JP2022505878A - 耐食性かつ耐摩耗性のニッケル系合金 - Google Patents

耐食性かつ耐摩耗性のニッケル系合金 Download PDF

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Abstract

Figure 2022505878000001
ニッケル系合金の実施形態を本明細書において開示する。ニッケル系合金は、ＰＴＡ及びレーザークラッディングハードフェーシング処理のための原料として使用することができ、ハードフェーシング層を形成するために使用されるコアードワイヤとして製造することができる。ニッケル系合金は、高い耐食性と、分離過共晶硬質相などの多数の硬質相を有することができる。
【選択図】図１

Description

［任意の先願の言及による援用］
本願は、２０１８年１０月２６日に出願した、「耐食性かつ耐摩滅性のニッケル系合金」という発明の名称の米国特許出願第６２／７５１，０２０号の優先権を主張し、そのすべてが言及によって本明細書に援用される。
［技術分野］
本開示の実施形態は、概して、プラズマトランスファードアーク（ＰＴＡ）、高速レーザークラッディングを含むレーザークラッディングハードフェーシング処理、及び高速フレーム（ＨＶＯＦ）溶射等の溶射処理などのハードフェーシング処理のための適切な原料とすることができるニッケル系合金に関する。
［関連技術の説明］
摩滅性及び腐食性の摩耗は、表面を摩耗させる砂、岩、又は他の硬質媒体に関わる用途において作業者にとって大きな問題である。著しい摩耗が起こる用途では、典型的に、激しい摩耗による材料の不良を起こりにくくするため高硬度材料を使用する。これらの材料は、典型的に、材料を摩滅しにくくするとともに材料のバルク硬度を高める硬質析出物としてカーバイド及び／又はボライドを含む。これらの材料は、多くの場合、種々の溶接処理によってハードフェーシングとして知られるコーティングとして塗布される、又は直接部品に鋳造される。
作業者にとっての他の大きな問題は腐食である。激しい腐食が起こる用途では、典型的に、クロム高含有の軟質ニッケル系又はステンレス鋼タイプの材料を使用する。これらのタイプの用途では、下にある基材の腐食をもたらすことから、肉盛り層に割れは存在すべきでない。
現在のところ、耐摩耗材料又は耐食材料のいずれかを使用することは、この両方の要求を満たす合金がほとんど存在しないことから、一般的である。現行の材料は、多くの場合、必要な耐用年数が得られない、又は、割れをもたらし得る耐摩耗性を高めるためのカーバイドの添加を必要とする。
本明細書において、重量％で、Ｎｉ、Ｃ：０．５～２、Ｃｒ：１０～３０、Ｍｏ：５．８１～１８．２、Ｎｂ＋Ｔｉ：２．３８～１０を含む原料の実施形態が開示される。
一部の実施形態において、原料は、重量％で、Ｃ：約０．８～約１．６、Ｃｒ：約１４～約２６、及びＭｏ：約８～約１６をさらに含むことができる。一部の実施形態において、原料は、重量％で、Ｃ：約０．８４～約１．５６、Ｃｒ：約１４～約２６、Ｍｏ：約８．４～約１５．６、及びＮｂ＋Ｔｉ：約４．２～約８．５をさらに含むことができる。一部の実施形態において、原料は、重量％で、Ｃ：約８．４～約１．５６、Ｃｒ：約１４～約２６、Ｍｏ：約８．４～約１５．６、Ｎｂ：約４．２～約７．８、及びＴｉ：約０．３５～約０．６５をさらに含むことができる。一部の実施形態において、原料は、重量％で、Ｃ：約１．０８～約１．３２、Ｃｒ：約１３～約２２、Ｍｏ：約１０．８～約１３．２、及びＮｂ：約５．４～約６．６をさらに含むことができる。一部の実施形態において、原料は、重量％で、Ｃ：約１．２、Ｃｒ：約２０、Ｍｏ：約１２、Ｎｂ：約６、及びＴｉ：約０．５をさらに含むことができる。
一部の実施形態において、原料は粉末である。一部の実施形態において、原料はワイヤである。一部の実施形態において、原料はワイヤと粉末との組合せである。
また、本明細書に開示するような原料から形成されるハードフェーシング層の実施形態が本明細書において開示される。
一部の実施形態において、ハードフェーシング層は、合計で５モル％以上である１，０００以上のビッカース硬度の硬質相、２０重量％以上の組み合わせた合計のクロムとモリブデン、合計で総硬質相分率の５０モル％以上である分離過共晶硬質相、０．３３～３のＷＣ／Ｃｒ３Ｃ２比率、２５０ｍｍ３未満のＡＳＴＭ Ｇ６５Ａ摩耗損失、及び６５０以上のビッカース硬度、を含むニッケル母材を含むことができる。
一部の実施形態において、ハードフェーシング層は７５０以上のビッカース硬度を有することができる。一部の実施形態において、ハードフェーシング層は、平方インチあたり２つ以下の割れを示し、９，０００ｐｓｉ以上の付着性を有し、２体積％以下の有孔率を有することができる。一部の実施形態において、ハードフェーシング層は０．５体積％以下の有孔率を有することができる。一部の実施形態において、ハードフェーシング層は、２８％のＣａＣｌ２電解液、ｐＨ＝９．５の環境において１ｍｐｙ以下の腐食速度を有することができる。一部の実施形態において、ハードフェーシング層は、２８％のＣａＣｌ２電解液、ｐＨ＝９．５の環境において０．４ｍｐｙ以下の腐食速度を有することができる。一部の実施形態において、ハードフェーシング層は、Ｇ－５９／Ｇ－６１にしたがった１６時間の３．５％塩化ナトリウム溶液中において０．１ｍｐｙより小さい腐食速度を有することができる。一部の実施形態において、ハードフェーシング層は、Ｇ－５９／Ｇ－６１にしたがった１６時間の３．５％塩化ナトリウム溶液中において０．０８ｍｐｙより小さい腐食速度を有することができる。
一部の実施形態において、ニッケル母材は、Ｎｉ：残量、Ｘ＞２０重量％で規定される耐食性合金と比較して、８０％以上の母材近似性を有することができ、ＸはＣｕ、Ｃｒ，又はＭｏの少なくとも１つを表す。一部の実施形態において、耐食性合金は、Ｉｎｃｏｎｅｌ（登録商標）６２５、Ｉｎｃｏｎｅｌ６２２、Ｈａｓｔｅｌｌｏｙ（登録商標）Ｃ２７６、ＨａｓｔｅｌｌｏｙＸ、及びＭｏｎｅｌ（登録商標）４００からなる群より選択される。
一部の実施形態において、ハードフェーシング層は、液圧シリンダー、テンションライザー、マッドモーターローター、又は油田部材用途に適用することができる。
ニッケルを含む原料の実施形態がさらに本明細書において開示され、原料は、熱力学的平衡状態下で、全部で５モル％以上である１，０００以上のビッカース硬度の硬質相と、既知の耐食性ニッケル合金と比較したとき８０％以上の母材近似性とを有することで特徴づけられる耐食性母材を形成するように構成される。
一部の実施形態において、既知の耐食性ニッケル合金は、配合成分Ｎｉ：残量、Ｘ＞２０重量％によってあらわすことができ、ＸはＣｕ、Ｃｒ，又はＭｏの少なくとも１つを表す。
一部の実施形態において、原料は粉末とすることができる。一部の実施形態において、粉末は噴霧プロセスによって作製することができる。一部の実施形態において、粉末は凝集及び焼結プロセスによって作製することができる。
一部の実施形態において、耐食性母材は、２０重量％以上の組み合わせた合計のクロム及びモリブデンを含むニッケル母材とすることができる。一部の実施形態において、熱力学的平衡状態下において、耐食性母材は、合計で総硬質相分率の５０モル％以上である分離過共晶硬質相を有することで特徴づけることができる。
一部の実施形態において、既知の耐食性ニッケル合金は、Ｉｎｃｏｎｅｌ６２５、Ｉｎｃｏｎｅｌ６２２、ＨａｓｔｅｌｌｏｙＣ２７６、ＨａｓｔｅｌｌｏｙＸ、及びＭｏｎｅｌ４００からなる群より選択することができる。
一部の実施形態において、原料は、Ｃ：０．８４～１．５６、Ｃｒ：１４～２６、Ｍｏ：８．４～１５．６、Ｎｂ：４．２～７．８、及びＴｉ：０．３５～０．６５を含むことができる。一部の実施形態において、原料は、Ｂ：約２．５～約５．７、及びＣｕ：約９．８～約２３をさらに含むことができる。一部の実施形態において、原料は、Ｃｒ：約７～約１４．５をさらに含むことができる。
一部の実施形態において、熱力学的平衡状態下において、耐食性母材は、合計で５０モル％以上となる硬質相と、１５５０Ｋ以下の液相線温度とを有することで特徴づけることができる。
一部の実施形態において、原料は、ＭｏｎｅｌとＷＣ又はＣｒ３Ｃ２の少なくとも１つとの混合物を含むことができる。
一部の実施形態において、原料は、重量における、７５～８５％ＷＣ＋１５～２５％Ｍｏｎｅｌ、６５～７５％ＷＣ＋２５～３５％Ｍｏｎｅｌ、６０～７５％ＷＣ＋２５～４０％Ｍｏｎｅｌ、７５～８５％Ｃｒ３Ｃ２＋１５～２５％Ｍｏｎｅｌ、６５～７５％Ｃｒ３Ｃ２＋２５～３５％Ｍｏｎｅｌ、６０～７５％Ｃｒ３Ｃ２＋２５～４０％Ｍｏｎｅｌ、７５～８５％ＷＣ／Ｃｒ３Ｃ２＋１５～２５％Ｍｏｎｅｌ、６５～７５％ＷＣ／Ｃｒ３Ｃ２＋２５～３５％Ｍｏｎｅｌ、及び６０～７５％ＷＣ／Ｃｒ３Ｃ２＋２５～４０％Ｍｏｎｅｌ、からなる群より選択される。
一部の実施形態において、耐食性母材のＷＣ／Ｃｒ３Ｃ２比は、体積において０．０２～５とすることができる。一部の実施形態において、溶射原料はワイヤを含むことができる。一部の実施形態において、溶射原料はワイヤと粉末との組合せを含むことができる。
