JP3440269B2 - 熱溶射コーティング用の改善された複合粉末 - Google Patents
熱溶射コーティング用の改善された複合粉末Info
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- C23C4/08—Metallic material containing only metal elements
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- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
- B22F1/17—Metallic particles coated with metal
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Description
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、一般に、熱溶射粉末に係り、より具体的に
は、高い接着結合強度および良好な機械加工性を有する
コーティングを作るために使用される低コストの複合熱
溶射粉末に関する。
は、高い接着結合強度および良好な機械加工性を有する
コーティングを作るために使用される低コストの複合熱
溶射粉末に関する。
発明の背景
金属部品の表面特性を改善するために、熱溶射方法を
利用して金属部品にコーティングを施すことができる。
熱溶射は、熱溶射ガンの使用を含み、これを通して粉末
材料が、典型的には金属が、高速で噴射される。粉末材
料が溶射ガンを通過するにつれ、粉末は燃焼ガス（溶
射）により、または放電（プラズマ溶射）により加熱さ
れる。加速された高温粒子は金属ターゲットを打撃して
そのターゲット表面に接着するコーティングを生成す
る。このようにして、金属部品の表面特性が、個々の用
途に適合するように有意に変更される。
利用して金属部品にコーティングを施すことができる。
熱溶射は、熱溶射ガンの使用を含み、これを通して粉末
材料が、典型的には金属が、高速で噴射される。粉末材
料が溶射ガンを通過するにつれ、粉末は燃焼ガス（溶
射）により、または放電（プラズマ溶射）により加熱さ
れる。加速された高温粒子は金属ターゲットを打撃して
そのターゲット表面に接着するコーティングを生成す
る。このようにして、金属部品の表面特性が、個々の用
途に適合するように有意に変更される。
長年に渡り、いくつかの熱溶射粉末が開発されてい
る。そのような粉末の１種は、結合材料とともにまたは
結合材料を用いないで結合した２種またはそれ以上の金
属もしくは金属合金の複合粒子により特徴付けられる。
また、これらの複合粉末は、コア金属を有し、このコア
表面に他の金属の微細粒子が結合したものから構成でき
ることも知られている。
る。そのような粉末の１種は、結合材料とともにまたは
結合材料を用いないで結合した２種またはそれ以上の金
属もしくは金属合金の複合粒子により特徴付けられる。
また、これらの複合粉末は、コア金属を有し、このコア
表面に他の金属の微細粒子が結合したものから構成でき
ることも知られている。
例えば、米国特許第4,181,525号において、ニッケ
ル、鉄、銅、コバルトまたはそれらの合金のコアが結合
剤によりコートされた熱溶射粉末が記載されている。結
合剤は、アルミニウムおよび実質的に純粋なニッケルの
個別粒子を含有する。コア材料は、粉末の合計平均含有
量の70〜98％を構成する。コア粒子は、そのサイズが−
60メッシュから＋３メッシュに渡る。アルミニウムに加
えて、結合剤がモリブデンをさらに含んでいてもよいこ
とが開示されている。微細なニッケルおよびアルミニウ
ムはコーティングを接着性のあるものとする上で有用で
あるが、コーティング中に硬質のアルミニウム化ニッケ
ルが生成することにより機械加工性が制限される。
ル、鉄、銅、コバルトまたはそれらの合金のコアが結合
剤によりコートされた熱溶射粉末が記載されている。結
合剤は、アルミニウムおよび実質的に純粋なニッケルの
個別粒子を含有する。コア材料は、粉末の合計平均含有
量の70〜98％を構成する。コア粒子は、そのサイズが−
60メッシュから＋３メッシュに渡る。アルミニウムに加
えて、結合剤がモリブデンをさらに含んでいてもよいこ
とが開示されている。微細なニッケルおよびアルミニウ
ムはコーティングを接着性のあるものとする上で有用で
あるが、コーティング中に硬質のアルミニウム化ニッケ
ルが生成することにより機械加工性が制限される。
「アルミニウムおよびコバルト塗布熱溶射粉末」と題
する米国特許第4,578,115号には、ニッケル、鉄または
クロムおよび変性用元素であるクロムおよびアルミニウ
ムの少なくとも１種で形成されたベース成分、さらに個
々の成分としてアルミニウム、コバルト、および場合に
応じてモリブデンを有する複合熱溶射複合体が開示され
ている。各粒子はベース材料および変性用元素からなる
合金コアを包含し、結合剤により個々の元素の微細粒子
がコアに結合している。
する米国特許第4,578,115号には、ニッケル、鉄または
