JPH01230759A

JPH01230759A - 溶射用複合粉末

Info

Publication number: JPH01230759A
Application number: JP33408287A
Authority: JP
Inventors: Nobuhiko Kawamura; 河村　伸彦; Yoshio Machida; 町田　芳雄
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Resonac Holdings Corp
Priority date: 1987-12-29
Filing date: 1987-12-29
Publication date: 1989-09-14
Also published as: JPH0317899B2

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】

（産業上の利用分野）本発明は複合粉末に係り、特に耐摩耗性、耐食性、耐熱
性、硬度などの特性を必要とする材料に適する溶射用複
合粉末に関するものである。（従来の技術及び解決しようとする問題点）従来、耐摩
耗性、耐食性、耐熱性、硬度などの特性を必要とする材
料に用いられている溶射用粉末には、（イ）　　Ｃｒ、ＳＬ、Ｂ、Ｃ及びＦｅを含むＮｉ基若
しくはＣｏ基の自溶性合金、（ロ）　炭化クロム（以下、Ｃｒ、Ｃ２と記す）乃至炭
化タングステン（以下、ＷＣと記す）とＣｏとを焼結又
は電融後破砕した粉末と、Ｃｒ、ＳＬ、Ｂ、Ｃ及びＦｅ
を含むＮｉ基若しくはＣｏ基の自溶性合金とを混合した
混合粉末、等がある。しかし、上記粉末は、それぞれの目的に対して成る程度
の機能を発揮するものであることは認められているもの
の、以下に示すような不都合若しくは欠点を有している
。すなわち、上記粉末のうち、（イ）の自溶性合金からな
る粉末は耐摩耗性及び硬度の面で不充分である。また、
（ロ）の混合粉末は、溶射中及び溶射機へ粉末送給する
過程で自溶性合金とＣｒ、Ｃ２又はＷＣとが粒度差や比
重差等により分離現象が生ずることから、皮膜中で成分
偏析を起こし易く。しかもＣｒ、Ｃ２やＷＣの付着歩留りが低く、多孔質の
皮膜となる等の欠点がある。本発明は上記従来技術の欠点を解消し、生成皮膜が均−
性及び緻密性に富み、且つ優れた耐摩耗性、耐食性、耐
熱性、硬度などを実現するし得る溶射用粉末を提供する
ことを目的とするものである。（問題点を解決するための手段）前記目的を達成するため、本発明者は、所望の特性を具
備した粉末を得るへく扮末絹成、性状、製造法等につい
て多面的に研究を東ねた結果、金属相中に硬質粒子が均
一に分散しているだけではなく、硬質粒子と金属相の一
部とが部分的に溶融反応して結合した新規な複合構造を
有する複合粉末を得ることに成功したものである。すなオ〕ち、本発明は、要するに、粒径Ｊ〜１００μｍ
の硬質粒子１０〜５０ｖｏｌ％とマトリックス合金相で
ある金属相９０〜５０ｖｏｌ％からなる複合粉末粒子に
おいて、硬質粒子と金属相の一部が部分的に溶融反応し
て結合しており、且つ硬質粒子が金属相中に均一に分散
していることを特徴とする溶射用腹合粉末を要旨とする
ものである。以下に本発明を更に詳細に説明する。本発明における７トリプレス合金相（金属相）は。特に材質は制限されない。例えば、Ｃｒ、ＳＬ、Ｂ、Ｃ
等を含むＮ５基又はＣｏ基の自溶性合金、或いはこれに
Ｆｅが含むＮｉ基又はＣｏ基の自溶性合金とすることが
できる。また、この自溶性合金のほか、金属Ｃｒ、　Ｆ
ｅ−Ｃｒ、金、＠Ｓｉ、　Ｆｅ−５ｉ、金ＪＯＢ、Ｎ１
−Ｂ、金属Ｎｉ、Ｆｅ−Ｎｉ、　Ｎｉ−Ｃｒ、金属ＣＯ
などを用いることができる。また、分散させる硬質粒子としては炭化クロム。炭化タングステンなどを用いることができる。か＼る金属相と硬質粒子は所定の割合で配合されている
必要があり、粒径１〜１００μｍの硬質粒子１０〜５０
ｖｏｌ％、金属相９０〜５０ｖｏｌ％の範囲とするのが
好ましい。この範囲外の割合及び粒径で配合した場合に
は溶射用粉末としての諸特性、すなわち、耐摩耗性、耐
食性、耐熱性、硬度の少なくともいずれかが不充分とな
る。なお、本発明の複合粉末は、主として粉末式フレーム溶
射又はプラズマ溶射に使用するため、粒径は１５０〜４
４μｍ、好ましくは１２５〜２０μｍとするのが適当で
ある。複合粉末の好ましい組成を例示すれば、以下の■、■の
とおりである。（ｆ）　　Ｃｒ：１６〜４２ｔｚｔ％、　Ｓｉ：１．４
−４．５ｗｔ％、Ｂ：１．４〜４．５νｔ％及びＣ：１
．４〜５．１ｗｔ％を含み、残部がＮｉ、Ｃｏ及びＦｅ
のうちの１種又は２種以上からなる組成であって、炭化
クロムと自溶性合金の金属相からなる複合粉末。 ■　Ｃｒ：４〜２０ｗｔ％、Ｓｉ：１．０〜４．５ｔｙ
ｔ％、Ｂ：１．０〜４．５υｔ％、Ｃ：０．７〜３．９
讐ｔ％及びＷ：９〜４７ｗｔ％を含み、残部がＮｉ、Ｃ
ｏ及びＦｅのうちの１種又は２種からなる組成であって