また、本明細書に開示するような原料から形成されるハードフェーシング層の実施形態が本明細書において開示される。
一部の実施形態において、ハードフェーシング層は、２５０ｍｍ３未満のＡＳＴＭ Ｇ６５Ａ摩耗損失、及び該ハードフェーシング層をＰＴＡ又はレーザークラッディング処理から形成するとき平方インチあたり２つ以下の割れを含むことができる。一部の実施形態において、ハードフェーシング層は、２８％のＣａＣｌ２電解液、ｐＨ＝９．５の環境において１ｍｐｙ以下の腐食速度を示す不透過性ＨＶＯＦコーティングを含むことができる。
一部の実施形態において、ハードフェーシング層は、６５０以上のビッカース硬度、及び該ハードフェーシング層をＨＶＯＦ溶射処理から形成するとき９，０００ｐｓｉ以上の付着性をさらに含むことができる。
一部の実施形態において、ハードフェーシング層は、液圧シリンダー、テンションライザー、マッドモーターローター、又は油田部材用途に適用することができる。
一部の実施形態において、ハードフェーシング層は、７５０以上のビッカース硬度、及び該ハードフェーシング層をＨＶＯＦ溶射処理から形成するとき２体積％以下、好ましくは０．５％以下の有孔率を含むことができる。
図１は、様々な温度において合金に存在する相のモル分率を示す、合金Ｐ８２－Ｘ６の温度に対する相モル分率のダイヤグラムを示す。 図２は、様々な温度において合金に存在する相のモル分率を示す、合金Ｐ７６－Ｘ２３の温度に対する相モル分率のダイヤグラムを示す。 図３は、硬質相、過共晶硬質相、及び母材を含む合金Ｐ８２－Ｘ６の一実施形態におけるＳＥＭイメージを示す。 図４は、実施例１、パラメーターセット１におけるガス噴霧粉末からレーザー溶接したＰ８２－Ｘ６の光学顕微鏡イメージを示す。 図５は、実施例２におけるＰ７６－Ｘ２４合金のガス噴霧粉末５０１及び得られたコーティング５０２のＳＥＭイメージを示す。 図６は、実施例３におけるＷＣ／Ｃｒ３Ｃ２＋Ｎｉ合金の凝集及び焼結粉末、具体的に２０重量％Ｍｏｎｅｌと混合した８０重量％ＷＣ／Ｃｒ３Ｃ２（５０／５０体積％）の混合物を堆積させたＨＶＯＦコーティングのＳＥＭイメージを示す。
本開示の実施形態は、これらに限定されないが、ハードフェーシング／ハードバンディング材料、そうしたハードフェーシング／ハードバンディング材料を作製するために使用される合金又は粉末組成物、ハードフェーシング／ハードバンディング材料を形成する方法、及び、これらのハードフェーシング／ハードバンディング材料を混合する、又はこれらのハードフェーシング／ハードバンディング材料によって保護される部品又は基材を含む。
特定の用途において、摩滅及び腐食性の摩耗に対して高耐性の金属層を形成し、腐食しにくくすることが有利となり得る。本明細書において、耐摩滅及び耐食性を与えるように開発されているニッケル系合金の実施形態を開示する。合わせた耐食性及び耐摩耗性から恩恵を受け得る産業は、海洋用途、電力産業におけるコーティング、石油及びガス用途、ガラス製造のためのコーティングを含む。
一部の実施形態において、本明細書に開示する合金は、性能を向上させるためにさらなる元素も含みながら、Ｉｎｃｏｎｅｌ（登録商標）及びＨａｓｔｅｌｌｏｙ（登録商標）などの一部の既知の合金に類似する母材化学成分を有する、微細構造を形成するように設計することができる。例えば、カーバイドを材料の母材に添加することができる。特に、耐食性を向上及び耐摩滅性を向上させることができる。
複合合金空間において、単に元素を取り除く、又は他のもので置換し、同等の結果を得ることは不可能であるということを理解する必要がある。
一部の実施形態において、本明細書に記載するようなニッケル系合金は、プラズマトランスファードアーク（ＰＴＡ）、高速レーザークラッディングを含むレーザークラッディングハードフェーシング処理、及び高速フレーム（ＨＶＯＦ）溶射を含む溶射処理のための適切な原料とすることができるが、本開示はそのように限定されない。一部の実施形態は、ハードフェーシング処理のためにニッケル系合金をコアードワイヤへと製造することと、ワイヤ供給レーザー及び短波長レーザーを使用したニッケル系ワイヤ及び粉末の溶接方法とを含む。
合金という用語は、金属部材を形成するために使用される粉末の化学組成、粉末自体、鋳造部材を形成するために使用される溶融物の化学組成、溶融物自体、並びに、冷却後の金属部材の組成を含む、粉末の加熱、焼結、及び／又は堆積によって形成される金属部材の組成を指し得る。一部の実施形態において、合金という用語は、開示の粉末を形成する化学組成、粉末自体、原料自体、ワイヤ、粉末を含むワイヤ、ワイヤの組合せの合わせた組成、粉末の加熱及び／又は堆積、又は他の手法によって形成される金属部材の組成、並びに金属部材を指し得る。
一部の実施形態において、溶接のための、又は他の処理の原料として使用するための、ソリッド又はコアードワイヤ（粉末含有シース）に製造される合金は、本明細書において特定の化学成分によって記述することができる。例えば、ワイヤは溶射に使用することができる。さらに、以下に開示する組成は、単一のワイヤ、又は複数のワイヤ（２、３、４、又は５つのワイヤなど）の組合せのものとすることができる。
一部の実施形態において、合金は、ＨＶＯＦ合金など溶射コーティングを形成するように溶射処理によって塗布することができる。一部の実施形態において、合金は、溶接肉盛り層として塗布することができる。一部の実施形態において、合金は、例えば２つの用途を有する、溶射層として又は溶接肉盛り層として塗布することができる。
［金属合金組成］
一部の実施形態において、本明細書に開示するような原料の組成物など、製品は、Ｎｉと、重量パーセントにおける、
Ｂ：０～４（又は約０～約４）；
Ｃ：０～９．１（又は約０～約９．１）；
Ｃｒ：０～６０．９（又は約０～約６０．９）；
Ｃｕ：０～３１（又は約０～約３１）；
Ｆｅ：０～４．１４（又は約０～約４．１４）；
Ｍｎ：０～１．０８（又は約０～約１．０８）；
Ｍｏ：０～１０．５（又は約０～約１０．５）；
Ｎｂ：０～２７（又は約０～約２７）；
Ｓｉ：０～１（又は約０～約１）；
Ｔｉ：０～２４（又は約０～約２４）；及び
Ｗ：０～１２（又は約０～約１２）とを含むことができる。
一部の実施形態において、本明細書に開示するような原料の組成物など、製品は、Ｎｉと、重量パーセントにおける、
Ｃ：０．５～２（又は約０．５～約２）；
Ｃｒ：１０～３０（又は約１０～約３０）；
Ｍｏ：５～２０（又は約５～約２０）；及び
Ｎｂ＋Ｔｉ：２～１０（又は約２～約１０）とを含むことができる。
一部の実施形態において、本明細書に開示するような原料の組成物など、製品は、Ｎｉと、重量パーセントにおける、
Ｃ：０．８～１．６（又は約０．８～約１．６）；
Ｃｒ：１４～２６（又は約１４～約２６）；
Ｍｏ：８～１６（又は約８～約１６）；及び
Ｎｂ＋Ｔｉ：２～１０（又は約２～約１０）とを含むことができる。
一部の実施形態において、本明細書に開示するような原料の組成物など、製品は、Ｎｉと、重量パーセントにおける、
Ｃ：０．８４～１．５６（又は約０．８４～約１．５６）；
Ｃｒ：１４～２６（又は約１４～約２６）；
Ｍｏ：８．４～１５．６（又は約８．４～約１５．６）；及び
Ｎｂ＋Ｔｉ：４．２～８．５（又は約４．２～約８．５）とを含むことができる。
一部の実施形態において、本明細書に開示するような原料の組成物など、製品は、Ｎｉと、重量パーセントにおける、
Ｃ：０．８４～１．５６（又は約０．８４～約１．５６）；
Ｃｒ：１４～２６（又は約１４～約２６）；
Ｍｏ：８．４～１５．６（又は約８．４～約１５．６）；
Ｎｂ：４．２～７．８（又は約４．２～約７．８）；及び
Ｔｉ：０．３５～０．６５（又は約０．３５～約０．６５）とを含むことができる。
一部の実施形態において、本明細書に開示するような原料の組成物など、製品は、Ｎｉと、重量パーセントにおける、
Ｃ：１．０８～１．３２（又は約１．０８～約１．３２）；
Ｃｒ：１３～２２（又は約１３～約２２）；
Ｍｏ：１０．８～１３．２（又は約１０．８～約１３．２）；及び
Ｎｂ：５．４～６．６（又は約５．４～約６．６）とを含むことができる。
一部の実施形態において、本明細書に開示するような原料の組成物など、製品は、Ｎｉと、重量パーセントにおける、
Ｃ：０．５～２（又は約０．５～約２）；
Ｃｒ：１０～３０（又は約１０～約３０）；
Ｍｏ：５．８１～１８．２（又は約５．８１～約１８．２）；及び
Ｎｂ＋Ｔｉ：２．３８～１０（又は約２．３８～約１０）とを含むことができる。
一部の実施形態において、本明細書に開示するような原料の組成物など、製品は、重量パーセントにおける、以下の１つを含むことができる。
Ｃ：０．５、Ｃｒ：２４．８、Ｍｏ：９．８、Ｎｉ：残量（又はＣ：約０．５、Ｃｒ：約２４．８、Ｍｏ：約９．８、Ｎｉ：残量）；
Ｃ：０．３５～０．６５、Ｃｒ：１７．３～３２．３、Ｍｏ：６．８～１２．７、Ｎｉ：残量（又はＣ：約０．３５～約０．６５、Ｃｒ：約１７．３～約３２．３、Ｍｏ：約６．８～約１２．７、Ｎｉ：残量）；
