JP3355352B2 - 塩酸耐食ハードフェーシング合金 - Google Patents
塩酸耐食ハードフェーシング合金Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は優れた耐食性、特に耐塩
酸性の良好な塩酸耐食ハードフェーシング合金に関する
ものである。
酸性の良好な塩酸耐食ハードフェーシング合金に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、耐摩耗性、耐食性を有するハード
フェーシング材としては、ステライトに代表されるCo-C
r-W 合金（以下CoCr合金という）やコルモノイに代表さ
れるNi-Cr-B-Si合金（以下NiCr合金という）が広く用い
られているが、近年その使用環境は苛酷さを増し、一部
の部品においては耐摩耗性、耐食性が満足できなくなっ
ている。こうしたことから、CoCr合金、NiCr合金よりさ
らに靱性、耐摩耗性、耐食性の優れたハードフェーシン
グ材の開発の要求が高まっている。
フェーシング材としては、ステライトに代表されるCo-C
r-W 合金（以下CoCr合金という）やコルモノイに代表さ
れるNi-Cr-B-Si合金（以下NiCr合金という）が広く用い
られているが、近年その使用環境は苛酷さを増し、一部
の部品においては耐摩耗性、耐食性が満足できなくなっ
ている。こうしたことから、CoCr合金、NiCr合金よりさ
らに靱性、耐摩耗性、耐食性の優れたハードフェーシン
グ材の開発の要求が高まっている。
【０００３】本発明者等は、CoCr合金及びNiCr合金に対
する問題点や要求に対応するため、Cr-Ni-W又は／及びM
o合金に注目し、優れた靱性、耐摩耗性および耐食性を
兼備したハードフェーシング用クロム基合金を開発し、
特願平3-214026号他7件の特許を出願した。この合金の
主な組成はNi 30.0〜48.0％、W 1.5〜15.0％又は／及び
Mo 1.0〜6.5％で、WとMoの合計は最大15.0％であり、残
部が40％以上のCrであるハードフェーシング用高靱性ク
ロム基合金およびその粉末であり、必要に応じ、Fe 15.
0％以下又は／及びCo 10.0％以下を加え、この場合Fe及
びCoの合計は最大20％とする。さらに必要に応じC 0.3
〜2.0％、B 0.1〜1.5％、Si 0.1〜3.0％の一種又は二種
以上を添加することができる。しかしながら、本発明者
らが開発した前記Cr-Ni-W又は／及びMo合金（以下CrNiW
合金という）は特定の酸、特に塩酸に耐して耐食性がや
や劣ることがその後の調査で判明した。
する問題点や要求に対応するため、Cr-Ni-W又は／及びM
o合金に注目し、優れた靱性、耐摩耗性および耐食性を
兼備したハードフェーシング用クロム基合金を開発し、
特願平3-214026号他7件の特許を出願した。この合金の
主な組成はNi 30.0〜48.0％、W 1.5〜15.0％又は／及び
Mo 1.0〜6.5％で、WとMoの合計は最大15.0％であり、残
部が40％以上のCrであるハードフェーシング用高靱性ク
ロム基合金およびその粉末であり、必要に応じ、Fe 15.
0％以下又は／及びCo 10.0％以下を加え、この場合Fe及
びCoの合計は最大20％とする。さらに必要に応じC 0.3
〜2.0％、B 0.1〜1.5％、Si 0.1〜3.0％の一種又は二種
以上を添加することができる。しかしながら、本発明者
らが開発した前記Cr-Ni-W又は／及びMo合金（以下CrNiW
合金という）は特定の酸、特に塩酸に耐して耐食性がや
や劣ることがその後の調査で判明した。
【０００４】
【発明が解決しょうとする課題】本発明は前記CrNiW合
金の塩酸耐食性を改良すべく種々の検討を行い、前記Cr
NiW合金に析出するCr固溶体中のCrリッチ相が塩酸に腐
食されること、さらに、このCrリッチ相の析出はMnを添
加すると防止できることを見いだし本発明を完成したも
のである。
金の塩酸耐食性を改良すべく種々の検討を行い、前記Cr
NiW合金に析出するCr固溶体中のCrリッチ相が塩酸に腐
食されること、さらに、このCrリッチ相の析出はMnを添
加すると防止できることを見いだし本発明を完成したも
のである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は重量％でNi 30.
