JPH1088311A

JPH1088311A - タングステンカーバイド／コバルト溶射粉末及びその製造方法

Info

Publication number: JPH1088311A
Application number: JP8266670A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Itsukaichi; 剛五日市; Katsuyuki Shirai; 勝之白井
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Resonac Holdings Corp
Priority date: 1996-09-17
Filing date: 1996-09-17
Publication date: 1998-04-07

Abstract

(57)【要約】【課題】中空率が低く、流動性に優れ、ＨＶＯＦ溶射に
おいて、コバルトが軟化しやすく、ボイドの少ない緻密
な溶射皮膜を形成することができるタングステンカーバ
イド／コバルト溶射粉末及びその製造方法を提供する。【解決手段】平均粒径１〜７μｍのタングステンカーバ
イド粉末７５〜９３重量％と、平均粒径０.５〜１０μ
ｍのコバルト粉末７〜２５重量％を焼結したタングステ
ンカーバイド／コバルト溶射粉末であって、流動度が２
２秒／５０ｇ以下である球形のタングステンカーバイド
／コバルト溶射粉末、及び、タングステンカーバイド粉
末とコバルト粉末の混合物１００重量部に対し、有機バ
インダー及び水を添加し、スラリー濃度が６５〜８２重
量％になるように水中に分散し、スラリーを噴霧造粒す
ることにより球形に造粒し、減圧下又はアルゴン気流
下、１,１００〜１,３００℃において焼結したのち、解
砕することを特徴とする該溶射粉末の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、タングステンカー
バイド／コバルト溶射粉末及びその製造方法に関する。
さらに詳しくは、本発明は、中空率が低く、流動性に優
れ、ＨＶＯＦ溶射（ＨｉｇｈＶｅｌｏｃｉｔｙＯｘ
ｙ−ＦｕｅｌＳｐｒａｙｉｎｇ）において、コバルト
が軟化しやすく、ボイドの少ない緻密な皮膜を形成する
ことができるタングステンカーバイド／コバルト溶射粉
末及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】溶射は、基材の寸法に制限がなく、広い
面積の基材に対して一様な溶射皮膜を形成できること、
皮膜の形成速度が大きいこと、現場施工が容易であるこ
となどの特徴を有するため、近年、各種の産業にその適
用が拡大し、極めて重要な表面改質技術となってきた。
溶射法についても、数多くの技術が開発されているが、
その中でＨＶＯＦ溶射は、粉末粒子の飛行速度が大き
く、高速度で基材に衝突するので、緻密で基材への密着
性の高い皮膜が得られること、フレーム中への大気の混
入が比較的少なく、しかも粉末粒子の飛行速度が大きい
ので、フレーム中での滞留時間が短くなり、粉末粒子が
過熱されることが少なく、溶射材料の変質が少ないこと
などの特徴を有している。溶射材料の中で、タングステ
ンカーバイド（ＷＣ）は、硬度が極めて高く、耐摩耗性
に優れているが、純粋なタングステンカーバイドの溶射
は困難で、これを溶射するとＷ₂ＣとＣに分解しやす
く、通常はコバルト（Ｃｏ）が結合剤として併用され
る。タングステンカーバイド／コバルト溶射粉末には、
図１(ａ)に示されるような、タングステンカーバイド粉
末１とコバルト粉末２を所定の比率で機械的に混合した
のみの製品があるが、タングステンカーバイドとコバル
トが複合化されていないため溶射中にそれぞれが分離
し、皮膜中にタングステンカーバイドとコバルトの偏析
を生じ、均一な組織と組成の皮膜を形成することが困難
である。タングステンカーバイドとコバルトを混合して
溶融、鋳造したのち、粉砕、分級する方法があるが、溶
融時に固体のタングステンカーバイドと溶融したコバル
トが反応し、タングステンカーバイドが脱炭されて脱炭
相（Ｗ₂Ｃ）が生じたり、脆化相（Ｃｏ₃Ｗ₃Ｃ）が生成
したりして、品質が低下してしまう。また、原料のタン
グステンカーバイド粉末とコバルト粉末を混合、成形
し、焼結したのち、粉砕、分級する方法もあるが、製品
粉末の形状が球形とならないために流動性が悪く、溶射
効率が低い。そこで、原料のタングステンカーバイド粉
末とコバルト粉末を混合し、スラリー状として噴霧造粒
し、流動性のよい球形顆粒を作り、焼結、解砕、分級す
る方法が試みられた。しかし、この方法では、図１(ｂ)
に示されるような中空率の高い、形の崩れた顆粒が多く
なり、期待どおりに流動性が向上しないばかりでなく、
