JP7173650B1 - Thermal spray powder - Google Patents
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Abstract
【課題】シリカを主として含有する硅石の粒子又は珪砂の粒子と、無機質の多孔質の粒子と、金属Ｓｉを主成分とする金属粒子とを含有し、肉盛性能を向上させた溶射材用粉末であり、リバウンドロスと施工時における粉塵の発生量とを小さくし、施工対象物に対する接着強度の低下を抑えた溶射材用粉末を提供する。【解決手段】珪石の粒子又は珪砂の粒子と金属粒子とを含有する混合物と、酸素とを混合し、金属粒子の酸化発熱反応により前記混合物を溶融させて施工対象物に吹き付ける溶射法に用いる溶射材用粉末であり、当該溶射材用粉末は、珪石の粒子又は珪砂の粒子４０～８０質量％と、金属粒子８～２２質量％と、無機質の多孔質の粒子３～３８質量％と、マグネシウムの酸化物を含む粒子とを含有し、前記珪石の粒子又は珪砂の粒子は、シリカを９０質量％以上含有し、前記金属粒子は、金属Ｓｉを９０質量％以上含むものであり、前記多孔質の粒子は、ＪＩＳＲ２２０５に準拠して求めた嵩比重が０．５～１．５であり、シリカの含量が５０～８５質量％であり、アルミナの含量が５～２５質量％であり、カルシア、マグネシア、酸化鉄、酸化ナトリウム、及び酸化カリウムからなる群より選ばれる１種以上の無機化合物を含有する溶射材用粉末である。【選択図】なしA powder for a thermal spray material containing silica particles or silica sand particles containing silica as a main component, inorganic porous particles, and metal particles containing metal Si as a main component, and having improved build-up performance. The present invention provides a thermal spray powder that reduces rebound loss and the amount of dust generated during application, and suppresses a decrease in adhesive strength to an object to be applied. A thermal spraying method is used in which a mixture containing silica stone particles or silica sand particles and metal particles is mixed with oxygen, and the mixture is melted by the oxidation exothermic reaction of the metal particles and sprayed onto an object to be applied. The thermal spray material powder contains 40 to 80% by mass of silica particles or silica sand particles, 8 to 22% by mass of metal particles, 3 to 38% by mass of inorganic porous particles, and magnesium The silica stone particles or silica sand particles contain 90% by mass or more of silica, the metal particles contain 90% by mass or more of metal Si, and the porous The particles have a bulk specific gravity determined in accordance with JISR2205 of 0.5 to 1.5, a silica content of 50 to 85% by mass, an alumina content of 5 to 25% by mass, calcia, A thermal spray powder containing one or more inorganic compounds selected from the group consisting of magnesia, iron oxide, sodium oxide, and potassium oxide. [Selection figure] None
Description
本発明は、溶射材用粉末に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a powder for thermal spraying.
コークス炉などの窯炉は、珪石煉瓦などの耐火物で構成されている。窯炉の炉壁は、操業時の温度変化によって亀裂が生じたり、窯炉に加熱対象物を出し入れする際の摩擦や外力によって摩耗したり破損することがある。 Kilns such as coke ovens are made of refractories such as silica bricks. The furnace wall of a kiln may crack due to temperature changes during operation, or may be worn or damaged by friction or external force when an object to be heated is put into or taken out of the kiln.
窯炉を補修する際には、以下の特許文献１に示すように、溶射法が用いられる。この方法では、耐火性微粒子と金属粒子と結晶化促進剤との混合物を、酸素と共に高温の施工対象物に吹き付けて、金属粒子の酸化発熱反応により前記混合物を溶融させて施工対象物に溶着させる。 When repairing a kiln, a thermal spraying method is used as shown in Patent Document 1 below. In this method, a mixture of refractory fine particles, metal particles, and a crystallization accelerator is sprayed together with oxygen onto a hot object to be worked, and the mixture is melted and welded to the object by an exothermic oxidation reaction of the metal particles. .
硅石又は珪砂と、金属シリコンとを含有する溶射材用粉末では、溶射機を用いて溶射材用粉末を施工対象物に吹き続けると施工対象物に対して溶射体が盛り上がるように付着する。短い時間で大きな体積の溶射体を付着させることができれば、短い時間で施工を終わらせることが可能である。本明細書では、単位時間当たりにより大きな体積の溶射体が形成される場合を肉盛性がよいという。逆に、単位時間当たりに小さな体積の溶射体が形成される場合を肉盛性が悪いという。 When the thermal spraying powder containing silica stone or silica sand and metallic silicon is continuously sprayed onto the object to be processed using a thermal sprayer, the thermal spraying material adheres to the object so as to swell. If a large volume of thermal spraying material can be deposited in a short period of time, construction can be completed in a short period of time. In this specification, the build-up property is said to be good when a larger volume of thermal sprayed body is formed per unit time. Conversely, when a small volume of the thermal sprayed body is formed per unit time, it is said that the build-up property is poor.
特許文献１のような硅石又は珪砂と、金属シリコンとを含有する溶射材用粉末では、肉盛性を改善し、これにより溶射の作業効率を改善する余地があった。本発明者らは、肉盛性を改善する試みとして、硅石の粒子又は珪砂の粒子と金属Ｓｉを主成分とする金属粒子とを含有する溶射材用粉末に対して、無機質の多孔質の粒子を配合して、溶射を行ったところ、配合する多孔質の粒子によっては、溶射材用粉末が溶射機中を搬送される過程で砕けて、溶射機から噴出する溶射材から多量の粉塵が発生し、それにより視認性が低下し、溶射作業の妨げになるという問題が生じることが明らかになった。また、各成分の配合量や配合する多孔質の粒子によっては、溶射材を施工対象物に吹き付けると、溶射材が施工対象物から弾き返されて落下し、ロス（リバウンドロス）が生じやすくなるという問題が明らかになった。また、溶射体の施工対象物に対する接着強度が低下するという問題が明らかになった。 The powder for thermal spraying containing silica stone or silica sand and metallic silicon, such as that disclosed in Patent Document 1, has room for improving build-up properties and thereby improving working efficiency of thermal spraying. As an attempt to improve the build-up property, the present inventors have found that inorganic porous particles are used for a thermal spray powder containing silica particles or silica sand particles and metal particles mainly composed of metal Si. was blended and sprayed, depending on the porous particles to be blended, the powder for the thermal spraying material was crushed in the process of being conveyed in the thermal spraying machine, and a large amount of dust was generated from the thermal spraying material ejected from the thermal spraying machine. However, it has become clear that the visibility is lowered thereby causing a problem that it interferes with the thermal spraying work. In addition, depending on the blending amount of each component and the porous particles to be blended, when the thermal spraying material is sprayed on the object to be applied, the thermal spraying material is bounced back from the object to be applied and falls, and loss (rebound loss) is likely to occur. problem became clear. In addition, it has become clear that the adhesion strength of the thermal spraying body to the object to be applied is reduced.
本発明は、シリカを主として含有する硅石の粒子又は珪砂の粒子と、無機質の多孔質の粒子と、金属Ｓｉを主成分とする金属粒子とを含有し、肉盛性能を向上させた溶射材用粉末であり、リバウンドロスと施工時における粉塵の発生量とを小さくし、施工対象物に対する接着強度の低下を抑えた溶射材用粉末を提供することを目的とする。 The present invention is a thermal spraying material containing silica particles or silica sand particles containing silica as a main component, inorganic porous particles, and metal particles containing metal Si as a main component, and having improved cladding performance. It is an object of the present invention to provide a powder for a thermal spraying material, which is a powder, reduces rebound loss and the amount of dust generated during application, and suppresses a decrease in adhesion strength to an object to be applied.
