JPH0586453A - 高い密着強度を有する溶射皮膜が被覆された物品およびその製造方法 - Google Patents

高い密着強度を有する溶射皮膜が被覆された物品およびその製造方法

Info

Publication number
JPH0586453A
JPH0586453A JP3355777A JP35577791A JPH0586453A JP H0586453 A JPH0586453 A JP H0586453A JP 3355777 A JP3355777 A JP 3355777A JP 35577791 A JP35577791 A JP 35577791A JP H0586453 A JPH0586453 A JP H0586453A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid phase
phase diffusion
diffusion bonding
layer
bonding material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP3355777A
Other languages
English (en)
Inventor
Minoru Matsuda
穣 松田
Makoto Kabasawa
真事 樺沢
Yasuhiro Ueno
泰弘 上野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NKK Corp, Nippon Kokan Ltd filed Critical NKK Corp
Publication of JPH0586453A publication Critical patent/JPH0586453A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 鉄基合金からなる基材と、基材の表面に溶射
法により形成された耐摩耗性合金表層材料からなる皮膜
との密着性を向上する。 【構成】 鉄基合金からなる基材1の表面に、B 、また
は、B およびSiを含有する液相拡散接合材からなる層2
をめっき法または溶射法により形成し、次いで、高速度
鋼、合金工具鋼あるいはMo、W 、V 、Cr、Ti、Ta、Nb、
ZrまたはCo等の炭化物により強化されたNi基またはCo基
合金等の耐摩耗性合金からなる表層材料により溶射法を
用いて皮膜3を形成し、次いで液相拡散接合材が等温凝
固する温度に加熱することにより接合層を形成する。 【効果】 接合層の作用により、基材と溶射皮膜との接
合性が向上し、高い密着強度を有する溶射厚皮膜が被覆
された物品が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、溶射法により表面硬
度の高い材料を被覆したロールまたは軸受け等の耐摩耗
用途の機械部品等に適用可能な、高い密着強度を有する
溶射皮膜が被覆された物品およびその製造方法に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】従来、溶射法により、表面硬度の高い材
料からなる皮膜を、所定厚さで厚被覆してなる耐摩耗用
途の機械部品等の物品においては、溶射皮膜と基材との
熱膨張率差より生じる溶射皮膜と基材との界面での残留
応力を低減する目的で、溶射直前に基材の予熱(200 〜
800 ℃)を行っている。
【0003】しかしながら、鋼またはステンレス等の鉄
基合金基材の被覆においては、基材の予熱時に基材表面
に酸化層(錆び)が形成され、これにより溶射皮膜と基
材との間の密着強度が低下し、溶射により厚皮膜を形成
すると、溶射中または溶射後、あるいは機械部品の使用
中に皮膜の剥離事故を生じることがあった。
【0004】また、基材表面に酸化層が形成されるのを
避ける目的で、例えばアルゴン(Ar)のように不活性な雰
囲気中で予熱ならびに溶射することも行われている。
【0005】しかしながら、この場合には不活性な雰囲
気を保持するための容器が必要とされ、この容器の大き
さにより被溶射物の大きさに制限が生じ、なおかつ製造
コストが高くなるといった問題が生じていた。
【0006】さらに、基材表面に酸化膜が形成されるの
を避け、且つ溶射皮膜と基材との間の結合力を増す目的
で、基材表面にあらかじめ低融点(1000℃)材料からな
る自溶性合金層を溶射法等により形成しておき、表層被
覆形成後に溶着等の熱処理を行う方法が行われている。
【0007】しかしながら、この方法では、物品を製造
後に表層材料の強化の目的で焼き入れ処理等を行うと、
自溶性合金層が再溶融し、溶射皮膜と基材との間に空隙
