JPH0734214A - 鋳鉄材を原料とする溶射材料 - Google Patents

鋳鉄材を原料とする溶射材料

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JPH0734214A
JPH0734214A JP22288493A JP22288493A JPH0734214A JP H0734214 A JPH0734214 A JP H0734214A JP 22288493 A JP22288493 A JP 22288493A JP 22288493 A JP22288493 A JP 22288493A JP H0734214 A JPH0734214 A JP H0734214A
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JP
Japan
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cast iron
thermal spray
thermal spraying
coating
color
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JP22288493A
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English (en)
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Kunihiro Hiraki
邦弘 平木
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Nagasaki Prefectural Government
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Nagasaki Prefectural Government
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 鋳物の材料を粉砕して溶射材料を作り、その
材料をそのまま使用したり、またはその材料にアルミニ
ゥム、フェロシリコンなどの添加物を加えて使用するこ
とによって、溶射皮膜の密着強度を高くすることができ
さらに、鋳物基材と溶射皮膜の色をそろえることができ
るため、鋳物と同質の溶射皮膜で鋳物の補修、肉盛りに
利用できることと、鋳物の物性を材料の表面に付加する
ことを目的とする溶射材料。 【構成】 鋳物の材料を粉砕して粒をそろえて溶射材料
を作る。また、多くのマグネシゥムを添加した鋳物を粉
砕して粒をそろえて溶射材料を作り、それらの材料に目
的に応じて添加材を加えて作った溶射材料より構成す
る。 【効果】 鋳物と同質の溶射皮膜ができるため、今まで
鋳物の補修、肉盛りができないため廃棄処分していた材
料への本発明の溶射材料を応用することによって資源の
再利用が可能となり新しい技術として確立され技術が進
歩する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】溶射技術は表面処理技術の分野で
メッキなどに代わる新しい技術として注目を浴びてい
る。溶射の特長は金属に限らずセラミックスやプラスチ
ックなどいろんな材料の粉末やワイヤ状の物を目的とす
る材料の表面に溶射することによって付着させ目的とす
る材料の表面に機能性を付加することである。本発明の
鋳物材から作製した溶射材料を使用することによって各
種材料の表面に鋳物の性質を付加することができると共
に、鋳鉄の補修や肉盛り等に利用できるため、鋳鉄の材
料を部品あるいは製品として利用している産業分野に利
用される。
【0002】
【従来の技術】溶射技術の利用は材料表面の高付加価値
化を目指しているため、溶射材料も高級な材料の開発が
行われている。金属系統ではニッケル、クロムの材料を
主体としたステンレス系統の溶射材料が多く、鉄系統で
は炭素量0.2〜3%で粒の大きさが20〜100μm
程度の範囲のもが市販されている程度である。また、鉄
系統の溶射材料の皮膜の密着強度は文献「溶射ハンドブ
ック」によると2.6〜3.6km/mm程度でそれ
より高い強度の皮膜はない。まして比較的安い材料でも
ろい性質の鋳鉄(炭素量3%以上)は低級な材料である
ため、高付加価値化の期待がもてないため鋳鉄から作っ
た溶射材料は今までにない。従来の鉄系統の材料を用い
て溶射を利用して鋳鉄の補修・肉盛り等に使用する場
合、皮膜の密着強度が低いことと、皮膜が非溶射材とは
材質、成分的にも差があるため溶射した皮膜の色と被溶
射材(鋳物基材)の色との差が明らかで、補修したこと
が分り商品価値が下がるため鋳鉄の補修・肉盛り等に溶
射が利用されることが非常に少なく、補修が好まれず、
補修するよりそのものを廃棄処分するか、または新しい
ものに取り替える場合が多かった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】比較的安い材料でもろ
い性質の鋳鉄は低級な材料であるため、溶射皮膜として
高付加価値化の期待がもてないため、鋳鉄と同質の溶射
材料で開発されたものはなく、鋳鉄の材料に対して溶射
の普及が進まなかった。現状での鋳鉄に関する問題点と
して、鋳鉄を長期間の使用による表面の磨耗や使用環境
による腐食などによって、寸法不足や装置としてのガタ
が生じたりして、その鋳鉄を補修するか、または、廃棄
処分して新しいものを作らなければならない場合が生じ
る。もし補修・肉盛りできれば経費の節約になるととも
に、新しく作るより工期の短縮ともなる。ところが、現
状の補修・肉盛り技術は溶接に頼っているが、溶接施工
上の問題点として、鋳鉄と同質の材料ができないこと
と、高い熱が加わり急熱急冷であるため、鋳鉄自身が硬
化したり、あるいは逆に鋳鉄自身に割れが生じたりして
満足するような補修ができず、よい補修技術とは言えな
かった。ところが、溶射技術の特長は被溶射物に対して
高い熱は加わらないため、被溶射物の熱による変形、硬
化が生じない、また、いろんな溶射用材料を選ぶことに
よって、材料の優れた性質を被溶射材料の表面に付加で
きる等の優れた特長がある。しかし、現状の溶射材料で
は鋳鉄と同質の材料で開発されたものはなく、鋳鉄と同
質の溶射皮膜を作ることができないため、鋳鉄の補修・
肉盛りや鉄鋼等の表面に鋳鉄の性質を付加することがで
きない。また、現状の溶射材料を用いて補修等を目的と
して鋳鉄に溶射した場合、補修部分を機械加工を行うと
鋳鉄基材と溶射皮膜との色の差が明らかに現われるため
補修した部分が明らかになり商品価値が下がり問題が生
じる。
【0004】そこで、本発明の材料を使することによっ
て、鋳鉄と同質材で鋳鉄の補修に利用でき、鋳鉄基材と
溶射皮膜の色をそろえることができると共に鋳鉄の性質
を材料の表面に付加することを目的としている。また、
一般に使用されている鉄系統の溶射材料より皮膜として
の密着強度の高い材料であることを目的としている。
【0005】
【発明が解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の溶射材料は鋳鉄の材料を溶射に使用できる
粒の大きさ10〜200μmに粉砕・整粒したものであ
る。
【0006】上記目的で一般に使用されている鉄系統の
溶射材料(皮膜の密着強度は文献「溶射ハンドブック」
によると2.6〜3.6km/mm程度)より皮膜の
密着強度を高めることを達成するために鋳物を素材から
溶解して作るとき、球状黒鉛鋳鉄を作る時マグネシゥム
を接種する量より多くのマグネシゥムを入れ、鋳鉄の中
のマグネシゥムを多くしたものを粉砕して作ったもので
ある。
【0007】上記目的で一般に使用されている溶射材料
より皮膜の密着強度(皮膜の密着強度は文献「溶射ハン
ドブック」によると2.6〜3.6km/mm程度)
を高めることを達成するために鋳鉄の材料を溶射に使用
できる粒の大きさ10〜200μmに粉砕・整粒した材
料の中にアルミニゥム10〜150μmの粉末を1〜2
0%添加して混ぜ合わせて溶射材料としたものである。
【0008】上記目的で鋳鉄基材と溶射皮膜との色を合
わせることを達成するために鋳鉄の材料を溶射に使用で
きる粒の大きさ10〜200μmに粉砕・整粒したも
の、鋳物を素材から溶解して作るとき、球状黒鉛鋳鉄を
作る時マグネシゥムを接種する量より多くのマグネシゥ