Ｃ：０．４５～０．５５、Ｃｒ：２２．３～２７．３、Ｍｏ：８．８～１０．８、Ｎｉ：残量（又はＣ：約０．４５～約０．５５、Ｃｒ：約２２．３～約２７．３、Ｍｏ：約８．８～約１０．８、Ｎｉ：残量）；
Ｃ：０．８、Ｃｒ：２５、Ｍｏ：１４、Ｎｉ：残量（又はＣ：約０．８、Ｃｒ：約２５、Ｍｏ：約１４、Ｎｉ：残量）；
Ｃ：０．５６～１．０４、Ｃｒ：１７．５～３２．５、Ｍｏ：９．８～１８．２、Ｎｉ：残量（又はＣ：約０．５６～約１．０４、Ｃｒ：約１７．５～約３２．５、Ｍｏ：約９．８～約１８．２、Ｎｉ：残量）；
Ｃ：０．７～０．９、Ｃｒ：２２．５～２７．５、Ｍｏ：１２．６～１５．４、Ｎｉ：残量（又はＣ：約０．７～約０．９、Ｃｒ：約２２．５～約２７．５、Ｍｏ：約１２．６～約１５．４、Ｎｉ：残量）；
Ｃ：１．２、Ｃｒ：２４、Ｍｏ：１４、Ｎｉ：残量（又はＣ：約１．２、Ｃｒ：約２４、Ｍｏ：約１４、Ｎｉ：残量）；
Ｃ：０．８４～１．５６、Ｃｒ：１６．８～３１．２、Ｍｏ：９．８～１８．２、Ｎｉ：残量（又はＣ：約０．８４～約１．５６、Ｃｒ：約１６．８～約３１．２、Ｍｏ：約９．８～約１８．２、Ｎｉ：残量）；
Ｃ：１．０８～１．３２、Ｃｒ：２１．６～２６．４、Ｍｏ：１２．６～１５．４、Ｎｉ：残量（又はＣ：約１．０８～約１．３２、Ｃｒ：約２１．６～約２６．４、Ｍｏ：約１２．６～約１５．４、Ｎｉ：残量）；
Ｃ：１．２、Ｃｒ：２０、Ｍｏ：１２、Ｎｂ：６、Ｔｉ：０．５、Ｎｉ：残量（又はＣ：約１．２、Ｃｒ：約２０、Ｍｏ：約１２、Ｎｂ：約６、Ｔｉ：約０．５、Ｎｉ：残量）；
Ｃ：０．８４～１．５６、Ｃｒ：１４～２６、Ｍｏ：８．４～１５．６、Ｎｂ：４．２～７．８、Ｔｉ：０．３５～０．６５、Ｎｉ：残量（又はＣ：約０．８４～約１．５６、Ｃｒ：約１４～約２６、Ｍｏ：約８．４～約１５．６、Ｎｂ：約４．２～約７．８、Ｔｉ：約０．３５～約０．６５、Ｎｉ：残量）；
Ｃ：１．０８～１．３２、Ｃｒ：１８～２２、Ｍｏ：１０．８～１３．２、Ｎｂ：５．４～６．６、Ｔｉ：０．４５～０．５５、Ｎｉ：残量（又はＣ：約１．０８～約１．３２、Ｃｒ：約１８～約２２、Ｍｏ：約１０．８～約１３．２、Ｎｂ：約５．４～約６．６、Ｔｉ：約０．４５～約０．５５、Ｎｉ：残量）；
Ｃ：１．６、Ｃｒ：１８、Ｍｏ：１４、Ｎｂ：６、Ｎｉ：残量（又はＣ：約１．６、Ｃｒ：約１８、Ｍｏ：約１４、Ｎｂ：約６、Ｎｉ：残量）；
Ｃ：１．１２～２．０８、Ｃｒ：１２．６～２３．４、Ｍｏ：９．８～１８．２、Ｎｂ：４．２～７．８、Ｎｉ：残量（又はＣ：約１．１２～約２．０８、Ｃｒ：約１２．６～約２３．４、Ｍｏ：約９．８～約１８．２、Ｎｂ：約４．２～約７．８、Ｎｉ：残量）；
Ｃ：１．４４～１．７６、Ｃｒ：１６．２～１９．８、Ｍｏ：１２．６～１５．４、Ｎｂ：５．４～６．６、Ｎｉ：残量（又はＣ：約１．４４～約１．７６、Ｃｒ：約１６．２～約１９．８、Ｍｏ：約１２．６～約１５．４、Ｎｂ：約５．４～約６．６、Ｎｉ：残量）。
一部の実施形態において、本明細書に開示するような原料の組成物など、製品は、Ｎｉと、重量パーセントにおける、
Ｃ：１．４、Ｃｒ：１６、Ｆｅ：１．０、Ｍｏ：１０、Ｎｂ：５、Ｔｉ：３．８（若しくはＣ：約１．４、Ｃｒ：約１６、Ｆｅ：約１．０、Ｍｏ：約１０、Ｎｂ：約５、Ｔｉ：約３．８）；
Ｂ：３．５、Ｃｕ：１４（若しくはＢ：約３．５、Ｃｕ：約１４）；
Ｂ：２．４５～４．５５（若しくは約２．４５～約４．５５）、Ｃｕ：９．８～１８．２（若しくは約９．８～約１８．２）；
Ｂ：３．１５～３．８５（若しくは約３．１５～約３．８５）、Ｃｕ：１２．６～１５．４（若しくは約１２．６～約１５．４）；
Ｂ：４．０、Ｃｒ：１０、Ｃｕ：１６（若しくはＢ：約４．０、Ｃｒ：約１０、Ｃｕ：約１６）；
Ｂ：２．８～５．２（若しくは約２．８～約５．２）、Ｃｒ：７～１３（若しくは約７～約１３）、Ｃｕ：１１．２～２０．８（若しくは約１１．２～約２０．８）；
Ｂ：３．６～４．４（若しくは約３．６～約４．４）、Ｃｒ：９～１１（若しくは約９～約１１）、Ｃｕ：１４．４～１７．６（若しくは約１４．４～約１７．６）；又は
Ｃ：１．２、Ｃｒ：２０、Ｍｏ：１２、Ｎｂ：６、Ｔｉ：０．５（又はＣ：約１．２、Ｃｒ：約２０、Ｍｏ：約１２、Ｎｂ：約６、Ｔｉ：約０．５）とを含むことができる。
一部の実施形態において、本明細書に開示するような原料の組成物など、製品は、重量パーセントにおける、凝集及び焼結させた、
７５～８５％ＷＣ＋１５～２５％Ｍｏｎｅｌ；
６５～７５％ＷＣ＋２５～３５％Ｍｏｎｅｌ；
６０～７５％ＷＣ＋２５～４０％Ｍｏｎｅｌ；
７５～８５％Ｃｒ３Ｃ２＋１５～２５％Ｍｏｎｅｌ；
６５～７５％Ｃｒ３Ｃ２＋２５～３５％Ｍｏｎｅｌ；
６０～７５％Ｃｒ３Ｃ２＋２５～４０％Ｍｏｎｅｌ；
６０～８５％ＷＣ＋１５～４０％Ｎｉ３０Ｃｕ；
６０～８５％Ｃｒ３Ｃ２＋１５～４０％Ｎｉ３０Ｃｕ；
７５～８５％（５０／５０体積％）ＷＣ／Ｃｒ３Ｃ２＋１５～２５％Ｍｏｎｅｌ；
７５～８５％（５０／５０体積％）ＷＣ／Ｃｒ３Ｃ２＋２５～３５％Ｍｏｎｅｌ；
７５～８５％ＷＣ／Ｃｒ３Ｃ２＋１５～２５％Ｍｏｎｅｌ；
７５～８５％ＷＣ／Ｃｒ３Ｃ２＋２５～３５％Ｍｏｎｅｌ；又は
６０～９０％硬質相＋１０～４０％Ｍｏｎｅｌ合金、の混合物を含むことができる。
上述において、硬質相は、タングステンカーバイド（ＷＣ）及び／又はクロムカーバイド（Ｃｒ３Ｃ２）の１つ以上である。Ｍｏｎｅｌ（登録商標）は、Ｃ、Ｍｎ、Ｓ、Ｓｉ、及びＦｅを含むがこれらに限定されない既知の不純物を含む２０～４０重量％Ｃｕ又はより好ましくは又は２８～３４重量％Ｃｕの一般的な化学成分許容差を有するターゲット組成物がＮｉ残量３０重量％Ｃｕのニッケル銅合金である。Ｍｏｎｅｌはいずれのカーバイドも含まず、ゆえに本開示の実施形態は、タングステンカーバイド及び／又はクロムカーバイドなどのカーバイドを含む。タングステンカーバイドは一般的に配合成分Ｗ：残量、４～８重量％Ｃによって表される。一部の実施形態において、タングステンカーバイドは一般的に配合成分Ｗ：残量、１．５重量％Ｃによって表すことができる。
６０～８５％ＷＣ＋Ｎｉ３０Ｃｕを有する一部の実施形態において、製品は、重量パーセントにおいて、
Ｎｉ：１０．５～２８（又は約１０．５～約２８）；
Ｃｕ：４．５～１２（又は約４．５～約１２）；
Ｃ：３．６６～５．２（又は約３．６６～約５．２）；
Ｗ：５６．３４～７９．８２（又は約５６．３４～約７９．８２）とすることができる。
６０～８５％Ｃｒ３Ｃ２＋Ｎｉ３０Ｃｕを有する一部の実施形態において、製品は、重量パーセントにおいて、
Ｎｉ：１０．５～２８（又は約１０．５～約２８）；
Ｃｕ：４．５～１２（又は約４．５～約１２）；
Ｃ：７．９２～１１．２（又は約７．９２～約１１．２）；
Ｗ：５２．１～７３．７８（又は約５２．１～約７３．７９）とすることができる。
このように、上述の原料の記載は、（所定比の単純なＮｉ３０Ｃｕの化学式によって表されるように）単純な化学式の既知の合金であるタングステンカーバイドをＭｏｎｅｌと機械的に混合したことを示す。このプロセス全体において、多くの粒子がくっついて、新たな「凝集」粒子を形成するようになる。それぞれの場合において、凝集粒子は記載の比からなる。
表１では、重量パーセントで表した組成と共に、多数の実験用合金を挙げている。
Figure 2022505878000002
一部の実施形態において、Ｐ７６合金は溶射合金とし、Ｐ８２合金は溶接肉盛合金（ＰＴＡ又はレーザーなど）とすることができる。しかしながら、本開示はそのように限定されない。例えば、本明細書に開示するような組成のいずれも、プラズマトランスファードアーク（ＰＴＡ）、高速レーザークラッディングを含むレーザークラッディングハードフェーシング処理、及び高速フレーム（ＨＶＯＦ）溶射等の溶射処理などのハードフェーシング処理に適切とすることができる。
表１において、すべての値は「約」記載の値でもあるとすることができる。例えば、Ｐ８２－Ｘ１では、Ｎｉは５９（又は約５９）である。
一部の実施形態において、開示の組成はワイヤ／粉末、コーティング若しくは他の金属製部材、又はその両方とすることができる。
開示の合金は、上述の元素成分を全体で１００重量％まで含むことができる。一部の実施形態において、合金は、上述で挙げた元素を含むことができる、上述で挙げた元素に限定することができる、又は実質的に上述で挙げた元素からなることができる。一部の実施形態において、合金は、２重量％（若しくは約２重量％）以下、１重量％（若しくは約１重量％）以下、０．５重量％（若しくは約０．５重量％）以下、０．１重量％（若しくは約０．１重量％）以下、若しくは０．０１重量％（若しくは約０．０１重量％）以下、又は任意のそれらの値同士の間の任意の範囲の不純物を含むことができる。不純物は、製造プロセスにおいて導入されることによって、原料成分に含まれるため、合金に含まれ得る元素又は組成物として理解することができる。
さらに、上述の段落に記載される組成のすべてにおいて特定されるＮｉ含有量は、組成の残量とすることができる、又は、Ｎｉが残量として提供される場合、組成の残量はＮｉ及び他の元素を含むことができる。一部の実施形態において、残量は実質的にＮｉからなり、付随する不純物を含み得る。
［熱力学的条件］
