JP3000610B2 - 硬質粒子分散合金粉末の製造方法及び硬質粒子分散合金粉末 - Google Patents
硬質粒子分散合金粉末の製造方法及び硬質粒子分散合金粉末Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はプラズマアーク溶接等の粉体肉盛溶接に用い
られる粉末肉盛溶接材の製造方法及び粉末肉盛溶接材に
関し、特に炭化物、酸化物、窒化物、ホウ化物等の硬質
粒子が均一に分散した合金粉末及びその製造方法に関す
る。
られる粉末肉盛溶接材の製造方法及び粉末肉盛溶接材に
関し、特に炭化物、酸化物、窒化物、ホウ化物等の硬質
粒子が均一に分散した合金粉末及びその製造方法に関す
る。
従来から、プラズマアーク肉盛溶接によりバルブ、パ
イプ、ロール等の加工部材に合金粉末と炭化物を肉盛溶
接することにより、加工部材表面の耐摩耗性、耐熱性、
耐食性等を改善することが行われている。
イプ、ロール等の加工部材に合金粉末と炭化物を肉盛溶
接することにより、加工部材表面の耐摩耗性、耐熱性、
耐食性等を改善することが行われている。
しかしながら、このような従来の肉盛溶接方法は、プ
ラズマアーク中に供給された炭化物が未溶解のままで存
在して充分に微粒化しないこと等の理由により、得られ
る溶接肉盛材の靭性、耐摩耗性が充分でないという問題
がある。この問題点については特願平１−201747号の発
明により解決したが、この出願に係る発明においては、
肉盛ビードを粉砕した後の粉末はトーチ内で目詰まりや
湯玉などが発生しやすく実用性に欠けるという問題があ
る。
ラズマアーク中に供給された炭化物が未溶解のままで存
在して充分に微粒化しないこと等の理由により、得られ
る溶接肉盛材の靭性、耐摩耗性が充分でないという問題
がある。この問題点については特願平１−201747号の発
明により解決したが、この出願に係る発明においては、
肉盛ビードを粉砕した後の粉末はトーチ内で目詰まりや
湯玉などが発生しやすく実用性に欠けるという問題があ
る。
この問題点を改善するために粉末肉盛溶接材を球状化
する方法を発明し、特願平１−247755号として出願し
た。この方法においてはプラズマアーク中に合金粉末と
硬質粒子を供給して溶解された合金を肉盛し、この肉盛
ビードを粉砕して再度プラズマアーク中に供給して溶解
し、自由落下凝固させて球状化するので、得られる粉末
肉盛溶接材はトーチ内での目詰まりや湯玉などの発生が
なくなり、粉体肉盛溶接作業性を大幅に改善することに
なるが、ビードを粉砕することが必要である。ところで
ビードを粉砕するのには長時間を必要とし工業的でな
く、実用的ではなかった。
する方法を発明し、特願平１−247755号として出願し
た。この方法においてはプラズマアーク中に合金粉末と
硬質粒子を供給して溶解された合金を肉盛し、この肉盛
ビードを粉砕して再度プラズマアーク中に供給して溶解
し、自由落下凝固させて球状化するので、得られる粉末
肉盛溶接材はトーチ内での目詰まりや湯玉などの発生が
なくなり、粉体肉盛溶接作業性を大幅に改善することに
なるが、ビードを粉砕することが必要である。ところで
ビードを粉砕するのには長時間を必要とし工業的でな
く、実用的ではなかった。
前記課題を解決するための本発明の第１の発明は、プ
ラズマアーク中に金属及び／または合金粉末と硬質粒子
との造粒粉末を供給して溶融し、複合粉末化することを
特徴とする硬質粒子分散合金粉末の製造方法である。第
２の発明はプラズマアーク中に金属及び／または合金粉
末と硬質粒子との造粒粉末を供給して溶融し、保護雰囲
気中に落下凝固させて球状化するとともに硬質粒子を微
細、均一に分散せしめて複合粉末化することを特徴とす
る硬質粒子分散合金粉末の製造方法。さらに第３、第４
