JPH07290198A - 耐熱性表面層を形成した連続鋳造モールド - Google Patents

耐熱性表面層を形成した連続鋳造モールド

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JPH07290198A
JPH07290198A JP11181194A JP11181194A JPH07290198A JP H07290198 A JPH07290198 A JP H07290198A JP 11181194 A JP11181194 A JP 11181194A JP 11181194 A JP11181194 A JP 11181194A JP H07290198 A JPH07290198 A JP H07290198A
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JP
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metal
mold
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metallic
resistance
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JP11181194A
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Takao Sato
隆夫 佐藤
Hisao Tashiro
久郎 田代
Noboru Hiraoka
昇 平岡
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Nippon Steel Hardfacing Corp
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Nippon Steel Hardfacing Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐熱性表面層を形成した連続鋳造モールドの
提供。 【構成】 金属溶湯に接するモールド基材表面に、N
b、Ta、Mo、Cr、Ag、Ni、Co、Au、Pt
の一種以上又はこれら金属と金属炭化物、金属硼化物、
金属窒化物、金属珪化物あるいは金属酸化物セラミック
スの1種以上を含むサーメットよりなる放電被覆溶着下
地皮膜層を形成し、前記下地皮膜の表層部に金属炭化
物、金属硼化物、金属窒化物、金属珪化物あるいは金属
酸化物セラミックスの1種以上を含むサーメットよりな
る溶射表面皮膜層を形成してなることを特徴とする、耐
熱性、耐食性、耐摩耗性を向上させた連続鋳造モール
ド。 【効果】 耐熱性、耐磨耗性が向上し、連続鋳造モール
ドの長寿命を達成させることが出来る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、耐熱性、耐食性、耐摩
耗性を向上した表面皮膜層を形成した連続鋳造モールド
に関し、鉄鋼製造のみならず非鉄金属製造設備にも利用
できる連続鋳造モールドに関する。
【0002】
【従来の技術】連続鋳造用モールドは、高温の金属溶湯
が直接接触するため、通常純銅あるいは銅合金製の水冷
モールドが使用され、耐摩耗性を改善するためモールド
表面にNiめっき、Crめっき等が施されていた(特開
平3−23039号公報、特開平3−71955号公
報、特開平3−142042号公報、特公平4−590
64号公報)。しかしながら、モールドに対するめっき
層の接着強度が弱く、また耐摩耗性、耐熱性が不十分で
あった。
【0003】とくにめっき層の磨耗によってモールド基
材のCu成分が鋳造片に溶着し、これが原因で鋳造片表
面にひび割れが発生したりして製品欠陥となるなどの問
題があった。また、めっき層を下層にもうけ、その上に
耐摩耗性材料の溶射層をもうけたり(特開昭62−54
543号公報、特開平3−223455号公報、特公平
4−57425号公報)、あるいは直接耐摩耗性材料の
溶射層をもうけたものもあるが、いずれも基材と被覆層
との密着強度が不十分なため、同様の問題が発生してい
た。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】前述のように、連続鋳
造用モールドは水冷によって耐熱性を維持しているため
に、モールド素材の熱伝導率が高いこと、表層の耐熱
性、鋳造片に対する耐摩耗性が高いことが必要である。