、炭化タングステンと自溶性合金の金属相からなる複合
粉末。このような金属相と硬質粒子からなる本発明の複合粉末
は、金属マトリックスに硬質粒子が一部溶融反応した状
態で分散した複合合金粒子からなるものである。この複
合粉末の各粒子の組織は、例えば、硬質粒子として炭化
タングステンを用いた場合には第１図に示すように、ま
た炭化クロムを用いた場合には第２図に示すように、い
ずれも金属相２に硬質粒子３が均一に分散し、しかも金
属相２と硬質粒子３との界面には部分的に溶融相４が生
成した複合構造を呈している。このような複合構造の粉末は、第３図に示す従来品の如
く自溶性合金粉末５と炭化クロム粉末６とのＢなる混合
態様のものとは全く異なったものであり、また、第４図
に示す他の従来品の如く自溶性合金粉末５の表面に有機
又は無機のバインダーを用いて炭化クロム粉末６をコー
ティングすることにより複合化したものとも異なった構
造のものである。本発明の複合粉末は、金属マトリックスにカーバイトを
一部反応させ複合化した状態となっているため、従来の
ように、自溶性合金粉末とカーバイト粉末とを単に混合
したものや、バインダーを用いて造粒複合化したものを
用い溶射して得られるた溶射皮膜に絞入で、遥かに優れ
た均一性、緻密性、耐摩耗性等を具備している。このように優れた品質の複合粉末は、例えば、金属又は
合金粉末と硬質粒子とを適宜割合で混合調整乃至造粒し
た原料粉末をプラズマアーク中で溶解し、冷却ロール面
上で急冷して複合金属急冷薄帯に加工した後、粉砕、分
級して得られる。或いは、プラズマアーク中で金属又は
合金粉末を溶融して、低速回転している冷却ロール面上
に溶融プールを形成し、この溶融プール中に該プールが
冷却する前に硬質粒子を供給し、急冷して、複合金属急
冷薄帯を形成し、これを同様にして粉砕、分級しても得
られる。（実施例）次に本発明の実施例を示す。失旌桝工第１表に示す組成のＮｉ基自溶性合金８５重量部に対し
て、純度９９％以上のＣｒ、Ｃ２１，５重量部を撹拌混
合した原料粉末をプラズマアーク中で溶解し、これをプ
ラズマ１−−チ下方に配置した冷却ロールのロール面上
で急冷して複合金属急冷薄帯に加工した後、粉砕、分級
（整粒）して溶射用複合合金粉末を得た。得られた複合合金粉末の組成及び粒度を第２表に示す。次に、上記複合合金粉末を溶射材として使用して、第４
表に示す溶射条件で溶射皮膜を作成し、その後、第４表
に示す条件でヒューズイング（溶融）処理したものを試
験片とし、硬度（Ｈν）を測定すると共に入超式摩耗試
験（ＷＳ）を実施し、皮膜特性を評価した。それらの結
果を第３表に示す。なお、硬度の測定については、通常の鋼材」二に厚さ０
　、３　ｍｍに溶射、ヒューズイング処理し、切断後研
磨し、松沢精機■製の微小硬度計ＤＭＨ−２型にて荷重
３００ｇで断面硬度■−■ν（０，３）を測定した。また、入超式摩耗試験については、通常の鋼板上に厚さ
０．３〜０．５ｍｍに溶射、ヒューズイング処理した後
、溶射皮膜表面を機械加工及びラッピング加工によりＪ
ＩＳ規格０．５Ｓの表面粗度に仕上げ、大館式摩耗試験
機を使用して摩耗試験をした。試験条件は、相手材５Ｕ
Ｊ−２（軸受鋼）、荷重１８．９ｋｇ、Ｉ’？、擦速度
０．９ｍ／ｓ、摩擦距離６００ｍ、潤滑油使用せず、の
条件とした。失几粁Ａ第１表に示す組成のＣＯ基自溶性合金８５重量部に対し
て、純度９９％以上のＣｒ３Ｃ２１５ｆｆｌ量部を撹拌
混合した原料粉末を使用して、実施例１と同一の製造法
により溶射用複合合金粉末を得た。得られた複合合金粉末の組成及び粒度を第２表に併記す
る。次に、上記複合合金粉末を溶射材として使用して、実施
例１と同一条件にて溶射評価した。その結果を第３表に
併記する。炎九吐１第１表に示す純度又は組成の素金属（金属Ｃｒ、金属Ｓ
ｉ、ＮｉＢ合金、金属Ｎ１）８５重量部に対して、純度
９９％以上の０ｒ３Ｃ２１５重量部を７トライターにて
混合粉砕し、この粉末にバインダー（レジトップ：フェ
ノール５〜１０％及びメタノール３０〜４０％含有）を
６重量部添加し、ヘンシェルミキサーにて造粒すること
により得た粉末を原料とし、実施例１と同一の製造法に
より溶射用複合合金粉末を得た。得られた複合合金粉末
の組成及び粒度を第２表に併記する。次に、上記複合合金粉末を溶射材として使用して、実施
例１と同一条件にて溶射評価した。その結果を第３表に
併記する。反１１Ｆ第１表に示す組成のＮｉ基出自溶性合金１００重量部単
味）を使用して、実施例１と同一条件にて溶射評価した
。その結果を第３表に併記する。朋較貫又第１表に示す組成のＮｉ基自溶性合金８５重徴部に対し
て、純度９９％以上のＣｒ３Ｃ２１５重量部を単に混合
した粉末を使用して、実施例１と同一条件にて溶射評価
した。その結果を第３表に併記する。ル絞槻Ａ第１表に示す組成のＣｏ基自溶性合金８５重量部に対し
て、純度９９％以上のＣｒ３Ｃ２１５重量部を単に混合
した粉末を使用して、実施例１と同一条件にて溶射評価
した。その結果を第３表に併記する。

