JPH03229850A - 種々の物品用のタングステンクロムカーバイド―ニッケルコーティング - 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】 産業上の利用分野 本発明は種々の基材用の改良されたタングステンクロム
カーバイド−ニッケルコーティングに関する。より詳細
には、本発明は、クロム富化粒子を少なくとも４，５容
積％含有し、クロム富化粒子はクロムをタングステンに
比べて少なくとも３倍多く含有する、従来のタングステ
ンクロムカーバイド−ニッケルコーティングに比へて向
上した摩耗特性を示すタングステンクロムカーバイドニ
ッケルコーティングに関する。

発明の背景 タングステンクロムカーバイド−ニッケルコーティング
は耐摩耗性であることが当分野においてよく知られてい
る。該コーティングは一層広く用いられているタングス
テンカーバイド−コバルトコーティングと同様の性質を
有するが、クロムが存在することにより、ずっと良好な
耐食性を有する。また、コバルトよりもむしろニッケル
を使用するのが有利になり得る腐食性環境がいくつかあ
り得る。これらのコーティングは熱吹付けによりて作ら
れるのが最もしばしばである。この系統のコーティング
プロセスでは、通常粉末状のコーティング材料を融点近
くに加熱し、加速して高速にし、被覆する表面に衝突さ
せる０粒子は表面に当って横方向に流れて薄いレンズ状
粒子（よくスプラットと呼ばれる）を形成し、これらの
粒子はランダムに間に入りかつ重なってコーティングを
形成する。熱スプレーコーティングの系統は下記を含む
：デトネーションガン付着、オキシ燃料溶射、高速オキ
シ燃料付着及びプラズマスプレーデトネーションガン（
Ｄ−ガン）を使用したデトネーションによるフレームめ
っきは、四分の一世紀を越える間、種々の組成物のコー
ティングを作るのに産業において用いられてきた。デト
ネーションガンは基本的に、約１インチ（２，５ｃｍ）
の小さな内直径を有する流体冷却式バレルからなる。酸
素とアセチレンとの混合物を、粉末にしたコーティング
材料と共にガンに供給するのか普通である。酸素−アセ
チレン燃料ガス混合物を点火してデトネーション波を作
る。デトネーション波はガンのバレルを伝わり、それか
らコーティング材料が加熱され、ガンから出て被覆する
品に推進される。米国特許２．７１４．５６３号はデト
ネーション波を用いてフレーム被覆する方法及び装置を
開示している。この米国特許２．７１４．５６３号の開
示を本明細書中に援用する。

デトネーションガン中の燃料ガス混合物を点火した際に
、デトネーション波を生じ、それから粉末コーティング
材料を加速して約２４００ｆｔ／秒（７３０ｍ　７秒）
にし、加熱してそれの融点に近い温度にするのが普通で
ある。コーティング材料かデトネーションガンのバレル
を出た後に、窒素のパルスがバレルをパージする。この
サイクルを１秒に約４〜８回繰り返すのが普通である。

デトネーションコーティングの調節は、主に、酸素対ア
セチレンのデトネーション混合比を変えて得られる。

酸素−アセチレン燃料混合物を窒素或はアルゴンのよう
な不活性ガスで希釈することによって改良されたコーテ
ィングが得られるのが見出された用途がいくつかあった
。ガス状希釈剤は、デトネーション反応に関与しないの
で、火炎温度を下げる或は下げる傾向にあることが判明
した。米国特許２，９７２，５５０号は、酸素−アセチ
レン燃料混合物を希釈してデトネーションめっきプロセ
スを増大した数のコーティング組成物に関して用いるこ
とを可能にし、かつまた得られ得るコーティングに基い
た新規なかつ一層広範囲に有用な用途を可能にするプロ
セスを開示している。この米国特許２，９７２．５５０
号の開示を本明細書中に援用する。

アセチレンは、他のいずれの飽和或は不飽和炭化水素ガ
スから得られ得るよりも高い温度及び圧力を生じること
から、可燃性ガスとして用いられるのが普通であった。

しかし、いくつかのコーティング用途について、酸素対
炭素の原子比約１：１の酸素−アセチレン混合物の燃焼
温度は断湿よりもずっと高い燃焼温度を生じる。上述し
た通りに、酸素−アセチレン燃料ガスの高い燃焼温度を
補正する一般的な手順は、燃料ガス混合物を窒素或はア
ルゴンのような不活性ガスで希釈することである。この
希釈は燃焼温度を低下させるが、また、付随して燃焼反
応のピーク圧力が低下するに至る。このピーク圧力の低
下により、バレルから基材に推進されるコーティング材
料の速度が減少するに至る。酸素−アセチレン燃料混合
物への希釈用不活性ガスを増すことにより、燃焼反応の
ピーク圧力は燃焼温度よりも急速に低下することが判明
した。