【0005】従来のCrめっき等では、モールド基材へ
の接着強度や耐熱性が不十分でしかもめっき層を厚くで
きないため、モールド寿命を大きく改善するには至らな
かった。すなわち、モールドの寿命は、高熱伝導性のC
u基材の上にどのような耐熱性、耐摩耗性の皮膜をもう
けるか、またモールドを変形させないで皮膜の接着強度
を高くするためにはどうすれば良いかによって左右され
る。本発明は、前記従来の問題点を解決し、耐熱性、耐
食性、耐摩耗性を向上した表面皮膜層を設けた連続鋳造
モールドを提供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明者等は種々研究を重ねた結果、モールド基材
表面への耐熱性、耐摩耗性の皮膜を形成する手段とし
て、皮膜形成材としての電極と基材とを接触させ、アー
ク放電により溶着させる放電被覆処理法(Electr
o−Spark−Deposition法:以下ESD
法という)の適用により皮膜接着強度を高めることがで
きることを知見し、本発明を完成するに至った。
【0007】すなわち本発明は、金属溶湯に接するモー
ルド基材表面に、Nb、Ta、Mo、Cr、Ag、N
i、Co、Au、Ptの一種以上又はこれら金属と金属
炭化物、金属硼化物、金属窒化物、金属珪化物あるいは
金属酸化物セラミックスの1種以上を含むサーメットよ
りなる放電被覆溶着下地皮膜層と、前記下地皮膜の表層
部の全面またはその一部分に金属炭化物、金属硼化物、
金属窒化物、金属珪化物あるいは金属酸化物セラミック
スの1種以上を含むサーメットよりなる溶射表面皮膜層
を形成してなることを特徴とする、耐熱性、耐食性、耐
摩耗性を向上させた連続鋳造モールドを要旨としてい
る。また、表面皮膜層を封孔処理し、焼成処理を施すこ
とも本発明の要旨である。
【0008】
【作用】本発明の構成と作用を説明する。図1に示すよ
うに、連続鋳造モールド基材表面へ耐熱性、耐食性およ
び耐摩耗性表面皮膜形成手段として、溶着材となる電極
をモールド基材表面に接触させ、ESD法を適用する。
【0009】本発明で用いるESD法は小入熱で、金属
又はサーメットをモールド基材表面へ溶着するもので、
この方法によればモールド基材の変形がなく、溶着境界
部に薄い溶融拡散層が形成されて皮膜の密着性が高くな
り、さらにその表面層金属又はサーメットの封孔処理用
材料を適切に選定することによって、長寿命化を達成す
ることができる。
【0010】本発明においてESD法により溶着させ
る、Nb、Ta、Mo、Cr、Ag、Ni、Co、A
u、Pt、又はこれら金属と金属炭化物、金属硼化物、
金属窒化物、金属珪化物あるいは金属酸化物セラミック
スの1種以上を含むサーメットは、いずれも融点が高い
か、熱伝導率が高く、モールドの耐熱性を高めるために
選定されたもので下地皮膜層を形成するものである。
【0011】下地皮膜層の放電溶着層の厚さは10〜2
00μm程度にすることができる。10μm未満では、
薄すぎて効果がなく、200μmを超えても加工の手間
がふえるほどは効果の向上がみられない。これらの下地
皮膜層は、モールド基材表面と、金属炭化物、金属硼化
物、金属窒化物、金属珪化物あるいは金属酸化物セラミ
ックスの1種以上を含むサーメットを溶射した表面皮膜
層又は自溶合金皮膜層とのボンドコートの役割を果た
し、サーメットを溶射した表面皮膜層又は自溶合金皮膜
層の密着性を高めるため有効に作用する。
【0012】上層皮膜としては、溶射又はESD法によ
り、WC、TiC、Cr32、TiB2等と耐熱性金属
よりなるサーメット材の表面皮膜層を形成する。溶射に
よる場合には、高速ガス溶射法あるいは爆発溶射法で緻
密かつ高密着強度の皮膜を得るのが良い。ESD法によ
る場合には、WC、TiC、Cr32、TiB2等と耐
熱性金属よりなるサーメット材電極を用い、電極を回転
させながらモールド基材表面と接触放電させ、溶着させ
る。なお、硼化物は電導性があり、ESD法用として好
適であった。
【0013】前記のようにして得られたサーメット層は
高硬度で耐摩耗性があり、TiC、Cr32サーメット
などは耐熱性も高いため好んで用いられるものである。
また表面皮膜層は耐摩耗性の観点から適正厚さに選定
し、50〜250μm程度とするのが良い。すなわち、
薄い場合には長寿命が得られないし、厚すぎる場合には
密着性が低下してくるからである。
【0014】本発明において、下地皮膜層をESD法に
より行なうのは、比較的低入熱であるから低融点のCu
モールド基材に損傷を与えることがなく、しかも下地皮
膜層の密着性が良く、耐熱性を付与することができる点
で優れており、本発明の特徴の一つである。
【0015】なお、ESD法は回転する数mm径電極を
使用し、約15A程度の直流電流又はパルス重畳直流電
流などを使用する。パルス重畳直流電流の特長は、短絡
時間を短くする点にあり、溶着をより確実にするという
効果が奏される。また施工法としては、直進法のほか、
ウィービング法、多電極法などで行なうことができる。
また、不活性ガスのシールドを併用したり、絶縁油中で
の処理により、安定した品質の溶着層が得られる。
【0016】さらに本発明のESD法は小入熱であるた
め、熱影響が小さく、Cuモールド基材の結晶粒粗大化
を起こしにくい。また、モールド基材と下地皮膜層との
境界部に溶融層が生じ、皮膜の結合力が溶射による場合
よりかなり高くなる。また本発明のESD法は、絶えず
電極に押付け力を作用させ、電極とモールド基材とを接
触状態でパルス重畳直流電流によるアーク放電をさせ
て、放電被覆処理をするものであり、一般の溶融溶接と
はアーク現象が異なっている。市販されている加工機と
しては、Techno Coat社の商品「スパークデ
ポ」がある。
【0017】前記のように形成された皮膜に対して、電
気めっきによる封孔処理あるいは金属めっき皮膜を形成
させて封孔処理を行なう。金属成分は概して熱伝導性が
高く、モールド基材表面に形成されたセラミック皮膜の
過熱を防ぐ効果を奏するものである。
【0018】モールド基材表面に形成されたセラミック
皮膜は、金属成分を含むアルコキシドアルコール液、又
はその含水液、塩化物アルコール水溶液あるいはクロム
酸を主成分とする水溶液を使用して封孔処理をしても良
い。この場合は処理液に浸漬したのち焼成処理を行な
う。焼成処理によって生成した金属酸化物は、表面皮膜
層の耐熱性を向上する効果が奏される。封孔後の焼成処
理温度は封孔液が分解して金属成分が酸化される200
℃以上が好ましく、ほぼ500℃の加熱で目的が達成で
きる。
【0019】本発明では、モールド基材に対する下地皮
膜層を通常のめっきにより行なっても良い。すなわち、
ESD法による表面皮膜層の形成前に、Cr、Ag、N
i、Co、Au、Ptの一種以上をめっきし、表面皮膜
層の金属炭化物、金属硼化物、金属窒化物、金属珪化物
あるいは金属酸化物セラミックスの1種以上を含むサー
メットとの密着性を向上させるのである。とくに前記金
属は耐食性で酸化しにくいため、ESD法による表面皮
膜層の溶着をたすける。さらに熱伝導性も高く、表面皮
膜層からの熱吸収を良くすることが確認されている。
【0020】また本発明は、Nb、Ta、Mo、Cr、
Ag、Ni、Co、Au、Ptの一種以上を含む金属電
極により、モールド基材表面にESD法で表面皮膜層を
形成し、封孔処理を施しても良い。ESD法による表面
皮膜層のみでは、モールド基材表面の金属が直接金属溶
湯に接するため、封孔処理により前記接触を遮断し、耐
熱性を付与するものである。封孔処理手段としては、い
わゆるゾル−ゲル法またはクロム酸水溶液による酸化物
封孔処理で、生成酸化物により耐熱性を付与するもので
ある。
【0021】
【実施例】本発明を実施例により具体的に説明するが、
これによって本発明が限定されることはない。 実施例 表1に示す条件により、本発明の連続鋳造用モールドを
構成した。比較例とともにその使用結果を表1に示す。
【0022】
【表1】
【0023】各実施例に使用したモールド基材は、いず
れも同一成分のCu系モールドを使用した。表面被覆法
の成分前の数字はその成分の含有量(重量%)を示す。
SAFは自溶合金で、JIS MSFCo2(JISH
8303−1976)を使用した。また、ESD皮膜
厚さ、サーメット溶射厚さはそれぞれ100μmを目標
とし、めっき厚さは単独で100μm、重ねめっきは各
50μmを目標とした。封孔処理後の焼成は450℃、
30分間の条件で行ない、ESDは、3mmφ電極、1
kw、Arガスシールド下で実施した。溶射はいずれも
高速ガス溶射法を採用し、SFAはフュージング処理を
行なっていない。チャージ回数は転炉出鋼回数を示し、
要手入れまでの供用数で比較した。表1から明らかなよ
うに、従来のCrめっきした連続鋳造用モールドに比
べ、本発明の連続鋳造用モールドは耐用日数が長く、耐
熱性、耐磨耗性の向上効果が明確である。
【0024】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているから、耐用日数が長く、耐熱性、耐磨耗性が向上
