JP3023500B2 - ホウ化モリブデン系複合溶射材料及び溶射皮膜 - Google Patents
ホウ化モリブデン系複合溶射材料及び溶射皮膜Info
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- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
- C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
- C23C4/06—Metallic material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
- C04B41/52—Multiple coating or impregnating multiple coating or impregnating with the same composition or with compositions only differing in the concentration of the constituents, is classified as single coating or impregnation
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- C23C4/02—Pretreatment of the material to be coated, e.g. for coating on selected surface areas
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ホウ化モリブデン
系複合溶射材料に関し、特に、アルミニウム、亜鉛、そ
れらの合金等の軽合金溶湯浸食から機械設備を保護する
ための溶射皮膜の形成材料として好適なものである。
系複合溶射材料に関し、特に、アルミニウム、亜鉛、そ
れらの合金等の軽合金溶湯浸食から機械設備を保護する
ための溶射皮膜の形成材料として好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、アルミニウム、亜鉛、マグネシウ
ム等の比較的融点の低い金属の鋳造には、ダイカスト
法、重力鋳造法、差圧鋳造法等が利用されている。
ム等の比較的融点の低い金属の鋳造には、ダイカスト
法、重力鋳造法、差圧鋳造法等が利用されている。
【０００３】特に、差圧鋳造法は、図２に示すような装
置が使用され、内部欠陥の少ない大型の鋳物を得るのに
適しているとされている。図２に示すように吸気口６を
利用して、金型５内の圧力を保持炉１内に比べて低く保
持し、保持炉１内の溶湯１０をストークス２を通して上
昇させ、スリーブ４を経て溶湯を層流とし、層流充填に
よって金型５内に充満させる。そして金型５の内面の溶
湯が凝固したならば、次の鋳造作業に移るが、この際、
スリーブ４内では溶湯が下方の保持炉１内に逆流する。
置が使用され、内部欠陥の少ない大型の鋳物を得るのに
適しているとされている。図２に示すように吸気口６を
利用して、金型５内の圧力を保持炉１内に比べて低く保
持し、保持炉１内の溶湯１０をストークス２を通して上
昇させ、スリーブ４を経て溶湯を層流とし、層流充填に
よって金型５内に充満させる。そして金型５の内面の溶
湯が凝固したならば、次の鋳造作業に移るが、この際、
スリーブ４内では溶湯が下方の保持炉１内に逆流する。
【０００４】このように鋳造サイクル毎にスリーブ４内
を繰り返し溶湯１０が通過するため、スリーブ４内面は
高温状態で溶湯１０に洗われることとなり、侵食を受け
ることとなる。その結果、スリーブ４はついには切損脱
落してしまう。このスリーブ４の寿命は、溶湯温度が高
いほど短命に終わることとなる。
を繰り返し溶湯１０が通過するため、スリーブ４内面は
高温状態で溶湯１０に洗われることとなり、侵食を受け
ることとなる。その結果、スリーブ４はついには切損脱
落してしまう。このスリーブ４の寿命は、溶湯温度が高
いほど短命に終わることとなる。
【０００５】そして、軽合金溶湯を扱う温度は、７００
〜７５０℃と比較的低い温度であった。このような操業
条件のもとでは、例えば、特開平７−６２５１６号に見
られる如くタングステンカーバイド・コバルト（ＷＣ／
Ｃｏ１２％）の溶射皮膜が使用されてきた。
〜７５０℃と比較的低い温度であった。このような操業