１９８７年１０月２１日に出願した同時係属出＠１ｌｌ
ｏ、８４１号において・、デトネーション手段を使用し
たフレームめっき装置に関して用いるための新規な燃料
−オキシダント混合物を開示している。詳細に言えば、
この文献は、デトネーションガン用途において用いるた
めの燃料−オキシダント混合物が下記を含むことを開示
している： （ａ）オキシダント及び （ｂ）飽和及び不飽和炭化水素からなる群より選ぶ少な
くとも２極の可燃性ガスの燃料混合物。

米国特許出願１１０，８４１号は、また、デトネーショ
ンガンによるフレームめっきプロセスの改良を開示して
いる。該プロセスは、所望の燃料及びオキシダントガス
をデトネーションガンに導入して爆燃性（ｄｅｔｏｎａ
ｔａｂｌｅ　）混合物を形成し、粉砕したコーティング
材料をガン内の爆燃性混合物に導入し、燃料−オキシダ
ント混合物をデトネートさせてコーティング材料を被覆
する品に衝突させる工程を含み、オキシダントと飽和及
び不飽和炭化水素の群から選ぶ少なくとも２種類の可燃
性ガスの燃料混合物との爆燃性燃料−オキシダント混合
物を用いることを特徴とする。デトネーションガンは混
合チャンバーとバレル部分とからなり、それで爆燃性燃
料−オキシダント混合物を混合及び点火チャンバーに導
入し、その間粉砕したコーティング材料をバレルに導入
することができる。次いて、燃料−オキシダント混合物
を点火するとデトネーション波を生し、デトネーション
波はカンのバレルを伝わり、それから粉砕コーティング
材料を加熱しかつ基材に推進させる。開示されているオ
キシダントは酸素、亜酸化窒素及びこれらの混合物、等
からなる群より選ぶ１種であり、可燃性燃料混合物は下
記からなる群より選ぶ少なくとも２　ｆｉのガスである
・アセチレン（ｃ２Ｈ２）、プロピレン（ｃ５Ｈ６）、
メタン（ｃＨ４）、エチレン（ｃ２Ｈ４）、メチルアセ
チレン（ｃ３Ｈ４）　、プロパン（ｃ３Ｈ８）　、エタ
ン（ｃ２Ｈ６）、ブタジェン（ｃ４Ｈ６）、ブチレン（
ｃ４１（８）、ブタン（ｃ４ＨＩＯ）、シクロプロパン
（ｃ３Ｈ１！　）、プロパジエン（ｃ３Ｈ４）、シクロ
ブタン（ｃ４Ｈａ）及びエチレンオキシド（ｃ２Ｈ４０
）。挙げられている好ましい燃料混合物はアセチレンガ
スとプロピレンのような他の可燃性ガスの少なくとも１
種とを緒にしたものである。

プラズマコーティングトーチは、種々の組成物のコーテ
ィングを適した基材上に生成する別の手段である。プラ
ズマコーティング技法は、デトネーションカンプロセス
と同様に、ラインーオブーサイトプロセスであり、コー
ティング粉末を加熱してその融点近く或はそれ以上にし
、プラズマガス流によって被覆する基材に対して促進さ
せる。促進された粉末は、衝突して、薄いレンズ状粒子
或はスプラットが重なった多くの層からなるコーティン
グを形成する。このプロセスは、また、タングステンク
ロムカーバイドーニッケルヘースのコーティングを製造
するのに通している。

本発明のコーティングを製造する別の方法は、いわゆる
極超音速溶射コーティングプロセスを含む高速オキシ−
燃料コーティングプロセスにしてもよい。これらのプロ
セスでは、酸素及び燃料ガスを連続して燃焼させて高速
ガス流を形成し、これにコーティング組成物の粉末材料
を注入する。

粉末粒子を加熱して融点近くにし、加速して被覆する表
面に衝突させる。粉末粒子は、衝突した際に、外方向に
流れて重なった薄いレンズ状粒子或はスプラットを形成
する。

米国特許３，０７１，４８９号はタングステンカーバイ
ド約７０重量％、クロムカーバイド約２４重量％及びニ
ッケル約６重量％からなるコーティング組成物を製造す
る溶射するプロセスを間ボしている。

タングステンクロムカーバイトーニッケルヘースのコー
ティングは上記のプロセスから得ることができるが、被
覆品を物理的に調べて、それらが種々の不良環境にさら
された場合に、どのように反応するかは明らかでない。

