JP2012193441A - 耐熱合金溶射粉末材料およびその製造方法 - Google Patents
耐熱合金溶射粉末材料およびその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2012193441A JP2012193441A JP2011059969A JP2011059969A JP2012193441A JP 2012193441 A JP2012193441 A JP 2012193441A JP 2011059969 A JP2011059969 A JP 2011059969A JP 2011059969 A JP2011059969 A JP 2011059969A JP 2012193441 A JP2012193441 A JP 2012193441A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat
- mass
- resistant alloy
- alloy
- powder material
- 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.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Chemically Coating (AREA)
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
Abstract
【解決手段】0.5〜10mass%のW、20mass%以下のCrを含有し、残部がNiであるNi−W−Cr耐熱合金、あるいはNi−W−Cr−(Pおよび/B)合金からなり、かつ粒径が6〜70μmの大きさである高温用途材被覆用の耐熱合金溶射粉末材料とそれを製造する方法。
【選択図】図1
Description
(1)溶融ガラスとの摩擦係数が小さく、滑り性が良好であること。
(2)耐高温摩耗性に優れ、初期の性能を長期間維持できること。
(3)汚れが付着しにくく、また溶融ガラスを汚染しないこと。
(4)保守点検が容易で再生が可能であること。
(5)経済的であること。
(1)特許文献1〜5には、成形用プランジャー表面やガラス塊搬送部材の表面に、自溶合金や炭化物(Cr3C2)、酸化物セラミック粒子を用いたサーメット溶射皮膜を被覆する方法、特許文献6〜7には、溶融ガラス塊の供給用治具の表面に、窒化物や炭化物、酸化膜などを被覆形成する方法などが開示されている。
(2)また、特許文献8には、CVD法あるいはPVD法によるTiNやTiCN、TiB2、SiCなどの薄膜を被覆する技術が開示されている。
(1)粒径が5〜60μmの、Ni粒子またはCr含有量が20mass%以下のNi−Cr合金粒子を、NiおよびWを含む金属塩の他、ヒドラジン(NH2・NH2)を還元剤として含むめっき液中に浸漬し無電解めっき処理を施して、それらの表面にNiとWとを析出させて被覆することにより、粒径が6〜70μmの、Ni−W耐熱合金粒子またはNi−W−Cr耐熱合金粒子を得る方法。
(2)粒径が5〜60μmの、Ni粒子またはCr含有量が20mass%以下で残部NiからなるNi−Cr合金粒子を、NiおよびWを含む金属塩の他、次亜リン酸ナトリウム、ジエチル・アミン・ボラン化合物または水素化硼素化合物から選ばれるいずれか1種以上の還元剤を含むめっき液中に浸漬して無電解めっき処理を行うことにより、それぞれの粒子の表面にNi−W−P合金、Ni−W−B合金またはNi−W−P−B合金膜を析出させて被覆し、粒径が6〜70μmの、Ni−W−P、Ni−W−B、Ni−W−P/BまたはNi−W−Cr−(Pおよび/またはB)耐熱合金粒子を得る方法。
本発明の耐熱合金溶射粉末材料は、下記の溶融ガラスとの剥離性に優れたNiとWなどの化学成分を含む耐熱合金から構成されている。
(イ)0.5〜10mass%W、20mass%未満のCr、残部NiからなるNi−W−Cr耐熱合金、
(ロ)0.5〜10mass%W、20mass%未満のCr、Pおよび/またはBをそれぞれ7mass%以下、残部NiからなるNi−W−Cr―(Pおよび/またはB)耐熱合金、
上記(イ)、(ロ)に示す耐熱合金は、Ni、またはCr含有量が20mass%未満のNi−Cr合金をマトリックスとし、このマトリックス合金にWを0.5〜10mass%を含有させるか、さらに、PおよびBのいずれか一方または両方をそれぞれ7mass%以下、好ましくはそれぞれ1〜7mass%含有させてなものである。
(イ)次亜リン酸ナトリウム(NaH2PO2)の使用:この場合、NiやWの析出とともに、1〜13mass%程度のPが共析する。
