JPH0978218A - 耐摩耗性および耐食性のすぐれたＮｉ基合金プラズマ溶射皮膜 - Google Patents
耐摩耗性および耐食性のすぐれたＮｉ基合金プラズマ溶射皮膜Info
- Publication number
- JPH0978218A JPH0978218A JP7263591A JP26359195A JPH0978218A JP H0978218 A JPH0978218 A JP H0978218A JP 7263591 A JP7263591 A JP 7263591A JP 26359195 A JP26359195 A JP 26359195A JP H0978218 A JPH0978218 A JP H0978218A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 耐摩耗性および耐食性のすぐれたＮｉ基合金
プラズマ溶射皮膜を提供する。 【解決手段】 Ｎｉ基合金プラズマ溶射皮膜が、溶射粒
子の相互融着体からなり、かつ前記溶射粒子が、重量％
で、Ｃｒ：１５〜３０％、Ｍｏ：５〜２５％、Ｔａ：１
〜８％を含有し、残りがＮｉと不可避不純物からなる組
成、並びに素地中に位相的最密構造を有する微細な硬質
Ｎｉ−Ｃｒ−Ｍｏ−Ｔａ系金属間化合物が分散析出した
組織を有するＮｉ基合金からなる。
プラズマ溶射皮膜を提供する。 【解決手段】 Ｎｉ基合金プラズマ溶射皮膜が、溶射粒
子の相互融着体からなり、かつ前記溶射粒子が、重量％
で、Ｃｒ：１５〜３０％、Ｍｏ：５〜２５％、Ｔａ：１
〜８％を含有し、残りがＮｉと不可避不純物からなる組
成、並びに素地中に位相的最密構造を有する微細な硬質
Ｎｉ−Ｃｒ−Ｍｏ−Ｔａ系金属間化合物が分散析出した
組織を有するＮｉ基合金からなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、例えばボイラー
廃ガスからの熱回収に用いられる熱交換器におけるヒー
トパイプなどの構造部材の表面に適用されるＮｉ基合金
プラズマ溶射皮膜に関するものである。
廃ガスからの熱回収に用いられる熱交換器におけるヒー
トパイプなどの構造部材の表面に適用されるＮｉ基合金
プラズマ溶射皮膜に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、一般に、例えば火力発電所のボイ
ラー廃ガスから熱回収することが行なわれており、これ
には構造部材としてヒートパイプを用いた型式の熱交換
器などが用いられている。また、上記ヒートパイプの表
面は、きわめて腐食性の強いＳＯx やＮＯx 、さらにＨ
Ｃｌなどの腐食因子、さらにススや各種ダストなどを含
有した廃ガス流にさらされることから、その表面には、
耐食性および耐摩耗性を具備した各種のＮｉ基合金プラ
ズマ溶射などが施されている。さらに、上記Ｎｉ基合金
プラズマ溶射皮膜として、重量％で（以下、％は重量％
を示す）、Ｎｉ−１６％Ｃｒ−１６％Ｍｏ−３％Ｗ−４
％ＦｅおよびＮｉ−２２％Ｃｒ−９％Ｍｏ−４％Ｎｂの
代表組成を有する固溶体組織のＮｉ基合金からなる溶射
粒子の相互融着体からなるものなどが知られている。
ラー廃ガスから熱回収することが行なわれており、これ
には構造部材としてヒートパイプを用いた型式の熱交換
器などが用いられている。また、上記ヒートパイプの表
面は、きわめて腐食性の強いＳＯx やＮＯx 、さらにＨ
Ｃｌなどの腐食因子、さらにススや各種ダストなどを含
有した廃ガス流にさらされることから、その表面には、
耐食性および耐摩耗性を具備した各種のＮｉ基合金プラ
ズマ溶射などが施されている。さらに、上記Ｎｉ基合金
プラズマ溶射皮膜として、重量％で（以下、％は重量％
を示す）、Ｎｉ−１６％Ｃｒ−１６％Ｍｏ−３％Ｗ−４
％ＦｅおよびＮｉ−２２％Ｃｒ−９％Ｍｏ−４％Ｎｂの
代表組成を有する固溶体組織のＮｉ基合金からなる溶射
