JP4394993B2 - Method for producing thermal spraying powder - Google Patents

Method for producing thermal spraying powder Download PDF

Info

Publication number
JP4394993B2
JP4394993B2 JP2004096956A JP2004096956A JP4394993B2 JP 4394993 B2 JP4394993 B2 JP 4394993B2 JP 2004096956 A JP2004096956 A JP 2004096956A JP 2004096956 A JP2004096956 A JP 2004096956A JP 4394993 B2 JP4394993 B2 JP 4394993B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
powder
thermal spraying
primary
thermal
manufacturing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2004096956A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2005281761A (en
Inventor
幸多 児玉
典孝 宮本
平 相田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daihatsu Motor Co Ltd
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Daihatsu Motor Co Ltd
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daihatsu Motor Co Ltd, Toyota Motor Corp filed Critical Daihatsu Motor Co Ltd
Priority to JP2004096956A priority Critical patent/JP4394993B2/en
Publication of JP2005281761A publication Critical patent/JP2005281761A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4394993B2 publication Critical patent/JP4394993B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)
  • Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)

Description

本発明は、溶射による被膜形成に適した溶射用粉末、および、その製造方法に関するものである。   The present invention relates to a thermal spraying powder suitable for coating formation by thermal spraying and a method for producing the same.

耐食性や耐摩耗性などを付与することを目的として、物体の表面に被膜を形成する方法の一つに、溶射がある。溶射は、材料粉末を熱により溶融または軟化させ、高速で物体の表面に衝突させ、材料粉末を堆積させ凝固させることにより被膜(溶射被膜)を形成する。溶射は、被膜の成膜速度が速い、複雑形状や大面積に成膜可能である、現地施工が可能である、等の特徴を有するため、工業的に広く利用されている。   One of the methods for forming a film on the surface of an object for the purpose of imparting corrosion resistance, wear resistance, etc. is thermal spraying. In the thermal spraying, the material powder is melted or softened by heat, collides with the surface of the object at a high speed, and the material powder is deposited and solidified to form a coating (thermal spray coating). Thermal spraying is widely used industrially because it has features such as a high film deposition rate, a complex shape and a large area, and a local construction.

ところで、溶射に用いられる材料粉末(溶射用粉末)は、その表面の酸化により、物体の表面と溶射用粉末との密着性および溶射用粉末同士の密着性が悪くなり、溶射用粉末が溶射被膜から脱落することにより、溶射被膜の強度や性能が低下することが知られている。物体の表面と溶射用粉末との密着性は、物体の表面に表面処理を施すことにより向上させることができる。しかし、溶射用粉末同士の密着性を向上させるには、溶射用粉末の酸化を抑制することが必要である。したがって、酸化の程度が少ない溶射用粉末が求められている。   By the way, the material powder (spraying powder) used for thermal spraying deteriorates the adhesion between the surface of the object and the thermal spraying powder and the adhesiveness between the thermal spraying powders due to the oxidation of the surface. It is known that the strength and performance of the sprayed coating are reduced by dropping from the film. The adhesion between the surface of the object and the thermal spraying powder can be improved by subjecting the surface of the object to a surface treatment. However, in order to improve the adhesion between the thermal spraying powders, it is necessary to suppress oxidation of the thermal spraying powders. Accordingly, there is a need for thermal spraying powders that are less oxidized.

そのため、一般に、溶射用粉末は、金属溶湯に高圧のガス(窒素ガスなど)を吹き付けて微粉化するガスアトマイズ法により製造されている。ガスアトマイズ法により製造された溶射用粉末は、粉末の表面の酸化の程度を比較的少なくできる。しかしながら、ガスアトマイズ法は、生産コストが高い、また、粉末の表面の酸化の程度にバラツキがあるので十分な強度の溶射被膜が得られ難い、等の問題がある。   Therefore, in general, the thermal spraying powder is manufactured by a gas atomization method in which a high-pressure gas (nitrogen gas or the like) is sprayed onto a molten metal to make it fine. The thermal spraying powder produced by the gas atomization method can relatively reduce the degree of oxidation on the surface of the powder. However, the gas atomization method has problems such as high production cost and difficulty in obtaining a spray coating with sufficient strength due to variations in the degree of oxidation of the powder surface.

そこで、生産コストが安価で、簡便な粉末製造方法である、水アトマイズ法も用いられている。水アトマイズ法は、金属溶湯に水を吹き付けて微粉化する方法である。ところが、水アトマイズ法で得られた水アトマイズ粉末は、処理中に粉末の表面が激しく酸化するため、溶射用粉末として用いた場合に密着性の高い溶射被膜を得ることができない。そして、水アトマイズ粉末は球状ではないため、溶射を行う際の流動性が悪いという問題がある。   Therefore, a water atomization method, which is a simple powder production method with a low production cost, is also used. The water atomization method is a method in which water is sprayed on a molten metal to make fine powder. However, since the surface of the powder of the water atomized powder obtained by the water atomization method is vigorously oxidized during the treatment, it is not possible to obtain a sprayed coating having high adhesion when used as a powder for thermal spraying. And since water atomized powder is not spherical, there exists a problem that the fluidity | liquidity at the time of spraying is bad.

また、特許文献1には、水アトマイズ粉末を高速気流により粉末粒子や衝撃体と高速衝撃させることにより球状化した金属粉末が開示されている。しかしながら、高速衝撃された金属粉末は、衝撃のエネルギーにより高温となり、高温雰囲気中では金属粉末の表面の酸化が促進される。その結果、得られる金属粉末の表面は、さらに激しく酸化された状態となる。
特開平5−156321号公報
Patent Document 1 discloses a metal powder obtained by spheroidizing a water atomized powder by high-speed impact with powder particles or an impactor by a high-speed air current. However, the metal powder subjected to high-speed impact becomes a high temperature due to impact energy, and oxidation of the surface of the metal powder is promoted in a high-temperature atmosphere. As a result, the surface of the resulting metal powder is more intensely oxidized.
JP-A-5-156321

そこで、本願発明者等は、上記問題点を解決する新規の溶射用粉末の製造方法を発明するに至った。すなわち、本発明は、安価で、表面の酸化の程度が低く、溶射に適した溶射用粉末の溶射用粉末の製造方法を提供することを目的とする。 Accordingly, the present inventors have led to the invention a method for producing a novel thermal spraying Powder to solve the above problems. That is, the present invention is inexpensive, low degree of oxidation of the surface, and an object thereof is to provide a method of manufacturing a thermal spray powder in the thermal spraying powder powder suitable for spraying.

本発明の溶射用粉末の製造方法は、水アトマイズ法により金属溶湯を急冷凝固させて一次粉末を製造する一次粉末製造工程と、互いに対向する一組の研削体の対向面間に前記一次粉末を供給し、一組の該研削体の相対移動により該一次粉末に圧縮剪断力を付与する二次粉末製造工程と、からなることを特徴とする。   The method for producing a thermal spraying powder according to the present invention includes a primary powder production process in which a molten metal is rapidly solidified by a water atomization method to produce a primary powder, and the primary powder is disposed between opposing surfaces of a pair of grinding bodies facing each other. And a secondary powder manufacturing step of applying a compressive shearing force to the primary powder by relative movement of a set of the grinding bodies.

本発明の溶射用粉末の製造方法において、前記二次粉末製造工程は、前記一次粉末に不活性雰囲気中で圧縮剪断力を付与する工程であるのが望ましい。   In the method for producing a thermal spraying powder of the present invention, the secondary powder production step is preferably a step of applying a compressive shear force to the primary powder in an inert atmosphere.

また、前記二次粉末製造工程は、前記一次粉末に圧縮剪断力を連続的に付与する時間が、1つの粉末につき2秒以下であるのが望ましい。さらに、前記二次粉末製造工程を複数回実施するのが望ましい。   In the secondary powder manufacturing process, it is preferable that the time for continuously applying the compressive shear force to the primary powder is 2 seconds or less per powder. Furthermore, it is desirable to perform the secondary powder manufacturing process a plurality of times.

また、前記一次粉末は、不活性ガスの気流とともに前記一組の研削体の対向面間へ供給されるのが望ましい。また、前記一次粉末は、その自重により前記一組の研削体の対向面間へ供給されてもよい。   Moreover, it is desirable that the primary powder is supplied between the opposing surfaces of the set of grinding bodies together with an inert gas stream. Further, the primary powder may be supplied between the opposing surfaces of the set of grinding bodies by its own weight.