被覆品は、摩耗及び浸食試験を施した場合に、種々の理
由により破損し得ることが判明した。

発明の目的 本発明の目的は、被覆品が良好な耐摩耗及び耐浸食性を
示すように、種々の基材用のタングステンクロムカーバ
イト−ニッケルベースのコーティングを提供するにある
。

本発明の別の目的は、クロム冨化相を有する粒子を含有
するタングステンクロムカーバイトニッケルヘースのコ
ーティングを提供するにある。

本発明の別の目的は、非晶相が相当量のマトリックスを
有するタングステンクロムカーバイドニッケルベースの
コーティングを提供するにある。

本発明の別の目的は、クロム富化粒子及び相当量の非晶
相を有するマトリックスを有するタングステンクロムカ
ーバイトニッケル被覆品のコティングの製造方法を提供
するにある。

上述した目的及び追加の目的は、本明細書以降の記述及
び開示から明らかになるものと思う。

発明の構成 発明は、粒子中のクロムの量が重量によりタングステン
の量の少なくとも３倍多いクロム富化粒子を含有するタ
ングステンクロムカーバイトラケルコ−ティングであっ
て、クロム富化粒子はコーティングの少なくとも約４５
容積％、好ましくは５容積％より多くを構成するもので
被覆されたスヘ材を含むタングステンクロムカーバイト
ニッケル被覆品に関する。好ましくは、クロム富化杓子
中のクロムの量は、重量により、クロム富化粒子中のタ
ングステンの量の３．５〜２０倍、最も好ましくは３５
〜１０倍多くすべきである。

本発明のコーティングのクロム富化粒子は、エネルギー
分散分光分析（ＥＤＳ）を使用して観測してタングステ
ン１０〜２０重量％、クロム７０〜９０重量％及びニッ
ケル０〜５重量％を含有していた。走査型電子顕微鏡（
ＳＥＭ）に関してエネルギー分散分光分析（ＥＤＳ）を
用いた場合、炭素のような原子量の小さい元素の定量は
可能でないことを屁識すべきである。コーティングは、
クロム富化粒子に加えて、また、タングステン少なくと
も９０重量％、クロム１〜１０重量％及びンケル０〜２
重量％を有する粒子：タングステン７０〜８０重二％、
クロム１５〜２５重量Ｑ／及びニッケル０〜５重量％を
有する粒子、タングステン３５〜６０重量％、クロム３
５〜６０重量％及びニッケル０〜１０重量％を有する粒
子も含有することを見出した。

本発明のタングステンクロムカーハイ［・−ニッケルコ
ーティングは、また、非晶相を多量に有するマトリック
スを有する。特には、マトリックスの少なくとも２５容
積％、好ましくはコーティングのマトリックスの少なく
とも５０容積％が非晶相を有する。このコーティングの
マトリックス成分は非カーバイド成分であり、マトリッ
クスの少なくとも２５容積％は非晶質である。

発明は、また、下記の工程を含む、タングステンクロム
カーバイド−ニッケルコーティングを基材上に製造する
方法も指向する （ａ）タングステン、クロム、炭素及びニッケルを含有
する粉末を製造する： （ｂ）工程（ａ）の粉末を加熱して本質的に粉末を溶融
し、該粉末を本質的に溶融状態にある間に被覆する基材
に衝突させ。

（ｃｌ溶融粉末を基材上で急冷して基材上にタングステ
ンクロムカーバイド−ニッケルコーティングを製造する
。

好ましくは、タングステンクロムカーバイド−ニッケル
コーティングの製造方法は下記の工程を含む （ａ）所望の燃料及びオキシダントガスをデトネーショ
ンガンに導入して爆燃性混合物を形成し、タングステン
、クロム、炭素及びニッケルを含有する粉末をデトネー
ションガンに導入して粉末と爆燃性混合物との混合物を
もたらしくｂ）燃料−オキシダント混合物をデトネート
して本質的に粉末を溶解し、粒子を本質的に溶融状態に
ある間に被覆する基材に衝突させ （ｃ）溶融粉末を基材上で急冷して基材上にタングステ
ンクロムカーバイト−ニッケルコーティングを製造する
。

好ましくは、爆燃性プロセスを用いる場合、爆燃性燃料
−オキシダント混合物はオキシダント及び飽和及び不飽
和炭化水素の群から選ぶ少なくとも２種の可燃性ガスの
燃料混合物、例えはアセチレンとプロピレンとの混合物
を含むへきである。

