JPH0387301A - 材料の処理および制造方法 - 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】 技術分野 本発明は、いくつかの異なる成分から成る材料、特に自
由に流動する微細に分割された金属粉末、すなわち金属
マトリックス複合粉末の処理および製造方法に関するも
のである。

色且盈（ 自由に流動する粉末化された材料は、冶金およびセラミ
ック材料の分野内の種々の関係において右用である０例
えば、これらの材料は射出成形技術により粉末をコンパ
クトな目的物にする製造において、および、火炎および
プラズマ・スプレー技術のような鋳造およびコーティン
グ処理において使用できる。金属およびセラミックの火
炎スプレー・コーティングは、多くの異なった製品にお
いて、硬さ、耐摩耗性、潤滑性、耐腐蝕性および電気特
性のような種々の特性を改善するために適用できる。

熱スプレー工程を意図する粉末材料は、組成および正確
な粒子サイズ許容値の両方の点で均質でなければならな
い、加えて、これらの材料は自由に流動していなければ
ならない、自由流動能力を改善するため、粉末は通常微
小なペレットにされる。しかしながら、この場合は、得
られた製品の均一性が悪化する。

米国特許第４，５８８，８０８号は、コーティングの融
点に近い高温の高速気体流の中に粉末化されたコーティ
ング材料を懸濁させるコーティング方法を紹介している
。この方法で使用される材料は、１１．０〜１８．０パ
ーセントのＧｏ、　２．０〜６．０パーセントのＯｒ、
３．０〜４．５パーセントのＣを含み、バランスはタン
グステンである。前記特許に記載されているコーティン
グ材料の粒子サイズは約４５μｍである。その明細書に
よれば、例えば、プラズマ・アーク技術を加熱に使用で
きる。

米国特許第４，６２６，４７６号および第４．１３２６
．４７７号は上述したコーティング方法に適した材料を
紹介しており、米国特許第４　、６２８　、４７８号で
は、材料は４．０〜１０゜５パーセントのＣ０１５，０
〜１１．５パーセントのＣｒおよび３．０〜５．０パー
セントのＣを含み、バランスはタングステンである。他
方、米国特許第４，８２８，４７７号では、組成は６．
５〜８．０パーセントのＣＯ１２，０〜４．０パーセン
トのＣｒ、　３．０〜４．０パーセントのＣ、バランス
はＷである。これらのコーティング材料の粒子サイズも
約４５ｇｍである。

自由流動材料のいくつかの製造方法が、米国特許第３，
８０９，２４１号および第３，９７４，２４５号に記載
されている。この粉末材料の融点は１，８００℃を越え
ることがあり、粒子サイズは約４０〜ｆｌｏｗｍである
。この方法は、例えば、タングステン、モリブデン、ク
ローム、タンタルおよびニオブに適用でき、それらの化
合物にも適用できる。また、ホウ化物、炭化物及び窒化
物にも適用できる。加熱に際し、プラズマ・アーク技術
が有利に適用される。粉末はいくつかの成分から成るが
、これらの種々の成分は最終製品が均一になるように反
応せしめられる。

欧州特許出願第２５９，８４４号に係る微細な球状粒子
の製造方法においては、粉末材料がキャリヤーガスにの
って高温領域に送られ、そこで供給された粉末の少なく
とも約５０％が溶け、球状粒子を形成する。その後、こ
の製品は粒子を固体化するために迅速に冷却される。適
当な材料として、この特許出願は金属ベース材料、セラ
ミック・ガラス、結晶セラミック材料およびそれらの化
合物を挙げている。しかしながら、この欧州特許出ｍ第
２５９．８４４号の方法では、球状粒子の達成されたす
イズは、処理される材料により変化する０例えば、この
欧州特許出願で規定されている鉄群の材料の粒子サイズ
は、２０ｐｍが好ましく、他方、例えばタングステン、
モリブデン、ニオブ、タンタルおよびレニウムを含む金
属群並びにこれらに関連する材料では、球状粒子の半数
風Ｅが５０ｐｍ以下のサイズである。この欧州特許出願
第２５９，８４４号では、プラズマにより高温領域が形
成され、これにより、この高温領域の温度が５，５００
〜１７，０００℃の範囲内で変化する。