条件のもとでは、例えば、特開平７−６２５１６号に見
られる如くタングステンカーバイド・コバルト（ＷＣ／
Ｃｏ１２％）の溶射皮膜が使用されてきた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、昨今、溶湯の
操業温度を７５０〜８５０℃に上昇させ、より精密な製
品を製造しようとする差圧鋳造法が多くのメーカーに取
り入れられ始めた。
操業温度を７５０〜８５０℃に上昇させ、より精密な製
品を製造しようとする差圧鋳造法が多くのメーカーに取
り入れられ始めた。
【０００７】溶湯温度が上昇するにつれ、タングステン
カーバイドでは金属溶湯に対する耐久性（特にＷＣの耐
酸化性）がなく、スリーブのみならず金型表面の保護皮
膜の酸化消耗が激しく起こるようになった。このため、
金型寿命が極端に短くなり、コスト上昇につながる問題
が発生した。
カーバイドでは金属溶湯に対する耐久性（特にＷＣの耐
酸化性）がなく、スリーブのみならず金型表面の保護皮
膜の酸化消耗が激しく起こるようになった。このため、
金型寿命が極端に短くなり、コスト上昇につながる問題
が発生した。
【０００８】本発明は、上記にかんがみて、軽合金溶湯
耐久性に優れた溶射皮膜の形成に寄与する溶射材料及び
それを用いた溶射皮膜を提供することにある。
耐久性に優れた溶射皮膜の形成に寄与する溶射材料及び
それを用いた溶射皮膜を提供することにある。
【０００９】
(1) 本発明は、下記構成の溶射材料により上記課題を解
決するものである。
決するものである。
【００１０】即ち、ホウ化モリブデン系複合溶射材料で
あって、ホウ化モリブデン（ＭｏＢ）：３０〜７０wt
％、ニッケル（Ｎｉ）又はコバルト（Ｃｏ）：２０〜４
０wt％、クロム（Ｃｒ）：５〜２０wt％、Ｃｒ、Ｗ、Ｚ
ｒ、Ｎｉ及びＮｂのうちから選択される少なくとも１種
の金属ホウ化物：５〜１０wt％、からなることを特徴と
する。
あって、ホウ化モリブデン（ＭｏＢ）：３０〜７０wt
％、ニッケル（Ｎｉ）又はコバルト（Ｃｏ）：２０〜４
０wt％、クロム（Ｃｒ）：５〜２０wt％、Ｃｒ、Ｗ、Ｚ
ｒ、Ｎｉ及びＮｂのうちから選択される少なくとも１種
の金属ホウ化物：５〜１０wt％、からなることを特徴と
する。
【００１１】(2) 本発明の溶射皮膜は、下記構成により
上記課題を解決するものである。
上記課題を解決するものである。
【００１２】被保護基体上に第１〜第３溶射層の３層が
順次積層されてなる溶射皮膜であって、第１溶射層が、
前記保護基体と近似の熱膨張係数を有する耐熱合金で形
成され、第２溶射層が、ホウ化モリブデン（ＭｏＢ）：
３０〜７０wt％、ニッケル（Ｎｉ）又はコバルト（Ｃ
ｏ）：２０〜４０wt％、クロム（Ｃｒ）：５〜２０wt
％、Ｃｒ、Ｗ、Ｚｒ、Ｎｉ及びＮｂのうちから選択され
る少なくとも１種の金属ホウ化物：５〜１０wt％で形成
され、第３溶射層が、溶融軽金属に対して非濡れ性のセ
ラミックで形成されてなることを特徴とする。
順次積層されてなる溶射皮膜であって、第１溶射層が、
前記保護基体と近似の熱膨張係数を有する耐熱合金で形
成され、第２溶射層が、ホウ化モリブデン（ＭｏＢ）：
３０〜７０wt％、ニッケル（Ｎｉ）又はコバルト（Ｃ
ｏ）：２０〜４０wt％、クロム（Ｃｒ）：５〜２０wt
％、Ｃｒ、Ｗ、Ｚｒ、Ｎｉ及びＮｂのうちから選択され
る少なくとも１種の金属ホウ化物：５〜１０wt％で形成
され、第３溶射層が、溶融軽金属に対して非濡れ性のセ
ラミックで形成されてなることを特徴とする。
【００１３】第１溶射層は、被溶射基体とホウ化モリブ
デン系複合溶射材料との緩衝層の役割を果たすもので、
基体とホウ化モリブデン系溶射層との中間の熱膨張係数
を有するものが好ましい。あるいは、ホウ化モリブデン
系溶射層と近似の熱膨張係数を有し、基体とのなじみの
よい金属を溶射して形成するとよい。
デン系複合溶射材料との緩衝層の役割を果たすもので、
基体とホウ化モリブデン系溶射層との中間の熱膨張係数
を有するものが好ましい。あるいは、ホウ化モリブデン
系溶射層と近似の熱膨張係数を有し、基体とのなじみの
よい金属を溶射して形成するとよい。
【００１４】第２溶射層は、高温の金属溶湯の流れによ
る侵食から基体を保護する主要な役割を担うもので、そ
の詳細は以下に説明する。
る侵食から基体を保護する主要な役割を担うもので、そ
の詳細は以下に説明する。