本発明の方法は、デトネーションガン技法のような熱吹
付は技法によろうと或はよるまいと、所望の厚さのコー
ティングか得られるまで繰り返すへきである６発明の方
法は、タングステンクロムカーバイト−ニッケルコーテ
ィングを付着させる従来のプロセスと異なり、粉末が本
質的に溶融状態にあるが、基材に接触する際に有意に過
熱されないように、溶融粉末を一層速い速度及び十分高
い温度で推進させる６粒子は、極めて速い速度で衝突す
る結果、横方向に流れて異常に薄いスプラットになる。

過熱が小さくかつスフラット構造か薄い結果として、ス
プラットの急冷速度（冷却速度）は極めて速い。粉末を
本質的に溶融状態にある間に基材に付着させることと速
い急冷速度とか組合わさって、コーティング中のクロム
富化粒子の容積を一層大きくさせるものと考えられる。

また、理論によって束縛されることを望むものではない
が、クロム富化粒子の容積か一層大きいことかコーティ
ングの高い耐摩耗特性に寄与するものと考えられる。加
えて、粒子を本質的に溶融状態にある間に基材に付着さ
せることが、速い急冷速度と組合わさって、少なくとも
２５容積％か非晶相てあり、好ましくは少なくとも５０
容積％が非晶相であるコーティングについてのマトリッ
クスを生じるものと考えられる。コーティングにおける
マトリックス中の非晶相の量が多いことも、また、コー
ティングの優れた耐摩耗特性をもたらすものと考えられ
る。

米国特許出願第１１０，８４１号に開示されている通り
に、アセチレンは、他のどの飽和或は不飽和炭化水素か
ら得ることができるよりも高い温度及び圧力を生じるの
で、デトネーションガン操作について最良の可燃性燃料
であると考えられる。燃焼性ガスの反応生成物の温度を
下げるために、窒素或はアルゴンを加えてオキシダント
−燃料混合物を希釈するのか普通であった。これは、デ
トネーション波の圧力を低下させ、それで達成し得る粒
子速度を制限する不利を有していた。しかし、プロピレ
ンのような第２可燃性ガスをアセチレンに混合すれば、
可燃性ガスが適当なオキシダントと反応して生しるピー
ク圧力は、任意の温度において、同等の温度の窒素希釈
したアセチレン−酸素混合物の圧力よりも高くなる。所
定の温度において、アセチレン−酸素−窒素混合物をア
セチレン−第２可燃性ガス−酸素混合物に代えるならば
、第２可燃性ガスを含有するガス状混合物は、常に、ア
セチレン−酸素−窒素混合物に比へて高いピーク圧力を
生しることになる。粒子速度を増大し、同時に粒子を依
然本質的に溶融状態にするが、有意に過熱しないままで
基材に対して推進させるのを確実にする程の高い温度を
有するようにするのは、この−層高い圧力である。

デトネーションガン技法を使用する場合のガス状燃料−
オキシダント混合物は、酸素対炭素の原子比的０９対約
１２、好ましくは約０．９５対１１を有することかでき
る。

タングステンクロムカーバイト−ニッケルベースのコー
ティングは、タングステン約５５〜約８０重二％、クロ
ム約１２〜約２６重量％、炭素約３〜約９重量％及びニ
ッケル約３〜約１０重景％を含むへきである。好ましく
は、タングステンを約６０〜約７５重量％、クロムを約
１６〜約２３重量％、炭素を４〜８重量％、ニッケルを
約４〜約９重量％にすべきである０本発明のタングステ
ンクロムカーバイト−ニッケルコーティングは、チタン
、スチール、アルミニウム、ニッケル、鉄、銅、コバル
ト及びこれらの合金、等のような材料で作った基材を被
覆するのに理想的に適している。

本発明の被覆層を得るのに用いるためのコーティング材
料の粉末は、焼結及び破砕プロセスによって作った粉末
にするのが好ましい。このプロセスでは、粉末の成分を
高温で焼結し、生成した焼結生成物を破砕しである大ぎ
さに作る。

健工 表１にサンプルプロセスＡ及びサンプルプロセスＢとし
て示す組成物のガス状燃料−オキシダント混合物をデト
ネーションガンに導入して爆発性混合物を形成した。タ
ングステン約６７重量％、クロム約２２重量％、炭素約
６重量％及びニッケル約５重量％の組成を有する粉末も
またデトネーションガンに供給した。各々のガス状燃料
−オキシダント混合物の流量は１１〜１３ｆｔ３／分（
ｃｆｍ）　　（３１，０００〜３７．　０００ｃｍ’／
分）であり、各々のコーティング粉末の供給速度は１４
０ｇ／分（ｇｐｍ）であった。容積％で表わすガス状燃
料−混合物及び各々のコーティングプロセスについての
酸素対炭素の原子比を表１に示す。コーティングサンプ
ル粉末を、ガス状燃月−オキシダント混合物と同時にデ
トネーティングガンに供給した。デトネーションガンを
約８回／秒の速度で発火させ、デトネーションガン中の
コーティング粉末を溶融状態にある間にスチール基材に
衝突させて造形微視的片（１ｅａｖｅｓ）か互いにから
み合いかつ重なる稠密な密着性コーティングを形成した
。

サンプルプロセスＡを用いて作ったコーティングをサン
プルコーティングＡと呼び、サンプルプロセスＢを用い
て作ったコーティングをサンプルコーティングＢと呼ぶ
。サンプルコーティングＡは、透過電子顕微鏡分析を用
いて求めて、非晶相か少なくとも２５容積％のマトリッ
クスを有することか認められ、サンプルコーティングＢ
は非晶相が１５容積％より少ないマトリックスを有する
ことが認められた。

表ユ 硬度試験 コーティングの硬度は、Ｒｏｃｋｗｅｌ１表面硬度テス
ター及びＶｉｃｋｅｒｓ硬度テスターを使用して測定し
た。Ｒｏｃｋｗｅｌｌ硬度は、ＡＳＴＭスタンダードメ
ソッドＥ−１８によってコーティングの表面に関して測
定した。表面硬度スケール４５Ｎを用いた。Ｖｉｃｋｅ
ｒｓ硬度は、コーティングの断面に関して測定した。Ｈ
Ｖｏ、３は０．３ｋｇの荷重を用いたＶｉｃｋｃｒ−ｓ
　ｉＩ！Ｉ度を表示する。

砂摩耗試験 コーティングの耐引掻摩耗性を試験するために、ＡＳＴ
Ｍ推奨ブラクチスＧ−６５に従った。

この試験において、回転ゴムホイールによってコーティ
ングに対してプレスするグリッドによってコーティング
を研磨する。

詳細には、５０−７０メツシユのシリカ砂をグリッド用
に使用した。ゴムホイールは、ジュロメータ−硬度Ａ３
８−６０を有するクロロブチルゴムで作った。ホイール
速度は２００ｒｐｍであった。ホイールを３０　ｌ　ｂ
　（１４ｋｇ）の荷重で６０００回転の間コーティング
表面に押しあてた。摩耗は、１０００回転当りのコーテ
ィング材料の損失によって測定した。

浸食試験 コーティングの耐浸食性は、ＡＳＴＭ推奨ブラクチスＧ
−７６に従って試験した。この試験では、固体粒子（２
７μアルミナ）をガス（アルゴン）シェツトに同伴させ
、通常、水平に対する角度３０°或は９０°でコーティ
ング表面に衝突させる。浸食は、単位粒子当りのコーテ
ィングの損失によって測定する。

サンプルプロセスＡ及びサンプルプロセスＢによってそ
れぞれ作ったサンプルコーティングＡ及びサンプルコー
ティングＢのいくつかのコーティングについて、平均硬
度、砂摩耗及び浸食データを表２に示す。

森ス ９０°　　３０′ Ａ　　　　　　　　　９９８　　　　　７５　　　　　
　　１．０　　　　１００２２Ｂ　　　　　　　１０４
２　　　　　７２　　　　　　　１．４　　　　１７５
２７成分容積試験 ＡＳＴＭ推奨プラクチスＥ−５６２を用いて、サンプル
コーティングＡ及びサンプルコーティングＢの両方にお
いて存在する大きなりロム富化粒子の容積フラクション
を求めた（エネルギー分散分光分析法による近似の金属
台ｆ＜：＋ｏ−２０Ｗ、７Ｏ−９０Ｃｒ、０−５Ｎｉ）
、　これらの粒子は、両方の微小構造中に存在する最も
特色のある特徴の内の１ｆ！である。

Ｅ−５６２は区別し得る微小構造成分の容積フラクショ
ンを統計的に判定する手動式点カウンティング法につい
て記載しており、この場合、容積フラクションはクロム
富化粒子の容積フラクションであった。

各々のタイプのコーティングのいくつかのサンプルにつ
いてＥ−５６２試験手順を用いて得られたデータを表３
に挙げる。

表旦 Ａ　　　　　　　　　　　７．７　　　　　’１３　　
　　　　　５．５Ｂ　　　　　　　　　　　３．１　　
　　　　４　３　　　　　１．８このデータは、表２に
提示するデータかられかるように、高い容積のクロム富
化粒子を有するコーティング（サンプルコーティングＡ
）は、低い容積のクロム富化粒子を有するコーティング
（サンプルコーティングＢ）に比べて一層良好な耐摩耗
及び耐浸食特性を有していたことを示す。

摩耗損失試験 ＡＳＴＭ　　Ｇ−７７手順を用いてコーティングの摩耗
損失を求めた。摩耗損失は、ブロック或はリング材料の
ダラムで表わす損失、インチで測定する表面における傷
あと或は隙間の幅及びＡＳＴＭ　　Ｅ−５６２の手順を
用いて求める通りの表面における引抜き（プルアウト）
或はピットのパーセントを測定して求めた。詳細には、
被覆リングを、荷重９０１ｂ　（４１ｋｇ）の力で２０
２４アルミニウムブロツクに対してプレスした。リング
を１８Ｏｒｐｍで５４００回回転させた。Ｔａｎｄｅｍ
ｏｌ　　Ｒ−９１（Ｅ、Ｆ、Ｈｏｕｇｈｔｏｎ　ａｎｄ
ｃｏｍｐａｎｙ製の■滑剤についての商標）の水中９％
の潤滑剤をリングとブロックとの間に供給した。

得られたデータを表４に示す。

宍」− Ａ　　　　　　、１５９９（，４０６１）　　　ｌＸｌ
０−’　　　　　２．５Ｂ　　　　　　、１４９７（，
３８０２）　　　２Ｘ１Ｇ−’　　　　　９．ＩＡＳＴ
Ｍ　　Ｇ−７７試験の結果は、容積％の大きいクロム富
化粒子を有するコーティングは、容積％の小さいクロム
富化粒子を有するコーティングに比べて重量損失が小さ
くかつピット（引抜き％）が少なかったことを立証する
。これより、本発明のクロム富化粒子コーティングはず
っと良好な耐接着摩耗性を有していた。

破断に至る歪（５ｔｒａｉｎ−ｔｏ−Ｆｒａｃｔｕｒｅ
）試験例におけるコーティングの破断に至る歪は、４点
ヘント試験を用いて求めた。詳細には、焼入れて４Ｏ−
４５ＨＲＣにした４１３０スチール製の断面長方形のビ
ームに試験する材料を被覆する。代表的な基材寸法は幅
Ｏ，ＳＯインチ（１，３ｃｍ、）、厚−さ０．１５イン
チ（０，３８ｃ＋１）、長さ１０インチ（２５ｃｍ）で
ある。

コーティング領域は０．５０インチ×６インチ（１，３
ｃｍｘｌ　５ｃｍ）であり、基材の長さ１０インチ（２
５ｃｍ）に沿って中央近くに置く。コーティング厚さは
代表的には０．０１５インチ（０，３８ｍｍ）であるが
、試験の適用性は、コーティング厚さｏ、ｏｔｏ〜０．
０２０インチ（０，２５〜０．５１ｍｍ）の範囲で影響
がない。音響トランスデユーサ−を、カッブラント（ｃ
ｏｕｐｌａｎｔ）高真空グリース及びマスキングテープ
を使用してサンプルに接続する。音響トランスデユーサ
−は圧電性であり、周波数応答バンド幅９Ｏ−６４０ｋ
Ｈｚを有する。トランスデユーサ−を固定ゲイン４０　
、ｄ　Ｂを有するプレアンブリファイヤーに接続する。

アンブリファイヤーをカウンターに接続する。カウンタ
ーは、シグナルが１ミリボルトの域値を越える度数をカ
ウントしかつ全カウントに比例する電圧を出力する。加
えて、事象のピーク振幅に比例するシグナルもまた記録
する。

被覆ビームを４点折曲げ具に入れてコーテイングを引張
応力の状態にする。折曲げ具はビームに４点曲げで荷重
するように設計する。外荷重点はビームの一方の側で８
インチ（２０ｃｍ）ａｌｌれており、荷重の中点は均一
な応力状態の被覆ビームの２′Ｖ４インチ（７，０ｃｍ
）である。ユニバーサル試験機を使用して２組の荷重点
を互いに置換し、試験サンプルの中央における曲げを生
しる。

コーティングがバーの凸側になるように、すなわちコー
ティングを引張応力の状態に置くように、サンプルを曲
げる。曲げる間、サンプルの変形を、ユニバーサル試験
機に接続したロードセルか或はサンプルに接続した歪ゲ
ージのいずれかによって千二ターする。荷重を測定する
場合、工学ビーム理論を用いてコーティングにおける歪
を計算する。曲げる間、音響カウント及びビーク振幅も
記録する。データを同時に３ペンチヤトレコーダー及び
コンピューターによって収集する。コーティングの割れ
が起きる際に、アコースティックエミッションが伴う。

通し厚み（ｔｈｒｏｕ）；ｈ−ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ　）
の割れに伴うアコースティックエミッションの特徴は事
象当り約１０４カウント及びトランデューサーにおいて
１ミリボルトに対してピーク振幅１００ｄＢを含む。割
れが始まる際に存在する歪をコーティングの破断に至る
歪として記録する。

容積％の大きいクロム富化粒子を有する最適なコーティ
ングの破断に至る歪は０．３５％てあり、クロム富化粒
子の量が少ないコーティングの破断に至る歪は０２５％
てあった。

上記のデータは、クロム富化粒子少なくとも４５容積％
及び非晶相か少なくとも２５容積％のマトリックスを有
するタングステンクロムカーバイト−ニッケルコーティ
ングは、クロム富化粒子の容積％が４５％より少なくか
つ非晶相が２５容積％より少ないマトリックスを有する
タングステンクロムカーバイト−ニッケルコーティング
に比へて、ビットが少なく、従って平滑表面の残率か犬
ぎく、接着摩耗特性が優れており、砂摩耗特性か優れて
おり、９０°における耐侵食性か優れており、破断に至
る歪特性か優れていることを明らかに示す。

酎 被覆品を例１の通りにして製造し、次いでエネルギー分
散分光分析計を走査電子顕微鏡に関して使用して微小構
造を調べた。多くの同様の外観の粒子を分析し、結果を
組合わせて表５に示す通りの４つの同一と見なし得るタ
イプの粒子の組成範囲を確立した。

表ｊ Ｂ　　　　　　　７０−８０　　　　　　１５−２５　
　　　　　　　０−５Ｃ３５−６０３５−６００−１０ Ｄ　　　　　　　１０−２０　　　　　　７０−９０　
　　　　　　　０−５これらの同一化は追加のタイプの
粒子の可能性を除外する意味でなく、これらの４つのタ
イプの粒子の形状及び濃淡は目視した多くの領域全体に
わたって最もばらつきがなかった。エネルギー分散分光
分析によっては、炭素のような原子量の小さい元素の定
量は可能でない。表５に示す通りに、粒子りはクロムを
タングステンの３，５〜９倍多く含有する。

俄ユ 被覆品を例１の通りにして製造し、被覆されたままの表
面の荒さを測定した。サンプルプロセスＡによって製造
したサンプルコーティングＡは表面荒さ範囲１５０〜２
００ミクロインチ（３８０〜５１０ミクロｃｍ）Ｒａを
有し、サンプルプロセスＢによって製造したサンプルコ
ーティングＢは表面荒さ範囲３００〜３５０ミクロイン
チ（７６０−８９０ミクロｃｍ）Ｒａを有してしＡた。

すなわち、高い容積％のクロム富化粒子を有するコーテ
ィングは、サンプルコーティングＢより約５０％−層円
滑であった。加えて、サンプルコーティングＡはサンプ
ルコーティングＢに存在する小塊が無かった。更に、コ
ーティングを研磨仕上げによって仕上げた後に、サンプ
ルコーティングＡはサンプルコーティングＢに比へてビ
・ント或は引抜きが少ないことを示した。

本発明のタングステンクロムカーハイ１−一ニッケルコ
ーティングは下記のような基材に関して使用するのに理
想的に適している：タービン羽根、金属工作及び加工ロ
ール、紙用加工及びカレンダーロール、磁気テープ及び
プラスチックフィルム；メカニカルシール、バルブ、等
。品がロールである場合、基材は通常スチール製であり
、タングステンクロムカーバイド−ニッケルコーティン
グを厚さ１〜２０ミル（０，０２５〜０．５１ｍｍ）、
好ましくは２〜１０ミル（Ｏ，ＯＳ〜０．２５ｍｍ）で
有する。

上記の例はデトネーションガン手段を使用してコーティ
ングを適用するが、本発明のコーティングは、プラズマ
スプレー、高速オキシ−燃料付着、極超音速溶射を含み
、これらに限定されない他の熱スプレー技法を用いて製
造してもよい。

多くの可能な実施態様を本発明で発明の範囲から逸脱し
ないでなし得るので、記載した全ての事項は例示と解釈
すべきであり、制限する意味て解〃　　　　風　間　弘
　志′） ＼、ノ

Claims (23)

【特許請求の範囲】
1. １．クロム富化粒子中のクロムの重量がクロム富化粒子
   中のタングステンの重量より少なくとも３倍多いクロム
   富化粒子を含有するタングステンクロムカーバイド−ニ
   ッケルコーティングであって、クロム富化粒子がコーテ
   ィングの少なくとも４．５容積％を構成するもので被覆
   された基材を含む被覆品。
2. ２．クロム富化粒子がコーティングの少なくとも５容積
   ％を構成する特許請求の範囲第１項記載の被覆品。
3. ３．クロム富化粒子中のクロムの重量がクロム富化粒子
   中のタングステンの重量より３．５〜２０倍多い特許請
   求の範囲第１項記載の被覆品。
4. ４．クロム富化粒子中のクロムの重量がクロム富化粒子
   中のタングステンの重量より３．５〜１０倍多い特許請
   求の範囲第３項記載の被覆品。
5. ５．クロム富化粒子がコーティングの少なくとも５容積
   ％を構成する特許請求の範囲第４項記載の被覆品。
6. ６．コーティングが非晶相少なくとも２５容積％のマト
   リックスを有する特許請求の範囲第１項記載の被覆品。
7. ７．コーティングが非晶相少なくとも５０容積％のマト
   リックスを有する特許請求の範囲第６項記載の被覆品。
8. ８．コーティングが非晶相少なくとも５０容積％のマト
   リックスを有する特許請求の範囲第４項記載の被覆品。
9. ９．コーティングがタングステン５５〜８０重量％、ク
   ロム１２〜２６重量％、炭素３〜９重量％及びニッケル
   ３〜１０重量％を含む特許請求の範囲第１、４、７又は
   ８項記載の被覆品。
10. １０．コーティングがタングステン６０〜７５重量％、
    クロム１６〜２３重量％、炭素４〜８重量％及びニッケ
    ル４〜９重量％を含む特許請求の範囲第９項記載の被覆
    品。
11. １１．基材をチタン、スチール、アルミニウム、ニッケ
    ル、鉄、銅、コバルト及びこれらの合金からなる群より
    選ぶ特許請求の範囲第１、４、７又は８項記載の被覆品
    。
12. １２．基材をチタン、スチール、アルミニウム、ニッケ
    ル、鉄、銅、コバルト及びこれらの合金からなる群より
    選ぶ特許請求の範囲第９項記載の被覆品。
13. １３．品がスチールの基材を有するロールである特許請
    求の範囲第１、４、７又は８項記載の被覆品。
14. １４．コーティング厚さが０．０２５〜０．５１ｍｍ（
    １〜２０ミル）である特許請求の範囲第１３項記載の被
    覆品。
15. １５．品がブレードである特許請求の範囲第３項記載の
    被覆品。
16. １６．品がメカニカルシールである特許請求の範囲第３
    項記載の被覆品。
17. １７．（ａ）タングステン、クロム、炭素及びニッケル
    を含有する粉末を作り、 （ｂ）工程（ａ）の粉末を加熱して粉末を本質的に溶融
    し、該粉末を本質的に溶融状態にある間に被覆する基材
    に衝突させ、 （ｃ）基材上の溶融粉末を急冷して粒子中のクロムが粒
    子中のタングステンの少なくとも３倍多いクロム富化粒
    子を有するタングステンクロムカーバイド−ニッケルコ
    ーティングであって、該粒子がコーティングの少なくと
    も４．５容積％を構成するものを基材上に作る 工程を含む、タングステンクロムカーバイド−ニッケル
    コーティングを基材上に製造する方法。
18. １８．デトネーションガンを使用し、工程（ａ）が所望
    の燃料及びオキシダントガスをデトネーションガンに導
    入して爆燃性混合物を形成し、タングステン、クロム、
    炭素及びニッケルを含有する粉末をデトネーションガン
    に導入して粉末と爆燃性混合物との混合物とすることを
    含み、工程（ｂ）が燃料−オキシダント混合物をデトネ
    ートして粉末を本質的に溶融状態にある間に基材に衝突
    させることを含む特許請求の範囲第１７項記載の方法。
19. １９．工程（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）を少なくとも２度
    繰り返して所望の厚さのコーティングを基材上に作る特
    許請求の範囲第１７又は１８項記載の方法。
20. ２０．爆燃性の燃料−オキシダント混合物がオキシダン
    ト並びに飽和及び不飽和炭化水素からなる群より選ぶ少
    なくとも２種の可燃性ガスの燃料混合物を含む特許請求
    の範囲第１８項記載の方法。
21. ２１．燃料混合物がアセチレン及びプロピレンを含む特
    許請求の範囲第２０項記載の方法。
22. ２２．工程（ａ）における粉末がタングステン５５〜８
    ０重量％、クロム１２〜２６重量％、炭素３〜９重量％
    及びニッケル３〜１０重量％を含有する特許請求の範囲
    第１７又は１８項記載の方法。
23. ２３．クロム富化粒子がクロムをタングステンの少なく
    とも３．５〜２０倍多く含有し、該クロム富化粒子がコ
    ーティングの少なくとも５容積％を構成する特許請求の
    範囲第２２項記載の方法。