する等の優れた効果が奏され、産業上極めて有用であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の連続鋳造用モールドに表面皮膜を形
成する放電溶着工程の概要説明図である。
【符号の説明】
1 回転電極 2 モールド基材 3 アーク放電部 4 シールドガス流

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属溶湯に接するモールド基材表面に、
    Nb、Ta、Mo、Cr、Ag、Ni、Co、Au、P
    tの一種以上又はこれら金属と金属炭化物、金属硼化
    物、金属窒化物、金属珪化物あるいは金属酸化物セラミ
    ックスの1種以上を含むサーメットよりなる放電被覆溶
    着下地皮膜層を形成し、前記下地皮膜の表層部の全面ま
    たはその一部分に金属炭化物、金属硼化物、金属窒化
    物、金属珪化物あるいは金属酸化物セラミックスの1種
    以上を含むサーメットよりなる溶射表面皮膜層を形成し
    てなることを特徴とする、耐熱性、耐食性、耐摩耗性を
    向上させた連続鋳造モールド。
  2. 【請求項2】 金属炭化物、金属硼化物、金属窒化物、
    金属珪化物あるいは金属酸化物セラミックスの1種以上
    を含む自溶合金よりなる溶射表面皮膜層である請求項1
    記載の耐熱性、耐食性、耐摩耗性を向上させた連続鋳造
    モールド。
  3. 【請求項3】 電気めっきした金属成分で封孔処理をし
    た溶射表面皮膜層である請求項1又は2記載の耐熱性、
    耐食性、耐摩耗性を向上させた連続鋳造モールド。
  4. 【請求項4】 金属成分を含むアルコキシドアルコール
    液、又はその含水液、塩化物アルコール水溶液あるいは
    クロム酸を主成分とする水溶液を使用して封孔、焼成処
    理を施した溶射表面皮膜層である請求項1、又は2記載
    の耐熱性、耐食性、耐摩耗性を向上させた連続鋳造モー
    ルド。
  5. 【請求項5】 金属溶湯に接するモールド基材表面に、
    Cr、Ag、Ni、Co、Au、Ptの一種以上の下地
    めっき層を形成し、前記めっき層の全面またはその一部
    分の上に金属炭化物、金属硼化物、金属窒化物、金属珪
    化物あるいは金属酸化物セラミックスの1種以上を含む
    放電被覆溶着表面皮膜層を形成したことを特徴とする耐
    熱性、耐食性、耐摩耗性を向上させた連続鋳造モール
    ド。
  6. 【請求項6】 金属溶湯に接するモールド基材表面に、
    Nb、Ta、Mo、Cr、Ag、Ni、Co、Au、P
    tの一種以上を含む金属よりなる放電被覆溶着皮膜層を
    形成し、前記層に、金属成分を含むアルコキシドアルコ
    ール液、又はその含水液、塩化物アルコール水溶液ある
    いはクロム酸を主成分とする水溶液による封孔・焼成処
    理を施してなることを特徴とする耐熱性、耐食性、耐摩
    耗性を向上させた連続鋳造モールド。
JP11181194A 1994-04-28 1994-04-28 耐熱性表面層を形成した連続鋳造モールド Withdrawn JPH07290198A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001004915A3 (de) * 1999-07-13 2002-01-24 Bosch Gmbh Robert Heizleiter, insbesondere für einen messfühler, und ein verfahren zur herstellung des heizleiters

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001004915A3 (de) * 1999-07-13 2002-01-24 Bosch Gmbh Robert Heizleiter, insbesondere für einen messfühler, und ein verfahren zur herstellung des heizleiters
US6620707B1 (en) 1999-07-13 2003-09-16 Robert Bosch Gmbh Heat conductor, especially for a sensor, and method for producing such a heat conductor

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