一部の実施形態において、合金はその平衡熱力学的条件によって特徴づけることができる。一部の実施形態において、合金は、記載される熱力学的条件の一部を満たすとして特徴づけることができる。一部の実施形態において、合金は、記載される熱力学的条件のすべてを満たすとして特徴づけることができる。
第１の熱力学的条件は、微細構造における超硬質粒子の総濃度に関する。超硬質粒子のモル分率が増大すると、合金のバルク硬度は増大し得るので、耐摩耗性も増大し得、これはハードフェーシング用途に有利であり得る。この開示のため、超硬質粒子は１０００ビッカース以上（又は約１０００ビッカース以上）の硬度を示す相として規定することができる。超硬質粒子の総濃度は、１０００ビッカース（又は約１０００ビッカース）の硬度を満たす又はそれを超えるとともに、合金において１５００Ｋ（又は約１５００Ｋ）で熱力学的に安定である、すべての相の総モル％として規定することができる。
一部の実施形態において、超硬質粒子分率は、３モル％以上（若しくは約３モル％以上）、４モル％以上（若しくは約４モル％以上）、５モル％以上（若しくは約５モル％以上）、８モル％以上（若しくは約８モル％以上）、１０モル％以上（若しくは約１０モル％以上）、１２モル％以上（若しくは約１２モル％以上）、若しくは１５モル％以上（若しくは約１５モル％以上）、２０モル％以上（若しくは約２０モル％以上）、３０モル％以上（若しくは約３０モル％以上）、４０モル％以上（若しくは約４０モル％以上）、５０モル％以上（若しくは約５０モル％以上）、６０モル％以上（若しくは約６０モル％以上）、又は任意のそれらの値同士の間の任意の範囲とする。
一部の実施形態において、超硬質粒子分率は、目的の合金処理に対応して変わり得る。例えば、溶射合金では、硬質粒子分率は、４０～６０モル％（又は約４０～約６０モル％）とすることができる。レーザー、プラズマトランスファーアーク、又は他のワイヤ溶接施工によって溶接するために用いられる合金では、硬質粒子相分率は、１５～３０モル％（又は約１５～約３０モル％）とすることができる。
第２の熱力学的条件は、合金に形成される過共晶硬質相の量に関する。過共晶硬質相は、合金の共晶点より高い温度で形成し始める硬質相である。これらの合金の共晶点は、ＦＣＣ母材が形成され始める温度である。
一部の実施形態において、過共晶硬質相は、合金に存在する総硬質相において、全部で４０モル％以上（若しくは約４０％以上）、４５モル％以上（若しくは約４５％以上）、５０モル％以上（若しくは約５０％以上）、６０モル％以上（若しくは約６０％以上）、７０モル％以上（若しくは約７０％以上）、７５モル％以上（若しくは約７５％以上）、若しくは８０モル％以上（若しくは約８０％以上）、又は任意のそれらの値同士の間の任意の範囲となる。
第３の熱力学的条件は、合金の耐食性に関する。ニッケル系合金の耐食性は、ＦＣＣ母材に存在するクロム及び／又はモリブデンの重量パーセンテージがより高くなると増大し得る。この第３の熱力学的条件は、１５００Ｋ（又は約１５００Ｋ）におけるＦＣＣ母材のクロム及びモリブデンの総重量％を評価する。
一部の実施形態において、母材におけるクロム及びモリブデンの総重量％は、１５重量％以上（若しくは約１５重量％以上）、１８重量％以上（若しくは約１８重量％以上）、２０重量％以上（若しくは約２０重量％以上）、２３重量％以上（若しくは約２３重量％以上）、２５重量％以上（若しくは約２５重量％以上）、２７重量％以上（若しくは約２７重量％以上）、若しくは３０重量％以上（若しくは約３０重量％以上）、又は任意のそれらの値同士の間の任意の範囲とする。
第４の熱力学的条件は、合金の母材化学成分に関する。一部の実施形態において、例えば、Ｉｎｃｏｎｅｌ６２２、Ｉｎｃｏｎｅｌ６２５、Ｉｎｃｏｎｅｌ６８６、ＨａｓｔｅｌｌｏｙＣ２７６、ＨａｓｔｅｌｌｏｙＸ、又はＭｏｎｅｌ４００などの既知の合金に類似する母材化学成分を保持することが有益とすることができる。一部の実施形態において、既知の合金に類似する母材化学成分を保持するため、１３００Ｋにおける合金の母材化学成分を既知の合金のものと比較した。こうした比較は母材近似性と称される。一般に、そうした超合金は、重量％において配合成分Ｎｉ：残量、Ｃｒ：１５～２５、Ｍｏ：８～２０によって表すことができる。
Ｉｎｃｏｎｅｌ６２２ Ｃｒ：２０～２２．５、Ｍｏ：１２．５～１４．５、Ｆｅ：２～６、Ｗ：２．５～３．５、Ｎｉ：残量
Ｉｎｃｏｎｅｌ６２５ Ｃｒ：２０～２３、Ｍｏ：８～１０、Ｎｂ＋Ｔａ：３．１５～４．１５、Ｎｉ：残量
Ｉｎｃｏｎｅｌ６８６ Ｃｒ：１９～２３、Ｍｏ：１５～１７、Ｗ：３～４．４、Ｎｉ：残量
ＨａｓｔｅｌｌｏｙＣ２７６ Ｃｒ：１６、Ｍｏ：１６、鉄：５、Ｗ：４、Ｎｉ：残量
ＨａｓｔｅｌｌｏｙＸ Ｃｒ：２２、Ｆｅ：１８、Ｍｏ：９、Ｎｉ：残量
Ｍｏｎｅｌ Ｃｒ：２８～３４、Ｎｉ：残量
一部の実施形態において、母材近似性は、任意の上述の既知の合金の、５０％（若しくは約５０％）以上、５５％（若しくは約５５％）以上、６０％（若しくは約６０％）以上、７０％（若しくは約７０％）以上、８０％（若しくは約８０％）以上、８５％（若しくは約８５％）以上、９０％（若しくは約９０％）以上である。母材近似性は、エネルギー分散型分析法（ＥＤＳ）などの多数の方法で判定することができる。
以下の数式は、既知の耐食性を有する合金とモデル合金母材の類似性又は近似性を算出するために使用可能である。１００％の値は、比較した元素間で厳密に一致することを意味する。
Figure 2022505878000003
 ｒｎは、参照合金におけるｎ番目の元素のパーセンテージである。
ｘｎは、モデル合金の母材におけるｎ番目の元素の算出パーセンテージである。
Σｒｎは、比較される元素の総パーセンテージである。
ｍは、比較に使用する溶質元素の数である。
第５の熱力学的条件は、合金がガス噴霧製造プロセスに適切であることの判定に利用可能な合金の液相線温度に関する。液相線温度は、合金がなお１００％液相である最も低い温度である。一般に、より低い液相線温度はガス噴霧プロセスの安定性の増大に相当する。一部の実施形態において、合金の液相線温度は、１８５０Ｋ（又は約１８５０Ｋ）以下とすることができる。一部の実施形態において、合金の液相線温度は、１６００Ｋ（又は約１６００Ｋ）以下とすることができる。一部の実施形態において、合金の液相線温度は、１４５０Ｋ（又は約１４５０Ｋ）以下とすることができる。
合金Ｐ８２－Ｘ６の熱力学的挙動を図１に示す。ダイヤグラムは、１５００Ｋにおいて５％より多い、ニッケル母材１０３における過共晶ＦＣＣカーバイド１０１を析出する材料を示す。１０１は、分離過共晶相を形成する、温度の関数としてのＦＣＣカーバイド分率を示す。１０２は、Ｍ６Ｃカーバイドに加えてＦＣＣカーバイドを含む、１３００Ｋにおける総硬質相含有量を指す。このように、過共晶硬質相は、合金の総硬質相の５０％を超える。１０３は、ＦＣＣ_Ｌ１２ニッケル母材である、合金の母材を指す。合金１０３の母材近似性は、Ｉｎｃｏｎｅｌ６２５と比較したとき６０％より大きい。
Ｍ６Ｃタイプのカーバイドも、低い温度で析出して、１３００Ｋで約１５モル％の総カーバイド含有量を構成する（１２．６％のＦＣＣカーバイド、２．４％のＭ６Ｃカーバイド）。ＦＣＣカーバイドは、合金における分離カーバイドを表すとともに、合金における総カーバイドの大部分（＞５０％）を構成する。矢印は、母材近似性の式に挿入するためＦＣＣ_Ｌ１２母材の組成を抽出する点を具体的に指している。この例に示すように、すべての硬質相の体積分率は５モル％を超える一方、カーバイド分率の５０％を超えるのものが、分離形態を形成することで知られる過共晶相として形成され、残りのＦＣＣ_Ｌ１２母材相がＩｎｃｏｎｅｌ６２５に対して６０％を超える近似性を有する。
この算出において、図１には示していないものの、ＦＣＣ_Ｌ１２母材相の化学成分が抽出される。母材化学成分は、１８重量％のＣｒ、１重量％のＦｅ、９重量％のＭｏ、及び１重量％のＴｉ、残量のニッケルである。Ｐ８２－Ｘ６の母材化学成分がＰ８２－Ｘ６のバルク化学成分と完全に異なるということが理解できる。Ｐ８２－Ｘ６は、Ｉｎｃｏｎｅｌ６２５と類似する腐食性能を有するように設計されており、Ｉｎｃｏｎｅｌ６２５との母材近似性は８７％である。
合金Ｐ７６－Ｘ２３の熱力学的挙動を図２に示す。ダイヤグラムは、ニッケル母材２０１における共晶Ｎｉ３Ｂ２０３を析出する材料を示す。２０１は、好ましい実施形態において１８５０Ｋより低い、合金の液相線温度を示す。２０２は、この場合は１２００Ｋで５モル％を超えるニッケルボライド（Ｎｉ３Ｂ）である、合金における硬質相のモル分率を示す。２０３は、この場合母材化学成分が１２００Ｋで抽出されるとともに、母材近似性がＭｏｎｅｌに対して６０％を超える、母材相分率を示す。合金の液相線温度は１４００Ｋであり、これは材料をガス噴霧に極めて適するものとする。Ｎｉ３Ｂは、この例では硬質相であり、１３００Ｋにおいて６６％のモル分率で存在する。母材化学成分は、３３重量％のＣｕ、残量のニッケルである。Ｐ７６－Ｘ２３の母材化学成分がＰ７６－Ｘ２３のバルク化学成分と完全に異なるということが理解できる。Ｐ７６－Ｘ２３はＭｏｎｅｌ４００と類似する腐食性能を有するように設計されており、Ｐ７６－Ｘ２３のＭｏｎｅｌ４００との母材近似性は１００％である。