形成される皮膜の中にボイドを生じてしまう。また、タ
ングステンカーバイド粉末とコバルト粉末を含有するス
ラリーの濃度を高くして噴霧造粒し、焼結、解砕、分級
すると、図１(ｃ)に示されるような球形の粉末が得られ
るが、この粉末は１,３００℃以下の温度では熱的に安
定であり、コバルトを軟化させるためには飛行粒子温度
で１,３００℃以上という高い温度が必要となり、通常
のＨＶＯＦ溶射では十分な特性を有する溶射皮膜が得ら
れにくい。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、中空率が低
く、流動性に優れ、ＨＶＯＦ溶射において、コバルトが
軟化しやすく、ボイドの少ない緻密な溶射皮膜を形成す
ることができるタングステンカーバイド／コバルト溶射
粉末及びその製造方法を提供することを目的としてなさ
れたものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、微細なタングス
テンカーバイド粉末とコバルト粉末を高濃度のスラリー
として噴霧造粒することにより、中空率の低い球形の顆
粒を作製することができ、さらにこの顆粒を、焼結、解
砕、分級することによって、顆粒密度が高く、流動性の
良好なタングステンカーバイド／コバルト溶射粉末が得
られることを見いだし、この知見に基づいて本発明を完
成するに至った。すなわち、本発明は、（１）平均粒径
１〜７μｍのタングステンカーバイド粉末７５〜９３重
量％と、平均粒径０.５〜１０μｍのコバルト粉末７〜
２５重量％を焼結したタングステンカーバイド／コバル
ト溶射粉末であって、ＪＩＳＺ２５０２にしたがって
測定した流動度が、２２秒／５０ｇ以下である球形のタ
ングステンカーバイド／コバルト溶射粉末、（２）タン
グステンカーバイド粉末がｘ重量％であり、コバルト粉
末が（１００−ｘ）重量％であるとき、ＪＩＳＺ２５
０４にしたがって測定した見掛け密度が、−０.５＋０.
０４５ｘｇ／cm³以上、０.３＋０.０４５ｘｇ／cm³以
下である第(１)項記載のタングステンカーバイド／コバ
ルト溶射粉末、（３）示差熱分析において、昇温過程で
８５０〜９５０℃の温度範囲に吸熱ピークを示す第(１)
項又は第(２)項記載のタングステンカーバイド／コバル
ト溶射粉末、及び、（４）平均粒径１〜７μｍのタング
ステンカーバイド粉末７５〜９３重量％と平均粒径０.
５〜１０μｍのコバルト粉末７〜２５重量％の混合物１
００重量部に対し、有機バインダー０.３〜５.０重量部
及び水を添加し、スラリー濃度が６５〜８２重量％にな
るように水中に分散し、スラリーを６０〜３００℃にお
いて噴霧造粒することにより球形に造粒し、１０^-5〜１
０^-1Torrの減圧下又はアルゴン気流下、１,１００〜１,
３００℃において焼結したのち、さらに解砕することを
特徴とする第(１)項、第(２)項又は第(３)項記載のタン
グステンカーバイド／コバルト溶射粉末の製造方法、を
提供するものである。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明において使用するタングス
テンカーバイド粉末の平均粒径は１〜７μｍであり、よ
り好ましくは２〜４μｍである。本発明において使用す
るコバルト粉末の平均粒径は０.５〜１０μｍであり、
より好ましくは１〜５μｍである。タングステンカーバ
イド粉末の平均粒径が１μｍ未満であると、溶射中に熱
の影響を過度に受けて、脱炭により脱炭相（Ｗ₂Ｃ）又
は脆化相（Ｃｏ₃Ｗ₃Ｃ）に変質するタングステンカーバ
イドが増えるおそれがある。タングステンカーバイド粉
末の平均粒径が７μｍを超えると、噴霧造粒により球形
の顆粒を得ることが困難になり、また、溶射中にコバル
ト粒子が軟化しがたくなるおそれがある。コバルト粒子
は溶射フレームにより熱せられて軟化し、粒径が小さい
ほど軟化しやすいが、平均粒径０.５μｍ未満のコバル
ト粉末を得るためには、製造コストが非常に高くなり好
ましくない。コバルト粉末の平均粒径が１０μｍを超え
ると、噴霧造粒により球形の顆粒を得ることが困難にな
り、また、溶射中にコバルト粒子が軟化しがたくなるお
それがある。本発明においては、タングステンカーバイ
ド粉末７５〜９３重量％と、コバルト粉末７〜２５重量
％を焼結する。タングステンカーバイド粉末が７５重量
％未満であり、コバルト粉末が２５重量％を超えると、
溶射により形成される皮膜の硬度と耐摩耗性の低下が著
しく、実用に供せられないおそれがある。タングステン
カーバイド粉末が９３重量％を超え、コバルト粉末が７
重量％未満であると、タングステンカーバイド粒子のバ
インダーとして作用するコバルト粒子の量が不足し、溶
射により形成される皮膜の靭性が低下するとともに、基
材との密着性が低下して剥離しやすくなるおそれがあ
る。