本発明の溶射用粉末の製造方法により製造される溶射用粉末は、その表層部の表面部が研削されるとともに塑性変形されている。表層部の表面部が研削されると、表層部の層厚が薄くなるので、溶射用粉末の酸化の程度が低減する。その結果、溶射被膜の密着性が向上する。また、表層部の表面部が塑性変形されると、その表面部は入り組んだ形状となるため、従来の球状の溶射用粉末に比べて表面積が多くなる。その結果、溶射の際の熱効率が向上する。さらに、この溶射用粉末は、球状化されているため、溶射の際の粉末の流動性が良好であり、溶射に適した溶射用粉末である。 In the thermal spraying powder produced by the thermal spraying powder production method of the present invention, the surface portion of the surface layer is ground and plastically deformed. When the surface portion of the surface layer portion is ground, the layer thickness of the surface layer portion becomes thin, so that the degree of oxidation of the thermal spraying powder is reduced. As a result, the adhesion of the sprayed coating is improved. In addition, when the surface portion of the surface layer portion is plastically deformed, the surface portion has an intricate shape, so that the surface area increases as compared with a conventional spherical thermal spraying powder. As a result, the thermal efficiency during thermal spraying is improved. Furthermore, since this thermal spraying powder is spheroidized, the powder has good fluidity during thermal spraying and is a thermal spraying powder suitable for thermal spraying.

この溶射用粉末において、表層部の厚さが10nm以下であれば、さらに密着性の良好な溶射被膜が得られる。 In this thermal spraying powder, when the thickness of the surface layer portion is 10 nm or less, a thermal spray coating having better adhesion can be obtained.

比表面積が0.05m2 /g以上であれば、さらに溶射の際の熱効率がよい溶射用粉末となる。また、断面の円形度が0.75以上であれば、さらに流動性がよい溶射用粉末となる。 When the specific surface area is 0.05 m 2 / g or more, the thermal spraying powder has a better thermal efficiency during thermal spraying. Moreover, if the circularity of the cross section is 0.75 or more, the powder for thermal spraying has better fluidity.

本発明の溶射用粉末の製造方法では、水アトマイズ法により一次粉末を製造する一次粉末製造工程と、一次粉末に圧縮剪断力を付与する二次粉末製造工程と、からなる。そのため、製造コストの低い一次粉末(水アトマイズ粉末)から、球状の二次粉末を容易に製造することができる。また、二次粉末製造工程において、圧縮剪断力により水アトマイズ粉末から二次粉末(溶射用粉末)を製造する際に要するエネルギーが小さくて済むため、所望の溶射用粉末を安価に製造することができる。また、二次粉末製造工程において、一次粉末に付与される力が圧縮剪断力であるため、熱の発生が低減され、その結果、発熱による酸化の促進が抑制される。   The method for producing a thermal spraying powder of the present invention comprises a primary powder producing step for producing a primary powder by a water atomizing method and a secondary powder producing step for imparting a compressive shear force to the primary powder. Therefore, a spherical secondary powder can be easily produced from a primary powder (water atomized powder) having a low production cost. In addition, in the secondary powder manufacturing process, since the energy required for manufacturing the secondary powder (spraying powder) from the water atomized powder by the compressive shear force is small, it is possible to manufacture the desired thermal spraying powder at a low cost. it can. In addition, in the secondary powder manufacturing process, the force applied to the primary powder is a compression shear force, so heat generation is reduced, and as a result, promotion of oxidation due to heat generation is suppressed.

また、二次粉末製造工程において、一次粉末に圧縮剪断力を連続的に付与する時間を調節することにより、溶射用粉末(二次粉末)の酸化の程度を低減することができる。この際、一次粉末に圧縮剪断力を連続的に付与する時間を1つの粉末につき2秒以下にすると、熱の発生がより低減され、二次粉末製造工程の間に発生する粉末の酸化がさらに抑制される。その結果、酸化の程度が低く溶射被膜の密着性がより良好な溶射用粉末を製造することができる。   Moreover, in the secondary powder manufacturing process, the degree of oxidation of the thermal spraying powder (secondary powder) can be reduced by adjusting the time for continuously applying the compressive shear force to the primary powder. At this time, if the time for continuously applying the compressive shear force to the primary powder is 2 seconds or less per one powder, the generation of heat is further reduced, and the oxidation of the powder generated during the secondary powder manufacturing process is further increased. It is suppressed. As a result, a thermal spraying powder with a low degree of oxidation and better adhesion of the thermal spray coating can be produced.

さらに、一次粉末を不活性ガスの気流とともに一組の研削体の対向面間へ供給することにより、二次粉末製造工程において一次粉末を不活性雰囲気中で処理することができる。そのため、二次粉末製造工程の間に発生する粉末の表層部の酸化が低減され、一次粉末を効果的に処理することができる。   Furthermore, the primary powder can be treated in an inert atmosphere in the secondary powder manufacturing process by supplying the primary powder to the space between the opposing surfaces of the pair of grinding bodies together with an inert gas stream. Therefore, the oxidation of the surface layer part of the powder generated during the secondary powder production process is reduced, and the primary powder can be effectively processed.

以下に、本発明の溶射用粉末の製造方法を実施するための最良の形態を説明する。 The following describes the best mode for carrying out the manufacturing method of the thermal spraying powder at the end of the present invention.

[溶射用粉末]
以下に、本発明の溶射用粉末の製造方法により製造される溶射用粉末を説明する。本発明の溶射用粉末は、金属を主体とする中心部と、中心部の外側に位置し金属の酸化物を含む表層部と、からなる。金属は、通常、溶射に用いられる金属や合金であれば特に限定はなく、溶射などの際の高温雰囲気中で酸化が進行しやすいFe,Ni,Cu,Mo,W,Al,Cr等のほか、鉄系合金であるのが好ましい。具体的には、炭素鋼や、Cr,Ni,Co,Si等を含む合金鋼などである。
[Powder for thermal spraying]
Below, the thermal spraying powder manufactured by the manufacturing method of the thermal spraying powder of this invention is demonstrated. The thermal spraying powder of the present invention comprises a central part mainly composed of a metal and a surface layer part located outside the central part and containing a metal oxide. The metal is not particularly limited as long as it is a metal or alloy usually used for thermal spraying. In addition to Fe, Ni, Cu, Mo, W, Al, Cr, etc., in which oxidation is likely to proceed in a high-temperature atmosphere during thermal spraying. An iron-based alloy is preferable. Specifically, carbon steel, alloy steel containing Cr, Ni, Co, Si and the like are used.

本発明の溶射用粉末は、その表層部の表面部が研削されるとともに塑性変形されて、球状化されている。   In the powder for thermal spraying of the present invention, the surface portion of the surface layer portion is ground and plastically deformed to be spheroidized.

本発明の溶射用粉末において、表層部の表面部が研削されているとは、表面部がはぎ取られて剥皮されている状態である。表層部の表面部が研削されているので、金属の酸化物を含む表層部の層厚は薄くなり、溶射用粉末の酸化の程度が低減する。酸化の程度の低い溶射用粉末を用いて溶射を行うと、得られた溶射被膜の密着性が向上する。特に、溶射被膜の内部での溶射用粉末同士の密着性が向上するため、溶射用粉末の溶射被膜からの脱落が低減される。   In the thermal spraying powder of the present invention, the surface portion of the surface layer portion being ground means that the surface portion is peeled off and peeled off. Since the surface portion of the surface layer portion is ground, the layer thickness of the surface layer portion including the metal oxide is reduced, and the degree of oxidation of the thermal spraying powder is reduced. When thermal spraying is performed using a thermal spraying powder having a low degree of oxidation, the adhesion of the obtained thermal spray coating is improved. In particular, since the adhesion between the thermal spraying powders inside the thermal spray coating is improved, dropping of the thermal spraying powder from the thermal spray coating is reduced.

また、本発明の溶射用粉末において、表層部の表面部が塑性変形されているとは、表面部が押し付けられることにより折り込まれて入り組んだ状態である(図2(I)参照)。より具体的には、外側に突出した部分があると表面部へ押し付けられて折り曲げられたり、偏平な部分が押し曲げられて入り込んでいる、といった状態である。表層部の表面部が塑性変形されると、その表面部は入り組んだ形状となるため、従来の球状の溶射用粉末(たとえばガスアトマイズ粉末)に比べて表面積が多くなる。その結果、溶射の際の熱効率が向上する。溶射の熱効率が高いと、溶射の際の熱量が小さくても溶射用粉末を十分に溶融することができ、また、十分に溶融された状態で溶射された溶射被膜は、その密着性も向上する。   In the thermal spraying powder of the present invention, the surface portion of the surface layer portion is plastically deformed is a state in which the surface portion is folded and complicated by being pressed (see FIG. 2I). More specifically, when there is a portion protruding outward, it is pressed against the surface portion and bent, or a flat portion is pressed and bent. When the surface portion of the surface layer portion is plastically deformed, the surface portion has an intricate shape, so that the surface area is increased as compared with a conventional spherical spraying powder (for example, gas atomized powder). As a result, the thermal efficiency during thermal spraying is improved. If the thermal efficiency of thermal spraying is high, the thermal spraying powder can be sufficiently melted even if the amount of heat during thermal spraying is small, and the thermal sprayed coating sprayed in a sufficiently melted state also improves its adhesion. .

そして、本発明の溶射用粉末は、研削されるとともに塑性変形されることにより球状化されている。そのため、溶射の際の溶射用粉末の流動性が良好であり、溶射に適した溶射用粉末である。   The thermal spraying powder of the present invention is spheroidized by being ground and plastically deformed. Therefore, the fluidity of the thermal spraying powder during thermal spraying is good and the thermal spraying powder is suitable for thermal spraying.

