JP2016089207A - 溶射用粉末、溶射皮膜、皮膜、及び溶融金属浴中ロール - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の溶射用粉末は、W及びMoから選ばれる第1の元素と、Co、Ni及びFeから選ばれる第2の元素と、C及びBから選ばれる第3の元素と、Al及びMgから選ばれる第4の元素とを構成元素として含有し、第2の元素を20モル%以上の量で含有する。溶射用粉末中の第2の元素に対する第4の元素のモル比は0.05以上0.5以下である。溶射用粉末は、Co、Ni又はFeと、Wと、Cとを含んだ結晶相、あるいは、Co、Ni又はFeと、W又はMoと、Bとを含んだ結晶相を有する。溶射用粉末のX線回折スペクトル上のCo、Ni又はFeに帰属するピークの強度は、同じX線回折スペクトル上に現れる最大ピークの強度の0.1倍以下である。
【選択図】図1
Description
本発明の第3の態様では、溶融金属浴中で使用されるロールであって、前記溶射皮膜が表面に設けられているロールが提供される。
以下、本発明の第1の実施形態を説明する。第1の実施形態では、亜鉛などの溶融金属浴中で使用されるシンクロールやサポートロールなどのロールの表面に皮膜を形成する用途で例えば使用される溶射用粉末が提供される。
前記溶射用粉末は、タングステン(W)及びモリブデン(Mo)から選ばれる第1の元素と、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)及び鉄(Fe)から選ばれる第2の元素と、炭素(C)及びホウ素(B)から選ばれる第3の元素と、アルミニウム(Al)及びマグネシウム(Mg)から選ばれる第4の元素とを構成元素として含有する。前記溶射用粉末は、第1の元素としてW及びMoのうちいずれか一方だけを含有するものであってもよいし、両方を含有するものであってもよい。前記溶射用粉末は、第2の元素としてCo、Ni及びFeのうちいずれか1つだけを含有するものであってもよいし、2つだけを含有するものであってもよいし、3つ全てを含有するものであってもよい。前記溶射用粉末は、第3の元素としてC及びBのうちいずれか一方だけを含有するものであってもよいし、両方を含有するものであってもよい。前記溶射用粉末は、第4の元素としてAl及びMgのうちいずれか一方だけを含有するものであってもよいし、両方を含有するものであってもよい。
前記溶射用粉末中の第1の元素(W、Mo)の量はまた、75モル%以下であることが好ましく、より好ましくは70モル%以下である。
前記溶射用粉末中の第3の元素(C、B)の量はまた、5モル%以下であることが好ましく、より好ましくは4.5モル%以下である。
前記溶射用粉末は、Co、Ni又はFeと、Wと、Cとを含んだ第1の結晶相を有する。あるいは、Co、Ni又はFeと、W又はMoと、Bとを含んだ第2の結晶相を有する。前記溶射用粉末は、第1の結晶相と第2の結晶相の両方を有するものであってもよい。また、前記溶射用粉末は、第2の結晶相として、Co、Ni又はFeと、Wと、Bとを含んだ結晶相と、Co、Ni又はFeと、Moと、Bとを含んだ結晶相のうちいずれか一方だけを含むものであってよいし、両方を含むものであってもよい。
前記溶射用粉末は、例えば、炭化タングステン(WC)からなる炭化物粒子と、ホウ化タングステン(WB)又はホウ化モリブデン(MoB)からなるホウ化物粒子と、Co、Ni又はFeからなる第1の金属粒子と、Al又はMgからなる第2の金属粒子とを混合して得られる原料粉末を造粒及び焼結して製造される。ホウ化物粒子は、WB粒子とMoB粒子の組み合わせであってもよい。第1の金属粒子は、Co粒子、Ni粒子及びFe粒子のうちの2つの組み合わせであってもよいし、3つの組み合わせであってもよい。また、第1の金属粒子は、Co、Ni及びFeから選ばれる少なくとも1つを含有する合金粒子であってもよい。第2の金属粒子は、Al粒子とMg粒子の組み合わせであってもよい。
原料粉末中のホウ化物粒子に対する炭化物粒子のモル比はまた、3.5以下であることが好ましく、より好ましくは3以下である。
・ 第1の実施形態の溶射用粉末中に構成元素として含まれるCo、Ni又はFeの大部分又は全部は、遊離状態ではなく、他の元素と結合して存在している。これは、前記溶射用粉末中に同じく構成元素として含まれるAl又はMgの働きによるものと推測される。溶射用粉末中の遊離の金属が、溶射用粉末を溶射して得られる皮膜中でも遊離の状態のまま残ると、皮膜の耐溶融金属性が低下するおそれがある。これは、皮膜中の遊離の金属が溶融金属浴中の金属成分と高い親和性を有することが原因と推測される。この点、第1の実施形態の溶射用粉末は遊離の金属を全く又はほとんど含まないため、耐溶融金属性に優れた皮膜の形成に適しているといえる。第1の実施形態の溶射用粉末を溶射して得られる皮膜が優れた耐溶融金属性を有する理由はこのように推定されるが、本発明はこれによって限定して解釈されるものではない。
次に、本発明の第2及び第3の実施形態を説明する。第2の実施形態では、亜鉛などの溶融金属浴中で使用されるシンクロールやサポートロールなどのロールの表面に設けられるのに適した皮膜が提供される。また、第3の実施形態では、第2の実施形態の皮膜が表面に設けられた溶融金属浴中ロールが提供される。