【００１５】第３溶射層は、非常に硬い皮膜であるがゆ
えに、激しい金属溶湯の流れ、あるいは打撃等の外力に
より、前記第２溶射層が物理的に損傷するのを防止する
役割を果たす。
えに、激しい金属溶湯の流れ、あるいは打撃等の外力に
より、前記第２溶射層が物理的に損傷するのを防止する
役割を果たす。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
詳細に説明をする。組成％は、特に断らない限り、wt％
である。
詳細に説明をする。組成％は、特に断らない限り、wt％
である。
【００１７】Ａ．複合溶射材料 (1) 本発明のホウ化モリブデン系複合溶射材料は、ホウ
化モリブデン（ＭｏＢ）：３０〜７０wt％（望ましく
は、４０〜６０wt％） ニッケル（Ｎｉ）又はコバルト（Ｃｏ）：２０〜４０wt
％（望ましくは、２０〜３０wt％）、クロム（Ｃｒ）：
５〜２０wt％（望ましくは、１０〜１５wt％）、Ｃｒ、
Ｗ、Ｚｒ、Ｎｉ及びＮｂのうちから選択される少なくと
も１種の金属ホウ化物：５〜１０wt％（望ましくは、５
〜８wt％）、からなることを基本的構成とする。
化モリブデン（ＭｏＢ）：３０〜７０wt％（望ましく
は、４０〜６０wt％） ニッケル（Ｎｉ）又はコバルト（Ｃｏ）：２０〜４０wt
％（望ましくは、２０〜３０wt％）、クロム（Ｃｒ）：
５〜２０wt％（望ましくは、１０〜１５wt％）、Ｃｒ、
Ｗ、Ｚｒ、Ｎｉ及びＮｂのうちから選択される少なくと
も１種の金属ホウ化物：５〜１０wt％（望ましくは、５
〜８wt％）、からなることを基本的構成とする。
【００１８】各構成成分の作用は、下記の通りである。
【００１９】ＭｏＢは、溶射層の硬質相を形成し、Ｗ
Ｃより高温における安定性に優れ、溶融軽金属に対する
耐侵食性を向上させるものである。３０％未満では、耐
侵食性に劣り、７０％を越えると脆化する。
Ｃより高温における安定性に優れ、溶融軽金属に対する
耐侵食性を向上させるものである。３０％未満では、耐
侵食性に劣り、７０％を越えると脆化する。
【００２０】Ｎｉ又はＣｏは、展性・延性を有し、結
合相としての作用を担うものである。２０％未満では、
皮膜が脆くなり、４０％を越えると皮膜が軟らかくなり
すぎる。
合相としての作用を担うものである。２０％未満では、
皮膜が脆くなり、４０％を越えると皮膜が軟らかくなり
すぎる。
【００２１】ＣｒはＣｏに耐酸化性を与える作用を担
う。５％未満では、耐酸化性が発揮されず、２０％を越
えると効果は飽和してしまう。
う。５％未満では、耐酸化性が発揮されず、２０％を越
えると効果は飽和してしまう。
【００２２】Ｃｒ、Ｗ、Ｚｒ、Ｎｉ及びＮｂのいずれ
から選択される金属ホウ化物は、Ｍｏと同族（６族）な
いしＭｏと同周期（５周期）の遷移金属のホウ化物であ
り、ホウ化モリブデン（基体）とＮｉＣｒ又はＣｏＣｒ
（結合相）との結合性を増大させる作用を担う。ここ
で、これらの内で、ＣｒＢ2 が、結合性の作用が大きく
て望ましい。このようなホウ化物を５wt％未満では、上
記結合性増大作用が発揮される、１０wt％を越えると効
果は飽和してしまう。
から選択される金属ホウ化物は、Ｍｏと同族（６族）な
いしＭｏと同周期（５周期）の遷移金属のホウ化物であ
り、ホウ化モリブデン（基体）とＮｉＣｒ又はＣｏＣｒ
（結合相）との結合性を増大させる作用を担う。ここ
で、これらの内で、ＣｒＢ2 が、結合性の作用が大きく
て望ましい。このようなホウ化物を５wt％未満では、上
記結合性増大作用が発揮される、１０wt％を越えると効
果は飽和してしまう。
【００２３】(2) 上記構成のホウ化モリブデン系複合溶
射材料は、下記のようにして調製する。
射材料は、下記のようにして調製する。
【００２４】各成分の粉体（通常１０μｍ以下の微粒
子）を、均一に混合したのち、造粒し、燒結し解砕分級
して製造する。
子）を、均一に混合したのち、造粒し、燒結し解砕分級
して製造する。
【００２５】ここで、混合機・造粒装置・分級装置とし
ては、汎用のものを使用し、焼結は、（９００〜１３５
０）℃×（２〜４）ｈ、望ましくは、（１０００〜１２
５０）℃×（２〜４）ｈとする。また、分級後の粒度分
布は、１２５〜５μｍで、望ましくは１０６〜１０μｍ
の粒子が７０％以上となるようにする。
ては、汎用のものを使用し、焼結は、（９００〜１３５
０）℃×（２〜４）ｈ、望ましくは、（１０００〜１２
５０）℃×（２〜４）ｈとする。また、分級後の粒度分