本発明の溶射用粉末において、表層部は、その層厚に特に限定はなく、求められる性能に応じて決定すればよいが、表層部の層厚が10nm以下であるのが好ましい。表層部の厚さが10nm以下であれば、溶射用粉末の酸化の程度が低いため、溶射用粉末同士の密着性が更に良好となり、溶射被膜からの溶射用粉末の脱落を低減できる。たとえば、エンジンシリンダのシリンダボアの内面(摺動面)に溶射被膜を形成して、従来の鋳鉄ライナの代わりとして用いることができる。この際、表層部の層厚が10nm以下である溶射用粉末を溶射すると、溶射被膜からの溶射用粉末の脱落が少なくなり、その結果、長期使用により発生する摩擦抵抗の増加やオイル消費の増加を抑制することができる。   In the thermal spraying powder of the present invention, the surface layer portion has no particular limitation on the layer thickness, and may be determined according to the required performance, but the surface layer portion preferably has a layer thickness of 10 nm or less. If the thickness of the surface layer portion is 10 nm or less, the degree of oxidation of the thermal spraying powder is low, so that the adhesion between the thermal spraying powders is further improved, and dropping of the thermal spraying powder from the thermal spray coating can be reduced. For example, a sprayed coating can be formed on the inner surface (sliding surface) of a cylinder bore of an engine cylinder and used as a substitute for a conventional cast iron liner. At this time, when the thermal spraying powder having a surface layer thickness of 10 nm or less is sprayed, the thermal spraying powder is less dropped from the thermal spray coating, resulting in increased frictional resistance and increased oil consumption caused by long-term use. Can be suppressed.

また、本発明の溶射用粉末は、その比表面積が好ましくは0.05m2 /g以上、さらに好ましくは、0.10〜0.20m2 /gである。比表面積が上記範囲にあれば、溶射の際の熱効率が更に向上する。 Also, the thermal spray powder of the present invention, a specific surface area of preferably 0.05 m 2 / g or more, and more preferably from 0.10~0.20m 2 / g. If the specific surface area is in the above range, the thermal efficiency during thermal spraying is further improved.

さらに、本発明の溶射用粉末は、(4π×断面積)/(断面の円周の長さ)2 で表される断面の円形度が好ましくは0.75以上、さらに好ましくは0.85以上である。円形度が上記範囲にあれば、溶射の際の溶射用粉末の流動性が更に良好となる。ここで、断面の円形度とは、(4π×断面積)/(断面の円周の長さ)2 で表され、円形度が1の円は真円である。なお、溶射用粉末の断面の円形度は、たとえば、粉末を樹脂埋めしたあと表面を研磨し、その表面の顕微鏡写真を画像解析ソフトで計測することにより求められる。 Further, in the thermal spraying powder of the present invention, the circularity of the cross section represented by (4π × sectional area) / (circumference of the cross section) 2 is preferably 0.75 or more, more preferably 0.85 or more. It is. If the circularity is in the above range, the fluidity of the thermal spraying powder during thermal spraying is further improved. Here, the circularity of the cross section is represented by (4π × cross-sectional area) / (circumferential length of the cross section) 2 , and a circle with a circularity of 1 is a perfect circle. The circularity of the cross section of the thermal spraying powder can be obtained, for example, by polishing the surface after embedding the powder with resin and measuring a micrograph of the surface with image analysis software.

[溶射用粉末の製造方法]
本発明の溶射用粉末の製造方法は、本発明の溶射用粉末の製造に好適な製造方法であって、一次粉末製造工程と、二次粉末製造工程と、の二工程からなる。以下に、それぞれの工程について説明する。
[Production method of thermal spraying powder]
The manufacturing method of the thermal spraying powder of the present invention is a manufacturing method suitable for manufacturing the thermal spraying powder of the present invention, and includes two steps of a primary powder manufacturing process and a secondary powder manufacturing process. Below, each process is demonstrated.

一次粉末製造工程は、水アトマイズ法により金属溶湯を急冷凝固させて一次粉末を製造する工程である。したがって、一次粉末製造工程により製造された一次粉末は、水アトマイズ粉末である。水アトマイズ法には、一般的に使用されている装置を用いればよく、処理条件に特に限定はない。   The primary powder production process is a process for producing a primary powder by rapidly cooling and solidifying a molten metal by a water atomization method. Therefore, the primary powder manufactured by the primary powder manufacturing process is a water atomized powder. For the water atomization method, a generally used apparatus may be used, and the treatment conditions are not particularly limited.

水アトマイズされる金属は、通常、溶射に用いられる金属や合金であれば特に限定はないが、本発明の溶射用粉末の製造方法は、製造や溶射の際の高温雰囲気中で酸化が進行しやすいFe,Ni,Cu,Mo,W,Al,Cr等に適した製法である。特に、Feや鉄系合金であるのが望ましい。具体的には、炭素鋼や、Cr,Ni,Co,Si等を含む合金鋼などである。   The metal to be water atomized is not particularly limited as long as it is a metal or alloy used for thermal spraying. However, the method for producing a thermal spraying powder of the present invention proceeds with oxidation in a high temperature atmosphere during production or thermal spraying. It is a manufacturing method suitable for easy Fe, Ni, Cu, Mo, W, Al, Cr and the like. In particular, it is desirable to use Fe or an iron-based alloy. Specifically, carbon steel, alloy steel containing Cr, Ni, Co, Si and the like are used.

一次粉末製造工程において製造された一次粉末(水アトマイズ粉末)は、通常、表面に起伏があり、くびれをもつネック形状を有するものを多く含み(図2(II)参照)、その表面には処理中の酸化により形成された金属の酸化物からなる酸化被膜を有する。一次粉末は、たとえば、ネック形状を有する断面の円形度が0.80以下が望ましく、さらに望ましくは0.65〜0.75である。また、平均粒径は、50μm〜150μmであるのが望ましく、さらに望ましくは60μm〜80μmである。   The primary powder (water atomized powder) produced in the primary powder production process usually includes many undulated and necked neck shapes (see Fig. 2 (II)), and the surface is treated. It has an oxide film made of a metal oxide formed by oxidation therein. For example, the primary powder preferably has a circularity of a cross section having a neck shape of 0.80 or less, and more preferably 0.65 to 0.75. The average particle size is desirably 50 μm to 150 μm, and more desirably 60 μm to 80 μm.

そして、発明者等は、上記のような酸化被膜をもち起伏をもつ特異な形状を有する水アトマイズ粉末(一次粉末)に、圧縮剪断力を付与する(二次粉末製造工程)ことにより、溶射に適した新規の溶射用粉末を容易に製造できることを見出し、本発明を完成した。   Then, the inventors apply a compressive shear force to the water atomized powder (primary powder) having an undulating shape having an oxide film as described above (secondary powder manufacturing process), thereby spraying it. The inventors have found that a suitable new thermal spraying powder can be easily produced, and completed the present invention.

二次粉末製造工程は、互いに対向する一組の研削体の対向面間に一次粉末(水アトマイズ粉末)を供給し、一組の研削体の相対移動により一次粉末に圧縮剪断力を付与する工程である。   In the secondary powder manufacturing process, a primary powder (water atomized powder) is supplied between opposing surfaces of a pair of grinding bodies facing each other, and a compressive shearing force is applied to the primary powder by relative movement of the pair of grinding bodies. It is.

一次粉末に圧縮剪断力を付与する二次粉末製造工程では、一組の研削体の対向面間に供給された一次粉末は、そのくびれ部分が容易に粉砕される。そして、粉砕された一次粉末は、一組の研削体からの圧縮剪断力により、酸化被膜が研削されることで剥皮され除去されるとともに、表面部の突出した部分が塑性変形により折り込まれて入り組んだようにまるめ込まれ、球状化される。その結果、一次粉末の酸化被膜が除去されるので、得られる溶射用粉末を溶射した溶射被膜の密着性が向上する。また、得られる溶射用粉末の表面部は入り組んだ形状となるため、溶射用粉末の表面積が多くなり、溶射の際の熱効率が向上する。さらに、球状化されているため、溶射の際の粉末の流動性が良好であり、溶射に適した溶射用粉末が得られる。   In the secondary powder manufacturing process in which a compressive shearing force is applied to the primary powder, the constricted portion of the primary powder supplied between the opposing surfaces of the set of grinding bodies is easily pulverized. The pulverized primary powder is peeled off and removed by grinding the oxide film by a compressive shear force from a set of grinding bodies, and the protruding portion of the surface portion is folded by plastic deformation and becomes complicated. It is rounded up and spheroidized. As a result, since the oxide film of the primary powder is removed, the adhesion of the sprayed coating obtained by spraying the obtained thermal spraying powder is improved. Further, since the surface portion of the obtained thermal spraying powder has an intricate shape, the surface area of the thermal spraying powder is increased and the thermal efficiency during thermal spraying is improved. Furthermore, since it is spheroidized, the fluidity of the powder during thermal spraying is good, and a thermal spraying powder suitable for thermal spraying can be obtained.

