する硬度及び耐摩耗性向上の要求は依然として高い。
そこで本発明の目的は、硬度及び耐摩耗性に優れた溶射皮膜を形成するのに適した溶射用粉末を提供することにある。また本発明の別の目的は、その溶射用粉末を用いた溶射皮膜の形成方法を提供することにある。
本願発明者は、上記の目的を達成するために、溶射用粉末から形成される溶射皮膜の特性を左右する因子として溶射時の溶射用粉末中の粒子の直進性に特に着目して鋭意研究を進めた。本発明は、その結果として完成するに至ったものである。
本発明の第1の態様では、造粒−焼結サーメット粒子からなる溶射用粉末が提供される。造粒−焼結サーメット粒子の平均粒子径は5〜25μmである。造粒−焼結サーメット粒子は50MPa以上の圧縮強度を有する。150グラムの溶射用粉末をスポット溶射したときに得られる溶射皮膜の最大厚さを同溶射皮膜の輪郭線上に両端を有する線分の長さのうち最大のもので除することにより得られる値として定義する造粒−焼結サーメット粒子の直進性の値(straight ratio)は0.25以上である。
造粒−焼結サーメット粒子の平均アスペクト比は1.25以下であることが好ましい。造粒−焼結サーメット粒子を構成する一次粒子の平均粒子径は6.0μm以下であることが好ましい。造粒−焼結サーメット粒子を構成する金属一次粒子の個数平均径を同じ金属一次粒子の体積平均径で除することにより得られる値として定義する分散性の値は0.40以下であることが好ましい。造粒−焼結サーメット粒子は1000MPa以下の圧縮強度を有することが好ましい。造粒−焼結サーメット粒子の平均フラクタル次元値は1.075以下であることが好ましい。
本発明の第2の態様では、上記第1の態様の溶射用粉末を高速フレーム溶射又はコールドスプレー溶射して溶射皮膜を形成する溶射皮膜の形成方法が提供される。すなわち、上記第1の態様の溶射用粉末は、好ましくは高速フレーム溶射又はコールドスプレー溶射により溶射皮膜を形成する用途で使用される。
本発明によれば、硬度及び耐摩耗性に優れた溶射皮膜を形成するのに適した溶射用粉末、及びその溶射用粉末を用いた溶射皮膜の形成方法が提供される。
以下、本発明の一実施形態を説明する。
本実施形態の溶射用粉末は、造粒−焼結サーメット粒子からなる。この溶射用粉末は、例えば、高速空気燃料(HVAF)溶射や高速酸素燃料(HVOF)溶射などの高速フレーム溶射によりサーメット溶射皮膜を形成する用途で用いられる。
本実施形態の溶射用粉末は、造粒−焼結サーメット粒子からなる。この溶射用粉末は、例えば、高速空気燃料(HVAF)溶射や高速酸素燃料(HVOF)溶射などの高速フレーム溶射によりサーメット溶射皮膜を形成する用途で用いられる。
溶射用粉末中に含まれる造粒−焼結サーメット粒子は、セラミックス微粒子及び金属微粒子が互いに凝集してなる複合粒子であり、セラミックス微粒子と金属微粒子の混合物を造粒して得られる造粒物(顆粒)を焼結することにより製造される。セラミックス微粒子は、例えば、炭化タングステンや炭化クロムなどの炭化物からなる粒子、あるいはホウ化モリブデンやホウ化クロムなどのホウ化物からなる粒子、あるいは窒化アルミニウムなどの窒化物からなる粒子、あるいはケイ化物からなる粒子、あるいは酸化物からなる粒子であってもよいし、これらの粒子の任意の組み合わせであってもよい。金属微粒子は、例えば、コバルトやニッケル、鉄、クロムなどの金属単体からなる粒子、あるいは金属合金からなる粒子であってもよいし、これらの粒子の任意の組み合わせであってもよい。
造粒−焼結サーメット粒子中の金属微粒子の含有量は、5〜40体積%であること(換言すれば、造粒−焼結サーメット粒子中のセラミックス微粒子の含有量が60〜95体積%であること)が好ましい。
溶射用粉末は、以下に定義する造粒−焼結サーメット粒子の直進性の値について0.25という下限を有する。直進性の値は、150グラムの溶射用粉末を基材上にスポット溶射したときに得られる溶射皮膜の最大厚さを同溶射皮膜の輪郭線上に両端を有する線分の長さのうち最大のもので除することにより得られる値である。この直進性の値は、溶射用粉末が溶射時に基材に向けて直進する程度を示す指標となるものであり、値が大きいほどより多くの造粒−焼結サーメット粒子が溶射時に基材に向けて直進することを示す。直進性の値が大きくなるにつれて、単位量の溶射用粉末から溶射皮膜が形成される効率、すなわち付着効率(溶射歩留まり)は向上する傾向がある。また、溶射用粉末から形成される溶射皮膜の硬度及び耐摩耗性が向上する傾向もある。これは、直進性の値が高い造粒−焼結サーメット粒子は溶射時に効率よく加速を受けて、その結果、より高速度で基材上に衝突するためと考えられる。この点、造粒−焼結サーメット粒子の直進性の値が0.25以上である溶射用粉末は、所要の硬度及び耐摩耗性を有する溶射皮膜を形成するうえで特に有利である。溶射皮膜の硬度及び耐摩耗性のさらなる向上という点からは、造粒−焼結サーメット粒子の直進性の値は0.27以上であることが好ましく、より好ましくは0.30以上である。