布は、１２５〜５μｍで、望ましくは１０６〜１０μｍ
の粒子が７０％以上となるようにする。
【００２６】Ｂ．溶射皮膜 (1) 上記ホウ化モリブデン系複合溶射材料は、単独でも
被保護基体上に溶射して保護溶射層とすることができる
が、被保護基体が例えば、金属製でホウ化モリブデン系
溶射膜との熱膨張係数の差が大きく、かつ、より確実な
溶湯軽金属に対する非濡れ性が要求される場合、及び、
溶湯が激しく運動することで溶射層を摩耗する場合は、
下記構成の保護複層溶射層とすることで上記困難な課題
を解決することができる。
被保護基体上に溶射して保護溶射層とすることができる
が、被保護基体が例えば、金属製でホウ化モリブデン系
溶射膜との熱膨張係数の差が大きく、かつ、より確実な
溶湯軽金属に対する非濡れ性が要求される場合、及び、
溶湯が激しく運動することで溶射層を摩耗する場合は、
下記構成の保護複層溶射層とすることで上記困難な課題
を解決することができる。
【００２７】本発明の溶射皮膜の構成を図１に示す。
【００２８】本発明の溶射皮膜は、被保護基体１１上に
第１〜３溶射層１３、１５、１７が順次積層されてなる
複層溶射層であって、第１溶射層１３が、被保護基体１
１と近似の熱膨張係数を有する耐熱合金で形成され、第
２溶射層１５が、前記本発明のホウ化モリブデン系複合
溶射材料で形成され、第３溶射層１７が、溶融軽金属に
対して非濡れ性の硬いセラミックで形成されてなること
を、基本的構成とする。
第１〜３溶射層１３、１５、１７が順次積層されてなる
複層溶射層であって、第１溶射層１３が、被保護基体１
１と近似の熱膨張係数を有する耐熱合金で形成され、第
２溶射層１５が、前記本発明のホウ化モリブデン系複合
溶射材料で形成され、第３溶射層１７が、溶融軽金属に
対して非濡れ性の硬いセラミックで形成されてなること
を、基本的構成とする。
【００２９】ここで、上記第３溶射層１７は、通常、微
小孔を有し、熱衝撃に弱くクラックが入り易いため、耐
熱性有機ケイ素で含浸強化層１９を一部分形成しておく
ことが望ましい。
小孔を有し、熱衝撃に弱くクラックが入り易いため、耐
熱性有機ケイ素で含浸強化層１９を一部分形成しておく
ことが望ましい。
【００３０】(2) 上記被保護基体としては、特に限定さ
れないが、鋳鉄（熱膨張係数：１０×１０-6／℃）、鋼
鉄（熱膨張係数：１２×１０-6／℃）等の鉄製材料、ア
ルミニウム合金（熱膨張係数：２０×１０-6／℃）等、
を好適に使用できる。
れないが、鋳鉄（熱膨張係数：１０×１０-6／℃）、鋼
鉄（熱膨張係数：１２×１０-6／℃）等の鉄製材料、ア
ルミニウム合金（熱膨張係数：２０×１０-6／℃）等、
を好適に使用できる。
【００３１】なお、被保護基体の表面は、第１溶射層の
形成に先立ち、ショットブラスト等により粗面化処理し
ておくことが、第１溶射層の被保護基体に対する密着性
が増大して望ましい。
形成に先立ち、ショットブラスト等により粗面化処理し
ておくことが、第１溶射層の被保護基体に対する密着性
が増大して望ましい。
【００３２】(3) 第１溶射層を形成する耐熱合金として
は、ニッケルクロムアルミニウム（Ｃｒ １８〜４８
％、Ａｌ ４〜１０％、Ｎｉ残）、ニクラリー（Ｃｒ
１６〜２５％、Ａｌ ６〜１３％、Ｙ ０．５〜１．０
％、Ｎｉ残）、コクラリー（Ｃｒ ２０〜２５％、Ａｌ
１１〜１５％、Ｙ ０．５〜１．０％、Ｃｏ残）、ス
テライト（Ｃｒ ２０〜３０％、Ｃ ０．１〜２．５
％、Ｗ ４〜１８％、Ｍｏ１〜６％、Ｎｉ ３〜１０
％、Ｓｉ １〜２％、Ｆｅ １〜３％、Ｃｏ残）等を挙
げることができる。熱膨張係数は、おおむね（１５〜１
６）×１０-6／℃の範囲である。
は、ニッケルクロムアルミニウム（Ｃｒ １８〜４８
％、Ａｌ ４〜１０％、Ｎｉ残）、ニクラリー（Ｃｒ
１６〜２５％、Ａｌ ６〜１３％、Ｙ ０．５〜１．０
％、Ｎｉ残）、コクラリー（Ｃｒ ２０〜２５％、Ａｌ
１１〜１５％、Ｙ ０．５〜１．０％、Ｃｏ残）、ス
テライト（Ｃｒ ２０〜３０％、Ｃ ０．１〜２．５
％、Ｗ ４〜１８％、Ｍｏ１〜６％、Ｎｉ ３〜１０
％、Ｓｉ １〜２％、Ｆｅ １〜３％、Ｃｏ残）等を挙
げることができる。熱膨張係数は、おおむね（１５〜１
６）×１０-6／℃の範囲である。
【００３３】特に、ニクラリー、コクラリーは、表面に
Ｃｒ2 Ｏ3 、Ａｌ2 Ｏ3 等の酸化被膜が形成されて優れ
た耐熱酸化作用を示すとともに、Ｙ2 Ｏ3 が、実質的に