また、二次粉末製造工程では、圧縮剪断力が一次粉末に付与されるので、たとえば粉末同士や粉末と衝突体との衝突を用いた球状化(特許文献1)の場合よりも、熱の発生が低減される。その結果、発熱による酸化の促進が抑制される。したがって、酸化被膜の除去(上記)と酸化の抑制により、酸化の程度が低い溶射用粉末が得られる。   Further, in the secondary powder manufacturing process, since compressive shearing force is applied to the primary powder, heat is generated more than in the case of spheronization (Patent Document 1) using collision between powders or a powder and a collision body, for example. Is reduced. As a result, promotion of oxidation due to heat generation is suppressed. Therefore, by removing the oxide film (above) and suppressing the oxidation, a powder for thermal spraying with a low degree of oxidation can be obtained.

なお、二次粉末製造工程は、ネック形状を有する一次粉末のくびれ部分より粉砕され、その後、球状化される。そのため、二次粉末製造工程は、要するエネルギーが低い。たとえば、二次粉末製造工程において同様な条件で、一次粉末として水アトマイズ粉末、ガスアトマイズ粉末、還元粉末を処理した場合、それぞれ、200Wh/kg、700Wh/kg、1100Wh/kgのエネルギーが必要である。したがって、本発明の製造方法によれば、低コストで、溶射に適した溶射用粉末を容易に製造することができる。   In addition, a secondary powder manufacturing process grind | pulverizes from the constriction part of the primary powder which has a neck shape, and is spheroidized after that. Therefore, the energy required for the secondary powder manufacturing process is low. For example, when water atomized powder, gas atomized powder, and reduced powder are treated as primary powder under the same conditions in the secondary powder manufacturing process, energy of 200 Wh / kg, 700 Wh / kg, and 1100 Wh / kg are required, respectively. Therefore, according to the manufacturing method of the present invention, the thermal spraying powder suitable for thermal spraying can be easily manufactured at low cost.

つまり、本発明の溶射用粉末の製造方法は、酸化被膜を有し起伏のある形状をもつ一次粉末(水アトマイズ粉末)に圧縮剪断力を付与することにより、酸化の程度が低く表面積が大きく球状化された溶射用粉末、すなわち、溶射に適した溶射用粉末が得られる。また、二次粉末製造工程に大きなエネルギーを要しないため、低コストで溶射用粉末を製造できる。したがって、本発明の製造方法によれば、安価な溶射用粉末を製造することができる。   In other words, the method for producing a thermal spraying powder of the present invention provides a spherical powder with a low degree of oxidation and a large surface area by applying a compressive shear force to a primary powder (water atomized powder) having an undulating shape and having an oxide film. A thermal spraying powder, that is, a thermal spraying powder suitable for thermal spraying is obtained. Moreover, since a large energy is not required for the secondary powder production process, the powder for thermal spraying can be produced at a low cost. Therefore, according to the manufacturing method of the present invention, an inexpensive thermal spraying powder can be manufactured.

二次粉末製造工程に用いられる一組の研削体は、互いに対向し相対移動する一組の部材からなれば特に限定はない。互いに対向する一組の板状部材や、内周面と外周面とが互いに対向する一組の円筒部材が望ましい。また、一組の部材の両方が移動する形式でも、片方のみが移動する形式でも、いずれでもよい。この際、一組の部材の対向面間隔は、0.2〜2.0mmであるのが望ましい。また、一組の部材の相対速度は、100〜200m/sであるのが望ましい。   The set of grinding bodies used in the secondary powder manufacturing process is not particularly limited as long as it consists of a set of members that face each other and move relative to each other. A pair of plate members facing each other and a pair of cylindrical members having an inner peripheral surface and an outer peripheral surface facing each other are desirable. Further, either a form in which both of a pair of members move or a form in which only one of them moves may be used. At this time, the distance between the opposing surfaces of the pair of members is preferably 0.2 to 2.0 mm. The relative speed of the pair of members is preferably 100 to 200 m / s.

また、二次粉末製造工程の処理条件に特に限定はないが、二次粉末製造工程は、一次粉末に圧縮剪断力を連続的に付与する時間(処理時間)が、1つの粉末につき2秒以下であるのが望ましい。処理時間が2秒以下であれば、一次粉末に付与される圧縮剪断力により熱が発生しても、その熱量は小さいので、一次粉末の酸化が抑制され、一次粉末を効果的に処理することができる。その結果、酸化の程度が小さく溶射被膜の密着性が良好な溶射用粉末を製造することができる。   The processing conditions of the secondary powder manufacturing process are not particularly limited, but in the secondary powder manufacturing process, the time (processing time) for continuously applying the compressive shear force to the primary powder is 2 seconds or less per powder. It is desirable that If the treatment time is 2 seconds or less, even if heat is generated by the compressive shear force applied to the primary powder, the amount of heat is small, so that the oxidation of the primary powder is suppressed and the primary powder is effectively treated. Can do. As a result, it is possible to produce a thermal spraying powder with a low degree of oxidation and good adhesion of the thermal spray coating.

また、二次粉末製造工程は、複数回実施してもよい。上記のように、二次粉末製造工程で圧縮剪断力を一次粉末に連続的に付与する時間は1つの粉末につき2秒以下が好ましいが、2秒以上の処理を行いたい場合は、一旦、1つの粉末につき2秒以下の二次粉末製造工程を行い、その後再度、1つの粉末につき2秒以下の二次粉末製造工程を実施することにより、一次粉末の酸化が抑制され、一次粉末を更に効果的に処理することができる。   Moreover, you may implement a secondary powder manufacturing process in multiple times. As described above, the time during which the compressive shear force is continuously applied to the primary powder in the secondary powder production process is preferably 2 seconds or less per one powder. By performing the secondary powder manufacturing process for 2 seconds or less for each powder, and then performing the secondary powder manufacturing process for 2 seconds or less for each powder again, the oxidation of the primary powder is suppressed and the primary powder is further effective. Can be processed automatically.

また、二次粉末製造工程において、一次粉末は、気流とともに一組の研削体の対向面間へ供給されるのが望ましい。この際、気流は、He,Ne,Ar,N2 等の不活性ガスが望ましい。また、一次粉末は、その自重により一組の研削体の対向面間へ供給されてもよい。いずれの場合も、二次粉末製造工程は、不活性雰囲気中で実施されるのが望ましい。 In the secondary powder manufacturing process, it is desirable that the primary powder is supplied between the opposed surfaces of the set of grinding bodies together with the airflow. At this time, the airflow is preferably an inert gas such as He, Ne, Ar, N 2 or the like. Further, the primary powder may be supplied between the opposing surfaces of a set of grinding bodies by its own weight. In any case, it is desirable that the secondary powder production process is performed in an inert atmosphere.

なお、溶射では、粒径が10μm以下の溶射用粉末を多く使用すると、粉末の供給性が低下し、粉末供給路の中が閉塞する恐れがある。また、粒径が45μm以上の溶射用粉末を多く使用すると、溶融が不十分となり、密着性の低下を招く。本発明の溶射用粉末の製造方法によれば、二次粉末製造工程において、10〜45μmの歩留まり(得られた溶射用粉末に対する10〜45μmの粒径を有する溶射用粉末の体積比率)が1パスで60%以上、2パスで75%以上となり、溶射に適した溶射用粉末を効率よく得ることができる。   In thermal spraying, if a large amount of thermal spraying powder having a particle size of 10 μm or less is used, the powder supply performance may be reduced, and the powder supply path may be blocked. Further, if a large amount of thermal spraying powder having a particle size of 45 μm or more is used, the melting becomes insufficient and the adhesion is deteriorated. According to the method for producing a thermal spraying powder of the present invention, a yield of 10 to 45 μm (volume ratio of the thermal spraying powder having a particle size of 10 to 45 μm with respect to the obtained thermal spraying powder) is 1 in the secondary powder production process. It is 60% or more in the pass and 75% or more in the two passes, and a thermal spraying powder suitable for thermal spraying can be obtained efficiently.

本発明の溶射用粉末の製造方法は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、さらに、二次粉末を回収する回収手段や、得られた二次粉末を分級する分級手段などを有してもよい。   The method for producing a thermal spraying powder of the present invention is not limited to the above embodiment, and further includes a collecting means for collecting the secondary powder, a classification means for classifying the obtained secondary powder, and the like. May be.

以下に、本発明の溶射用粉末およびその製造方法の実施例を、図面を用いて説明する。
[溶射用粉末A〜Fの製造]
[一次粉末製造工程]
一次粉末製造工程では、水アトマイズ法を用いて、金属粉末(水アトマイズ粉末)を製造した。
Below, the example of the thermal spraying powder of this invention and its manufacturing method is described using drawing.
[Production of Powders A to F for Thermal Spray]
[Primary powder production process]
In the primary powder production process, a metal powder (water atomized powder) was produced using a water atomization method.

