JPH02159359A

JPH02159359A - 高エネルギー溶射用クロム炭化物−メタル複合粉末

Info

Publication number: JPH02159359A
Application number: JP31312288A
Authority: JP
Inventors: Yuji Fukuda; 祐治福田
Original assignee: Babcock Hitachi KK
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 1988-12-12
Filing date: 1988-12-12
Publication date: 1990-06-19
Anticipated expiration: 2013-07-02
Also published as: JP2770968B2

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〕本発明はクロム炭化物−メタル複合粉末に関し、さらに
詳しくは高エネルギー溶射法の溶射材料として好適なり
ロム炭化物−メタル複合溶射材料に関する。

〔従来の技術］従来、材料の耐食性や耐摩耗性の向上を目的として、材
料の表面にこれらの諸性能に優れた材料を溶射する方法
が知られている。特に石炭焚ボイラの伝熱管、バーナイ
ンペラ、ガスタービン部品などにおいては、高温で使用
されるため、前記耐食性や耐摩耗性の他、耐熱性および
高温における耐食性が必要であり、耐熱性、耐食性およ
び耐摩耗性に優れたクロム炭化物とメタルの複合粉末に
よる溶射が行われている。

前記溶射材料であるクロム炭化物としては、Ｃｒ３　ｃ
Ｚ　、Ｃｒ７ＣＩ　、ＣｒｚｘＣ６の３種類があるが、
最も高い硬度を有するＣｒ、、Ｃｚが一般的に使用され
、またメタルとしては、耐熱性に優れたＮｉ　（８０重
量％）とＣｒ　（２０重量％）の合金が一般的に使用さ
れている。また前記粉末の混合率は、一般にクロム炭化
物が８０〜７５重量％である。混合粉末の形態としては
、炭化物とメタルを機械的に混合したもの、炭化物とメ
タルを焼結した複合粉末およびバインダーで結合させた
複合粉末が実用化されている。これらのうち皮膜中のク
ロム炭化物の分布の均一さを向上させるためには複合粉
末のほうが好適である。

溶射材料の溶射方法としては、（１）プラズマ溶射法、
（２）高エネルギー溶射法（酸素−アセチレンの爆発エ
ネルギーを利用した爆発溶射、超音速強化ガス溶射法等
）が利用されている。

溶射皮膜が耐熱性、耐食性および耐摩耗性を長時間にわ
たって安定に発揮するためには、溶射皮膜中の気孔が少
なく、粒子間の結合力が強く、さらに母材と溶射被膜の
密着力が高いことが必要である。母材と溶射皮膜の密着
性は、溶射時の粒子速度が速いほど向上するため、前記
溶射方法のうち高粒子速度が得られる爆発溶射法が有効
な方法である。

また溶射によって強固な皮膜、すなわち気孔が少なく、
粒子間の結合力が強い被膜を得るためには、溶射材料を
溶融または半溶融状態で被溶射材の表面に付着させ、粒
子同士を強固に結合させる必要がある。しかしながら、
爆発溶射の場合のガス温度は、酸素−アセチレンガスの
混合比を変化させて調節されるが、最高でも約３０００
°Ｃ程度であり、また粒子速度はマツハ２〜３と高速で
ある。従って、粒子が高温に保持される時間が短（、ま
た−船釣に市販されている溶射材料の粒度分布の幅が広
いため、すべての粒子を溶融するのは困難であり、一部
の粒子、特に高融点で低熱伝導のクロム炭化物は未溶融
のままで被溶射物表面に付着する。その結果、溶射皮膜
中の粒子間の結合力が弱くなり、皮膜中に多数の気孔が
発生し、強固な皮膜が得られないという問題がある。

一方、特開昭６０−７７９６８号公報には、炭化クロム
８０〜９５重量％とニクロム２０〜５重量％の混合粉末
を２７０メソシユ（５３μｍ）以下としてプラズマ溶射
すると優れた耐摩耗性を有する被膜が得られることが示
され、また、特開昭５９−６４７６６号公報には、溶射
材料として、セラミンクス粒子と金属とが機械的に噛合
って一体結合（混合・粉砕結合）した粒子またはそれを
バインダーで造粒した粒子（５〜１２０μｍ）を用いる
と緻密な被膜が得られることが示されている。しかしな
がら、高エネルギー溶射による場合は特に溶射温度がプ
ラズマ溶射に比べて低いため、粉末特にクロム炭化物の
未溶融分が多くなり、密着性および粒子間結合力が不充
分で耐摩耗性に劣り、被膜の気孔率が高く、均一な被膜
が得られないという欠点がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の目的は、前記従来技術の問題を解決し、高エネ
ルギー溶射法における溶射材料のすべての粒子が周囲に
溶融部を有する状態で被溶射面に付着することができ、
気孔率が小さく均一な被膜を得ることができるクロム炭
化物−メタル複合粉末を提供することにある。

