JPH04367394A

JPH04367394A - 溶接用粉末及びその製造方法

Info

Publication number: JPH04367394A
Application number: JP13914091A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Watanabe; 靖渡辺
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 1991-06-11
Filing date: 1991-06-11
Publication date: 1992-12-18

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば肉盛りビード材
料に使用される溶接用粉末及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、金属粉末を肉盛りビード材料
に使用する溶接法として、プラズマ・トランスファー・
アークやプラズマ・パウダー・ウエルディング等の方法
が知られており、近年では、溶接ビードの耐摩耗性を向
上させる目的で、金属粉末だけではなく、炭化物粒子粉
末等の硬質粒子粉末を混合して、溶接肉盛りする方法が
広く行われている。

【０００３】この様なプラズマ・トランスファー・アー
クやプラズマ・パウダー・ウエルディング等においては
、粉末粒子の粒径は、粉末給送上の制約から３０〜３０
０μｍ（望ましくは５０〜３００μｍ）に限られており
、配合される炭化物等も、冶金学的要請により微細分散
化が望まれているにもかかわらず、その粒径が３０μｍ
以上に限定されていた。

【０００４】そのため、従来の溶接用粉末としては、３
０μｍ以下の金属粉末，合金粉末と、炭化物，硅化物，
硼化物，窒化物，酸化物等の硬質粒子粉末とを、有機バ
インダを用いて結合して、３０μｍ以上の粒子に造粒し
たものが使用されていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この様
に有機物をバインダとして使用し、造粒及び乾燥を行な
って溶接用粉末を製造した場合には、下記の様な問題が
あり必ずしも好適ではなかった。

【０００６】つまり、上述した方法で製造された溶接用
粉末の粒子には、酸素，水素，窒素，水等が吸着してお
り、しかも造粒の際に使用した有機バインダ自身には、
酸素，窒素，窒素などが含まれているために、この溶接
用粉末を用いて粉体肉盛り溶接を行なうと、溶接ビード
にブローホール（空孔）が発生することがあり、実用上
大きな問題となっていた。

【０００７】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れ、粉体肉盛り溶接等の際に、溶接ビードにブローホー
ルが発生することを防止して、好適に溶接を行うことが
できる溶接用粉末及びその製造方法を提供することを目
的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、請求項１の発明は、金属又は／及び合金粒子粉末に
、硬質粒子粉末が結合して形成された複合粉末粒子から
なる溶接用粉末において、該溶接用粉末中に含まれる酸
素量が０．５重量％以下、かつ窒素量が０．２重量％以
下であることを特徴とする溶接用粉末を要旨とする。

【０００９】請求項２の発明は、前記溶接用粉末の直径
が、３０〜３００μｍである請求項１記載の溶接用粉末
を要旨とする。また、請求項３の発明は、金属又は／及
び合金粒子粉末と硬質粒子粉末とからなる原料粉末を混
合して有機バインダで結合し、次いで造粒及び乾燥を行
ない、その後前記金属又は合金の融点の０．４〜１．６
倍の温度範囲で、水素気流中，不活性ガス気流中又は真
空中にて脱気及び焼鈍を行なうことを特徴とする溶接用
粉末の製造方法を要旨とする。

【００１０】請求項４の発明は、前記脱気及び焼鈍の後
に、不活性ガス中での解砕又は／及び分級を行うことを
特徴とする請求項３記載の溶接用粉末の製造方法を要旨
とする。尚、前記脱気及び焼鈍の後に解砕を行なう場合
には、例えば不活性ガス中で、ボールミルを用いて１〜
１００時間の磨砕を行なうと、前記脱気・焼鈍で得られ
た造粒粉の先鋭化した表面層が鈍磨されて、以後も操作
時におけるガス吸着を防止することができるので好適で
ある。