炭素鋼(Fe−1wt%C)を、セラミックス製のるつぼ内で1700℃まで昇温し、溶解した。溶融してできた炭素鋼の溶湯は、ノズルより高圧の水流と共に排出される。排出された溶湯は、水流により粉砕されて急冷凝固され、水アトマイズ粉末(一次粉末)が得られた。一次粉末は、その表層部の酸化膜の膜厚が34nmであった。   Carbon steel (Fe-1 wt% C) was heated to 1700 ° C. in a ceramic crucible and melted. The molten carbon steel is discharged together with a high-pressure water stream from the nozzle. The discharged molten metal was pulverized by a water flow and rapidly solidified to obtain a water atomized powder (primary powder). The primary powder had an oxide film thickness of 34 nm on the surface layer.

なお、水アトマイズの処理条件は、水圧:200kg/cm2 、アトマイズ雰囲気(チャンバ内雰囲気):N2 とした。 The treatment conditions for water atomization were: water pressure: 200 kg / cm 2 , atomization atmosphere (chamber atmosphere): N 2 .

[二次粉末製造工程]
一次粉末製造工程で得られた水アトマイズ粉末(一次粉末)から、図1に示す高速回転式粉砕機を用いて、溶射用粉末(二次粉末)を製造した。なお、図1は、高速回転式粉砕機の本体部の縦断面を模式的に示す説明図である。
[Secondary powder production process]
From the water atomized powder (primary powder) obtained in the primary powder production process, a thermal spraying powder (secondary powder) was produced using the high-speed rotary pulverizer shown in FIG. In addition, FIG. 1 is explanatory drawing which shows typically the longitudinal cross-section of the main-body part of a high-speed rotary crusher.

高速回転式粉砕機1は、箱形の基台10上に載置された円筒状のステータ11と、円柱状のロータ12と、を有する。   The high-speed rotary pulverizer 1 includes a cylindrical stator 11 placed on a box-shaped base 10 and a columnar rotor 12.

ステータ11は、その上下の端部に、短円筒状の下部ケーシング113および上部ケーシング114が連設されている。下部ケーシング113には、一次粉末を気体と共に接線方向から機内に供給する供給口13が設けられている。また、上部ケーシング114には、得られた二次粉末を気体と一緒に接線方向から機外へ排出する排出口14が設けられている。なお、排出口14には、吸引送風機(図示せず)が配置されている。   The stator 11 has a short cylindrical lower casing 113 and an upper casing 114 connected to upper and lower ends thereof. The lower casing 113 is provided with a supply port 13 for supplying the primary powder together with gas into the machine from the tangential direction. The upper casing 114 is provided with a discharge port 14 for discharging the obtained secondary powder together with the gas from the tangential direction to the outside of the apparatus. Note that a suction blower (not shown) is disposed at the discharge port 14.

ロータ12は、径方向に0.2〜2.0mmの微小間隙を存して、ステータ11の内部に同軸的に嵌挿されている。この微小間隙からなる空間が、研削室15となる。そして、ロータ12の軸心部には、回転軸16が貫通して挿着されており、この回転軸16は、下部ケーシング113と上部ケーシング114にそれぞれ取り付けた軸受部17,18に支承されている。また、基台19内に突出した回転軸16の下端部には、プーリ161が取り付けられており、プーリ161と基台10に設置したモータRの出力軸19rに取り付けられたプーリ191には、Vベルト19が巻き掛けられている。したがって、ロータ12は、モータRからなる駆動部によって回転駆動される。   The rotor 12 is coaxially inserted into the stator 11 with a minute gap of 0.2 to 2.0 mm in the radial direction. The space consisting of this minute gap becomes the grinding chamber 15. A rotating shaft 16 is inserted through the shaft center portion of the rotor 12, and the rotating shaft 16 is supported by bearings 17 and 18 attached to the lower casing 113 and the upper casing 114, respectively. Yes. A pulley 161 is attached to the lower end of the rotating shaft 16 protruding into the base 19, and the pulley 191 attached to the pulley 161 and the output shaft 19r of the motor R installed on the base 10 includes A V-belt 19 is wound around. Therefore, the rotor 12 is rotationally driven by the drive unit composed of the motor R.

そして、この高速回転式粉砕機1を用いて、一次粉末から二次粉末を製造する。高速回転式粉砕機1は、吸引送風機とモータRを作動すると、供給口13から一次粉末がアルゴンガスと共に機内に供給される。ロータ12は、モータRによって高速回転されるので、一次粉末が研削室15で研削され、排出口14から二次粉末がアルゴンガスと共に機外へ排出される。   Then, a secondary powder is produced from the primary powder using the high-speed rotary pulverizer 1. When the high-speed rotary crusher 1 operates the suction blower and the motor R, the primary powder is supplied from the supply port 13 together with the argon gas into the machine. Since the rotor 12 is rotated at a high speed by the motor R, the primary powder is ground in the grinding chamber 15 and the secondary powder is discharged from the discharge port 14 together with the argon gas to the outside of the machine.

なお、二次粉末製造工程は、回転数:9000rpm、風量:4Nm2 /min、供給量:4kg/hrとした。そして、吸引送風機からの風量を調整することにより、単粒子当たりの平均処理時間、つまり、一次粒子が機内に供給されてから機外に排出されるまでの時間の平均を、0.5秒,1秒,2秒,3秒,5秒,10秒とした。得られた二次粒子を、それぞれ、溶射用粉末A〜Fとした。 In the secondary powder production process, the rotation speed was 9000 rpm, the air volume was 4 Nm 2 / min, and the supply amount was 4 kg / hr. Then, by adjusting the air volume from the suction blower, the average processing time per single particle, that is, the average time from when the primary particles are supplied to the inside of the machine until it is discharged to the outside is 0.5 seconds, It was 1 second, 2 seconds, 3 seconds, 5 seconds, and 10 seconds. The obtained secondary particles were used as thermal spraying powders A to F, respectively.

<比較例>
[溶射用粉末G,Hの製造]
二次粉末製造工程を行わない以外は、上記実施例と同様にして溶射用粉末Gを得た。すなわち、溶射用粉末Gは、上記実施例の一次粉末である。また、一次粉末製造工程において水アトマイズのチャンバー内雰囲気を空気中とし、二次粉末製造工程を行わない以外は、上記実施例と同様にして溶射用粉末Hを得た。
なお、溶射用粉末GおよびHは、水アトマイズ粉末である。
<Comparative example>
[Manufacture of thermal spraying powders G and H]
A thermal spraying powder G was obtained in the same manner as in the above example except that the secondary powder production step was not performed. That is, the thermal spraying powder G is the primary powder of the above-described embodiment. In addition, thermal spraying powder H was obtained in the same manner as in the above example, except that the atmosphere in the chamber of the water atomization was set to air in the primary powder manufacturing process, and the secondary powder manufacturing process was not performed.
The thermal spraying powders G and H are water atomized powders.

[溶射用粉末I〜Lの製造]
二次粉末製造工程で、ジェットミルを用い、高速気流により一次粉末同士、あるいは、一次粉末と衝突体とを衝突させた以外は、上記実施例と同様にして溶射用粉末I〜Lを得た。
なお、ジェットミルによる処理は、粉砕圧力:0.6MPa、衝突体距離:30mm、供給量:10kg/hr、処理時間:30minとした。
[Production of thermal spraying powders I to L]
In the secondary powder manufacturing process, thermal spraying powders I to L were obtained in the same manner as in the above example except that the primary powders were collided with each other by a high-speed air stream or the primary powder and the colliding body were collided using a jet mill. .
In addition, the process by a jet mill was made into the crushing pressure: 0.6MPa, collision body distance: 30mm, supply amount: 10kg / hr, and processing time: 30min.

[溶射用粉末M〜Oの製造]
ガスアトマイズ法を用いて、溶射用粉末M〜Oを製造した。
[Production of thermal spraying powders M to O]
Powders M to O for thermal spraying were manufactured using a gas atomization method.

炭素鋼(Fe−1wt%C)を、セラミックス製のるつぼ内で1700℃まで昇温し、溶解した。溶融してできた炭素鋼の溶湯は、ノズルより高圧の窒素ガスと共に排出される。排出された溶湯は、高圧ガスにより粉砕され、急冷凝固し、溶射用粉末M〜Oが得られた。   Carbon steel (Fe-1 wt% C) was heated to 1700 ° C. in a ceramic crucible and melted. The melted carbon steel melt is discharged from the nozzle together with high-pressure nitrogen gas. The discharged molten metal was pulverized with high-pressure gas and rapidly solidified to obtain thermal spraying powders M to O.

なお、ガスアトマイズの処理条件は、ガス圧:30kg/cm2 、アトマイズ雰囲気:N2 (ただし、粉末Oは空気中)、分級条件:−45/+10(ただし、粉末Nは、−58)とした。なお、分級条件−45/+10とは、45μmの網で振って落ちた粉末を10μmの網で振り、残った粉末を溶射用粉末としたことを示す。 The gas atomizing treatment conditions were as follows: gas pressure: 30 kg / cm 2 , atomizing atmosphere: N 2 (where powder O is in the air), classification conditions: −45 / + 10 (where powder N is −58). . The classification condition −45 / + 10 indicates that the powder that was shaken off by the 45 μm mesh was shaken by the 10 μm mesh, and the remaining powder was used as the thermal spraying powder.