クロムおよび変性用元素であるクロムおよびアルミニウ
ムの少なくとも１種で形成されたベース成分、さらに個
々の成分としてアルミニウム、コバルト、および場合に
応じてモリブデンを有する複合熱溶射複合体が開示され
ている。各粒子はベース材料および変性用元素からなる
合金コアを包含し、結合剤により個々の元素の微細粒子
がコアに結合している。
加えて、機械的凝集による結合剤を使用しないクラッ
ド粒子の製造も知られている。例えばナラらに与えられ
た米国特許第4,915,987号において、１種の材料のコア
からなり、他種の材料からなるクラッドを有する粒子を
製造するために、機械的凝集技術が利用されている。ケ
ンプに与えられた米国特許第4,818,567号には、金属フ
レークを作り、これをコア粒子に機械的に適用すること
によって生成された金属コート粒子が開示されている。
ド粒子の製造も知られている。例えばナラらに与えられ
た米国特許第4,915,987号において、１種の材料のコア
からなり、他種の材料からなるクラッドを有する粒子を
製造するために、機械的凝集技術が利用されている。ケ
ンプに与えられた米国特許第4,818,567号には、金属フ
レークを作り、これをコア粒子に機械的に適用すること
によって生成された金属コート粒子が開示されている。
溶射中に成分が発熱反応する粉末も開示されている。
「溶射用発熱反応性金属間化合物生成性複合体」と題す
る米国特許第3,436,248号には、２またはそれ以上の成
分であって溶射中に他の成分と反応するものを溶射して
金属間化合物を生成させることによって表面をコートす
る方法が記載されている。ここには、溶射の各粒子は発
熱反応する上記２種の成分を含有するアグリゲート（凝
集体）からなり得るが、好ましくは個々の粒子は上記成
分の１つからなるコア、および他の成分からなる少なく
とも１つのコーティング層からなるクラッド複合体の形
態にあることが述べられている。また、ここには、複合
体が上記２種の成分の別個の同心的コーティング層と第
３の材料の核とからなり得ることも開示されている。こ
れら従来の粉末を製造するために開示された方法は、化
学的メッキ、蒸着、および１つの成分を液状結合剤中に
分散させ、これをコア粒子をコートするために使用する
ことを含む。結合剤と混合された成分を例えば−325メ
ッシュに微粉砕することが記載されている。また、アグ
リゲートは、種々の成分を個々の粒子にまたはより大き
なアグリゲートに圧縮またはブリケットし、これらのア
グリゲートを顆粒に破砕することによって生成されるこ
とが記載されている。全体の粒子サイズは、−60メッシ
ュないし＋３メッシュであると開示されている。
「溶射用発熱反応性金属間化合物生成性複合体」と題す
る米国特許第3,436,248号には、２またはそれ以上の成
分であって溶射中に他の成分と反応するものを溶射して
金属間化合物を生成させることによって表面をコートす
る方法が記載されている。ここには、溶射の各粒子は発
熱反応する上記２種の成分を含有するアグリゲート（凝
集体）からなり得るが、好ましくは個々の粒子は上記成
分の１つからなるコア、および他の成分からなる少なく
とも１つのコーティング層からなるクラッド複合体の形
態にあることが述べられている。また、ここには、複合
体が上記２種の成分の別個の同心的コーティング層と第
３の材料の核とからなり得ることも開示されている。こ
れら従来の粉末を製造するために開示された方法は、化
学的メッキ、蒸着、および１つの成分を液状結合剤中に
分散させ、これをコア粒子をコートするために使用する
ことを含む。結合剤と混合された成分を例えば−325メ
ッシュに微粉砕することが記載されている。また、アグ
リゲートは、種々の成分を個々の粒子にまたはより大き
なアグリゲートに圧縮またはブリケットし、これらのア
グリゲートを顆粒に破砕することによって生成されるこ
とが記載されている。全体の粒子サイズは、−60メッシ
ュないし＋３メッシュであると開示されている。
従来の教示にもかかわらず、接着性が高く、しかも優
れた機械加工性を示す低コストの複合体熱溶射粉末に体
する要求が産業界に存在することは明らかである。本発
明はこれらの要求に応える複合粉末を提供するものであ
る。
れた機械加工性を示す低コストの複合体熱溶射粉末に体
する要求が産業界に存在することは明らかである。本発
明はこれらの要求に応える複合粉末を提供するものであ
る。
発明の概要
１つの側面において、本発明は、金属表面（多くの場
合、高価な表面準備を必要としない）に強く結合し、か
つ耐水性であり容易に機械加工し得るコーティングを生
成するために特に設計された熱溶射粉末を提供する。こ
の粉末を構成する個々の粒子は、凝集技術により生成さ
れた複合構造である。これら粒子は、コア領域と表面領
域を有する。コアは、次の金属、すなわち、Ni、Fe、C
o、CuおよびCrの１またはそれ以上から選ばれる。ま
た、コアは、Al、Ｙ、Hfおよびランタニドのような付加
的合金金属を約15重量％まで含有することができる。表
面領域は、結合剤によりコアに結合されているか、また
はコア表面に部分的に埋め込まれている微粉砕粒子によ