セラミックス質である二ホウ化モリブデン系複合溶射材
料からなる第２溶射層に対して、楔効果を奏し、第２溶
射層に対して良好な密着性を示す。
Ｃｒ2 Ｏ3 、Ａｌ2 Ｏ3 等の酸化被膜が形成されて優れ
た耐熱酸化作用を示すとともに、Ｙ2 Ｏ3 が、実質的に
セラミックス質である二ホウ化モリブデン系複合溶射材
料からなる第２溶射層に対して、楔効果を奏し、第２溶
射層に対して良好な密着性を示す。
【００３４】この第１溶射層の厚みは、２０〜２００μ
ｍ、望ましくは４０〜１００μｍとする。厚みが上記範
囲より薄いと、被保護基体に対する保護作用を奏し難い
とともに、被保護基体と第２溶射層との間の緩衝層的作
用を奏し難い。また、厚みが上記範囲を越えても、それ
以上の効果の増大を期待できないとともに、却って経済
性が低下する。
ｍ、望ましくは４０〜１００μｍとする。厚みが上記範
囲より薄いと、被保護基体に対する保護作用を奏し難い
とともに、被保護基体と第２溶射層との間の緩衝層的作
用を奏し難い。また、厚みが上記範囲を越えても、それ
以上の効果の増大を期待できないとともに、却って経済
性が低下する。
【００３５】溶射方法は、特に限定されず、ガス式、爆
裂式等の火炎溶射、または、プラズマ溶射により、大気
中または減圧雰囲気で行う。これらの内で、プラズマ溶
射が、溶射材料の変質が少なく、かつ、被溶射体に対す
る密着性も良好で望ましい。
裂式等の火炎溶射、または、プラズマ溶射により、大気
中または減圧雰囲気で行う。これらの内で、プラズマ溶
射が、溶射材料の変質が少なく、かつ、被溶射体に対す
る密着性も良好で望ましい。
【００３６】(4) 第２溶射層を形成する二ホウ化モリブ
デン系複合溶射材料としては、上記Ａに記載のものを使
用する。
デン系複合溶射材料としては、上記Ａに記載のものを使
用する。
【００３７】この第２溶射層の作用は、主として、耐熱
性を被保護基体に付与するとともに、溶湯と反応せず、
耐溶湯侵食性を被保護基体に付与することにある。
性を被保護基体に付与するとともに、溶湯と反応せず、
耐溶湯侵食性を被保護基体に付与することにある。
【００３８】この第２溶射層の厚みは、２０〜２００μ
ｍ、望ましくは５０〜１５０μｍとする。厚みが上記範
囲より薄いと、被保護基体に対する保護作用を奏し難
い。また、厚みが上記範囲を越えても、それ以上の効果
の増大を期待できないとともに、却って経済性が低下す
る。
ｍ、望ましくは５０〜１５０μｍとする。厚みが上記範
囲より薄いと、被保護基体に対する保護作用を奏し難
い。また、厚みが上記範囲を越えても、それ以上の効果
の増大を期待できないとともに、却って経済性が低下す
る。
【００３９】この第２溶射層の溶射方法は、上記の第１
溶射層の場合と同様にして行う。
溶射層の場合と同様にして行う。
【００４０】(5) 第３溶射層を形成する溶融軽金属に対
して非濡れ性のセラミックとしては、部分安定化ジルコ
ニア（ＺｒＯ2 ・Ｙ2 Ｏ3 、ＺｒＯ2 ・ＣａＯ等）、ア
ルミナ−ジルコニア（Ａｌ2 Ｏ3 ６０〜７０％、Ｚｒ
Ｏ2 ３０〜４０％）を好適に使用可能である。特に、
ジルコニアの内で、希土類酸化物（例えば、Ｙ2
Ｏ3）、ＣａＯ、ＭｇＯなどを数％添加させて相転移を
起こさないようにした部分安定化ジルコニアが望まし
い。
して非濡れ性のセラミックとしては、部分安定化ジルコ
ニア（ＺｒＯ2 ・Ｙ2 Ｏ3 、ＺｒＯ2 ・ＣａＯ等）、ア
ルミナ−ジルコニア（Ａｌ2 Ｏ3 ６０〜７０％、Ｚｒ
Ｏ2 ３０〜４０％）を好適に使用可能である。特に、
ジルコニアの内で、希土類酸化物（例えば、Ｙ2
Ｏ3）、ＣａＯ、ＭｇＯなどを数％添加させて相転移を
起こさないようにした部分安定化ジルコニアが望まし
い。
【００４１】この第３溶射層の厚みは、２０〜２００μ
ｍ、望ましくは５０〜１５０μｍとする。厚みが上記範
囲より薄いと、第３溶射層の形成効果（溶融金属の確実
な非濡れ性の担保）を奏し難く、２００μｍを越えて
も、効果のそれ以上の増大が期待できず、経済的に不利
となる。
ｍ、望ましくは５０〜１５０μｍとする。厚みが上記範
囲より薄いと、第３溶射層の形成効果（溶融金属の確実
な非濡れ性の担保）を奏し難く、２００μｍを越えて
も、効果のそれ以上の増大が期待できず、経済的に不利
となる。
【００４２】この第３溶射層の溶射方法は、上記の第１
溶射層の場合と同様にして行う。
溶射層の場合と同様にして行う。
