JPH11229103A - ガルバナイジング浴のためのレーザクラッドされたポットロールスリーブ及びブッシュ - Google Patents
ガルバナイジング浴のためのレーザクラッドされたポットロールスリーブ及びブッシュInfo
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- JPH11229103A JPH11229103A JP10333982A JP33398298A JPH11229103A JP H11229103 A JPH11229103 A JP H11229103A JP 10333982 A JP10333982 A JP 10333982A JP 33398298 A JP33398298 A JP 33398298A JP H11229103 A JPH11229103 A JP H11229103A
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- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 溶融メッキ浴の浴中ロールにおける支承体、
スリーブ及びブッシュの使用寿命を延長すること。 【解決手段】 レーザ熔融した炭化タングステン含有上
被体を含む耐摩耗性被覆。炭化タングステン複合体が炭
化タングステン及び／又は炭化タングステンーコバルト
と、鉄、ニッケル、クロム、銅及び／又はモリブデン、
マンガン、ニオブ及びタンタル及び／又はアルミニウム
及び／又はチタン、珪素、及び炭素並びに随伴する不純
物元素を含む材料をレーザにより溶融することにより生
成する。
スリーブ及びブッシュの使用寿命を延長すること。 【解決手段】 レーザ熔融した炭化タングステン含有上
被体を含む耐摩耗性被覆。炭化タングステン複合体が炭
化タングステン及び／又は炭化タングステンーコバルト
と、鉄、ニッケル、クロム、銅及び／又はモリブデン、
マンガン、ニオブ及びタンタル及び／又はアルミニウム
及び／又はチタン、珪素、及び炭素並びに随伴する不純
物元素を含む材料をレーザにより溶融することにより生
成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、溶融金属被覆浴に
おけるポット或いはシンクロールと関連して使用される
支承体、支承スリーブ及びブッシュに関するものであ
る。特には、本発明は、摩耗及び溶融金属による侵食を
最小限にし、それにより溶融金属浴中での寿命を延長す
るようポット或いはシンクロールにおける支承体、支承
スリーブ及びブッシュの改善された炭化物レーザクラッ
ド技術に関する。
おけるポット或いはシンクロールと関連して使用される
支承体、支承スリーブ及びブッシュに関するものであ
る。特には、本発明は、摩耗及び溶融金属による侵食を
最小限にし、それにより溶融金属浴中での寿命を延長す
るようポット或いはシンクロールにおける支承体、支承
スリーブ及びブッシュの改善された炭化物レーザクラッ
ド技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】溶融金属をメッキするための代表的なプ
ロセスにおいて、鋼の連続ストリップが、溶融亜鉛、ア
ルミニウム、アルミニウムー亜鉛合金浴に通されそして
溶融金属浴中を下方に通り、その後第１の浴中のロール
（一般にポットロール或いはシンクロールと呼ばれる）
を巻き回り、そして後溶融浴を通してのストリップの行
路を安定化するための一連の浴中にあるロールと接触状
態で上方に進行する。こうしたガルバナイジングプロセ
スにおいては、シンクロール並びに安定化用ロールは代
表的に溶融金属浴中に溶融金属ポットの側面に沿って突
出する腕により支持されている。ロール自体は、最終的