【０００６】本発明のタングステンカーバイド／コバル
ト溶射粉末は、球形に焼結してなるものである。タング
ステンカーバイド／コバルト粉末を球形に焼結する方法
には特に制限はないが、タングステンカーバイド粉末及
びコバルト粉末を混合し、有機バインダーと水を添加し
てスラリーとし、噴霧造粒機を用いて造粒することによ
り、球形の顆粒を得ることができ、さらにこの顆粒を焼
結することにより、球形のタングステンカーバイド／コ
バルト溶射粉末を得ることができる。タングステンカー
バイド粉末又はコバルト粉末の粒径が大きいと、噴霧造
粒機により形の整った球形の顆粒を得ることが困難とな
るが、本発明においては、微細なタングステンカーバイ
ド粉末及び微細なコバルト粉末を用いるので、真球形に
近い形状の溶射粉末を得ることができる。本発明のタン
グステンカーバイド／コバルト溶射粉末は、ＪＩＳＺ
２５０２にしたがって測定した流動度が２２秒／５０ｇ
以下であり、より好ましくは流動度が２０秒／５０ｇ以
下である。溶射粉末の流動度が２２秒／５０ｇを超える
と、徐々にＨＶＯＦ溶射において、溶射粉末がフレーム
中心に入りにくくなり、軟化することなく本来の軌道か
ら外れて、溶射効率が低下する傾向が大きくなるおそれ
がある。また、溶射粉末の流動度が２２秒／５０ｇを超
えると、溶射粉末が粉末供給装置から溶射ガンまでの細
い管の中で詰まったり、固まったりして、基材に不均一
に付着する原因となる傾向が大きくなるおそれがある。
本発明のタングステンカーバイド／コバルト溶射粉末
は、溶射粉末を構成するタングステンカーバイド粉末が
ｘ重量％であり、コバルト粉末が（１００−ｘ）重量％
であるとき、ＪＩＳＺ２５０４にしたがって測定した
見掛け密度が、−０.５＋０.０４５ｘｇ／cm³以上、
０.３＋０.０４５ｘｇ／cm³以下であることが好まし
い。タングステンカーバイド溶射粉末の見掛け密度が−
０.５＋０.０４５ｘｇ／cm³未満であると、溶射により
形成される皮膜中のボイドが増えて、皮膜の機械的強
度、耐食性、耐熱性などが低下するおそれがある。タン
グステンカーバイド溶射粉末の見掛け密度が０.３＋
０.０４５ｘｇ／cm³を超えると、溶射粉末の製造が困
難となるおそれがある。本発明のタングステンカーバイ
ド／コバルト溶射粉末は、示差熱分析において、昇温過
程で８５０〜９５０℃の温度範囲に吸熱ピークを有する
ことが好ましい。８５０〜９５０℃の温度範囲に吸熱ピ
ークがあると、吸熱温度においてコバルト粒子に一次転
移が生じて軟化するので、溶射粉末を確実に基材に付着
せしめることができる。示差熱分析は、通常は昇温速度
５℃／分の条件で行う。