(ロ)ジエチル・アミン・ボラン化合物((CH3)NHBH4)または、水素化硼素化合物(NaHB4)の使用:この場合、NiやWの析出とともに1〜8mass%程度のBが共析する。
(ハ)ヒドラジン(NH2・NH2)の使用:この場合、NiとWのみの析出となり、PやBは含まれない。
高温用途材の表面に、前記Ni−W−Cr―(Pおよび/またはB)耐熱合金を成膜にするに当たっては、大気プラズマ溶射法や減圧プラズマ溶射法、高速フレーム溶射法、爆発溶射法などがよく適用することができる。また、溶射雰囲気ガスの温度(600℃〜1800℃)を低く抑制したワームスプレー、コールドスプレーによっても成膜することができる。
本発明の耐熱合金溶射粉末材料を溶射する対象となる基材としては、鋳鉄、鋳鋼、炭素鋼、工具鋼、低合金鋼などの鉄鋼製機材が好適である。その他、Alおよびその合金、Tiおよびその合金、Mg合金などの非鉄金属をはじめ、セラミック焼結耐、焼結炭素などへの施工も可能である。
この実施例では、被処理金属粉末としてNiとNi−Cr合金を用い、その粉末の表面に析出するめっき膜の化学成分と還元剤の種類との関係を明らかにするとともに、めっき膜被覆後の溶射用粉末材料としての化学成分の表示方法について整理した。
(2)無電解めっき液:表1記載の無電解めっき液を用いたが、ヒドラジンを還元剤とするめっき液は、表1のNi−W−P液の次亜リン酸ナトリウムに代えて、ヒドラジンを5〜10ml/L添加した。めっき液の温度は60℃〜95℃であり、時間は最高10時間としたが、この間、金属の析出反応が低下するときには還元剤のみを適宜追加した。
(3)調査項目:被処理金属粉末へのめっき膜の付着状況と、そのめっき膜の主要成分の確認および被処理金属粉末の化学成分を含めた、溶射用粉末材料としての化学成分的表示の確認
(4)試験結果:試験結果を表2に要約した。この結果から明らかなように、被処理金属粉末の種類(Ni、Ni−Cr合金)に関係なく、めっき膜は均等に付着し、これらの膜はすべて鈍いながらも金属光沢を呈していた。また、金属粉末の表面に析出するめっき膜の成分は、ヒドラジン還元剤の液からは、NiとW、次亜リン酸ナトリウムの液からはNi、WとともにPが1〜13mass%の合金膜、また、ボロン化合物(ジメチル、アミン、ボラン化合物)の場合は、Ni、Wに加え、Bを1〜8mass%の合金膜が析出し、被処理金属粉末の表面に多少の凸部を示すものの、ほぼ全面に付着した。
さらに、めっき膜中のW含有量もめっき液中の金属成分濃度を変化させることによって制御できることが確認された。
この実施例では、実施例1で製造した本発明に係るNiとWを必須成分とする耐熱合金からなる溶射粉末材料を用いて、基材表面に、一般に広く採用されている3種類の溶射法によって溶射皮膜を成膜し、皮膜の表面仕上げに大きな影響を与える溶射皮膜の気孔率を調査した。
(2)供試材料:本発明に係る耐熱合金溶射粉末材料として、粒径10〜50μmのNiおよびNi−20mass%Cr合金粉末の表面に対して、実施例1と同じ無電解めっき法(ただし、還元剤として、ヒドラジン、次亜リン酸ナトリウム、ボロン化合物を使用)によって製造した粒径16〜56μmのNi:93〜90mass%、W:0.5〜10mass%、P:2〜7mass%、B:4〜7mass%、Cr:19mass%を含む耐熱合金粒子(耐熱合金溶射粉末材料)を準備した。また、比較用の溶射粉末材料として、市販の冶金的手法によって製造されたNi:80−Cr:20mass%、Ni:50mass%〜Cr:50mass%の耐熱合金粒子を用いた。
(3)溶射法と膜厚:溶射法として、上記耐熱合金溶射粉末材料を大気プラズマ溶射法(APS)、減圧プラズマ溶射法(LPS)、高速フレーム溶射法(HVOF)を用い、それぞれの方法で厚さ150μmの皮膜を形成させた。
(4)調査項目:供試皮膜の断面を切断・研磨した後、光学顕微鏡で観察するとともに、画像解析装置によって5カ所の気孔率を測定した。
(5)試験結果:試験結果を表3に要約した。この結果から明らかなように、本発明に適合する耐熱合金溶射粉末材を用いて溶射して得られた溶射皮膜の気孔率(No.1〜5)は、APS:3〜8%、LPS:0.3〜1.2%、HVOF:1〜4%の範囲内にあり、LPSの気孔率が最も少なく、次いでHVOF、APS皮膜の順であることが判明した。一方、比較例の溶射粉末材料を用いた溶射皮膜(No.6、9)の気孔率も同様な傾向と気孔率を示していることから、本発明の耐熱合金溶射粉末材料を用いた皮膜の場合、従来の皮膜と同様な方法によって、皮膜表面の仕上げ加工が可能であることが認められた。
この実施例では、NiとWを必須成分として含む耐熱合金からなる本発明に適合する溶射粉末材料を用いて形成した溶射皮膜の鋼鉄製基材への密着性を熱衝撃試験によって調査した。