に支承用組立体により支持されている。これら支承用組
立体は一般に、ロール軸の突出端に取り付けられるスリ
ーブと、ロール支持腕の端に取り付けられるそれより大
きめの寸法の軸受け要素すなわちブッシュから構成され
る。
ロセスにおいて、鋼の連続ストリップが、溶融亜鉛、ア
ルミニウム、アルミニウムー亜鉛合金浴に通されそして
溶融金属浴中を下方に通り、その後第１の浴中のロール
（一般にポットロール或いはシンクロールと呼ばれる）
を巻き回り、そして後溶融浴を通してのストリップの行
路を安定化するための一連の浴中にあるロールと接触状
態で上方に進行する。こうしたガルバナイジングプロセ
スにおいては、シンクロール並びに安定化用ロールは代
表的に溶融金属浴中に溶融金属ポットの側面に沿って突
出する腕により支持されている。ロール自体は、最終的
に支承用組立体により支持されている。これら支承用組
立体は一般に、ロール軸の突出端に取り付けられるスリ
ーブと、ロール支持腕の端に取り付けられるそれより大
きめの寸法の軸受け要素すなわちブッシュから構成され
る。
【０００３】溶融亜鉛、アルミニウム、亜鉛合金浴の高
温（約４１９〜７００℃）は、メッキ設備を通してのス
トリップを高速移動状態に維持するのに必要とされる高
い引張負荷と組み合わさってロール支承用組立体の急速
な摩耗をもたらす。支承体の摩耗が増加するにつれ、溶
融金属は潤滑剤としての効力を減じ、それにより摩擦を
更に一層増大し、これは結局ブッシュ及びスリーブにお
ける摩耗を加速する。
温（約４１９〜７００℃）は、メッキ設備を通してのス
トリップを高速移動状態に維持するのに必要とされる高
い引張負荷と組み合わさってロール支承用組立体の急速
な摩耗をもたらす。支承体の摩耗が増加するにつれ、溶
融金属は潤滑剤としての効力を減じ、それにより摩擦を
更に一層増大し、これは結局ブッシュ及びスリーブにお
ける摩耗を加速する。
【０００４】過大寸法のブッシュと摩擦負荷の組合せは
ロールの側方ブレ或いは支承体のガタツキ音をもたら
し、これは支承体の摩耗により一層悪化する。このシン
クロールの、また程度は少ないとはいえ案内ロールの、
ガタツキ或いはブレは、エアーナイフ（空気の吹き付け
による被覆の払拭）においてストリップの側方移動をも
たらしそして案内ロールと頂部ロールとの間でストリッ
プに振動を惹起する。ストリップの過剰な移動（ブレ）
は被覆厚さの一様性に悪影響を与え、そして高周期での
振動は溶融被覆金属の撥ねかしをもたらしそして仕上が
り被覆表面に所望されざる不規則部若しくは乱れ模様を
生み出す。これら不規則部は、塗装のような爾後の仕上
げ作業に悪影響を与える恐れがある。
ロールの側方ブレ或いは支承体のガタツキ音をもたら
し、これは支承体の摩耗により一層悪化する。このシン
クロールの、また程度は少ないとはいえ案内ロールの、
ガタツキ或いはブレは、エアーナイフ（空気の吹き付け
による被覆の払拭）においてストリップの側方移動をも
たらしそして案内ロールと頂部ロールとの間でストリッ
プに振動を惹起する。ストリップの過剰な移動（ブレ）
は被覆厚さの一様性に悪影響を与え、そして高周期での
振動は溶融被覆金属の撥ねかしをもたらしそして仕上が
り被覆表面に所望されざる不規則部若しくは乱れ模様を
生み出す。これら不規則部は、塗装のような爾後の仕上
げ作業に悪影響を与える恐れがある。
【０００５】特に、過去１０年において、ポットロール
支承体に関連する問題は、非常に高い表面品質の鋼を得
るべく工業界で自動化が始まったので、次第に重要なも
のとなってきている。
支承体に関連する問題は、非常に高い表面品質の鋼を得
るべく工業界で自動化が始まったので、次第に重要なも
のとなってきている。
【０００６】この摩耗問題に対処するために、ガルバナ
イジング用ポットロールスリーブへの様々のクラッド或
いは被覆が斯界では試みられてきた。支承体スリーブ若
