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

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。

［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。

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。

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。

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。

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。

［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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

［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。

Claims (1)

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。