0 〜45.0％とW 1.5 〜15.0％又は／及びMo 1.0〜6.5 ％
とMn 1.0〜10.0％で、W とMoの合計は最大15.0％であ
り、残部が40.0％以上のCrおよび不可避的不純物から成
り、硬さがHRC で35を越える塩酸耐食ハードフェーシン
グ合金であり、必要に応じ、Fe 15.0 ％以下又は／及び
Co 10.0 ％以下でFe及びCoの合計は最大20％を添加する
ことができ、さらに必要に応じC 0.3 〜2.0 ％、B 0.1
〜1.5 ％、Si 0.1〜3.0 ％の一種又は二種以上を添加す
ることができる。
0 〜45.0％とW 1.5 〜15.0％又は／及びMo 1.0〜6.5 ％
とMn 1.0〜10.0％で、W とMoの合計は最大15.0％であ
り、残部が40.0％以上のCrおよび不可避的不純物から成
り、硬さがHRC で35を越える塩酸耐食ハードフェーシン
グ合金であり、必要に応じ、Fe 15.0 ％以下又は／及び
Co 10.0 ％以下でFe及びCoの合計は最大20％を添加する
ことができ、さらに必要に応じC 0.3 〜2.0 ％、B 0.1
〜1.5 ％、Si 0.1〜3.0 ％の一種又は二種以上を添加す
ることができる。
【０００６】
【作用】本発明の塩酸耐食ハードフェーシング合金及び
その粉末はCr、Ni、W、Mo及び必要により添加するFe、C
o、C 、B 、Siから構成される基本組成（CrNiW 合金）
にMnを添加したものであり、CrNiW 合金の各成分の限定
理由は次の通りである。
その粉末はCr、Ni、W、Mo及び必要により添加するFe、C
o、C 、B 、Siから構成される基本組成（CrNiW 合金）
にMnを添加したものであり、CrNiW 合金の各成分の限定
理由は次の通りである。
【０００７】(Cr)Crは本発明合金の残部となるもので、
Ni,W又は／及びMoを固溶した硬質のCr固溶体を形成し、
合金の耐摩耗性および耐食性の向上に寄与するが、その
量が40.0％以下では耐摩耗性が乏しく、かつ耐食性の向
上が認められない。このため、Crは40.0％以上とした。
Ni,W又は／及びMoを固溶した硬質のCr固溶体を形成し、
合金の耐摩耗性および耐食性の向上に寄与するが、その
量が40.0％以下では耐摩耗性が乏しく、かつ耐食性の向
上が認められない。このため、Crは40.0％以上とした。
【０００８】（Ni）NiはW 又は／及びMoを固溶し、靱性
のあるNi固溶体を形成するが、その量が30.0％以下で
は、Cr固溶体が多くなり合金の靱性が低下し、45.0％以
上では靱性は上がるものの、所定の硬さが得られず、耐
摩耗性が低下する。このために、Ni量は30.0％〜45.0％
に限定した。
のあるNi固溶体を形成するが、その量が30.0％以下で
は、Cr固溶体が多くなり合金の靱性が低下し、45.0％以
上では靱性は上がるものの、所定の硬さが得られず、耐
摩耗性が低下する。このために、Ni量は30.0％〜45.0％
に限定した。
【０００９】(W,Mo)W又は／及びMoはCr及びNiに固溶
し、合金の強度を高めるが、その量がW1.5％以下、Mo1.