しくはブッシュをクラッドするために、斯界は一般的
に、中実セラミック、硬質合金、或いは軟質の合金基材
上への硬質表面上被体いずれかを使用している。連続溶
融メッキ・ガルバナイジングプロセスが１９７０年代早
期に導入されて以来、溶接及びスプレイ融着方法がずっ
と使用されてきた。上被は、溶接、スプレイ融着或いは
移行式プラズマアーク（ＰＴＡ）によりなしうる。上被
体材料は、様々のＣｏ合金（たとえばステライト）、ス
プレイ融着Ｃｏ−Ｃｒ−Ｂ−Ｓｉ、ＮｉーＢ−Ｓｉ、Ｎ
ｉ−ＣｒーＢ−Ｓｉ合金（炭化物添加材を伴ってもしく
は伴わずして）いずれかである。残念ながら、これら材
料のすべては、短時間で広範に摩耗しそしてしばしば１
週間ごとの頻繁な取り替えを必要とする。
イジング用ポットロールスリーブへの様々のクラッド或
いは被覆が斯界では試みられてきた。支承体スリーブ若
しくはブッシュをクラッドするために、斯界は一般的
に、中実セラミック、硬質合金、或いは軟質の合金基材
上への硬質表面上被体いずれかを使用している。連続溶
融メッキ・ガルバナイジングプロセスが１９７０年代早
期に導入されて以来、溶接及びスプレイ融着方法がずっ
と使用されてきた。上被は、溶接、スプレイ融着或いは
移行式プラズマアーク（ＰＴＡ）によりなしうる。上被
体材料は、様々のＣｏ合金（たとえばステライト）、ス
プレイ融着Ｃｏ−Ｃｒ−Ｂ−Ｓｉ、ＮｉーＢ−Ｓｉ、Ｎ
ｉ−ＣｒーＢ−Ｓｉ合金（炭化物添加材を伴ってもしく
は伴わずして）いずれかである。残念ながら、これら材
料のすべては、短時間で広範に摩耗しそしてしばしば１
週間ごとの頻繁な取り替えを必要とする。
【０００７】スプレイ融着方法は、炭化物粒子を伴って
もしくは伴わずして、ＮｉあるいはＣｏ基合金を使用す
る。両方の合金は、それが融着するとき基材への濡れ作
用を与えるためにフラックス材として硼素（Ｂ）及び珪
素（Ｓｉ）を含有している。しかしながら、基材の溶融
はほとんど乃至全然起こらない。上被体はしばしば、溶
融金属の侵食により割れたり、剥離する。コバルト合金
上被体は、被覆方式に無関係に、ドロス（ドロスは溶融
亜鉛乃至亜鉛合金中に懸濁している非常に硬質のミクロ
ン寸法の金属間化合物である）による摩耗あるいは亜鉛
による侵食に対して強い耐性を有しない。最も広く使用
されている形式のスプレイ融着被覆はニッケル基合金の
被覆である。被覆は代表的に０．１２５”（３．１７５
ｍｍ）と比較的厚い。０．０１０〜０．０２０”（０．
２５〜０．５１ｍｍ）の減少せる厚さでは、被覆は、微
細な硬質ドロス（鉄−亜鉛ーアルミニウム金属間化合
物）の楔作用と組み合わさってのきわめて高い表面負荷
により非常に急速に失われそして被覆は意味のある経済
的利益を与えない。他方、厚いスプレイ融着被覆はクラ
ックを発生し、これは亜鉛あるいはアルミニウムによる
界面侵食につながる。かくして、被覆は最終的に摩耗を
通して被覆を実際に失う前に剥離する。
もしくは伴わずして、ＮｉあるいはＣｏ基合金を使用す
る。両方の合金は、それが融着するとき基材への濡れ作
用を与えるためにフラックス材として硼素（Ｂ）及び珪
素（Ｓｉ）を含有している。しかしながら、基材の溶融
はほとんど乃至全然起こらない。上被体はしばしば、溶
融金属の侵食により割れたり、剥離する。コバルト合金
上被体は、被覆方式に無関係に、ドロス（ドロスは溶融
亜鉛乃至亜鉛合金中に懸濁している非常に硬質のミクロ
ン寸法の金属間化合物である）による摩耗あるいは亜鉛
による侵食に対して強い耐性を有しない。最も広く使用
されている形式のスプレイ融着被覆はニッケル基合金の
被覆である。被覆は代表的に０．１２５”（３．１７５
ｍｍ）と比較的厚い。０．０１０〜０．０２０”（０．
２５〜０．５１ｍｍ）の減少せる厚さでは、被覆は、微
細な硬質ドロス（鉄−亜鉛ーアルミニウム金属間化合