［微細構造条件］
一部の実施形態において、合金はその微細構造条件によって記述することができる。一部の実施形態において、合金は、記載される微細構造条件の一部を満たすとして特徴づけることができる。一部の実施形態において、合金は、記載される微細構造条件のすべてを満たすとして特徴づけることができる。
第１の微細構造条件は、超硬質粒子の総測定体積分率に関する。この開示のため、超硬質粒子は１０００ビッカース以上（又は約１０００ビッカース以上）の硬度を示す相として規定することができる。超硬質粒子の総濃度は、１０００ビッカース（又は約１０００ビッカース）の硬度を満たす又はそれを超えるとともに、合金において１５００Ｋ（又は約１５００Ｋ）で熱力学的に安定である、すべての相の総モル％として規定することができる。一部の実施形態において、合金は、少なくとも３体積％（若しくは少なくとも約３体積％）、少なくとも４体積％（若しくは少なくとも約４体積％）、少なくとも５体積％（若しくは少なくとも約５体積％）、少なくとも８体積％（若しくは少なくとも約８体積％）、少なくとも１０体積％（若しくは少なくとも約１０体積％）、少なくとも１２体積％（若しくは少なくとも約１２体積％）、若しくは少なくとも１５体積％（若しくは少なくとも約１５体積％）の超硬質粒子、少なくとも２０体積％（若しくは少なくとも約２０体積％）の超硬質粒子、少なくとも３０体積％（若しくは少なくとも約３０体積％）の超硬質粒子、少なくとも４０体積％（若しくは少なくとも約４０体積％）の超硬質粒子、少なくとも５０体積％（若しくは少なくとも約５０体積％）の超硬質粒子、又は、任意のそれらの値同士の間の任意の範囲の超硬質粒子を有する。
一部の実施形態において、超硬質粒子分率は、目的の合金処理に対応して変わり得る。例えば、溶射合金では、硬質粒子分率は、４０～６０体積％（又は約４０～約６０体積％）とすることができる。レーザー、プラズマトランスファーアーク、又は他のワイヤ溶接施工によって溶接するために用いられる合金では、硬質粒子相分率は、１５～３０体積％（又は約１５～約３０体積％）とすることができる。
第２の微細構造条件は、合金における過共晶分離硬質相分率に関する。本明細書において使用するとき、分離とは、特定の分離相（球状又は部分的に球状の粒子など）が他の硬質相とつながっていないことを意味し得る。例えば、分離相は母材相によって１００％囲むことができる。これは、微細構造にわたって割れを起こす靭性の低い「ブリッジ」として作用する長針を形成し得る棒状相と対照的とすることができる。
合金の割れやすさを低減するため、連続的な粒界相ではなく分離過共晶相を形成することが有益であるとすることができる。一部の実施形態において、分離過共晶硬質相は、合金に存在する総硬質相分率において、全部で４０体積％（若しくは約４０％）以上、４５体積％（若しくは約４５％）以上、５０体積％（若しくは約５０％）以上、６０体積％（若しくは約６０％）以上、７０体積％（若しくは約７０％）以上、７５体積％（若しくは約７５％）以上、若しくは８０体積％（若しくは約８０％）以上、又は任意のそれらの値同士の間の任意の範囲となる。
第３の微細構造条件は、合金における耐食性増大に関する。ニッケル系合金における耐食性を増大させるため、母材におけるクロム及びモリブデンの総重量％を高くすることが有益であるとすることができる。母材におけるクロム及びモリブデンの総重量％を測定するため、エネルギー分散型分光器（ＥＤＳ）を使用した。一部の実施形態において、母材におけるクロム及びモリブデンの総含有量は、１５重量％以上（若しくは約１５重量％以上）、１８重量％以上（若しくは約１８重量％以上）、２０重量％以上（若しくは約２０重量％以上）、２３重量％以上（若しくは約２３重量％以上）、２５重量％以上（若しくは約２５重量％以上）、２７重量％以上（若しくは約２７重量％以上）、若しくは３０重量％以上（若しくは約３０重量％以上）、又は任意のそれらの値同士の間の任意の範囲とすることができる。
第４の微細構造条件は、例えばＩｎｃｏｎｅｌ６２５、Ｉｎｃｏｎｅｌ６８６、又はＭｏｎｅｌなどの既知の合金のものと比較した合金の母材近似性に関する。合金の母材化学成分を測定するため、エネルギー分散型分光器（ＥＤＳ）を使用した。一部の実施形態において、母材近似性は、既知の合金の、５０％（若しくは約５０％）以上、５５％（若しくは約５５％）以上、６０％（若しくは約６０％）以上、７０％（若しくは約７０％）以上、８０％（若しくは約８０％）以上、８５％（若しくは約８５％）以上、若しくは９０％（若しくは約９０％）以上、又は任意のそれらの値同士の間の任意の範囲である。
母材近似性は、熱力学的条件の項で記載するものと類似しており、この場合算出される。「母材化学成分」と「母材近似性」との違いは、化学成分がニッケル母材の固溶体に見受けられるＣｒ、Ｍｏ、又は他の元素の実際の値であることである。近似性は、良好な耐食性を有する既知の合金の化学成分に設計の合金のニッケル母材がどれほど近く一致するかの定量的尺度として使用される％の値である。明確にするため、Ｉｎｃｏｎｅｌなどの既知の合金は単一相合金であるので、合金組成は事実上母材組成であり、すべての合金元素は固溶体に見受けられる。耐摩耗性のため硬質相を析出する本明細書に記載する合金ではそうではない。
図３は、ＰＴＡ溶接によって作製された際のＰ８２－Ｘ６の微細構造のＳＥＭイメージを示す。この場合において、実験のため合金を粉末混合物として作製した。３０１は、１５００Ｋにおいて５％を超える体積分率を有する分離ニオブカーバイド析出物を示し、３０２は、合金において総硬質相の５０％を超える過共晶硬質相を示し、３０３は、Ｉｎｃｏｎｅｌ６２５と比較したとき６０％を超える母材近似性を有する母材を示す。カーバイド析出物は、ともに総硬質相含有量に寄与する分離形態（より大きいサイズ）と共晶形態（より小さいサイズ）との組合せを形成する。この例において、分離形態の硬質相は、総カーバイド分率の５０体積％を超える。
［パフォーマンス条件］
一部の実施形態において、ハードフェーシング層は、ＰＴＡクラッディング又はレーザークラッディングを含むがこれらに限定されない溶接肉盛り処理によって作製される。
一部の実施形態において、合金は多数の有利なパフォーマンス特性を有することができる。一部の実施形態において、合金が、１）高耐摩滅性、２）レーザークラッディング処理又は他の溶接方法によって溶接するとき割れが最小限であるか、割れがない、及び３）高耐食性の１つ以上を有することが有利であるとすることができる。ハードフェーシング合金の耐摩滅性は、ＡＳＴＭ Ｇ６５Ａ乾式砂摩耗試験を使用して定量化することができる。材料の割れ耐性は、合金における色素浸透試験を使用して定量化することができる。合金の耐食性は、ＡＳＴＭ Ｇ４８、Ｇ５９、及びＧ６１試験を使用して定量化することができる。上述のＡＳＴＭ試験のすべては、言及によってそのすべてが本明細書に援用される。
一部の実施形態において、ハードフェーシング層は、２５０ｍｍ３未満（若しくは約２５０ｍｍ３未満）、１００ｍｍ３未満（若しくは約１００ｍｍ３未満）、３０ｍｍ３未満（若しくは約３０ｍｍ３未満）、又は２０ｍｍ３未満（若しくは約２０ｍｍ３未満）のＡＳＴＭ Ｇ６５Ａ摩耗損失を有し得る。
一部の実施形態において、ハードフェーシング層は、コーティングの平方インチあたり５つの割れ、平方インチあたり４つの割れ、平方インチあたり３つの割れ、平方インチあたり２つの割れ、平方インチあたり１つの割れ、若しくは平方インチあたり０の割れ、又は任意のそれらの値同士の間の任意の範囲を発生させ得る。一部の実施形態において、割れは、別個の部品に分かれることなく割れている表面のラインである。
一部の実施形態において、ハードフェーシング層は、既知の合金の、５０％（若しくは約５０％）以上、５５％（若しくは約５５％）以上、６０％（若しくは約６０％）以上、７０％（若しくは約７０％）以上、８０％（若しくは約８０％）以上、８５％（若しくは約８５％）以上、９０％（若しくは約９０％）以上、９５％（若しくは約９５％）以上、９８％（若しくは約９８％）以上、９９％（若しくは約９９％）以上、若しくは９９．５％（若しくは約９９．５％）以上、又は任意のそれらの値同士の間の任意の範囲の耐食性を有することができる。
耐食性は複合的であり、使用する腐食性媒体よって決まり得る。好ましくは、開示する合金の実施形態の腐食速度は、これらが再現しようとする比較される合金の腐食速度とほぼ同等とすることができる。例えば、Ｉｎｃｏｎｅｌ６２５が特定の腐食性媒体において１ｍｐｙ（１年あたりのミル）腐食速度を有する場合、Ｐ８２－Ｘ６は８０％の耐食性を得るように１．２５ｍｐｙ以下の耐食性を有することができる。耐食性は、本開示のため１／腐食速度として規定される。
一部の実施形態において、合金は、２８％のＣａＣｌ２電解液、ｐＨ＝９．５の環境において１ｍｐｙ以下（又は約１ｍｐｙ以下）の腐食速度を有することができる。一部の実施形態において、合金は、２８％のＣａＣｌ２電解液、ｐＨ＝９．５の環境において０．６ｍｐｙ以下（又は約０．６ｍｐｙ以下）の腐食速度を有することができる。一部の実施形態において、合金は、２８％のＣａＣｌ２電解液、ｐＨ＝９．５の環境において０．４ｍｐｙ以下（又は約０．４ｍｐｙ以下）の腐食速度を有することができる。