を生じる可能性があった。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】従って、この発明の目
的は、溶射法により表面硬度の高い材料を被覆したロー
ルあるいは軸受け等の耐摩耗用途の機械部品に適用可能
な、高い密着強度を有する溶射厚皮膜が被覆された物品
およびその製造方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】この発明の高い密着強度
を有する溶射皮膜が被覆された物品は、鉄基合金からな
る基材と、前記基材の表面上に形成された接合層と、前
記接合層の表面上に耐摩耗性合金からなる表層材料を用
いて溶射法により形成された厚皮膜とからなり、前記接
合層は、液相拡散接合材からなり、前記液相拡散接合材
を等温凝固する温度に加熱して等温凝固させてなること
に特徴を有するものである。
【0010】また、この発明の高い密着強度を有する溶
射皮膜が被覆された物品の製造方法は、鉄基合金からな
る基材の表面上に液相拡散接合材からなる層を形成し、
次いで、前記液相拡散接合材からなる層の表面上に耐摩
耗性合金からなる表層材料を用いて溶射法により厚皮膜
を形成し、次いで、このように層および皮膜が形成され
た基材を、前記液相拡散接合材が等温凝固する温度に加
熱して該材を等温凝固させて接合層を形成することに特
徴を有するものである。
【0011】
【作用】鉄基合金からなる基材表面に、ボロン(B) 、ま
たは、B およびシリコン(Si)を含有した液相拡散接合材
からなる層をめっき法または溶射法によりあらかじめ形
成し、次いで、高速度鋼、合金工具鋼、または、モリブ
デン(Mo)、タングステン(W) 、バナジウム(V) 、クロム
(Cr)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)、ニオブ(Nb)、ジルコ
ニウム(Zr)またはコバルト(Co)等の炭化物により強化さ
れたニッケル(Ni)基またはコバルト(Co)基合金等の耐摩
耗性用途の材料により溶射法を用いて厚皮膜を形成し、
前記液相拡散接合材が等温凝固する温度に加熱すること
により接合層が形成され、この接合層の作用により、基
材と溶射皮膜との接合性が向上し、高い密着強度を有す
る溶射皮膜が被覆された物品が得られる。
【0012】次に、この発明を詳細に説明する。液相拡
散接合は、固相拡散結合とろう接とを組合せた接合技術
である。液相拡散接合材はインサート材として基材と溶
射皮膜との間に介在し、接合層として機能する。インサ
ート材としての液相拡散接合材は、母材(溶射皮膜)の
化学組成に近いものを使用する。主として、使用温度域
からNi基材料を多く使用することが好ましい。
【0013】B およびSiは融点降下元素として添加さ
れ、その融点を母材のそれよりも低い温度にする作用を
有する。液相拡散接合材として使用するJIS のろう材の
規格としては、固相線温度と液相線温度との差の大きい
もの、例えば、ニッケルろうを用いる。ちなみに、JIS
Z 3265 B Ni −1 に規定されるニッケルろうの固相線温
度は975 ℃、液相線温度は1040℃である。
【0014】液相拡散接合材からなる層はめっき法、溶
射法により形成する。また、箔、粉末、蒸着、イオンプ
レーティングなどの方法を適宜使用することもできる。
液相拡散接合材からなる層は、1〜100 μm の範囲内の
厚さで用いられるが、望ましくは10μm 以下、特に2〜
3μmの範囲内が好ましい。
【0015】液相拡散接合材は、基本的には、接合界
面への気泡の閉じ込め、空孔巻き込みの防止、加熱時
の基材表面の酸化を防止するために真空室内(10-2〜10
-5Torr)で加熱するべきである。ただし、本発明におい
ては、溶射により液相拡散接合材からなる層の表面上に
皮膜を形成することにより基本的に密着性が保たれてい
る。従って、必ずしも真空中で加熱する必要はなく、大
気中で加熱してもよい。ただし、真空中で行えば確実で
ある。
【0016】加熱温度は液相拡散接合材の融点直上に設
定する。加熱により溶融した液相拡散接合材は接合部の
間隙を埋める。そして、この加熱温度でしばらく保持さ
れる。この間に、液相拡散接合材に含有されている融点
降下元素が母材との相互拡散により母材基質へと移動す
る。そのため液相拡散接合材の融点が上昇し、等温凝固
が進行する。従って、接合部は凝固組織を残さず均質化
した組織となる。引き続き前記温度に保持することによ
り、充分な拡散が行われ、接合部は最終的に母材と同組
成となって接合が完了する。図1〜図4は接合工程を模
式化して示す図である。図1は素材1の表面上に形成さ
れた液相拡散接合材からなる層(以下、「インサート
材」という)2の表面上に溶射により皮膜3を形成した
状態を示し、図2は加熱によりインサート材2が溶融し
た状態を示し、図3は等温凝固により異質性のある接合
部を示し、図4は同質の接合部を示す。
【0017】液相拡散接合によって得られた接合層は溶
射皮膜と基材との間の金属的接合を促し、高い密着強度
を有するとともに、溶融温度が上昇しているために接合
後に熱処理を行っても再溶融することはない。
【0018】耐摩耗性合金からなる表層材料を用いて、
液相拡散接合材からなる層の表面に皮膜を形成する溶射
法としては、大気中で行う溶射、雰囲気中で行う溶射、
低気圧中で行う溶射等の溶射法を用いることができる。
耐摩耗性合金の表層材料としては、高速度鋼、合金工具
鋼、あるいは、Mo、W 、V 、Cr、Ti、Ta、Nb、Zrおよび
Co等の炭化物を含有するNi基またはCo基合金があげられ
る。
【0019】
【実施例】次に、この発明を実施例によって説明する。
基材表面に、液相拡散接合材からなる層を形成し、次い
で、前記液相拡散接合材からなる層の表面上に耐摩耗性
合金からなる表層材料を用いて溶射法により皮膜を形成
し、次いで、前記液相拡散接合材からなる層および皮膜
が形成された基材を所定温度に加熱して前記液相拡散接
合材を等温凝固させて接合層を形成した。基材、液相拡
散接合材、液相拡散接合材の形成方法、表層材料、表層
材料形成方法および基材の加熱処理方法は、下記に示す
通りである。
【0020】〔実施例1〕 基材 :製鉄用ガイドローラ、S45C 液相拡散接合材 :Ni−4.5 wt%Si−3 wt%B (JIS Z3
265,B Ni−3 相当) 液相拡散接合材形成方法:大気中プラズマ溶射法、Ar:
40SLPM,H2 :3SLPM,500A−38V 表層材料 :ステライト#6 表層材料形成方法:真空中プラズマ溶射法、Ar:30SLP
M, H2 :10SLPM,600A−42V,120mbar 加熱処理 :1040℃×5min、真空中。
【0021】〔実施例2〕 基材 :製鉄用ガイドローラ、S45C 液相拡散接合材 :Ni−4.5 wt%Si−3 wt%B (JIS Z3
265,B Ni−3 相当) 液相拡散接合材形成方法:大気中プラズマ溶射法、Ar:
40SLPM,H2 :3SLPM,500A−38V 表層材料 :ステライト#6 表層材料形成方法:真空中プラズマ溶射法、Ar:35SLP
M, H2 :8SLPM,600A−42V ,120mbar 加熱処理 :1040℃×5min、真空中。
【0022】〔実施例3〕 基材 :冷間引き抜き用プラグ、 SK (工具
鋼) 液相拡散接合材 :Ni−4.5 wt%Si−3 wt%B (JIS Z3
265,B Ni−6 相当) 液相拡散接合材形成方法:電解めっき法 表層材料 :WC−24wt%Co 表層材料形成方法:大気中プラズマ溶射法、Ar:30SLP
M, H2 :5SLPM,630A−38V 加熱処理 :980 ℃×5min、真空中。
【0023】〔実施例4〕 基材 :圧延ロール、SCM440(クロムモリブ
デン鋼) 液相拡散接合材 :Ni−15wt%Cr−4 wt%B 液相拡散接合材形成方法:大気中プラズマ溶射法、Ar:
30SLPM,H2 :2SLPM,530A−35V 表層材料 :ハステロイC 表層材料形成方法:大気中プラズマ溶射法、Ar:30SLP
M, H2 :5SLPM,630A−38V 加熱処理 :1170℃×5min、大気中。
【0024】〔実施例5〕 基材 :射出成形機用スクリュー、SUS304
(ステンレス鋼) 液相拡散接合材 :Ni−15wt%Cr−4 wt%B 液相拡散接合材形成方法:真空中プラズマ溶射法、Ar:
40SLPM,H2 :5SLPM,470A−37V 表層材料 :SKH10 (高速度工具鋼) 表層材料形成方法:真空中プラズマ溶射法、Ar:40SLP
M, H2 :15SLPM,640A−46V ,130mbar 加熱処理 : 980℃×5min、真空中。
【0025】上述した実施例によって製造された、溶射
皮膜が被覆された物品は、いずれも高い密着強度を有し
ていた。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、高い密着強度を有する溶射厚皮膜が被覆された物品
を得ることができる産業上有用な効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図1】接合工程を説明する模式図である
【図2】接合工程を説明する模式図である
【図3】接合工程を説明する模式図である
【図4】接合工程を説明する模式図である。
【符号の説明】
1 基材 2 液相拡散接合用材からなる層 3 溶射皮膜。