〔課題を解決するための手段］本発明者らは、」上記従来技術の問題を鋭意検討した結
果、クロム炭化物−メタル複合粒子を構成するクロム炭
化物粒子およびメタル粒子の粒径分布を一定の範囲に制
限し、さらにクロム炭化物−メタル複合粒子の粒径分布
も一定の範囲に制限し、単独で存在するクロム炭化物を
減少させることによ・って気孔率の小さい均一な被膜が
得られることを見出し、本発明に到達した。

すなわち、本発明のクロム炭化物−メタル複合粉末は、
クロム炭化物粒子およびメタル粒子の混合物からなる炭
化物−メタル複合粉末において、前記クロム炭化物粒子
の粒径が１０μｍ以下、前記メタル粒子の粒径が２０μ
ｍ以下であり、かつ混合物の結合粒子が５〜４０μｍで
あることを特徴とする。

本発明に用いられるクロム炭化物粒子としては、Ｃｒ、
Ｃ，、Ｃｒ、Ｃ，およびＣｒ、、Ｃ６の少なくとも１種
が用いられるが、特にＣｒ、Ｃ，が好ましい。

本発明に用いられるメタルとしては、Ｎｉ８０重量％と
Ｃｒ２’０重量％の合金が好ましいが、その他にＮｉ５
０重量％とＣｒ５０重量％の合金やＦｅ−Ｃｒ合金など
も用いることができる。またより耐高温腐食性を向上さ
せるために上記合金にＡ２、Ｓｉ、Ｙ等を単独または併
用して添加することもできる。

前記クロム炭化物粒子径は１０μｍ以下、またメタル粒
子径は２０μｍ以下とする必要がある。

この範囲以外では、高エネルギー溶射による場合、皮ｎ
り中に未溶融粒子が多くなり、被膜の気孔率か高く、粒
子間の結合力が弱（なる。

前記クロム炭化物粒子およびメタル粒子の混合率は、好
ましくはクロム炭化物が８０〜７５重景％で重量。また
該混合物を結合する方法としては、（１）混合物を例え
ば１０００°Ｃで焼結する方法、（２）バインダーで結
合させる方法などがある。ダインダーで結合する際は、
溶射温度で完全に分解揮散する有機系バインダー、例え
ばポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、エ
チルセルロース等が用いられる。該バインダーによる方
法の場合は、クロム炭化物が単独で存在する可能性は少
ないので粉末の複合方法としては好ましいが、粒子同士
の結合力が焼結粉砕法と比べて弱いため、使用条件によ
って適宜選択することが好ましい。

混合物の結合粒子の粒径は、溶射材料すべての粒子を溶
融または半溶融状態とする観点から、５〜４０μｍ、好
ましくは最小粒子径を５〜１０，１／ｍ、最大粒子径を
２０〜４０μｍとする必要がある。

Ｃ作用〕クロム炭化物粒子とメタル粒子の複合材料の溶融性を改
善するためには粒子を微細にする必要があるが、この際
、両者の融点および熱伝導性に差があるため、高融点で
低熱伝導性のクロム炭化物粒径を小さくし、低融点で高
熱伝導性のメタル粒径をクロム炭化物より大きくするこ
とによって、これらを均一に溶融させることができる。

またクロム炭化物は単独で存在するよりも、メタルと結
合していたほうが溶融特性は向上する。

本発明になる溶射粉末は、メタルとクロム炭化物が適切
な粒径で結合しているため、通常の溶射条件でクロム炭
化物およびメタルは溶射中に溶融または半溶融の状態で
被溶射物の表面に付着することができ、皮膜中の粒子間
の結合が強固になる。