前記皮膜は、W及びMoから選ばれる第1の元素と、Co、Ni及びFeから選ばれる第2の元素と、C及びBから選ばれる第3の元素と、Al及びマグネシウムから選ばれる第4の元素とを構成元素として含有する。前記皮膜は、第1の元素としてW及びMoのうちいずれか一方だけを含有するものであってもよいし、両方を含有するものであってもよい。前記皮膜は、第2の元素としてCo、Ni及びFeのうちいずれか1つだけを含有するものであってもよいし、2つだけを含有するものであってもよいし、3つ全てを含有するものであってもよい。前記皮膜は、第3の元素としてC及びBのうちいずれか一方だけを含有するものであってもよいし、両方を含有するものであってもよい。前記皮膜は、第4の元素としてAl及びMgのうちいずれか一方だけを含有するものであってもよいし、両方を含有するものであってもよい。
前記皮膜中の第1の元素(W,Mo)の量はまた、75モル%以下であることが好ましく、より好ましくは70モル%以下である。
前記皮膜中の第3の元素(C,B)の量はまた、5モル%以下であることが好ましく、より好ましくは4.5モル%以下である。
前記皮膜は、Co、Ni又はFeと、Wと、Cとを含んだ第1の結晶相を有する。あるいは、Co、Ni又はFeと、W又はMoと、Bとを含んだ第2の結晶相を有する。前記皮膜は、第1の結晶相と第2の結晶相の両方を有するものであってもよい。また、前記皮膜は、第2の結晶相として、Co、Ni又はFeと、Wと、Bとを含んだ結晶相と、Co、Ni又はFeと、Moと、Bとを含んだ結晶相のうちいずれか一方だけを含むものであってよいし、両方を含むものであってもよい。
前記皮膜は、例えば、第1の実施形態の溶射用粉末を溶射することにより形成される。前記溶射用粉末を溶射する方法は、高速酸素燃料溶射(HVOF)や高速空気燃料溶射(HVAF)のような高速フレーム溶射であることが好ましい。
・ 第2の実施形態の皮膜中に構成元素として含まれるCo、Ni又はFeの大部分又は全部は、遊離状態ではなく、他の元素と結合して存在している。これは、前記皮膜中に同じく構成元素として含まれるAl又はMgの働きによるものと推測される。皮膜中に遊離の金属が存在すると、皮膜の耐溶融金属性が低下するおそれがある。これは、皮膜中の遊離の金属が溶融金属浴中の金属成分と高い親和性を有することが原因と推測される。この点、第2の実施形態の皮膜は遊離の金属を全く又はほとんど含まないため、耐溶融金属性に優れる。第2の実施形態の皮膜が優れた耐溶融金属性を有する理由はこのように推定されるが、本発明はこれによって限定して解釈されるものではない。
・ 第1実施形態の溶射用粉末は、溶融金属浴中ロールの表面に皮膜を形成する以外の用途で使用されてもよい。
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。
WC粒子と、WB粒子と、Co粒子とを混合し、造粒及び焼結することにより、比較例1の溶射用粉末を調製した。WC粒子と、WB粒子又はMoB粒子と、Co粒子、Ni粒子又はFe粒子と、Al粒子又はMg粒子とを混合し、造粒及び焼結することにより、実施例1〜6,8〜10及び比較例2〜8の溶射用粉末を調製した。WC粒子と、Co粒子と、Al粒子とを混合し、造粒及び焼結することにより、実施例7の溶射用粉末を調製した。各溶射用粉末の詳細を表1に示す。
表1中の“第1の金属粒子”欄には、各溶射用粉末の調製時に使用した第1の金属粒子(Co粒子、Ni粒子又はFe粒子)の種類及び量(質量%及びモル%)を示す。
表1中の“第2の金属/第1の金属”欄には、各溶射用粉末中のCo、Ni又はFeに対するAl又はMgのモル比を示す。
Claims (5)
- タングステン及びモリブデンから選ばれる第1の元素と、コバルト、ニッケル及び鉄から選ばれる第2の元素と、炭素及びホウ素から選ばれる第3の元素と、アルミニウム及びマグネシウムから選ばれる第4の元素とを構成元素として含有する溶射用粉末であって、
溶射用粉末は第2の元素を20モル%以上の量で含有し、
溶射用粉末中の第2の元素に対する第4の元素のモル比は0.05以上0.5以下であり、
溶射用粉末は、コバルト、ニッケル又は鉄と、タングステンと、炭素とを含んだ結晶相、あるいは、コバルト、ニッケル又は鉄と、タングステン又はモリブデンと、ホウ素とを含んだ結晶相を有し、
溶射用粉末のX線回折スペクトル上のコバルト、ニッケル又は鉄に帰属するピークの強度は、同じX線回折スペクトル上に現れるピークのうち強度が最大であるピークの強度の0.1倍以下である、溶射用粉末。 - 請求項1に記載の溶射用粉末を溶射して得られる溶射皮膜。
- 溶融金属浴中で使用されるロールであって、請求項2に記載の溶射皮膜が表面に設けられているロール。
- タングステン及びモリブデンから選ばれる第1の元素と、コバルト、ニッケル及び鉄から選ばれる第2の元素と、炭素及びホウ素から選ばれる第3の元素と、アルミニウム及びマグネシウムから選ばれる第4の元素とを構成元素として含有する皮膜であって、
皮膜は第2の元素を20モル%以上の量で含有し 、
皮膜中の第2の元素に対する第4の元素のモル比は0.05以上0.5以下であり、
皮膜は、コバルト、ニッケル又は鉄と、タングステンと、炭素とを含んだ結晶相、あるいは、コバルト、ニッケル又は鉄と、タングステン又はモリブデンと、ホウ素とを含んだ結晶相を有し、
皮膜のX線回折スペクトル上にコバルト、ニッケル又は鉄に帰属するピークが検出されない、皮膜。 - 溶融金属浴中で使用されるロールであって、請求項4に記載の皮膜が表面に設けられているロール。
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