【以下余白】第４表第３表から明らかなとおり、本発明の実施例１〜３は、
いずれも高硬度で耐摩耗性の優れた皮膜が得られている
。一方、比較例１〜３はいずれも硬度が低く、耐摩耗性
が劣っている。特に、自溶性合金に硬質粒子を分散させ
た場合（比較例２．３）、硬質粒子を含まない比較例１
よりも硬度は一応改善されるものの、単に硬質粒子が混
合されているだけであるので、耐摩耗性は殆ど改善され
ていない。なお、上記各実施例で得られた複合合金粉末の粒子断面
を組織観察したところ、７１−リプレス金属相にＣｒ５
Ｃｚ粒子が均一に分布し、両者の界面部分的に溶融相と
認められる状態が観察された。（発明の効果）以上詳述したように、本発明の複合粉末は、金属相に硬
質粒子が均一に分散していると共に硬質粒子と金属相の
一部が部分的に溶融反応して結合しているので、これを
用いて溶射して得られる皮膜は優れた耐摩耗性、耐食性
、耐熱性、硬度等の皮膜特性を具備することが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はそれぞれ本発明において硬質粒子を
分散させた複合粉末の個々の粒子の組織を示す説明図で
、第１図は炭化タングステンを分散させた場合を示し、
第２図は炭化クロムを分散させた場合を示し、第３図は及び第４図は従来の混合粉末の態様を示す説明
図で、第３図は炭化クロム粉末と自溶性合金を混合した
場合を示し、第４図はバインダを用いて自溶性合金粉末
の表面に炭化クロム粉末をコーティングし造粒複合した
粉末の場合を示している。１・・・複合合金粉末、２・・・金属相、３・・・Ｃｒ
、Ｃｚ又はＷＣ粉末、４・・・表面溶融相、５・・・自
溶性合金、６・・・炭化クロム。特許出願人　　昭和電工株式会社代理人弁理士　中　　村　　　尚第１図５０戸第２図５０、ｕ市

Claims

【特許請求の範囲】

（１）粒径１〜１００μｍの硬質粒子１０〜５０ｖｏｌ
％とマトリックス合金相（以下、金属相と略す）９０〜
５０ｖｏｌ％からなる複合粉末粒子において、硬質粒子
と金属相の一部が部分的に溶融反応して結合しており、
且つ硬質粒子が金属相中に均一に分散していることを特
徴とする溶射用複合粉末。
（２）前記複合粉末は、Ｃｒ：１６〜４２ｗｔ％、Ｓｉ
：１．４〜４．５ｗｔ％、Ｂ：１．４〜４．５ｗｔ％及
びＣ：１．４〜５．１ｗｔ％を含み、残部がＮｉ、Ｃｏ
及びＦｅのうちの１種又は２種以上からなる組成を有し
、且つ炭化クロム（Ｃｒ＿３Ｃ＿２）と自溶性合金の金
属相とからなる特許請求の範囲第１項記載の溶射用複合
粉末。
（３）前記複合粉末は、Ｃｒ：４〜２０ｗｔ％、Ｓｉ：
１．０〜４．５ｗｔ％、Ｂ：１．０〜４．５ｗｔ％、Ｃ
：０．７〜３．９ｗｔ％及びＷ：９〜４７ｗｔ％を含み
、残部がＮｉ、Ｃｏ及びＦｅのうちの１種又は２種以上
からなる組成を有し、且つ炭化タングステンと自溶性合
金からなる特許請求の範囲第１項記載の溶射用複合粉末
。