物）の楔作用と組み合わさってのきわめて高い表面負荷
により非常に急速に失われそして被覆は意味のある経済
的利益を与えない。他方、厚いスプレイ融着被覆はクラ
ックを発生し、これは亜鉛あるいはアルミニウムによる
界面侵食につながる。かくして、被覆は最終的に摩耗を
通して被覆を実際に失う前に剥離する。
【０００８】保護クラッドのもっとも最近の進展は、ス
リーブおよびブッシュ上に炭化タングステン材料の溶射
被覆の使用である。溶射被覆部品は実際上低い表面負荷
およびストリップ張力の下では幾分都合よく機能する。
しかし、高いストリップ張力あるいは厚いゲージの下で
走行するラインにおいては急速に破損する。
リーブおよびブッシュ上に炭化タングステン材料の溶射
被覆の使用である。溶射被覆部品は実際上低い表面負荷
およびストリップ張力の下では幾分都合よく機能する。
しかし、高いストリップ張力あるいは厚いゲージの下で
走行するラインにおいては急速に破損する。
【０００９】炭化物含有材料の溶着上被体は、０．０
５”（１．３ｍｍ）以上の希釈が存在するから、どちら
かというと厚い多層（恐らく、０．１インチ（２５．４
ｍｍ）を超える）を必要とする。また、炭化物含有量
は、高い炭化物含有量は割れを発生しやすいから１０重
量％未満に制限される。
５”（１．３ｍｍ）以上の希釈が存在するから、どちら
かというと厚い多層（恐らく、０．１インチ（２５．４
ｍｍ）を超える）を必要とする。また、炭化物含有量
は、高い炭化物含有量は割れを発生しやすいから１０重
量％未満に制限される。
【００１０】ＰＴＡプロセスは実質上、従来からのステ
ィックあるいはサブマージドアーク溶接ではなく、粉末
供給物およびプラズマエネルギーを使用する溶接プロセ
スそのものである。コバルト合金のＰＴＡ溶着上被体を
使用する場合、希釈は、アーク溶接より少ないとはい
え、まだなお過剰である。
ィックあるいはサブマージドアーク溶接ではなく、粉末
供給物およびプラズマエネルギーを使用する溶接プロセ
スそのものである。コバルト合金のＰＴＡ溶着上被体を
使用する場合、希釈は、アーク溶接より少ないとはい
え、まだなお過剰である。
【００１１】更に、これら３つのプロセスのすべては、
基材におけるかなりの歪みを生み出す。高い歪みは、多
大の材料の研削と仕上げ作業を必要とする。結論とし
て、これら実施されている３つのプロセスは満足しうる
また容認しうるまでには至らない。
基材におけるかなりの歪みを生み出す。高い歪みは、多
大の材料の研削と仕上げ作業を必要とする。結論とし
て、これら実施されている３つのプロセスは満足しうる
また容認しうるまでには至らない。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】支承体の摩耗を防止す
るためには、溶融金属に対して優れた耐食性を有する材
料が選択されねばならない。幾つかの種類のセラミック
材料は、溶融金属の腐食に実質上耐えることのできるそ
うした特性を示す。しかしながら、セラミックスは溶融
金属に対して優れた耐食性を有するが、それらの濡れは
不十分であることが見出された。明らかに、摺動表面に
おいて溶融金属による潤滑作用は行われずそしてそれに
よりセラミックが使用される場合には乾燥アブレッショ
ンが起こる。これは、中実セラミック材料が予想外に割
れを発生しそして破損する結果を招いた。本発明の課題
は、溶融メッキ浴の浴中ロールにおける支承体、スリー
ブ及びブッシュの使用寿命を延長する技術を開発するこ
とである。
るためには、溶融金属に対して優れた耐食性を有する材
料が選択されねばならない。幾つかの種類のセラミック
材料は、溶融金属の腐食に実質上耐えることのできるそ
うした特性を示す。しかしながら、セラミックスは溶融
金属に対して優れた耐食性を有するが、それらの濡れは
不十分であることが見出された。明らかに、摺動表面に
