JPH05222506A - アーク溶射用ワイヤ - Google Patents

アーク溶射用ワイヤ

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JPH05222506A
JPH05222506A JP5659892A JP5659892A JPH05222506A JP H05222506 A JPH05222506 A JP H05222506A JP 5659892 A JP5659892 A JP 5659892A JP 5659892 A JP5659892 A JP 5659892A JP H05222506 A JPH05222506 A JP H05222506A
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隆 福田
Yukihiko Baba
幸彦 馬場
Mitsugi Otani
貢 大谷
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Japan Steel Works Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱間圧延温度よりも融点の低いNi−B合
金またはNi−Si合金を用いたワイヤで、気孔のないN
i溶射層からなる中間材を形成して、クラッド鋼を能率
よく製造する。 【構成】 B含有量が4〜8重量%のNi−B合金粉
末、または、Si 含有量が30〜50重量%のNi−Si
合金粉末を80重量%以上含む粉末を、Niを材料とす
るさや部材で被覆したことを特徴とするアーク溶射用ワ
イヤ 【効果】 熱間圧延温度よりも融点が低く、しかも延
性の乏しいNi 系合金でワイヤを構成することができ、
クラッド鋼の中間材を、気孔の影響の少ないNi合金層
によって能率よく溶射形成することが可能になった。そ
の結果、接合強度に優れたクラッド鋼板を能率よく製造
することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、クラッド鋼の中間材
を溶射形成するのに好適な、アーク溶射用ワイヤに関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】従来、熱間圧延によってクラッド鋼を製
造する場合、母材と合材との接合面付近に脆化層が生ず
るのを防止する目的で、各種の中間材を介在させてい
る。例えば、Ni メッキ(特開昭54−5850号)に
より中間材を形成したり、Ni 箔、Ni シートなどを配
置して中間材としている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のNi 中
間材を使用したクラッド鋼においては、次のような技術
的課題が存在している。Niメッキによって中間材を形
成する場合には、通常、母材の接合面に所定厚さのNi
メッキ層を形成しているが、電解条件、浴管理などの制
御が困難であり、また、大形のクラッド鋼板を製造する
場合には大形のメッキ装置が必要になるという問題点が
ある。また、Ni箔やNiシートを母材と合材との間に挟
み込んで中間材とする場合には、大形で薄い(50〜3
00μm厚程度)Ni箔やNiシートを準備し、しかもこ
れらに破損が生じないように注意深く取り扱わねばなら
ず、作業能率に劣る問題がある。これら手段以外には、
Niをろう付けして中間材を形成する方法もあるが、大
形のクラッド鋼板の製造に対しては、作業性の面から実
用性に欠ける。これらのために、従来、大形のクラッド
鋼板の製造はコストのかさむものとなっている。これに
対し、クラッド鋼の中間材として、簡便な溶射装置を使
用してNi溶射層を形成することも考えられるが、溶射
層の形成に伴って層内に多数の気孔が生じ、特に酸化に
伴う接合強度の低下を招く問題がある。そこで、中間材
として気孔の発生を抑制可能な溶射層を形成することが