【０００７】本発明方法においては、平均粒径１〜７μ
ｍのタングステンカーバイド粉末７５〜９３重量部と、
平均粒径０.５〜１０μｍのコバルト粉末７〜２５重量
部の混合物１００重量部に対し、有機バインダー０.３
〜５.０重量部及び水を添加してスラリーとする。使用
する有機バインダーには特に制限はなく、例えば、ポリ
ビニルアルコール、ポリエチレンオキシド、カルボキシ
セルロース、水溶性イソバンなどの水溶性高分子を使用
することができる。有機バインダーの添加量が、タング
ステンカーバイド粉末とコバルト粉末の混合物１００重
量部当たり０.３重量部未満であると、噴霧造粒の際に
タングステンカーバイド粉末とコバルト粉末の結合強度
が弱く、顆粒が破壊されやすくなるおそれがある。有機
バインダーの添加量が、タングステンカーバイド粉末と
コバルト粉末の合計量１００重量部当たり５.０重量部
を超えると、噴霧造粒機内で顆粒が装置の壁面に付着し
やすくなり、収率が低下するおそれがある。本発明方法
においては、タングステンカーバイド粉末、コバルト粉
末、有機バインダー及び水を含有するスラリーの濃度を
６５〜８２重量％となるよう水の量を調整し、湿式混合
する。スラリー濃度が６５重量％未満であると、噴霧造
粒により得られる顆粒中の空洞が大きくなり、焼結によ
り得られる溶射粉末の中空率が大きくなるおそれがあ
る。スラリー濃度が低くなると、濃度の低下とともに顆
粒中の空洞は次第に大きくなり、ついには空洞が顆粒の
表面に達し、球形の顆粒になりにくくなって、形のくず
れた顆粒が増える。スラリー濃度が８２重量％を超える
と、スラリーの粘度が高くなりすぎて、噴霧造粒機によ
る造粒が困難となるおそれがある。本発明方法において
は、タングステンカーバイド粉末、コバルト粉末、有機
バインダー及び水を含有するスラリーに、さらに必要に
応じて、分散剤を含有せしめることができる。分散剤と
しては、例えば、ポリカルボン酸アンモニウムなどを挙
げることができる。

【０００８】本発明方法においては、タングステンカー
バイド粉末、コバルト粉末、有機バインダー及び水を含
有するスラリーを、噴霧造粒機に供給して造粒する。噴
霧造粒機に供給するスラリーの流量は、５〜４０kg／時
であることが好ましい。スラリーの流量が５kg／時未満
であると、製造効率を高めることが困難となるおそれが
ある。スラリーの流量が４０kg／時を超えると、形の整
った球形でない顆粒が生成し、また、噴霧造粒機の内壁
に付着するスラリーが増えるおそれがある。噴霧造粒機
において、スラリーを供給し造粒するための回転ディス
クの回転速度は、８,０００〜１８,０００rpmの高速回
転であることが好ましく、１２,０００〜１５,０００rp
mであることがより好ましい。回転ディスクの回転速度
が８,０００rpm未満であると、顆粒の粒径が大きくなり
すぎるおそれがある。回転ディスクの回転速度が１８,
０００rpmを超えると、顆粒が微細化しすぎるおそれが
ある。噴霧造粒機において、形成される顆粒の粒度分布
は主として８〜８０μｍであることが好ましい。粒度分
布８〜８０μｍの顆粒を焼結することにより、ＨＶＯＦ
溶射に適した粒度分布が主として６〜７５μｍである溶
射粉末を得ることができる。噴霧造粒機の回転ディスク
により霧滴化されたスラリーは、水の表面張力により球
形となるので、霧滴を乾燥することにより形の整った球
形の顆粒を得ることができる。本発明方法において、噴
霧造粒機内の温度は６０〜３００℃であり、より好まし
くは１２０〜２５０℃である。噴霧造粒機内の温度が６
０℃未満であると、顆粒が十分に乾燥しないおそれがあ
る。噴霧造粒機内を３００℃を超える温度としても、実
質的な乾燥程度に差はなく、温度を上げるための燃焼ガ
スが無駄になり、噴霧造粒機の傷みが激しくなるおそれ
がある。

【０００９】本発明方法においては、噴霧造粒機により
球形に造粒した顆粒を１０^-5〜１０^-1Torrの減圧下又は
アルゴン気流下において、１,１００〜１,３００℃、好
ましくは１,１８０〜１,２５０℃において焼結する。焼
結を減圧下に行う場合、１０^-5Torrより低圧の高度の減
圧は通常は不要である。圧力が１０^-1Torrを超えると、
タングステンカーバイド又はコバルトが酸化されるおそ
れがある。焼結をアルゴン気流下で行うことにより、酸
化の問題を排除することができる。焼結温度が１,１０
０℃未満であると、焼結が不十分となって溶射粉末が破
壊されやすくなるおそれがある。焼結温度が１,３００
℃を超えると、焼結過剰となって解砕により形の整った
球形の溶射粉末を得ることが困難になるおそれがある。
焼結は、通常は１〜８時間行うことが好ましい。焼結時
間が１時間未満であると、焼結が不十分となって溶射粉
末が破壊されやすくなるおそれがある。焼結時間が８時
間を超えると、焼結過剰となって解砕により形の整った
球形の溶射粉末を得ることが困難になるおそれがある。
本発明方法においては、焼結を行ったのちタングステン
カーバイド／コバルト溶射粉末を解砕する。解砕方法に
は特に制限はなく、公知の解砕機を用いて解砕すること
ができる。解砕によりタングステンカーバイド／コバル
ト溶射粉末は、粉末１個１個が分離した図１(ｄ)に示す
ような球形の粉末となる。解砕されたタングステンカー
バイド／コバルト溶射粉末は、必要に応じて分級するこ
とができる。例えば、溶射粉末を６〜３８μｍ、１０〜
４５μｍ、１６〜５３μｍ、２０〜７５μｍに分級し、
ＨＶＯＦ溶射装置の出力に応じて使い分けることができ
る。低出力のＨＶＯＦ装置には粒径の小さい溶射粉末を
用い、高出力のＨＶＯＦ装置には粒径の大きい溶射粉末
を用いることが好ましい。例えば、低出力のＨＶＯＦ装
置であるダイヤモンドジェット溶射において、粒径が６
〜３８μｍである溶射粉末を用いると、飛行粒子の温度
は９５０〜１,０５０℃となり、ボイドがほとんど存在
しない緻密な溶射皮膜を得ることができる。溶射粉末の
組成が、タングステンカーバイド粉末８８重量％、コバ
ルト粉末１２重量％であるとき、溶射皮膜のビッカース
硬度は通常９００〜１,１００である。このような飛行
粒子の温度で、コバルト粒子が十分に軟化する現象は、
示差熱分析における８５０〜９５０℃間の吸熱ピークに
対応している。高出力のＨＶＯＦ装置においては、１０
〜４５μｍあるいはそれ以上の粒径の溶射粉末を用いる
ことが好ましい。例えば、高出力のＨＶＯＦ装置である
Ｊガン溶射やＪＰ−５０００溶射において、粒径が１６
〜５３μｍであり、組成がタングステンカーバイド粉末
８８重量％、コバルト粉末１２重量％である溶射粉末を
用いると、溶射皮膜のビッカース硬度は１,２００〜１,
５００にも達する。本発明のタングステンカーバイド／
コバルト溶射粉末を用い、ＨＶＯＦ溶射装置によって溶
射を行うことにより、溶射皮膜中のボイドが少なく、ビ
ッカース硬度が高く、脱炭相（Ｗ₂Ｃ）、酸化物相（Ｗ
Ｏ₃など）及び脆化相（Ｃｏ₃Ｗ₃Ｃ）がほとんど存在し
ない緻密な溶射皮膜を得ることができる。また、溶射粉
末の流動性がよく、コバルト粒子が軟化しやすいことか
ら、高い溶射効率を達成することができる。

【００１０】

【実施例】以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細
に説明するが、本発明はこれらの実施例によりなんら限
定されるものではない。なお、実施例及び比較例におい
て、溶射粉末及び溶射皮膜の特性は、下記の方法により
測定した。（１）見掛け密度ＪＩＳＺ２５０４にしたがって測定した。（２）流動度ＪＩＳＺ２５０２にしたがって測定した。（３）示差熱分析示差走査熱量計［真空理工(株)製、ＴＧＤ−７０００
型］を用い、昇温速度５℃／分で測定した。（４）溶射効率溶射による基材の重量増加を測定し、使用した溶射粉末
の重量に対する比として求めた。（５）ビッカース硬度ＪＩＳＺ２２４４にしたがって測定した。（６）気孔率基材から３cm×３cmの溶着皮膜を剥がしたものを試料と
し、その乾燥重量Ｍ₁ｇを測定した。次いで、この試料
を真空容器中で水中に浸漬し、気孔中に十分に水を浸入
させたのち、その水中重量Ｍ₂ｇを測定した。さらに、
試料を水中から取り出し、表面の水を除いて試料の大気
中の飽水重量Ｍ₃ｇを測定した。これらの値から、次式
にしたがって気孔率を求めた。気孔率（％）＝｛（Ｍ₃−Ｍ₁）／（Ｍ₃−Ｍ₂）｝×１０
０実施例１平均粒径３.０μｍのタングステンカーバイド粉末８８
重量部、平均粒径１.５μｍのコバルト粉末１２重量
部、水溶性イソバン２重量部及び水３４重量部を混合し
て、スラリー濃度７５重量％のスラリーを調製した。回
転ディスクの回転速度を１２,０００〜１５,０００rp
m、機内温度を１２０〜２００℃とした噴霧造粒機
［(株)坂本技研製、ＤＡ−２８６−１０型］に、上記の
スラリーを２０kg／時の流量で供給し、タングステンカ
ーバイド／コバルト粉末からなる顆粒を調製した。この
顆粒を、１０^-2Torrの減圧下、１,２００℃において、
４時間焼結し、さらに解砕して、タングステンカーバイ
ド／コバルト溶射粉末を得た。この溶射粉末を分級し
て、６〜３８μｍ、１０〜４５μｍ、１６〜５３μｍ及
び２０〜７５μｍの粒度分布を有するタングステンカー
バイド／コバルト溶射粉末を得た。粒度分布１０〜４５
μｍの溶射粉末の見掛け密度は３.８ｇ／cm³であり、流
動度は１９秒／５０ｇであった。また、この溶射粉末
は、示差熱分析において８９０℃に吸熱ピークを示し
た。図３(ｄ)は、示差熱分析において得られたサーモグ
ラムである。この溶射粉末の走査型電子顕微鏡写真を、
図２(ｄ)に示す。溶射粉末は、形の整った球形である。
ダイヤモンドジェット溶射装置［スルザーメテコ(株)
製、ＤＪ（ＨＶＯＦ）型］を用い、上記の６〜３８μｍ
の粒度分布を有する溶射粉末を、脱脂及び粗面化した３
０cm×３０cmのステンレス鋼板を基材として溶射し、中
央部に直径が１５cmの円形で厚さが１.５mmの溶射皮膜
を形成した。溶射作業中、溶射粉末の流れは円滑であ
り、溶射効率は４５重量％であった。溶射皮膜の外観を
目視により観察したが、ピンホールなどの異常は認めら
れなかった。溶射皮膜のビッカース硬度は、１,０５０
であった。また、溶射皮膜の気孔率は、１.０％であっ
た。実施例２実施例１において分級した粒度分布１６〜５３μｍの溶
射粉末の見掛け密度は３.８ｇ／cm³であり、流動度は１
９秒／５０ｇであった。また、この溶射粉末は、示差熱
分析において８９０℃に吸熱ピークを示した。Ｊガン溶
射装置［ウィテコジャパン(株)製、Ｊ−Ｇｕｎ型］を用
い、この１６〜５３μｍの粒度分布を有する溶射粉末
を、脱脂及び粗面化した３０cm×３０cmのステンレス鋼
板を基材として溶射し、中央部に直径が１５cmの円形で
厚さが１.５mmの溶射皮膜を形成した。溶射作業中、溶
射粉末の流れは円滑であり、溶射効率は４８重量％であ
った。溶射皮膜の外観を目視により観察したが、ピンホ
ールなどの異常は認められなかった。溶射皮膜のビッカ
ース硬度は、１,３００であった。また、溶射皮膜の気
孔率は、０.５％であった。比較例１平均粒径１３.０μｍのタングステンカーバイド粉末８
８重量部、平均粒径１.５μｍのコバルト粉末１２重量
部、水溶性イソバン２重量部及び水３４重量部を混合し
て、スラリー濃度７５重量％のスラリーを調製した。回
転ディスクの回転速度を１２,０００〜１５,０００rp
m、機内温度を１２０〜２００℃とした噴霧造粒機
［(株)坂本技研製、ＤＡ−２８６−１０型］に、上記の
スラリーを２０kg／時の流量で供給し、タングステンカ
ーバイド／コバルト粉末からなる顆粒を調製した。この
顆粒を、１０^-2Torrの減圧下、１,２３０℃において、
４時間焼結し、さらに解砕して、タングステンカーバイ
ド／コバルト溶射粉末を得た。この溶射粉末を分級し
て、６〜３８μｍ、１０〜４５μｍ、１６〜５３μｍ及
び２０〜７５μｍの粒度分布を有するタングステンカー
バイド／コバルト溶射粉末を得た。粒度分布１０〜４５
μｍの溶射粉末の見掛け密度は４.３ｇ／cm³であり、流
動度は２１秒／５０ｇであった。また、この溶射粉末
は、示差熱分析において８５０〜９５０℃に吸熱ピーク
を示さなかった。図３(ｃ)は、示差熱分析において得ら
れたサーモグラムである。この溶射粉末の走査型電子顕
微鏡写真を、図２(ｃ)に示す。溶射粉末の多くは、形の
整った球形である。Ｊガン溶射装置［ウィテコジャパン
(株)製、Ｊ−Ｇｕｎ型］を用い、上記の１６〜５３μｍ
の粒度分布を有する溶射粉末を、脱脂及び粗面化した３
０cm×３０cmのステンレス鋼板を基材として溶射し、中
央部に直径が１５cmの円形で厚さが１.５mmの溶射皮膜
を形成した。溶射作業中、溶射粉末の流れは円滑であ
り、溶射効率は４０重量％であった。溶射皮膜の外観を
目視により観察したが、ピンホールなどの異常は認めら
れなかった。溶射皮膜のビッカース硬度は、１,０５０
であった。また、溶射皮膜の気孔率は、１.０％であっ
た。比較例２平均粒径３.０μｍのタングステンカーバイド粉末８８
重量部、平均粒径１.５μｍのコバルト粉末１２重量
部、水溶性イソバン２重量部及び水１０２重量部を混合
して、スラリー濃度５０重量％のスラリーを調製した。
回転ディスクの回転速度を１２,０００〜１５,０００rp
m、機内温度を１２０〜２００℃とした噴霧造粒機
［(株)坂本技研製、ＤＡ−２８６−１０型］に、上記の
スラリーを２０kg／時の流量で供給し、タングステンカ
ーバイド／コバルト粉末からなる顆粒を調製した。この
顆粒を、１０^-2Torrの減圧下、１,２００℃において、
４時間焼結し、さらに解砕して、タングステンカーバイ
ド／コバルト溶射粉末を得た。この溶射粉末を分級し
て、６〜３８μｍ、１０〜４５μｍ、１６〜５３μｍ及
び２０〜７５μｍの粒度分布を有するタングステンカー
バイド／コバルト溶射粉末を得た。粒度分布１０〜４５
μｍの溶射粉末の見掛け密度は３.６ｇ／cm³であり、流
動度は２５秒／５０ｇであった。この溶射粉末の走査型
電子顕微鏡写真を、図２(ｂ)に示す。溶射粉末は、内部
の空洞が表面に達しているものがあり、さらに球形が崩
れた形状を有するものも存在する。ダイヤモンドジェッ
ト溶射装置［スルザーメテコ(株)製、ＤＪ（ＨＶＯＦ）
型］を用い、上記の６〜３８μｍの粒度分布を有する溶
射粉末を、脱脂及び粗面化した３０cm×３０cmのステン
レス鋼板を基材として溶射し、中央部に直径が１５cmの
円形で厚さが１.５mmの溶射皮膜を形成した。溶射作業
中、溶射粉末の流れが円滑でなく、溶射効率は４２重量
％であった。溶射皮膜の外観を目視により観察したとこ
ろ、小さいピンホールの存在が認めらた。溶射皮膜のビ
ッカース硬度は、９００であった。また、溶射皮膜の気
孔率は、１.４％であった。比較例３平均粒径１３.５μｍのタングステンカーバイド粉末８
８重量部及び平均粒径２５.０μｍのコバルト粉末１２
重量部を機械的に混合した溶射粉末を用いて、溶射を行
った。この溶射粉末の見掛け密度は、４.２ｇ／cm³であ
った。また、この溶射粉末は漏斗のオリフィスから流出
せず、流動度を測定することができなかった。図２(ａ)
は、この溶射粉末の走査型電子顕微鏡写真である。角形
に近い形状のタングステンカーバイド粉末と、塊状のコ
バルト粉末が混在している。ダイヤモンドジェット溶射
装置［スルザーメテコ(株)製、ＤＪ（ＨＶＯＦ）型］を
用い、上記の溶射粉末を、脱脂及び粗面化した３０cm×
３０cmのステンレス鋼板を基材として溶射し、中央部に
直径が１５cmの円形で厚さが１.５mmの溶射皮膜を形成
した。溶射作業中、溶射粉末が流れにくく、溶射中にス
ピッティングを生じ、溶射効率は３４重量％であった。
溶射皮膜の外観を目視により観察したところ、小さいピ
ンホールの存在が認められた。溶射皮膜のビッカース硬
度は、８６０であった。また、溶射皮膜の気孔率は、
２.１％であった。実施例１〜２及び比較例１〜３の結
果を、第１表に示す。

【００１１】

【表１】

【００１２】実施例１及び実施例２の本発明のタングス
テンカーバイド／コバルト溶射粉末は、流動度の値が小
さく流動性に優れ、示差熱分析において８９０℃に吸熱
ピークを示し、溶射効率が高く、溶射皮膜のビッカース
硬度が大きい値を有し、気孔率が低くて緻密な溶射皮膜
を形成している。これに対して、平均粒径の大きいタン
グステンカーバイド粉末を用いた比較例１の溶射粉末
は、見掛け密度が高いが、流動性がやや劣り、溶射効
率、ビッカース硬度、気孔率も実施例に比べると全般に
やや劣っている。また、形の整った球形の少ない比較例
２の溶射粉末は、見掛け密度が低く、流動性がさらに劣
り、ビッカース硬度、気孔率も、実施例に対して全般に
劣っている。タングステンカーバイド粉末とコバルト粉
末を単に機械的に混合した比較例３の溶射粉末は、流動
度が測定不能になるなど、溶射粉末としてほとんど実用
に耐えない。

【００１３】

【発明の効果】本発明のタングステンカーバイド／コバ
ルト溶射粉末は、中空率が低く、流動性が良好であり、
８５０〜９５０℃に吸熱ピークを示すので、溶射作業に
おいて溶射効率が高く、得られる溶射皮膜のビッカース
硬度が高く、ボイドをほとんど含まない。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、タングステンカーバイド／コバルト溶
射粉末の説明図である。

【図２】図２は、タングステンカーバイド／コバルト溶
射粉末の電子顕微鏡写真である。

【図３】図３は、タングステンカーバイド／コバルト溶
射粉末の示差熱分析におけるサーモグラムである。

【符号の説明】

１タングステンカーバイド粉末２コバルト粉末

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】平均粒径１〜７μｍのタングステンカーバ
イド粉末７５〜９３重量％と、平均粒径０.５〜１０μ
ｍのコバルト粉末７〜２５重量％を焼結したタングステ
ンカーバイド／コバルト溶射粉末であって、ＪＩＳＺ
２５０２にしたがって測定した流動度が、２２秒／５０
ｇ以下である球形のタングステンカーバイド／コバルト
溶射粉末。
【請求項２】タングステンカーバイド粉末がｘ重量％で
あり、コバルト粉末が（１００−ｘ）重量％であると
き、ＪＩＳＺ２５０４にしたがって測定した見掛け密
度が、−０.５＋０.０４５ｘｇ／cm³以上、０.３＋０.
０４５ｘｇ／cm³以下である請求項１記載のタングステ
ンカーバイド／コバルト溶射粉末。
【請求項３】示差熱分析において、昇温過程で８５０〜
９５０℃の温度範囲に吸熱ピークを示す請求項１又は請
求項２記載のタングステンカーバイド／コバルト溶射粉
末。
【請求項４】平均粒径１〜７μｍのタングステンカーバ
イド粉末７５〜９３重量％と平均粒径０.５〜１０μｍ
のコバルト粉末７〜２５重量％の混合物１００重量部に
対し、有機バインダー０.３〜５.０重量部及び水を添加
し、スラリー濃度が６５〜８２重量％になるように水中
に分散し、スラリーを６０〜３００℃において噴霧造粒
することにより球形に造粒し、１０^-5〜１０^-1Torrの減
圧下又はアルゴン気流下、１,１００〜１,３００℃にお
いて焼結したのち、さらに解砕することを特徴とする請
求項１、請求項２又は請求項３記載のタングステンカー
バイド／コバルト溶射粉末の製造方法。