おいて溶融金属による潤滑作用は行われずそしてそれに
よりセラミックが使用される場合には乾燥アブレッショ
ンが起こる。これは、中実セラミック材料が予想外に割
れを発生しそして破損する結果を招いた。本発明の課題
は、溶融メッキ浴の浴中ロールにおける支承体、スリー
ブ及びブッシュの使用寿命を延長する技術を開発するこ
とである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】さて、本発明に従えば、
高温浸漬溶融金属浴中の浴中ロールにおける浴中ロール
における支承体、スリーブ及びブッシュにおいての使用
のための溶融金属耐性炭化タングステン含有上被体がレ
ーザ溶融技術により提供される。
高温浸漬溶融金属浴中の浴中ロールにおける浴中ロール
における支承体、スリーブ及びブッシュにおいての使用
のための溶融金属耐性炭化タングステン含有上被体がレ
ーザ溶融技術により提供される。
【００１４】
【発明の実施の形態】レーザクラッディング及びハード
サーフェシング（硬質表面肉盛り）プロセスは、実質上
いかなる寸法及び形態の加工物に対しても金属学的に結
合された被覆を形成するためのユニークな方法を提供す
る。実施において、照準されたレーザビームがレーザ発
生源から選択された加工物セルまで光学的に研磨された
水冷ミラーを使用する包囲されたレーザビームダクト系
を通して差し向けられる。レーザビームはその後、ツー
リングエンドエフェクターに付属された適当な光学素子
を使用して高出力密度のスポットに収斂せしめられそし
て収斂したビームは加工物表面に照射されてクラッド或
いは硬質表面形成合金を急速に溶融しそして凝固せしめ
る。送達されるレーザ出力及び収斂スポット直径は、
３，０００〜６４，０００Ｆ（１，７５０〜３６，００
０℃）の範囲の表面温度を発生することのできる加工物
表面上での出力密度を発生するように変更されうる。レ
ーザエネルギーの正確なコントロールは、単一パスにお
いて０．０１０〜０．０８０インチ（２５０〜２０００
ミクロン）の範囲の被覆厚さの正確な付着を許容する。
加工物表面に局限される急な温度勾配は、急速な凝固速
度を生み出し、その結果微細な結晶粒寸法、微細なデン
ドライト腕間隔及び微小成分（炭化物、窒化物、ラベス
相等）の一層一様な分散により特性付けられるミクロ組
織をもたらす。レーザクラッド被覆は、基材合金に金属
組織的に結合された不浸透性の上被体でありそして被覆
合金と基材合金との相互混合により生じる希釈は５％未
満において定常的にコントロールされる。レーザクラッ
ディングプロセスの低い投入熱により、被覆成分は最小
限の歪みしか示さず、そして基材合金の金属組織的変化
は無視しうる。
サーフェシング（硬質表面肉盛り）プロセスは、実質上
いかなる寸法及び形態の加工物に対しても金属学的に結
合された被覆を形成するためのユニークな方法を提供す
る。実施において、照準されたレーザビームがレーザ発
生源から選択された加工物セルまで光学的に研磨された
水冷ミラーを使用する包囲されたレーザビームダクト系
を通して差し向けられる。レーザビームはその後、ツー
リングエンドエフェクターに付属された適当な光学素子
を使用して高出力密度のスポットに収斂せしめられそし
て収斂したビームは加工物表面に照射されてクラッド或
いは硬質表面形成合金を急速に溶融しそして凝固せしめ
る。送達されるレーザ出力及び収斂スポット直径は、
３，０００〜６４，０００Ｆ（１，７５０〜３６，００
０℃）の範囲の表面温度を発生することのできる加工物
表面上での出力密度を発生するように変更されうる。レ
ーザエネルギーの正確なコントロールは、単一パスにお
いて０．０１０〜０．０８０インチ（２５０〜２０００
ミクロン）の範囲の被覆厚さの正確な付着を許容する。
加工物表面に局限される急な温度勾配は、急速な凝固速