(1)供試基材:供試基材として、SUS410鋼(寸法:幅50mm×長さ50mm×厚さ3.2mm)の試験片を用いた。
(2)成膜用材料:耐熱合金溶射粉末材料として、Niマトリックス粒子(粒径10〜40μm)の表面に対して、無電解めっき法(ただし、還元剤として、ヒドラジン、次亜リン酸ナトリウムと水素化硼素化合物のいずれか1以上を使用)を、適用してめっき膜を被覆したNiを80〜99mass%、Wを0.5〜10mass%、Pを5〜7mass%、Bを2mass%に調製した耐熱合金粒子を、大気プラズマ溶射法によって、基材の片面に直接、150μm厚さに形成した。
また、比較例として、Niマトリックス粒子のみ、及び硼化物粒子(W2B5、MoB2、TaB2、CrB2)のみの溶射皮膜を、基材上に大気プラズマ溶射法によって150μm厚さに形成した。
(3)試験方法:上記、溶射皮膜試験片を電気炉中で650℃×15分間加熱した後、これを炉外に取り出し、送風機の空気を流しながら、80℃以下の温度に冷却させる操作を1サイクルとし、計10サイクルの試験を繰り返した。なお、1サイクルの試験毎に、溶射皮膜の表面を拡大鏡(×8)によって観察し、“ひび割れ”や局部剥離の有無を調査した。
(4)試験結果:試験結果を表4に要約した。この結果から明らかなように、比較例のNiのみの皮膜(No.9)および硼化物粒子のみを用いた溶射皮膜(No.10〜12)は、熱衝撃サイクル5〜8回の繰り返しによって、皮膜表面に割れや局部的な剥離部が発生した。これに対して、本発明に係る耐熱合金溶射粉末材料を用いて溶射して形成された溶射皮膜(No.1〜8)は、10サイクルの熱衝撃試験によっても、割れや剥離などは認められず、良好な耐熱衝撃性を示し、基材との密着性が良好であることが判明した。
この実施例では、ガラス壜成形用用金型の表面に対して、無電解めっき法(ただし、還元剤:ヒドラジン)によって製造した本発明に係るNiとWを必須成分とする耐熱合金溶射粉末材料を用いて、実際の作業条件下における作業性を試験した。
(1)供試金型:FC200製の二つ割り状の金型の表面に、次に示す溶射皮膜を形成した。
(2)供試皮膜:本発明に適合する溶射皮膜として、Ni−20mass%Cr合金マトリックス粒子の表面にNiとWを必須成分とするめっき膜(2μm)を被覆した耐熱合金溶射粉末材料を大気プラズマ溶射法によって、200μmの厚さに形成した。また、比較例として、Wを含まないNi−50mass%Cr耐熱金属(合金)とWを2〜10mass%含むNi−25〜50mass%Cr合金の皮膜を大気プラズマ溶射法で200μmの厚さに施工したものと、Cr3C2−20mass%Ni−8mass%Crサーメットを高速フレーム溶射法で120μmの厚さに形成したものを準備した。なお、供試溶射皮膜の表面は、すべて機械的研磨法によって表面粗さRa:0.2μm以下、Rz:4μm以下の平滑な面に仕上げた。
(3)試験項目:実際の製壜プラントにおける供試皮膜の試験項目は、溶融ガラス塊の金型内部への供給状況の観察と試験後の皮膜表面の観察(ひび割れ、剥離の有無)である。
(4)試験結果:試験結果を表5に要約した。この結果から明らかなように、比較例のNiとWを含むとともに、Crを多く含む溶射粉末材料を溶射して得た耐熱合金皮膜(No.6〜8)は、溶融ガラス塊の金型内部への供給時に、入口付近で一時的に、とどまる現象が認められ、ガラス塊との摩擦抵抗が大きいことが判明した。また、試験後の皮膜表面に、少量ながら6価クロム化合物の生成が認められたことから、作業環境を汚染する可能性が懸念された。なお、炭化物サーメット皮膜(No.9)は、溶融ガラス塊との接触抵抗が少ないものの、この皮膜の表面にも6価クロム化合物の生成が認められた。この皮膜表面の6価クロム化合物は、Cr3C2成分の酸化による可能性が大きい。
Claims (4)
- 0.5〜10mass%のW、20mass%以下のCrを含有し、残部がNiであるNi−W−Cr耐熱合金からなり、かつ粒径:6〜70μmの大きさに調整されていることを特徴とする高温用途材被覆用耐熱合金溶射粉末材料。
- Niと0.5〜10mass%のW必須成分として含み、その他、20mass%以下のCr、PおよびBのいずれか少なくとも一方をそれぞれ7mass%以下含有するNi−W系耐熱合金からなり、かつ、粒径:6〜70μmの大きさに調整されていることを特徴とする高温用途材被覆用耐熱合金溶射粉末材料。
- 粒径が5〜60μmの、Ni粒子またはCr含有量が20mass%以下のNi−Cr合金粒子を、NiおよびWを含む金属塩の他、ヒドラジン(NH2・NH2)を還元剤として含むめっき液中に浸漬し無電解めっき処理を施して、それらの表面にNiとWとを析出させて被覆することにより、粒径が6〜70μmの、Ni−W耐熱合金粒子またはNi−W−Cr耐熱合金粒子を得ることを特徴とする高温用途材被覆用耐熱合金溶射粉末材料の製造方法。