0％以下ではこの効果がなく、W 15.0％以上、Mo6.5％以
上では靱性の乏しいσ相が析出するため合金の靱性が低
下する。このため、W量は1.5〜15.0％、Mo量は1.0〜6.5
％に限定した。ただし、MoとWの合計量が15.0％を越え
ると、かえって合金の靱性が低下するので、その合計量
を15.0％以下に限定した。
し、合金の強度を高めるが、その量がW1.5％以下、Mo1.
0％以下ではこの効果がなく、W 15.0％以上、Mo6.5％以
上では靱性の乏しいσ相が析出するため合金の靱性が低
下する。このため、W量は1.5〜15.0％、Mo量は1.0〜6.5
％に限定した。ただし、MoとWの合計量が15.0％を越え
ると、かえって合金の靱性が低下するので、その合計量
を15.0％以下に限定した。
【００１０】（Fe,Co）必要に応じ添加するFe又は／及
びCoは主にNiに固溶し、Ni固溶体中に入り、その硬さを
高め、合金の耐摩耗性向上に寄与するが、Fe 15％以上
では合金の靱性が低下するばかりでなく、耐食性も低下
する傾向がある、また、Co 10.0％以上ではその効果が
少なく、かえって合金の靱性を低下させる傾向がある。
このため、Fe量は15.0％以下、Co量は10.0％以下に限定
し、さらに、FeとCoの合計量が20％を越えるとかえって
合金の靱性が低下するので、その合計は最大20％に限定
した。
びCoは主にNiに固溶し、Ni固溶体中に入り、その硬さを
高め、合金の耐摩耗性向上に寄与するが、Fe 15％以上
では合金の靱性が低下するばかりでなく、耐食性も低下
する傾向がある、また、Co 10.0％以上ではその効果が
少なく、かえって合金の靱性を低下させる傾向がある。
このため、Fe量は15.0％以下、Co量は10.0％以下に限定
し、さらに、FeとCoの合計量が20％を越えるとかえって
合金の靱性が低下するので、その合計は最大20％に限定
した。
【００１１】(C)必要に応じ添加するCはCrとの間でCr炭
化物を形成し、合金の耐摩耗性を更に向上するのに寄与
する。Cr炭化物は低C側では Ni固溶体と共晶を形成し、
高C側では初晶炭化物として晶出する。その量が0.3 ％
以下では耐摩耗性向上の効果が少なく、2.0 ％以上では
合金の靱性が低下する。このため、C量は 0.3〜2.0 ％
に限定した。
化物を形成し、合金の耐摩耗性を更に向上するのに寄与
する。Cr炭化物は低C側では Ni固溶体と共晶を形成し、
高C側では初晶炭化物として晶出する。その量が0.3 ％
以下では耐摩耗性向上の効果が少なく、2.0 ％以上では
合金の靱性が低下する。このため、C量は 0.3〜2.0 ％
に限定した。
【００１２】(B)必要に応じ添加するBはCrとの間でCr硼
化物を形成し、合金の耐摩耗性を更に向上させるのに寄
与する。Cr硼化物は Ni固溶体と共晶を形成するが、そ
の量が0.1％以下では耐摩耗性向上の効果が少なく、1.5
％以上では合金の靱性が低下する。このため、B量は
0.1〜1.5 ％に限定した。
化物を形成し、合金の耐摩耗性を更に向上させるのに寄
与する。Cr硼化物は Ni固溶体と共晶を形成するが、そ
の量が0.1％以下では耐摩耗性向上の効果が少なく、1.5
％以上では合金の靱性が低下する。このため、B量は
0.1〜1.5 ％に限定した。
【００１３】（Si）必要に応じて添加するSiは主にNiに
固溶し、Ni固溶体中に入り、その硬さを高め、合金の耐
摩耗性向上に寄与するとともに、ハードフェーシング時
に脱酸材として作用し、合金の溶解性を向上させる。そ
の量が0.1％以下では、これらの効果が得られず、3.0％
以上では合金の靱性が低下する、このため、Si量は0.1
〜3.0％に限定した。
固溶し、Ni固溶体中に入り、その硬さを高め、合金の耐
摩耗性向上に寄与するとともに、ハードフェーシング時
に脱酸材として作用し、合金の溶解性を向上させる。そ
の量が0.1％以下では、これらの効果が得られず、3.0％
以上では合金の靱性が低下する、このため、Si量は0.1
〜3.0％に限定した。
【００１４】以上の基本組成の合金は靱性に優れたNi固
溶体と耐摩耗性に優れたCr固溶体から構成されている。
この一方のCr固溶体は冷却過程において、Crリッチ相と
