JPH09143666A - 複合熱溶射粉末 - Google Patents
複合熱溶射粉末Info
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- JPH09143666A JPH09143666A JP29277895A JP29277895A JPH09143666A JP H09143666 A JPH09143666 A JP H09143666A JP 29277895 A JP29277895 A JP 29277895A JP 29277895 A JP29277895 A JP 29277895A JP H09143666 A JPH09143666 A JP H09143666A
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Abstract
れぞれが窒化ホウ素からなる核粒子及びアルミニウム−
珪素合金からなる補粒子からなる複合熱溶射粉末。該補
粒子は核粒子にポリマー結合剤で結合している。 【効果】 改良された複合熱溶射粉末。
Description
摩性被覆製造に有用な、窒化ホウ素及びアルミニウム−
珪素合金からなる複合熱溶射粉末に関する。
属又はセラミックのような熱溶融性材料の熱軟化又は熱
溶融、及び被覆される表面に対するこの軟化材料の粒状
での噴射を包含する。熱粒子は、これが急冷されかつそ
こに結合する表面に当たる。従来の熱スプレーガンは粒
子の加熱及び噴射の両方の目的に使用されている。熱ス
プレーガンの1つのタイプにおいては、熱溶融性材料は
粉末の形でガンに供給される。そのような粉末は代表的
には小さい粒子、例えば米国標準スクリーンサイズ、1
00メッシュ(149ミクロン)と約2ミクロンとの
間、に成形される。
ズマ火炎を用いて、粉末粒子の溶融のための熱を生成す
る。粉末型燃焼熱スプレーガンにおいては、粉末を乗せ
て搬送するキャリヤーガスは燃焼ガスの1種又は窒素の
ような不活性ガスであって良いか、又は単に圧搾空気で
あって良い。プラズマスプレーガンにおいては、1次プ
ラズマガスは一般に窒素又はアルゴンである。通常、水
素又はヘリウムが1次ガスに加えられ、かつキャリヤー
ガスは一般に1次プラズマガスと同じである。
粒子が好適な粒度の粉末粒子に凝集している、複合又は
凝集粉末である。スプレー乾燥により製造されたそのよ
うな粉末は米国特許第3617358号明細書(Dit
trich)に開示されており、ここでも種々の有用な
凝集用ポリマー(有機)結合剤を教示している。凝集し
た粉末は、微細な粉末成分のスラリーを結合剤と混合
し、かつこの混合を続ける間、この混合物を凝集物の乾
燥粉末が得られるまで加熱することにより得ることもで
きる。一般にこの混合法のための結合剤はスプレー乾燥
法のために開示されたものと同じであって良い。
rfman等)はスラリー中で結合剤と混合することに
より製造された均質熱溶射粉末を教示しており、この粉
末は窒化ホウ素及び珪素−アルミニウム合金からなる補
粒子から形成されている。この特許は特に例えばガスタ
ービンエンジン中にクリアランスコントロールに適用可
能に研摩性である熱溶射被覆を製造するための粉末に関
する。窒化ホウ素は溶融性ではなく、こうして熱溶射法
において溶融性金属成分及び結合剤により被覆中に導入
することができる。優秀な、研摩性の被覆が達せられる
が、一定の改良が望まれる。
0%であってよいと教示しているが、実地には被覆中に
窒化ホウ素を混入するためには比較的高い割合のポリマ
ー結合剤(少なくとも15%)が必要であることが見い
だされた。しかしながら、若干多量の結合剤が被覆には
いると、スプレーした被覆は特に高温に晒された後、柔
らかくなりすぎる。結合剤の量が低いと、良好な研摩性
の被覆が得られるが、比較的低い付着効果及び所望の硬
度より高い硬度が生じる。
さである粒子が形成される場合、この複合体は均質では
なく、その代わりに、核粒子としての大きな粒子と結合
剤によりこれに結合する微細な第2の成分とからなる。
このようなクラッド粉末の例は米国特許第365542
5号明細書(Longo等)に開示されており、ここで
は窒化ホウ素のような成分はニッケル合金核粒子にクラ
ッドする。この特許は熱溶射法の熱に核金属が曝される
ように核が単に部分的にクラッドされていることを教示
している。場合により、改良のために微細なアルミニウ
ムをクラッドの際に加えているが、明細書においてはこ
のことはアルミニウムと核金属との間の発熱反応に関連
していると推測されている。