珪石の粒子又は珪砂の粒子と金属粒子とを含有する混合物と、酸素とを混合し、金属粒子の酸化発熱反応により前記混合物を溶融させて施工対象物に吹き付ける溶射法に用いる溶射材用粉末であり、当該溶射材用粉末は、珪石の粒子又は珪砂の粒子４０～８０質量％と、金属粒子８～２２質量％と、無機質の多孔質の粒子３～３８質量％と、マグネシウムの酸化物を含む粒子とを含有し、前記珪石の粒子又は珪砂の粒子は、シリカを９０質量％以上含有し、前記金属粒子は、金属Ｓｉを９０質量％以上含むものであり、前記多孔質の粒子は、ＪＩＳＲ２２０５に準拠して求めた嵩比重が０．５～１．５であり、シリカの含量が５０～８５質量％であり、アルミナの含量が５～２５質量％であり、カルシア、マグネシア、酸化鉄、酸化ナトリウム、及び酸化カリウムからなる群より選ばれる１種以上の無機化合物を含有するものである、溶射材用粉末により、上記の課題を解決する。 A powder for thermal spraying used in a thermal spraying method in which a mixture containing silica stone particles or silica sand particles and metal particles is mixed with oxygen, and the mixture is melted by the oxidation exothermic reaction of the metal particles and sprayed onto an object to be applied. The thermal spray powder contains 40 to 80% by mass of silica particles or silica sand particles, 8 to 22% by mass of metal particles, 3 to 38% by mass of inorganic porous particles, and magnesium oxide. The silica stone particles or silica sand particles contain 90% by mass or more of silica, the metal particles contain 90% by mass or more of metal Si, and the porous particles are Bulk specific gravity determined in accordance with JISR2205 is 0.5 to 1.5, silica content is 50 to 85% by mass, alumina content is 5 to 25% by mass, calcia, magnesia, iron oxide , sodium oxide, and potassium oxide.
本発明によれば、シリカを主として含有する硅石の粒子又は珪砂の粒子と、無機質の多孔質の粒子と、金属Ｓｉを主成分とする金属粒子とを含有し、肉盛性能を向上させた溶射材用粉末であり、リバウンドロスと施工時における粉塵の発生量とを小さくし、施工対象物に対する接着強度の低下を抑えた溶射材用粉末を提供することができる。 According to the present invention, a thermal spraying material containing silica particles or silica sand particles containing silica as a main component, inorganic porous particles, and metal particles containing metal Si as a main component, and having improved cladding performance. It is a powder for thermal spraying materials, and can provide a powder for thermal spraying materials that reduces rebound loss and the amount of dust generated during application, and suppresses a decrease in adhesive strength to an application target.
以下、本発明を実施するための形態について説明する。以下に示す実施形態は、本発明の溶射材用粉末の限られた実施形態に過ぎず、本発明の技術的範囲は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。 EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the form for implementing this invention is demonstrated. The embodiments shown below are only limited embodiments of the powder for thermal spraying of the present invention, and the technical scope of the present invention is not limited to the embodiments shown below.
本実施形態の溶射材用粉末は、珪石の粒子又は珪砂の粒子と金属粒子とを含有する混合物と、酸素とを混合し、金属粒子の酸化発熱反応により前記混合物を溶融させて施工対象物に吹き付ける溶射法に用いる溶射材用粉末である。当該溶射材用粉末は、珪石の粒子又は珪砂の粒子４０～８０質量％と、金属粒子８～２２質量％と、無機質の多孔質の粒子３～３８質量％と、マグネシウムの酸化物を含む粒子とを含有する。前記珪石の粒子又は珪砂の粒子は、シリカを９０質量％以上含有する。前記金属粒子は、金属Ｓｉを９０質量％以上含むものである。 The powder for thermal spraying material of the present embodiment is produced by mixing a mixture containing silica stone particles or silica sand particles and metal particles with oxygen, and melting the mixture through an exothermic oxidation reaction of the metal particles to form a coating object. It is a powder for thermal spraying used in the thermal spraying method. The thermal spray powder contains 40 to 80% by mass of silica particles or silica sand particles, 8 to 22% by mass of metal particles, 3 to 38% by mass of inorganic porous particles, and particles containing magnesium oxide. and The silica stone particles or silica sand particles contain 90% by mass or more of silica. The metal particles contain 90% by mass or more of metal Si.
前記多孔質の粒子は、ＪＩＳＲ２２０５に準拠して求めた嵩比重が０．５～１．５であり、シリカの含量が５０～８５質量％であり、アルミナの含量が５～２５質量％であり、カルシア、マグネシア、酸化鉄、酸化ナトリウム、及び酸化カリウムからなる群より選ばれる１種以上の無機化合物を含有するものである。前記多孔質の粒子は、シリカを５０～７５質量％含有するものであることがより好ましい。 The porous particles have a bulk specific gravity determined in accordance with JISR2205 of 0.5 to 1.5, a silica content of 50 to 85% by mass, and an alumina content of 5 to 25% by mass. , calcia, magnesia, iron oxide, sodium oxide, and potassium oxide. More preferably, the porous particles contain 50 to 75% by mass of silica.
溶射材用粉末は、珪石の粒子又は珪砂の粒子を含有する。珪石の粒子又は珪砂の粒子は、例えば、鉱物として産出する珪石を破砕することにより得ることができるし、川砂のように粒径が小さい状態で産出する珪砂をそのまま使用してもよいし、川砂のように粒径が小さい状態で産出する珪砂を破砕して用いてもよい。また、例えば、珪石の粒子又は珪砂の粒子は、コークス炉や熱風炉などで使用されていた、使用済みの硅石煉瓦を破砕したものを使用してもよいし、使用前の硅石煉瓦を破砕したものを使用してもよい。硅石煉瓦は、公知の方法で使用したものであればよい。硅石煉瓦を破砕したものを硅石煉瓦屑と呼ぶ。珪石の破砕物、珪砂、又は珪砂の破砕物は、篩掛けにより分級してもよい。 The thermal spray powder contains silica stone particles or silica sand particles. Silica stone particles or silica sand particles can be obtained, for example, by crushing silica stone produced as a mineral, silica sand produced in a small particle size state such as river sand may be used as it is, or river sand may be used. Silica sand produced in a state of small particle size may be crushed and used. Further, for example, silica particles or silica sand particles may be crushed used silica bricks used in coke ovens, hot air ovens, etc., or may be crushed silica bricks before use. You can use things. A silica brick used by a well-known method may be used. Crushed silica bricks are called silica brick scraps. Crushed silica stone, silica sand, or crushed silica sand may be classified by sieving.
珪石の粒子又は珪砂の粒子としては、シリカを９０質量％以上含有する、鉱物、又は公知の方法で製造された硅石煉瓦の破砕物を使用する。鉱物という場合には、産出した鉱物、すなわち、産出した硅石又は珪砂を、破砕したものが含まれるものとする。上記のシリカの含量の上限値は、特に限定されないが、例えば、９９．９質量％以下にすることができる。シリカ以外の成分は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）などの無機化合物の不純物である。化学的組成は、ＪＩＳ Ｒ２２１６に準拠して、蛍光Ｘ線分析より測定することができる。測定には、RigakuのZSX primusIIを使用する。 As the silica stone particles or silica sand particles, minerals containing 90% by mass or more of silica or crushed silica bricks produced by a known method are used. In the case of minerals, crushed crushed produced minerals, that is, produced silica or silica sand shall be included. The upper limit of the silica content is not particularly limited, but can be, for example, 99.9% by mass or less. Components other than silica are impurities of inorganic compounds such as alumina (Al 2 O 3 ). The chemical composition can be measured by fluorescent X-ray analysis in accordance with JIS R2216. Rigaku's ZSX primusII is used for the measurement.