の発明は第１、第２の発明を用いて得られた硬質粒子が
金属及び／または合金中に均一に分散された硬質粒子分
散合金粉末である。
ラズマアーク中に金属及び／または合金粉末と硬質粒子
との造粒粉末を供給して溶融し、複合粉末化することを
特徴とする硬質粒子分散合金粉末の製造方法である。第
２の発明はプラズマアーク中に金属及び／または合金粉
末と硬質粒子との造粒粉末を供給して溶融し、保護雰囲
気中に落下凝固させて球状化するとともに硬質粒子を微
細、均一に分散せしめて複合粉末化することを特徴とす
る硬質粒子分散合金粉末の製造方法。さらに第３、第４
の発明は第１、第２の発明を用いて得られた硬質粒子が
金属及び／または合金中に均一に分散された硬質粒子分
散合金粉末である。
本発明に用いる金属及び合金粉末は、ハステロイＣ、
ステライト、ナイモニック、Al,Co,Fe,W,Ni粉末等が含
まれ、また硬質粒子としてNbC,Fe3C,SiC,TaC,TiC,WC,VC
等の炭化物、TiN,BN等の窒化物、Al2O3,ZrO3等の酸化物
やホウ化物、ケイ化物等が含まれる。
ステライト、ナイモニック、Al,Co,Fe,W,Ni粉末等が含
まれ、また硬質粒子としてNbC,Fe3C,SiC,TaC,TiC,WC,VC
等の炭化物、TiN,BN等の窒化物、Al2O3,ZrO3等の酸化物
やホウ化物、ケイ化物等が含まれる。
本発明の方法において使用する金属及び／または合金
粉末と硬質粒子との造粒粉末は一般の造粒法により得る
ことができる。例えば、粗粉−分級法、転動造粒法、ス
プレイドライヤ法、液滴アトマイジング法等により造粒
粉末を得る。
粉末と硬質粒子との造粒粉末は一般の造粒法により得る
ことができる。例えば、粗粉−分級法、転動造粒法、ス
プレイドライヤ法、液滴アトマイジング法等により造粒
粉末を得る。
本発明において使用する金属及び／または合金粉末と
硬質粒子との配合割合は本発明の硬質粒子分散合金粉末
の使用目的等により適宜に変更できるが金属及び／また
は合金粉末：硬質粒子＝10〜90:90〜10Vol％の範囲で配
合される。また、金属及び／または合金粉末と硬質粒子
との造粒粉末の大きさはプラズマアーク溶接装置のノズ
ル等を効率よく通過させるために６〜350メッシュ程度
にするのが好ましい。
硬質粒子との配合割合は本発明の硬質粒子分散合金粉末
の使用目的等により適宜に変更できるが金属及び／また
は合金粉末：硬質粒子＝10〜90:90〜10Vol％の範囲で配
合される。また、金属及び／または合金粉末と硬質粒子
との造粒粉末の大きさはプラズマアーク溶接装置のノズ
ル等を効率よく通過させるために６〜350メッシュ程度
にするのが好ましい。
このように造粒された造粒粉末はプラズマアーク装置
に供給され、プラズマアーク中で溶融し複合粉末化され
硬質粒子分散合金粉末が得られる。上記のプラズマアー
ク中で溶融された粉末は落下凝固させて球状化するとと
もに複合粉末化して硬質粒子分散粉末が得られる。自由
落下させる距離はプラズマアーク溶接装置、造粒粉末の
種類等により適宜設定することができる。
に供給され、プラズマアーク中で溶融し複合粉末化され
硬質粒子分散合金粉末が得られる。上記のプラズマアー
ク中で溶融された粉末は落下凝固させて球状化するとと
もに複合粉末化して硬質粒子分散粉末が得られる。自由
落下させる距離はプラズマアーク溶接装置、造粒粉末の
種類等により適宜設定することができる。
本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。
第１図、第２図は本発明の硬質粒子分散合金粉末の製
造装置を示す。この装置はプラズマ装置10と溶融合金を
自由落下させるためのチャンバ20とから構成される。プ
