JPH0645863B2 - 高温耐摩耗・耐ビルドアップ性に優れた溶射材料およびその被覆物品 - Google Patents
高温耐摩耗・耐ビルドアップ性に優れた溶射材料およびその被覆物品Info
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- JPH0645863B2 JPH0645863B2 JP2017933A JP1793390A JPH0645863B2 JP H0645863 B2 JPH0645863 B2 JP H0645863B2 JP 2017933 A JP2017933 A JP 2017933A JP 1793390 A JP1793390 A JP 1793390A JP H0645863 B2 JPH0645863 B2 JP H0645863B2
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- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
- C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
- C23C4/06—Metallic material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B27/00—Rolls, roll alloys or roll fabrication; Lubricating, cooling or heating rolls while in use
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- Heat Treatments In General, Especially Conveying And Cooling (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、主として連続熱処理炉内において高温の被熱
処理材の搬送ロールに使用する、高温耐摩耗性・耐ビル
ドアップ性に優れた溶射粉末材料およびその被覆物品に
関するものである。
処理材の搬送ロールに使用する、高温耐摩耗性・耐ビル
ドアップ性に優れた溶射粉末材料およびその被覆物品に
関するものである。
［従来の技術］ 例えば、鋼板を連続焼鈍する場合、６００〜１３００℃
の酸化性または還元性の雰囲気中に通板させるが、この
鋼板を支持するために多くの耐熱ロールを配設してハー
スロールとして使用している。しかし、長時間の連続使
用により、これらのハースロールの表面には、鋼板上の
付着酸化物または鉄粉が凝着堆積して、いわゆるビルド
アップが形成されることが多い。このビルドアップが発
生すると鋼板表面の疵等品質劣化を来すため、時には直
ちに生産操業を中断しハースロール表面の研削等の手入
れまたはハースロール交換を余儀なくされる。
の酸化性または還元性の雰囲気中に通板させるが、この
鋼板を支持するために多くの耐熱ロールを配設してハー
スロールとして使用している。しかし、長時間の連続使
用により、これらのハースロールの表面には、鋼板上の
付着酸化物または鉄粉が凝着堆積して、いわゆるビルド
アップが形成されることが多い。このビルドアップが発
生すると鋼板表面の疵等品質劣化を来すため、時には直
ちに生産操業を中断しハースロール表面の研削等の手入
れまたはハースロール交換を余儀なくされる。
このため数多くのハースロール表面のビルドアップの防
止策が、例えば特開昭58-249839 号、特開昭59-70712
号、特開昭59-126772 号、特開昭63-199857 号公報等に
開示されている。これらの公報において、ハースロール
ビルドアップ防止対策として、Al2O3，SiO2，ZrO2，Cr2
O3等の酸化物、Cr3C2等の炭化物、あるいはこれらのセ
ラミックス材に、Co，Cr，Ni，Al，Y，Mo，Zr等の金属
を配合してハースロールの表面に溶射法により被覆使用
することが提案されている。
止策が、例えば特開昭58-249839 号、特開昭59-70712
号、特開昭59-126772 号、特開昭63-199857 号公報等に
開示されている。これらの公報において、ハースロール
ビルドアップ防止対策として、Al2O3，SiO2，ZrO2，Cr2
O3等の酸化物、Cr3C2等の炭化物、あるいはこれらのセ
ラミックス材に、Co，Cr，Ni，Al，Y，Mo，Zr等の金属
を配合してハースロールの表面に溶射法により被覆使用
することが提案されている。
［発明が解決しようとする課題］ しかし、これらによって一応のビルドアップ防止の成果
は達成したものの、何れも溶射皮膜の密着性、耐熱衝撃
性および耐摩耗性に難点があり、剥離を生じたり摩耗の
進行によりロール寿命が極めて短いという問題がある。
は達成したものの、何れも溶射皮膜の密着性、耐熱衝撃
性および耐摩耗性に難点があり、剥離を生じたり摩耗の
進行によりロール寿命が極めて短いという問題がある。
本発明による解決すべき課題は、上記ハースロールにお
けるビルドアップ防止と密着性、耐熱衝撃性および耐摩
耗性の全てを具備した被覆材料並びに被複層を見いだす
ことにある。
けるビルドアップ防止と密着性、耐熱衝撃性および耐摩
耗性の全てを具備した被覆材料並びに被複層を見いだす
ことにある。
［課題を解決するための手段］ 本発明は、いわゆる耐酸化性合金粉末と金属硼化物粒子
を含んだ粉末材料の溶射層にて、上述の課題を解決しよ
うとするものである。本組成物は、耐摩耗性を更に高め
るために、耐酸化性合金粉末と金属硼化物粒子の一部を
酸化物粒子に置き換えて溶射層全体に酸化物粒子を分散
させてもよく、または耐酸化性合金粉末中に極少量の酸
化物微粒子を均一に分散させて耐酸化性合金の分散強化
を図ったり、あるいは耐酸化性合金中にTiとＣを含ませ
チタニウム炭化物析出による耐酸化性合金の析出硬化を
行わせるものでもよい。
を含んだ粉末材料の溶射層にて、上述の課題を解決しよ
うとするものである。本組成物は、耐摩耗性を更に高め
るために、耐酸化性合金粉末と金属硼化物粒子の一部を
酸化物粒子に置き換えて溶射層全体に酸化物粒子を分散
させてもよく、または耐酸化性合金粉末中に極少量の酸
化物微粒子を均一に分散させて耐酸化性合金の分散強化
を図ったり、あるいは耐酸化性合金中にTiとＣを含ませ
チタニウム炭化物析出による耐酸化性合金の析出硬化を
行わせるものでもよい。
これまでハースロール等の設備部材は、耐熱鋳鋼等の基
材の表面に、酸化物等のセラミックスを５〜９５体積％
含んだサーメット被覆が溶射法により施されていた。し
かし酸化物等のセラミックス材料はビルドアップの防止
には優れているものの、基材の金属材料と比較してその
熱膨張率が非常に小さいために、熱衝撃により基材から
剥離しやすいと言う欠点がある。このために、被複層に
金属成分を含ませたサーメットとして使用されている
が、まだその耐熱衝撃性は不十分であった。本発明は、
熱膨張率が金属材料に近く且つビルドアップ防止性に優
れた金属硼化物を用いることにより、この問題点を解決
するものである。
材の表面に、酸化物等のセラミックスを５〜９５体積％
含んだサーメット被覆が溶射法により施されていた。し
かし酸化物等のセラミックス材料はビルドアップの防止
には優れているものの、基材の金属材料と比較してその
熱膨張率が非常に小さいために、熱衝撃により基材から
剥離しやすいと言う欠点がある。このために、被複層に
金属成分を含ませたサーメットとして使用されている
が、まだその耐熱衝撃性は不十分であった。本発明は、
熱膨張率が金属材料に近く且つビルドアップ防止性に優
れた金属硼化物を用いることにより、この問題点を解決
するものである。
ビルドアップは鋼板上の付着酸化物または鉄粉が当該ハ
ースロール表面に凝着堆積して生じるが、本発明者らは
鋭意努力の結果、金属硼化物がこのビルドアップ防止に
非常に優れていることを見いだした。更に、金属硼化物
の熱膨張率が金属材料に近いことは、一般的に知られて
いる。
ースロール表面に凝着堆積して生じるが、本発明者らは
鋭意努力の結果、金属硼化物がこのビルドアップ防止に
非常に優れていることを見いだした。更に、金属硼化物
の熱膨張率が金属材料に近いことは、一般的に知られて
いる。
本発明に用いる金属硼化物は、クロムボライド、ジルコ
ニウムボライド、チタニウムボライド、モリブデンボラ
イド、ニオビウムボライド、タンタリウムボライド、タ
ングステニウムボライド、ハフニウムボライド等のいず
れであっても良い。一般に、ハースロール等を用いてい
る連続調質焼鈍ラインの雰囲気は、窒素および水素が主
体の無酸化雰囲気であるが、操業に伴う補修等の停止時
の炉の昇温降温の際には、酸化性雰囲気にさらされるこ
とが多い。従って上記金属硼化物の中でも、特に、クロ
ムボライド、ジルコニウムボライド、チタニウムボライ
ドが耐酸化性に優れるのでハースロール等の表面被覆材
料に用いるには適している。
ニウムボライド、チタニウムボライド、モリブデンボラ
イド、ニオビウムボライド、タンタリウムボライド、タ
ングステニウムボライド、ハフニウムボライド等のいず
れであっても良い。一般に、ハースロール等を用いてい
る連続調質焼鈍ラインの雰囲気は、窒素および水素が主
体の無酸化雰囲気であるが、操業に伴う補修等の停止時
の炉の昇温降温の際には、酸化性雰囲気にさらされるこ
とが多い。従って上記金属硼化物の中でも、特に、クロ
ムボライド、ジルコニウムボライド、チタニウムボライ
ドが耐酸化性に優れるのでハースロール等の表面被覆材
料に用いるには適している。
ハースロール等の鉄鋼プロセスロールの表面被覆層の損
傷原因は、前記の熱衝撃の他に摩耗による損耗がある。
本発明に用いられる金属硼化物は非常に高硬度のため、
耐摩耗性にも優れている。しかし高硬度のために靱性に
乏しい欠点が有り、急激な荷重による耐衝撃性および密
着性が問題となる。従って、本発明に用いる溶射被覆層
は、金属硼化物と合金のサーメットでなければならな
い。すなわち、その金属硼化物の含有率は５〜５０体積
％に限定され、５体積％未満では耐摩耗性およびビルド
アップ防止性に劣り、５０体積％を超えると耐摩耗性お
よび密着性さらには耐熱衝撃性も劣化する。好ましくは
１０〜２０体積％が、最も優れている。このようなサー
メット被覆物は一般には、各構成成分粉末から成る混合
粉末を溶射して得られるが、個々の粒子が各構成成分が
一体結合して構成された複合粉末の方が、被覆層の均一
性からは好ましい。
傷原因は、前記の熱衝撃の他に摩耗による損耗がある。
本発明に用いられる金属硼化物は非常に高硬度のため、
耐摩耗性にも優れている。しかし高硬度のために靱性に
乏しい欠点が有り、急激な荷重による耐衝撃性および密
着性が問題となる。従って、本発明に用いる溶射被覆層
は、金属硼化物と合金のサーメットでなければならな
い。すなわち、その金属硼化物の含有率は５〜５０体積
％に限定され、５体積％未満では耐摩耗性およびビルド
アップ防止性に劣り、５０体積％を超えると耐摩耗性お
よび密着性さらには耐熱衝撃性も劣化する。好ましくは
１０〜２０体積％が、最も優れている。このようなサー
メット被覆物は一般には、各構成成分粉末から成る混合
粉末を溶射して得られるが、個々の粒子が各構成成分が
一体結合して構成された複合粉末の方が、被覆層の均一
性からは好ましい。
前述したように、ハースロール等の高温に用いられる鉄
鋼プロセスロールは、なにがしかの酸化性雰囲気にさら
されることがある。従って、耐酸化性がかならず必要且
つ重要である。耐酸化性は合金相により付与するが、本
発明に用いられるサーメットの合金成分量は金属硼化物
含有量と等しいかそれ以上とする必要がある。更に、こ
の合金成分にもビルドアップ防止性は当然必要である。
金属材料に耐酸化性を付与するには、その表面に薄くて
緻密な酸素拡散防止のための酸化物保護膜を形成させる
ことが必要となる。酸素拡散防止のための保護膜には酸
化クロムまたはアルミナが優れ、合金材料の鉄、ニッケ
ルまたはコバルト等のマトリックス中にクロムおよびア
ルミニウムが必ず含まれていなければならない。クロム
は、８００℃以下で酸化クロム保護膜を形成し、合金中
でのその含有量が５重量％以下ではこの効果が十分でな
く、４０重量％を超えると合金相全体が脆化する。アル
ミニウムは８００℃以上でアルミナ保護膜の形成と８０
０℃以下での酸化クロム保護膜形成の促進をはかり、合
金中でのその含有量が５重量％以下ではこの効果が十分
でなく、２０重量％を超えるとクロムと同様に合金相全
体が著しく脆化する。合金相全体が脆化すると、被覆溶
射層の耐熱衝撃性および密着性が著しく劣化する。これ
らの酸化クロムあるいはアルミナの保護膜は、ビルドア
ップ防止性には優れている。
鋼プロセスロールは、なにがしかの酸化性雰囲気にさら
されることがある。従って、耐酸化性がかならず必要且
つ重要である。耐酸化性は合金相により付与するが、本
発明に用いられるサーメットの合金成分量は金属硼化物
含有量と等しいかそれ以上とする必要がある。更に、こ
の合金成分にもビルドアップ防止性は当然必要である。
金属材料に耐酸化性を付与するには、その表面に薄くて
緻密な酸素拡散防止のための酸化物保護膜を形成させる
ことが必要となる。酸素拡散防止のための保護膜には酸
化クロムまたはアルミナが優れ、合金材料の鉄、ニッケ
ルまたはコバルト等のマトリックス中にクロムおよびア
ルミニウムが必ず含まれていなければならない。クロム
は、８００℃以下で酸化クロム保護膜を形成し、合金中
でのその含有量が５重量％以下ではこの効果が十分でな
く、４０重量％を超えると合金相全体が脆化する。アル
ミニウムは８００℃以上でアルミナ保護膜の形成と８０
０℃以下での酸化クロム保護膜形成の促進をはかり、合
金中でのその含有量が５重量％以下ではこの効果が十分
でなく、２０重量％を超えるとクロムと同様に合金相全
体が著しく脆化する。合金相全体が脆化すると、被覆溶
射層の耐熱衝撃性および密着性が著しく劣化する。これ
らの酸化クロムあるいはアルミナの保護膜は、ビルドア
ップ防止性には優れている。
このように本発明で用いるサーメット被覆層の合金成分
は、耐酸化性に優れるものであればよく、従って前述の
クロムおよびアルミニウム以外に、耐酸化性を改善する
ためのイットリウム等の希土類金属あるいはシリコンな
どを含んでいてもよい。一般にこのような合金粉末は所
定の組成の合金溶湯を不活性ガスアトマイズ法等により
分散させて得られるが、各成分金属粉末をメカニカルア
ロイング法により合金化して作成しても何ら問題は生じ
ない。
は、耐酸化性に優れるものであればよく、従って前述の
クロムおよびアルミニウム以外に、耐酸化性を改善する
ためのイットリウム等の希土類金属あるいはシリコンな
どを含んでいてもよい。一般にこのような合金粉末は所
定の組成の合金溶湯を不活性ガスアトマイズ法等により
分散させて得られるが、各成分金属粉末をメカニカルア
ロイング法により合金化して作成しても何ら問題は生じ
ない。
このように、本発明は金属硼化物と耐酸化性合金のサー
メットから成る成分が主体であるが、その被覆溶射層の
耐熱摩耗性および密着性を劣化させない範囲で、更に耐
摩耗性を向上させるために酸化アルミニウム、酸化クロ
ム、二酸化チタン、二酸化ケイ素、酸化ジルコニウム、
酸化マグネシウム、酸化イットリウムおよび希土類酸化
物等の、硬質酸化物粒子を含むことができる。これらの
硬質酸化物粒子は、耐酸化性合金粉末と金属硼化物粒子
の一部を酸化物粒子に置き換えて溶射層全体に酸化物粒
子を分散させてもよく、その含有量は耐熱摩耗性および
密着性を劣化させないように、耐酸化性合金粉末と金属
硼化物粒子から成るサーメット成分に対して５０体積％
以下に限定される。硼化物および合金との関係で言え
ば、硼化物粒子：５〜４４体積％、合金粉末粒子：３６
〜７５体積％、酸化物粒子：２０〜５０体積％とするの
が良い。
メットから成る成分が主体であるが、その被覆溶射層の
耐熱摩耗性および密着性を劣化させない範囲で、更に耐
摩耗性を向上させるために酸化アルミニウム、酸化クロ
ム、二酸化チタン、二酸化ケイ素、酸化ジルコニウム、
酸化マグネシウム、酸化イットリウムおよび希土類酸化
物等の、硬質酸化物粒子を含むことができる。これらの
硬質酸化物粒子は、耐酸化性合金粉末と金属硼化物粒子
の一部を酸化物粒子に置き換えて溶射層全体に酸化物粒
子を分散させてもよく、その含有量は耐熱摩耗性および
密着性を劣化させないように、耐酸化性合金粉末と金属
硼化物粒子から成るサーメット成分に対して５０体積％
以下に限定される。硼化物および合金との関係で言え
ば、硼化物粒子：５〜４４体積％、合金粉末粒子：３６
〜７５体積％、酸化物粒子：２０〜５０体積％とするの
が良い。
一方、このような酸化物粒子の分散法以外に耐摩耗性を
更に向上させるには、耐酸化性合金成分を靱性を劣化し
ない方法で硬化させてもよい。このためには、耐酸化性
合金中に極少量の酸化アルミニウム、酸化クロム、二酸
化チタン、二酸化ケイ素、酸化ジルコニウム、酸化マグ
ネシウム、酸化イットリウムおよび希土類酸化物等の酸
化物微粒子を均一に分散させて、耐酸化性合金のマトリ
ックスを強化させることにより可能である。この酸化物
微粒子の耐酸化性合金中での含有率は２体積％以下に限
定され、これ以上では耐酸化性合金が脆化し、その結果
として溶射被覆層の耐熱衝撃性および密着性が劣化する
ので好ましくない。
更に向上させるには、耐酸化性合金成分を靱性を劣化し
ない方法で硬化させてもよい。このためには、耐酸化性
合金中に極少量の酸化アルミニウム、酸化クロム、二酸
化チタン、二酸化ケイ素、酸化ジルコニウム、酸化マグ
ネシウム、酸化イットリウムおよび希土類酸化物等の酸
化物微粒子を均一に分散させて、耐酸化性合金のマトリ
ックスを強化させることにより可能である。この酸化物
微粒子の耐酸化性合金中での含有率は２体積％以下に限
定され、これ以上では耐酸化性合金が脆化し、その結果
として溶射被覆層の耐熱衝撃性および密着性が劣化する
ので好ましくない。
この他に、耐酸化性合金および靱性を害しないで、耐酸
化性合金の耐摩耗性を向上させる合金元素を含有させる
ことも可能である。本発明者らは鋭意努力の結果、チタ
ニウムカーバイドがこの効果に優れていることを見いだ
した。すなわち、チタニウムカーバイドの析出は、耐酸
化性合金の耐酸化性およびビルドアップ防止効果を害す
ることなく、耐酸化性合金の硬化が可能である。この硬
化には、耐酸化性合金中で１０重量％以下のチタニウム
および５重量％以下の炭素の含有が効果的であり、これ
以上添加すると耐酸化性合金層が脆化し、被覆溶射層の
耐熱衝撃性および密着性が悪化する。
化性合金の耐摩耗性を向上させる合金元素を含有させる
ことも可能である。本発明者らは鋭意努力の結果、チタ
ニウムカーバイドがこの効果に優れていることを見いだ
した。すなわち、チタニウムカーバイドの析出は、耐酸
化性合金の耐酸化性およびビルドアップ防止効果を害す
ることなく、耐酸化性合金の硬化が可能である。この硬
化には、耐酸化性合金中で１０重量％以下のチタニウム
および５重量％以下の炭素の含有が効果的であり、これ
以上添加すると耐酸化性合金層が脆化し、被覆溶射層の
耐熱衝撃性および密着性が悪化する。
このような本発明の溶射材料組成物は、ハースロール等
の基材表面に、デトネーションガン等の爆発溶射法また
はジェットコートやダイヤモンドジェット等の超音速火
炎溶射法またはプラズマ溶射法等の一般の溶射技術によ
り被覆して使用される。しかし、本発明の溶射材料組成
物には金属硼化物等の熱分解性物質が含まれているの
で、爆発溶射法または超音速火炎溶射法により形成され
た被覆が諸特性に優れ、特に爆発溶射法により形成され
た被覆が最も好ましい。
の基材表面に、デトネーションガン等の爆発溶射法また
はジェットコートやダイヤモンドジェット等の超音速火
炎溶射法またはプラズマ溶射法等の一般の溶射技術によ
り被覆して使用される。しかし、本発明の溶射材料組成
物には金属硼化物等の熱分解性物質が含まれているの
で、爆発溶射法または超音速火炎溶射法により形成され
た被覆が諸特性に優れ、特に爆発溶射法により形成され
た被覆が最も好ましい。
［実施例］ まず、本発明に用いた溶射材料粉末組成物の調合方法を
説明する。本発明は金属硼化物および耐酸化性合金を主
体とし、必要により酸化物から構成されれが、本発明溶
射材料粉末はこれら各成分の粉末の単独の混合粉末でも
あるいは個々の粒子がこれらの各成分粉末粒子の結合体
から構成された複合粉末でもよい。試験に用いた金属硼
化物粉末、耐酸化性混合粉末および酸化物粉末、更に、
比較令のために使用した炭化物粉末について以下に説明
する。
説明する。本発明は金属硼化物および耐酸化性合金を主
体とし、必要により酸化物から構成されれが、本発明溶
射材料粉末はこれら各成分の粉末の単独の混合粉末でも
あるいは個々の粒子がこれらの各成分粉末粒子の結合体
から構成された複合粉末でもよい。試験に用いた金属硼
化物粉末、耐酸化性混合粉末および酸化物粉末、更に、
比較令のために使用した炭化物粉末について以下に説明
する。
金属硼化物粉末……Ａ 粒径が３０〜５μｍのジルコニウムボライド粉末（Zr
B2）で、Ｂ＝１９重量％、残部がZrから成る。
B2）で、Ｂ＝１９重量％、残部がZrから成る。
金属硼化物粉末……Ｂ 粒径が３０〜５μｍのクロムボライド粉末(CrB2)で、Ｂ
＝２９重量％、残部がCrから成る。
＝２９重量％、残部がCrから成る。
金属硼化物粉末……Ｃ 粒径が３０〜５μｍのチタニウムボライド粉末（TiB2）
で、Ｂ＝３１重量％、残部がTiから成る。
で、Ｂ＝３１重量％、残部がTiから成る。
酸化物粉末……Ｄ 粒径が２５〜５μｍの酸化アルミニウム粉末（Al
2O3）。
2O3）。
酸化物粉末……Ｅ 粒径が２５〜５μｍの酸化クロム粉末（Cr2O3）。
酸化物粉末……Ｆ 粒径が２５〜５μｍのイットリア安定化ジルコニア粉末
（ZrO2・Y2O3８重量％）。
（ZrO2・Y2O3８重量％）。
酸化物粉末……Ｇ 粒径が２５〜５μｍのスピネル粉末（Al2O3・MgO２１重
量％）。
量％）。
炭化物粉末……Ｈ 粒径が４５〜１０μｍのクロムカーバイド粉末（Cr
3C2）で、Ｃ＝１３重量％、残部がCrから成る。
3C2）で、Ｃ＝１３重量％、残部がCrから成る。
炭化物粉末……Ｉ 粒径が４５〜１０μｍのチタニウムカーバイド粉末（Ti
C）で、Ｃ＝２０重量％、残部がTiから成る。
C）で、Ｃ＝２０重量％、残部がTiから成る。
炭化物粉末……Ｊ 粒径が４５〜１０μｍのタングステンカーバイド粉末
（WC）で、Ｃ＝６重量％、残部がＷから成る。
（WC）で、Ｃ＝６重量％、残部がＷから成る。
耐酸化性合金粉末……Ｋ 不活性ガスアトマイズ法により得られた粒径２０μｍ以
下の合金粉末で、組成（重量％）は、Cr＝２０、Al＝
７、残部がNiより成る。
下の合金粉末で、組成（重量％）は、Cr＝２０、Al＝
７、残部がNiより成る。
耐酸化性合金粉末……Ｌ 不活性ガスアトマイズ法により得られた粒径２０μｍ以
下の合金粉末で、組成（重量％）は、Cr＝２５、Al＝１
０、Ｙ＝０．５、残部がNiより成る。
下の合金粉末で、組成（重量％）は、Cr＝２５、Al＝１
０、Ｙ＝０．５、残部がNiより成る。
耐酸化性合金粉末……Ｍ メカニカルアロイング法により得られた粒径２０μｍ以
下の合金粉末で、組成（重量％）は、Cr＝２０、Al＝
８、Ｙ＝０．８、Si＝１．５、残部がCoより成る。メカ
ニカルアロイングは三井三池製アトライターMA−１型を
用い、粒径が１０μｍ以下のCo粉末、粒径が１５０μｍ
以下のCr粉末、粒径が４５μｍ以下のAl−Si４０％合金
粉末、粒径が２００μｍ以下のCo−Ｙ４０％合金粉末を
所定の比率で２Kgを混合し、アルゴン雰囲気中でエチル
アルコールを３０cc加えて４０時間粉砕撹拌して行なっ
た。その後、１０-3torrの真空中にて１１５０℃で３０
時間の焼鈍後、粉砕分級を繰り返して所定の粒度の粉末
を得た。
下の合金粉末で、組成（重量％）は、Cr＝２０、Al＝
８、Ｙ＝０．８、Si＝１．５、残部がCoより成る。メカ
ニカルアロイングは三井三池製アトライターMA−１型を
用い、粒径が１０μｍ以下のCo粉末、粒径が１５０μｍ
以下のCr粉末、粒径が４５μｍ以下のAl−Si４０％合金
粉末、粒径が２００μｍ以下のCo−Ｙ４０％合金粉末を
所定の比率で２Kgを混合し、アルゴン雰囲気中でエチル
アルコールを３０cc加えて４０時間粉砕撹拌して行なっ
た。その後、１０-3torrの真空中にて１１５０℃で３０
時間の焼鈍後、粉砕分級を繰り返して所定の粒度の粉末
を得た。
耐酸化性合金粉末……Ｎ メカニカルアロイング法により得られた粒径２０μｍ以
下の合金粉末で、組成（重量％）は、Cr＝２５、Al＝１
２、Ｙ＝０．５、Si＝１．２Y2O3＝０．２、残部がCoよ
り成る。メカニカルアロイングは三井三池社製アトライ
ターMA−１型を用い、粒径が１０μｍ以下のCo粉末、粒
径が１５０μｍ以下のCr粉末、粒径が４５μｍ以下のAl
−Si４０％合金粉末、粒径が２００μｍ以下のCo−Ｙ４
０％合金粉末、中心粒径が０．１μｍのY2O3粉末を所定
の比率で２Kgを混合し、アルゴン雰囲気中でエチルアル
コールを３０cc加えて４０時間粉砕撹拌して行った。そ
の後、１０-3torrの真空中にて１１５０℃で３０時間の
焼鈍後、粉砕分級を繰り返して所定の粒度の粉末を得
た。
下の合金粉末で、組成（重量％）は、Cr＝２５、Al＝１
２、Ｙ＝０．５、Si＝１．２Y2O3＝０．２、残部がCoよ
り成る。メカニカルアロイングは三井三池社製アトライ
ターMA−１型を用い、粒径が１０μｍ以下のCo粉末、粒
径が１５０μｍ以下のCr粉末、粒径が４５μｍ以下のAl
−Si４０％合金粉末、粒径が２００μｍ以下のCo−Ｙ４
０％合金粉末、中心粒径が０．１μｍのY2O3粉末を所定
の比率で２Kgを混合し、アルゴン雰囲気中でエチルアル
コールを３０cc加えて４０時間粉砕撹拌して行った。そ
の後、１０-3torrの真空中にて１１５０℃で３０時間の
焼鈍後、粉砕分級を繰り返して所定の粒度の粉末を得
た。
耐酸化性合金粉末……Ｏ メカニカルアロイング法により得られた粒径２０μｍ以
下の合金粉末で、組成（重量％）は、Cr＝２０、Al＝１
０、Ｙ＝０．５、Si＝１．５Al2O3＝０．５、残部がNi
より成る。メカニカルアロイングは三井三池社製アトラ
イターMA−１型を用い、粒径が１０μｍ以下のNi粉末、
粒径が１５０μｍ以下のCr粉末、粒径が４５μｍ以下の
Al−Si４０％合金粉末、粒径が２００μｍ以下のNi−Ｙ
４０％合金粉末、中心粒径が０．０５μｍのAl2O3粉末
を所定の比率で２Kgを混合し、アルゴン雰囲気中でエチ
ルアルコールを３０cc加えて４０時間粉砕撹拌して行な
った。その後、１０-3torrの真空中にて１１５０℃で３
０時間の焼鈍後、粉砕分級を繰り返して所定の粒度の粉
末を得た。
下の合金粉末で、組成（重量％）は、Cr＝２０、Al＝１
０、Ｙ＝０．５、Si＝１．５Al2O3＝０．５、残部がNi
より成る。メカニカルアロイングは三井三池社製アトラ
イターMA−１型を用い、粒径が１０μｍ以下のNi粉末、
粒径が１５０μｍ以下のCr粉末、粒径が４５μｍ以下の
Al−Si４０％合金粉末、粒径が２００μｍ以下のNi−Ｙ
４０％合金粉末、中心粒径が０．０５μｍのAl2O3粉末
を所定の比率で２Kgを混合し、アルゴン雰囲気中でエチ
ルアルコールを３０cc加えて４０時間粉砕撹拌して行な
った。その後、１０-3torrの真空中にて１１５０℃で３
０時間の焼鈍後、粉砕分級を繰り返して所定の粒度の粉
末を得た。
耐酸化性合金粉末……Ｐ 不活性ガスアトマイズ法により得られた粒径が２０μｍ
以下の合金粉末で、組成（重量％）は、Cr＝２５、Al＝
１０、Ｙ＝０．５、Si＝１、Ti＝５、Ｃ＝２、残部がCo
より成る。
以下の合金粉末で、組成（重量％）は、Cr＝２５、Al＝
１０、Ｙ＝０．５、Si＝１、Ti＝５、Ｃ＝２、残部がCo
より成る。
本発明の溶射材料はすべて複合粉末形態に加工して使用
し、複合粉末は、これらの個々の粉末を表−１に示す割
合で所定量混合し、三井三池製アトライターMA−１型に
２Kg投入し、アルゴン雰囲気中で３時間混合粉砕後、撹
拌造粒法により作製した。撹拌造粒は通常の撹拌型ミキ
サーを用い、前記粉砕物にポリビニールアルコールを２
重量％加え、約１０〜３０分間撹拌した。このようにし
て得られた造粒物を、大気中１５０℃で２時間乾燥後、
粉砕と分級を繰り返した４５〜１０μｍの粒径に調整し
て、各組成の複合粉末を得た。試験に用いた各粉末の組
成（体積％）を表−１に示す。
し、複合粉末は、これらの個々の粉末を表−１に示す割
合で所定量混合し、三井三池製アトライターMA−１型に
２Kg投入し、アルゴン雰囲気中で３時間混合粉砕後、撹
拌造粒法により作製した。撹拌造粒は通常の撹拌型ミキ
サーを用い、前記粉砕物にポリビニールアルコールを２
重量％加え、約１０〜３０分間撹拌した。このようにし
て得られた造粒物を、大気中１５０℃で２時間乾燥後、
粉砕と分級を繰り返した４５〜１０μｍの粒径に調整し
て、各組成の複合粉末を得た。試験に用いた各粉末の組
成（体積％）を表−１に示す。
次に、各試験に用いた溶射被覆試験片の作製方法を説明
する。溶射は、以下に述べる条件で爆発溶射法またはプ
ラズマ溶射法にて実施した。
する。溶射は、以下に述べる条件で爆発溶射法またはプ
ラズマ溶射法にて実施した。
爆発溶射条件： 溶射材料 表−１ No９〜No３０ 溶射ガン内径 ２０mm 爆発ガス混合比 酸素ガス／アセチレンガス＝１．０ 爆発サイクル 毎秒４ショット 溶射距離 ２００mm プラズマ溶射条件： 溶射材料 表−１ No１〜No８ 型式 プラズマダインSG-100 モード ４０KWSub プラズマガス ５０psi/Ar，１５psi/N2 溶射距離 １００mm 溶射被覆層の特性評価は、ビルドアップ試験（MN値）、
密着力、皮膜断面硬度、熱衝撃試験にて実施した。以下
に、これらの試験の目的と試験方法について説明する。
密着力、皮膜断面硬度、熱衝撃試験にて実施した。以下
に、これらの試験の目的と試験方法について説明する。
ビルドアップ試験： 耐ビルドアップ性能評価を目的に付着物堆積試験として
ビルドアップ試験を実施した。第１図にビルドアップ試
験方法の略図を示す。
ビルドアップ試験を実施した。第１図にビルドアップ試
験方法の略図を示す。
溶射被覆した２枚の試験片（SUS316，30×50×５）の間
の酸化鉄粉（ビルドアップ源Fe3O4）を配置し、更にそ
の上に酸化鉄粉を配置した後、半月状ロールで８．５Kg
の一定の荷重負荷を与えながら往復運動させ、試験温度
８５０℃、試験雰囲気９５％N2−５％H2で４時間試験し
た後、試験片表面を下記の評点（MN値）で評価した。
の酸化鉄粉（ビルドアップ源Fe3O4）を配置し、更にそ
の上に酸化鉄粉を配置した後、半月状ロールで８．５Kg
の一定の荷重負荷を与えながら往復運動させ、試験温度
８５０℃、試験雰囲気９５％N2−５％H2で４時間試験し
た後、試験片表面を下記の評点（MN値）で評価した。
３点；横にするとビルドアップ源が落ちる。
２点；６Kg／cm２の圧縮空気でビルドアップ源が落ち
る。
る。
１点；手でこするとビルドアップ源が落ちる。
０点；以上の手段で落ちない。
密着力評価試験： 溶射被複層の耐衝撃剥離などの機械的密着力評価を目的
に、第２図に示すピンテスター方による密着力評価試験
を実施した。テーパーピンを装着した直径２０mmのスリ
ーブに、膜厚が約５００μｍの溶射被覆を施した後、引
っ張り試験機によりテーパーピンを引い抜き、単位破断
面積当たりの破断荷重を求めた。
に、第２図に示すピンテスター方による密着力評価試験
を実施した。テーパーピンを装着した直径２０mmのスリ
ーブに、膜厚が約５００μｍの溶射被覆を施した後、引
っ張り試験機によりテーパーピンを引い抜き、単位破断
面積当たりの破断荷重を求めた。
皮膜断面硬度： 溶射被複層の耐摩耗製評価として溶射被覆層断面硬度試
験を実施した。市販のマイクロビッカース硬度計を用
い、荷重３００ｇを負荷しビッカース硬度を求めた。
験を実施した。市販のマイクロビッカース硬度計を用
い、荷重３００ｇを負荷しビッカース硬度を求めた。
熱衝撃試験： 溶射被複層の耐熱衝撃性評価を目的に、熱衝撃試験を実
施した。基材（SUS316，50×50×10）に２００μｍ溶射
被覆した試験片を、１０００℃の電気炉内で２０分間加
熱保持したのち、試験片を取り出し急水冷を加えて表面
観察を行い、加熱、急水冷を最大３０回繰り返し実施し
た。評価は、皮膜剥離に至るまでの繰り返し回数とし
た。
施した。基材（SUS316，50×50×10）に２００μｍ溶射
被覆した試験片を、１０００℃の電気炉内で２０分間加
熱保持したのち、試験片を取り出し急水冷を加えて表面
観察を行い、加熱、急水冷を最大３０回繰り返し実施し
た。評価は、皮膜剥離に至るまでの繰り返し回数とし
た。
表−２は、これらの試験結果をまとめたものである。こ
の表から判るように、本発明の被覆物は従来からの比較
例と比べて、耐ビルドアップ性、密着力、断面硬度およ
び耐熱衝撃性の全てについて優れていることが示されて
いる。
の表から判るように、本発明の被覆物は従来からの比較
例と比べて、耐ビルドアップ性、密着力、断面硬度およ
び耐熱衝撃性の全てについて優れていることが示されて
いる。
［発明の効果］ 前述の実施例に示したように、本発明の組成物を用いた
溶射被覆層は、耐ビルドアップ性、密着力、耐熱衝撃性
および耐摩耗性の全てに優れ、剥離が生じたり摩耗の進
行による寿命の低下が極めて少ないために、ハースロー
ル等の高温使用の鉄鋼プロセス部品の長寿命化および鋼
板品質の向上に大きく貢献するものである。
溶射被覆層は、耐ビルドアップ性、密着力、耐熱衝撃性
および耐摩耗性の全てに優れ、剥離が生じたり摩耗の進
行による寿命の低下が極めて少ないために、ハースロー
ル等の高温使用の鉄鋼プロセス部品の長寿命化および鋼
板品質の向上に大きく貢献するものである。
第１図は本発明実施例に用いたビルドアップ試験法の説
明図、第２図は同密着力評価試験法の説明図である。
明図、第２図は同密着力評価試験法の説明図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 信治 愛知県東海市東海町５―３ 新日本製鐵株 式会社名古屋製鐵所内 (72)発明者 河村 伸彦 埼玉県秩父市大字下影森1505 昭和電工株 式会社秩父工場内 (72)発明者 清 興至 埼玉県秩父市大字下影森1505 昭和電工株 式会社秩父工場内 (56)参考文献 特開 昭63−195254（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−63663（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−56839（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−140071（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−50455（ＪＰ，Ａ)
Claims (6)
- 【請求項１】合金粉末と金属硼化物粒子からなるメカニ
カルアロイ複合粉末であって、前記金属硼化物粒子が５
〜５０体積％含まれ且つ、前記合金粉末が１５〜４０重
量％のクロム、５〜２０重量％のアルミニウム、残部が
ニッケルまたはコバルトまたは鉄のうち少くとも１種以
上から成る組成を有することを特徴とする溶射材料。 - 【請求項２】合金粉末と金属硼化物粒子からなるメカニ
カルアロイ複合粉末であって、前記金属硼化物粒子が５
〜５０体積％含まれ且つ、前記合金粉末が１５〜４０重
量％のクロム、５〜２０重量％のアルミニウム、１０重
量％以下のチタニウム、５重量％以下の炭素を含み、残
部がニッケルまたはコバルトまたは鉄のうち少くとも１
種以上から成る組成を有することを特徴とする溶射材
料。 - 【請求項３】金属硼化物粒子がクロムボラロイドまたは
ジルコニウムボライドまたはチタニウムボライドのうち
少くとも１種以上であることを特徴とする請求項１又は
２記載の溶射材料。 - 【請求項４】合金粉末と金属硼化物粒子からなるメカニ
カルアロイ複合粉末であって、請求項１又は２記載の合
金材料３６〜７５体積％と硼化物粒子５〜４４体積％と
に、さらに酸化アルミニウム、酸化クロム、二酸化チタ
ン、二酸化ケイ素、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウ
ム、酸化イットリウムおよび希土類酸化物の少くとも１
種以上の金属酸化物を、溶射材料全体に対して２０〜５
０体積％含有したことを特徴とする溶射材料。 - 【請求項５】合金中に、酸化アルミニウム、酸化クロ
ム、二酸化チタン、二酸化ケイ素、酸化ジルコニウム、
酸化マグネシウム、酸化イットリウムおよび希土類酸化
物の少くとも１種以上の金属酸化物粒子を、合金中で２
体積％以下均一に分散、含有した合金粉末から成ること
を特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項記載の溶
射材料。 - 【請求項６】請求項１〜５のいずれか１項記載の溶射材
料を、爆発溶射法または超音速ガス溶射法またはプラズ
マ溶射法により溶射して形成された溶射皮膜を具備して
なることを特徴とする被覆物品。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017933A JPH0645863B2 (ja) | 1990-01-30 | 1990-01-30 | 高温耐摩耗・耐ビルドアップ性に優れた溶射材料およびその被覆物品 |
| EP19910300698 EP0440437B1 (en) | 1990-01-30 | 1991-01-30 | Thermal spray material and its coated article excellent in high-temperature wear resistance and build-up resistance |
| DE1991609140 DE69109140T2 (de) | 1990-01-30 | 1991-01-30 | Spritzauftragsmaterial und damit beschichteter Gegenstand mit ausgezeichnetem Hochtemperatur-Verschleisswiderstand. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017933A JPH0645863B2 (ja) | 1990-01-30 | 1990-01-30 | 高温耐摩耗・耐ビルドアップ性に優れた溶射材料およびその被覆物品 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03226552A JPH03226552A (ja) | 1991-10-07 |
| JPH0645863B2 true JPH0645863B2 (ja) | 1994-06-15 |
Family
ID=11957577
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2017933A Expired - Fee Related JPH0645863B2 (ja) | 1990-01-30 | 1990-01-30 | 高温耐摩耗・耐ビルドアップ性に優れた溶射材料およびその被覆物品 |
Country Status (3)
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| EP (1) | EP0440437B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0645863B2 (ja) |
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| WO2001034866A1 (fr) * | 1999-11-09 | 2001-05-17 | Kawasaki Steel Corporation | Poudre de cermet pour revetement pulverise presentant une excellente resistance de montage et rouleau dote de ce revetement pulverise |
| DE10046956C2 (de) * | 2000-09-21 | 2002-07-25 | Federal Mogul Burscheid Gmbh | Thermisch aufgetragene Beschichtung für Kolbenringe aus mechanisch legierten Pulvern |
| CA2504831C (en) * | 2005-04-21 | 2010-10-19 | Standard Aero Limited | Wear resistant ceramic composite coatings and process for production thereof |
| US8034153B2 (en) | 2005-12-22 | 2011-10-11 | Momentive Performances Materials, Inc. | Wear resistant low friction coating composition, coated components, and method for coating thereof |
| CN105755422B (zh) * | 2016-03-30 | 2017-12-08 | 中国人民解放军装甲兵工程学院 | 一种用于在偏流板表面上制备梯度金属陶瓷复合涂层的方法及装置 |
| CN112575279B (zh) * | 2019-09-30 | 2023-10-20 | 新疆天业（集团）有限公司 | 一种等离子喷涂制备Zr-Y-Cr-Si复合隔热涂层的方法 |
| RU2728124C1 (ru) * | 2019-11-05 | 2020-07-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Башкирский государственный аграрный университет" | Порошковый материал для нанесения износостойкого газотермического покрытия, получаемый самораспространяющимся высокотемпературным синтезом |
| CN112063955A (zh) * | 2020-09-15 | 2020-12-11 | 昆明理工大学 | 一种提高锆合金表面高温力学性能的方法 |
| CN114032490B (zh) * | 2021-09-30 | 2023-11-24 | 福建省宁德恒茂节能科技有限公司 | 一种aod炉汽化冷却锅炉高温防腐抗磨电弧喷涂粉芯丝材 |
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|---|---|---|---|---|
| CH312216A (de) * | 1951-09-18 | 1955-12-31 | Deutsche Edelstahlwerke Ag | Verfahren zum Aufbringen von Hartmetall auf Trägerwerkstoffe. |
| JPS4956839A (ja) * | 1972-10-06 | 1974-06-03 | ||
| EP0035043A1 (en) * | 1980-02-28 | 1981-09-09 | Scm Corporation | Spray-and-fuse self-fluxing alloy powders, a process for preparing the powders and articles coated therewith |
| JPS6250455A (ja) * | 1985-08-29 | 1987-03-05 | Cosmo Co Ltd | セラミツクコ−テイングを施す方法 |
| JPH0665747B2 (ja) * | 1985-09-13 | 1994-08-24 | 梅田電線株式会社 | 溶射被膜を有する構造体 |
| CH668776A5 (de) * | 1986-02-05 | 1989-01-31 | Castolin Sa | Verfahren zum herstellen einer erosionsbestaendigen oberflaechenschicht auf einem metallischen werkstueck. |
| US4725508A (en) * | 1986-10-23 | 1988-02-16 | The Perkin-Elmer Corporation | Composite hard chromium compounds for thermal spraying |
| JPS63195254A (ja) * | 1987-02-09 | 1988-08-12 | Toyo Kohan Co Ltd | 複合材の製造方法 |
| US4731253A (en) * | 1987-05-04 | 1988-03-15 | Wall Colmonoy Corporation | Wear resistant coating and process |
| JPH01230760A (ja) * | 1988-03-11 | 1989-09-14 | Nippon Steel Corp | 摺動部材 |
-
1990
- 1990-01-30 JP JP2017933A patent/JPH0645863B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1991
- 1991-01-30 DE DE1991609140 patent/DE69109140T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1991-01-30 EP EP19910300698 patent/EP0440437B1/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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|---|---|
| DE69109140T2 (de) | 1995-09-07 |
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| EP0440437A2 (en) | 1991-08-07 |
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| EP0440437A3 (en) | 1991-11-06 |
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