珪石の粒子又は珪砂の粒子としては、主たる結晶相がクォーツであるものを使用することができる。例えば、硅石の粒子又は珪砂の粒子に含まれるシリカのうち、９０質量％以上がクォーツであるものを使用することができる。珪砂の粒子又は珪砂の粒子に含まれるシリカのうち、９５質量％以上がクォーツであることが好ましい。この場合のクォーツの上限値は、１００質量％以下である。このような珪石の粒子又は珪砂の粒子としては、未焼成の硅石又は珪砂を使用することができる。 As the silica stone particles or silica sand particles, those having quartz as a main crystal phase can be used. For example, silica contained in silica particles or silica sand particles in which 90% by mass or more is quartz can be used. It is preferable that 95% by mass or more of the silica sand particles or the silica contained in the silica sand particles is quartz. The upper limit of quartz in this case is 100% by mass or less. Unfired silica stone or silica sand can be used as such silica stone particles or silica sand particles.
珪石の粒子又は珪砂の粒子としては、主たる結晶相がトリジマイトであるものを使用することができる。例えば、硅石の粒子又は珪砂の粒子に含まれるシリカの内、５０質量％以上がトリジマイトであるものを使用することができる。この場合のトリジマイトの上限値は、１００質量％以下である。珪石の粒子又は珪砂の粒子は、クリストバライトを３質量％以上、かつ５０質量％未満含有するものであってもよい。このような、珪石の粒子又は珪砂の粒子としては、特に未焼成の硅石煉瓦、又は焼成済みの硅石煉瓦を使用することができる。 As the silica stone particles or silica sand particles, those whose main crystal phase is tridymite can be used. For example, 50% by mass or more of silica contained in silica particles or silica sand particles can be tridymite. The upper limit of tridymite in this case is 100% by mass or less. The silica stone particles or silica sand particles may contain cristobalite in an amount of 3% by mass or more and less than 50% by mass. Unfired silica bricks or fired silica bricks can be used as such silica stone particles or silica sand particles.
金属粒子は、金属Ｓｉを主成分とし、上述のように、金属粒子に含まれる金属Ｓｉが９０質量％以上ものを使用する。金属粒子に含まれる金属Ｓｉの上限値は、不可避不純物を除けば、１００質量％以下である。 The metal particles contain metal Si as a main component, and as described above, metal particles containing 90% by mass or more of metal Si are used. The upper limit of the metal Si contained in the metal particles is 100% by mass or less, excluding inevitable impurities.
溶射材用粉末は、スピネル、マグネシア（ＭｇＯ）などのマグネシウムの酸化物を含む粒子を含ませることで、溶射材の接着強度を向上させることが可能である。マグネシウムの酸化物を含む粒子の含量は、０．０１～３２質量％となるようにすることが好ましい、マグネシウムの酸化物を含む粒子の含量は、０．０１～２０質量％となるようにしてもよいし、０．０１～１２質量％となるようにしてもよい。 The powder for thermal spraying material can improve the adhesion strength of the thermal spraying material by containing particles containing oxides of magnesium such as spinel and magnesia (MgO). The content of particles containing magnesium oxide is preferably 0.01 to 32% by mass. The content of particles containing magnesium oxide is preferably 0.01 to 20% by mass. Alternatively, it may be 0.01 to 12% by mass.
珪石の粒子又は珪砂の粒子の粒径の範囲は、例えば、１０～４０００μｍ、５０～３５００μｍ、又は５０～２０００μｍのものを使用することができる。珪石の粒子又は珪砂の粒子の全体の質量に占める、２５０～４２５μｍの粒子の質量が、３５～７０質量％であるものを使用することが好ましい。なお、本明細書における粒径は、篩による分級による（以下、同様とする。）。 The particle size range of silica stone particles or silica sand particles can be, for example, 10 to 4000 μm, 50 to 3500 μm, or 50 to 2000 μm. It is preferable to use one in which the mass of particles of 250 to 425 μm is 35 to 70% by mass of the total mass of silica stone or silica sand particles. In addition, the particle size in this specification is based on the classification by a sieve (the same shall apply hereinafter).
金属粒子の粒径の範囲は、例えば、０．１～１００μｍのものを使用することができる。金属粒子の粒径の範囲は、例えば、０．１～７５μｍとしてもよい。金属粒子のモード径は、４～１４μｍであることが好ましい。モード径は、株式会社島津製作所のＳＡＬＤ２２００で測定した値とする。 Metal particles having a particle size range of, for example, 0.1 to 100 μm can be used. The particle size range of the metal particles may be, for example, 0.1 to 75 μm. The mode diameter of the metal particles is preferably 4 to 14 μm. The mode diameter is a value measured by SALD2200 manufactured by Shimadzu Corporation.
また、マグネシウムの酸化物を含む粒子の粒径の範囲は、例えば、５０～３５００μｍ、又は５０～２０００μｍにすることができる。マグネシウムの酸化物を含む粒子の全体の質量に占める、８５０～４２５μｍの粒子の質量が、３０～６０質量％であるものを使用することが好ましい。 Also, the particle size range of the particles containing magnesium oxide can be, for example, 50 to 3500 μm, or 50 to 2000 μm. It is preferable to use particles in which the mass of particles of 850 to 425 μm is 30 to 60% by mass in the total mass of particles containing magnesium oxide.
上記の溶射材用粉末は、圧縮酸素を利用して溶射材用粉末を圧送し、酸素と溶射材用粉末とを混合して、炉熱を利用して溶射材用粉末に含まれる金属粒子と酸素とを酸化させる公知の溶射機を使用して、施工対象物に対して吹き付けることができる。施工対象物は、特に限定されるものではないが、例えば、コークス炉などの窯炉の炉壁、炉底、炉の天井などの構造物が挙げられる。 The above-mentioned powder for thermal spraying material is produced by pressure-feeding the powder for thermal spraying material using compressed oxygen, mixing the oxygen and the powder for thermal spraying material, and using the heat of the furnace to mix the metal particles contained in the powder for thermal spraying material. A known thermal spraying machine that oxidizes oxygen can be used to spray the object to be applied. The object to be applied is not particularly limited, but examples thereof include structures such as furnace walls, furnace bottoms, and furnace ceilings of kilns such as coke ovens.
溶射材用粉末においては、溶射材用粉末に含まれる珪石の粒子又は珪砂の粒子の割合は、４０～８０質量％とする。溶射材用粉末に含まれる珪石の粒子又は珪砂の粒子の割合は、４５～７８質量％としてもよいし、５０～７４質量％としてもよい。 In the thermal spray powder, the proportion of silica stone particles or silica sand particles contained in the thermal spray powder is 40 to 80% by mass. The proportion of silica stone particles or silica sand particles contained in the thermal spray powder may be 45 to 78% by mass, or may be 50 to 74% by mass.
溶射材用粉末においては、金属粒子の含量は、８～２２質量％とする。溶射材用粉末に含まれる金属粒子の含量は、１４～２２質量％とすることがより好ましい。 The content of metal particles in the thermal spray powder is 8 to 22% by mass. More preferably, the content of metal particles contained in the powder for thermal spraying is 14 to 22% by mass.
溶射材用粉末は、耐火性の多孔質の粒子を含有する。耐火性の多孔質の粒子は、ＪＩＳＲ２２０５に準拠して求めた嵩比重が０．５～１．５である特定の多孔質粒子を使用する。同嵩比重は、０．５～１．２であることがより好ましい。 Thermal spray powders contain refractory porous particles. Specific porous particles having a bulk specific gravity of 0.5 to 1.5 as determined according to JISR2205 are used as the refractory porous particles. The bulk specific gravity is more preferably 0.5 to 1.2.