できるクラッド鋼の製造方法の出現が望まれていた。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、このような従
来の技術的課題に鑑みてなされたものであり、その構成
は、B含有量が4〜8重量%のNi−B合金粉末、また
は、Si含有量が30〜50重量%のNi−Si合金粉末
を80重量%以上含む粉末を、Niを材料とするさや部
材で被覆したアーク溶射用ワイヤである。
【0005】ここで、アーク溶射用ワイヤにおいて、N
i−B合金粉末のB含有量を4〜8重量%、Ni−Si合
金粉末のSi含有量を30〜50重量%に限定した理由
は、このアーク溶射用ワイヤは、クラッド鋼の中間材と
して溶射層を形成する目的で開発されたものであり、ク
ラッド鋼製造における圧延時の最高加熱温度にて,溶射
層が溶融する範囲にするためである。すなわち、クラッ
ド鋼の圧延時の最高加熱温度を1200℃とすると、こ
の温度にて溶射層が溶融するためには、Ni−B合金粉
末を用いた場合には、B含有量が3〜6重量%、Ni−
Si合金粉末を用いた場合に、Si含有量が25〜45重
量%であることが必要であるが、溶射中の酸化損失を考
慮して、B含有量を4〜8重量%、Si含有量を30〜
50重量%に限定した。
【0006】また、合金粉末の配合量を80重量%以上
に限定した理由は、以下のとおりである。すなわち、通
常は、Ni−B合金粉末またはNi−Si合金粉末の単体
が使用されるが、クラッド鋼の材質によっては、圧延加
熱温度を低く設定しなければならない場合がある。この
ような場合、Ni−B合金またはNi−Si合金粉末のみ
からなる粉末を用いて溶射層を形成すると、融点が高す
ぎて溶射層の溶融が十分に起きず、溶射層の気孔に対し
て封孔作用が得られない。したがって、溶射層の融点を
下げる目的で、例えばNi−P合金粉末やFe−P合金粉
末などを20重量%以下の範囲で混合して使用する。
【0007】そして、上記した合金粉末を被覆するさや
部材は、99%以上の純Niで構成するのが望ましい。
このさや部材の形状は特に限定されないが、例えば、厚
さ0.2〜1mm、幅7〜20mm程度の長尺の板状部
材を折り曲げて製造することが可能である。なお、溶射
の際には、アーク溶射用ワイヤとしては、上記構成のも
のと純Ni からなるワイヤとを併用することもできる。
その際には、高融点の純Ni 層と低融点のNi 合金層と
を重ね合わせて形成することが熱間圧延時の気孔の減少
を促す上から望ましい。
【0008】
【作用】Ni−B合金またはNi−Si合金は、延性が乏
しく、ワイヤへの線引加工が困難である。本願発明で
は、延性が良好なNi材料でさや部材を構成し、このさ
や部材で上記合金粉末を被覆することにより、容易にワ
イヤを得ることができる。このような構成のアーク溶射
用ワイヤの一用途として、クラッド鋼の中間材の形成が
ある。クラッド鋼の母材としては、炭素鋼や低合金鋼、
合材としては、この母材よりも耐食性に優れている金属
板で、例えばステンレス鋼板、ニッケル基合金板、銅合
金板などが使用される。そして、本発明のワイヤを用い
てアーク溶射することによって、溶射ワイヤのさや部材
と、さや内の粉末とが溶融して、母材および合材の接合
面の少なくとも一方に、Ni 合金からなる所定厚の溶射
層が形成されて、中間材が構成される。なお、溶射のま
まの状態では、この溶射層中には、無数の気孔が形成さ
れている。中間材として、例えば、母材と合材の接合面
には、50〜300μm厚さの溶射層を形成する。
【0009】上記の中間材を介在させた母材および合材
を、均一に加熱して熱間圧延を行う。この加熱温度が、
1200℃を超えると、構成材(例えば合材)の粗粒化
に伴う表面肌荒れが著しくなり、靱性が低下するので、
加熱温度を1200℃以下とするのが望ましい。また、
加熱温度が950℃未満では、1回の加熱温度で所定の
圧延比を得ることが困難であるので、加熱温度は950
℃以上とするのが望ましい。加熱された母材および合材
は、所望の圧延比(例えば2.5以上)で熱間圧延に供
される。上記加熱をNi 合金の共晶点を超える温度で行
う結果、溶射の際に中間材中に発生した気孔が消失し
て、中間材の組織が改善される。これは、Ni 合金の融
点(共晶点)が、熱間圧延の加熱温度よりも低いため
に、熱間圧延前の加熱によってNi 合金が液相拡散し、
気孔が溶融合金によって埋められるためと考えられる。
【0010】なお、共晶点は成分組成によって定まるの
で、Ni−B合金粉末を用いた場合とNi−Si合金粉末
を用いた場合とでは、望ましい加熱温度は異なる。すな
わち、Ni−B合金粉末を使用した場合には、1140
〜1200℃に加熱し、Ni−Si合金粉末を使用した場
合には、965〜1050℃に加熱するのが望ましい。
したがって、加工率などによって圧延加熱温度が規制さ
れる場合には、その温度に基づいて、合金粉末を選択す
ればよい。なお、Fe−P合金粉末等の混合により上記
の望ましい温度範囲は低い数値となる。上記の製造工程
により、熱間圧延に際してNi 合金層の気孔が激減し、
母材または合材の接合面は、Ni 合金層によって良好に
覆われた状態で熱間圧延が施される。
【0011】中間材としてのNi 合金層は、酸化防止作
用に優れ、かつ、母材から合材への炭素の移動防止作
用、液相拡散作用等を併有するので、熱間圧延に際し
て、気孔の少ないNi 合金層が接合面の酸化を防止する
とともに、脆い浸炭層の形成を抑制する。その結果、脆
化層の発生の抑制と液相拡散作用とが相まって、接合強
度が向上する。加えて、このNi 合金層は、比較的低温
で液相拡散するので、純Ni のみの中間材を使用して製
造されるクラッド鋼板と比較して、圧延加熱温度を低温
に設定し、かつ、圧延比を小さく設定して、良好な接合
強度を確保することができる。なお、溶射によるNi 合
金層は、母材または合材のうち少なくとも一方に形成す
れば、上記作用が実質的に得られる。
【0012】
【実施例】以下に、本発明の実施例について、図面を参
照しつつ説明する。アーク溶射用ワイヤ1は、図1に示
すように、粉末2をさや部材3内に収納して構成され
る。さや部材3は、Ni、好ましくは一般に純Niと称さ
れるものを材料とし、厚さ0.25mm、幅8mmの長
尺の板状部材3aを折り曲げて所定形状としたものであ
る。ここでいう純Niとは、99%以上のNi を含有
し、残部がC、Fe 、Si 、P、S、Mn 等の不可避的
不純物からなるものである。一方、粉末2は、Ni −B
またはNi −Si 合金粉末を主要成分とするものであ
り、表1に示すようにBまたはSi 含有量を変えて調製
したものである。なお、表中のB、Si の含有量はNi
−B合金粉末またはNi−Si 合金粉末中の含有量を示
し、Fe−Pの含有量は、混合粉末中の含有量を示して
いる。
【0013】上記構造のアーク溶射用ワイヤ1は、次の
ようにして製造する。前記したさや部材3は、図2に示
す長尺の板状部材3aを、図3に示すように断面U字状
に折り曲げ、その内部に、表1に示す各粉末2を図4に
示すように適量収納する。なお、比較のために、本発明
の範囲外の粉末を収納したワイヤを比較例として同様に
用意した。次いで、U字状の板状部材3aの両上端縁3
b、3cを、図5に示すように、それぞれ内側に折り曲
げて粉末2内に差し込むとともに全体を丸め加工し、外
形が略円筒状のアーク溶射用ワイヤ粗材を形成する。こ
の粗材を図示しないダイスを用いて線引加工して断面を
縮小することにより、さや部材3内に粉末2を緊密に包
容するアーク溶射用ワイヤ1を得る。なお、アーク溶射
用ワイヤ1の両端部は、さや部材3を潰して閉塞してあ
る。このようなNi −BまたはNi −Si 合金粉末をN
i 製のさや部材に収納する理由は、Ni −B合金または
Ni −Si 合金は、延性に乏しく、ワイヤへの線引加工
が困難であり、Ni −B合金またはNi −Si 合金製ソ
リッドワイヤは製造できないところにある。以上のアー
ク溶射用ワイヤの製造方法は、一般のフラックス入りワ