粒子の相互融着体からなるものなどが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一方、近年、上記ボイ
ラーなどは大型化および高性能化の傾向にあり、これに
伴ない、廃ガスは、高温化するばかりでなく、流量の増
大化および流速の高速化が避けられず、このための熱交
換器における、例えばヒートパイプなどの構造部材に対
する摩耗および腐食環境は一段と厳しさを増す状況にあ
るが、このような厳しい環境下では、上記の従来Ｎｉ基
合金プラズマ溶射皮膜は十分な耐摩耗性および耐食性を
示さないのが現状である。
ラーなどは大型化および高性能化の傾向にあり、これに
伴ない、廃ガスは、高温化するばかりでなく、流量の増
大化および流速の高速化が避けられず、このための熱交
換器における、例えばヒートパイプなどの構造部材に対
する摩耗および腐食環境は一段と厳しさを増す状況にあ
るが、このような厳しい環境下では、上記の従来Ｎｉ基
合金プラズマ溶射皮膜は十分な耐摩耗性および耐食性を
示さないのが現状である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
上述のような観点から、一段と耐摩耗性および耐食性を
向上せしめたプラズマ溶射皮膜を開発すべく研究を行な
った結果、Ｃｒ：１５〜３０％、 Ｍｏ：５〜２５
％、Ｔａ：１〜８％、を含有し、残りがＮｉと不可避不
純物からなる組成をもったＮｉ基合金粉末を用い、これ
を基体表面にプラズマ溶射すると、前記基体表面には前
記Ｎｉ基合金粉末が実質的に溶射粒子となり、これの相
互融着体からなるＮｉ基合金プラズマ溶射皮膜が形成さ
れるが、このＮｉ基合金プラズマ溶射皮膜は、粒径で
０．５μｍ以下の微細な位相的最密構造を有する硬質Ｎ
ｉ−Ｃｒ−Ｍｏ−Ｔａ系金属間化合物が前記固溶体の素
地中に分散析出するようになり、この結果のＮｉ基合金
プラズマ溶射皮膜においては、上記金属間化合物によっ
てすぐれた耐摩耗性が確保され、かつ上記素地によって
すぐれた耐食性が確保されるようになるという研究結果
を得たのである。
上述のような観点から、一段と耐摩耗性および耐食性を
向上せしめたプラズマ溶射皮膜を開発すべく研究を行な
った結果、Ｃｒ：１５〜３０％、 Ｍｏ：５〜２５
％、Ｔａ：１〜８％、を含有し、残りがＮｉと不可避不
純物からなる組成をもったＮｉ基合金粉末を用い、これ
を基体表面にプラズマ溶射すると、前記基体表面には前
記Ｎｉ基合金粉末が実質的に溶射粒子となり、これの相
互融着体からなるＮｉ基合金プラズマ溶射皮膜が形成さ
れるが、このＮｉ基合金プラズマ溶射皮膜は、粒径で
０．５μｍ以下の微細な位相的最密構造を有する硬質Ｎ
ｉ−Ｃｒ−Ｍｏ−Ｔａ系金属間化合物が前記固溶体の素
地中に分散析出するようになり、この結果のＮｉ基合金
プラズマ溶射皮膜においては、上記金属間化合物によっ
てすぐれた耐摩耗性が確保され、かつ上記素地によって
すぐれた耐食性が確保されるようになるという研究結果
を得たのである。
【０００５】この発明は、上記の研究結果にもとづいて
なされたものであって、溶射粒子の相互融着体からな
り、かつ前記溶射粒子を、Ｃｒ：１５〜３０％、 Ｍ
ｏ：５〜２５％、Ｔａ：１〜８％、を含有し、残りがＮ
ｉと不可避不純物からなる組成、並びに素地中に位相的
最密構造を有する微細な硬質Ｎｉ−Ｃｒ−Ｍｏ−Ｔａ系
金属間化合物が分散析出した組織を有するＮｉ基合金で
構成してなる、耐摩耗性および耐食性のすぐれたＮｉ基
合金プラズマ溶射皮膜に特徴を有するものである。
なされたものであって、溶射粒子の相互融着体からな
り、かつ前記溶射粒子を、Ｃｒ：１５〜３０％、 Ｍ
ｏ：５〜２５％、Ｔａ：１〜８％、を含有し、残りがＮ
ｉと不可避不純物からなる組成、並びに素地中に位相的
最密構造を有する微細な硬質Ｎｉ−Ｃｒ−Ｍｏ−Ｔａ系
金属間化合物が分散析出した組織を有するＮｉ基合金で