Ｃ実施例〕以下、本発明を実施例により詳しく説明する。

実施例■〜５Ｃｒ３Ｃｚ粉末および８０重量％Ｎｉと２０重量％Ｃｒ
との混合粉末をそれぞれミルで粉砕し、これらの粉末を
第１表に示す１次粒子径に分級した後、両方の粉末を重
量比で７５　：　２５になるように混合し、１０００℃
で焼結させ、これを再粉砕し、第１表に示す造粒粒子径
に分級した。この。

溶射材料わ）末を下記条件で爆発溶射法により鋼板表面
に溶射し、厚さ０．３　ｍｍの溶射皮膜を形成した。

酸素流量　　　：３５１／ｍｉｎアセチレン流量：３０１／ｍｉｎ溶射粉末供給ｆｆｉ：　１０ｍｇ／ｓ　ｅ　ｃ形成され
た溶射皮膜について、断面のビッカース硬度Ｈｖ３゜。

（荷重３００ｇ）の測定および断面の気孔率の測定を行
なった。その結果を第１表に示した。

比較例１および２市販のＣｒ、、Ｃ，−Ｎｉ　　（８０重量％）・Ｃｒ（
２０重量％）複合粉末（粒径：１０〜４４μｍ）、およ
び市販のＣｒ、、Ｃｚ粉末（粒径：ｌＯｐｍ未満）とＮ
ｉ　　（８０重足％）−Ｃｒ　（２０重量％）粉末（粒
径：２０μｍ未満）を機械的に混合した粉末をそれぞれ
実施例１と同様にして溶射皮膜を形成し、同様の測定を
行なった。その結果を第１表に示す。

第　　　１　　　表これらの結果から、本発明による溶射材料粉末を使用し
た溶射皮膜は、従来の溶射材料粉末を使用し場合に比べ
て硬度が高く、気孔率が低く緻密で強固であることが示
された。

第１図および第２図は、それぞれ本発明の溶射被膜およ
び比較例１による溶射被膜断面の８ｒ４微鏡耳鏡写真あ
る。この図から本発明の皮膜は、市販の粉末を使用した
皮膜に比べて未熔融粒子および気孔が非常に少なく、か
つ均一な組成で積層化が良好であることが示される。

なお、本発明の粉末は、高エネルギー溶射に限定されず
、プラズマ溶射の溶射材料とすることもできる。

［発明の効果］本発明のクロム炭化物−メタル複合粉末によれば、すべ
ての粒子が溶融または半溶融状態で被溶射面に到達する
ため、断面硬度の高い、気孔率の小さい均一な組成の溶
射皮膜の形成が可能であり、被溶射面の耐熱、耐食、耐
摩耗性を向上させ、製品の耐用年数を向上させることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の粉末を使用して形成した溶射皮膜の
断面Ｗ４微鏡写真図、第２図は、市販の粉末を使用して
形成した溶射皮膜の断面顕微鏡写真図である。手続補正書（方式）１、事件の表示昭和６３年　特　許　願　第３１３１２２号２、発明の
名称クロム炭化物−メタル複合粉末３、補正をする者事件との関係　　特許出願人住　所　東京都千代田区大手町二丁目６番２号名　称　
（５４４）バブコック日立株式会社代表者　横　１）一
部４、代理人　　〒１０３住　所　東京都中央区日本橋茅場町−丁目１１番８号（
紅萌ビルディング）電話０３　（６３９）５５９２番氏
　名（７６５８）弁理士　川　　北　　武　　長５、補
正命令の日付　平成元年３月１３日（全送日　平成元年
３月２８日）６、補正の対象　明細書の図面の簡単な説明の欄および
７、補正の内容１）明細書第１１頁下から第３行目の「の断面故鏡写真
図」をｒの断面を示す拡大図１に改め（２）明細書第１
１真下から第２行目の「の断面顕微鏡写真図」をｒの断
面を示す拡大図」に改める。（３）第１図および第２図を削除し、添付の第１図およ
び第２図を加える。以上・

Claims

【特許請求の範囲】

（１）クロム炭化物粒子およびメタル粒子の混合物から
なる炭化物−メタル複合粉末において、前記クロム炭化
物粒子の粒径が１０μｍ以下、前記メタル粒子の粒径が
２０μｍ以下であり、かつ混合物の結合粒子が５〜４０
μｍであることを特徴とするクロム炭化物−メタル複合
粉末。