周知の方法では、通常−つの明確な成分から成る材料を
取扱い、この材料を高温処理する。このように最終製品
は、ただ一つの成分の処理が問題なので、かなり容易に
均一化される。しかしながら、多成分系に従来技術の方
法を適用すると、最終製品の均質性および多孔性の点で
しばしば９！１題が生じる。これらの！Ｉ題は、例えば
、最終製品の粒子サイズが過大なため生ずる。

目　　　的 本発明の目的は、従来技術の欠点をいくつか除去し、い
くつかの異なる成分から成る微小なペレット状にされた
粉末の集積物の新規でかつ改良された予備処理方法を得
、融点が高くかつ溶融状態でのみ混合される材料の、粒
子サイズが小さく、均質で孔が少ない構造を高温で作る
ことにある０本発明の木質的に新規な特徴は、請求項１
に記載されている。

発明の開示 本発明の方法では、いくつかの異なる成分から成る微小
なペレットにされた粉末集積物が非常に高い温度の条件
下で少なくとも一部溶解し、これにより粉末集積物は化
学的にも、物理的にも均質化が達成される。処理対象材
料を高温処理に供給することは、キャリヤーガスを使っ
て行ない、高温領域になるに先立って材料が蒸発するの
を防ぐ、この高温処理では、温度は少なくとも２，５０
０℃が有利であり、処理は少なくとも一工程で行なわれ
る。高温を作り出すために、プラズマ技術を使用するの
が好ましい、この高温を作るのには、他の適当な方法が
いくつか従来技術で知られており、それを用いても本質
的に本発明を弱めることはない０本発明の方法で使用さ
れる粉末集積物の粒子サイズは、２０〜１１００ｐの範
囲内にあり、２５〜４５ＪＬｍが好適である。高温で、
粉末の種々の成分が溶け、相の構成が有利に変化する。

高温処理の後、保護する気体雰囲気内で処理された材料
を自由に滴下するようにして冷却する。このようにして
本発明により処理された材料は均質で、孔の少ない、木
質的に球状粒子から成る最終製品になり、その粒子サイ
ズは、例えば、熱スプレー工程で使用されると有利であ
る。

本発明の方法では、２個以−ヒの工程から成る高温処理
も適用できる。その場合、過去の高温処理で得られる冷
却された製品が、中間処理を施さずして、次の高温処理
に回される。このように、本発明の方法と関係する結合
剤処理は高温での２段の順次の熱処理の間で必要ではな
い、２段又は数段の工程から威る高温処理により、例え
ば、球状粒子の孔の少なさ、割合およびサイズが改良さ
れ得る。

本発明の方法を適用する時、必要とされる粉末集積物は
、集積物の有機結合剤に複合粉末の原材料を混合するこ
とによって製造され、原材料と最終製品の粒子サイズ間
の比が少なくとも１：５になるように集積化を行なうこ
とによって製造される。このようにして、最終製品の均
質化が有利に達成される。

使用される結合剤は、例えば、ポリビニール・アルコー
ルまた１よステアリン酸であり、その量は粉末集合体の
重量の１〜４重量パーセントとするのが好ましい０次の
段階で、集合体結合剤を除去し、複合粉末を８００〜１
０００℃の温度範囲内で予備焼結し、その機械的強度を
改良する。このようにして複合粉末を高温処理のために
、例えば、所望のクラスに分級でき、そのクラスの粒子
サイズの範囲を狭くすると有利である。

本発明の方法は、例えば、融点が約２，７８０℃の炭化
タングステンから成る複合粉末に適用できる。このよう
な複合粉末では、炭化タングステンの含有量は８０〜８
０重量パーセントである。純粋な炭化タングステンの融
点を同時に下げる化合物材料の間にあって、例えば、コ
バルト、ニッケルおよびクロムを挙げるが、その組成は
以下のように変わり得る。６〜１０重量パーセントのコ
バルト、０〜１０重量パーセントのニッケル、および０
〜４重量パーセントのクロム。