【００１１】ここで、前記硬質粒子としては、例えば炭
化物，硅化物，硼化物，窒化物，酸化物等の硬質粒子を
採用できる。また、前記加熱温度としては、構成金属や
合金の融点近傍及びその直上であればよく、具体的には
融点の０．４〜１．６倍の温度範囲であればよく、例え
ば加熱温度が６００℃以上で、融点の０．８〜１．２倍
の温度範囲であれば好適である。

【００１２】加熱時間としては、造粒粉の吸着ガス脱気
が行なわれ、しかも構成成分間の拡散焼結が進むことに
よって、有機バインダがない状態でも一つの造粒粒子を
保持し得る状態となる範囲で、かつ（粉末全体の焼結が
過度に進んで）その後の解砕が困難とならない範囲を適
宜選択する。例えば、粒径が３０〜３００μｍの粒子の
場合には、１〜２０時間が好適である。

【００１３】加熱時の雰囲気としては、還元作用及び不
純物の反応除去作用の観点からは、水素気流が好適であ
るが、不活性ガスや真空中でも適宜加熱時間を延長すれ
ば、同等の効果が得られる。また、水素や不活性ガスの
場合には例えば１気圧を採用でき、真空中の場合には１
０−４Ｔｏｒｒ程度を採用できる。

【００１４】また、有機バインダとしては、例えば３％
ポリビニルアルコール液などの様な種々のものが使用で
きることは言うまでもない。

【００１５】

【作用】請求項３の発明では、原料粉末を有機バインダ
を用いて造粒し、この造粒粉を前記所定の温度でかつ所
定の雰囲気にて、脱気及び焼鈍を行っている。従って、
この脱気及び焼鈍の過程では、構成成分間の拡散焼結が
進むが、この時に吸着ガス成分が除去されるとともに、
造粒粉や気孔及び構成成分間のポロシティが低減され、
同時に造粒粉の含有ガスが低減される。

【００１６】従って、この方法によって製造された請求
項１の溶接用粉末は、酸素及び窒素の含有量が所定値よ
り低下しているので、この溶接用粉末を使用して溶接を
行なうと、ブローホールの発生が抑止されることになる
。ここで、特に、前記脱気及び焼鈍の後に、不活性ガス
中での解砕又は／及び分級を行う場合には、粒度を調節
する際にガスが吸着することを防止するので好適である
。また、製造された溶接用粉末の粒径が３０〜３００μ
ｍの場合には、給送等が容易になるので好適である。

【００１７】

【実施例】次に、本発明を一層明らかにするために、好
適な実施例に基づいて説明する。実施例としての溶接用
粉末の製造方法は、図１に示す様に、以下の工程より成
り立っている。

【００１８】（■：原料配合工程）用途に応じて硬質粒
子と金属粒子又は／及び合金粒子（以下単に金属粒子と
いう）との材質を選定し、硬質粒子粉末としては粒径０
．１〜１０μのものを、金属粒子粉末としては粒径０．
１〜３００μのものを準備し、これら硬質粒子粉末と金
属粒子粉末とを混合する。

【００１９】（■：バインダ添加工程）前記混合物に、
有機バインダを添加して原料を配合・調整する。そして
、この有機バインダを添加する際には、有機バインダに
加えて、水や有機溶媒等を加えてもよい。

【００２０】（■：混合工程）そして、この原料混合物
を、ボールミルにおいて均質な混合状態になる様に混合
する。（■：造粒・乾燥工程）次に、混合物がボールミルにて
均質な混合状態となったら、これを万能混合攪拌乾燥機
或はスプレードライヤーにかけて造粒・乾燥する。

【００２１】（■：粉砕・分級工程）更に、スタンプミ
ル及び振動分級機にかけて、粒径３０〜３００μの粉体
肉盛溶接用材料として給送可能なサイズの混合物粉末に
調整する。（■：脱気・焼鈍工程）こうして得られた粉末を、水素
気流中，不活性ガス気流中又は真空中にて、例えば６０
０℃以上で１〜１００時間の範囲で加熱して、脱気・焼
鈍を行なう。