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鉄基合金からなる基材と、前記基材の表
    面上に形成された接合層と、前記接合層の表面上に耐摩
    耗性合金からなる表層材料を用いて溶射法により形成さ
    れた厚皮膜とからなり、前記接合層は、液相拡散接合材
    からなり、前記液相拡散接合材を等温凝固する温度に加
    熱して等温凝固させてなることを特徴とする高い密着強
    度を有する溶射皮膜が被覆された物品。
  2. 【請求項2】 前記基材としての鉄基合金は鋼またはス
    テンレスである請求項1記載の物品。
  3. 【請求項3】 前記液相拡散接合材は、融点降下元素で
    あるボロン(B) を含有している請求項1記載の物品。
  4. 【請求項4】 前記液相拡散接合材は、融点降下元素で
    あるボロン(B) およびシリコン(Si)を含有している請求
    項1記載の物品。
  5. 【請求項5】 前記耐摩耗性合金からなる表層材料は、
    高速度鋼、合金工具鋼、または、炭化物を含有するニッ
    ケル(Ni)基またはコバルト(Co)基合金である請求項1記
    載の物品。
  6. 【請求項6】 前記炭化物はモリブデン(Mo)、タングス
    テン(W) 、バナジウム(V) 、クロム(Cr)、チタン(Ti)、
    タンタル(Ta)、ニオブ(Nb)、ジルコニウム(Zr)またはコ
    バルト(Co)である請求項5記載の物品。
  7. 【請求項7】 鉄基合金からなる基材の表面上に液相拡
    散接合材からなる層を形成し、次いで、前記液相拡散接
    合材からなる層の表面上に耐摩耗性合金からなる表層材
    料を用いて溶射法により厚皮膜を形成し、次いで、この
    ように層および皮膜が形成された基材を、前記液相拡散
    接合材が等温凝固する温度に加熱して該材を等温凝固さ
    せて接合層を形成することを特徴とする高い密着強度を
    有する溶射皮膜が被覆された物品の製造方法。
  8. 【請求項8】 前記基材としての鉄基合金は、鋼または
    ステンレスである請求項7記載の方法。
  9. 【請求項9】 前記液相拡散接合材は、融点降下元素で
    あるボロン(B) を含有している請求項7記載の方法。
  10. 【請求項10】 前記液相拡散接合材は、融点降下元素
    であるボロン(B) およびシリコン(Si)を含有している請
    求項7記載の方法。
  11. 【請求項11】 前記耐摩耗性合金からなる表層材料
    は、高速度鋼、合金工具鋼、または、炭化物を含有する
    ニッケル(Ni)基またはコバルト(Co)基合金である請求項
    7記載の方法。
  12. 【請求項12】 前記炭化物はモリブデン(Mo)、タング
    ステン(W) 、バナジウム(V) 、クロム(Cr)、チタン(T
    i)、タンタル(Ta)、ニオブ(Nb)、ジルコニウム(Zr)また
    はコバルト(Co)である請求項11記載の方法。
  13. 【請求項13】 前記液相拡散接合材よりなる層をめっ
    き法により形成する請求項7記載の方法。
  14. 【請求項14】 前記液相拡散接合材よりなる層を溶射
    法により形成する請求項7記載の方法。
JP3355777A 1991-01-09 1991-12-20 高い密着強度を有する溶射皮膜が被覆された物品およびその製造方法 Pending JPH0586453A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3-11668 1991-01-09
JP1166891 1991-01-09

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0586453A true JPH0586453A (ja) 1993-04-06

Family

ID=11784366

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3355777A Pending JPH0586453A (ja) 1991-01-09 1991-12-20 高い密着強度を有する溶射皮膜が被覆された物品およびその製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0586453A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008078042A (ja) * 2006-09-22 2008-04-03 Toshiba Corp イオン源電極及びその製造方法
WO2011151929A1 (ja) * 2010-05-31 2011-12-08 トーカロ株式会社 熱間圧延設備用ロールおよびその製造方法
JP2015168856A (ja) * 2014-03-07 2015-09-28 三菱重工業株式会社 溶射施工方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008078042A (ja) * 2006-09-22 2008-04-03 Toshiba Corp イオン源電極及びその製造方法
WO2011151929A1 (ja) * 2010-05-31 2011-12-08 トーカロ株式会社 熱間圧延設備用ロールおよびその製造方法
JP5976535B2 (ja) * 2010-05-31 2016-08-23 トーカロ株式会社 熱間圧延設備用ロールの製造方法
JP2015168856A (ja) * 2014-03-07 2015-09-28 三菱重工業株式会社 溶射施工方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3204173B1 (en) Method for manufactured a rolling mill roll by laser cladding
US4731253A (en) Wear resistant coating and process
EP0511318B1 (en) Plasma spraying of rapidly solidified aluminum base alloys
EP2788136B1 (en) New material for high velocity oxy fuel spraying
JP7018603B2 (ja) クラッド層の製造方法
NO155528B (no) Duktilt mellomlag for bruk ved overgangsvaeskefasesammenbinding av metalliske gjenstander, og fremgangsmaate til sammenbinding av metalliske gjenstander.
US20090123765A1 (en) Spray clad wear plate
CN105734345A (zh) 填满了耐磨损性钴基合金的发动机阀门
US20210107060A1 (en) Multi-material tooling and methods of making same
GB2336376A (en) Stainless steel coated with intermetallic compound and process for producing the same
JPS5942070B2 (ja) テツ コウ オヨビ ソノセイヒン ノ ヒヨウメンヒメヒンフホウホウ
US4810464A (en) Iron-base hard surfacing alloy system
JPH0586453A (ja) 高い密着強度を有する溶射皮膜が被覆された物品およびその製造方法
JP2021042403A (ja) 複合部材および複合部材の製造方法
US20200407830A1 (en) Articles with nitrogen alloy protective layer and methods of making same
US20030098090A1 (en) Surface coatings
US4515869A (en) Homogeneous, ductile nickel based hardfacing foils
JP5221270B2 (ja) 金属部品およびその製造方法
US20230373032A1 (en) Method for manufacturing a work roll by laser cladding
EP0070383B1 (en) Homogeneous, ductile hardfacing foils
JPH06122076A (ja) 酸化物分散金属の肉盛溶接方法
US4701356A (en) Method of facing using homogeneous, ductile nickel based hardfacing foils
EP3502298A1 (en) Methods and compositions for making a near net shape article
JP2597105B2 (ja) 銅部材表面硬化方法
EP0513238B1 (en) Arc spraying of rapidly solidified aluminum base alloys