JP2018040023A - 浴中機器用部材 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明は、連続溶融金属めっき材製造装置における溶融金属浴中機器に用いられる浴中機器用部材に関するものであり、浴中機器用部材は、当該浴中機器用部材の表面の少なくとも一部に設けられた被覆層を有し、被覆層は、硬質粒子と硬質粒子を保持するマトリックスとからなり、マトリックスは、質量%で、C:0.5%以上〜3%以下、Cr:15%以上〜30%以下、W:7%以上〜21%以下を含有し、残部がCo及び不純物からなるコバルト基合金であり、金属部と、析出したW又はCrを少なくとも1つ含む炭化物と、からなり、硬質粒子は、コバルト基合金中に含有される、タングステンカーバイド、炭化二タングステン、クロムカーバイド、チタンカーバイド及びニオブカーバイドからなる群より選択される少なくとも1つの単体又はバインダーを用いて当該単体を造粒した造粒物である。
【選択図】図3
Description
以下では、本発明の第1の実施形態に係る浴中機器用部材について、詳細に説明する。本実施形態に係る浴中機器用部材は、連続溶融金属めっき材製造装置における溶融金属浴中機器に用いられるものである。
本実施形態に係る浴中機器用部材について説明するに先立ち、浴中機器用部材が利用される連続溶融亜鉛めっき鋼板製造装置の全体構成について、図1を参照しながら簡単に説明する。図1は、連続溶融亜鉛めっき鋼板製造装置の構成を模式的に示した説明図である。
次に、本実施形態に係る浴中機器用部材について、図2及び図3を参照しながら、詳細に説明する。図2は、本実施形態に係る浴中機器用部材の構成を模式的に示した説明図である。図3は、本実施形態に係る被覆層の断面撮像画像の一例を示した説明図である。
Coを主成分とするコバルト基合金15は、硬質粒子17のマトリックスとして機能する合金である。このマトリックスは、以下の成分を含むものである。ここで、以下の成分表記において、%は質量%で表した金属換算量を意味している。なお、以下に示す成分は、後述する析出物を含んだ値である。
Cr:15%以上〜30%以下
W:7%以上〜21%以下
炭素(C)は、被覆層13の耐溶損性を向上させるために用いられる元素である。C量を0.5質量%以上〜3質量%以下とすることによって、硬質粒子17の近傍を中心に炭化物を析出させることが可能となり、被覆層13の耐溶損性を向上させ、耐蝕性の向上を図ることができる。他方、C量が0.5%未満である場合には、コバルト基合金15への炭化物の析出量が不足し、耐溶損性の向上を図ることが困難となるため、好ましくない。また、C量が3質量%超過である場合には、被覆層13の靭性が低下して、HIP処理の際に割れが発生する可能性があるため、好ましくない。
クロム(Cr)は、被覆層13の耐蝕性を向上させるために用いられる元素である。Cr量(Cr換算量)を15質量%以上とすることによって、被覆層13の耐蝕性の向上と、Cr23C6、Cr7C3、Cr3C2を主体とする炭化物を析出させることとが可能となる。他方、Cr量が30質量%超過となる場合には、被覆層13の靭性が低下し、HIP処理の際に割れが発生する可能性があるため、好ましくない。
タングステン(W)は、被覆層13の強度を向上させるために用いられる元素である。W量を7質量%以上〜21質量%以下とすることによって、コバルト基合金15にCo3W3C、Co6W6C、WC、W2Cを主体とする炭化物を効果的に析出させることが可能となり、被覆層13の耐摩耗性を向上させることができる。他方、W量が7質量%未満である場合には、上記のような耐摩耗性の向上効果を十分に得ることができず、好ましくない。また、W量が21質量%超過である場合には、被覆層13の靭性が低下し、HIP処理の際に割れが発生する可能性があるため、好ましくない。
ニッケル(Ni)は、被覆層13の靭性を向上させるために用いられる元素である。Ni量を5質量%以上とすることによって、被覆層13の靭性を向上させることが可能となる。他方、Ni量が5質量%未満である場合には、上記のような靭性の向上効果を十分に得ることができず、好ましくない。また、Ni量が30質量%超過である場合には、被覆層13の溶融金属(溶融亜鉛)に対する耐蝕性が著しく低下する可能性があるため、好ましくない。
ケイ素(Si)は、添加することによってコバルト基合金15の融点を例えば1100℃以下に低下させることが可能な元素である。Si量を0.5質量%以上とすることによって、このような融点の低下効果を得ることが可能となり、HIP処理の際に被覆層13の緻密性を更に向上させることが可能となる。他方、Si量が4質量%超過となる場合には、被覆層13の靭性が低下して、HIP処理の際に割れが発生する可能性があるため、好ましくない。