り構成されている。少なくとも２つの別のタイプの微粉
砕粒子がコアに結合されて複合粒子表面を形成してい
る。第１のタイプ（第１の粒状材料）は、アルミニウム
またはアルミニウム合金である。アルミニウム合金を使
用する場合には、ケイ素、マグネシウムおよびチタンの
ようないくつかの他の金属をアルミニウムと組み合わせ
ることができるが、アルミニウムは第１の粒状材料の少
なくとも80重量％を構成すべきである。一般に、どのよ
うな合金よりも純粋なアルミニウムが好ましい。好まし
いアルミニウム合金は、アルミニウム／ケイ素、および
アルミニウム／銅である。第２のタイプの微細粒子（第
２の粒状材料）は、FeおよびCu、並びにこれらの金属と
他の金属との合金（この場合、Feおよび／またはCuは第
２の粒状材料の少なくとも80重量％を構成する）例えば
Fe/NiおよびCu/Ni、およびFeおよび／またはCuの酸化
物、水酸化物、炭酸塩、および／または硝酸塩からなる
群の中から選ばれる。
合、高価な表面準備を必要としない）に強く結合し、か
つ耐水性であり容易に機械加工し得るコーティングを生
成するために特に設計された熱溶射粉末を提供する。こ
の粉末を構成する個々の粒子は、凝集技術により生成さ
れた複合構造である。これら粒子は、コア領域と表面領
域を有する。コアは、次の金属、すなわち、Ni、Fe、C
o、CuおよびCrの１またはそれ以上から選ばれる。ま
た、コアは、Al、Ｙ、Hfおよびランタニドのような付加
的合金金属を約15重量％まで含有することができる。表
面領域は、結合剤によりコアに結合されているか、また
はコア表面に部分的に埋め込まれている微粉砕粒子によ
り構成されている。少なくとも２つの別のタイプの微粉
砕粒子がコアに結合されて複合粒子表面を形成してい
る。第１のタイプ（第１の粒状材料）は、アルミニウム
またはアルミニウム合金である。アルミニウム合金を使
用する場合には、ケイ素、マグネシウムおよびチタンの
ようないくつかの他の金属をアルミニウムと組み合わせ
ることができるが、アルミニウムは第１の粒状材料の少
なくとも80重量％を構成すべきである。一般に、どのよ
うな合金よりも純粋なアルミニウムが好ましい。好まし
いアルミニウム合金は、アルミニウム／ケイ素、および
アルミニウム／銅である。第２のタイプの微細粒子（第
２の粒状材料）は、FeおよびCu、並びにこれらの金属と
他の金属との合金（この場合、Feおよび／またはCuは第
２の粒状材料の少なくとも80重量％を構成する）例えば
Fe/NiおよびCu/Ni、およびFeおよび／またはCuの酸化
物、水酸化物、炭酸塩、および／または硝酸塩からなる
群の中から選ばれる。
他の側面において、本発明は、本発明の新規粉末を製
造する方法を提供する。この方法は、各成分を組み合わ
せて所望のアグリゲートを生成させることを含む。最も
好ましい態様において、この方法は、1992年３月６日に
出願された米国特許出願第07/847,554号（この開示内容
は本明細書の内容の一部をなすものとする）に開示され
ているような、制限された期間の摩擦ミリング法（limi
tedduration attrition milling）を用いることによ
り、コア粒子の表面に第１および第２の微細粒状材料を
機械的に凝集させることを含む。
造する方法を提供する。この方法は、各成分を組み合わ
せて所望のアグリゲートを生成させることを含む。最も
好ましい態様において、この方法は、1992年３月６日に
出願された米国特許出願第07/847,554号（この開示内容
は本明細書の内容の一部をなすものとする）に開示され
ているような、制限された期間の摩擦ミリング法（limi
tedduration attrition milling）を用いることによ
り、コア粒子の表面に第１および第２の微細粒状材料を
機械的に凝集させることを含む。
さらに他の側面において、本発明は、本発明の新規複
合粉末をターゲット上に熱溶射することによってコーテ
ィングを作る方法を提供する。
合粉末をターゲット上に熱溶射することによってコーテ
ィングを作る方法を提供する。
図面の簡単な説明
図１は、本発明に従って製造された複合粒子の正面
図。
図。
図２は、本発明に従って製造された複合粒子の断面
図。
図。
好ましい態様の詳細な説明
上記概要で説明したように、本発明は、優れた機械化
構成を示す、高い接着性を有するコーティングを生成す
る改善された複合溶射粉末に関する。より広い意味にお
いて、本発明の熱溶射粉末は、コア材料を包含し、以下
本明細書において微細粒状材料と称する一層小さい粒子
がこれに結合している。材料の選定、それらの相対量、
およびそれらの分配がすべて組み合わされて粒子を、従
って、発熱反応が一斉に開始されるように通常の熱溶射
装置およびパラメータを使用して溶射することができる
粉末を生成する。この発熱反応により、付加的な粒子熱
が発生し、本発明の新規コーティングを生成する金属の
組み合わせをもたらす。
構成を示す、高い接着性を有するコーティングを生成す
る改善された複合溶射粉末に関する。より広い意味にお
いて、本発明の熱溶射粉末は、コア材料を包含し、以下
本明細書において微細粒状材料と称する一層小さい粒子
がこれに結合している。材料の選定、それらの相対量、
およびそれらの分配がすべて組み合わされて粒子を、従
って、発熱反応が一斉に開始されるように通常の熱溶射
装置およびパラメータを使用して溶射することができる
粉末を生成する。この発熱反応により、付加的な粒子熱
が発生し、本発明の新規コーティングを生成する金属の
組み合わせをもたらす。
粒子コア
粒子のコアすなわちベース材料は、ニッケル、鉄、コ
バルト、銅およびクロムからなる群の中から選ばれるこ
とが最も好ましい。これら材料の合金も好適である。例
えば、コア材料は、ニッケルと銅、またはニッケルとク
ロムおよび鉄との合金を包含し得る。最終コーティング
の基本的な金属学的性質を変更しない少量の他の金属
は、ほとんどの場合、コア中に許容される。
バルト、銅およびクロムからなる群の中から選ばれるこ
とが最も好ましい。これら材料の合金も好適である。例
えば、コア材料は、ニッケルと銅、またはニッケルとク
ロムおよび鉄との合金を包含し得る。最終コーティング
の基本的な金属学的性質を変更しない少量の他の金属
は、ほとんどの場合、コア中に許容される。
コア材料は、個々の粒子の約70ないし約96重量％、よ
り好ましくは約80ないし約95重量％、最も好ましくは約
83ないし約93重量％を構成する。従って、コア材料は、
最も好ましくは、本発明の新規熱溶射粉末の約83ないし
約93％を構成する。
り好ましくは約80ないし約95重量％、最も好ましくは約
83ないし約93重量％を構成する。従って、コア材料は、
最も好ましくは、本発明の新規熱溶射粉末の約83ないし
約93％を構成する。
コア材料は、初めは、上記付加的な成分が好ましくは
結合した粗大粒子として提供される。このコア粒子は、
そのサイズが、直径で、約38ないし約125ミクロン、よ
り好ましくは約45ないし約106ミクロン、最も好ましく
は約45ないし約90ミクロンに渡る。最終粉末としては、
平均コアサイズは、最も好ましくは、約60ないし約90％
である。メッシュサイズの点では、本発明の複合粒子を
製造するために使用されるコア粒子は、約−80/＋635、
好ましくは−140/＋400米国標準メッシュサイズであ
る。微細粒状材料との凝集中にコアサイズに有意の変化
は生じないので、これらのコアサイズのデータは、最終
粉末におけるコアを正確に記述するものでもある。
結合した粗大粒子として提供される。このコア粒子は、
そのサイズが、直径で、約38ないし約125ミクロン、よ
り好ましくは約45ないし約106ミクロン、最も好ましく
は約45ないし約90ミクロンに渡る。最終粉末としては、
平均コアサイズは、最も好ましくは、約60ないし約90％
である。メッシュサイズの点では、本発明の複合粒子を
製造するために使用されるコア粒子は、約−80/＋635、
好ましくは−140/＋400米国標準メッシュサイズであ
る。微細粒状材料との凝集中にコアサイズに有意の変化
は生じないので、これらのコアサイズのデータは、最終
粉末におけるコアを正確に記述するものでもある。
微細粒状材料
上述したように、本発明の新規複合粒子は、さらに、
相互作用して熱溶射中に発熱反応を生じる２種の非類似
材料の複数の別個の領域を含む。これらの材料を内部含
有物としてまたはコア表面のやや下の粒子内領域として
提供することもできるが、本発明の最も好ましい態様に
おいては、微細粒状材料は、コア表面に結合した実質的
に別個の粒子を構成する。これは、スプレー乾燥等のい
くつかの方法によって達成され得る。１つの態様におい
ては、微細粒状材料を液状結合剤に添加し、ついでこれ
を使用してコア粒子をコートする。フェノール系結合剤
のような数多くの結合剤が当業者に既知であろう。PVP
（ポリビニルピロリドン）は、特に好ましい結合剤であ
る。本発明において結合剤を使用した場合には、当該結
合剤は、粒子のせいぜい約５重量％までを構成すべきで
あり、より好ましくは粒子の約３重量％未満であり、最
も好ましくは散逸性結合剤を利用する。
相互作用して熱溶射中に発熱反応を生じる２種の非類似
材料の複数の別個の領域を含む。これらの材料を内部含
有物としてまたはコア表面のやや下の粒子内領域として
提供することもできるが、本発明の最も好ましい態様に
おいては、微細粒状材料は、コア表面に結合した実質的
に別個の粒子を構成する。これは、スプレー乾燥等のい
くつかの方法によって達成され得る。１つの態様におい
ては、微細粒状材料を液状結合剤に添加し、ついでこれ
を使用してコア粒子をコートする。フェノール系結合剤
のような数多くの結合剤が当業者に既知であろう。PVP
（ポリビニルピロリドン）は、特に好ましい結合剤であ
る。本発明において結合剤を使用した場合には、当該結
合剤は、粒子のせいぜい約５重量％までを構成すべきで
あり、より好ましくは粒子の約３重量％未満であり、最
も好ましくは散逸性結合剤を利用する。
より好ましい態様においては、本発明の粒子は、本出
願の譲受人に譲渡された同時係属中の米国特許出願第07
/847,554号（この開示内容は本明細書の内容の一部をな
すものとする）に記載された摩擦凝集を使用した機械的
凝集により生成される。この方法により生成した粒子
は、微細粒状材料がコア粒子の表面中にわずかに埋め込
まれている。すなわち、平均で、各微細粒子の約１ない
し約10体積％がコア中に埋め込まれている。もちろん、
保存中および溶射中に複合粒子が何ら損なわれないよう
に微細粒状材料とコア粒子との間には十分な結合がなけ
ればならない。
願の譲受人に譲渡された同時係属中の米国特許出願第07
/847,554号（この開示内容は本明細書の内容の一部をな
すものとする）に記載された摩擦凝集を使用した機械的
凝集により生成される。この方法により生成した粒子
は、微細粒状材料がコア粒子の表面中にわずかに埋め込
まれている。すなわち、平均で、各微細粒子の約１ない
し約10体積％がコア中に埋め込まれている。もちろん、
保存中および溶射中に複合粒子が何ら損なわれないよう
に微細粒状材料とコア粒子との間には十分な結合がなけ
ればならない。
コアには少なくとも２つの別個のタイプの微細粒状材
料が結合して粒子表面を形成している。第１の粒状材料
はアルミニウムまたはアルミニウム合金である。アルミ
ニウム合金を使用する場合には、ケイ素、マグネシウム
およびチタンのような複数の他の金属がアルミニウムと
組み合わされていてもよいが、アルミニウムは第１の粒
状材料の少なくとも80重量％を構成すべきである。一般
に、どのような合金よりも純粋なアルミニウムが好まし
い。好ましいアルミニウム合金は、アルミニウム／ケイ
素、およびアルミニウム／銅である。第２のタイプの微
細粒子（第２の粒状材料）は、FeおよびCu、並びにこれ
らの金属と他の金属との合金例えばFe/NiおよびCu/Ni
（この場合、Feおよび／またはCuは第２の粒状材料の少
なくとも80重量％を構成する）、およびFeおよび／また
はCuの酸化物、水酸化物、炭酸塩、および／または硝酸
塩からなる群の中から選ばれる。
料が結合して粒子表面を形成している。第１の粒状材料
はアルミニウムまたはアルミニウム合金である。アルミ
ニウム合金を使用する場合には、ケイ素、マグネシウム
およびチタンのような複数の他の金属がアルミニウムと
組み合わされていてもよいが、アルミニウムは第１の粒
状材料の少なくとも80重量％を構成すべきである。一般
に、どのような合金よりも純粋なアルミニウムが好まし
い。好ましいアルミニウム合金は、アルミニウム／ケイ
素、およびアルミニウム／銅である。第２のタイプの微
細粒子（第２の粒状材料）は、FeおよびCu、並びにこれ
らの金属と他の金属との合金例えばFe/NiおよびCu/Ni
（この場合、Feおよび／またはCuは第２の粒状材料の少
なくとも80重量％を構成する）、およびFeおよび／また
はCuの酸化物、水酸化物、炭酸塩、および／または硝酸
塩からなる群の中から選ばれる。
このように、上記複数の微細粒状非類似材料は、別個
の粒子として提供される少なくとも２種の非類似材料を
構成することが理解されるであろう。さて、図１および
図２を参照すると、複合コア粒子20が示されており、そ
の上には複数の微細粒状材料22および24（比例していな
い）がコア28のの表面領域26に部分的に結合し、または
埋め込まれたものとして示されている。この例示におい
て、微細粒子22はアルミニウムであり、微細粒子24は鉄
である。第１および第２の粒子は、それらが熱溶射中に
発熱反応を行うように緊密に接触している。
の粒子として提供される少なくとも２種の非類似材料を
構成することが理解されるであろう。さて、図１および
図２を参照すると、複合コア粒子20が示されており、そ
の上には複数の微細粒状材料22および24（比例していな
い）がコア28のの表面領域26に部分的に結合し、または
埋め込まれたものとして示されている。この例示におい
て、微細粒子22はアルミニウムであり、微細粒子24は鉄
である。第１および第２の粒子は、それらが熱溶射中に
発熱反応を行うように緊密に接触している。
アルミニウムまたはアルミニウム合金の微細粒状材料
は、個々の複合粒子の約３ないし約20重量％を、より好
ましくは約４ないし約15重量％を、最も好ましくは約５
ないし12重量％を構成する。従って、第１の微細粒状材
料は、最も好ましくは、本発明の最終の熱溶射粉末の約
５ないし約12重量％を構成する。
は、個々の複合粒子の約３ないし約20重量％を、より好
ましくは約４ないし約15重量％を、最も好ましくは約５
ないし12重量％を構成する。従って、第１の微細粒状材
料は、最も好ましくは、本発明の最終の熱溶射粉末の約
５ないし約12重量％を構成する。
第２の微細粒状材料は、個々の複合粒子の約0.5ない
し約10重量％を、より好ましくは約１ないしｆ約７重量
％を、最も好ましくは約1.5ないし約４重量５を構成す
る。従って、第２の微細粒状材料は最終粉末の約1.5な
いし約４重量％を構成する。
し約10重量％を、より好ましくは約１ないしｆ約７重量
％を、最も好ましくは約1.5ないし約４重量５を構成す
る。従って、第２の微細粒状材料は最終粉末の約1.5な
いし約４重量％を構成する。
微細粒状材料の粒子は、そのサイズが、直径で、約0.
2ないし約10ミクロン、より好ましくは約0.5ないし約５
ミクロン、最も好ましくは約1.0ないし約４ミクロンに
渡る。
2ないし約10ミクロン、より好ましくは約0.5ないし約５
ミクロン、最も好ましくは約1.0ないし約４ミクロンに
渡る。
本発明の熱溶射材料は、最も好ましくは、粉末の形態
で提供されるが、特別の用途には、ワイヤまたはロッド
に圧縮等することもできる。粉末として提供する場合に
は、本発明は、好ましくは、約−80/＋635米国メッシュ
であり、より好ましくは約−140/＋400米国メッシュで
あり、最も好ましくは約−140/＋325米国メッシュであ
る。
で提供されるが、特別の用途には、ワイヤまたはロッド
に圧縮等することもできる。粉末として提供する場合に
は、本発明は、好ましくは、約−80/＋635米国メッシュ
であり、より好ましくは約−140/＋400米国メッシュで
あり、最も好ましくは約−140/＋325米国メッシュであ
る。
本発明の方法によれば、本明細書に開示された新規粉
末は、通常の熱溶射装置を用いてこれを溶射して接着性
の高い、機械加工し得るコーティングを金属基板上に生
成する。熱溶射装置の操作パラメータは通常のものであ
るが、粉末の非類似タイプの微細粒状材料を含む所望の
発熱反応を生じさせるために十分な熱を粉末に提供しな
ければならない。かくして、非類似微細粒子は互いに反
応し、コアおよびおそらく周囲雰囲気と相互作用して多
くの基板に極度に良好に結合する過加熱滴を生成する。
このようにしていくつかの銅および他の基板は、事前に
表面の粗面化を行う必要なく、適切にコートされる。微
細粒状材料中のいずれもの有意の量のニッケルを除去す
ることにより、得られるコーティングは、そうしなけれ
ばコーティングの機械加工性を低下させることとなるア
ルミニウム化ニッケル相を生じない。本発明をより十分
に説明するために、以下に例を示すが、これは添付請求
の範囲に記載した本発明の全範囲をいかなるようにも制
限することを意図するものではない。
末は、通常の熱溶射装置を用いてこれを溶射して接着性
の高い、機械加工し得るコーティングを金属基板上に生
成する。熱溶射装置の操作パラメータは通常のものであ
るが、粉末の非類似タイプの微細粒状材料を含む所望の
発熱反応を生じさせるために十分な熱を粉末に提供しな
ければならない。かくして、非類似微細粒子は互いに反
応し、コアおよびおそらく周囲雰囲気と相互作用して多
くの基板に極度に良好に結合する過加熱滴を生成する。
このようにしていくつかの銅および他の基板は、事前に
表面の粗面化を行う必要なく、適切にコートされる。微
細粒状材料中のいずれもの有意の量のニッケルを除去す
ることにより、得られるコーティングは、そうしなけれ
ばコーティングの機械加工性を低下させることとなるア
ルミニウム化ニッケル相を生じない。本発明をより十分
に説明するために、以下に例を示すが、これは添付請求
の範囲に記載した本発明の全範囲をいかなるようにも制
限することを意図するものではない。
本発明をその具体的な態様に関して説明したが、上記
説明に照らせば、多くの代替、変形および変更が当業者
に明らかであろうことは明白である。したがって、添付
請求の範囲の精神および広い範囲内に属するすべてのそ
のような代替、変形および変更を含むことが意図されて
いる。
説明に照らせば、多くの代替、変形および変更が当業者
に明らかであろうことは明白である。したがって、添付
請求の範囲の精神および広い範囲内に属するすべてのそ
のような代替、変形および変更を含むことが意図されて
いる。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B22F 9/02
B05D 1/08
Claims (12)
- 【請求項１】複数の複合粒子を包含する熱溶射粉末であ
って、該粉末の複合粒子が、 ニッケル、鉄、コバルト、銅およびクロム、並びにそれ
らの組合わせおよび合金よりなる群の中から選ばれた少
なくとも１種の金属からなるコア部であって、該金属が
該コアの少なくとも約85重量％を構成し、該コアが該複
合粒子の約70ないし96重量％を構成するもの、 該コア部の表面における、アルミニウムおよびその合金
からなる群の中から選ばれた第１の金属の第１の複数の
粒子であって、アルミニウムが該第１の複数の粒子の少
なくとも約80重量％を構成し、該第１の複数の粒子が該
複合粒子の約３ないし約20重量％を構成するもの、 該コア部の表面における、鉄、銅、鉄合金および銅合金
からなる群の中から選ばれた第２の金属の第２の複数の
粒子であって、該第２の複数の粒子の少なくとも80重量
％が鉄、銅または鉄と銅との組合わせを包含し、該第２
の複数の粒子が該複合粒子の約0.5ないし約10重量％を
構成するもの を包含し、該第１および第２の複数の粒子は熱溶射中に
発熱反応を行い得るものである熱溶射粉末。 - 【請求項２】該第１の複数の粒子がアルミニウムであ
り、該第２の複数の粒子が鉄である請求項１記載の熱溶
射粉末。 - 【請求項３】該第２の金属が、金属酸化物として存在す
る請求項１記載の熱溶射粉末。 - 【請求項４】該第２の金属が、金属水酸化物として存在
する請求項１記載の熱溶射粉末。 - 【請求項５】該第２の金属が、金属炭酸塩として存在す
る請求項１記載の熱溶射粉末。 - 【請求項６】該第２の金属が、金属硝酸塩として存在す
る請求項１記載の熱溶射粉末。 - 【請求項７】該コア金属が、Al、Ｙ、Hfおよびランタニ
ドからなる群の中から選ばれた合金金属を包含する請求
項１記載の熱溶射粉末。 - 【請求項８】該第１および第２の複数の粒子が、該コア
に結合した微細粒状材料である請求項１記載の熱溶射粉
末。 - 【請求項９】該微細粒子を該コアに結合させる結合剤を
さらに含む請求項８記載の熱溶射粉末。 - 【請求項１０】該結合剤が、ポリビニルピロリドンであ
る請求項９記載の熱溶射粉末。 - 【請求項１１】該微細粒状材料が、約0.2ないし10ミク
ロンのサイズを有する請求項８記載の熱溶射粉末。 - 【請求項１２】複数の複合粒子を包含する熱溶射粉末で
あって、個々の複合粒子が、 ニッケル、鉄、コバルト、銅およびクロム、並びにそれ
らの組合わせおよび合金よりなる群の中から選ばれた金
属によりその少なくとも約85重量％が形成されたコア、 該コアに結合した第１の粒状材料の複数の粒子であっ
て、該第１の粒状材料がアルミニウムおよびその合金か
らなる群の中から選ばれ、アルミニウムが該第１の粒状
材料の少なくとも80重量％を構成するもの、 該コアに結合した第２の粒状材料の複数の粒子であっ
て、該第２の粒状材料が鉄、銅およびそれらの合金から
なる群の中から選ばれ、鉄、銅または鉄と銅との組合わ
せが該第２の粒状材料の少なくとも約80重量％を構成す
るもの を包含し、該コアは、該複合粒子の約70ないし約96重量
％を構成し、 該第１の粒状材料は、該複合粒子の約３ないし約20重量
％を構成し、 該第２の粒状材料は、該複合粒子の約0.5ないし約10重
量％を構成する 熱溶射粉末。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/121,824 US5385789A (en) | 1993-09-15 | 1993-09-15 | Composite powders for thermal spray coating |
| US08/121,824 | 1993-09-15 | ||
| PCT/US1994/010418 WO1995007767A1 (en) | 1993-09-15 | 1994-09-14 | Improved composite powders for thermal spray coatings |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09502769A JPH09502769A (ja) | 1997-03-18 |
| JP3440269B2 true JP3440269B2 (ja) | 2003-08-25 |
Family
ID=22399040
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP50935295A Expired - Fee Related JP3440269B2 (ja) | 1993-09-15 | 1994-09-14 | 熱溶射コーティング用の改善された複合粉末 |
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| Country | Link |
|---|---|
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| JP (1) | JP3440269B2 (ja) |
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| US5663124A (en) * | 1994-12-09 | 1997-09-02 | Ford Global Technologies, Inc. | Low alloy steel powder for plasma deposition having solid lubricant properties |
| GB2310866A (en) * | 1996-03-05 | 1997-09-10 | Sprayforming Dev Ltd | Filling porosity or voids in articles formed by spray deposition |
| JPH1060617A (ja) * | 1996-08-22 | 1998-03-03 | Suruzaa Meteko Japan Kk | 高速フレーム溶射方法 |
| DE10002570B4 (de) * | 1999-01-27 | 2005-02-03 | Suzuki Motor Corp., Hamamatsu | Thermisches Spritzmaterial, Struktur und Verfahren zu ihrer Herstellung |
| US6410159B1 (en) * | 1999-10-29 | 2002-06-25 | Praxair S. T. Technology, Inc. | Self-bonding MCrAly powder |
| DE10046956C2 (de) * | 2000-09-21 | 2002-07-25 | Federal Mogul Burscheid Gmbh | Thermisch aufgetragene Beschichtung für Kolbenringe aus mechanisch legierten Pulvern |
| US6428596B1 (en) * | 2000-11-13 | 2002-08-06 | Concept Alloys, L.L.C. | Multiplex composite powder used in a core for thermal spraying and welding, its method of manufacture and use |
| US20060090593A1 (en) * | 2004-11-03 | 2006-05-04 | Junhai Liu | Cold spray formation of thin metal coatings |
| US20070116865A1 (en) * | 2005-11-22 | 2007-05-24 | Lichtblau George J | Process and apparatus for highway marking |
| US7946467B2 (en) * | 2006-12-15 | 2011-05-24 | General Electric Company | Braze material and processes for making and using |
| US8137747B2 (en) | 2008-07-30 | 2012-03-20 | Honeywell International Inc. | Components, turbochargers, and methods of forming the components |
| CN102168241B (zh) * | 2011-04-06 | 2012-10-10 | 北京矿冶研究总院 | 一种热喷涂封严涂层用包覆型多组元棒材及制备方法 |
| DE102011052120A1 (de) * | 2011-07-25 | 2013-01-31 | Eckart Gmbh | Verwendung speziell belegter, pulverförmiger Beschichtungsmaterialien und Beschichtungsverfahren unter Einsatz derartiger Beschichtungsmaterialien |
| US9309895B2 (en) | 2012-06-18 | 2016-04-12 | Kennametal Inc. | Closed impeller with a coated vane |
| US10982310B2 (en) | 2018-04-09 | 2021-04-20 | ResOps, LLC | Corrosion resistant thermal spray alloy |
| CN114226713B (zh) * | 2021-12-17 | 2023-07-25 | 武汉苏泊尔炊具有限公司 | 热喷涂粉末及其制备方法、烹饪器具 |
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|---|---|---|---|---|
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| US3436248A (en) * | 1965-03-25 | 1969-04-01 | Metco Inc | Flame spraying exothermically reacting intermetallic compound forming composites |
| US4019875A (en) * | 1973-07-06 | 1977-04-26 | Metco, Inc. | Aluminum-coated nickel or cobalt core flame spray materials |
| US3841901A (en) * | 1973-07-06 | 1974-10-15 | Metco Inc | Aluminum-and molybdenum-coated nickel, copper or iron core flame spray materials |
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| US4181525A (en) * | 1978-07-19 | 1980-01-01 | Metco, Inc. | Self-bonding flame spray powders for producing readily machinable coatings |
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| US4313760A (en) * | 1979-05-29 | 1982-02-02 | Howmet Turbine Components Corporation | Superalloy coating composition |
| US4578115A (en) * | 1984-04-05 | 1986-03-25 | Metco Inc. | Aluminum and cobalt coated thermal spray powder |
| EP0224659B1 (en) * | 1985-10-07 | 1992-12-02 | Nara Machinery Co., Ltd. | Method of improving quality of surface of solid particles and apparatus thereof |
| US4818567A (en) * | 1986-10-14 | 1989-04-04 | Gte Products Corporation | Coated metallic particles and process for producing same |
| US4975333A (en) * | 1989-03-15 | 1990-12-04 | Hoeganaes Corporation | Metal coatings on metal powders |
| US5240742A (en) * | 1991-03-25 | 1993-08-31 | Hoeganaes Corporation | Method of producing metal coatings on metal powders |
-
1993
- 1993-09-15 US US08/121,824 patent/US5385789A/en not_active Expired - Lifetime
-
1994
- 1994-09-14 WO PCT/US1994/010418 patent/WO1995007767A1/en active IP Right Grant
- 1994-09-14 AT AT94929216T patent/ATE198997T1/de not_active IP Right Cessation
- 1994-09-14 JP JP50935295A patent/JP3440269B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1994-09-14 DE DE69426651T patent/DE69426651T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1994-09-14 EP EP94929216A patent/EP0719184B1/en not_active Expired - Lifetime
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| DE69426651D1 (de) | 2001-03-08 |
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| WO1995007767A1 (en) | 1995-03-23 |
| EP0719184B1 (en) | 2001-01-31 |
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