ラズマ装置10は中心部にタングステン電極２を備え、こ
の電極２の外側にトーチ内筒３及びトーチ外筒４がそれ
ぞれ所定の距離を隔てて同軸的に配備されている。そし
て電極２とトーチ内筒３との間及びトーチ内筒３とトー
チ外筒４との間に環状の通路5,6が形成されている。プ
ラズマ装置10のトーチ内筒３とタングステン電極２との
間にはパイロット電源PS1から所定のパイロット電流が
供給されるようになっている。
造装置を示す。この装置はプラズマ装置10と溶融合金を
自由落下させるためのチャンバ20とから構成される。プ
ラズマ装置10は中心部にタングステン電極２を備え、こ
の電極２の外側にトーチ内筒３及びトーチ外筒４がそれ
ぞれ所定の距離を隔てて同軸的に配備されている。そし
て電極２とトーチ内筒３との間及びトーチ内筒３とトー
チ外筒４との間に環状の通路5,6が形成されている。プ
ラズマ装置10のトーチ内筒３とタングステン電極２との
間にはパイロット電源PS1から所定のパイロット電流が
供給されるようになっている。
チャンバ20の上部にはプラズマ装置10のタングステン
電極２と同軸的に電極通路口９が配設されていて、タン
グステン電極２との間にメイン電源PS2から所定の電流
が供給されるようになっている。
電極２と同軸的に電極通路口９が配設されていて、タン
グステン電極２との間にメイン電源PS2から所定の電流
が供給されるようになっている。
このように構成された硬質粒子分散合金粉末の製造装
置により、硬質粒子分散合金粉末を製造するには、まず
パイロット電源PS1からパイロット電流を供給してタン
グステン電極２の先端とトーチ内筒３のノズル部７との
間にパイロットアークを発生させると同時に図示しない
プラズマガス供給装置によりプラズマガスを環状通路５
内に供給する。これにより、タングステン電極２の先端
にプラズマアークが形成される。このプラズマアークは
高周波発振器HFから供給される高周波電流に同期して発
生される。その後、メイン電源PS2からメイン電流を供
給してタングステン電極２と電極通路口９との間にプラ
ズマアークを発生させる。なお、チャンバ内はArガス等
により置換されており、またプラズマ装置10とチャンバ
20との間はArガス等のシールドガス11により大気とは遮
断されている。
置により、硬質粒子分散合金粉末を製造するには、まず
パイロット電源PS1からパイロット電流を供給してタン
グステン電極２の先端とトーチ内筒３のノズル部７との
間にパイロットアークを発生させると同時に図示しない
プラズマガス供給装置によりプラズマガスを環状通路５
内に供給する。これにより、タングステン電極２の先端
にプラズマアークが形成される。このプラズマアークは
高周波発振器HFから供給される高周波電流に同期して発
生される。その後、メイン電源PS2からメイン電流を供
給してタングステン電極２と電極通路口９との間にプラ
ズマアークを発生させる。なお、チャンバ内はArガス等
により置換されており、またプラズマ装置10とチャンバ
20との間はArガス等のシールドガス11により大気とは遮
断されている。
続いて金属及び／または合金粉末と硬質粒子とを造粒
した造粒粉末１を図示しない粉末供給装置により環状通
路６に供給してプラズマアーク中に投入することにより
硬質粒子分散合金粉末を製造することができる。
した造粒粉末１を図示しない粉末供給装置により環状通
路６に供給してプラズマアーク中に投入することにより
硬質粒子分散合金粉末を製造することができる。
本実施例において造粒粉末は次の方法により準備し
た。
た。
数ミクロン〜数十ミクロンオーダのアルミニウム粉末
50Vol％と数ミクロン〜数十ミクロンオーダの炭化珪素
粉末50Vol％を1kgにバインダとして水を0.5kg加え配合