【００２２】（■：解砕・分級工程）この脱気・焼鈍を
行った粉末を、不活性ガス中でボールミルを用いて解砕
し、その後不活性ガス中で振動分級機にかけて、３０〜
３００μｍの粒径の範囲に調節する。

【００２３】次に、本実施例の効果を確認するために行
なった実験例として、下記実施例１，２及び比較例につ
いて説明する。［実施例１］粒径１〜３μｍのカーボニルＮｉ粉末５０
０ｇと、同じく粒径１〜３μｍのＮｂＣ粉末５００ｇと
に対して、３％ポリビニルアルコール水溶液を１０００
ｃｃ添加し、ボールミルにて混合した。そして、ボール
ミル混合の条件は、３０ｒｐｍで２０時間とした。尚、
このボールミルは、直径３０ｃｍで高さが４００ｃｍの
本体を有し、内部に１５ｍｍφの樹脂被覆鉄ボール２０
０個を備えている。

【００２４】次に、ボールミルから取り出した混合物粉
末を、万能混合攪拌機を用いて造粒・乾燥した。ここで
、万能混合攪拌機は、挿入量２ｋｇのもので、５０℃の
加熱温度において、公転速度６３ｒｐｍ，自転速度４３
ｒｐｍの条件にて５時間運転とした。その後、乾燥した
造粒粉を粉砕して、１２メッシュ／３５０メッシュ（粒
径約１６８０〜４４μｍ）の条件で分級した。

【００２５】次に、５リットル／ｍｉｎの流速で供給さ
れる１気圧の水素気流中に、上記分級した造粒粉を８０
０ｇ配置し、１２００℃で５時間加熱して水素焼鈍を行
った。その後、この焼鈍を行った造粒粉を、上記と同様なボー
ルミルを用い、アルゴンガスを封入して解砕を行った。尚、ボールミル解砕の条件は、３０ｒｐｍで２０時間と
した。そして、解砕の後に、アルゴンガスの雰囲気下で
、造粒粉を１００メッシュ／３５０メッシュ（粒径約１
０５〜４４μｍ）の条件で分級して、溶接用粉末を得た
。

【００２６】そして、この溶接用粉末中の酸素量及び窒
素量を測定したところ、酸素量は０．２重量％，窒素量
は０．１重量％とともに少なく好適であった。更に、こ
の溶接用粉末を用いて、プラズマ・パウダー・ウェルデ
ィング法により溶接を行った。このときの溶接条件は、
溶接電流１１０Ａ，溶接用粉末の給送速度１０ｇ／ｍｉ
ｎ，プラズマガスの供給量２リットル／ｍｉｎ，シール
ドガスの供給量１０リットル／ｍｉｎとした。

【００２７】そして、この溶接によって形成された溶接
ビードのブロー数を測定したところ、０．１ｍｍ２以上
のブロー数は、０．１個／ｃｍ２と非常に少なく好適で
あった。［実施例２］上記実施例１のカーボニールＮｉに代えて
、カーボニールＦｅを使用し、他の「原料配合」，「混
合」，「造粒・乾燥」，「粉砕・分級」，「水素焼鈍」
，「解砕・分級」等の条件は同じにして、溶接用粉末を
製造した。

【００２８】そして、この溶接用粉末中の酸素量及び窒
素量を測定したところ、酸素量は０．１５重量％，窒素
量は０．０９重量％とともに少なく好適であった。更に
、この溶接用粉末を用いて、実施例１と同様な条件でプ
ラズマ・パウダー・ウェルディング法により溶接を行っ
た。そして、この溶接によって形成された溶接ビードの
ブロー数を測定したところ、０．１ｍｍ２以上のブロー
数は０．０９個／ｃｍ２と少なく好適であった。［比較例］本比較例では、上記実施例２と同様に、「原
料配合」，「ボールミル混合」，「造粒・乾燥」，「粉
砕・分級」を行って溶接用粉末を製造したが、以後の「
水素焼鈍」，「解砕・分級」の処理は行わなかった。