[溶射用粉末の評価]
溶射用粉末の形状を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察した。その結果を図2に示す。図2(I)は溶射用粉末B(二次粉末)、(II)は溶射用粉末G(一次粉末、すなわち水アトマイズ粉末)、(III)は溶射用粉末M(ガスアトマイズ粉末)、のSEM写真である。
[Evaluation of thermal spraying powder]
The shape of the thermal spraying powder was observed with a scanning electron microscope (SEM). The result is shown in FIG. 2 (I) is an SEM photograph of thermal spraying powder B (secondary powder), (II) is thermal spraying powder G (primary powder, ie, water atomized powder), and (III) is thermal spraying powder M (gas atomized powder). It is.

一次粉末である溶射粉末G(水アトマイズ粉末)は、突起やくびれを有する形状である(図2(II))。この一次粉末を二次粉末製造工程において処理して得られた二次粉末である溶射粉末Gは、ステータ11とロータ12との圧縮剪断力により、くびれの部分から粉砕され、表面部が研削されると同時に突起の部分が押し付けられて入り組んだ形状に変形されて、球状化される(図2(I))。また、ガスアトマイズ粉末である溶射粉末Mは、球形である(図2(III))。   The thermal spray powder G (water atomized powder), which is a primary powder, has a shape having protrusions and a constriction (FIG. 2 (II)). The thermal spray powder G, which is a secondary powder obtained by processing this primary powder in the secondary powder manufacturing process, is crushed from the constricted portion by the compressive shear force between the stator 11 and the rotor 12, and the surface portion is ground. At the same time, the protrusion is pressed into a complicated shape and is spheroidized (FIG. 2 (I)). Moreover, the thermal spraying powder M which is a gas atomized powder is spherical (FIG. 2 (III)).

なお、溶射用粉末BおよびMは共に球状であるが、溶射用粉末Bは粉末の表面が入り組んでいるため、0.13m2 /gの比表面積であり、溶射用粉末Mの比表面積(0.03m2 /g)より大きい。また、一次粉末である溶射用粉末Gの粒径は、10〜45μm歩留まりが31%であるが、溶射用粉末Gから得られた溶射用粉末Bの10〜45μm歩留まりは1パスでは62%、2パスでは84%であった。さらに、溶射用粉末Mの10〜45μm歩留まりは、13%であった。 Although the thermal spraying powders B and M are both spherical, the thermal spraying powder B has a specific surface area of 0.13 m 2 / g because the powder surface is complicated, and the specific surface area of the thermal spraying powder M (0 0.03 m 2 / g). Further, the particle size of the thermal spraying powder G, which is the primary powder, has a yield of 10 to 45 μm of 31%, but the thermal spraying powder B obtained from the thermal spraying powder G has a yield of 10 to 45 μm of 62% in one pass. In 2 passes, it was 84%. Furthermore, the 10-45 micrometer yield of the powder M for thermal spraying was 13%.

また、溶射用粉末の表層部を透過型電子顕微鏡(TEM)で観察した。TEM写真より、溶射用粉末A〜Fの表層部の層厚、つまり、酸化膜層の厚さを測定した。結果を図3に示す。溶射粉末A〜Fは、一次粉末(溶射用粉末G:36nm)よりも表層部の層厚が薄い粉末となった。特に、単粒子当たりの平均処理時間が2秒以下であれば、表層部の層厚が10nm以下の溶射用粉末(溶射用粉末A〜C)を得ることができた。   Moreover, the surface layer part of the powder for thermal spraying was observed with the transmission electron microscope (TEM). From the TEM photograph, the layer thickness of the surface layer portion of the thermal spraying powders A to F, that is, the thickness of the oxide film layer was measured. The results are shown in FIG. The thermal spraying powders A to F were powders having a surface layer portion thinner than the primary powder (thermal spraying powder G: 36 nm). In particular, when the average treatment time per single particle was 2 seconds or less, it was possible to obtain thermal spraying powders (thermal spraying powders A to C) having a surface layer portion thickness of 10 nm or less.

なお、図4にTEM写真を示す。図4(IV)は溶射用粉末B(二次粉末)、(V)は溶射用粉末K(高速気流による衝突で粉砕された粉末)、(VI)は溶射用粉末M(ガスアトマイズ粉末)、のTEM写真である。   FIG. 4 shows a TEM photograph. FIG. 4 (IV) shows thermal spraying powder B (secondary powder), (V) thermal spraying powder K (powder pulverized by collision with high-speed air flow), and (VI) thermal spraying powder M (gas atomized powder). It is a TEM photograph.

[溶射被膜の形成]
上記の溶射用粉末A〜Oを用いて、基材の表面に溶射被膜を形成した。
[Formation of sprayed coating]
A thermal spray coating was formed on the surface of the substrate using the above-mentioned powders A to O for thermal spraying.

基材として、アルミ展伸材(A5056−H34)のパイプを、外径φ100mm,内径φ82mm,長さ135mmに加工したシリンダボア、および、φ25mm×39mmの円柱形の引張試験用の柱状基材、を用意した。   As a base material, a cylinder bore formed by processing a pipe of an aluminum expanded material (A5056-H34) into an outer diameter of φ100 mm, an inner diameter of φ82 mm, and a length of 135 mm, and a columnar base material for a cylindrical tensile test of φ25 mm × 39 mm Prepared.

シリンダボアの内面および柱状基材の一端面は、ウォータジェット(水圧:276MPa,噴射ノズル径:φ0.38mm,ノズルから面までの距離:12.5mm)により粗面化を行った。その後、粗面化されたシリンダボアの内面および柱状基材の一端面に溶射を施した。   The inner surface of the cylinder bore and one end surface of the columnar base material were roughened by a water jet (water pressure: 276 MPa, injection nozzle diameter: φ0.38 mm, distance from nozzle to surface: 12.5 mm). Thereafter, the inner surface of the roughened cylinder bore and one end surface of the columnar base material were sprayed.

なお、溶射には、プラズマ溶射を用いた。シリンダボアSの内面に溶射を行うプラズマ溶射装置5の断面図を図5に示す。プラズマ溶射装置5は、プラズマガスを供給する供給本体51とその先端部から突出して形成され細孔58を有するノズル59とからなる溶射ガン50と、溶射用粉末を供給する粉末供給路57と、を有する。供給本体51は、プラズマガス(アルゴンおよび水素ガス)をノズル59へ供給するプラズマガス供給路53と、ノズル59を冷却する冷却水を供給する冷却水供給路54と、を有する。また、ノズル59の先端部には、粉末供給路57が配置される。   For spraying, plasma spraying was used. FIG. 5 shows a cross-sectional view of the plasma spraying device 5 that sprays the inner surface of the cylinder bore S. The plasma spraying device 5 includes a spraying gun 50 including a supply main body 51 that supplies plasma gas and a nozzle 59 that protrudes from the front end of the plasma spraying device 5 and has pores 58; a powder supply path 57 that supplies spraying powder; Have The supply main body 51 includes a plasma gas supply path 53 that supplies plasma gas (argon and hydrogen gas) to the nozzle 59, and a cooling water supply path 54 that supplies cooling water that cools the nozzle 59. A powder supply path 57 is disposed at the tip of the nozzle 59.

溶射を行う際には、供給本体51の先端511(陰極)とノズル59(陽極)の間に電圧を印加し、プラズマガス供給路53から供給されるプラズマガス中での気体放電によりプラズマを発生させる。そして、ノズル59を冷却水により冷却することにより、細孔58よりプラズマジェットJpを噴出させる。このプラズマジェットJp中に、溶射用粉末を供給し、溶射用粉末を加熱・加速して、溶射被膜を形成する。   When spraying, a voltage is applied between the tip 511 (cathode) of the supply body 51 and the nozzle 59 (anode), and plasma is generated by gas discharge in the plasma gas supplied from the plasma gas supply path 53. Let Then, by cooling the nozzle 59 with cooling water, the plasma jet Jp is ejected from the pores 58. A thermal spraying powder is supplied into the plasma jet Jp, and the thermal spraying powder is heated and accelerated to form a thermal spray coating.

シリンダボアSの内面に溶射を行う際には、溶射ガン50をシリンダボアSの内部に配置する。この際、シリンダボアSの中心軸ZとプラズマジェットJpの噴出方向(細孔58の向き)とが直交するように配置する。溶射ガン50は、中心軸Zを中心として回転しながら、中心軸Zに沿って移動し、シリンダボアSの内面に溶射を施す。溶射条件を表1に示す。   When spraying the inner surface of the cylinder bore S, the spray gun 50 is disposed inside the cylinder bore S. At this time, the cylinder bore S is arranged so that the central axis Z of the cylinder bore S and the ejection direction of the plasma jet Jp (direction of the pore 58) are orthogonal to each other. The thermal spray gun 50 moves along the central axis Z while rotating about the central axis Z, and sprays the inner surface of the cylinder bore S. Table 1 shows the thermal spraying conditions.