Niリッチ相とに分離析出するが、この反応は共析変態に
よるものと推定される。前記Cr固溶体中のCrリッチ相は
塩酸に対する耐食性がやや悪く、選択的に塩酸に腐食さ
れ、合金全体の耐塩酸性を悪くしていることを腐食試験
の結果は発見した。これを改良するため、種々の検討を
する過程において、上記基本組成の合金にMnを添加する
と、Cr固溶体の共析変態が抑えられ、Crリッチ相の析出
が防止され、結果として合金の塩酸耐食性が改善される
ことが判明した。このMnの添加量を1〜10％に限定した
理由は次の通りである。
溶体と耐摩耗性に優れたCr固溶体から構成されている。
この一方のCr固溶体は冷却過程において、Crリッチ相と
Niリッチ相とに分離析出するが、この反応は共析変態に
よるものと推定される。前記Cr固溶体中のCrリッチ相は
塩酸に対する耐食性がやや悪く、選択的に塩酸に腐食さ
れ、合金全体の耐塩酸性を悪くしていることを腐食試験
の結果は発見した。これを改良するため、種々の検討を
する過程において、上記基本組成の合金にMnを添加する
と、Cr固溶体の共析変態が抑えられ、Crリッチ相の析出
が防止され、結果として合金の塩酸耐食性が改善される
ことが判明した。このMnの添加量を1〜10％に限定した
理由は次の通りである。
【００１５】(Mn)Mnの添加量は1％以下ではCrNiW合金の
Cr固溶体の共析変態を完全に抑えることができず、Crリ
ッチ相が析出するため、塩酸耐食性の改善効果が見られ
ず、一方Mnを10％以上添加しても、Mnを10％以下添加し
たものに比べ塩酸耐食性の向上が少なく、さらにMnを10
％以上添加すると、硬さがHRCで35以下となる等によ
り、ハードフェーシング材として用いた場合には好まし
くない影響が考えられる。このため、Ｍｎの添加量は1
〜10％に限定した。
Cr固溶体の共析変態を完全に抑えることができず、Crリ
ッチ相が析出するため、塩酸耐食性の改善効果が見られ
ず、一方Mnを10％以上添加しても、Mnを10％以下添加し
たものに比べ塩酸耐食性の向上が少なく、さらにMnを10
％以上添加すると、硬さがHRCで35以下となる等によ
り、ハードフェーシング材として用いた場合には好まし
くない影響が考えられる。このため、Ｍｎの添加量は1
〜10％に限定した。
【００１６】
【実施例】次に、本発明合金の実施例を比較例とともに
具体的に説明する。 実施例１ Cr 55％、Ni 41％、Mo 2.5％、B 0.5％、Si 1.0％の合
金にMnを1％、5％、10％添加した本発明の合金と、比較
例としてMnを添加しないもの及びMnを15％添加した合金
について、それぞれ塩酸耐食性試験、合金の硬さ測定及
び粉末肉盛試験を行い、その結果を表１に示す。塩酸腐
食試験は各合金の配合組成を有する50gの試料を、通常
の電気炉を用いアルゴン気流中で溶解、10mm×10mm×50
mmの四角柱のシェル型に鋳造し、この鋳造片を10mm×10
mm×10mmの四角柱に切断して試料とした。この試料を60
〜65℃に加熱した10％塩酸水溶液中に漬け、浸漬1分後
に試料の表面から水素ガスが発生するか否かを観察し、
さらに６時間保持した後の試料の腐食減量を測定した。
また、硬さの測定は上記シェル型鋳造片の一部を用いて
ロックウエル硬さ計を用いて測定した。
具体的に説明する。 実施例１ Cr 55％、Ni 41％、Mo 2.5％、B 0.5％、Si 1.0％の合
金にMnを1％、5％、10％添加した本発明の合金と、比較
例としてMnを添加しないもの及びMnを15％添加した合金
について、それぞれ塩酸耐食性試験、合金の硬さ測定及
び粉末肉盛試験を行い、その結果を表１に示す。塩酸腐
食試験は各合金の配合組成を有する50gの試料を、通常
の電気炉を用いアルゴン気流中で溶解、10mm×10mm×50
mmの四角柱のシェル型に鋳造し、この鋳造片を10mm×10
mm×10mmの四角柱に切断して試料とした。この試料を60
〜65℃に加熱した10％塩酸水溶液中に漬け、浸漬1分後
に試料の表面から水素ガスが発生するか否かを観察し、
さらに６時間保持した後の試料の腐食減量を測定した。
また、硬さの測定は上記シェル型鋳造片の一部を用いて
ロックウエル硬さ計を用いて測定した。