ホウ素(B)は、添加することによってコバルト基合金15の融点を例えば1100℃以下に低下させつつ、コバルト基合金15にホウ化物を効果的に析出させることで被覆層13の耐摩耗性を向上させることができる元素である。B量を0.5質量%以上とすることによって、このような効果を得ることが可能となり、HIP処理の際に被覆層13の緻密性を更に向上させつつ、耐摩耗性の向上を実現することが可能となる。他方、B量が4質量%超過となる場合には、被覆層13の靭性が低下して、HIP処理の際に割れが発生する可能性があるため、好ましくない。
マトリックスであるコバルト基合金15には、硬質粒子17が添加される。この硬質粒子17は、タングステンカーバイド、炭化二タングステン、クロムカーバイド、チタンカーバイド及びニオブカーバイドからなる群より選択される少なくとも1つの単体、又は、NiやCo等のバインダーを用いて、上記単体を造粒したものである。
上述のように、本実施形態に係る浴中機器用部材10では、マトリックス中に、W又はCrを少なくとも含む炭化物が析出・分散しており、本実施形態に係るマトリックスは、金属部と、析出したW又はCrを少なくとも1つ含む炭化物と、からなる。より詳細には、マトリックス中に析出している炭化物は、例えば、Co3W3C、Co6W6C、WC、W2C、Cr23C6、Cr7C3、Cr3C2を主体とする炭化物である。
続いて、以上説明したような被覆層13の製造方法について、図4A及び図4Bを参照しながら簡単に説明する。図4A及び図4Bは、HIP装置の一例を模式的に示した説明図である。
上述した浴中機器部材の製造方法に従って、複数種類の軸スリーブを製造し、各々の軸スリーブを連続溶融金属めっき装置で使用して、比摩耗量及び摩擦係数の上昇に伴う鋼板スリップ発生の有無を評価した。本実験例において使用したCo基合金及び硬質粒子は、以下の表に示した通りである。
13 被覆層
15 コバルト基合金
17 硬質粒子
Claims (10)
- 連続溶融金属めっき材製造装置における溶融金属浴中機器に用いられる浴中機器用部材であって、
前記浴中機器用部材は、当該浴中機器用部材の表面の少なくとも一部に設けられた被覆層を有し、
前記被覆層は、硬質粒子と、当該硬質粒子を保持するマトリックスと、からなり、
前記マトリックスは、質量%で、C:0.5%以上〜3%以下、Cr:15%以上〜30%以下、W:7%以上〜21%以下を含有し、残部がCo及び不純物からなるコバルト基合金であり、金属部と、析出したW又はCrを少なくとも1つ含む炭化物と、からなり、
前記硬質粒子は、前記コバルト基合金中に含有される、タングステンカーバイド、炭化二タングステン、クロムカーバイド、チタンカーバイド及びニオブカーバイドからなる群より選択される少なくとも1つの単体、又は、バインダーを用いて当該単体を造粒した造粒物である、浴中機器用部材。 - 前記マトリックスは、質量%で、C:1%以上〜2%以下を含有する、請求項1に記載の浴中機器用部材。
- 前記マトリックスは、質量%で、
Si:0.5%以上〜4%以下
B:0.5%以上〜4%以下
Ni:5%以上〜30%以下
の少なくとも何れかを更に含有する、請求項1又は2に記載の浴中機器用部材。 - 前記マトリックス中に析出している炭化物は、Co3W3C、Co6W6C、WC、W2C、Cr23C6、Cr7C3、Cr3C2を主体とする炭化物である、請求項3に記載の浴中機器用部材。
- 前記マトリックス中に析出している炭化物の含有量は、前記被覆層の全体体積に対して5体積%以上〜80体積%以下である、請求項4に記載の浴中機器用部材。
- 前記硬質粒子の粒径は、0.001mm以上〜1mm以下である、請求項1〜5の何れか1項に記載の浴中機器用部材。
- 前記硬質粒子の粒径は、0.02mm以上〜0.5mm以下である、請求項6に記載の浴中機器用部材。
- 前記硬質粒子の含有量は、前記被覆層の全体体積に対して15体積%以上〜70体積%以下である、請求項1〜7の何れか1項に記載の浴中機器用部材。
- 前記硬質粒子の含有量は、前記被覆層の全体体積に対して25体積%以上〜55体積%以下である、請求項8に記載の浴中機器用部材。
- 前記被覆層の厚みは、1mm以上〜(浴中機器用部材の肉厚寸法)−7mm以下である、請求項1〜9の何れか1項に記載の浴中機器用部材。
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