Figure 0004394993
また、引張試験用の柱状基材の一端面に溶射を行う場合は、プラズマ溶射装置5を用い、溶射ガン50を回転・移動させない他は、上記と同様な手順で溶射被膜を形成した。
なお、溶射用粉末A〜Oを用いて形成された溶射被膜を、それぞれ、溶射被膜A〜Oとする。
Figure 0004394993
When spraying one end surface of the columnar base material for the tensile test, a sprayed coating was formed in the same procedure as above except that the plasma spraying device 5 was used and the spray gun 50 was not rotated or moved.
The thermal spray coatings formed using the thermal spraying powders A to O are referred to as thermal spray coatings A to O, respectively.

[溶射被膜の評価]
溶射用粉末の性能を評価するために、摺動に対する耐久試験および引張試験を行った。以下に、各試験について説明する。
[Evaluation of thermal spray coating]
In order to evaluate the performance of the thermal spraying powder, an endurance test against sliding and a tensile test were performed. Below, each test is demonstrated.

[耐久試験]
溶射用粉末Bおよび溶射用粉末Nを溶射したシリンダボアの摺動に対する耐久性を評価するために、耐久試験を行った。以下に、耐久試験の試験方法を説明する。なお、溶射用粉末Bを溶射したものをシリンダボアB、溶射用粉末Nを溶射したものをシリンダボアNとする。
[An endurance test]
In order to evaluate the durability against the sliding of the cylinder bore sprayed with the thermal spraying powder B and the thermal spraying powder N, a durability test was performed. The test method for the durability test will be described below. The sprayed powder B for spraying is referred to as cylinder bore B, and the sprayed powder N for spraying is referred to as cylinder bore N.

アルミ展伸材(A5056−H34)製で、φ81mm×1.2mmのピストンリングを用意した。このピストンリングと、シリンダボアAまたはシリンダボアNと、を摺動させた。なお摺動条件は、荷重:29.4N、面圧:330MPa、ストローク:40mm、周波数:5Hz、温度:70℃、潤滑油:5W−30、油量:0.1mg/cm2 とした。 A piston ring of φ81 mm × 1.2 mm made of wrought aluminum (A5056-H34) was prepared. The piston ring and the cylinder bore A or the cylinder bore N were slid. The sliding conditions were as follows: load: 29.4 N, surface pressure: 330 MPa, stroke: 40 mm, frequency: 5 Hz, temperature: 70 ° C., lubricating oil: 5 W-30, oil amount: 0.1 mg / cm 2 .

摺動後のシリンダボア内径のトップリング上死点付近の溶射被膜を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察した。その結果を図6に示す。シリンダボアB(図6(VII))では、溶射被膜からの溶射用粉末の脱落が抑制された。一方、シリンダボアN(図6(VIII))では、溶射被膜からの溶射用粉末の脱落が発生した。   The sprayed coating near the top dead center of the top ring of the cylinder bore inner diameter after sliding was observed with a scanning electron microscope (SEM). The result is shown in FIG. In the cylinder bore B (FIG. 6 (VII)), the dropping of the thermal spraying powder from the thermal spray coating was suppressed. On the other hand, in the cylinder bore N (FIG. 6 (VIII)), the thermal spraying powder dropped off from the thermal spray coating.

したがって、溶射用粉末Bを用いて形成されたシリンダボアBは、摺動後の耐久性に優れ、たとえば、自動車などのエンジンシリンダ等に用いても、優れた密着性を示す。   Therefore, the cylinder bore B formed using the thermal spraying powder B is excellent in durability after sliding, and exhibits excellent adhesion even when used for an engine cylinder of an automobile or the like.

[引張試験]
溶射被膜の溶射用粉末同士の密着性を評価するために、引張試験を行った。以下に、引張試験の試験体の作製方法および試験方法を、図7を用いて説明する。
[Tensile test]
A tensile test was performed in order to evaluate the adhesion between the thermal spraying powders of the thermal spray coating. Below, the preparation method and test method of the test body of a tension test are demonstrated using FIG.

試験体7は、一端面71sに溶射被膜71aが形成された上記の柱状基材である第一試験体71と、第一試験体71と同一形状を有し粗面化も溶射も施されていない第二試験体72と、から作製した。   The test body 7 has the same shape as the first test body 71 and the first test body 71, which is the above-described columnar base material with the sprayed coating 71a formed on one end surface 71s, and has been roughened and sprayed. The second specimen 72 was not produced.

はじめに、第一試験体71の端面71s(溶射された面)と、第二試験体72の片側の端面72sと、を同軸的に接着した(図7の1→2)。なお、接着は、接着する面をアセトンで洗浄後、セメダイン社製EP138接着剤により接着し、150℃で1時間乾燥した。その後、中央の平行部75がφ5mm×35mmとなるような肩部74,76を有する形状に加工して(図7の2→3)、試験体7(図7の3)を得た。   First, the end surface 71s (sprayed surface) of the first test body 71 and the end surface 72s on one side of the second test body 72 were coaxially bonded (1 → 2 in FIG. 7). For adhesion, the surface to be adhered was washed with acetone, then adhered with EP138 adhesive manufactured by Cemedine, and dried at 150 ° C. for 1 hour. Then, it processed into the shape which has the shoulder parts 74 and 76 whose center parallel part 75 becomes (phi) 5 mm x 35 mm (2-3 of FIG. 7), and obtained the test body 7 (3 of FIG. 7).

得られた試験体7は、粗面化された端面71sに溶射被膜71aが形成されており、また、溶射被膜71aと端面72sとが接着されているため、端面71s,72sと溶射被膜71aとの密着性は良好である。したがって、この引張試験では、上記の形状の試験体を用いることにより、溶射用粉末同士の密着性を評価することができる。引張試験は、通常の引張試験機により、引張速度1mm/minで行った。引張試験の結果を図8に示す。なお、図8において、引張強さは各溶射用粉末について複数回試験を行った際の平均値と最大および最小値であり、表層部の層厚は平均値を示す。また、引張強さの平均値は、溶射被膜B〜Dは●、G,H(水アトマイズ粉末)は▲、I〜L(高速気流による衝突で粉砕された粉末)は◆、M〜O(ガスアトマイズ粉末)は■、で示してある。   The obtained specimen 7 has a sprayed coating 71a formed on the roughened end surface 71s, and since the sprayed coating 71a and the end surface 72s are bonded, the end surfaces 71s and 72s and the sprayed coating 71a The adhesion of is good. Therefore, in this tensile test, the adhesion between the thermal spraying powders can be evaluated by using the test body having the above-mentioned shape. The tensile test was performed at a tensile speed of 1 mm / min with a normal tensile tester. The result of the tensile test is shown in FIG. In FIG. 8, the tensile strength is the average value and the maximum and minimum values when a plurality of tests are performed on each thermal spraying powder, and the layer thickness of the surface layer portion indicates the average value. In addition, the average value of the tensile strength is: ● for sprayed coatings B to D, ▲ for G and H (water atomized powder), ◆ for I to L (powder crushed by collision with high-speed air current), and M to O (powder). Gas atomized powder) is indicated by ■.

表層部の層厚が10nm以下の溶射用粉末BおよびCを用いて形成された溶射被膜Bおよび溶射被膜Cは、引張強さが50MPa以上であった。引張強さが50MPa以上の溶射被膜は、密着性に優れ、たとえば、自動車などのエンジンシリンダ等に用いても、優れた耐久性を示す。   The thermal spray coating B and the thermal spray coating C formed using the thermal spraying powders B and C having a surface layer portion thickness of 10 nm or less had a tensile strength of 50 MPa or more. A thermal spray coating having a tensile strength of 50 MPa or more has excellent adhesion, and exhibits excellent durability even when used for an engine cylinder of an automobile or the like.

表層部の層厚が10nmを超える溶射用粉末Dを用いた場合でも、表層部の層厚が30nm以上である溶射用粉末G〜Lを用いて形成された溶射被膜G〜Lよりも優れた引張強さを示した。   Even when the thermal spraying powder D having a surface layer portion thickness exceeding 10 nm is used, the thermal spraying coatings GL formed using the thermal spraying powders GL having a surface layer portion thickness of 30 nm or more are superior. The tensile strength was shown.

また、溶射用粉末Cと通常のガスアトマイズ粉末である溶射用粉末Mとでは表層部の層厚に大差はないが、溶射被膜Cは、溶射被膜Mよりも大きな引張強さを示した。さらに、溶射用粉末Dは溶射用粉末Nよりも表層部の層厚が若干厚いが、溶射被膜Dは、溶射用粉末Nよりも大きな引張強さを示した。   Further, the thermal spraying powder C and the thermal spraying powder M, which is a normal gas atomized powder, have no great difference in the layer thickness of the surface layer portion, but the thermal spraying coating C showed a larger tensile strength than the thermal spraying coating M. Furthermore, although the thermal spraying powder D has a slightly thicker surface layer than the thermal spraying powder N, the thermal spray coating D showed a greater tensile strength than the thermal spraying powder N.