造粒−焼結サーメット粒子の平均粒子径(体積平均径)の下限は5μmである。造粒−焼結サーメット粒子の平均粒子径が大きくなるにつれて、溶射用粉末中に含まれる溶射中に過溶融するおそれのある微小な遊離粒子の量が少なくなる結果、いわゆるスピッティングの発生が起こりにくくなる傾向がある。スピッティングとは、過溶融した溶射用粉末が溶射機のノズルの内壁に付着堆積してできる堆積物が溶射用粉末の溶射中に同内壁から脱落して溶射皮膜に混入する現象であり、溶射皮膜の性能を低下させる要因となる。この点、造粒−焼結サーメット粒子の平均粒子径が5μm以上である場合には、溶射用粉末の溶射時のスピッティングの発生を実用上特に好適なレベルにまで抑制することが容易となる。スピッティング発生のさらなる抑制という点からは、造粒−焼結サーメット粒子の平均粒子径は8μm以上であることが好ましく、より好ましくは10μm以上である。
造粒−焼結サーメット粒子の平均粒子径の上限は25μmである。造粒−焼結サーメット粒子の平均粒子径が小さくなるにつれて、溶射用粉末から形成される溶射皮膜の緻密度が増す結果、溶射皮膜の硬度及び耐摩耗性は向上する傾向がある。この点、造粒−焼結サーメット粒子の平均粒子径が25μm以下である場合には、所要の硬度及び耐摩耗性を有する溶射皮膜を溶射用粉末から形成するうえで特に有利である。溶射皮膜の硬度及び耐摩耗性のさらなる向上という点からは、造粒−焼結サーメット粒子の平均粒子径は20μm以下であることが好ましく、より好ましくは15μm以下である。
造粒−焼結サーメット粒子の平均アスペクト比の上限は、好ましくは1.25、より好ましくは1.20、さらに好ましくは1.15である。なお、アスペクト比は、造粒−焼結サーメット粒子の外形形状に最も近似する楕円球の長軸の長さを同楕円球の短軸の長さで除することにより得られる値として定義される。平均アスペクト比が小さくなるにつれて、溶射用粉末の付着効率は向上する傾向がある。また、溶射用粉末から形成される溶射皮膜の硬度及び耐摩耗性が向上する傾向もある。これは、アスペクト比が小さい造粒−焼結サーメット粒子は溶射時に効率よく加速を受けて、その結果、より高速度で基材上に衝突するためと考えられる。この点、造粒−焼結サーメット粒子の平均アスペクト比が1.25以下、さらに言えば1.20以下である場合には、もっと言えば1.15以下である場合には、溶射皮膜の硬度及び耐摩耗性を実用上特に好適なレベルにまで向上させることが容易となる。
造粒−焼結サーメット粒子の平均フラクタル次元値は、好ましくは1.075以下、より好ましくは1.070以下、さらに好ましくは1.060以下、最も好ましくは1.050以下である。平均フラクタル次元値とは、造粒−焼結サーメット粒子表面の凹凸度を定量化した値であり、平均アスペクト比と同様、造粒−焼結サーメット粒子の形状を示す指標の一つである。造粒−焼結サーメット粒子表面の凹凸度が高いほど、換言すれば造粒−焼結サーメット粒子の形状が複雑であるほど、造粒−焼結サーメット粒子の平均フラクタル次元値は大きくなる。なお、平均フラクタル次元値は、1以上2未満の範囲内の値をとる。造粒−焼結サーメット粒子の平均フラクタル次元値が1.075以下、さらに言えば1.070以下、1.060以下又は1.050以下である場合には、溶射皮膜の硬度及び耐摩耗性を実用上特に好適なレベルにまで向上させることが容易となる。
造粒−焼結サーメット粒子の圧縮強度の下限は50MPaである。圧縮強度の高い造粒−焼結サーメット粒子は崩壊しにくい。そのため、圧縮強度の高い造粒−焼結サーメット粒子からなる溶射用粉末では、溶射前に造粒−焼結サーメット粒子が崩壊することにより溶射中に過溶融するおそれのある微小な遊離粒子が生じることが抑制される結果、スピッティングの発生が起こりにくくなる傾向がある。この点、造粒−焼結サーメット粒子の圧縮強度が50MPa以上である場合には、溶射用粉末の溶射時のスピッティングの発生を実用上特に好適なレベルにまで抑制することが容易となる。スピッティング発生のさらなる抑制という点からは、造粒−焼結サーメット粒子の圧縮強度は80MPa以上であることが好ましく、より好ましくは100MPa以上である。
造粒−焼結サーメット粒子の圧縮強度の上限は、好ましくは1000MPa、より好ましくは800MPa、さらに好ましくは600MPaである。圧縮強度の低い造粒−焼結サーメット粒子は、溶射時に熱源による加熱を受けて容易に軟化又は溶融する。そのため、圧縮強度の低い造粒−焼結サーメット粒子からなる溶射用粉末では、付着効率が向上する傾向がある。この点、造粒−焼結サーメット粒子の圧縮強度が1000MPa以下、さらに言えば800MPa以下、もっと言えば600MPa以下である場合には、溶射用粉末の付着効率を実用上特に好適なレベルにまで向上することが容易となる。
造粒−焼結サーメット粒子を構成する一次粒子(セラミック一次粒子及び金属一次粒子の両方を含む)の平均粒子径(定方向平均径)の上限は、好ましくは6.0μm、より好ましくは5.0μm、さらに好ましくは4.5μmである。一次粒子の平均粒子径が6.0μm以下、さらに言えば5.0μm以下、もっと言えば4.5μm以下である場合には、造粒−焼結サーメット粒子の平均粒子径を25μm以下及び平均アスペクト比を1.25以下にコントロールすることが容易となる。
造粒−焼結サーメット粒子中の金属一次粒子は、以下に定義する分散性の値の上限が好ましくは0.40、より好ましくは0.30、さらに好ましくは0.25である。分散性の値は、造粒−焼結サーメット粒子を構成する金属一次粒子の個数平均径を同じ金属一次粒子の体積平均径で除することにより得られる値である。この分散性の値は、造粒−焼結サーメット粒子中で金属一次粒子が分散する程度を示す指標となるものであり、値が小さいほど造粒−焼結サーメット粒子中で金属一次粒子がより一様に分散していることを示す。分散性の値が0.40以下、さらに言えば0.30以下、もっと言えば0.25以下である場合には、造粒−焼結サーメット粒子の平均アスペクト比を1.25以下にコントロールすることが容易となる。
本実施形態によれば、以下の利点が得られる。
本実施形態の溶射用粉末は、造粒−焼結サーメット粒子の平均粒子径が5〜25μmと小さく、かつ造粒−焼結サーメット粒子の直進性の値が0.25以上と大きく、かつ造粒−焼結サーメット粒子の圧縮強度が50MPa以上と高いため、所要の硬度及び耐摩耗性を有する溶射皮膜を高い付着効率で溶射用粉末から形成するうえで極めて有利である。従って、本実施形態の溶射用粉末は、硬度及び耐摩耗性に優れた溶射皮膜を高い付着効率で形成するのに適するものである。
本実施形態の溶射用粉末は、造粒−焼結サーメット粒子の平均粒子径が5〜25μmと小さく、かつ造粒−焼結サーメット粒子の直進性の値が0.25以上と大きく、かつ造粒−焼結サーメット粒子の圧縮強度が50MPa以上と高いため、所要の硬度及び耐摩耗性を有する溶射皮膜を高い付着効率で溶射用粉末から形成するうえで極めて有利である。従って、本実施形態の溶射用粉末は、硬度及び耐摩耗性に優れた溶射皮膜を高い付着効率で形成するのに適するものである。
前記実施形態は次のように変更してもよい。
・ 溶射用粉末中の造粒−焼結サーメット粒子は、不可避不純物あるいは添加剤などのセラミックス及び金属以外の成分を含有してもよい。
・ 溶射用粉末中の造粒−焼結サーメット粒子は、不可避不純物あるいは添加剤などのセラミックス及び金属以外の成分を含有してもよい。
・ 溶射用粉末は、造粒−焼結サーメット粒子以外の成分を含有してもよい。ただし、造粒−焼結サーメット粒子以外の成分の含有量はできるだけ少ないことが好ましい。
・ 溶射用粉末は、コールドスプレーやウォームスプレーのような比較的低温の溶射プロセス、あるいはプラズマ溶射のような比較的高温の溶射プロセスなどの高速フレーム溶射以外の溶射法を使用して溶射皮膜を形成する用途で使用されてもよい。
・ 溶射用粉末は、コールドスプレーやウォームスプレーのような比較的低温の溶射プロセス、あるいはプラズマ溶射のような比較的高温の溶射プロセスなどの高速フレーム溶射以外の溶射法を使用して溶射皮膜を形成する用途で使用されてもよい。
コールドスプレーとは、溶射用粉末の融点又は軟化温度よりも低い温度に加熱した作動ガスを超音速にまで加速し、その加速した作動ガスにより溶射用粉末を固相のまま高速で基材に衝突させることにより皮膜を形成する技術である。比較的高温の溶射プロセスの場合、一般に、融点又は軟化温度以上にまで加熱された溶射用粉末が基材に吹き付けられるため、基材の材質や形状によっては基材の熱変質や変形が起こることがある。そのため、あらゆる材質及び形状の基材に対して皮膜を形成することができるわけではなく、基材の材質及び形状が制限されるという欠点がある。また、溶射用粉末を融点又は軟化温度以上にまで加熱する必要があるために、装置も大型になり、施工場所等の条件が限られてくる。それに対し、コールドスプレー溶射は比較的低温で行われるため、基材の熱変質や変形を起こしにくく、また装置によっては比較的高温の溶射プロセスと比較して小型ですむという利点がある。さらに、使用する作動ガスが燃焼ガスではないために安全性に優れ、現地施工での利便性が高いという利点もある。
一般的に、コールドスプレーは、作動ガス圧により高圧型と低圧型に分類される。すなわち、作動ガス圧の上限が1MPaである場合を低圧型コールドスプレーといい、作動ガス圧の上限が5MPaである場合を高圧型コールドスプレーという。高圧型コールドスプレーでは、主としてヘリウムガスや窒素ガスもしくはそれらの混合ガス等の不活性ガスが作動ガスとして使用される。低圧型コールドスプレーでは、高圧型コールドスプレーで使用されるのと同じ種類のガス、あるいは圧縮空気が作動ガスとして使用される。
高圧型コールドスプレーにより溶射皮膜を形成する用途で前記実施形態の溶射用粉末を使用する場合、作動ガスは、好ましくは0.5〜5MPa、より好ましくは0.7〜5MPa、さらに好ましくは1〜5MPa、最も好ましくは1〜4MPaの圧力でコールドスプレー装置に供給されて、好ましくは100〜1000℃、より好ましくは300〜1000℃、さらに好ましくは500〜1000℃、最も好ましくは500〜800℃にまで加熱される。溶射用粉末は、好ましくは1〜200g/分、さらに好ましくは10〜100g/分の供給速度でもって作動ガスと同軸方向から作動ガスに供給される。スプレー時、コールドスプレー装置のノズル先端から基材までの距離(溶射距離)は、5〜100mmであることが好ましく、より好ましくは10〜50mmであり、コールドスプレー装置のノズルのトラバース速度は、好ましくは10〜300mm/秒、より好ましくは10〜150mm/秒である。また、形成する溶射皮膜の膜厚は、好ましくは50〜1000μmであり、より好ましくは100〜500μmである。
一方、主としてヘリウムガスや窒素ガスもしくはそれらの混合ガス等の不活性ガスを作動ガスとして使用する低圧型コールドスプレーにより溶射皮膜を形成する用途で前記実施形態の溶射用粉末を使用する場合、作動ガスは、好ましくは0.3〜0.6MPa、より好ましくは0.4〜0.6MPaの圧力でコールドスプレー装置に供給されて、好ましくは100〜540℃、より好ましくは250〜540℃、最も好ましくは400〜540℃にまで加熱される。溶射用粉末は、好ましくは1〜100g/分、さらに好ましくは10〜100g/分の供給速度でもって作動ガスと同軸方向から作動ガスに供給される。スプレー時、コールドスプレー装置のノズル先端から基材までの距離は、5〜100mmであることが好ましく、より好ましくは10〜40mmであり、コールドスプレー装置のノズルのトラバース速度は、好ましくは5〜300mm/秒、より好ましくは5〜150mm/秒である。また、形成する溶射皮膜の膜厚は、好ましくは50〜1000μmであり、より好ましくは100〜500μm、最も好ましくは100〜300μmである。
また、主として圧縮空気を作動ガスとして使用する低圧型コールドスプレーにより溶射皮膜を形成する用途で前記実施形態の溶射用粉末を使用する場合には、作動ガスは、好ましくは0.3〜1MPa、より好ましくは0.5〜1MPa、最も好ましくは0.7〜1MPaの圧力でコールドスプレー装置に供給されて、好ましくは100〜600℃、より好ましくは250〜600℃、最も好ましくは400〜600℃にまで加熱される。溶射用粉末は、好ましくは1〜200g/分、さらに好ましくは10〜100g/分の供給速度でもって作動ガスと同軸方向から作動ガスに供給される。スプレー時、コールドスプレー装置のノズル先端から基材までの距離は、5〜100mmであることが好ましく、より好ましくは10〜40mmであり、コールドスプレー装置のノズルのトラバース速度は、好ましくは5〜300mm/秒、より好ましくは5〜150mm/秒である。また、形成する溶射皮膜の膜厚は、好ましくは50〜1000μmであり、より好ましくは100〜500μm、最も好ましくは100〜300μmである。
次に、実施例及び比較例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。
実施例1〜10及び比較例1〜9の溶射用粉末として12体積%のコバルトと残部の炭化タングステンとからなる各種の造粒−焼結サーメット粒子を用意し、これを表1に示す第1の条件でそれぞれ溶射することにより厚さ200μmの溶射皮膜を形成した。
実施例1〜10及び比較例1〜9の溶射用粉末として12体積%のコバルトと残部の炭化タングステンとからなる各種の造粒−焼結サーメット粒子を用意し、これを表1に示す第1の条件でそれぞれ溶射することにより厚さ200μmの溶射皮膜を形成した。
実施例11及び比較例10,11の溶射粉末として25体積%の鉄基合金と残部の炭化タングステンとからなる各種の造粒−焼結サーメット粒子を用意し、これを表2に示す第2の条件でそれぞれ溶射することにより溶射皮膜を形成した。
実施例12及び比較例12の溶射粉末として12体積%のコバルトと残部の炭化タングステンとからなる各種の造粒−焼結サーメット粒子を用意し、これを表3に示す第3の条件でそれぞれ溶射することにより溶射皮膜を形成した。
実施例13及び比較例13〜15の溶射粉末として25体積%の鉄基合金と残部の炭化タングステンとからなる各種の造粒−焼結サーメット粒子を用意し、これを表4に示す第4の条件でそれぞれ溶射することにより溶射皮膜を形成した。
表5〜8の“造粒−焼結サーメット粒子の平均アスペクト比”欄には、実施例1〜13及び比較例1〜15の各溶射用粉末に含まれる造粒−焼結サーメット粒子の平均アスペクト比を、走査型電子顕微鏡画像の解析により測定した結果を示す。
表5〜8の“造粒−焼結サーメット粒子の圧縮強度”欄には、実施例1〜13及び比較例1〜15の各溶射用粉末に含まれる造粒−焼結サーメット粒子の圧縮強度を測定した結果を示す。具体的には、式:σ=2.8×L/π/d2に従って算出される造粒−焼結サーメット粒子の圧縮強度σ[MPa]を示す。上式中、Lは臨界荷重[N]を表し、dは溶射用粉末の平均粒子径[mm]を表す。臨界荷重は、一定速度で増加する圧縮荷重を圧子で造粒−焼結サーメット粒子に加えたときに、圧子の変位量が急激に増加する時点において造粒−焼結サーメット粒子に加えられた圧縮荷重の大きさである。この臨界荷重の測定には、(株)島津製作所製の微小圧縮試験装置“MCTE−500”を使用した。
表5〜8の“一次粒子の平均粒子径”欄には、実施例1〜13及び比較例1〜15の各溶射用粉末に含まれる造粒−焼結サーメット粒子を構成する一次粒子の平均粒子径(定方向平均径)を、走査型電子顕微鏡を用いて測定した結果を示す。
表5〜8の“金属一次粒子の分散性”欄には、実施例1〜13及び比較例1〜15の各溶射用粉末に含まれる造粒−焼結サーメット粒子中の金属一次粒子の個数平均径を同じ金属一次粒子の体積平均径で除することにより得られる値が0.40以下であるか否かを示す。
表5〜8の“直進性”欄には、実施例1〜13及び比較例1〜15の各溶射用粉末150グラムをスポット溶射したときに得られた溶射皮膜の最大厚さを同溶射皮膜の輪郭線上に両端を有する線分の長さのうち最大のもので除することにより得られる値を示す。
表5〜8の“平均フラクタル次元値”欄には、実施例1〜13及び比較例1〜15の各溶射用粉末に含まれる造粒−焼結サーメット粒子の平均フラクタル次元値を測定した結果を示す。平均フラクタル次元値の測定は、具体的には、各例の溶射用粉末に含まれる造粒−焼結サーメット粒子のうち平均粒子径±3μm内の大きさの粒子径を有する5つの粒子についての走査型電子顕微鏡による二次電子像(倍率1000〜2000倍)に基づいて、株式会社日本ローバーの画像解析ソフトImage-Pro Plusを用いてディバイダー法により行った。
表5の“溶射機のバレル長さ”欄には、実施例1〜10及び比較例1〜9の各溶射用粉末を溶射するときに使用したHVOF溶射機のバレル長さを示す。
表5の“付着効率”欄には、実施例1〜10及び比較例1〜9の各溶射用粉末から形成された溶射皮膜の重量を、溶射した溶射用粉末の重量で除することにより得られる値を百分率で示す。同欄中の“−”は成膜できなかったことを表す。
表5の“付着効率”欄には、実施例1〜10及び比較例1〜9の各溶射用粉末から形成された溶射皮膜の重量を、溶射した溶射用粉末の重量で除することにより得られる値を百分率で示す。同欄中の“−”は成膜できなかったことを表す。
表5の“スピッティング”欄には、実施例1〜10及び比較例1〜9の各溶射用粉末を5分間連続して溶射したときのスピッティング発生の有無を示す。
表6〜8の“溶射皮膜の膜厚”欄には、実施例11〜13及び比較例10〜15の各溶射用粉末から形成された溶射皮膜の膜厚を示す。なお、表4中には示していないが、実施例1〜6,8〜10及び比較例1〜9の溶射用粉末から形成された溶射皮膜の膜厚はいずれも200μmである。
表6〜8の“溶射皮膜の膜厚”欄には、実施例11〜13及び比較例10〜15の各溶射用粉末から形成された溶射皮膜の膜厚を示す。なお、表4中には示していないが、実施例1〜6,8〜10及び比較例1〜9の溶射用粉末から形成された溶射皮膜の膜厚はいずれも200μmである。
表5〜8の“溶射皮膜の硬度”欄には、実施例1〜13及び比較例1〜15の各溶射用粉末から形成された溶射皮膜のビッカース硬度(Hv0.2)を、株式会社島津製作所製の微小硬度測定器HMV−1で測定した結果を示す。同欄中の“−”は成膜できなかったことを表し、“剥離”は成膜後すぐに剥離してしまい測定できなかったことを表す。
表5の“溶射皮膜の耐摩耗性”欄には、スガ摩耗試験機を用いたJIS H8682-1に準ずる往復運動平面摩耗試験(abrasive wheel wear test)による実施例1〜10及び比較例1〜9の各溶射用粉末から形成された溶射皮膜の摩耗体積量を、同じ往復運動平面摩耗試験による炭素鋼SS400の摩耗体積量で除することにより得られる値を示す。同欄中の“−”は成膜できなかったことを表す。
Claims (8)
- 造粒−焼結サーメット粒子からなる溶射用粉末であって、
前記造粒−焼結サーメット粒子の平均粒子径は5〜25μmであり、
前記造粒−焼結サーメット粒子は50MPa以上の圧縮強度を有し、
150グラムの溶射用粉末をスポット溶射したときに得られる溶射皮膜の最大厚さを同溶射皮膜の輪郭線上に両端を有する線分の長さのうち最大のもので除することにより得られる値として定義する前記造粒−焼結サーメット粒子の直進性の値が0.25以上であることを特徴とする溶射用粉末。 - 前記造粒−焼結サーメット粒子の平均アスペクト比が1.25以下である請求項1に記載の溶射用粉末。
- 前記造粒−焼結サーメット粒子を構成する一次粒子の平均粒子径が6.0μm以下である請求項1又は2に記載の溶射用粉末。
- 造粒−焼結サーメット粒子を構成する金属一次粒子の個数平均径を同じ金属一次粒子の体積平均径で除することにより得られる値として定義する分散性の値が0.40以下である請求項1〜3のいずれか一項に記載の溶射用粉末。
- 前記造粒−焼結サーメット粒子は1000MPa以下の圧縮強度を有する請求項1〜4のいずれか一項に記載の溶射用粉末。
- 前記造粒−焼結サーメット粒子の平均フラクタル次元値が1.075以下である請求項1〜5のいずれか一項に記載の溶射用粉末。
- 請求項1〜6のいずれか一項に記載の溶射用粉末を高速フレーム溶射して溶射皮膜を形成することを特徴とする溶射皮膜の形成方法。
- 請求項1〜6のいずれか一項に記載の溶射用粉末をコールドスプレー溶射して溶射皮膜を形成することを特徴とする溶射皮膜の形成方法。
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010125811A JP2011017079A (ja) | 2009-06-10 | 2010-06-01 | 溶射用粉末及び溶射皮膜の形成方法 |
DE112010002444T DE112010002444T5 (de) | 2009-06-10 | 2010-06-04 | Pulver zum thermischen Spritzen und ein Verfahren zum Bilden eines thermischenSpritzbelages |
US13/318,313 US20120042807A1 (en) | 2009-06-10 | 2010-06-04 | Powder for thermal spraying and method for forming thermal-spray deposit |
CN2010800231665A CN102439192A (zh) | 2009-06-10 | 2010-06-04 | 用于热喷涂的粉末及形成热喷涂沉积的方法 |
PCT/JP2010/059520 WO2010143594A1 (ja) | 2009-06-10 | 2010-06-04 | 溶射用粉末及び溶射皮膜の形成方法 |
TW099118437A TW201103883A (en) | 2009-06-10 | 2010-06-07 | Thermal spray powder and method for forming thermal spray coating |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009139346 | 2009-06-10 | ||
JP2010125811A JP2011017079A (ja) | 2009-06-10 | 2010-06-01 | 溶射用粉末及び溶射皮膜の形成方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011017079A true JP2011017079A (ja) | 2011-01-27 |
Family
ID=43308849
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010125811A Pending JP2011017079A (ja) | 2009-06-10 | 2010-06-01 | 溶射用粉末及び溶射皮膜の形成方法 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20120042807A1 (ja) |
JP (1) | JP2011017079A (ja) |
CN (1) | CN102439192A (ja) |
DE (1) | DE112010002444T5 (ja) |
TW (1) | TW201103883A (ja) |
WO (1) | WO2010143594A1 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012188677A (ja) * | 2011-03-08 | 2012-10-04 | Fujimi Inc | 溶射用粉末 |
JPWO2013176058A1 (ja) * | 2012-05-21 | 2016-01-12 | 株式会社フジミインコーポレーテッド | サーメット粉体物 |
JP2017066465A (ja) * | 2015-09-29 | 2017-04-06 | 株式会社フジミインコーポレーテッド | 溶射用粉末及び溶射皮膜の形成方法 |
JP2017168337A (ja) * | 2016-03-17 | 2017-09-21 | 日本碍子株式会社 | ナトリウム−硫黄電池用の正極集電体を生産する方法及びナトリウム−硫黄電池を生産する方法 |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9682892B2 (en) * | 2013-03-13 | 2017-06-20 | Fujimi Incorporated | Powder for thermal spraying, thermal sprayed coating, and method for forming thermal sprayed coating |
US9458534B2 (en) | 2013-10-22 | 2016-10-04 | Mo-How Herman Shen | High strain damping method including a face-centered cubic ferromagnetic damping coating, and components having same |
US10023951B2 (en) | 2013-10-22 | 2018-07-17 | Mo-How Herman Shen | Damping method including a face-centered cubic ferromagnetic damping material, and components having same |
US20150111061A1 (en) * | 2013-10-22 | 2015-04-23 | Mo-How Herman Shen | High strain damping method including a face-centered cubic ferromagnetic damping coating, and components having same |
CN108115147A (zh) * | 2017-12-04 | 2018-06-05 | 中国兵器科学研究院宁波分院 | 一种冷喷涂用全密实、高松装密度球形钼粉的制备方法 |
CN108500275B (zh) * | 2018-04-18 | 2019-11-26 | 西安交通大学 | 一种高致密度与低残余应力的零件增材制造设备及方法 |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06122955A (ja) * | 1992-03-06 | 1994-05-06 | Idemitsu Kosan Co Ltd | 真球状溶射粉末の製造方法 |
JPH08311635A (ja) * | 1995-05-12 | 1996-11-26 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | 高速粉末式フレーム溶射用タングステンカーバイト系サーメット粉末 |
JP2000113192A (ja) * | 1998-10-08 | 2000-04-21 | Minolta Co Ltd | 3次元形状データの解析方法および記録媒体 |
DE19945318C2 (de) * | 1999-09-22 | 2001-12-13 | Hartmetall Beteiligungs Gmbh | Verfahren zur Herstellung sphäroidisierter Hartstoffpulver |
JP2003105517A (ja) * | 2001-09-28 | 2003-04-09 | Fujimi Inc | コンクリートの保護および補修工法 |
JP4119667B2 (ja) * | 2002-04-12 | 2008-07-16 | トーカロ株式会社 | 複合サーメット粉末およびその製造方法 |
JP4346883B2 (ja) * | 2002-09-30 | 2009-10-21 | 株式会社フジミインコーポレーテッド | 溶射用粉末 |
JP2004353046A (ja) * | 2003-05-29 | 2004-12-16 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | 硼化物サーメット系溶射用粉末 |
JP4399248B2 (ja) * | 2003-12-25 | 2010-01-13 | 株式会社フジミインコーポレーテッド | 溶射用粉末 |
JP4885445B2 (ja) * | 2004-12-21 | 2012-02-29 | 株式会社フジミインコーポレーテッド | 溶射用粉末 |
JP5039346B2 (ja) * | 2006-09-12 | 2012-10-03 | 株式会社フジミインコーポレーテッド | 溶射用粉末及び溶射皮膜 |
JP2008231527A (ja) * | 2007-03-22 | 2008-10-02 | Shinshu Univ | コールドスプレー用粉末及び皮膜形成方法 |
-
2010
- 2010-06-01 JP JP2010125811A patent/JP2011017079A/ja active Pending
- 2010-06-04 CN CN2010800231665A patent/CN102439192A/zh active Pending
- 2010-06-04 DE DE112010002444T patent/DE112010002444T5/de not_active Withdrawn