前記多孔質の粒子は、無機質の多孔質の粒子を使用する。前記多孔質の粒子としては、シリカの含量が５０～８５質量％であり、アルミナの含量が５～２５質量％であり、カルシア、マグネシア、酸化鉄、酸化ナトリウム、及び酸化カリウムからなる群より選ばれる１種以上の無機化合物を含有するものを使用する。多孔質の粒子は、天然鉱物として産出するものを使用することが好ましい。多孔質の粒子は、粉砕、篩掛けして、粒度を調製して使用してもよい。 Inorganic porous particles are used as the porous particles. The porous particles have a silica content of 50 to 85% by mass and an alumina content of 5 to 25% by mass, and are selected from the group consisting of calcia, magnesia, iron oxide, sodium oxide, and potassium oxide. containing one or more inorganic compounds. It is preferable to use porous particles produced as natural minerals. Porous particles may be used by pulverizing and sieving to adjust the particle size.
無機質の多孔質の粒子に含まれるカルシアは、特に限定されないが、例えば、０～８質量％、又は０．４～６質量％である。無機質の多孔質の粒子に含まれるマグネシアは、特に限定されないが、例えば、０～３質量％、又は０．０１～１．６質量％である。無機質の多孔質の粒子に含まれる酸化鉄は、特に限定されないが、例えば、０～８質量％、又は０．６～５質量％である。なお、酸化鉄には、ＦｅＯ、Ｆｅ３Ｏ４、又はＦｅ２Ｏ３が含まれる。無機質の多孔質の粒子に含まれる酸化ナトリウムは、特に限定されないが、例えば、０～８質量％、１～６質量％、又は３～６質量％である。無機質の多孔質の粒子に含まれる酸化カリウムは、特に限定されないが、例えば、０～８質量％、又は０．８～６質量％である。ただし、カルシア、マグネシア、酸化鉄、酸化ナトリウム、及び酸化カリウムのいずれもが０質量％である場合を除く。 Calcia contained in the inorganic porous particles is not particularly limited, but is, for example, 0 to 8% by mass or 0.4 to 6% by mass. Magnesia contained in the inorganic porous particles is not particularly limited, but is, for example, 0 to 3% by mass, or 0.01 to 1.6% by mass. The iron oxide contained in the inorganic porous particles is not particularly limited, but is, for example, 0 to 8% by mass or 0.6 to 5% by mass. Iron oxide includes FeO, Fe 3 O 4 or Fe 2 O 3 . Sodium oxide contained in the inorganic porous particles is not particularly limited, but is, for example, 0 to 8% by mass, 1 to 6% by mass, or 3 to 6% by mass. Potassium oxide contained in the inorganic porous particles is not particularly limited, but is, for example, 0 to 8% by mass, or 0.8 to 6% by mass. However, the case where all of calcia, magnesia, iron oxide, sodium oxide and potassium oxide are 0% by mass is excluded.
前記多孔質の粒子において、カルシア、マグネシア、酸化鉄、酸化ナトリウム、及び酸化カリウム、それぞれの含有量の合計値は、微量であり、シリカの含量に比して、少ないことが好ましく、５～１８質量％であることが好ましい。 In the porous particles, the total content of each of calcia, magnesia, iron oxide, sodium oxide, and potassium oxide is very small, and preferably less than the content of silica. % by mass is preferred.
前記多孔質の粒子の粒径は、特に限定されないが、例えば、１０～４０００μｍ、２０～３５００μｍ、又は２０～２０００μｍのものを使用することができる。 Although the particle size of the porous particles is not particularly limited, for example, those having a particle size of 10 to 4000 μm, 20 to 3500 μm, or 20 to 2000 μm can be used.
前記多孔質の粒子の全体の質量に占める、８５０～４２５μｍの粒子の質量が、５０～７５質量％であるものを使用することが好ましい。 It is preferable to use particles in which the mass of particles of 850 to 425 μm accounts for 50 to 75 mass % of the total mass of the porous particles.
溶射材用粉末は、前記多孔質の粒子を、３～３８質量％含有する。溶射材用粉末は、前記多孔質の粒子を、１２質量％以上含有することがより好ましく、１５質量％以上含有することがさらに好ましい。 The thermal spray powder contains 3 to 38% by mass of the porous particles. The thermal spray powder preferably contains 12% by mass or more of the porous particles, and more preferably 15% by mass or more.
上記の溶射材用粉末は、圧縮酸素を利用して溶射材用粉末を圧送し、酸素と溶射材用粉末とを混合して、炉熱を利用して溶射材用粉末に含まれる金属粒子と酸素とを酸化させる公知の溶射機を使用して、施工対象物に対して吹き付けることができる。施工対象物は、特に限定されるものではないが、例えば、コークス炉などの窯炉の炉壁、炉底、炉の天井などの構造物が挙げられる。 The above-mentioned powder for thermal spraying material is produced by pressure-feeding the powder for thermal spraying material using compressed oxygen, mixing the oxygen and the powder for thermal spraying material, and using the heat of the furnace to mix the metal particles contained in the powder for thermal spraying material. A known thermal spraying machine that oxidizes oxygen can be used to spray the object to be applied. The object to be applied is not particularly limited, but examples thereof include structures such as furnace walls, furnace bottoms, and furnace ceilings of kilns such as coke ovens.
詳細な機構は不明であるが、上記の溶射材用粉末によれば、肉盛性能を向上させた溶射材用粉末であり、リバウンドロスと施工時における粉塵の発生量とを小さくし、施工対象物に対する接着強度の低下を抑えた溶射材用粉末を得ることができる。 Although the detailed mechanism is unknown, according to the above powder for thermal spraying material, it is a powder for thermal spraying material with improved overlay performance, reduces rebound loss and the amount of dust generated during construction, and It is possible to obtain a powder for thermal spraying that suppresses a decrease in adhesion strength to objects.
上記の溶射材用粉末によれば、例えば、以下のような特性を有する溶射体を得ることができる。例えば、後述する方法で求めた肉盛性が５０５～８５０ｃｃの溶射体を得ることができる。また、例えば、後述する方法で求めた気孔率が１０％以上の溶射体を得ることができる。気孔率の上限値は特に限定されないが、例えば、４５％以下である。また、例えば、後述する方法で求めた焼成による気孔率の変化が０．５～５％である溶射体を得ることができる。また、例えば、後述する方法で求めた剪断接着強度が１．８ＭＰａ以上、又は２．２ＭＰａ以上の高い溶射体を得ることができる。剪断接着強度の上限値は、特に限定されないが、例えば、３．０ＭＰａ以下、又は２．６ＭＰａ以下である。また、例えば、後述する方法で求めたリバウンドロスが４９％以下の溶射体を得ることができる。リバウンドロスの下限値は、特に限定されるものではないが、例えば、４０％以上である。 According to the above powder for thermal spraying material, it is possible to obtain a thermal spraying body having the following properties, for example. For example, it is possible to obtain a sprayed body having a build-up property of 505 to 850 cc determined by the method described later. Further, for example, a sprayed body having a porosity of 10% or more obtained by the method described later can be obtained. Although the upper limit of the porosity is not particularly limited, it is, for example, 45% or less. Further, for example, a thermal sprayed body having a porosity change of 0.5 to 5% due to firing determined by the method described later can be obtained. In addition, for example, a thermal sprayed article having a high shear adhesive strength of 1.8 MPa or more, or 2.2 MPa or more, obtained by the method described later can be obtained. Although the upper limit of the shear bond strength is not particularly limited, it is, for example, 3.0 MPa or less, or 2.6 MPa or less. In addition, for example, a thermal sprayed product having a rebound loss of 49% or less as determined by the method described later can be obtained. The lower limit of rebound loss is not particularly limited, but is, for example, 40% or more.
以下、溶射材用粉末の実施例を挙げる。以下に挙げる実施例は、溶射材用粉末の限られた例に過ぎず、本発明の技術的範囲は、例示した実施例に限定されるものではない。 Examples of the thermal spray powder are given below. The examples given below are only limited examples of powders for thermal spraying materials, and the technical scope of the present invention is not limited to the illustrated examples.
［実施例１］
表２に記載した鉱物組成を有しており、未焼成の珪砂を破砕して、その後、篩分けすることにより製造された珪砂１の粒子と、不可避不純物を除いたＳｉの含量が１００質量％である金属粒子と、表３に示した化学的組成を有するスピネルの粒子と、表５に示した嵩比重と表４に示した化学的組成とを有する多孔質粒子１とを、以下の表１に記載の割合で混合して、実施例１に係る溶射材用粉末を得た。上記の珪砂は、シリカを９５質量％以上含有し、残部がＡｌ２Ｏ３などの無機化合物の不純物である。なお、多孔質粒子１は、多孔質の天然鉱物である。以下の多孔質粒子２ないし４も、同様に、天然鉱物である。
[Example 1]
Silica sand 1 having the mineral composition shown in Table 2 and having a Si content of 100% by mass excluding particles of silica sand 1 produced by crushing unfired silica sand and then sieving and inevitable impurities. , spinel particles having the chemical composition shown in Table 3, and porous particles 1 having the bulk specific gravity shown in Table 5 and the chemical composition shown in Table 4, 1 to obtain a thermal spray powder according to Example 1. Said silica sand contains 95% by mass or more of silica, and the balance is inorganic compound impurities such as Al 2 O 3 . The porous particles 1 are porous natural minerals. Porous particles 2 to 4 below are likewise natural minerals.
多孔質骨材１の粒径の範囲は、４５μｍ以上、かつ２５００μｍ未満である。珪砂１の粒径の範囲は、７５μｍ以上、かつ８５０μｍ未満である。金属粒子の粒径の範囲は、０．５μｍ以上、かつ５０μｍ以下である。スピネルの粒子の粒径の範囲は、１５０μｍ以上、かつ１７００μｍ未満である。なお、表１における空白のセルは、配合量又は含量がゼロであることを示す。他の表においても同様とする。 The range of particle size of the porous aggregate 1 is 45 μm or more and less than 2500 μm. The particle size range of the silica sand 1 is 75 μm or more and less than 850 μm. The particle size range of the metal particles is 0.5 μm or more and 50 μm or less. The grain size range of the spinel particles is greater than or equal to 150 μm and less than 1700 μm. A blank cell in Table 1 indicates that the blending amount or content is zero. The same applies to other tables.
［実施例２］
表１に記載のように、多孔質粒子１に替えて多孔質粒子２を使用した点以外は、実施例１と同様にして、実施例２に係る溶射剤用粉末を得た。多孔質粒子２の化学的組成と嵩比重とを、表４及び表５に示す。多孔質骨材２の粒径の範囲は、４５μｍ以上、かつ８５０μｍ未満である。
[Example 2]
As shown in Table 1, a thermal spray powder according to Example 2 was obtained in the same manner as in Example 1, except that porous particles 2 were used instead of porous particles 1. Tables 4 and 5 show the chemical composition and bulk density of the porous particles 2 . The range of particle size of the porous aggregate 2 is 45 μm or more and less than 850 μm.
［実施例３］
表１に記載のように、多孔質粒子１に替えて多孔質粒子３を使用した点以外は、実施例１と同様にして、実施例３に係る溶射剤用粉末を得た。多孔質粒子３の化学的組成と嵩比重とを、表４及び表５に示す。多孔質骨材３の粒径の範囲は、４５μｍ以上、かつ８５０μｍ未満である。
[Example 3]
As shown in Table 1, a thermal spray powder according to Example 3 was obtained in the same manner as in Example 1, except that porous particles 3 were used instead of porous particles 1. The chemical composition and bulk density of the porous particles 3 are shown in Tables 4 and 5. The range of particle size of the porous aggregate 3 is 45 μm or more and less than 850 μm.
［実施例４］
表１に記載のように、配合割合を変更した点以外は、実施例１と同様にして、実施例４に係る溶射剤用粉末を得た。
[Example 4]
As shown in Table 1, a thermal spray powder according to Example 4 was obtained in the same manner as in Example 1, except that the mixing ratio was changed.
［実施例５］
７２質量％の割合で配合された珪砂１を、７２質量％の配合割合で硅石煉瓦屑に変更した点以外は、実施例４と同様にして、実施例５に係る溶射材用粉末を得た。珪石煉瓦屑は、コークス炉で使用されていた珪石煉瓦を破砕したものであり、粒径の範囲は、１５０μｍ以上、かつ８５０μｍ未満であり、表２に記載された鉱物組成を有しており、９４質量％がシリカであり、残部がＡｌ２Ｏ３などの無機化合物の不純物である。
[Example 5]
A powder for thermal spraying material according to Example 5 was obtained in the same manner as in Example 4, except that the silica sand 1 blended at a rate of 72% by mass was changed to silica brick scrap at a rate of 72% by mass. . Silica brick scraps are crushed silica bricks used in coke ovens, have a particle size range of 150 μm or more and less than 850 μm, and have the mineral composition shown in Table 2, 94% by mass is silica, and the remainder is impurities of inorganic compounds such as Al 2 O 3 .
［比較例１］
表１に記載のように、配合割合を変更した点以外は、実施例１と同様にして、比較例１に係る溶射剤用粉末を得た。
[Comparative Example 1]
As shown in Table 1, a thermal spray powder according to Comparative Example 1 was obtained in the same manner as in Example 1, except that the mixing ratio was changed.
［比較例２］
５３質量％の割合で配合された珪砂１を、５３質量％の配合割合で硅石煉瓦屑に変更した点以外は、実施例１と同様にして、比較例２に係る溶射材用粉末を得た。珪石煉瓦屑は、実施例５で使用したものと同様のものである。
[Comparative Example 2]
A thermal spray powder according to Comparative Example 2 was obtained in the same manner as in Example 1, except that the silica sand 1 blended at a rate of 53% by mass was changed to silica brick scrap at a blending rate of 53% by mass. . Silica brick scrap is the same as that used in Example 5.
［比較例３］
表１に記載のように、配合割合を変更した点以外は、実施例１と同様にして、比較例３に係る溶射剤用粉末を得た。
[Comparative Example 3]
As shown in Table 1, a thermal spray powder according to Comparative Example 3 was obtained in the same manner as in Example 1, except that the mixing ratio was changed.
［比較例４］
２５質量％の割合で配合された多孔質粒子１を、２５質量％配合割合で多孔質粒子４に変更した点以外は、実施例１と同様にして、比較例４に係る溶射材用粉末を得た。多孔質粒子４の化学的組成と嵩比重とを、表４及び表５に示す。多孔質粒子４の粒径の範囲は、４５μｍ以上、かつ１７００μｍ未満である。
[Comparative Example 4]
A powder for thermal spraying material according to Comparative Example 4 was prepared in the same manner as in Example 1, except that the porous particles 1 blended at a rate of 25% by mass were changed to the porous particles 4 at a blending rate of 25% by mass. Obtained. Tables 4 and 5 show the chemical composition and bulk density of the porous particles 4 . The range of particle size of the porous particles 4 is 45 μm or more and less than 1700 μm.
［参考例１］
実施例５で使用したのと同様の硅石煉瓦屑と、実施例１で使用したのと同様の金属粒子とを以下の表１に記載の割合で混合して、参考例１に係る溶射材用粉末を得た。
[Reference example 1]
The same silica brick scraps as used in Example 5 and the same metal particles as used in Example 1 were mixed at the ratios shown in Table 1 below to obtain a thermal spray material according to Reference Example 1. A powder was obtained.
［参考例２］
実施例１で使用したのと同様の珪砂１と、実施例１で使用したのと同様の金属粒子（Ｓｉ）とを以下の表１に記載の割合で混合して、参考例１に係る溶射材用粉末を得た。
[Reference example 2]
Silica sand 1 similar to that used in Example 1 and metal particles (Si) similar to that used in Example 1 were mixed in the proportions shown in Table 1 below, and thermal spraying according to Reference Example 1 A powder for the material was obtained.
［鉱物組成］
表２に示した珪砂１、又は珪石煉瓦屑の鉱物組成は、ＪＩＳ Ｋ０１３１に準拠して、Ｘ線回折による回折強度を測定した。表２の数値は、各結晶相の存在比率（質量％）を示す。また、表２に記載した結晶化度は以下により、算出した。
結晶化度＝結晶に由来するＸ線回析強度の面積÷（結晶に由来する回析強度の面積＋非結晶に由来する回析強度の面積）×１００－１００
[Mineral composition]
For the mineral composition of silica sand 1 or silica brick scrap shown in Table 2, the diffraction intensity was measured by X-ray diffraction according to JIS K0131. The numerical values in Table 2 indicate the abundance ratio (% by mass) of each crystal phase. Moreover, the crystallinity degree described in Table 2 was calculated as follows.
Crystallinity = area of X-ray diffraction intensity derived from crystal ÷ (area of diffraction intensity derived from crystal + area of diffraction intensity derived from non-crystal) × 100-100
［原料の化学的組成と鉱物組成］
表３に示した示したスピネルの化学組成は、ＪＩＳ Ｒ２２１６に準拠して、蛍光Ｘ線分析より測定した。測定は、RigakuのZSX primusIIを使用した。表４の多孔質粒子の化学的組成も同様の方法で測定した。
[Chemical composition and mineral composition of raw materials]
The chemical compositions of the spinels shown in Table 3 were measured by fluorescent X-ray analysis in accordance with JIS R2216. For the measurement, Rigaku's ZSX primusII was used. The chemical compositions of the porous particles in Table 4 were also determined in a similar manner.
［嵩比重］
ＪＩＳＲ２２０５に準拠して、溶射材用粉末に使用した各多孔質粒子の嵩比重を求めた。結果を以下の表５に示す。
[Bulk specific gravity]
According to JISR2205, the bulk specific gravity of each porous particle used in the powder for thermal spraying was determined. The results are shown in Table 5 below.
［溶射体の物性評価］
次に、上記の各実施例と各比較例の溶射材用粉末を用いて、以下の条件で溶射を行い、形成された溶射体について、物性評価を実施した。
[Evaluation of physical properties of thermal spray]
Next, thermal spraying was carried out under the following conditions using the thermal spray material powders of the above Examples and Comparative Examples, and physical properties of the thermal sprayed bodies formed were evaluated.
溶射前の準備として、バーナー炉の中に耐火煉瓦を上下２段に重ねて配置し、バーナー炉内の温度が６００℃、前記耐火煉瓦の表面温度が５００℃になるまで加熱した。その後、公知の溶射機を用いてランスの先端から圧縮酸素と共に、上記の各実施例又は各比較例の溶射材用粉末を、前記加熱された耐火煉瓦の継ぎ目部分に対して吹き付けた。溶射の条件は次の通りである。溶射機が吐出する酸素の流量は２８Ｎｍ３/時間であり、溶射材用粉末の吐出量は、８０ｋｇ/時間である。溶射機のランスの長さは２ｍであり、溶射用粉末をランスに供給するホースの長さは１０ｍである。ランスの先端から吐出された溶射材用粉末に含まれる金属粒子は、炉熱によって、供給された酸素と反応して、酸化される。溶射材用粉末２．０ｋｇを吹き切った後、溶射体が付着した耐火煉瓦を炉外に取り出して自然冷却し、溶射体の物性を評価した。 As a preparation before thermal spraying, refractory bricks were placed in two layers vertically in a burner furnace and heated until the temperature inside the burner furnace reached 600°C and the surface temperature of the refractory bricks reached 500°C. After that, using a known thermal spraying machine, the powder for thermal spraying material of each of the above Examples or Comparative Examples was sprayed from the tip of a lance together with compressed oxygen onto the joint portion of the heated refractory bricks. The thermal spraying conditions are as follows. The flow rate of oxygen discharged from the spraying machine is 28 Nm 3 /hour, and the discharge amount of the powder for thermal spraying material is 80 kg/hour. The length of the lance of the thermal spraying machine is 2 m, and the length of the hose for supplying the thermal spraying powder to the lance is 10 m. The metal particles contained in the thermal spray powder discharged from the tip of the lance react with the supplied oxygen and are oxidized by the heat of the furnace. After blowing off 2.0 kg of the thermal spray material powder, the refractory bricks to which the thermal spraying material adhered were taken out of the furnace and allowed to cool naturally, and the physical properties of the thermal spraying material were evaluated.
評価した物性は、溶射体の肉盛性、溶射体の気孔率、溶射体を焼成した後の気孔率、焼成による気孔率の変化、剪断接着強度、及び溶射体のリバウンドロスである。また、溶射の作業中には、溶射材用粉末の反応性と粉塵の発生量とを評価した。各物性の評価法は、以下の通りである。 The physical properties evaluated were the build-up property of the thermal spray, the porosity of the thermal spray, the porosity after firing the thermal spray, the change in porosity due to firing, the shear adhesive strength, and the rebound loss of the thermal spray. Also, during the thermal spraying operation, the reactivity of the thermal spray powder and the amount of dust generated were evaluated. The evaluation method of each physical property is as follows.
［反応性］
溶射を行う際には、吹付用のランスを動かして、溶射材を吹き付ける場所を変えながら作業を行う。溶射材用粉末の質が悪いと、ランスを動かした際に、反応（反応光）がノズルの動きに追従しないことがある。反応がノズルの動きに追従しない場合は、未反応の溶射材用粉末が施工対象物に吹き付けられることになり、溶射体が形成されない。また、金属粒子の酸化反応によって生じる反応が脈動を起こすように明暗の変化を生じる。反応が脈動を起こすように変化すると、溶射材用粉末の溶け具合が不均一になる。この現象は、溶射材用粉末が、熱と供給された酸素とによって、酸化反応しやすいか否かに依存する。本明細書では、その反応のしやすさを反応性と呼ぶ。反応性を評価するために、バーナー炉内に設置した前記耐火煉瓦に対して吹付機のランスから溶射材を吹き付けて、反応がノズルの動きに対して適切に追従するか否か、反応に脈動が生じるか否かを、目視で確認した。評価は二重丸、丸、三角、バツの４段階で行い、先に記載したものほど反応性がよい。
[Reactivity]
During thermal spraying, the spraying lance is moved to change the spraying location. If the quality of the thermal spray powder is poor, the reaction (reaction light) may not follow the movement of the nozzle when the lance is moved. If the reaction does not follow the movement of the nozzle, the unreacted thermal spray material powder will be sprayed onto the object to be applied, and the thermal spray body will not be formed. In addition, the reaction caused by the oxidation reaction of the metal particles produces a change in light and shade as if causing a pulsation. If the reaction changes so as to cause pulsation, the degree of melting of the thermal spray powder becomes non-uniform. This phenomenon depends on whether the powder for thermal spraying material is likely to undergo an oxidation reaction with heat and supplied oxygen. The readiness to react is referred to herein as reactivity. In order to evaluate the reactivity, the thermal spraying material was sprayed from the lance of the sprayer against the refractory bricks installed in the burner furnace. It was visually confirmed whether or not there occurred. The evaluation is performed in four stages of double circle, circle, triangle, and cross, and the first one indicates the better reactivity.
［肉盛性］
上述のＪＩＳＲ２２０５に準拠して求めた嵩比重と、上述の前記耐火煉瓦に付着した溶射体の質量（Ａ）（ｇ）から、次式により、肉盛性（ｃｃ）を求めた。
Ｖ＝Ａ÷Ｃ
ただし、Ｖは溶射材を２ｋｇ吹付けた際の肉盛性（ｃｃ）であり、Ａは前記耐火煉瓦に付着した溶射体の質量（ｇ）であり、Ｃは以下の方法で求めた嵩比重である。肉盛性とは、換言すると施工対象物に付着した溶射体の体積である。
[Building property]
From the bulk specific gravity determined in accordance with JISR2205 and the mass (A) (g) of the thermal spray adhering to the refractory brick described above, the build-up property (cc) was determined by the following equation.