- 粒径が5〜60μmの、Ni粒子またはCr含有量が20mass%以下で残部NiからなるNi−Cr合金粒子を、NiおよびWを含む金属塩の他、次亜リン酸ナトリウム、ジエチル・アミン・ボラン化合物または水素化硼素化合物から選ばれるいずれか1種以上の還元剤を含むめっき液中に浸漬して無電解めっき処理を行うことにより、それぞれの粒子の表面にNi−W−P合金、Ni−W−B合金またはNi−W−P−B合金膜を析出させて被覆し、粒径が6〜70μmの、Ni−W−P、Ni−W−B、Ni−W−P/BまたはNi−W−Cr−(Pおよび/またはB)耐熱合金粒子を得ることを特徴とする高温用途材被覆用耐熱合金溶射粉末材料の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011059969A JP5352835B2 (ja) | 2011-03-18 | 2011-03-18 | 耐熱合金溶射粉末材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011059969A JP5352835B2 (ja) | 2011-03-18 | 2011-03-18 | 耐熱合金溶射粉末材料の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012193441A true JP2012193441A (ja) | 2012-10-11 |
JP5352835B2 JP5352835B2 (ja) | 2013-11-27 |
Family
ID=47085601
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011059969A Expired - Fee Related JP5352835B2 (ja) | 2011-03-18 | 2011-03-18 | 耐熱合金溶射粉末材料の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5352835B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112708847A (zh) * | 2020-11-10 | 2021-04-27 | 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司 | 一种用于航空发动机尾喷口涂层全工序自动化制造方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5798645A (en) * | 1980-12-10 | 1982-06-18 | Hitachi Zosen Corp | Material for metallic mold for molding glass |
JPS5947020B2 (ja) * | 1982-08-27 | 1984-11-16 | 日立金属株式会社 | ガラス成形用金型材料 |
WO2010063930A1 (fr) * | 2008-12-01 | 2010-06-10 | Saint-Gobain Coating Solution | Revetement de dispositif de mise en forme de produits en verre |
-
2011
- 2011-03-18 JP JP2011059969A patent/JP5352835B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5798645A (en) * | 1980-12-10 | 1982-06-18 | Hitachi Zosen Corp | Material for metallic mold for molding glass |
JPS5947020B2 (ja) * | 1982-08-27 | 1984-11-16 | 日立金属株式会社 | ガラス成形用金型材料 |