- 2010-06-04 WO PCT/JP2010/059520 patent/WO2010143594A1/ja active Application Filing
- 2010-06-04 US US13/318,313 patent/US20120042807A1/en not_active Abandoned
- 2010-06-07 TW TW099118437A patent/TW201103883A/zh unknown
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012188677A (ja) * | 2011-03-08 | 2012-10-04 | Fujimi Inc | 溶射用粉末 |
JPWO2013176058A1 (ja) * | 2012-05-21 | 2016-01-12 | 株式会社フジミインコーポレーテッド | サーメット粉体物 |
JP2017150090A (ja) * | 2012-05-21 | 2017-08-31 | 株式会社フジミインコーポレーテッド | サーメット粉体物及び溶射皮膜の形成方法 |
JP2017066465A (ja) * | 2015-09-29 | 2017-04-06 | 株式会社フジミインコーポレーテッド | 溶射用粉末及び溶射皮膜の形成方法 |
JP2017168337A (ja) * | 2016-03-17 | 2017-09-21 | 日本碍子株式会社 | ナトリウム−硫黄電池用の正極集電体を生産する方法及びナトリウム−硫黄電池を生産する方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2010143594A1 (ja) | 2010-12-16 |
US20120042807A1 (en) | 2012-02-23 |
DE112010002444T5 (de) | 2012-10-25 |
CN102439192A (zh) | 2012-05-02 |
TW201103883A (en) | 2011-02-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2011017079A (ja) | 溶射用粉末及び溶射皮膜の形成方法 | |
JP5399954B2 (ja) | 溶射用粉末 | |
US9394598B2 (en) | Powder for thermal spraying and process for formation of sprayed coating | |
TWI661058B (zh) | 新穎粉末 | |
JP5058645B2 (ja) | 溶射用粉末、溶射皮膜及びハースロール | |
JP3952252B2 (ja) | 溶射用粉末およびそれを用いた高速フレーム溶射方法 | |
JP4399248B2 (ja) | 溶射用粉末 | |
JP2008231527A (ja) | コールドスプレー用粉末及び皮膜形成方法 | |
WO2005118185A1 (en) | Wear resistant alloy powders and coatings | |
JP2012188677A (ja) | 溶射用粉末 | |
JP2012112012A (ja) | Hvaf溶射用粉末及び溶射皮膜の形成方法 | |
JP5748820B2 (ja) | 溶射用粉末、溶射方法、溶射皮膜の製造方法、及び溶射皮膜 | |
CN114774827A (zh) | 一种金属陶瓷涂层及其制备方法和应用 | |
CN113699478A (zh) | 一种在锂电池生产用轧辊表面制备碳化钨涂层的方法 | |
JP2004124129A (ja) | 溶射用粉末 | |
Rodriguez et al. | Effect of heat treatment on properties of nickel hard surface alloy deposited by HVOF | |
JP6618749B2 (ja) | 溶射用粉末及び溶射皮膜の形成方法 | |
JP2018165402A (ja) | ピストンリング及びその製造方法 | |
JP4547253B2 (ja) | 溶射用粉末 | |
JP5996305B2 (ja) | 溶射用サーメット粉末及びその製造方法 | |
KR102479133B1 (ko) | 내마모 코팅용 분말 및 이를 이용한 코팅 방법 | |
CN117364077A (zh) | 一种铜基激光熔覆材料、粉体、涂层和制备方法 | |
CN104846318A (zh) | 一种Fe-SiC-TiO2纳米涂层材料及其制备方法 | |
JP2014034724A (ja) | 溶射用サーメット粉末 | |
KR20040020327A (ko) | 텅스텐-카바이드 고속화염용사 방법 |