【００２９】そして、その溶接用粉末中の酸素量を測定
したところ、１．５重量％と望ましい量より多く、窒素
量も０．３重量％と多かった。更に、この溶接用粉末を
用いて、実施例２と同様な条件でプラズマ・パウダー・
ウェルディング法により溶接を行った。そして、この溶
接によって形成された溶接ビードのブロー数を測定した
ところ、０．１ｍｍ２以上のブロー数は３個／ｃｍ２と
非常に多く不適であった。

【００３０】この様に、実施例１，２では、水素焼鈍や
不活性ガスのもとで解砕・分級を行っているので、溶接
用粉末中の酸素量及び窒素量が少なく、よって、溶接時
に発生するブロー数を極めて少ない値に抑えることがで
きる。その結果、溶接部分の強度や耐久性が向上すると
いう顕著な効果がある。それに対して、比較例では、ブ
ロー数が多く、好ましい溶接が行えないという問題があ
る。

【００３１】次に、上述した溶接用粉末中の酸素量及び
窒素量と、溶接時に発生するブロー数との関係を確認す
るために行った実験例について説明する。本実験例では
、上記実施例うち、解砕中の雰囲気の酸素・窒素の量と
時間とを変更して溶接用粉末を製造し、その溶接用粉末
中の酸素含有量及び窒素含有量とを測定した。更に、各
々の溶接用粉末を用いて溶接を行ない、それによって発
生するブロー数を測定した。

【００３２】この結果を図２に示すが、図２（Ａ）は、
窒素（含有）量を０．１重量％と一定にした場合におけ
る、酸素（含有）量とブロー数との関係を示し、図２（
Ｂ）は、酸素含有量を０．２重量％と一定にした場合に
おける、窒素含有量とブロー数との関係を示している。

【００３３】この図から明かな様に、酸素含有量が０．
５重量％を超えるとブロー数が増加して好ましくなく、
また、窒素含有量が０．２重量％を超えてもブロー数が
増加して好ましくない。以上本発明の実施例を説明した
が、本発明はこれら実施例に限定されるものではなく、
その要旨を逸脱しない範囲内で種々なる態様にて実現す
ることができることはいうまでもない。

【００３４】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明の溶接用粉末
は、溶接用粉末中に含まれる酸素量が０．５重量％以下
かつ窒素量が０．２重量％以下であるので、溶接時に発
生するブロー数を低減できるという効果がある。

【００３５】また、本発明の溶接用粉末の製造方法によ
れば、かかる良好な性質を有する溶接用粉末を製造する
ことができるだけでなく、その製造方法も、所定雰囲気
中にて所定温度で脱気・焼鈍を行う工程を実施するだけ
でよく、極めて容易であるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の製造工程を示す説明図である。

【図２】酸素又は窒素の含有量とブロー数との関係を示
すグラフである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　金属又は／及び合金粒子粉末に、硬質
粒子粉末が結合して形成された複合粉末粒子からなる溶
接用粉末において、該溶接用粉末中に含まれる酸素量が
０．５重量％以下、かつ窒素量が０．２重量％以下であ
ることを特徴とする溶接用粉末。
【請求項２】　　前記溶接用粉末の直径が、３０〜３０
０μｍである請求項１記載の溶接用粉末。
【請求項３】　　金属又は／及び合金粒子粉末と硬質粒
子粉末とからなる原料粉末を混合して有機バインダで結
合し、次いで造粒及び乾燥を行ない、その後前記金属又
は合金の融点の０．４〜１．６倍の温度範囲で、水素気
流中，不活性ガス気流中又は真空中にて脱気及び焼鈍を
行なうことを特徴とする溶接用粉末の製造方法。
【請求項４】　　前記脱気及び焼鈍の後に、不活性ガス
中での解砕又は／及び分級を行うことを特徴とする請求
項３記載の溶接用粉末の製造方法。