一部の実施形態において、合金は、Ｇ－５９／Ｇ－６１にしたがった１６時間の３．５％塩化ナトリウム溶液中において０．１ｍｐｙより小さい（又は約０．１ｍｐｙより小さい）耐食性を有することができる。一部の実施形態において、合金は、Ｇ－５９／Ｇ－６１にしたがった１６時間の３．５％塩化ナトリウム溶液中において０．０８ｍｐｙより小さい（又は約０．０８ｍｐｙより小さい）耐食性を有することができる。
一部の実施形態において、ハードフェーシング層は、高速フレーム（ＨＶＯＦ）溶射を含むがこれに限定されない溶射処理によって作製される。
一部の実施形態において、コーティングの硬度は６５０（又は約６５０）ビッカース以上とすることができる。一部の実施形態において、溶射処理の硬度は７００（又は約７００）ビッカース以上とすることができる。一部の実施形態において、溶射処理の硬度は９００（又は約９００）ビッカース以上とすることができる。
一部の実施形態において、溶射コーティングの付着性は７，５００（又は約７，５００）ｐｓｉ以上とすることができる。一部の実施形態において、溶射コーティングの付着性は８，５００（又は約８，５００）ｐｓｉ以上とすることができる。一部の実施形態において、溶射コーティングの付着性は９，５００（又は約９，５００）ｐｓｉ以上とすることができる。
［実施例１：Ｐ８２－Ｘ６のＰＴＡ溶接］
合金Ｐ８２－Ｘ６は、ＰＴＡ及び／又はレーザークラッディングに適するように５３～１５０μｍ粒径分布の粉末にガス噴霧した。合金を、１）１．８ｋＷレーザーパワー及び２０Ｌ／ｍｉｎ流速、並びに２）２．２ｋＷレーザーパワー及び１４Ｌ／ｍｉｎ流速の２つのパラメーターセットを使用してレーザークラッディングを行った。双方の場合において、コーティングは、図４に示すように意図するようなニッケル母材４０２における微細な分離ニオブ／チタンカーバイド析出物４０１を示した。レーザークラッディングにおける３００重量グラムのビッカース硬度は、それぞれパラメーターセット１及び２に対して４３５及び３４８であった。ＡＳＴＭ Ｇ６５試験は、それぞれパラメーターセット１及び２に対して１．５８ｇ（２０９ｍｍ３）損失及び１．６５ｇ（２００ｍｍ３）損失であった。
［実施例２：Ｐ７６－Ｘ２３及びＰ７６－Ｘ２４のＨＶＯＦ溶射］
合金Ｐ７６－Ｘ２３及びＰ７６－Ｘ２４は、ＨＶＯＦ溶射処理に適するように１５～４５μｍ粒径分布の粉末にガス噴霧した。双方の粉末は、ニッケル母材相及びニッケルボライド相が計算モデリングによって予測したように共に存在すると考えられるが、識別及び定量的測定が非常に困難である、極めて微細スケールの形態を形成する。
図５に示すように、５０１はガス噴霧した粉末であり、５０２は得られた粉末のコーティングであり、母材及びＮｉボライド相５０４（例えば、ガス噴霧した粉末の共晶ニッケル／ニッケルボライド構造）に加えて、Ｐ７６－Ｘ２４合金はまた、微細分離粒子としてモデルによって予測したようにクロムボライド析出物５０３も形成する。
５０５は、ＨＶＯＦ溶射コーティングにおける１次ニッケル／ニッケルボライド共晶構造の領域を示し、５０６は、コーティングにおいて多くのクロムボライド析出物を含む領域を示す。
双方の合金を、約２００～３００μｍコーティング厚にＨＶＯＦ溶射し、密なコーティングを形成した。コーティングにおける３００重量グラムのビッカース硬度は、それぞれＰ７６－Ｘ２３及びＰ７６－Ｘ２４に対して６９３及び７２６であった。Ｐ７６－Ｘ２３の付着性試験は、最大９，９９９ｐｓｉの接着不良になり、Ｐ７６－Ｘ２４は９、５７６及び９，９９９ｐｓｉに達する２つの試験において７５％の付着性、２５％の接着不良を示した。ＡＳＴＭ Ｇ６５Ａ（ＡＳＴＭ Ｇ６５Ｂ試験から変換）試験は、Ｐ７６－Ｘ２４では８７ｍｍ３損失を示した。ＡＳＴＭ Ｇ６５Ａ試験は６，０００回転を使用し、方法Ｂは２，０００回転を使用し、典型的には溶射コーティングなどの薄膜コーティングに使用される。
Ｐ７６－Ｘ２４を、２８％のＣａＣｌ２電解液、ｐＨ＝９．５で試験し、０．４ｍｐｙの測定腐食速度を得た。比較すると、割れた硬質クロムは、類似の環境で１．０６ｍｐｙの速度を示している。硬質Ｃｒは、耐食性及び耐摩滅性の両方を必要とする多様な用途のため適切なコーティングとして使用される。一部の実施形態において、ＨＶＯＦコーティングの形態の合金は、２８％のＣａＣｌ２電解液、ｐＨ＝９．５の環境において１ｍｐｙ以下の腐食速度をもたらす。一部の実施形態において、ＨＶＯＦコーティングの形態の合金は、２８％のＣａＣｌ２電解液、ｐＨ＝９．５の環境において０．６ｍｐｙ以下の腐食速度をもたらすことができる。一部の実施形態において、ＨＶＯＦコーティングの形態の合金は、２８％のＣａＣｌ２電解液、ｐＨ＝９．５の環境において０．４ｍｐｙ以下の腐食速度をもたらすことができる。一部の実施形態において、ＨＶＯＦコーティングの形態の合金は、ＥＣＰ（電気化学ポテンシャル）試験において不透過コーティングをもたらす。
［実施例３：ＷＣ／Ｃｒ３Ｃ２、Ｎｉ合金母材混合物のＨＶＯＦ溶射］
２０重量％Ｍｏｎｅｌと混合した８０重量％ＷＣ／Ｃｒ３Ｃ２（５０／５０体積％）の混合物を、溶射処理に適するように１５～４５μｍに凝集させて焼結した。ＨＶＯＦコーティングは、図６に示すように、９４６の３００グラムビッカース硬度を有し、０．４３％測定有孔率の密なコーティングを形成した。ＨＶＯＦコーティングは、ＡＳＴＭ Ｇ６５Ａにおいて約１２ｍｍ３の質量損失をもたらした。図６は、実施例３におけるＷＣ／Ｃｒ３Ｃ２＋Ｎｉ合金の凝集及び焼結粉末、具体的に２０重量％Ｍｏｎｅｌと混合した８０重量％ＷＣ／Ｃｒ３Ｃ２（５０／５０体積％）の混合物のＳＥＭイメージを示す。
［実施例４：Ｉｎｃｏｎｅｌ６２５との比較におけるＰ８２－Ｘ１３、１４、１５、１８、１９の溶接の研究］
Ｉｎｃｏｎｅｌ６２５との比較において種々のカーバイド含有量及び形態のいくつかの合金を評価して、溶接の研究を行った。研究におけるすべての合金は、Ｉｎｃｏｎｅｌ６２５と類似する母材を形成するために用い、これは母材近似性によって定量化され、１００％はＩｎｃｏｎｅｌ６２５のバルク組成と厳密に類似する母材と同等である。割れ耐性を試験するため、すべての合金を重なり合う３層にレーザー溶接した。同様に、割れ及び他の特性を試験するため、各合金の２層溶接をプラズマトランスファードアーク溶接によって作製した。
Figure 2022505878000004
Ｐ８２－Ｘ１８は、この研究の結論で良好な結果をもたらすこの開示の実施形態を表す。Ｐ８２－Ｘ１８は、ＰＴＡ及びレーザーの両処理においてＩｎｃｏｎｅｌ６２５より著しく硬質である。硬度が増大しても、レーザー又はＰＴＡクラッディング試料において割れは明らかに起こらなかった。Ｐ８２－Ｘ１８は、両処理においてＩｎｃｏｎｅｌ６２５と比較したとき耐摩滅性の向上を示す。硬度が増大する一般的な傾向は、表３に示すように、すべての試験合金において同様である。しかしながら、驚いたことに、硬度の増大はすべての場合で耐摩滅性の増大をもたらすわけではない。Ｐ８２－Ｘ１３、Ｐ８２－Ｘ１４、及びＰ８２－Ｘ１５はすべて、より硬質でカーバイドを含むものの、Ｉｎｃｏｎｅｌ６２５より大きい摩耗速度を示した。この結果は、総カーバイド分率及び合金硬度と比較したときの有利なカーバイド形態の発見を示す。
合金Ｐ８２－Ｘ１８は、本開示の熱力学的条件、微細構造条件、及びパフォーマンス条件を満たす。Ｐ８２－Ｘ１８は、８．１モル％の分離カーバイドを形成すると予測され、実際に、研究した産業上関連する溶接処理において８～１２％の分離カーバイドを形成する。また、この合金は、９．９モル％の粒界硬質相を形成すると予測され、実際に、１０体積％以下の粒界硬質相を形成する。分離カーバイド含有量は、合金における総カーバイド含有量の４０％を超える。この分離カーバイド分率比の上昇は、総カーバイド分率のみから予期され得るものを超えて耐摩耗性を向上させる。
Figure 2022505878000005
Figure 2022505878000006
Ｐ８２－Ｘ１８の母材をエネルギー分散型分析法によって測定し、Ｃｒ：１９～２０重量％、Ｍｏ：１０～１２重量％、Ｎｉ：残量を得た。このように、母材組成は、Ｃｒ：２０～２３、Ｍｏ：８～１０、Ｎｂ＋Ｔａ：３．１５～４．１５、Ｎｉ：残量である、典型的なＩｎｃｏｎｅｌ６２５製造範囲と極めて類似し、ある程度重複する。Ｐ８２－Ｘ１８をＧ－４８塩化第二鉄浸漬試験で２４時間試験し、Ｉｎｃｏｎｅｌ６２５と同様に腐食を示さなかった。Ｐ８２－Ｘ１８をＧ－５９／Ｇ－６１ＡＳＴＭ規格にしたがって１６時間の３．５％塩化ナトリウム溶液中において腐食試験し、０．０７５～０．０７８ｍｐｙ（１年あたりのミル）の腐食速度を測定した。
一部の実施形態において、Ｇ－５９／Ｇ－６１にしたがった１６時間の３．５％塩化ナトリウム溶液中において測定した材料の腐食速度は、０．１ｍｐｙより小さい。一部の実施形態において、Ｇ－５９／Ｇ－６１にしたがった１６時間の３．５％塩化ナトリウム溶液中において測定した材料の腐食速度は、０．０８ｍｐｙより小さい。
一部の実施形態において、本明細書に開示する合金、例えばＰ８２－Ｘ１８は、カーバイド金属母材複合材料（ＭＭＣ）における金属成分としてニッケル又は他の一般的な材料の代わりに使用可能である。ＭＭＣのタイプの一般的な例は、重量でＷＣ６０重量％、Ｎｉ４０重量％を含む。この例においてＰ８２－Ｘ１８利用することで、ＷＣ６０重量％、Ｐ８２－Ｘ１８ ４０重量％のタイプのＭＭＣを得ることができる。多様なカーバイド比及びカーバイドタイプが使用可能である。
［実施例５：Ｐ８２－Ｘ１８のＨＶＯＦ溶射の研究］
水素燃料ＨＶＯＦ処理を使用して、Ｐ８２－Ｘ１８を溶射した。得られたコーティングは、１０，０００ｐｓｉの付着強度、７００ＨＶ３００ビッカース硬度、及び０．８５６のＡＳＴＭ Ｇ６５Ｂ質量損失（１０．４．６ｇ／ｍｍ３体積損失）を有するものであった。
［実施例６：３０％ＮｉＣｕ凝集及び焼結材料のＨＶＯＦ溶射の研究］
配合成分１）６５～７５％ＷＣ／Ｃｒ３Ｃ２＋２５～３５％ＮｉＣｕ合金と、配合成分２）６５～７５％Ｃｒ３Ｃ２＋２５～３５％ＮｉＣｕ合金にしたがって凝集及び焼結プロセスによって２つの粉末を製造した。第１の混合物を明確にすると、凝集及び焼結粒子の総体積分率の６５～７５％がカーバイドであり、残りの部分がＮｉＣｕ金属合金である。粒子のカーバイド含有量は、それ自体、ＷＣ及びＣｒ３Ｃ２のカーバイドタイプの両方の組合せからなる。一部の実施形態において、ＷＣ／Ｃｒ３Ｃ２比は体積で０～１００である。一部の実施形態において、ＷＣ／Ｃｒ３Ｃ２比は体積で約０．３３～３である。一部の実施形態において、ＷＣ／Ｃｒ３Ｃ２比は体積で約０．２５～５である。一部の実施形態において、ＷＣ／Ｃｒ３Ｃ２比は約０．６７～１．５である。ＮｉＣｕ合金の組成は、それぞれ３重量％より少ない他の一般的な不純物を含む、Ｃｕ：２０～４０重量％、好ましくはＣｕ：２５～３５重量％、さらに好ましくはＣｕ：２８～３４重量％、残量ニッケルである。
双方の粉末をＨＶＯＦ処理によって溶射してコーティングを形成し、これを試験した。粉末１及び粉末２から作製したコーティングは、２８％のＣａＣｌ２電解液、ｐＨ＝９．５溶液においてそれぞれ腐食速度０．１５ｍｐｙ及び０．６９４ｍｐｙを示した。粉末１及び粉末２から作製したコーティングは、ＥＣＰ試験によって測定されるように不透過性であった。粉末１及び粉末２から作製したコーティングは、それぞれＡＳＴＭ Ｇ６５Ａにおける１１．３ｍｍ３及び１６．２ｍｍ３の摩耗体積損失を示した。粉末１及び粉末２から作製したコーティングは、それぞれ８１６ＨＶ３００及び６７７ＨＶ３００の微小硬さ値を示した。両方の粉末から作製したコーティングは、１２，５００ｐｓｉを超える接着強度であった。
［用途］
本開示に記載する合金は、多様な用途及び産業に使用可能である。一部の非限定的な使用用途の例は、露天採掘用途、海洋用途、電力産業用途、石油及びガス用途、及びガラス製造用途を含む。
露天採掘用途は、以下の部材、及び以下の部材のコーティングを含む。スラリーパイプラインの耐摩耗性スリーブ及び／又は耐摩耗性ハードフェーシング、ポンプ筐体若しくは羽根車を含む泥水ポンプ部材又は泥水ポンプ部材のハードフェーシング、シュートブロック又はシュートブロックのハードフェーシングを含む給鉱シュート部材、ロータリーブレーカースクリーン、バナナスクリーン、及びシェーカースクリーンを含むがこれらに限定されない分離スクリーン、自生粉砕ミル及び準自生粉砕ミルのライナー、掘削具及び掘削具のハードフェーシング、バケットトラック及びダンプトラックのライナーのための摩耗プレート、採鉱ショベルのヒールブロック及びヒールブロックのハードフェーシング、グレーダー排土板及びグレーダー排土板のハードフェーシング、スタッカーリクレーマー、サイザークラッシャー、採掘部材及び他の粉砕部材の一般的な摩耗パッケージ。
上述より、創意に富んだニッケル系ハードフェーシング合金及び使用方法を開示することが理解される。いくつかの部材、技術、及び態様がある程度の詳細な事項とともに記載されているが、本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく本明細書に上述される特定の設計、構成、及び方法において多くの変更がなされ得ることが明らかである。
別の実施形態の文脈でこの開示に記載される所定の特徴も単一の実施形態において組合せで実施することができる。あるいは、単一の実施形態の文脈で記載される種々の特徴も別々に複数の実施形態で又は任意の適切な副組合せで実施することができる。さらに、特徴を所定の組合せで作用するとして上述し得るものの、記載の組合せにおける１つ以上の特徴を、一部の場合において、組合せから除いて、その組合せを副組合せ又は副組合せの変形として記載することができる。
また、方法について、特定の順序で図面に示される又は明細書に記載され得るが、所望の結果を得るために、そうした方法を、示される特定の順序又は連続の順序で行う必要はなく、すべての方法を行う必要はない。示されていない又は記載されていない他の方法を例示の方法及びプロセスに組み込むことができる。例として、１つ以上のさらなる方法を、記載の方法のいずれかの前、それらの後、それらと同時に、又はそれらの間に行うことができる。さらに、他の実施形態において方法を再度編成又は順序付けすることができる。また、上述の実施形態において種々のシステム構成要素を分離することを、すべての実施形態においてそうした分離を要求するとして理解すべきではなく、一般に、記載の構成要素及びシステムが単一の製品でともに統合できる、又は複数の製品にパッケージ化できるということが理解される必要がある。さらに、他の実施形態はこの開示の範囲内にある。
具体的に記載されない限り、又は使用される文脈内で理解されない限り、「できる」、「できた」、「し得る」、又は「してもよい」などの条件的文言は、一般に、所定の実施形態が所定の特徴、構成要素、及び／又はステップを含む、又は含まないということを意味することを意図している。このように、そうした条件的文言は、特徴、構成要素、及び／若しくはステップが１つ以上の実施形態に何らかの形で要求されることの示唆を一般に意図していない。
具体的に記載されない限り、「少なくとも１つのＸ、Ｙ、及びＺ」という記載などの接続的文言は、アイテム、用語等がＸ、Ｙ、又はＺのいずれかであり得るということを意味するように一般に使用される文脈で理解される。ゆえに、そうした接続的文言は、所定の実施形態が少なくとも１つのＸ、少なくとも１つのＹ、及び少なくとも１つのＺの存在を要求するということの示唆を一般に意図しない。
本明細書に使用される「およそ」、「約」、「一般に」、及び「実質的に」という用語などの本明細書に使用される程度の文言は、なお所望の機能をなす又は所望の結果を得る、記載される値、量、又は特徴に近似する、値、量、又は特徴を表す。例として、「およそ」、「約」、「一般に」、及び「実質的に」という用語は、記載される量の１０％以下、５％以下、１％以下、０．１％以下、０．０１％以下の量を指すことができる。記載される量が０である（例えば、まったくない、有しない）場合、上述の範囲は特定の範囲とすることができ、値の特定のパーセンテージ内ではない。例として、記載される量の１０重量／体積％以下、５重量／体積％以下、１重量／体積％以下、０．１重量／体積％以下、０．０１重量／体積％以下である。
種々の実施形態に関する任意の特定の特徴、態様、方法、特性、特質、性質、属性、構成要素などの本明細書における開示は、本明細書に示される他のすべての実施形態に使用可能である。さらに、本明細書に記載される任意の方法は、記載のステップを行うことに適する任意のデバイスを使用して実施することができるということが認められる。
多くの実施形態及びそれらの変形を詳細に記載しているが、他の改変及びそれらを用いる方法は当業者に明らかになるものである。したがって、種々の用途、改変、材料、及び代替物は、本明細書における特有の創意に富んだ開示、又は特許請求の範囲から逸脱することなく同等物からなすことができるということを理解する必要がある。

Claims (44)

  1. Ｎｉと、
    ０．５重量％～２重量％のＣと、
    １０重量％～３０重量％のＣｒと、
    ５．８１重量％～１８．２重量％のＭｏと、
    ２．３８重量％～１０重量％のＮｂ＋Ｔｉとを含む原料。
  2. 約０．８重量％～約１．６重量％のＣと、
    約１４重量％～約２６重量％のＣｒと、
    約８重量％～約１６重量％のＭｏとを含む、請求項１に記載の原料。
  3. 約０．８４重量％～約１．５６重量％のＣと、
    約１４重量％～約２６重量％のＣｒと、
    約８．４重量％～約１５．６重量％のＭｏと、
    約４．２重量％～約８．５重量％のＮｂ＋Ｔｉとを含む、請求項１に記載の原料。
  4. 約８．４重量％～約１．５６重量％のＣと、
    約１４重量％～約２６重量％のＣｒと、
    約８．４重量％～約１５．６重量％のＭｏと、
    約４．２重量％～約７．８重量％のＮｂと、
    約０．３５重量％～約０．６５重量％のＴｉとを含む、請求項１に記載の原料。
  5. 約１．０８重量％～約１．３２重量％のＣと、
    約１３重量％～約２２重量％のＣｒと、
    約１０．８重量％～約１３．２重量％のＭｏと、
    約５．４重量％～約６．６重量％のＮｂとを含む、請求項１に記載の原料。
  6. 約１．２重量％のＣと、
    約２０重量％のＣｒと、
    約１２重量％のＭｏと、
    約６重量％のＮｂと、
    約０．５重量％のＴｉとを含む、請求項１に記載の原料。
  7. 前記原料は粉末である、請求項１～６のいずれか１項に記載の原料。
  8. 前記原料はワイヤである、請求項１～６のいずれか１項に記載の原料。
  9. 前記原料はワイヤと粉末との組合せである、請求項１～６のいずれか１項に記載の原料。
  10. 請求項１～９のいずれか１項に記載の原料から形成されるハードフェーシング層。
  11. 前記ハードフェーシング層は、
    合計で５モル％以上である１，０００以上のビッカース硬度の硬質相、
    ２０重量％以上の組み合わせた合計のクロム及びモリブデン、
    合計で総硬質相分率の５０モル％以上である分離過共晶硬質相、
    ０．３３～３のＷＣ／Ｃｒ３Ｃ２比率、
    ２５０ｍｍ３未満のＡＳＴＭ Ｇ６５Ａ摩耗損失、及び
    ６５０以上のビッカース硬度を含むニッケル母材を含む、請求項１０に記載のハードフェーシング層。
  12. 前記ハードフェーシング層は７５０以上のビッカース硬度を有する、請求項１０又は１１に記載のハードフェーシング層。
  13. 前記ハードフェーシング層は、平方インチあたり２つ以下の割れを示し、９，０００ｐｓｉ以上の付着性を有し、２体積％以下の有孔率を有する、請求項１０～１２のいずれか１項に記載のハードフェーシング層。
  14. 前記ハードフェーシング層は０．５体積％以下の有孔率を有する、請求項１０～１３のいずれか１項に記載のハードフェーシング層。
  15. 前記ハードフェーシング層は、２８％のＣａＣｌ２電解液、ｐＨ＝９．５の環境において１ｍｐｙ以下の腐食速度を有する、請求項１０～１４のいずれか１項に記載のハードフェーシング層。
  16. 前記ハードフェーシング層は、２８％のＣａＣｌ２電解液、ｐＨ＝９．５の環境において０．４ｍｐｙ以下の腐食速度を有する、請求項１５に記載のハードフェーシング層。
  17. 前記ハードフェーシング層は、Ｇ－５９／Ｇ－６１にしたがった１６時間の３．５％塩化ナトリウム溶液中において０．１ｍｐｙより小さい腐食速度を有する、請求項１０～１６のいずれか１項に記載のハードフェーシング層。
  18. 前記ハードフェーシング層は、Ｇ－５９／Ｇ－６１にしたがった１６時間の３．５％塩化ナトリウム溶液中において０．０８ｍｐｙより小さい腐食速度を有する、請求項１７に記載のハードフェーシング層。
  19. 前記ニッケル母材は、Ｎｉ：残量、Ｘ＞２０重量％で規定される耐食性合金と比較して、８０％以上の母材近似性を有し、ＸはＣｕ、Ｃｒ，又はＭｏの少なくとも１つを表す、請求項１０～１８のいずれか１項に記載のハードフェーシング層。
  20. 前記耐食性合金は、Ｉｎｃｏｎｅｌ（登録商標）６２５、Ｉｎｃｏｎｅｌ６２２、Ｈａｓｔｅｌｌｏｙ（登録商標）Ｃ２７６、ＨａｓｔｅｌｌｏｙＸ、及びＭｏｎｅｌ（登録商標）４００からなる群より選択される、請求項１９に記載のハードフェーシング層。
  21. 前記ハードフェーシング層は、液圧シリンダー、テンションライザー、マッドモーターローター、又は油田部材用途に適用される、請求項１０～２０のいずれか１項に記載のハードフェーシング層。
  22. ニッケルを含む原料であって、
    前記原料は、熱力学的平衡状態下で、
    合計で５モル％以上である１，０００以上のビッカース硬度の硬質相、及び
    既知の耐食性ニッケル合金と比較したとき８０％以上の母材近似性を有することで特徴づけられる耐食性母材を形成するように構成される、原料。
  23. 前記既知の耐食性ニッケル合金は、配合成分Ｎｉ：残量、Ｘ＞２０重量％によって表され、ＸはＣｕ、Ｃｒ，又はＭｏの少なくとも１つを表す、請求項２２に記載の原料。
  24. 前記原料は粉末である、請求項２２又は２３に記載の原料。
  25. 前記粉末は噴霧プロセスによって作製される、請求項２４に記載の原料。
  26. 前記粉末は凝集及び焼結プロセスによって作製される、請求項２４に記載の原料。
  27. 前記耐食性母材は、２０重量％以上の組み合わせた合計のクロム及びモリブデンを含むニッケル母材である、請求項２２～２６のいずれか１項に記載の原料。
  28. 前記耐食性母材は、熱力学的平衡状態下において、合計で総硬質相分率の５０モル％以上である分離過共晶硬質相を有することで特徴づけられる、請求項２２～２７のいずれか１項に記載の原料。
  29. 前記既知の耐食性ニッケル合金は、Ｉｎｃｏｎｅｌ（登録商標）６２５、Ｉｎｃｏｎｅｌ６２２、Ｈａｓｔｅｌｌｏｙ（登録商標）Ｃ２７６、ＨａｓｔｅｌｌｏｙＸ、及びＭｏｎｅｌ（登録商標）４００からなる群より選択される、請求項２２～２８のいずれか１項に記載の原料。
  30. 前記原料は、
    ０．８４重量％～１．５６重量％のＣと、
    １４重量％～２６重量％のＣｒと、
    ８．４重量％～１５．６重量％のＭｏと、
    ４．２重量％～７．８重量％のＮｂと、
    ０．３５重量％～０．６５重量％のＴｉとを含む、請求項２２～２９のいずれか１項に記載の原料。
  31. 前記原料は、
    約２．５重量％～約５．７重量％のＢと、及び
    約９．８重量％～約２３重量％のＣｕとをさらに含む、請求項３０に記載の原料。
  32. 前記原料は、
    約７重量％～約１４．５重量％のＣｒを含む、請求項３１に記載の原料。
  33. 前記耐食性母材は、熱力学的平衡状態下において、
    合計で５０モル％以上である硬質相、及び
    １５５０Ｋ以下の液相線温度を有することで特徴づけられる、請求項２２～３２のいずれか１項に記載の原料。
  34. 前記原料は、ＭｏｎｅｌとＷＣ又はＣｒ３Ｃ２の少なくとも１つとの混合物を含む、請求項２２～３３のいずれか１項に記載の原料。
  35. 前記原料は、
    ７５重量％～８５重量％のＷＣ＋１５重量％～２５重量％のＭｏｎｅｌ、
    ６５重量％～７５重量％のＷＣ＋２５重量％～３５重量％のＭｏｎｅｌ、
    ６０重量％～７５重量％のＷＣ＋２５重量％～４０重量％のＭｏｎｅｌ、
    ７５重量％～８５重量％のＣｒ３Ｃ２＋１５重量％～２５重量％のＭｏｎｅｌ、
    ６５重量％～７５重量％のＣｒ３Ｃ２＋２５重量％～３５重量％のＭｏｎｅｌ、
    ６０重量％～７５重量％のＣｒ３Ｃ２＋２５重量％～４０重量％のＭｏｎｅｌ、
    ７５重量％～８５重量％のＷＣ／Ｃｒ３Ｃ２＋１５重量％～２５重量％のＭｏｎｅｌ、
    ６５重量％～７５重量％のＷＣ／Ｃｒ３Ｃ２＋２５重量％～３５重量％のＭｏｎｅｌ、及び
    ６０重量％～７５重量％のＷＣ／Ｃｒ３Ｃ２＋２５重量％～４０重量％のＭｏｎｅｌからなる群より選択される、請求項２２～３４のいずれか１項に記載の原料。
  36. 前記耐食性母材のＷＣ／Ｃｒ３Ｃ２比は、体積において０．０２～５である、請求項２２～３５のいずれか１項に記載の原料。
  37. 前記原料はワイヤを含む、請求項２２に記載の原料。
  38. 前記原料はワイヤと粉末との組合せを含む、請求項２２に記載の原料。
  39. 請求項２２～３８のいずれか１項に記載の原料から形成されるハードフェーシング層。
  40. 前記ハードフェーシング層は、
    ２５０ｍｍ３未満のＡＳＴＭ Ｇ６５Ａ摩耗損失、及び
    前記ハードフェーシング層をＰＴＡ又はレーザークラッディング処理から形成するとき平方インチあたり２つ以下の割れを含む、請求項３９に記載のハードフェーシング層。
  41. 前記ハードフェーシング層は、２８％のＣａＣｌ２電解液、ｐＨ＝９．５の環境において１ｍｐｙ以下の腐食速度を示す不透過性ＨＶＯＦコーティングを含む、請求項３９又は４０に記載のハードフェーシング層。
  42. 前記ハードフェーシング層は、
    ６５０以上のビッカース硬度、及び
    前記ハードフェーシング層をＨＶＯＦ溶射処理から形成するとき９，０００ｐｓｉ以上の付着性をさらに含む、請求項３９～４１のいずれか１項に記載のハードフェーシング層。
  43. 前記ハードフェーシング層は、液圧シリンダー、テンションライザー、マッドモーターローター、又は油田部材用途に適用される、請求項３９～４２のいずれか１項に記載のハードフェーシング層。
  44. 前記ハードフェーシング層は、
    ７５０以上のビッカース硬度、及び
    前記ハードフェーシング層をＨＶＯＦ溶射処理から形成するとき２体積％以下、好ましくは０．５％以下の有孔率を含む、請求項３９～４３のいずれか１項に記載のハードフェーシング層。

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