イヤの製造方法と実質的に同様である。
【0014】次に、上記のアーク溶射用ワイヤの作用を
説明する。アーク溶射用ワイヤは、図6に示すようにク
ラッド鋼の中間材としての用途がある。なお、クラッド
すべき母材4として、厚さ35mm、幅110mm、長
さ160mmのSS41炭素鋼を使用し、合材6とし
て、厚さ5mm、幅100mm、長さ150mmのSU
S316Lステンレス鋼を使用する。合材6の接合面は
ペーパーにて研磨し、母材4の接合面はカットワイヤを
用いてグリッドブラストによる処理を施して、接合面を
粗面に形成して溶射によるNi 合金層の付着を促してい
る。そして、前記アーク溶射用ワイヤ1を用いて、上記
の母材4および合材6のそれぞれの接合面に、合計で厚
さが300μmとなるようにNi 合金層5を形成し、中
間材とする。このようにして溶射により形成したNi 合
金層5には、無数の気孔が生じている。また、比較のた
めに純Ni ソリッドワイヤを用いて、中間材として同様
に純Ni 層を形成した。
【0015】この母材4に合材6を接合するクラッド鋼
板を、1回の熱間圧延によって2枚同時に得る場合につ
いて説明する。母材4と合材6の両Ni 合金層5を突き
合わせて対向密接させた組合せ体を2組用意し、この2
組の組合せ体の合材6、6を対向させるとともに、その
間に分離材7を配置する。さらに、母材4、4の周囲に
通気孔8aを有する接合板8を溶接する。次いで、全体
を均一に、1000℃または1200℃になるように1
時間加熱して、圧延比3の熱間圧延に供した。圧延が終
了した後には四周を切断し、接合板8を分離する。得ら
れたクラッド鋼板の接合状況および接合強さを評価する
ため、JIS G0601による超音波探傷試験による
剥離のチェックおよび接合強さを評価するせん断強度試
験を行った。その結果は表1に示すとおりであり、実施
例で、適当な温度で加熱した試験材は接合状況および接
合強さともに優れていた。
【0016】
【表1】
【0017】
【発明の効果】以上説明したように、本願発明のアーク
溶射用ワイヤによれば、熱間圧延温度よりも融点の低い
Ni 系合金粉末を延性に富んださや材で被覆してアーク
溶射ワイヤを構成したので、延性の乏しいNi 系合金で
ワイヤを構成することができ、クラッド鋼の中間材を気
孔の影響の少ないNi 合金層によって能率よく溶射形成
することが可能になった。その結果、接合強度に優れた
クラッド鋼板を能率よく製造することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、実施例のアーク溶射用ワイヤを示す断
面図である。
【図2】図2は、同じくさや部材用の材料を示す正面図
である。
【図3】図3は、同じくアーク溶射用ワイヤの製造工程
を示す説明図である。
【図4】図4は、同じくアーク溶射用ワイヤの製造工程
を示す説明図である。
【図5】図5は、同じくアーク溶射用ワイヤの製造工程
を示す説明図である。
【図6】図6は、同じくクラッド鋼の組立体を示す断面
図である。
【符号の説明】
1 アーク溶射用ワイヤ 2 粉末 3 さや部材 4 母材 5 Ni 合金層 6 合材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大谷 貢 神奈川県川崎市幸区神明町1丁目44番地 日本油脂株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 B含有量が4〜8重量%のNi−B合金
    粉末を80重量%以上含む粉末を、Niを材料とするさ
    や部材で被覆したことを特徴とするアーク溶射用ワイヤ
  2. 【請求項2】 Si 含有量が30〜50重量%のNi−
    Si合金粉末を80重量%以上含む粉末を、Niを材料と
    するさや部材で被覆したことを特徴とするアーク溶射用
    ワイヤ
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