291089号明細書(Adamovic)に開示され
ているベントナイトのような柔らかい非金属の核のニッ
ケル合金(結合剤なし)での化学的クラッドからなる。
米国特許第3322515号明細書(Dittrich
等)は金属核粉末のアルミニウム補粒子でのポリマー結
合剤を使用するクラッド法を教示している米国特許第5
196471号明細書(Rangaswamy等)は研
摩性被覆の熱溶射用複合粉末を開示しており、ここでは
この複合粉末は3つの成分を含有する。1つの成分は若
干の金属又はセラミックマトリックス材料の任意のもの
であり、他の成分は固体潤滑剤(例えば、フッ化物又は
窒化ホウ素)であり、第3番目のものはプラスチックで
ある。広い粒度の範囲が各成分に関して開示されてお
り、約1μm〜約150μmとして特定されているが、
唯一の特定された例(明細書の第1図)は大きなポリア
ミド核粒子の表面に埋め込まれたアルミニウム−珪素合
金の微細な粒子及びCaF2の微細な粒子を教示してい
るにすぎない。
目標は研摩性及びガス及び粒子腐食に対する抵抗性の両
方を達成することである。ガスタービンエンジンの腐食
性環境への抵抗性も要求される。現在の被覆はこの目的
に関してかなり成功しているが、完全な要求は全体とし
て達成することは困難であり、改良された研摩性被覆に
関する研究が続けられている。
はガスタービンエンジン中にクリアランスコントロール
適用のために有用な改良された熱溶射粉末を提供するこ
とである。更なる目的は耐腐食性を保持したまま研摩性
を改良する被覆を製造するための粉末を提供することで
ある。更なる目的はガスタービンエンジン環境中で腐食
に抵抗性を有する被覆を製造するための粉末を提供する
ことである。特別な目的はアルミニウム−珪素合金及び
窒化ホウ素からなる改良された複合粉末を提供すること
である。更に特定の目的は最適な被覆のためにポリマー
結合剤の量を減少させることを可能とする形の窒化ホウ
素粉末を提供すること、及び高温に曝した後に保持され
る硬度を有する研摩性被覆を生産するための粉末を提供
することである。
は、少なくとも部分的に、主にクラッド粒子の形をし、
該粒子のそれぞれが窒化ホウ素からなる核粒子及びアル
ミニウム−珪素合金からなる補粒子からなる複合熱溶射
粉末で達せられる。該補粒子は核粒子にポリマー結合剤
で結合している。
合金は、珪素を約10〜14重量%含有し、かつ残分は
アルミニウム及び付随不純物(1%より少量)である。
一般に、窒化ホウ素核材料が、窒化ホウ素及び合金の総
重量に対して約5〜25重量%、かつ有利には15〜2
0重量%の量で存在する。窒化ホウ素としてはアルミニ
ウム合金より低い密度を有し、窒化ホウ素の容量パーセ
ントは高い。ポリマー結合剤は粉末中の固体含量として
測定して、合金及び窒化ホウ素の総重量に対して2〜1
2重量%、有利に6〜10%である。
この核粒子の大きさは本来44〜210μmの間であ
り、有利には範囲74〜177μmに主に分布してお
り、有利には微細な方に近い末端範囲である。アルミニ
ウム合金補粒子は1〜44μmの範囲である。(この粉
末粒度は1μm以外は従来の便利なスクリーンサイズに
相応し、この1μmは従来の光学装置によって測定する
ことのできるほぼ最小である。) 該粉末は熱溶射に好適なポリマーにより結合したクラッ
ド粉末を製造するための、従来の又は所望な方法により
製造される。この凝集物は処理及び供給の間に崩れない
ように、あまり砕けやすいくてはならない。有利な方法
は微細な粉末成分のスラリーを結合剤とともに撹拌し、
かつ混合を続けると同時に、凝集物の乾燥した粉末が得
られるまで混合物を加熱することにより凝集することで
ある。ポリマー結合剤は従来のものであってよく、例え
ば前記の特許明細書中に述べられたものから選択され
る。最初のスラリー中に導入する液状結合剤の量は最終
的に乾燥した凝集粉末中のポリマー固体の好適なパーセ
ントが達せられるように選択する。前述の参照文献のい
ずれかに教示されているような中和剤のようなスラリー
への添加剤1又はそれ以上は有利であることもある。該
粉末は主にアルミニウム合金補粒子でクラッドされた窒
化硼素核から構成されているが、粉末粒子のいくつかは
より小さな窒化ホウ素と合金補粒子との凝集体であると
いうことを認識する。
核粉末とアルミニウム−12重量%珪素合金の微細な粉
末とを凝集させることにより製造した。窒化ホウ素及び
合金粉末のそれぞれの粒度は74〜177μm及び1〜
44μmであった。第1表はこれら粉末の粒度分布を示
す。
いでポリマー結合剤(UCAR Latex 879)を
この混合物に蒸留水及びこのスラリーを中和するための
酢酸とともに加えた。この割合を第2表のように選択し
た。
び結合剤が乾燥するまで継続し、かつ複合粉末をポリマ
ー固体ほぼ8重量%とともに成形した。該粉末を製造し
た後、該粉末は最高で210μm(70メッシュ)及び
最低で44μm(325メッシュ)で篩過された。
用するプラズマスプレーガン(Metco型 9MB)
で溶射した。スプレーパラメーターはアルゴン1次ガ
ス、圧力7kg/cm2及び流量96 l/分、水素2次
ガス、圧力3.5kg/cm2及び約80ボルトを保持
するために必要な流れ(約10 l/分)、500アン
ペア、スプレー量3.6kg/h、スプレー距離13c
mであった。これらのパラメーターは前記米国特許第5
049450号明細書中に記載されている例に従って製
造された前記凝集粉末に推薦され、かつ使用されたと同
じである。第3表は従来の凝集した粉末及び本発明のク
ラッド粉末に関する化学特性及びいくつかの被覆特性を
比較している。
に僅かな量のポリマー結合剤を含有する。該クラッド粉
末被覆は改良された耐腐食性をもたらす高い硬度を有す
る。マイクロ構造は、アルミニウム合金マトリックス中
に埋め込まれた比較的粗大な窒化ホウ素を示す。硬度測
定は、クラッド粉末被覆が表面の僅かな濃密化(圧縮)
でより硬くなることを示した。
明したが、発明の趣旨及びクレームの範囲内での多くの
変換及び改変は該分野の専門家には明らかである。従っ
て、本発明はクレーム及びこれに相当するものによって
のみ制限されるに過ぎない。
Claims (7)
- 【請求項1】 主にクラッド粒子の形をし、該粒子のそ
れぞれが窒化ホウ素からなる核粒子及びアルミニウム−
珪素合金からなる補粒子からなり、該補粒子が核粒子に
ポリマー結合剤で結合している複合熱溶射粉末。 - 【請求項2】 合金が、珪素を合金の重量に対して10
〜14重量%含有し、かつ残分はアルミニウム及び付随
不純物である請求項1記載の複合熱溶射粉末。 - 【請求項3】 窒化ホウ素が、窒化ホウ素及び合金の総
重量に対して5〜25重量%として存在する請求項1記
載の複合熱溶射粉末。。 - 【請求項4】 窒化ホウ素が、窒化ホウ素及び合金の総
重量に対して15〜20重量%として存在する請求項3
記載の複合熱溶射粉末。 - 【請求項5】 ポリマー結合剤が窒化ホウ素及び合金の
総重量に対して6〜12固体重量%として存在する請求
項1記載の複合熱溶射粉末。 - 【請求項6】 核粒子の大きさが74〜177μmであ
り、かつ合金補粒子の大きさは1〜44μmである請求
項1記載の複合熱溶射粉末。 - 【請求項7】 主にクラッド粒子の形をし、該粒子のそ
れぞれが窒化ホウ素からなる核粒子及びアルミニウム−
珪素合金からなる補粒子からなり、補粒子が核粒子にポ
リマー結合剤で結合しており、合金が、珪素を合金の重
量に対して10〜14重量%含有し、かつ残分はアルミ
ニウム及び付随不純物であり、窒化ホウ素が、窒化ホウ
素及び合金の総重量に対して15〜20重量%として存
在しており、ポリマー結合剤が窒化ホウ素及び合金の総
重量に対して6〜12固体重量%として存在し、核粒子
の大きさが74〜177μmであり、かつ合金補粒子の
大きさは1〜44μmである複合熱溶射粉末。
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JP29277895A JP3288567B2 (ja) | 1995-11-10 | 1995-11-10 | 複合熱溶射粉末 |
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JP2008534782A (ja) * | 2005-03-28 | 2008-08-28 | サルツァー・メトコ・ヴェンチャー・エルエルシー | 溶射原料組成物 |
JP2013518182A (ja) * | 2010-01-26 | 2013-05-20 | サルザー・メトコ・(ユー・エス)・インコーポレイテッド | 摩耗性組成物及びその製造方法 |
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1995
- 1995-11-10 JP JP29277895A patent/JP3288567B2/ja not_active Expired - Lifetime
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