【００４３】(6) 上記第３溶射層の含浸強化処理に使用
する耐熱性有機ケイ素材料は、ポリメタロカルボシラ
ン、ジフェニルシリコーン等を挙げることができる。こ
れらにおいて、ポリメタロカルボシランが、耐熱性及び
上記第３溶射層（セラミック）に対する含浸性に優れて
望ましい。
する耐熱性有機ケイ素材料は、ポリメタロカルボシラ
ン、ジフェニルシリコーン等を挙げることができる。こ
れらにおいて、ポリメタロカルボシランが、耐熱性及び
上記第３溶射層（セラミック）に対する含浸性に優れて
望ましい。
【００４４】含浸強化処理は、スプレー塗布、浸漬塗布
等により、有機ケイ素材料溶解液を含浸させた後、焼き
付けることが望ましい。この焼き付け条件は、通常、２
００〜５００℃×１０〜６０分とする。
等により、有機ケイ素材料溶解液を含浸させた後、焼き
付けることが望ましい。この焼き付け条件は、通常、２
００〜５００℃×１０〜６０分とする。
【００４５】
【発明の作用・効果】本発明の二ホウ化モリブデン系複
合溶射材料は、後述の実施例で示す如く、軽合金溶湯耐
久性に優れた溶射皮膜の形成に寄与し、また、該溶射材
料を用いた溶射皮膜は、優れた溶湯耐久性を有する。
合溶射材料は、後述の実施例で示す如く、軽合金溶湯耐
久性に優れた溶射皮膜の形成に寄与し、また、該溶射材
料を用いた溶射皮膜は、優れた溶湯耐久性を有する。
【００４６】
【実施例】以下、本発明の効果を確認するために行った
実施例及び比較例について説明をする。
実施例及び比較例について説明をする。
【００４７】(1) 試験片の調製 ＜実施例１＞保護管（材質：２７Ｃｒ鋼 熱膨張係数：
６．０×１０-6／℃ 寸法：２１．３mmφ×２．６５mm
t ×２５０mm）に下記３層溶射コーティングを行なっ
た。なお、溶射はいずれもプラズマ溶射（プラズマガ
ス：Ａｒ／Ｈ2 ）により行なった。
６．０×１０-6／℃ 寸法：２１．３mmφ×２．６５mm
t ×２５０mm）に下記３層溶射コーティングを行なっ
た。なお、溶射はいずれもプラズマ溶射（プラズマガ
ス：Ａｒ／Ｈ2 ）により行なった。
【００４８】第１層：コクラリー（Ｃｒ２３％、Ａｌ１
３％、Ｙ０．６％、Ｃｏ残）１００μｍ 第２層：ホウ化モリブデン系溶射材料（Ｃｏ３０％、Ｃ
ｒ１５％、ＣｒＢ2 ５％、ＭｏＢ残）１００μｍ 第３層：アルミナ−ジルコニア（Ａｌ2 Ｏ3 ７０％、Ｚ
ｒＯ2 ３０％） １００μｍ 含浸強化処理：有機ケイ素樹脂含浸乾燥（条件：３００
℃×１２０分） ＜実施例２＞保護管（材質：２７Ｃｒ鋼 熱膨張係数：
６．０×１０-6／℃ 寸法：２１．３mmφ×２．６５mm
t ×２５０mm）に下記３層溶射コーティングを行なっ
た。なお、溶射はいずれもプラズマ溶射（プラズマガ
ス：Ａｒ／Ｈ2 ）により行なった。
３％、Ｙ０．６％、Ｃｏ残）１００μｍ 第２層：ホウ化モリブデン系溶射材料（Ｃｏ３０％、Ｃ
ｒ１５％、ＣｒＢ2 ５％、ＭｏＢ残）１００μｍ 第３層：アルミナ−ジルコニア（Ａｌ2 Ｏ3 ７０％、Ｚ
ｒＯ2 ３０％） １００μｍ 含浸強化処理：有機ケイ素樹脂含浸乾燥（条件：３００
℃×１２０分） ＜実施例２＞保護管（材質：２７Ｃｒ鋼 熱膨張係数：
６．０×１０-6／℃ 寸法：２１．３mmφ×２．６５mm
t ×２５０mm）に下記３層溶射コーティングを行なっ
た。なお、溶射はいずれもプラズマ溶射（プラズマガ
ス：Ａｒ／Ｈ2 ）により行なった。
【００４９】第１層：コクラリー（Ｃｒ２３％、Ａｌ１
３％、Ｙ０．６％、Ｃｏ残）１００μｍ 第２層：ホウ化モリブデン系溶射材料（Ｎｉ３０％、Ｃ
ｒ８％、ＣｒＢ2 １０％、ＭｏＢ残）１００μｍ 第３層：アルミナ−ジルコニア（Ａｌ2 Ｏ3 ７０％、Ｚ
ｒＯ2 ３０％）１００μｍ 含浸強化処理：有機ケイ素樹脂含浸乾燥（条件：３００
℃×１２０分） ＜比較例１・２＞ 比較例１…実施例１と同じ基体にＢ／Ｎガラスを厚さ３
００μｍに混合塗布後焼成して調製。
３％、Ｙ０．６％、Ｃｏ残）１００μｍ 第２層：ホウ化モリブデン系溶射材料（Ｎｉ３０％、Ｃ
ｒ８％、ＣｒＢ2 １０％、ＭｏＢ残）１００μｍ 第３層：アルミナ−ジルコニア（Ａｌ2 Ｏ3 ７０％、Ｚ
ｒＯ2 ３０％）１００μｍ 含浸強化処理：有機ケイ素樹脂含浸乾燥（条件：３００
℃×１２０分） ＜比較例１・２＞ 比較例１…実施例１と同じ基体にＢ／Ｎガラスを厚さ３
００μｍに混合塗布後焼成して調製。
【００５０】比較例２…実施例１と同じ基体に安定化ジ