構成してなる、耐摩耗性および耐食性のすぐれたＮｉ基
合金プラズマ溶射皮膜に特徴を有するものである。
【０００６】なお、この発明のプラズマ溶射皮膜におい
て、溶射粒子を構成するＮｉ基合金の組成を上記の通り
に限定したのは以下に述べる理由によるものである。す
なわち、この発明の溶射皮膜は、上記の通り、Ｎｉ−Ｃ
ｒ−Ｍｏ−Ｔａ系合金の固溶体で構成された素地によっ
てすぐれた耐食性を確保し、前記素地中に微細分散析出
した硬質のＮｉ−Ｃｒ−Ｍｏ−Ｔａ系金属間化合物によ
ってすぐれた耐摩耗性を確保するものであり、したがっ
てこれの構成成分であるＣｒ，Ｍｏ、およびＴａのうち
のいずれかの含有量でも、Ｃｒ：１５％未満、Ｍｏ：５
％未満、およびＴａ：１％未満になると、所望のすぐれ
た耐食性と耐摩耗性を確保することができず、またＣ
ｒ，Ｍｏ、およびＴａのうちのいずれかの含有量でも、
Ｃｒ：３０％、Ｍｏ：２５％、およびＴａ：８％を越え
ると、前記素地の耐食性が低下するようになることか
ら、その含有量を、それぞれＣｒ：１５〜３０％、望ま
しくは１７〜２３％、Ｍｏ：５〜２５％、望ましくは１
７〜２１％、およびＴａ：１〜８％、望ましくは１〜４
％と定めた。
て、溶射粒子を構成するＮｉ基合金の組成を上記の通り
に限定したのは以下に述べる理由によるものである。す
なわち、この発明の溶射皮膜は、上記の通り、Ｎｉ−Ｃ
ｒ−Ｍｏ−Ｔａ系合金の固溶体で構成された素地によっ
てすぐれた耐食性を確保し、前記素地中に微細分散析出
した硬質のＮｉ−Ｃｒ−Ｍｏ−Ｔａ系金属間化合物によ
ってすぐれた耐摩耗性を確保するものであり、したがっ
てこれの構成成分であるＣｒ，Ｍｏ、およびＴａのうち
のいずれかの含有量でも、Ｃｒ：１５％未満、Ｍｏ：５
％未満、およびＴａ：１％未満になると、所望のすぐれ
た耐食性と耐摩耗性を確保することができず、またＣ
ｒ，Ｍｏ、およびＴａのうちのいずれかの含有量でも、
Ｃｒ：３０％、Ｍｏ：２５％、およびＴａ：８％を越え
ると、前記素地の耐食性が低下するようになることか
ら、その含有量を、それぞれＣｒ：１５〜３０％、望ま
しくは１７〜２３％、Ｍｏ：５〜２５％、望ましくは１
７〜２１％、およびＴａ：１〜８％、望ましくは１〜４
％と定めた。
【０００７】
【発明の実施の形態】高周波誘導炉を用い、Ａｒ雰囲気
中で、それぞれ表１に示される成分組成をもったＮｉ基
合金溶湯を調整し、ガスアトマイズ法にてＮｉ基合金粉
末とし、１０〜１００μｍの範囲内の粒度をもつように
粒度調整（篩分）し、このＮｉ基合金粉末を用い、溶射
雰囲気圧力：５０torrプラズマガス組成：Ａｒ／Ｈ2 ＝
容量比で５０／５、ガス流量：５５ｌ／min 、プラズマ
電流：５００Ａ、粉末供給量：３５〜５０ｇ／min 、粉
末搬送ガス：Ａｒ、溶射距離：３００mmの条件で、外
径：２５．４mm×肉厚：１．８mm×長さ：１０００mmの
寸法をもった９／１キュプロニッケル（Ｎｉ−９０％Ｃ
ｕ）製ヒートパイプのショットブラスト処理表面に、実
質的に上記Ｎｉ基合金粉末と同じ組成をもった溶射粒子
の相互融着体からなる厚さ：３００μｍの本発明Ｎｉ基
合金プラズマ溶射皮膜（以下、本発明溶射皮膜という）
１〜９をそれぞれ形成した。また、比較の目的で、Ｎｉ
基合金粉末（溶射粒子）の成分組成を表１に示される通
りとする以外は同一の条件で従来Ｎｉ基合金プラズマ溶
射皮膜（以下、従来溶射皮膜という）１，２を形成し
た。
中で、それぞれ表１に示される成分組成をもったＮｉ基
合金溶湯を調整し、ガスアトマイズ法にてＮｉ基合金粉
末とし、１０〜１００μｍの範囲内の粒度をもつように
粒度調整（篩分）し、このＮｉ基合金粉末を用い、溶射
雰囲気圧力：５０torrプラズマガス組成：Ａｒ／Ｈ2 ＝
容量比で５０／５、ガス流量：５５ｌ／min 、プラズマ
電流：５００Ａ、粉末供給量：３５〜５０ｇ／min 、粉
末搬送ガス：Ａｒ、溶射距離：３００mmの条件で、外
径：２５．４mm×肉厚：１．８mm×長さ：１０００mmの
寸法をもった９／１キュプロニッケル（Ｎｉ−９０％Ｃ
ｕ）製ヒートパイプのショットブラスト処理表面に、実
質的に上記Ｎｉ基合金粉末と同じ組成をもった溶射粒子
の相互融着体からなる厚さ：３００μｍの本発明Ｎｉ基
合金プラズマ溶射皮膜（以下、本発明溶射皮膜という）
１〜９をそれぞれ形成した。また、比較の目的で、Ｎｉ
基合金粉末（溶射粒子）の成分組成を表１に示される通
りとする以外は同一の条件で従来Ｎｉ基合金プラズマ溶
射皮膜（以下、従来溶射皮膜という）１，２を形成し
た。
【０００８】この結果得られた各種の溶射皮膜につい
て、透過型電子顕微鏡によりミクロ組織を観察したとこ
ろ、本発明溶射皮膜１〜９のいずれにも、粒径で０．５
μｍ以下の微細な析出物が存在し、一方従来溶射皮膜
１，２には何の析出物の形成も見られなかった。また、
上記析出物を制限視野回折パターンおよびエネルギー分
散型Ｘ線分析装置を用いて観察したところ、位相的最密
構造を有するＮｉ−Ｃｒ−Ｍｏ−Ｔａ系金属間化合物
（μ相）であることが確認された。
て、透過型電子顕微鏡によりミクロ組織を観察したとこ
ろ、本発明溶射皮膜１〜９のいずれにも、粒径で０．５
μｍ以下の微細な析出物が存在し、一方従来溶射皮膜
１，２には何の析出物の形成も見られなかった。また、
上記析出物を制限視野回折パターンおよびエネルギー分
散型Ｘ線分析装置を用いて観察したところ、位相的最密
構造を有するＮｉ−Ｃｒ−Ｍｏ−Ｔａ系金属間化合物
（μ相）であることが確認された。
【０００９】つぎに、上記溶射皮膜形成のヒートパイプ
を、一方端部を煙道外に露出して水冷した状態で、ボイ
ラー廃ガス煙道内に取付け、前記煙道に、湿り廃ガス
量：５０９００Ｎｍ3 ／hr、乾き廃ガス量：４８０００
Ｎｍ3 ／hr、廃ガス温度：２５０℃、廃ガス水分量：
５．７容量％、ダスト濃度：０．１８８ｇ／Ｎｍ3 、Ｓ
Ｏx 濃度：１３００ppm 、ＮＯx 濃度：３２ppm 、ＣＯ
2 濃度：１２．２容量％、Ｏ2 濃度：７．４容量％、Ｎ
2 濃度：８０．４容量％からなる廃ガスを、８．７ｍ／
秒の流速で通し、この間一方端部の水冷によりヒートパ
イプの表面温度を１２０〜１３０℃に保持することから
なる苛酷な条件での暴露試験を２１６０時間（約３ヶ
月）に亘って行ない、試験前後におけるヒートパイプの
外径寸法の最大変化量を測定し、これより減肉速度を算
出して、溶射皮膜の耐食性および耐摩耗性を評価した。
これらの結果を表１に示した。また、表１には上記溶射
皮膜のビッカース硬さも示した。
を、一方端部を煙道外に露出して水冷した状態で、ボイ
ラー廃ガス煙道内に取付け、前記煙道に、湿り廃ガス
量：５０９００Ｎｍ3 ／hr、乾き廃ガス量：４８０００
Ｎｍ3 ／hr、廃ガス温度：２５０℃、廃ガス水分量：
５．７容量％、ダスト濃度：０．１８８ｇ／Ｎｍ3 、Ｓ
Ｏx 濃度：１３００ppm 、ＮＯx 濃度：３２ppm 、ＣＯ
2 濃度：１２．２容量％、Ｏ2 濃度：７．４容量％、Ｎ
2 濃度：８０．４容量％からなる廃ガスを、８．７ｍ／
秒の流速で通し、この間一方端部の水冷によりヒートパ
イプの表面温度を１２０〜１３０℃に保持することから
なる苛酷な条件での暴露試験を２１６０時間（約３ヶ
月）に亘って行ない、試験前後におけるヒートパイプの
外径寸法の最大変化量を測定し、これより減肉速度を算
出して、溶射皮膜の耐食性および耐摩耗性を評価した。
これらの結果を表１に示した。また、表１には上記溶射
皮膜のビッカース硬さも示した。
【００１０】
【表１】
【００１１】
【発明の効果】表１に示される結果から、本発明溶射皮
膜１〜９は、特に素地中に微細に分散析出した位相的最
密構造を有する硬質Ｎｉ−Ｃｒ−Ｍｏ−Ｔａ系金属間化
合物によって、苛酷な条件下でも、これの形成がない従
来溶射皮膜１，２に比して一段と遅い減肉速度を示し、
耐食性および耐摩耗性にすぐれていることが明らかであ
る。上述のように、この発明のＮｉ基合金プラズマ溶射
皮膜は、すぐれた耐食性と耐摩耗性を有するので、ボイ
ラー廃ガスの熱交換器や耐酸ポンプなどの厳しい摩耗と
腐食にさらされる構造部材の表面に適用した場合に、苛
酷な条件下での運転においても前記構造部材を十分に保
護し、著しく長期に亘っての操業を可能とするものであ
る。
膜１〜９は、特に素地中に微細に分散析出した位相的最
密構造を有する硬質Ｎｉ−Ｃｒ−Ｍｏ−Ｔａ系金属間化
合物によって、苛酷な条件下でも、これの形成がない従
来溶射皮膜１，２に比して一段と遅い減肉速度を示し、
耐食性および耐摩耗性にすぐれていることが明らかであ
る。上述のように、この発明のＮｉ基合金プラズマ溶射
皮膜は、すぐれた耐食性と耐摩耗性を有するので、ボイ
ラー廃ガスの熱交換器や耐酸ポンプなどの厳しい摩耗と
腐食にさらされる構造部材の表面に適用した場合に、苛
酷な条件下での運転においても前記構造部材を十分に保
護し、著しく長期に亘っての操業を可能とするものであ
る。
フロントページの続き (72)発明者 加藤 法親 兵庫県朝来郡生野町口銀谷字猪野々985− １ 三菱マテリアル株式会社生野製作所内
Claims (1)
- 【請求項１】 溶射粒子の相互融着体からなり、前記溶
射粒子を、重量％で、Ｃｒ：１５〜３０％、Ｍｏ：５〜
２５％、Ｔａ：１〜８％、を含有し、残りがＮｉと不可
避不純物からなる組成、並びに素地中に位相的最密構造
を有する微細な硬質Ｎｉ−Ｃｒ−Ｍｏ−Ｔａ系金属間化
合物が分散析出した組織を有するＮｉ基合金で構成した
ことを特徴とする耐摩耗性および耐食性のすぐれたＮｉ
基合金プラズマ溶射皮膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7263591A JPH0978218A (ja) | 1995-09-18 | 1995-09-18 | 耐摩耗性および耐食性のすぐれたＮｉ基合金プラズマ溶射皮膜 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7263591A JPH0978218A (ja) | 1995-09-18 | 1995-09-18 | 耐摩耗性および耐食性のすぐれたＮｉ基合金プラズマ溶射皮膜 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0978218A true JPH0978218A (ja) | 1997-03-25 |
Family
ID=17391682
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7263591A Withdrawn JPH0978218A (ja) | 1995-09-18 | 1995-09-18 | 耐摩耗性および耐食性のすぐれたＮｉ基合金プラズマ溶射皮膜 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0978218A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102734014A (zh) * | 2012-06-19 | 2012-10-17 | 浙江大学 | 一种柴油车高压燃油供给装置 |
-
1995
- 1995-09-18 JP JP7263591A patent/JPH0978218A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102734014A (zh) * | 2012-06-19 | 2012-10-17 | 浙江大学 | 一种柴油车高压燃油供给装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20021203 |