ムを入れ、鋳鉄の中のマグネシゥムを多くしたものを粉
砕して作ったもの、及び鋳鉄の材料を溶射に使用できる
粒の大きさ10〜200μmに粉砕・整粒した材料の中
にアルミニゥム10〜150μmの粉末を1〜20%添
加して混ぜ合わせて溶射材料としたものの中にフェロシ
リコン、シリコンなどの粒10〜150μmを1〜20
%加えて溶射材料としたものである。
【0009】
【作用】鋳鉄と同質の材料から溶射材料を作り、その材
料を溶射することによって鋳鉄と同じ材質の皮膜を作る
ことができる。
【0010】鋳鉄から作った溶射材料にアルミニゥムを
1〜20%加えることによって、溶射中の高温の雰囲気
の中で溶射材の鉄分と酸素とアルミニゥムとが反応を起
こして、発熱し、密着力の高い皮膜を作る。発熱反応の
化学式化1、化2を次に示す。
【0011】
【化1】
【0012】
【化2】
【0013】マグネシゥムを多くした溶射材料は溶射す
る時、溶射中の高温の雰囲気の中でマグネシゥムが酸素
と反応して高い熱を出し密着力の高い皮膜をつくる。発
熱反応の化学式化3を次に示す。
【0014】
【化3】
【0015】鋳物から作った溶射材料にフェロシリコ
ン、シリコンなどの添加物を加えることによって、鋳物
から作った溶射材料での皮膜の色に添加物の色が加わり
色調の微調整ができ、鋳物基材と同じような色の溶射皮
膜を作ることができる。
【0016】
【実施例】本発明で作った粒径32〜210μm溶射材
料での皮膜の密着強度と一般に作られている鉄系統の溶
射材料(平均粒径102μm)の皮膜の密着強度をJI
SH 8664の密着性試験方法に基ずい試験した結果
を図1に示す。一般の材料の皮膜の密着強度範囲は2.
3〜4.0kg/mmでその平均値は3.1kg/m
であるが本発明での鋳鉄の材料から作った溶射材料
の皮膜の密着強度は粒の大きさによって強度が変わり平
均値の強度は2.8〜5.3kg/mmで,本発明で
作った溶射材料の皮膜の密着強度が一般の鉄系統の材料
より明らかに強度が高いことが分かる。図2は鋳鉄から
粉砕して粒を揃えて溶射材料とした本発明の形状であ
る。図3は鉄系統の一般の溶射材料の形状である。一般
の材料の形状は少し丸みががっているが、本発明で作っ
た溶射材料は角張ったところがあり一般の材料との製造
方法に違いがあるため形状的な差があることが図2、図
3を比較することによって分かる。図4は本発明で作っ
た溶射材料にアルミニゥムの粉末を1〜15%添加した
場合の溶射皮膜の密着強度とマグネシゥムを多くした鋳
鉄の材料から溶射材料を作った場合の皮膜の密着強度を
示したものであるが、これらの場合も鉄系統の材料より
強度が高く、また、添加しない鋳鉄の溶射材料の皮膜の
密着強度よりさらに強度が高くなっていることが分か
る。図5は鋳鉄から作った溶射材料にフェロシリコンや
シリコンを添加した場合の溶射皮膜と一般の鉄系統の溶
射材料(4種類)の溶射皮膜と鋳物基材との表面の色を
比較するため、表面を機械加工したときの色の違いをJ
IS Z 8722に基ずいて数値で表したもので、溶
射皮膜の色が鋳物基材(×印)にどれが一番近いかを表
したものであるが、添加比率によって、また、材料によ
って色の違いがあり、補修の場合の色の調整が重要であ
ることが分かる。
【0017】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載されるような効果を奏する。
【0018】安い材料である鋳物から溶射材料を作るた
め、溶射に関しての費用が安くなり、比較的低級な材料
と思われている鋳物の材料を対象とした分野への溶射の
普及ができる。
【0019】鋳物から溶射材料を作るため、鋳物と同質
の溶射皮膜を作ることができる。
【0020】鉄系統の溶射材料と比較して、非常に密着
力の高い皮膜を作ることができるため、皮膜の強度の信
頼性が高まり、鉄系統への溶射の普及が大いに期待され
る。
【0021】今まで鋳物の補修、肉盛りができないため
廃棄処分されていた材料へ本発明の溶射材料を用いて補
修、肉盛りを行うことによって資源の再利用が可能とな
り新しい技術として確立され技術が進歩する
【0022】本発明の溶射材料を用いて鋳物の補修、肉
盛りに利用する場合、鋳物と溶射皮膜が同質の材料であ
るため、補修部分の色が鋳物と変わらない、色が異なる
場合は添加材を入れることによって調整することができ
る。従って、今まで溶接による補修では色が合わなかっ
たため廃棄処分していた材料の再利用が可能となる。ま
た、溶射する場合、溶射された部分の温度が上がらない
ため、熱による鋳物の割れや変形が生じない等のメリッ
トがあり、鋳物の補修技術が向上し、今まで補修ができ
ないため廃棄処分していた材料の再利用が可能で資材の
節約などの効果が期待できる。
【0023】本発明の溶射材料をいろんな材料の表面に
溶射することによって、鋳物性質がある皮膜を表面に作
ることができるため、鋳物の材質が表面にある複合材料
の開発が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の材料を溶射した皮膜の密着強度と一般
の鉄系統の溶射材料の密着強度を比較したもので、縦軸
は溶射皮膜の密着強度を横軸は溶射材料の粒の大きさを
示したものである。●は本発明の材料を溶射した皮膜の
密着強度を、○は一般の鉄系統の溶射材料の密着強度の
平均値を示したものである。
【図2】本発明の溶射材料の形状である。
【図3】一般の鉄系統の溶射材料の形状である。
【図4】本発明の材料にアルミニゥムを添加した材料を
溶射した皮膜の密着強度とマグネシゥムを多くした鋳鉄
の材料から溶射材料を作った場合の皮膜の密着強度を7
5μmと106μmの粒径について示したもので、縦軸
は溶射皮膜の密着強度を横軸は鋳物から作った溶射材料
にアルミニゥムを添加する割合と球状黒鉛鋳鉄を作る時
よりマグネシゥムを多くした割合を示している。
【図5】本発明の材料でフェロシリコンなどの添加物を
加えた溶射皮膜と一般の鉄系統の溶射材料(4種類)の
溶射皮膜と鋳物基材を機械加工した場合の表面の色彩を
測定したものである。図の見方は上は黄色ががり、下方
向は青色ががり、右は赤色ががり、左は緑色ががること
を示している。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成6年4月25日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図2
【補正方法】追加
【補正内容】
【図2】本発明の溶射材料の形状を示す電子顕微鏡によ
る形状の写真である。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図3
【補正方法】追加
【補正内容】
【図3】一般の鉄系統の溶射材料の形状を示す電子顕微
鏡による形状の写真である。
【手続補正3】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図2
【補正方法】追加
【補正内容】
【図2】
【手続補正4】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図3
【補正方法】追加
【補正内容】
【図3】

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鋳鉄の材料を溶射材料として使用できる
    粒度10〜200μmの範囲になるまで粉砕、調整して
    粒を揃えた鋳鉄材を原料とする溶射材料
  2. 【請求項2】 請求項1の材料にアルミニューム10〜
    150μmの粉末を1〜20%添加して混ぜ合わせて作
    った鋳鉄材を原料とする溶射材料
  3. 【請求項3】 JIS規格の範囲の球状黒鉛鋳鉄を製作
    する時入れるマグネシゥム量より、多くのマグネシゥム
    を入れて鋳鉄を作り、その材料を粉砕して作製した鋳鉄
    材を原料とする溶射材料
  4. 【請求項4】 鋳鉄の材料から作製した請求項1、2、
    及び3の材料にフェロシリコンなどの10〜150μm
    の粉末を1〜20%添加して混ぜ合わせて作った鋳鉄材
    を原料とする溶射材料
JP22288493A 1993-07-13 1993-07-13 鋳鉄材を原料とする溶射材料 Pending JPH0734214A (ja)

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