V=A/C
However, V is the build-up property (cc) when spraying 2 kg of the thermal spray material, A is the mass (g) of the thermal spray adhered to the refractory brick, and C is the bulk specific gravity obtained by the following method. is. In other words, the build-up property is the volume of the sprayed material adhering to the construction target.
［気孔率、嵩比重］
溶射体が付着した前記各耐火煉瓦から溶射体のみをダイヤモンドカッターで切り出した。切り出した溶射体から並形煉瓦半切の大きさの試験片を２個切り出す。濡れた試験片を１１０℃に設定した乾燥機に入れて２４時間乾燥させた。乾燥させた試験片を常温になるまで放置し、ＪＩＳＲ２２０５の方法に準拠して気孔率と嵩比重を求めた。なお、質量計は、０．１ｇ単位まで測定できるものを使用した。
[Porosity, bulk specific gravity]
Only the thermal sprayed material was cut out from each of the refractory bricks to which the thermal sprayed material adhered with a diamond cutter. Two specimens each having the size of half a regular brick are cut out from the thermal sprayed material. The wet specimens were placed in a dryer set at 110° C. and dried for 24 hours. The dried test piece was allowed to stand until it reached room temperature, and the porosity and bulk specific gravity were determined according to the method of JISR2205. In addition, the mass meter used the thing which can measure to a 0.1-g unit.
［焼成後の気孔率］
上記の方法により気孔率を測定した２個の試験片を、電気炉により１２００℃で２４時間にわたって焼成する。焼成後の試験片について、上記と同様のＪＩＳＲ２２０５に準拠した方法で焼成後の気孔率を求めた。
[Porosity after firing]
Two test pieces whose porosity was measured by the above method are fired in an electric furnace at 1200° C. for 24 hours. The post-sintering porosity of the test piece after sintering was determined by the same method as described above in accordance with JISR2205.
［気孔率の変化］
上記で求めた焼成後の気孔率の値から、焼成前の気孔率の値を差し引いて求めた気孔率の差を、気孔率の変化（％）とする。
[Change in porosity]
The difference in porosity obtained by subtracting the value of the porosity before firing from the value of the porosity after firing determined above is defined as the change in porosity (%).
［剪断接着強度］
次に、以下の方法により、上記の各実施例に係る溶射材用粉末を溶射して形成した溶射体と、上記の各比較例に係る溶射材用粉末を溶射して形成した溶射体とについて、剪断接着強度を求めた。
[Shear adhesive strength]
Next, a thermal spray body formed by spraying the thermal spray material powder according to each of the above examples and a thermal spray body formed by thermal spraying the thermal spray material powder according to each of the above comparative examples will be described below. , to determine the shear bond strength.
ブロック状の珪石煉瓦を電気炉に入れて、６００℃まで加熱する。前記珪石煉瓦１片に対して５００ｇの溶射材用粉末を溶射する。溶射の条件は、上述と同様である。溶射時には、耐熱性の型枠で溶射材を吹き付ける領域以外の部分をマスキングし、縦５０ｍｍ、かつ横６５ｍｍの方形の領域に溶射材用粉末を溶射する。溶射により前記領域には、厚み２０ｍｍの溶射体が形成される。溶射体が付着した溶射直後の珪石煉瓦を冷却することなく、６００℃で３時間維持する。この溶射体が付着した珪石煉瓦を試験片とする。この温度管理された試験片を３℃/分の速度で１２００℃まで昇温して、１２００℃で２４時間維持する。その後、１℃/分の速度で６００℃まで徐冷して、６００℃で３時間維持する。６００℃の環境下において、溶射体が付着した珪石煉瓦の位置を固定し、厚み２ｃｍの溶射体の側方から押し棒を当てて、溶射体の接着面を横方向にずれさせる方向に荷重を掛けて、溶射体が破断した時の荷重（Ｎ）を測定した。当該荷重を基に、次式により剪断接着強度（ＭＰａ）を求めた。押し棒による荷重速度は、６８Ｎ/秒である。溶射体の接着面積は、上述の通り、５０ｍｍ×６５ｍｍを平方メートルに換算した値である。
剪断接着強度（MPa）＝破断時の荷重（N）÷溶射体の接着面積（m2）×10-6
A block-shaped silica stone brick is placed in an electric furnace and heated to 600°C. 500 g of powder for thermal spraying material is thermally sprayed onto one piece of the silica brick. The thermal spraying conditions are the same as described above. At the time of thermal spraying, the area other than the area where the thermal spray material is to be sprayed is masked with a heat-resistant mold, and the powder for the thermal spray material is thermally sprayed onto a square area of 50 mm long and 65 mm wide. A 20 mm thick thermal spray is formed in the area by thermal spraying. The silica brick immediately after thermal spraying to which the thermal spraying material adheres is maintained at 600° C. for 3 hours without cooling. The silica brick to which this sprayed material adheres is used as a test piece. This temperature-controlled test piece is heated to 1200° C. at a rate of 3° C./min and maintained at 1200° C. for 24 hours. Then, it is slowly cooled to 600°C at a rate of 1°C/min and maintained at 600°C for 3 hours. In an environment of 600°C, the position of the silica brick to which the thermal spraying body was attached was fixed, and a push rod was applied from the side of the thermal spraying body with a thickness of 2 cm, and a load was applied in the direction to shift the adhesive surface of the thermal spraying body laterally. The load (N) was measured when the sprayed body broke. Based on the load, the shear adhesive strength (MPa) was determined by the following formula. The loading speed with the push rod is 68 N/sec. As described above, the adhesion area of the sprayed material is a value obtained by converting 50 mm×65 mm into square meters.
Shear adhesive strength (MPa) = Load at break (N) ÷ Adhesive area of thermal spray (m 2 ) x 10 -6
［リバウンドロス］
次式により、吹き付けた溶射材のうち前記耐火煉瓦に付着せずに喪失したものの割合、すなわちリバウンドロス（％）を求めた。
Ｒ＝１００－（Ａ÷Ｂ×１００）
ただし、Ｒはリバウンドロス（％）であり、Ａは前記耐火物に対して付着した溶射体の質量（ｇ）であり、Ｂは前記耐火煉瓦に対して吹き付けた溶射材用粉末の総量（ｇ）である。具体的には、Ｂは２０００ｇである。Ａは、溶射体を吹き付けた後の前記耐火煉瓦の質量（ｇ）から溶射体を吹き付ける前の前記耐火煉瓦の質量（ｇ）を差し引くことにより求めた。
[Rebound loss]
The proportion of the sprayed thermal spray material that did not adhere to the firebrick and was lost, that is, the rebound loss (%) was obtained from the following equation.
R = 100 - (A / B x 100)
However, R is the rebound loss (%), A is the mass (g) of the thermal spraying material adhered to the refractory, and B is the total amount (g ). Specifically, B is 2000 g. A was obtained by subtracting the mass (g) of the refractory brick before spraying the thermal spray from the mass (g) of the refractory brick after spraying the thermal spray.
上記の条件でバーナー炉内に設置した前記耐火煉瓦に対して吹付機のランスから溶射材を吹き付ける際に、吹付けた溶射材から発生する粉塵量を目視により観察した。表１において「少」と記載したものは粉塵の発生量が少なく、施工箇所の視認性が良好であったことを示す。表１において「普通」と記載したものは粉塵の発生があるものの、施工箇所を視認することが可能であり、溶射作業の支障にならない程度であったことを示す。表１において「多」と記載したものは粉塵の発生量が多く、施工箇所の視認性が悪化し、溶射作業の妨げとなる程度であったことを示す。 When the thermal spraying material was sprayed from the lance of the sprayer against the refractory bricks installed in the burner furnace under the above conditions, the amount of dust generated from the sprayed thermal spraying material was visually observed. In Table 1, "small" indicates that the amount of dust generated was small and the visibility of the construction site was good. In Table 1, "Normal" indicates that although dust was generated, the applied portion was visible, and it was to the extent that it did not interfere with the thermal spraying work. In Table 1, "high" indicates that a large amount of dust was generated, the visibility of the applied portion was deteriorated, and the degree of hindrance to the thermal spraying work was indicated.
