JPH01138093A - 溶加材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の利用分野］ 本発明は、例えば、耐蝕材料として多用されているクロ
ム材又は高クロム合金等のクロム系金属材料を母材（以
下クロム系母材と称する）の補修、溶接等に用いる溶加
材に関する。

［従来の技術］ 一般に耐蝕材料として用いられているクロム系母材の溶
接等においては、対象となる母材と概ね同質の溶加材が
使用されている。

クロム系母材の、クロムのマトリックス中には、数百Ｐ
ＰＭの炭素が不可避不純物として存在しているが、この
ような炭素の存在は、クロムの機械的性質に極めて悪影
響を及ぼす。

更に母材の溶接等の高温処理により、急加熱、急冷却さ
れる処理部は、その激しい温度変化により歪みを受けて
硬化し、間部の割れを引き起こすなどして、健全な処理
部が得られなかった。

前述のとうり、クロム系金属母材は、その優れた耐蝕性
から各種の構造物等の材料として多用されており、従っ
て、溶接等の高温処理を伴なう機会も多く、上述のよう
な機械的性質の劣化は、致命的な欠陥となる場合がある
。

［問題を解決するための手段］ 本発明はかかる問題点を解消し、母材と同等の機械的特
性を有する補修部、溶接部を得ることのできるクロム系
の溶加材を提供するものである。

即ち、本発明は、元素記号で表されるＮｂ及び／又はＴ
ａを０．０１％（重量％以下同じ）ないし８％を含有し
、残部が実質的にクロムからなる溶加材に関するもので
ある。

本発明における溶加材はクロムが主構成成分で、これに
成る種の金属元素、即ちＮｂ及び／又はＴａを添加して
構成したことが特徴である。

ここで用いる金属元素の量は、溶加材全体の０．０１％
ないし８％である。しかし、添加金属元素の種類により
若干の違いはあるが、その量が０．０５％〜５％か特に
好ましい。

添加金属元素の含有量が０．０１％より少ないと、前記
した金属添加による十分な効果が期待できず、又、８％
より多いとこれを用いて溶接等を行なう際、添加金属元
素が母材に与える歪が大きくなり、溶接部等の組成が著
るしく変化し、間部が脆化することがあるので好ましく
ない。

本発明で、添加金属として用いる金属は前述のとうり夫
々単独で用いてもよく、又、２種混合して用いても良い
。しかし、本発明の効果を期待する上では、一種類の添
加で充分である。

炭素は、前述のとうり不可避不純物として母材を構成す
るクロムのマトリックス中に存在していおり、クロム系
母料の溶接時等の溶融状態に於いての影響が顕著である
。

しかし、本発明の溶加材を用いると、溶加材中に含まれ
ているＮｂ、　Ｔａか母材の溶融部に混入し、クロム炭
化物として母材中に存在している炭素が、その標準生成
自由ネルギー（ΔＧ’　ｆ’）の相違により、Ｎｂ、　
Ｔａと反応し、その結果、クロム母材中の炭素の濃度が
極めて低い、即ち、溶接割れ等の発生し難い処理部が得
られるものである。

本発明の溶加材の作成方法は不純物元素の混入が防止で
きる方法であればいかなる方法でもよく、溶融成形法、
焼結成形法ともに可能である。

しかしながら溶融成型法は、対象物の冷却時の条件によ
り溶融に用いたルツボ内で成分の偏析が生ずるおそれが
あるので、焼結成形法で作製することが望ましい。又、
焼結成形法により溶加材を作製する場合には、これに添
加する元素がクロム中に十分に分散することが必要であ
る。そのためには、アーク溶解等により原料金属クロム
と添加元素の母合金を先ず作製し、次いでこの母合金粉
末と残余の金属クロム粉末を混合し成形することが望ま
しい。

本発明の焼結成形法の一例としては、先ず、添加元素を
加えた金属クロム粉末を用い、アーク溶解によりこれ等
の母合金のインゴットを作製し、これを粒径１〜０．０
１ｍｍ程度に粉砕し合金粉末を得る。ここで原料の金属
クロム粉末は高純度の物（例えば純度９９．９％以上の
物）を用い、又得られる合金粉末の内、比較的活性の高
い、粒度径０．０１ｍｍ以下の微粉末は除去することに
より、溶加材作製時のこれらに付随する不純物の混入を
防ぐことが望ましい。

次いで、この合金粉末を粒径１〜０．０１ｍ＋ｎ程度の
残余の金属クロム粉末と混合する。この際の両者の混合
割合を調整することにより、溶加材の中の添加元素の量
を調節する。