【００１７】粉末肉盛試験は各合金の組成になるように
溶製した合金溶湯を窒素ガスを使用したガス噴霧法によ
り粉化し、そのまま窒素ガス雰囲気中で冷却して、塩酸
耐食ハードフェーシング合金粉末を得た。以上のように
して得られた粉末をそれぞれ−80〜＋200 メッシュに篩
分け母材：ＳＳ４１、（長さ100mm、幅50mm、高さ10m
m）の一面にプラズマ粉末肉盛装置を用い溶接電流150
A、溶接速度75mm／min 、粉末供給量30g ／min の条件
で肉盛溶接性を調査した。
溶製した合金溶湯を窒素ガスを使用したガス噴霧法によ
り粉化し、そのまま窒素ガス雰囲気中で冷却して、塩酸
耐食ハードフェーシング合金粉末を得た。以上のように
して得られた粉末をそれぞれ−80〜＋200 メッシュに篩
分け母材：ＳＳ４１、（長さ100mm、幅50mm、高さ10m
m）の一面にプラズマ粉末肉盛装置を用い溶接電流150
A、溶接速度75mm／min 、粉末供給量30g ／min の条件
で肉盛溶接性を調査した。
【００１８】
【表１】
【００１９】表１から明らかなように、本発明合金はMn
を添加しない比較例1の合金に比べ耐食性が改善され、ハ
ードフェーシング材として使用する場合も十分な硬さを
持ち、しかも粉末肉盛性も良好である。しかし、Mnが10％
を越えて添加されると硬さが低くなり、耐食性も目立っ
ては改善されないので、Mnの添加は10％が限度であるこ
とが解る。
を添加しない比較例1の合金に比べ耐食性が改善され、ハ
ードフェーシング材として使用する場合も十分な硬さを
持ち、しかも粉末肉盛性も良好である。しかし、Mnが10％
を越えて添加されると硬さが低くなり、耐食性も目立っ
ては改善されないので、Mnの添加は10％が限度であるこ
とが解る。
【００２０】実施例２ 次にCrNiW合金の範囲で各組成を変化させ、Mn添加量と
塩酸耐食性との関係を調査するため表２に示す組成の合
金を作成し、実施例１と同じ条件で塩酸腐食試験を行っ
た。結果を表２に示す。
塩酸耐食性との関係を調査するため表２に示す組成の合
金を作成し、実施例１と同じ条件で塩酸腐食試験を行っ
た。結果を表２に示す。
【００２１】
【表２】
【００２２】表２の結果から、本発明の合金組成の範囲
内では塩酸耐食性が良好であることが解る。
内では塩酸耐食性が良好であることが解る。
【００２３】
【発明の効果】以上述べたごとく、本発明の合金は、Cr
NiW 合金に比べ塩酸耐食性が改善され、より耐食性を要
求される部分に適用することができる。また粉末肉盛溶
接に用いた場合、粉末肉盛性は良好であることから各種
のハードフェーシングに適用が可能である。なお、粉末
肉盛溶接用粉末とする場合には、その粉末肉盛性をさら
に改善するため、Al、Y 、ミッシュメタル、Ti、Zr、Hf
の微量を添加したり、酸素量を調節してスパッタリング
の防止、ビート形状の改良、ブローホールの発生防止等
に役立てることができる。
NiW 合金に比べ塩酸耐食性が改善され、より耐食性を要
求される部分に適用することができる。また粉末肉盛溶
接に用いた場合、粉末肉盛性は良好であることから各種
のハードフェーシングに適用が可能である。なお、粉末
肉盛溶接用粉末とする場合には、その粉末肉盛性をさら
に改善するため、Al、Y 、ミッシュメタル、Ti、Zr、Hf
の微量を添加したり、酸素量を調節してスパッタリング
の防止、ビート形状の改良、ブローホールの発生防止等
に役立てることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小平 良男 京都府宇治市槇島町一ノ坪318番地 (56)参考文献 特開 昭57−171645（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−273693（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−238193（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−17806（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−271841（ＪＰ，Ａ) 特公 昭54−14565（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23K 35/30 C22C 19/00 - 19/05 C22C 27/06,30/00
Claims (5)
- 【請求項１】 重量％でNi 30.0 〜45.0％とW 1.5 〜1
5.0％又は／及び Mo1.0 〜6.5 ％とMn 1.0〜10.0％で、
W とMoの合計は最大15.0％であり、残部が40.0％以上の
Crおよび不可避的不純物から成り、硬さがHRC で35を越
える塩酸耐食ハードフェーシング合金。 - 【請求項２】 Fe 15.0 重量％以下又は／及びCo 10.0
重量％以下を含有させ、FeおよびCoの合計が最大20重量
％である請求項１に記載された塩酸耐食ハードフェーシ
ング合金。 - 【請求項３】 C 0.3 〜2.0 重量％を含有させた請求項
１または請求項２のいずれかに記載された塩酸耐食ハー
ドフェーシング合金。 - 【請求項４】 B 0.1 〜1.5 重量％を含有させた請求項
１、請求項２または請求項３のいずれかに記載された塩
酸耐食ハードフェーシング合金。 - 【請求項５】 Si 0.1〜3.0 重量％を含有させた請求項
１、請求項２、請求項３または請求項４のいずれかに記
載された塩酸耐食ハードフェーシング合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29418492A JP3355352B2 (ja) | 1992-11-02 | 1992-11-02 | 塩酸耐食ハードフェーシング合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29418492A JP3355352B2 (ja) | 1992-11-02 | 1992-11-02 | 塩酸耐食ハードフェーシング合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06145874A JPH06145874A (ja) | 1994-05-27 |
| JP3355352B2 true JP3355352B2 (ja) | 2002-12-09 |
Family
ID=17804404
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29418492A Expired - Fee Related JP3355352B2 (ja) | 1992-11-02 | 1992-11-02 | 塩酸耐食ハードフェーシング合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3355352B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10216213A1 (de) | 2002-04-10 | 2003-10-23 | Klauke Gmbh Gustav | Elektrohydraulisches Verpressgerät und Verfahren zum Betreiben desselben |
| US7618752B2 (en) * | 2006-10-12 | 2009-11-17 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Deformation-based contact lithography systems, apparatus and methods |
| CN113699517B (zh) * | 2021-08-31 | 2022-06-14 | 安徽工业大学 | 一种冶金辊，其表面耐磨涂层，合金喷涂粉末及制备方法 |
-
1992
- 1992-11-02 JP JP29418492A patent/JP3355352B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06145874A (ja) | 1994-05-27 |
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