実施例で用いる高速回転式粉砕機の断面を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically the cross section of the high speed rotary mill used in the Example. 溶射用粉末の形状を示すSEM写真であって、(I)は溶射用粉末B、(II)は溶用粉末G、(III)は溶射用粉末M、である。It is a SEM photograph which shows the shape of the thermal spraying powder, (I) is the thermal spraying powder B, (II) is the thermal spraying powder G, and (III) is the thermal spraying powder M. 実施例の溶射用粉末について、単粒子当たりの平均処理時間に対する表層部の層厚を示すグラフである。It is a graph which shows the layer thickness of the surface layer part with respect to the average process time per single particle about the thermal spraying powder of an Example. 溶射用粉末の表層部を示すTEM写真であって、(IV)は溶射用粉末B、(V)は溶射用粉末K、(VI)は溶射用粉末M、である。It is a TEM photograph which shows the surface layer part of the thermal spraying powder, (IV) is thermal spraying powder B, (V) is thermal spraying powder K, (VI) is thermal spraying powder M. プラズマ溶射装置の断面を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically the cross section of the plasma spraying apparatus. 摺動後のシリンダボア内径のトップリング上死点付近の溶射被膜のSEM写真であって、(VII)は溶射用粉末Bが溶射された溶射被膜、(VIII)は溶射用粉末Nが溶射された溶射被膜である。It is the SEM photograph of the sprayed coating near the top dead center of the top ring of the inner diameter of the cylinder bore after sliding, (VII) is the sprayed coating with the thermal spraying powder B sprayed, and (VIII) is the thermal spraying powder N sprayed. It is a thermal spray coating. 引張試験に用いる試験体を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the test body used for a tension test. 表層部の層厚に対する溶射被膜の引張強さを示すグラフである。It is a graph which shows the tensile strength of the sprayed coating with respect to the layer thickness of a surface layer part.

符号の説明Explanation of symbols

1:高速回転式粉砕機
11:ステータ(研削体)
12:ロータ(研削体)
13:供給口 14:排出口 15:研削室
5:プラズマ溶射装置
S:シリンダボア
7:(引張試験の)試験体
1: High-speed rotary crusher 11: Stator (grinding body)
12: Rotor (grinding body)
13: Supply port 14: Discharge port 15: Grinding chamber 5: Plasma spraying device S: Cylinder bore 7: Specimen (for tensile test)

Claims (6)

水アトマイズ法により金属溶湯を急冷凝固させて一次粉末を製造する一次粉末製造工程と、
互いに対向する一組の研削体の対向面間に前記一次粉末を供給し、一組の該研削体の相対移動により該一次粉末に圧縮剪断力を付与する二次粉末製造工程と、
からなることを特徴とする溶射用粉末の製造方法。
A primary powder production process for producing a primary powder by rapidly solidifying a molten metal by a water atomization method;
A secondary powder manufacturing step of supplying the primary powder between opposing surfaces of a set of grinding bodies facing each other, and applying a compressive shear force to the primary powder by relative movement of the set of grinding bodies;
A method for producing a thermal spraying powder, comprising:
前記二次粉末製造工程は、前記一次粉末に不活性雰囲気中で圧縮剪断力を付与する工程である請求項記載の溶射用粉末の製造方法。 The secondary powder manufacturing process, the manufacturing method of the thermal spraying powder according to claim 1, wherein a step of applying a compressive shear force in an inert atmosphere to a primary powder. 前記二次粉末製造工程は、前記一次粉末に圧縮剪断力を連続的に付与する時間が1つの粉末につき2秒以下である請求項1または2記載の溶射用粉末の製造方法。 The secondary powder manufacturing process, the manufacturing method of the thermal spraying powder of time according to claim 1 or 2, wherein less than 2 seconds per powder continuously applying a compressive shearing force to the primary powder. さらに、前記二次粉末製造工程を複数回実施する請求項1〜3のいずれかに記載の溶射用粉末の製造方法。 Furthermore, the manufacturing method of the powder for thermal spraying in any one of Claims 1-3 which implements the said secondary powder manufacturing process in multiple times. 前記一次粉末は、不活性ガスの気流とともに前記一組の研削体の対向面間へ供給される請求項1〜4のいずれかに記載の溶射用粉末の製造方法。 The said primary powder is a manufacturing method of the powder for thermal spraying in any one of Claims 1-4 supplied between the opposing surfaces of the said set of grinding bodies with the airflow of an inert gas. 前記一次粉末は、その自重により前記一組の研削体の対向面間へ供給される請求項1〜4のいずれかに記載の溶射用粉末の製造方法。 The said primary powder is a manufacturing method of the powder for thermal spraying in any one of Claims 1-4 supplied by the dead weight between the opposing surfaces of the said set of grinding bodies.
JP2004096956A 2004-03-29 2004-03-29 Method for producing thermal spraying powder Expired - Fee Related JP4394993B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004096956A JP4394993B2 (en) 2004-03-29 2004-03-29 Method for producing thermal spraying powder

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004096956A JP4394993B2 (en) 2004-03-29 2004-03-29 Method for producing thermal spraying powder

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2005281761A JP2005281761A (en) 2005-10-13
JP4394993B2 true JP4394993B2 (en) 2010-01-06

Family

ID=35180481

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004096956A Expired - Fee Related JP4394993B2 (en) 2004-03-29 2004-03-29 Method for producing thermal spraying powder

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4394993B2 (en)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007324270A (en) * 2006-05-31 2007-12-13 Toyota Motor Corp Method of manufacturing magnetic powder, and dust core
JP5017675B2 (en) * 2008-04-01 2012-09-05 富士岐工産株式会社 Film manufacturing method
KR101045793B1 (en) 2008-09-08 2011-07-04 재단법인 철원플라즈마 산업기술연구원 Coating method and device
EP3154732A4 (en) * 2014-06-16 2018-02-14 Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation Method of producing a powder product
DE102014219756A1 (en) * 2014-09-30 2016-03-31 Evonik Degussa Gmbh Plasma coating of thermoelectric active material with nickel and tin
JP6620029B2 (en) 2015-03-31 2019-12-11 山陽特殊製鋼株式会社 Metal powder consisting of spherical particles
WO2016158687A1 (en) * 2015-03-31 2016-10-06 山陽特殊製鋼株式会社 Metal powder composed of spherical particles
JP6165910B1 (en) * 2016-03-17 2017-07-19 日本碍子株式会社 Method for producing positive current collector for sodium-sulfur battery and method for producing sodium-sulfur battery
JP2023028043A (en) * 2021-08-18 2023-03-03 株式会社神戸製鋼所 Metal powder production method and lamination molding method

Also Published As

Publication number Publication date
JP2005281761A (en) 2005-10-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8906130B2 (en) Coatings and powders, methods of making same, and uses thereof
US7776409B2 (en) Electrode for discharge surface treatment and method of evaluating the same, and discharge-surface-treating method
JP4394993B2 (en) Method for producing thermal spraying powder
CN101376172B (en) Quadric injection metal atomization device of rotary-forming film
US20120058363A1 (en) Coated lightweight metal disk
CN104894554A (en) Preparation method of high density cold spraying metal/metal-based sedimentary body and application thereof
TW201107489A (en) An engine or engine part and a method of manufacturing the same
CN104759830B (en) The method of the metal material of production performance enhancing
JP2015515542A (en) Application by thermal spraying using iron alloy powder
JP2016520711A (en) Ternary ceramic spray powder and coating method
JP5605901B2 (en) Method for repairing metal material by cold spray method, method for producing powder material for cold spray, and cold spray film
JPH083633A (en) Production of surface hardened metal shot
CN113061830A (en) Preparation method of high-entropy alloy coating on surface of nuclear structural material and nuclear radiation-resistant structural material
JP2004306120A (en) Mold for continuous casting and method for manufacturing and repairing the same
CN109943842A (en) The processing method and metal-base composites of material surface high hardness wear-resisting composite layer
CN103572194B (en) The flow pressure processing method of cylinder jacket of diesel engine inner surface wear-resistant coating
JP4174496B2 (en) Method for forming abrasion-resistant thermal spray coating and thermal spray machine
Wu et al. Microstructure and microhardness characterization of a Fe-based coating deposited by high-velocity oxy-fuel thermal spraying
Xie et al. Effects of oxygen fuel rate on microstructure and wear properties of detonation sprayed iron-based amorphous coatings
EP4092287A1 (en) Brake body and brake device
JP2005076083A (en) Method for manufacturing iron-based amorphous spherical particle, and iron-based amorphous spherical type particle thereof
WO2015145236A1 (en) Method of forming carbon coating
CN111763938A (en) High-hardness material coating structure and preparation method thereof
JP2006022356A (en) Cermet thermal-sprayed film formation member, and method for manufacturing the same
JP6618749B2 (en) Thermal spray powder and method of forming thermal spray coating

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20061208

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20090302

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090310

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090511

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20091006

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20091016

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121023

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121023

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131023

Year of fee payment: 4

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees