JPH09316621A - 繰り返し熱衝撃を受ける摺動摩耗部材に適した溶射皮膜 - Google Patents

繰り返し熱衝撃を受ける摺動摩耗部材に適した溶射皮膜

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JPH09316621A
JPH09316621A JP15912496A JP15912496A JPH09316621A JP H09316621 A JPH09316621 A JP H09316621A JP 15912496 A JP15912496 A JP 15912496A JP 15912496 A JP15912496 A JP 15912496A JP H09316621 A JPH09316621 A JP H09316621A
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copper
thermal
spray coating
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Takao Sato
隆夫 佐藤
Koji Uda
厚司 右田
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Nippon Steel Hardfacing Corp
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Nippon Steel Hardfacing Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐熱衝撃性と耐摺動摩耗性をもつ溶射皮
膜の提供。 【解決手段】 分散相としてCrまたはTiの炭化物、
CrまたはWの硼化物、Cr,AlまたはZrの酸化物
およびCo,NiまたはMoの複合酸化物の1種以上を
5〜30重量%含有させ、残部Co,CrおよびMoを
含有する耐熱性合金および不可避不純物よりなる基材表
面に形成された溶射皮膜とする。 【効果】 耐用度が大きく向上する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属製錬技術にお
ける溶融金属連続鋳造装置等の、繰り返し熱衝撃や摺動
摩耗環境に使用されるロールその他の部材の表面被覆と
して使用される溶射皮膜に関する。
【0002】
【従来の技術】溶融金属から直接鋳造片を形成する連続
鋳造設備、例えば図3に示される1856年ヘンリーベ
ッセマーが発明したストリップ鋳造機のような設備で
は、平行して回転する内部を水冷した2本の銅製ロール
31、31の間隙に、溶融金属を注入して急速に凝固さ
せ、引き出しロール33、33により連続した板状の金
属片32を引き出して製造する。
【0003】その際、銅製ロール端面には溶融金属を保
持し流出を防止する目的で、セラミックス製の板材を押
しつけており、その板材と接触摺動する銅製ロール端面
の耐摩耗性を向上させるために溶射を施すことが多い。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、銅製ロ
ール端面は溶融金属による熱影響を周期的に受けると共
に、セラミックス製板材との摺動摩擦による摩耗によ
り、熱膨張係数が大きいことも手伝って、溶射皮膜の剥
離および摩耗が早期に発生し、ロール寿命が短くなって
しまうという問題があった。また、溶射材料についても
種々検討が加えられてきたが、未だ銅基材に対して良好
な特性を示すものは提案されていない。
【0005】本発明は前記従来技術に対する問題点を解
決し、繰り返し加熱冷却が行われ、かつ、セラミックス
製板材との摺動摩擦による摩耗に対して、十分な耐摩耗
性を有する銅基材用溶射皮膜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、本発明者等は鋭意研究を重ねた結果、分散相として
の炭化物、硼化物および酸化物の一種以上を含有したC
o,CrおよびMo系耐熱合金よりなる溶射皮膜が効果
的であることを知見し、本発明を完成するに至った。前
記の知見に基づいてなされた本発明は、分散相としての
CrまたはTiの炭化物、CrまたはWの硼化物、C
r,AlまたはZrの酸化物およびCo,NiまたはM
oの複合酸化物の1種以上を5〜30重量%含有させ、
残部Co,CrおよびMoを含有する耐熱性合金および
不可避不純物よりなることを特徴とする繰り返し熱衝撃
を受ける摺動摩耗部材に適した溶射皮膜を要旨としてい
る。
【0007】また、本発明は、さらにAl:0.3〜1
5重量%、Y:0.1〜5重量%の1種または2種を含
む繰り返し熱衝撃を受ける摺動摩耗部材に適した溶射皮
膜を要旨とするものである。さらに本発明は、分散相と
してのCrまたはTiの炭化物の1種以上を5〜30重
量%、Cr含有量が7〜30重量%、Mo含有量が0.