ルコニアを厚さ３５０μｍにプラズマ溶射して調製。
ルコニアを厚さ３５０μｍにプラズマ溶射して調製。
【００５１】(2) 試験方法（アルミ溶湯ディッピング熱
サイクルテスト） ３本のテストピースの内の各２本を、表１に示す組成の
ＡＣ２ＣＡｌ−Ｓｉ合金溶湯を充填したディッピング装
置に同時に取り付け７分間溶湯浸漬した後、引き上げて
１分間大気放冷を繰り返すテストを行なった。
サイクルテスト） ３本のテストピースの内の各２本を、表１に示す組成の
ＡＣ２ＣＡｌ−Ｓｉ合金溶湯を充填したディッピング装
置に同時に取り付け７分間溶湯浸漬した後、引き上げて
１分間大気放冷を繰り返すテストを行なった。
【００５２】このヒートサイクルを繰り返し行ない、５
００サイクル毎に外径寸法を測定し、皮膜の損傷を調べ
た。外径寸法は先端から２０mm、４０mm、６０mmの３箇
所で測定した。
００サイクル毎に外径寸法を測定し、皮膜の損傷を調べ
た。外径寸法は先端から２０mm、４０mm、６０mmの３箇
所で測定した。
【００５３】テストピースに付着したアルミニウム合金
は寸法測定の都度、バーナー加熱溶解除去を行ない、機
械的な打撃等のショックを加えないよう、細心の注意を
払い、熱衝撃のみが加わるようにした。
は寸法測定の都度、バーナー加熱溶解除去を行ない、機
械的な打撃等のショックを加えないよう、細心の注意を
払い、熱衝撃のみが加わるようにした。
【００５４】(3) 試験結果：表２・３に示す外径寸法の
測定結果から、本発明の溶射材料を用いて形成した溶射
皮膜は、従来の方法に比して、約２倍の耐久性能を有す
ることが分かる。
測定結果から、本発明の溶射材料を用いて形成した溶射
皮膜は、従来の方法に比して、約２倍の耐久性能を有す
ることが分かる。
【００５５】
【表１】
【００５６】
【表２】
【００５７】
【表３】
【図１】本発明の溶射皮膜の構造を示す断面図である。
【図２】差圧鋳造法の装置の概略を示す断面図である。
１ 保持炉 ２ ストークス ４ スリーブ ５ 金型 ６ 吸気口 １０ 溶湯 １１ 被保護基体 １３ 第１溶射層 １５ 第２溶射層 １７ 第３溶射層 １９ 含浸強化層
フロントページの続き (72)発明者 伊藤 民郎 愛知県名古屋市中村区沖田町230番地 中部助川興業株式会社内 (72)発明者 清 興至 長野県塩尻市大字宗賀一番地 昭和電工 株式会社塩尻工場内 (72)発明者 石林 邦基 長野県塩尻市大字宗賀一番地 昭和電工 株式会社塩尻工場内 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C04B 35/66 C23C 4/10
Claims (8)
- 【請求項１】 ホウ化モリブデン系複合溶射材料であっ
て、 ホウ化モリブデン（ＭｏＢ）：３０〜７０wt％、 ニッケル（Ｎｉ）又はコバルト（Ｃｏ）：２０〜４０wt
％、 クロム（Ｃｒ）：５〜２０wt％、 Ｃｒ、Ｗ、Ｚｒ、Ｎｉ及びＮｂのうちから選択される少
なくとも１種の金属ホウ化物：５〜１０wt％、 からなることを特徴とするホウ化モリブデン系複合溶射
材料。 - 【請求項２】 金属ホウ化物が、ホウ化クロム（ＣｒＢ
2 ）であることを特徴とする請求項１に記載のホウ化モ
リブデン系複合溶射材料。 - 【請求項３】 被保護基体上に第１〜３溶射層が順次積
層されてなる溶射皮膜であって、 第１溶射層が、前記保護基体と近似の熱膨張係数を有す
る耐熱合金で形成され、 第２溶射層が、 ホウ化モリブデン（ＭｏＢ）：３０〜７０wt％、 ニッケル（Ｎｉ）又はコバルト（Ｃｏ）：２０〜４０wt
％、 クロム（Ｃｒ）：５〜２０wt％、 Ｃｒ、Ｗ、Ｚｒ、Ｎｉ及びＮｂのうちから選択される少
なくとも１種の金属ホウ化物：５〜１０wt％の組成を有
し、 第３溶射層が、溶融軽金属に対して非濡れ性のセラミッ
クで形成されてなることを特徴とする溶射皮膜。 - 【請求項４】 第１溶射層を形成する耐熱合金が、ニッ
ケルクロムアルミニウム（ＮｉＣｒＡｌ）、ニクラリー
（ＮｉＣｒＡｌＹ）、コクラリー（ＣｏＣｒＡｌＹ）、
ステライト（ＣｏＣｒＷ系）の中から選ばれたうちの１
種であることを特徴とする請求項３に記載の溶射皮膜。 - 【請求項５】 第２溶射層を形成する金属のホウ化物
が、ホウ化モリブデン（ＭｏＢ）又はホウ化クロム（Ｃ
ｒＢ2 ）であることを特徴とする請求項３に記載の溶射
皮膜。 - 【請求項６】 第３溶射層を形成するセラミックが、部
分安定化ジルコニア（ＺｒＯ2 ・Ｙ2 Ｏ3 又はＺｒＯ2
・ＣａＯ）又はアルミナ−ジルコニア（Ａｌ 2 Ｏ3 −Ｚ
ｒＯ2 ）のいずれかであることを特徴とする請求項３に
記載の溶射皮膜。 - 【請求項７】 第３溶射層が、耐熱性有機ケイ素材料で
含浸強化されてなることを特徴とする請求項３又は６に
記載の溶射皮膜。 - 【請求項８】 耐熱性有機ケイ素材料が、ポリメタロカ
ルボシランであることを特徴とする請求項７に記載の溶
射皮膜。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08036337A JP3023500B2 (ja) | 1996-02-23 | 1996-02-23 | ホウ化モリブデン系複合溶射材料及び溶射皮膜 |
| DE19733506A DE19733506B4 (de) | 1996-02-23 | 1997-08-03 | Verbundwerkstoff für thermisches Spritzen und daraus gebildete Beschichtung |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08036337A JP3023500B2 (ja) | 1996-02-23 | 1996-02-23 | ホウ化モリブデン系複合溶射材料及び溶射皮膜 |
| DE19733506A DE19733506B4 (de) | 1996-02-23 | 1997-08-03 | Verbundwerkstoff für thermisches Spritzen und daraus gebildete Beschichtung |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09227243A JPH09227243A (ja) | 1997-09-02 |
| JP3023500B2 true JP3023500B2 (ja) | 2000-03-21 |
Family
ID=26038828
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08036337A Expired - Fee Related JP3023500B2 (ja) | 1996-02-23 | 1996-02-23 | ホウ化モリブデン系複合溶射材料及び溶射皮膜 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3023500B2 (ja) |
| DE (1) | DE19733506B4 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| JP2007211293A (ja) | 2006-02-09 | 2007-08-23 | Fujimi Inc | 溶射皮膜及び溶射用粉末 |
| JP5154869B2 (ja) * | 2007-09-11 | 2013-02-27 | 東洋鋼鈑株式会社 | 溶射層形成高耐食耐摩耗部材及びそれを形成する溶射層形成用粉末 |
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| JPH01259117A (ja) * | 1988-04-07 | 1989-10-16 | Nippon Steel Corp | 熱処理炉用ロール |
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-
1996
- 1996-02-23 JP JP08036337A patent/JP3023500B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-08-03 DE DE19733506A patent/DE19733506B4/de not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE19733506B4 (de) | 2006-10-26 |
| DE19733506A1 (de) | 1999-02-04 |
| JPH09227243A (ja) | 1997-09-02 |
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