得られた混合粉末をカプセルに真空封止し、高温高圧処
理することにより焼結体を得る。ここで用いるカプセル
の種類は特に限定しないが、鉄、タンタル、チタン、ス
テンレススチール製のものが用いられる。

前記高温高圧処理は、圧力は２００Ｋｇ／ｃｍ２以上で
行えば良いが、特に５００Ｋｇ／Ｃ［ｎ２以上で行うこ
とが望ましく、又、温度は５００℃以上融点未満で行え
ば良いが、焼結を促進させるためには１０００°Ｃ以上
融点未満で行うことが望ましい。

この際の保持時間は特に限定しないが３０分以上行うこ
とが望ましい。

このようにして得た焼結体を求められる形状に加工する
ことにより、本発明の溶加材を得る。

溶加材の特に複雑な形状が要求される場合にはワイヤー
カット等で加工することが望ましい。

本発明の溶加材はあらゆる溶接手段に適用可能で、例え
ば　各種アーク溶接、電子ビーム溶接、抵抗溶接等に適
用できる ［発明の効果］ 本発明を用いてクロム系金属母材の補修、溶接等の高温
処理を行なっても、処理部分の機械的性質の低下が見ら
れず、母材と同等の利質を保持したものとなる。

［実施例］ 以下に本発明を実施例により更に具体的な説明をするが
、本発明は以下の実施例に同等限定されるものではない
。

実施例１〜５比較例１〜４ 溶加々３の製法 表１に示すような高純度の粒径約０．０５ｍｍの金属ク
ロム粉３１ｇに、純度９９．９９％、粒径約０．［１５
ｍｍのＮｂ粉末９ｇを加え十分に撹拌混合し、アーク溶
解により溶融し、ボタン状の塊を得た。

この塊をステンレススチール製の歯を持つスタンプミル
により粉砕し粒径約０．０５ｍｍの合金粉末を得た。

この合金粉末に前述の金属クロム粉１９６０ｇと十分に
混合し混合粉末を得た。この混合粉末をステンレス製容
器に真空封止し、１２５０℃、１８５０　Ｋｇ／ｃｍ２
で６０分間高温高圧処理を行ない焼結体を得た。

この焼結体をワイヤーカットで縦２ｍｍ５横２ｍｍ。

長さ２００ｍｍに切出しＮｂ含有量が０．４５％の棒状
の溶加材を得た。

更に、純度９９．９９％のＴａ粉末を用い、上記と同様
にして、表−３に示した組成の溶加材を得た。

溶接試験 上記の方法で得られた溶加材を用いて、タングステン　
イナート　ガス（ＴＩＧ）溶接（第一図）試験を行なっ
た。対象とした溶接母材は、表−２に示した組成をのち
のを使用した。

溶接は、は端部に開先加工部２を備えた溶接母材１に、
酸化トリチウムを２％含有した直径３闘のタングステン
電極３を配設し、この電極を母材の開先加工部に近接さ
せ正極性の直流電源による１７０Ａの溶接電流により母
材１と電極３の間に電弧を発生させ、電極を囲むガスノ
ズル４によりアルゴン等の不活性ガスを溶接する部位に
吹付けて大気の影響を排除し、電弧により溶加材を溶か
し開先加工部に沿って溶着させた。

上記の溶接により得られた溶接部の機械的性質は引張り
試験等により評価した。結果を表−３に示した。

又、比較例として、表−２に示した組成の金属クロムの
みの、ＮｂＸＴａを表−３に示した全含有した溶加材を
上記したと同様の方法で作製し、上記と同様に溶接試験
及び性能試験を行なった。その結果を表−３に併せて示
した。

表−３に示した結果から、溶接母材と同質の溶加材（比
較例１）を用いた場合、引張り強度及び伸びは本発明の
を用いた場合に比べ極めて低いことが判る。又、添加元
素の含有量かい０．０１％未満の場合、添加金属添加に
よる効果か少なく、同含有量が８％より多い場合添加金
属の影響が著るしく現れ、溶接部の塑性変形能は低下す
ることが判る。

尚、引張強度、伸びはＪＩＳに規定する方法で測定した
。

【図面の簡単な説明】

第１図　ＴＩＧ溶接を示すの概略図である。 図中１は溶接母材、２は開先加工部、３はタングステン
電極、４はガスノズル、５は溶加材を夫々示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　元素記号で表されるＮｂ及び／又はＴａを０．０１重
   量％ないし８重量％含有し、残部が実質的にクロムから
   なる溶加材。