5〜30重量%、残部Coおよび不可避不純物である繰
り返し熱衝撃を受ける摺動摩耗部材に適した溶射皮膜も
その要旨としている。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明の構成と作用を説明する。
従来、熱間で耐摩耗性を有する溶射材料として、トリバ
ロイと呼ばれるCo−Cr−Mo系耐熱合金がある。ま
た、耐熱衝撃性に優れた材料としてMCrAlYという
耐熱合金がある。しかしながらこれらは金属相一相のた
め耐摩耗性は良好とはいえない。
【0009】本発明の溶射皮膜は、耐摩耗性を向上させ
るために、分散相としてCr3C,TiCなどの炭化
物、CrB2,WBなどの硼化物、Cr23,Al
23,ZrO2,CoMoO4などの硬質セラミックス粒
子の一種以上を5〜30重量%と、Co−Cr−Mo系
あるいはNi−Co−Cr−Mo系耐熱合金とを組合わ
せたサーメットとすることを特徴としている。
【0010】すなわち、耐熱合金中に硬質炭化物、硬質
硼化物または硬質酸化物の分散相を形成することによ
り、基材との密着性を確保し、耐摩耗性を改善すると共
に高温強度を高め、耐熱性を向上させている。分散相の
含有量が5重量%未満では必要とする前記の特性が発揮
されず、30重量%を超えると溶射皮膜の靱性が損なわ
れ、剥離し易くなる。また、金属相についても耐摩耗
性、耐熱性の高い化学組成とすることにより目的を達成
している。好ましい金属相組成はCr:7〜30重量
%,Mo:5〜30重量%残部Coと不可避不純物より
なるものである。
【0011】そして、金属相中のMoは潤滑作用があ
り、摺動面において良好な機能を果たすことが確認され
ている。Mo含有量は0.5〜30重量%であるが、
0.5重量%未満では金属相の耐摩耗性が不十分であ
り、30重量%を超えると高価となるばかりでなく、性
能上も飽和するため前記の範囲とするものである。Cr
については耐酸化性の点から7〜30重量%とする。
【0012】金属相の耐熱性、耐酸化性をさらに改善す
るために、Al:0.3〜15重量%またはY:0.1
〜5重量%の一方または両方を含有させることが出来
る。各成分の下限未満では耐酸化性向上の効果が少な
く、上限を超えると金属相の延性が低下し、皮膜の剥離
性もやや低下するため前記の範囲とした。
【0013】本発明溶射皮膜は、前記の金属相中に硬質
の炭化物、硼化物または酸化物の単独または複数を混合
分散させたサーメット組成とすることにより、この溶射
皮膜を施した連続鋳造ロールの寿命は大幅に延長され
る。硬質成分としては50μmφ以下が80%以上であ
る粒子を分散させる。金属相中のMoは、他の炭化物な
どと反応して皮膜中では一部Mo2Cなどを生成してい
ることもある。数%のMo2Cなどを含有する溶射皮膜
も本発明の技術的範囲である。
【0014】本発明溶射皮膜を形成する手段としては、
ガス溶射法あるいはプラズマ溶射法のいずれでも良い
が、ガス溶射法の場合、緻密な溶射皮膜を得るため、高
速ガス溶射法とすることが望ましい。
【0015】
【発明の効果】以上説明したように、本発明溶射皮膜
は、従来の単なる耐熱合金溶射皮膜と異なり、Cr,T
iなどの炭化物、Cr,Wなどの硼化物あるいはCr,
Al,Zrなどの酸化物を分散させたサーメット溶射皮
膜であるとともに固体潤滑材料であるMoを適切に配合
させることにより、繰り返し熱衝撃を受ける摺動摩擦部
分への溶射皮膜として優れた効果を発揮するものであ
る。
【0016】すなわち、連続鋳造ロールの特性として必
須の要件である耐熱衝撃性については、溶射皮膜金属相
化学組成の適正化と、この金属相中への適当なサイズの
炭化物、硼化物および/あるいは酸化物粒子の分散によ
って達成されている。分散されるこれら粒子のサイズと
しては50μmφ以下が80%以上の割合であることが
好ましい。
【0017】本発明溶射皮膜の耐摩耗性は、サーメット
皮膜とすることで単なる合金皮膜より大きく向上した
が、とくに剥離タイプの摩耗を少なくするためには、分
散粒子の80%以上が50μmφ以下であると好結果を
もたらす。そして、前記の点が金属Moの潤滑作用を助
長し、皮膜性能を向上させることがわかった。
【0018】
【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
【0019】本発明溶射皮膜の耐熱衝撃性と耐摺動摩耗
性とを同時に評価するための試験法を、図1に基づいて
説明する。試験材1として、ロール状回転円筒の表面に
高速ガス溶射法で溶射皮膜リング2を施して用い、試験
材1を回転しながら対向する位置にバーナー3、冷却水
ノズル4を配置して溶射皮膜の加熱・冷却を行う。試験
材1の回転は10rpm、試験部分のサイズは100m
mφ、幅40mmである。また、加熱側表面温度は40
0℃、水冷側表面温度は75℃以下となるようにバーナ
ーとノズルを調整した。ノズル4に供給する冷却水量は
0.1〜0.2リットル/分である。
【0020】次いで図2に示す方法で試験材1の溶射皮
膜リング2に平板のAl23を主体とするセラミックス
チップ5を荷重6kgで押しつけ、溶射皮膜の剥離ある
いは摩耗により基材表面が露出するまでの時間を評価し
た。この両試験を5分間隔で交互に実施する。
【0021】なお、摺動摩耗試験中、溶射皮膜リング2
は皮膜表面が摩擦熱で400℃になるように試験材1の
回転数を調整して評価した。冷却水による基材の腐食と
熱衝撃の影響を明らかにするため、Cu材を試験材1と
して採用した。
【0022】
【表1】
【0023】表1は、各実施例の条件と結果を示してお
り、No.1〜No.11が本発明例、No.12〜N
o.14が比較例である。試験結果から明らかなよう
に、本発明溶射皮膜は、従来の耐熱合金溶射皮膜あるい
はサーメット皮膜よりも長寿命である。すなわち、従来
の溶射皮膜はいずれも10〜30分で剥離または摩耗に
より基材表面が露出するのに対して、本発明例における
基材の露出時間は100〜270分であり、耐用度が大
きく向上していることがわかる。
【0024】以上のように、本発明溶射皮膜は、繰り返
し熱衝撃を受ける銅基材の摺動摩耗部分に適用するとき
わめて有用であり、工業的価値の高いものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明溶射皮膜の耐熱衝撃性と耐摺動摩耗性
とを同時に評価するための試験を実施する説明図であ
る。
【図2】 本発明溶射皮膜の剥離あるいは摩耗により基
材表面が露出するまでの時間を評価するための試験を実
施する説明図である。
【図3】 従来の連続鋳造設備を示す断面説明図であ
る。
【符号の説明】
1 試験材 2 溶射皮膜 3 バーナー 4 冷却水ノズル 5 セラミックス平板 6 重錘 31 水冷銅ロール 32 金属片 33 引き出しロール

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 分散相としてのCrまたはTiの炭化
    物、CrまたはWの硼化物、Cr,AlまたはZrの酸
    化物およびCo,NiまたはMoの複合酸化物の1種以
    上を5〜30重量%含有させ、残部Co,CrおよびM
    oを含有する耐熱性合金および不可避不純物よりなるこ
    とを特徴とする繰り返し熱衝撃を受ける摺動摩耗部材に
    適した溶射皮膜。
  2. 【請求項2】 Al:0.3〜15重量%、Y:0.1
    〜5重量%の1種または2種を含む請求項1記載の繰り
    返し熱衝撃を受ける摺動摩耗部材に適した溶射皮膜。
  3. 【請求項3】 Cr含有量が7〜30重量%、Mo含有
    量が0.5〜30重量%である請求項1または2記載の
    繰り返し熱衝撃を受ける摺動摩耗部材に適した溶射皮
    膜。
  4. 【請求項4】 分散相としてのCrまたはTiの炭化物
    の1種以上を、5〜30重量%含有し、Mo含有量が
    0.5〜30重量%である請求項1、2または3記載の
    繰り返し熱衝撃を受ける摺動摩耗部材に適した溶射皮
    膜。
  5. 【請求項5】 炭化物がCr32である請求項1ないし
    4のいずれかに記載の繰り返し熱衝撃を受ける摺動摩耗
    部材に適した溶射皮膜。
  6. 【請求項6】 炭化物がCr32であり、硼化物がCr
    Bである請求項1ないし5のいずれかに記載の繰り返し
    熱衝撃を受ける摺動摩耗部材に適した溶射皮膜。
  7. 【請求項7】 炭化物がCr32、硼化物がCrB、酸
    化物がCr23である請求項1ないし6のいずれかに記
    載の繰り返し熱衝撃を受ける摺動摩耗部材に適した溶射
    皮膜。
  8. 【請求項8】 炭化物がCr32であり、酸化物がCr
    23である請求項1ないし7のいずれかに記載の繰り返
    し熱衝撃を受ける摺動摩耗部材に適した溶射皮膜。
JP15912496A 1996-05-31 1996-05-31 繰り返し熱衝撃を受ける摺動摩耗部材に適した溶射皮膜 Withdrawn JPH09316621A (ja)

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