各実施例、各比較例の溶射材用粉末ごとに評価した、溶射材用粉末の反応性、肉盛性、気孔率、焼成後の気孔率、剪断接着強度、溶射体のリバウンドロス、及び粉塵発生量を、表１に示す。なお、表１において、剪断接着強度について２．４６≦と記載した個所は、測定装置の検出限界である２．４６ＭＰａ以上の剪断接着強度を記録したことを示す。 Reactivity, build-up property, porosity, porosity after sintering, shear adhesive strength, rebound loss of thermal spray, and dust evaluated for each powder for thermal spray in each example and comparative example The amount generated is shown in Table 1. In addition, in Table 1, the portion described as 2.46 ≤ for the shear adhesive strength indicates that the shear adhesive strength of 2.46 MPa or more, which is the detection limit of the measuring device, was recorded.
表１の記載から明らかなように、実施例１ないし実施例４の溶射材用粉末により形成された溶射体では、無機質の多孔質粒子を配合していない、中実な硅石の粒子又は中実な珪砂の粒子と金属粒子とのみからなる参考例２の溶射材用粉末により形成された溶射体に比して、肉盛性能が向上しており、効率的に溶射体を形成することができる。実施例１ないし実施例４の溶射材用粉末は、高い肉盛性能とそれによる施工時間の短縮が求められる用途に好適に使用することができる。しかも、実施例１ないし実施例４の溶射材用粉末により形成された溶射体では、リバウンドロスと粉塵の発生量とが小さく抑えられており、剪断接着強度の低下も抑えられていた。 As is clear from the description in Table 1, in the thermal spray bodies formed from the thermal spray material powders of Examples 1 to 4, solid silica particles or solid silica particles were not mixed with inorganic porous particles. As compared with the thermal spraying body formed from the thermal spraying material powder of Reference Example 2, which consists only of silica sand particles and metal particles, the overlaying performance is improved, and the thermal spraying body can be efficiently formed. . The thermal spray powders of Examples 1 to 4 can be suitably used in applications requiring high build-up performance and shortening of construction time. Moreover, in the thermal spray bodies formed from the thermal spray material powders of Examples 1 to 4, the rebound loss and the amount of dust generated were kept small, and the decrease in shear bond strength was also suppressed.
嵩比重が小さい無機質の多孔質粒子を配合した比較例４の溶射材用粉末により形成された溶射体では、溶射機中を搬送する過程で多孔質粒子が砕けて、溶射材用粉末を溶射時に粉塵が多量に発生して、溶射作業の妨げとなった。実施例１ないし４の溶射材用粉末では、溶射時に発生する粉塵は少なく、溶射作業を効率的に行うことができた。 In the thermal spraying body formed from the thermal spraying material powder of Comparative Example 4, in which inorganic porous particles having a low bulk specific gravity are blended, the porous particles are crushed in the process of being conveyed in the thermal spraying machine, and the thermal spraying material powder is broken during thermal spraying. A large amount of dust was generated and interfered with the thermal spraying work. The powders for thermal spraying materials of Examples 1 to 4 generated little dust during thermal spraying, and the thermal spraying work could be carried out efficiently.
表１の記載から明らかなように、比較例１ないし比較例４に係る溶射材用粉末においては、剪断接着強度やリバウンドロスが悪化するものがある。実施例１ないし実施例４に係る溶射材用粉末においては、無機質の多孔質粒子を配合していない、中実な硅石の粒子又は中実な珪砂の粒子を含む参考例２の溶射材用粉末に比して、剪断接着強度の低下が抑えられ、リバウンドロスが低減されることがわかる。 As is clear from the description in Table 1, some of the thermal spray powders according to Comparative Examples 1 to 4 deteriorated in shear adhesive strength and rebound loss. In the thermal spraying powders according to Examples 1 to 4, the thermal spraying powder of Reference Example 2 containing solid silica particles or solid silica sand particles, which does not contain inorganic porous particles. It can be seen that the decrease in shear bond strength is suppressed and the rebound loss is reduced compared to .
硅石煉瓦屑を使用した溶射材においても、上記と同様の効果が確認された。表１に示したように、実施例５の溶射材用粉末により形成された溶射体では、無機質の多孔質粒子を配合していない、中実な硅石の粒子又は中実な珪砂の粒子と金属粒子とのみからなる参考例１の溶射材用粉末により形成された溶射体に比して、肉盛性能が向上しており、効率的に溶射体を形成することができる。実施例５の溶射材用粉末は、高い肉盛性能とそれによる施工時間の短縮が求められる用途に好適に使用することができる。しかも、実施例５の溶射材用粉末により形成された溶射体では、リバウンドロスと粉塵の発生量とが小さく抑えられており、剪断接着強度の低下も抑えられていた。
A thermal spraying material using silica brick scrap was also confirmed to have the same effects as above. As shown in Table 1, in the thermal spray body formed from the powder for thermal spray material of Example 5, solid silica particles or solid silica sand particles and metal As compared with the thermal spraying body formed from the thermal spraying material powder of Reference Example 1, the thermal spraying performance is improved, and the thermal spraying body can be efficiently formed. The thermal spray powder of Example 5 can be suitably used for applications requiring high build-up performance and shortening of construction time. Moreover, in the thermal spray body formed from the powder for thermal spray material of Example 5, the rebound loss and the amount of dust generated were kept small, and the decrease in shear adhesive strength was also suppressed.
Claims (1)
当該溶射材用粉末は、珪石の粒子又は珪砂の粒子４０～８０質量％と、金属粒子８～２２質量％と、無機質の多孔質の粒子３～３８質量％と、マグネシウムの酸化物を含む粒子とを含有し、
前記珪石の粒子又は珪砂の粒子は、シリカを９０質量％以上含有し、
前記金属粒子は、金属Ｓｉを９０質量％以上含むものであり、
前記多孔質の粒子は、ＪＩＳＲ２２０５に準拠して求めた嵩比重が０．５～１．５であり、シリカの含量が５０～８５質量％であり、アルミナの含量が５～２５質量％であり、カルシア、マグネシア、酸化鉄、酸化ナトリウム、及び酸化カリウムからなる群より選ばれる１種以上の無機化合物を含有するものである、溶射材用粉末。
A powder for thermal spraying used in a thermal spraying method in which a mixture containing silica stone particles or silica sand particles and metal particles is mixed with oxygen, and the mixture is melted by the oxidation exothermic reaction of the metal particles and sprayed onto an object to be applied. can be,
The thermal spray powder contains 40 to 80% by mass of silica particles or silica sand particles, 8 to 22% by mass of metal particles, 3 to 38% by mass of inorganic porous particles, and particles containing magnesium oxide. and
The silica stone particles or silica sand particles contain 90% by mass or more of silica,
The metal particles contain 90% by mass or more of metal Si,
The porous particles have a bulk specific gravity determined in accordance with JISR2205 of 0.5 to 1.5, a silica content of 50 to 85% by mass, and an alumina content of 5 to 25% by mass. , calcia, magnesia, iron oxide, sodium oxide, and potassium oxide.
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| 遠藤善康、竹並潤哉，山口浩史，藤森裕章、西岡厚志: "溶射補修技術の補完", 耐火物, vol. 72, no. 9, JPN6022011501, 1 September 2020 (2020-09-01), pages 357 - 363, ISSN: 0004905417 * |
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