及夏旦旦盈１ 本発明の方法に従って、１０重量パーセントのコバルト
および４重量パーセントのクロムを化合物組成として含
有する炭化タングステンをベースとする複合粉末を一工
程熱処理で処理した。この高温処理では、出力２１３ｋ
ｗｈの直流プラズマ反応器を用い、窒素のプラズマ・ガ
ス２８Ｎｒｎ３を使った。処理中の材料の供給速度は２
５ｋｇ／ｈであり、その場合所要のキャリヤーガス、窒
素の量は２．４Ｎｒｎ’／ｈであった。高温での処理が
終った後、材料を冷却した。この冷却を窒素雰囲気内で
行なった後、出発材料の少なくとも６０パーセントが球
状粒子として最終製品内に得られ、粒子の半数以上は粒
子サイズが３０μｍ以下であった。この熱処理は、２工
程でそれぞれの材料に対して行なった場合、出発材料の
少なくとも８０パーセントが球状粒子として得られ、そ
の粒子サイズが３０μｍ以下であった。最終製品として
、見かけの密度とホール流の両方が明確にされた。これ
は材料をスプレー技術の目的で使用する場合に必要不可
欠な性質である。最終製品につき得られたホール流は５
．０ｇ／ｓであり、見かけの密度が５．７ｋｇ／ｄｍ″
であった。本発明方法を採用することにより得られた代
表的な値は、例えば、粒子サイズ分布の場合、従来技術
、例えば、欧州特許出願第２５９，８４４号のそれと比
較して明らかに良好であった。

要約すると本発明は、材料の処理および製造方法、特に
、自由に流動する微細に分割された金属粉末または金属
マトリックス複合粉末の処理および製造方法に関するも
のである。この材料は少なくとも２つの成分から戊る０
本発明の方法によれば、複合粉末は、第１に、有機結合
剤と混合され、粉末集積物を形成する０次に、この粉末
集積物を焼結処理して結合剤を除き、かつ複合粉末の機
械的強度を改良する。さらに、複合粉末を分級し、分級
された複合粉末を少なくとも一工程熱処理で高温の下に
熱処理し、複合粉末を少なくとも一部溶かし、種々の成
分を互に混合する０例えば、−プラズマで熱処理された
材料を、次に、自由に滴下する状態で冷却し、木質的に
球状の粒子からなる材料にする。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、少なくとも２個の成分から成る材料、特に自由に流
   動する微細に分割された金属粉末、すなわち金属マトリ
   ックス複合粉末の処理および製造方法において、 粉末集積物を形成するために、前記複合粉末を有機結合
   剤と混合する工程と、 前記結合剤を除き、前記複合粉末の機械的強度を改良す
   るために、前記粉末集積物を焼結処理する工程と、 前記複合粉末を分級する工程と、 前記複合粉末を少なくとも一部溶かし、種々の成分を互
   に混合するために、分級された前記複合粉末を少なくと
   も一工程の熱処理で高温熱処理する工程と、 熱処理された材料を自由に滴下する状態で冷却し、ほぼ
   球状の粒子から成る材料にする工程とを有する材料の処
   理および製造方法。 ２、請求項１に記載の方法において、 前記複合粉末が化合物成分としてのコバルトおよびクロ
   ムとともに炭化タングステンを含有することを特徴とす
   る材料の処理および製造方法。 ３、請求項１に記載の方法において、 前記複合粉末が化合物成分としてのコバルトおよびニッ
   ケルとともに炭化タングステンを含有することを特徴と
   する材料の処理および製造方法。 ４、請求項１に記載の方法において、 前記複合粉末が８０〜８０重量パーセントの炭化タング
   ステン、６〜１０重量パーセントのコバルト、０〜４重
   量パーセントのクロムおよび０〜１０重量パーセントの
   ニッケルを含有することを特徴とする材料の処理および
   製造方法。 ５、請求項１に記載の方法において、 前記複合粉末の中に、前記複合粉末の１〜４パーセント
   の量の前記結合剤を混入することを特徴とする材料の処
   理および製造方法。 ６、請求項１に記載の方法において、 前記複合粉末を少なくとも２，５００℃の温度で熱処理
   することを特徴とする材料の処理および製造方法。 ７、請求項１に記載の方法において、 前記複合粉末の熱処理をプラズマにより行なうことを特
   徴とする材料の処理および製造方法。 ８、請求項１に記載の方法において、 熱処理された材料を冷却する際、球状粒子が作り出され
   、その過半数の粒子サイズが３０μｍより小さいことを
   特徴とする材料の処理および製造方法。