した。次いでボールミルにより20時間40rpmで湿式混合
した後乾燥し、スタンプミルにより10分間解砕した後48
/150メッシュに分級して造粒粉末を得た。この造粒粉末
をプラズマアーク中に投入すると造粒粉末は十分に溶解
し、溶融液体粒子となって滴下する。この場合滴下距離
は1,000mmに設定した。この際滴下中に溶融液体粒子の
球状化がなされるとともに溶融液体粒子中の均一融体形
成と晶出反応により炭化物の微細化が促進され、凝固し
て硬質粒子分散合金粉末が得られた。
50Vol％と数ミクロン〜数十ミクロンオーダの炭化珪素
粉末50Vol％を1kgにバインダとして水を0.5kg加え配合
した。次いでボールミルにより20時間40rpmで湿式混合
した後乾燥し、スタンプミルにより10分間解砕した後48
/150メッシュに分級して造粒粉末を得た。この造粒粉末
をプラズマアーク中に投入すると造粒粉末は十分に溶解
し、溶融液体粒子となって滴下する。この場合滴下距離
は1,000mmに設定した。この際滴下中に溶融液体粒子の
球状化がなされるとともに溶融液体粒子中の均一融体形
成と晶出反応により炭化物の微細化が促進され、凝固し
て硬質粒子分散合金粉末が得られた。
以上の如くして得られた硬質粒子分散合金粉末を光学
顕微鏡により400倍に拡大してみると粉末が球形に近
く、硬質粒子である炭化珪素が微細化され、均一に分散
されていることが明瞭に判る、この顕微鏡写真を第３図
に示す。
顕微鏡により400倍に拡大してみると粉末が球形に近
く、硬質粒子である炭化珪素が微細化され、均一に分散
されていることが明瞭に判る、この顕微鏡写真を第３図
に示す。
なお、本実施例と同様にAl−Fe3C,Al−Al2O3,ハステ
ロイＣ−NbC,Co−WC,Fe−Al2O3,W−NbC,W−Al2O3の組合
せで硬質粒子分散合金粉末を製造したがいずれも粉体が
球形に近く、硬質粒子である炭化物及び酸化物が微細化
され、均一に分散されていることが認められた。以上各
硬質粒子分散合金粉末の顕微鏡400倍写真を第４〜第10
図に示す。
ロイＣ−NbC,Co−WC,Fe−Al2O3,W−NbC,W−Al2O3の組合
せで硬質粒子分散合金粉末を製造したがいずれも粉体が
球形に近く、硬質粒子である炭化物及び酸化物が微細化
され、均一に分散されていることが認められた。以上各
硬質粒子分散合金粉末の顕微鏡400倍写真を第４〜第10
図に示す。
以上説明したように、本発明の硬質粒子分散合金粉末
の製造方法は硬質粒子を均一に微細分散化された球状の
合金粉末を操作簡易に製造することができ、得られた合
金粉末は硬質粒子が均一に分散され、溶接性、肉盛性、
靭性、耐摩耗性、加工性に良好な特性を有する極めて有
用なものである。
の製造方法は硬質粒子を均一に微細分散化された球状の
合金粉末を操作簡易に製造することができ、得られた合
金粉末は硬質粒子が均一に分散され、溶接性、肉盛性、
靭性、耐摩耗性、加工性に良好な特性を有する極めて有
用なものである。
第１図は本発明に使用する硬質粒子分散合金粉末を製造
する装置を表わす概略構成図、第２図は第１図に示す装
置のトーチ部を表わす概略構成図、第３図は本発明によ
り得られたAl−SiCの硬質粒子分散合金粉末の粒子構造
を表わす写真、第４図は本発明により得られたAl−Fe3C
の硬質粒子分散合金粉末の粒子構造を表わす写真、第５
図は本発明により得られたAl−Al2O3の硬質粒子分散合
金粉末の粒子構造を表わす写真、第６図は本発明により
得られたハステロイＣ−NbCの硬質粒子分散合金粉末の
粒子構造を表わす写真、第７図は本発明により得られた
Co−WCの硬質粒子分散合金粉末の粒子構造を表わす写
真、第８図は本発明により得られたFe−Al2O3の硬質粒
子分散合金粉末の粒子構造を表わす写真、第９図は本発
明により得られたＷ−NbCの硬質粒子分散合金粉末の粒
子構造を表わす写真、第10図は本発明により得られたＷ
−Al2O3の硬質粒子分散合金粉末の粒子構造を表わす写
真である。 １……造粒粉末、２……電極 ３……トーチ内筒、４……トーチ外筒 5,6……環状通路、７……ノズル部 ９……電極通過路、10……プラズマ装置 20……チャンバ
する装置を表わす概略構成図、第２図は第１図に示す装
置のトーチ部を表わす概略構成図、第３図は本発明によ
り得られたAl−SiCの硬質粒子分散合金粉末の粒子構造
を表わす写真、第４図は本発明により得られたAl−Fe3C
の硬質粒子分散合金粉末の粒子構造を表わす写真、第５
図は本発明により得られたAl−Al2O3の硬質粒子分散合
金粉末の粒子構造を表わす写真、第６図は本発明により
得られたハステロイＣ−NbCの硬質粒子分散合金粉末の
粒子構造を表わす写真、第７図は本発明により得られた
Co−WCの硬質粒子分散合金粉末の粒子構造を表わす写
真、第８図は本発明により得られたFe−Al2O3の硬質粒
子分散合金粉末の粒子構造を表わす写真、第９図は本発
明により得られたＷ−NbCの硬質粒子分散合金粉末の粒
子構造を表わす写真、第10図は本発明により得られたＷ
−Al2O3の硬質粒子分散合金粉末の粒子構造を表わす写
真である。 １……造粒粉末、２……電極 ３……トーチ内筒、４……トーチ外筒 5,6……環状通路、７……ノズル部 ９……電極通過路、10……プラズマ装置 20……チャンバ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B22F 1/00 B22F 9/06
Claims (4)
- 【請求項１】プラズマアーク中に金属及び／または合金
粉末と硬質粒子との造粒粉末を供給して溶融し、複合粉
末化することを特徴とする硬質粒子分散合金粉末の製造
方法。 - 【請求項２】プラズマアーク中に金属及び／または合金
粉末と硬質粒子との造粒粉末を供給して溶融し、保護雰
囲気中に落下凝固させて球状化するとともに硬質粒子を
微細、均一に分散せしめて複合粉末化することを特徴と
する硬質粒子分散合金粉末の製造方法。 - 【請求項３】請求項１に記載の製造方法を用いて得られ
た硬質粒子が金属及び／または合金中に均一に分散され
た硬質粒子分散合金粉末。 - 【請求項４】請求項２に記載の製造方法を用いて得られ
た硬質粒子が金属及び／または合金中に均一に分散され
た硬質粒子分散合金粉末。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2063794A JP3000610B2 (ja) | 1990-03-14 | 1990-03-14 | 硬質粒子分散合金粉末の製造方法及び硬質粒子分散合金粉末 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2063794A JP3000610B2 (ja) | 1990-03-14 | 1990-03-14 | 硬質粒子分散合金粉末の製造方法及び硬質粒子分散合金粉末 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03264601A JPH03264601A (ja) | 1991-11-25 |
| JP3000610B2 true JP3000610B2 (ja) | 2000-01-17 |
Family
ID=13239641
Family Applications (1)
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