WO2010063930A1 (fr) * | 2008-12-01 | 2010-06-10 | Saint-Gobain Coating Solution | Revetement de dispositif de mise en forme de produits en verre |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112708847A (zh) * | 2020-11-10 | 2021-04-27 | 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司 | 一种用于航空发动机尾喷口涂层全工序自动化制造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5352835B2 (ja) | 2013-11-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7377477B2 (en) | Product forming molds and methods to manufacture same | |
JP5292588B2 (ja) | 高温用途材被覆用サーメット溶射粉末材料およびその製造方法 | |
KR101411963B1 (ko) | 윤활성 코팅제 | |
TW200528213A (en) | Continuous casting mold and method of continuous casting for copper alloy | |
CN113122841B (zh) | 一种具有梯度组合结构的耐蚀耐磨涂层及其制备方法 | |
CN105377474A (zh) | 新型粉末 | |
CN104195362B (zh) | 一种高硼耐磨蚀合金制备方法 | |
López et al. | Protection of carbon steel against molten aluminum attack and high temperature corrosion using high velocity oxygen-fuel WC–Co coatings | |
Pan et al. | Corrosion and thermal fatigue behaviors of induction-clad Ni-coated TiC particle-reinforced Ni60 coating in molten aluminum alloy | |
CN104911586A (zh) | 一种在金属基材表面熔覆碳化钨覆层的方法 | |
Liu et al. | Microstructure and dry-sliding wear properties of TiC/CaF2/γ-Ni self-lubricating wear-resistant composite coating produced by co-axial powder feeding plasma transferred arc (PTA) cladding process | |
JP5843291B2 (ja) | 複合溶射皮膜 | |
JP5326121B2 (ja) | 溶融ガラス塊成形用金型およびその製造方法 | |
JP5352835B2 (ja) | 耐熱合金溶射粉末材料の製造方法 | |
JPS6117912B2 (ja) | ||
GB1593958A (en) | Coating ferrous alloys | |
JP5719399B2 (ja) | 溶融ガラス塊成形用金型およびその製造方法 | |
JP5303725B2 (ja) | 溶融ガラス塊成形用金型およびその製造方法 | |
CN104854253A (zh) | 金属陶瓷熔射粉末、熔融金属镀浴用辊和熔融金属镀浴中部件 | |
JP5808060B2 (ja) | 溶融ガラス塊成形用金型およびその製造方法 | |
JP4615099B2 (ja) | 溶融ガラス塊の搬送用部材およびその製造方法 | |
JP5352834B2 (ja) | 溶射皮膜被覆高温用途用部材およびその製造方法 | |
CN108998816A (zh) | 一种氯化铵助渗的Cr/氮化复合涂层及其制备方法 | |
CN104203565A (zh) | 带涂层的钛合金表面 | |
JPS58147552A (ja) | 複合治工具材料およびその製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130426 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130514 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130704 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130730 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130802 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |