JPH036359A - 粉末状金属溶射材料、その製造方法およびその用途 - Google Patents
粉末状金属溶射材料、その製造方法およびその用途Info
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- JPH036359A JPH036359A JP1139228A JP13922889A JPH036359A JP H036359 A JPH036359 A JP H036359A JP 1139228 A JP1139228 A JP 1139228A JP 13922889 A JP13922889 A JP 13922889A JP H036359 A JPH036359 A JP H036359A
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Landscapes
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[発明の技術分野1
本発明は、ベース・メタルへの良好な溶射性、優れた耐
久性、耐熱性および耐摩耗性をもたらし且つ後から溶射
されるセラミック層の溶射性を良好にする粉末金属溶射
材料、その製造方法およびその用途に関する。
久性、耐熱性および耐摩耗性をもたらし且つ後から溶射
されるセラミック層の溶射性を良好にする粉末金属溶射
材料、その製造方法およびその用途に関する。
[従来技術および発明が解決しようとする課題1特公昭
61−5819号公報から、鋳型内面にNiメッキ層を
形成しそしてその上にCo: 45〜65重量%、Mo
: 20〜40重量%および残部Crから成るC。
61−5819号公報から、鋳型内面にNiメッキ層を
形成しそしてその上にCo: 45〜65重量%、Mo
: 20〜40重量%および残部Crから成るC。
Mo−Cr合金層を溶射した連続鋳造鋳型が公知である
。この連続鋳造用鋳型を通例の不連続鋳造、例えば低圧
鋳造、重力鋳造等の為の鋳型として用いた場合には、鋳
造時にガスを排除することが充分にはできない為に、“
ふかれ″(凹凸)が生じ成形体の表面状態がわるいとい
う欠点がある。
。この連続鋳造用鋳型を通例の不連続鋳造、例えば低圧
鋳造、重力鋳造等の為の鋳型として用いた場合には、鋳
造時にガスを排除することが充分にはできない為に、“
ふかれ″(凹凸)が生じ成形体の表面状態がわるいとい
う欠点がある。
本発明者はこの欠点を解決する為に、特願平1−
号によって、金属溶射後にその表面に溶射によってAp
、 2o3/zroz−多孔質セラミク層を設ける提案
をした。
号によって、金属溶射後にその表面に溶射によってAp
、 2o3/zroz−多孔質セラミク層を設ける提案
をした。
しかし上記従来技術の合金層には、上記セラミック層の
溶射付着性が非常に悪いという欠点を有している。更に
上記合金層は未だ不十分な耐摩耗性および耐熱性しか有
していない為に、これらの性質が改善された溶射材料が
望まれていた。
溶射付着性が非常に悪いという欠点を有している。更に
上記合金層は未だ不十分な耐摩耗性および耐熱性しか有
していない為に、これらの性質が改善された溶射材料が
望まれていた。
更に、武田博光編、“セラミックコーティング、日刊工
業新聞社はつこう、昭和63年9月30日、第195〜
205頁には、r N1CoCrA II Y Jと言
う名称の溶射材料が開示されている。この溶射材料はN
iXCo、、Cr、八℃およびYより成り、その組成は
例えば、25重量%のC0113重量%の八!、17重
量%のCr、0.45重量%のYおよび残量のNiであ
る。この溶射材料は確かに優れた溶射性、セラミック溶
射付着性、耐熱性および耐摩耗性を有しているが、溶射
後にその被溶射物がマグネシウムまたはマグネシウム合
金あるいはアルミニウムまたはアルミニウム合金の融体
と接触した場合に、例えば金型を用いて」二記金属より
成る成形体の製造に使用した場合に溶射材料中のアルミ
ニウム自体が成形体におよび/または成形体中のアルミ
ニウムまたはマグネシウム自体が溶射された基体(例え
ば金型)に付着してしまい不都合であるという欠点を有
している。
業新聞社はつこう、昭和63年9月30日、第195〜
205頁には、r N1CoCrA II Y Jと言
う名称の溶射材料が開示されている。この溶射材料はN
iXCo、、Cr、八℃およびYより成り、その組成は
例えば、25重量%のC0113重量%の八!、17重
量%のCr、0.45重量%のYおよび残量のNiであ
る。この溶射材料は確かに優れた溶射性、セラミック溶
射付着性、耐熱性および耐摩耗性を有しているが、溶射
後にその被溶射物がマグネシウムまたはマグネシウム合
金あるいはアルミニウムまたはアルミニウム合金の融体
と接触した場合に、例えば金型を用いて」二記金属より
成る成形体の製造に使用した場合に溶射材料中のアルミ
ニウム自体が成形体におよび/または成形体中のアルミ
ニウムまたはマグネシウム自体が溶射された基体(例え
ば金型)に付着してしまい不都合であるという欠点を有
している。
[発明が解決しようとする課題]
本発明の課題は、上記の従来技術の溶射材料の欠点を有
すさす、基体表面に優れた耐熱性および耐摩耗性をもた
らす溶射材料を提供することである。
すさす、基体表面に優れた耐熱性および耐摩耗性をもた
らす溶射材料を提供することである。
1発明の構成1
本発明者は、40〜60重量%のNi、20〜40重量
%のGo、15〜25重量%のCrおよび0.1〜1.
0重量%のyより成る粉末状金属溶射材料が従来技術の
上記の欠点を解決し得ることを見出した。
%のGo、15〜25重量%のCrおよび0.1〜1.
0重量%のyより成る粉末状金属溶射材料が従来技術の
上記の欠点を解決し得ることを見出した。
更に本発明の対象は、40〜60重+3LχのNi、2
0〜40重量%のC0115〜25重量ZのCrおよび
0,1〜1.0重量%のYの各原料金属を真空状態で溶
融して均一化し、次いでガスアトマイザーによって金属
粉末とすることを特徴とする、上記の粉末状金属溶射材
料の製造方法に関する。
0〜40重量%のC0115〜25重量ZのCrおよび
0,1〜1.0重量%のYの各原料金属を真空状態で溶
融して均一化し、次いでガスアトマイザーによって金属
粉末とすることを特徴とする、上記の粉末状金属溶射材
料の製造方法に関する。
また、鋳型の内面にNiメッキ層が形成され、次いで中
間層として上記粉末状金属溶接材料を溶射した被覆層が
そして外側層としてZrO□/v203− 多孔質セラ
ミック被覆が設けられ、上記セラミック層の組成が98
〜85重NZのZr0zおよび2〜15重量%のY2O
3であることを特徴とする、不連続鋳造用金型も本発明
の対象である。
間層として上記粉末状金属溶接材料を溶射した被覆層が
そして外側層としてZrO□/v203− 多孔質セラ
ミック被覆が設けられ、上記セラミック層の組成が98
〜85重NZのZr0zおよび2〜15重量%のY2O
3であることを特徴とする、不連続鋳造用金型も本発明
の対象である。
本発明の金属溶射材料を適用することのできるベース・
メタルは、鋳鉄、鋼鉄、鉄系特殊合金および銅または銅
合金であ゛る。本発明の溶射材料が使用できる場所には
制限がないが、溶湯のアルミニウムまたはアルミニウム
合金あるいはマグネシウムまたはマグネシウム合金が接
触する場所、例えば上記ベース・メタルより成る鋳型、
湯汲み、湯溜まり、溶解炉のるつぼ以外の溶湯接触面に
溶射するのが有利である。
メタルは、鋳鉄、鋼鉄、鉄系特殊合金および銅または銅
合金であ゛る。本発明の溶射材料が使用できる場所には
制限がないが、溶湯のアルミニウムまたはアルミニウム
合金あるいはマグネシウムまたはマグネシウム合金が接
触する場所、例えば上記ベース・メタルより成る鋳型、
湯汲み、湯溜まり、溶解炉のるつぼ以外の溶湯接触面に
溶射するのが有利である。
本発明の溶射材料を製造するには、これを構成する各成
分を最初に溶解混合する際にYが飛散し易いことから、
これを防止する為に真空状態で行う必要がある。次いで
溶融物を直接的にガス−アトマイザーによって10μm
〜80μmの微細粉末とする。
分を最初に溶解混合する際にYが飛散し易いことから、
これを防止する為に真空状態で行う必要がある。次いで
溶融物を直接的にガス−アトマイザーによって10μm
〜80μmの微細粉末とする。
このようにして製造された本発明の粉末溶射材料は、慣
用の方法、例えばプラズマ溶射、高温溶射によって溶射
することができる。
用の方法、例えばプラズマ溶射、高温溶射によって溶射
することができる。
本発明の金属溶射材料を用いて溶射した後に得られる被
覆層は、1300°Cまで耐えられる優れた耐熱性を有
する。
覆層は、1300°Cまで耐えられる優れた耐熱性を有
する。
セラミック層は、鋳造時にガスを排除する働きの他に、
鋳型の耐熱性および耐久性を著しく向上させる働きもす
る。更に本発明の金属溶射材料層との密着性が非常に良
い。
鋳型の耐熱性および耐久性を著しく向上させる働きもす
る。更に本発明の金属溶射材料層との密着性が非常に良
い。
これらの層を設けた金型は、アルミニウム、アルミニウ
ム合金、マグネシウムまたはマグネシウム合金の成形体
を得る為に場合に、従来の型に比較して非常に多いショ
ツト数、例えば35000ショット以上の鋳造にも耐え
得る耐久性を示す。
ム合金、マグネシウムまたはマグネシウム合金の成形体
を得る為に場合に、従来の型に比較して非常に多いショ
ツト数、例えば35000ショット以上の鋳造にも耐え
得る耐久性を示す。
本発明の溶射材料を鋳造用銅合金製鋳型に適用した例を
以下に示す: 最初に下記表に記載の銅合金(表中の各合金の残量成分
は全て銅である)より成る銅合金製金型の内面にNiメ
ッキ層を50〜300 μm、殊に100〜200μm
の厚さで通例の方法で形成し、必要に応じて型内部水冷
装置により水で冷却しなからNiメッキ層の上に上述の
合金組成の本発明の溶射材料を約10.000〜約5,
000 ”cでプラズマ溶射または約2.700°Cで
高温溶射によって50〜600 μm、殊に200〜3
00 μmの厚さで被覆する。次いで組成が98〜85
重量%、殊に95〜90重量2のZrO□と2〜15重
量%、殊に5〜10重量%のY2O3であるセラミック
被覆層を同様な条件の溶射法によって50〜500μm
、殊に200〜300μmの厚さに溶射する。セラミッ
ク層には沢山の連続孔が生じ、これがセラミック層を多
孔質にしている。この多孔質の孔は成形体の表面に凹凸
を生じさせる程の大きさではなく、顕微鏡にて見ること
ができる程のものである。
以下に示す: 最初に下記表に記載の銅合金(表中の各合金の残量成分
は全て銅である)より成る銅合金製金型の内面にNiメ
ッキ層を50〜300 μm、殊に100〜200μm
の厚さで通例の方法で形成し、必要に応じて型内部水冷
装置により水で冷却しなからNiメッキ層の上に上述の
合金組成の本発明の溶射材料を約10.000〜約5,
000 ”cでプラズマ溶射または約2.700°Cで
高温溶射によって50〜600 μm、殊に200〜3
00 μmの厚さで被覆する。次いで組成が98〜85
重量%、殊に95〜90重量2のZrO□と2〜15重
量%、殊に5〜10重量%のY2O3であるセラミック
被覆層を同様な条件の溶射法によって50〜500μm
、殊に200〜300μmの厚さに溶射する。セラミッ
ク層には沢山の連続孔が生じ、これがセラミック層を多
孔質にしている。この多孔質の孔は成形体の表面に凹凸
を生じさせる程の大きさではなく、顕微鏡にて見ること
ができる程のものである。
本発明の溶射材料を適用した鋳型は、セラミック溶射材
料とベース・メタルとの間に著しい膨張係数の違いがあ
るにもかかららす、結合層として非常に良好なものであ
る。更にこの溶射材料は高い耐久性および耐摩耗性を有
している。
料とベース・メタルとの間に著しい膨張係数の違いがあ
るにもかかららす、結合層として非常に良好なものであ
る。更にこの溶射材料は高い耐久性および耐摩耗性を有
している。
上記のように製造された金型は、軟塗型剤を鋳型内面に
塗布する必要なしに、35,000ショット以上の鋳造
にも耐え得る。
塗布する必要なしに、35,000ショット以上の鋳造
にも耐え得る。
本発明を実施例および比較例によって以下に更に詳細に
説明する。
説明する。
LI IIj告 1
445.5 gのNi、 350gのCo、 200g
のCrおよび4゜5gのYを真空ポンプによって真空状
態に成っている溶融るつぼで溶融し、これをガスアトマ
イザーによって平均粒子径30μmの微細粉末に粉末化
する。
のCrおよび4゜5gのYを真空ポンプによって真空状
態に成っている溶融るつぼで溶融し、これをガスアトマ
イザーによって平均粒子径30μmの微細粉末に粉末化
する。
12(リ゛告 1
490.5gのNi、330gのCo、 174gのC
rおよび5.5gのyを用いて実施例1と同様にして平
均粒子径50μmの微細粉末に粉末化する。
rおよび5.5gのyを用いて実施例1と同様にして平
均粒子径50μmの微細粉末に粉末化する。
31)
0.15重量%のジルコニウムを含有し、熱伝導率7の
銅合金で製造した金型の内面に、電気メッキ法によって
200μmの厚さのNiメッキ層を設ける。次いでプラ
ズマ溶射法によって実施例1で製造された溶射材料を8
000°Cで溶射して150μmの被覆膜を形成する。
銅合金で製造した金型の内面に、電気メッキ法によって
200μmの厚さのNiメッキ層を設ける。次いでプラ
ズマ溶射法によって実施例1で製造された溶射材料を8
000°Cで溶射して150μmの被覆膜を形成する。
このようにして形成された金属被覆層の上に、同様な溶
射法によって92重量%のZrO2と8重量%のY2O
3より成るセラミック混合物を250 μmの厚さで被
覆する。その際の溶射温度は8000’Cである。セラ
ミック層には非常に小さい沢山の孔が存在し、多孔質と
成っている。
射法によって92重量%のZrO2と8重量%のY2O
3より成るセラミック混合物を250 μmの厚さで被
覆する。その際の溶射温度は8000’Cである。セラ
ミック層には非常に小さい沢山の孔が存在し、多孔質と
成っている。
この様にして製造された銅合金製金型を、350〜40
0°Cに冷却しながら自動車エンジンのアルミニウム合
金ケーシングの鋳造に用いたところ、35,000ショ
ット行っても、未だ表面に変化がなく、成形体の表面状
態も良好であった。
0°Cに冷却しながら自動車エンジンのアルミニウム合
金ケーシングの鋳造に用いたところ、35,000ショ
ット行っても、未だ表面に変化がなく、成形体の表面状
態も良好であった。
1
0.2重量%Tiを含有し且つ熱伝導率が6の銅合金よ
り成る金型を使用し、実施例2で製造された溶射材料を
使用しそして92重量%のZr0zと8重量%のY2O
3より成るセラミック混合物を使用する他は、実施例3
と同様にパーマネット金型を製造した。この金型で自動
車エンジン用のアルミニウム合金ケーシングを鋳造する
鋳造実験を実施例3と同様に行ったところ、35,00
0ショット行っても、未だ表面に変化がなく、成形体の
表面状態も良好であった。
り成る金型を使用し、実施例2で製造された溶射材料を
使用しそして92重量%のZr0zと8重量%のY2O
3より成るセラミック混合物を使用する他は、実施例3
と同様にパーマネット金型を製造した。この金型で自動
車エンジン用のアルミニウム合金ケーシングを鋳造する
鋳造実験を実施例3と同様に行ったところ、35,00
0ショット行っても、未だ表面に変化がなく、成形体の
表面状態も良好であった。
実施例3および4から、本発明の溶射材料がベース・メ
タルとセラミック層との結合層として非常に良好である
ことが判る。
タルとセラミック層との結合層として非常に良好である
ことが判る。
北較梃1
溶射材料として55重量%のCo、30重量%のM。
および残部のCrより成る溶射材料を用いて、ベース・
メタルに実施例3と同様に溶射した。その後に実施例3
に記載のセラミック材にて溶射を試みたところ、不十分
にしか溶射付着しなかった。
メタルに実施例3と同様に溶射した。その後に実施例3
に記載のセラミック材にて溶射を試みたところ、不十分
にしか溶射付着しなかった。
北較梃2
溶射材料として25重量2のGo、3重量%の八l、1
7重量%のCr、0.45重量%のYおよび54.55
重量%のNiより成る粉末合金を使用する他は、実施例
3と同様に実施した。試験も実施例3と同様に行ったと
ころ、鋳造冷却後にアルミニウム合金成形体の表面剥離
が認められた。
7重量%のCr、0.45重量%のYおよび54.55
重量%のNiより成る粉末合金を使用する他は、実施例
3と同様に実施した。試験も実施例3と同様に行ったと
ころ、鋳造冷却後にアルミニウム合金成形体の表面剥離
が認められた。
これは、溶湯中のアルミニウムがセラミック層の微細孔
を通して結合層のアルミニウムと付着した結果性じたも
のと判断される。
を通して結合層のアルミニウムと付着した結果性じたも
のと判断される。
[発明の効果1
本発明の溶射材料は、ベース・メタル溶射性が非常に良
好であり且つ該ベース・メタルとセラミック層との結合
層として非常に優れた耐久性を示し、更にセラミック層
溶射付着性が優れており、産業への貢献は顕著なもので
ある。
好であり且つ該ベース・メタルとセラミック層との結合
層として非常に優れた耐久性を示し、更にセラミック層
溶射付着性が優れており、産業への貢献は顕著なもので
ある。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1)40〜60重量%のNi、20〜40重量%のCo
、15〜25重量%のCrおよび0.1〜1.0重量%
のYより成る粉末状金属溶射材料。 2)請求項1に記載の粉末状金属溶射材料を製造するに
当たって、40〜60重量%のNi、20〜40重量%
のCo、15〜25重量%のCrおよび0.1〜1.0
重量%のYの各原料金属を真空状態で溶融して均一化し
、次いでガスアトマイザーによって金属粉末とすること
を特徴とする、上記粉末状溶接材料の製造方法。 3)鋳型の内面にNiメッキ層が形成され、次いで中間
層として請求項1に記載の粉末状金属溶接材料を溶射し
た被覆層がそして外側層としてZrO_2/Y_2O_
3多孔質セラミック被覆が設けられ、上記セラミック層
の組成が98〜85重量%のZrO_2および2〜15
重量%のY_2O_3であることを特徴とする、不連続
鋳造用銅合金製金型。
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-
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