度を生み出し、その結果微細な結晶粒寸法、微細なデン
ドライト腕間隔及び微小成分（炭化物、窒化物、ラベス
相等）の一層一様な分散により特性付けられるミクロ組
織をもたらす。レーザクラッド被覆は、基材合金に金属
組織的に結合された不浸透性の上被体でありそして被覆
合金と基材合金との相互混合により生じる希釈は５％未
満において定常的にコントロールされる。レーザクラッ
ディングプロセスの低い投入熱により、被覆成分は最小
限の歪みしか示さず、そして基材合金の金属組織的変化
は無視しうる。
【００１５】レーザクラッディング及びハードサーフェ
シング（硬質表面肉盛り）プロセスの固有の融通性は、
被覆付着物の所望の厚さ、形状及び厚さを得るべく部品
寸法形態の大半の変動に対処することができる。単一ビ
ードは、０．０６０インチ（１．５ｍｍ）から２．００
０インチ（５０．８ｍｍ）を超える範囲の幅で付着する
ことができ、そしてクラッド付着物は任意の所要の厚さ
まで斬増的な層として被覆されうる。広い表面積に対し
ては、クラッド付着物の平行なビードが一様な被覆厚さ
を保証するために十分の重なり即ち突き合わせをもって
被覆されうる。平坦な或いは大きな曲率の表面に対して
は、被覆合金は移行するレーザビームの前方に連続的に
供給されうるが、非水平若しくは小さな曲率の表面に対
しては、粉末供給物は、加圧された不活性キャリヤガス
と共に噴射ノズルを使用して融着帯域に直接噴射されう
る。レーザクラッディングは視軸プロセスであるが、中
空シリンダの内面のような比較的接近しがたい領域を実
質厚さ暑さまで被覆するには特殊な光学系が使用されう
る。
シング（硬質表面肉盛り）プロセスの固有の融通性は、
被覆付着物の所望の厚さ、形状及び厚さを得るべく部品
寸法形態の大半の変動に対処することができる。単一ビ
ードは、０．０６０インチ（１．５ｍｍ）から２．００
０インチ（５０．８ｍｍ）を超える範囲の幅で付着する
ことができ、そしてクラッド付着物は任意の所要の厚さ
まで斬増的な層として被覆されうる。広い表面積に対し
ては、クラッド付着物の平行なビードが一様な被覆厚さ
を保証するために十分の重なり即ち突き合わせをもって
被覆されうる。平坦な或いは大きな曲率の表面に対して
は、被覆合金は移行するレーザビームの前方に連続的に
供給されうるが、非水平若しくは小さな曲率の表面に対
しては、粉末供給物は、加圧された不活性キャリヤガス
と共に噴射ノズルを使用して融着帯域に直接噴射されう
る。レーザクラッディングは視軸プロセスであるが、中
空シリンダの内面のような比較的接近しがたい領域を実
質厚さ暑さまで被覆するには特殊な光学系が使用されう
る。
【００１６】レーザクラッディング及びハードサーフェ
シングにより適用された被覆は、気体ー金属ーアーク
（ＧＭＡＷ）、サブマージドアーク（ＳＡＷ）及び移行
式プラズマアーク（ＰＴＡ）のような従来からの電気ア
ーク・クラッディングプロセスを使用して適用された被
覆より、主として減少せる投入熱及び低い希釈により、
金属学的に優れている。レーザ被覆は、過酷な作業環境
に置かれる部品にとって必須の、優れた機械的性質（硬
度、靭性、延性、強度）並びに向上せる摩耗、腐食及び
疲労性質を示す。更に、レーザクラッディング技術の実
施は、クロム電気メッキのような従来からの被覆方法に
替わる解決策を提供しうる。レーザクラッディング若し
くはコーティングの性質の従来からのクラッディング若
しくはコーティングに比べての優秀性は、キャビテーシ
ョン、エロージョン、粒状物衝突によるエロージョン、
高温腐食、滑り磨耗及び熱（低サイクル）疲労と関与す
る用途に対して観察された。
シングにより適用された被覆は、気体ー金属ーアーク
（ＧＭＡＷ）、サブマージドアーク（ＳＡＷ）及び移行
式プラズマアーク（ＰＴＡ）のような従来からの電気ア
ーク・クラッディングプロセスを使用して適用された被
覆より、主として減少せる投入熱及び低い希釈により、
金属学的に優れている。レーザ被覆は、過酷な作業環境
に置かれる部品にとって必須の、優れた機械的性質（硬
度、靭性、延性、強度）並びに向上せる摩耗、腐食及び
疲労性質を示す。更に、レーザクラッディング技術の実
施は、クロム電気メッキのような従来からの被覆方法に
替わる解決策を提供しうる。レーザクラッディング若し
くはコーティングの性質の従来からのクラッディング若
しくはコーティングに比べての優秀性は、キャビテーシ
ョン、エロージョン、粒状物衝突によるエロージョン、
高温腐食、滑り磨耗及び熱（低サイクル）疲労と関与す
る用途に対して観察された。
【００１７】レーザクラッディング及びハードサーフェ
シングプロセスは、クラッド上被体及び基材合金両方と
して鉄基、ニッケル基、及びコバルト基合金のすべての
組み合わせに適用可能である。
シングプロセスは、クラッド上被体及び基材合金両方と
して鉄基、ニッケル基、及びコバルト基合金のすべての
組み合わせに適用可能である。
【００１８】本発明により開発されたレーザクラッディ
ングプロセスを通して、硬質の耐磨耗性炭化物が保護上
被体における亜鉛耐性合金中に組み込まれうる。レーザ
プロセスはアーク溶着のように溶着部と最小限の希釈し
か与えず、しかも格段に少ない（溶着上被体の５％未
満）希釈しか伴わない。
ングプロセスを通して、硬質の耐磨耗性炭化物が保護上
被体における亜鉛耐性合金中に組み込まれうる。レーザ
プロセスはアーク溶着のように溶着部と最小限の希釈し
か与えず、しかも格段に少ない（溶着上被体の５％未
満）希釈しか伴わない。
【００１９】好ましい具体例において、供給原料すなわ
ち粉末は２種類の粉末を機械的に混合することにより生
成された。一方は、タングステンカーバイド（ＷＣ）及
び／又はタングステンーコバルトーカーバイド（Ｗ−Ｃ
−Ｃｏ）から成りそして他方は鉄（Ｆｅ）、ニッケル
（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、銅（Ｃｕ）及び／又はモリ
ブデン（Ｍｏ）、マンガン（Ｍｎ）、ニオブ（Ｎｂ）及
びタンタル（Ｔａ）及び／又はアルミニウム（Ａｌ）及
び／又はチタン（Ｔｉ）、珪素（Ｓｉ）及び炭素（Ｃ）
の合金である。
ち粉末は２種類の粉末を機械的に混合することにより生
成された。一方は、タングステンカーバイド（ＷＣ）及
び／又はタングステンーコバルトーカーバイド（Ｗ−Ｃ
−Ｃｏ）から成りそして他方は鉄（Ｆｅ）、ニッケル
（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、銅（Ｃｕ）及び／又はモリ
ブデン（Ｍｏ）、マンガン（Ｍｎ）、ニオブ（Ｎｂ）及
びタンタル（Ｔａ）及び／又はアルミニウム（Ａｌ）及
び／又はチタン（Ｔｉ）、珪素（Ｓｉ）及び炭素（Ｃ）
の合金である。
【００２０】好ましくは、タングステンカーバイド（Ｗ
Ｃ）及び／又はタングステンーコバルトーカーバイド
（Ｗ−Ｃ−Ｃｏ）成分は、約２０〜８０重量％、もっと
も好ましくは約４０〜６０重量％の範囲である。好まし
くは、Ｗ−Ｃ−Ｃｏ炭化物粉末中のＣｏ含有量は約１〜
１５％であり、もっとも好ましくは、Ｗ−Ｃ−Ｃｏ炭化
物粉末中のＣｏ含有量は約９〜１２％である。好ましく
は、合金の化学組成は、約１〜２５％Ｃｒ、約２〜１２
％Ｎｉ、０〜約７％Ｃｕ、０〜約５％Ｍｏ、約０．１〜
１．５％Ｍｎ、０〜約０．７％Ｎｂ及びＴａ、０〜約
１．２％Ｔｉ、０〜約２．０％Ａｌ、約０．１〜１．２
％Ｓｉ、及び、約０．０２〜０．１５％Ｃ及び残部Ｆｅ
である。但し、燐（Ｐ）や硫黄（Ｓ）のような微量の不
純物元素を除く。もっとも好ましくは、合金の化学組成
は、約１４〜１８％Ｃｒ、約３〜７％Ｎｉ、約３〜６％
Ｃｕ、約０．５〜１．０％Ｍｎ、約０．１５〜０．３％
Ｎｂ及びＴａ、約０．４〜０．８％Ｓｉ、及び、約０．
０４〜０．１０％Ｃ及び残部Ｆｅである。但し、燐
（Ｐ）や硫黄（Ｓ）のような微量の不純物元素を除く。
Ｃ）及び／又はタングステンーコバルトーカーバイド
（Ｗ−Ｃ−Ｃｏ）成分は、約２０〜８０重量％、もっと
も好ましくは約４０〜６０重量％の範囲である。好まし
くは、Ｗ−Ｃ−Ｃｏ炭化物粉末中のＣｏ含有量は約１〜
１５％であり、もっとも好ましくは、Ｗ−Ｃ−Ｃｏ炭化
物粉末中のＣｏ含有量は約９〜１２％である。好ましく
は、合金の化学組成は、約１〜２５％Ｃｒ、約２〜１２
％Ｎｉ、０〜約７％Ｃｕ、０〜約５％Ｍｏ、約０．１〜
１．５％Ｍｎ、０〜約０．７％Ｎｂ及びＴａ、０〜約
１．２％Ｔｉ、０〜約２．０％Ａｌ、約０．１〜１．２
％Ｓｉ、及び、約０．０２〜０．１５％Ｃ及び残部Ｆｅ
である。但し、燐（Ｐ）や硫黄（Ｓ）のような微量の不
純物元素を除く。もっとも好ましくは、合金の化学組成
は、約１４〜１８％Ｃｒ、約３〜７％Ｎｉ、約３〜６％
Ｃｕ、約０．５〜１．０％Ｍｎ、約０．１５〜０．３％
Ｎｂ及びＴａ、約０．４〜０．８％Ｓｉ、及び、約０．
０４〜０．１０％Ｃ及び残部Ｆｅである。但し、燐
（Ｐ）や硫黄（Ｓ）のような微量の不純物元素を除く。
【００２１】好ましくは、レーザによる粉末の融着は、
基材上にレーザビームにより形成された溶融プール中に
直接粉末を供給し、融着結合を犠牲とすることなく希釈
を最小限とするように粉末の供給とレーザ出力をコント
ロールすることにより達成される。基材は、ガルバナイ
ジング、ガルバルム（ｇａｌｖａｌｕｍｅ）及びアルミ
ナイジングラインにおいて使用される任意の合金であり
得る。
基材上にレーザビームにより形成された溶融プール中に
直接粉末を供給し、融着結合を犠牲とすることなく希釈
を最小限とするように粉末の供給とレーザ出力をコント
ロールすることにより達成される。基材は、ガルバナイ
ジング、ガルバルム（ｇａｌｖａｌｕｍｅ）及びアルミ
ナイジングラインにおいて使用される任意の合金であり
得る。
【００２２】別法として、レーザ融着は、基材上に粉末
を置くことにより為される。この融着方式は、ＷＣやＷ
−Ｃ−Ｃｏ粉末が合金マトリックスより重いからその凝
集を生じる傾向がある。この方法において、一層巾広の
０．５〜１．５”（１２．７〜３８ｍｍ）巾ないしそれ
以上のビードが、ビーム走査によりもたらしうる。
を置くことにより為される。この融着方式は、ＷＣやＷ
−Ｃ−Ｃｏ粉末が合金マトリックスより重いからその凝
集を生じる傾向がある。この方法において、一層巾広の
０．５〜１．５”（１２．７〜３８ｍｍ）巾ないしそれ
以上のビードが、ビーム走査によりもたらしうる。
【００２３】本発明とともに使用するための被覆用金属
の例としては、亜鉛及びアルミニウムの工業用純金属及
び合金を挙げることができる。本発明とともに使用のた
めの連続長の金属ストリップ或いは箔としては、低炭素
鋼、深絞り鋼、クロム合金鋼及びステンレス鋼のような
様々の鋼を挙げることができる。
の例としては、亜鉛及びアルミニウムの工業用純金属及
び合金を挙げることができる。本発明とともに使用のた
めの連続長の金属ストリップ或いは箔としては、低炭素
鋼、深絞り鋼、クロム合金鋼及びステンレス鋼のような
様々の鋼を挙げることができる。
【００２４】
【実施例】以下の例は本発明を更に説明するために提示
される。これら例は、例示目的のものであり、本発明の
範囲を制限することを意図するものではない。
される。これら例は、例示目的のものであり、本発明の
範囲を制限することを意図するものではない。
【００２５】（例１）Ｆｅ−１５．４Ｃｒ−４．５３Ｎ
ｉ−４．４Ｃｕ−０．０６７Ｃ−０．２５Ｎｂ及びＴａ
−０．８１Ｍｎ−０．６０Ｓｉ＋５０重量％（ＷＣー１
０Ｃｏ）をステンレス鋼製のスリーブ上にレーザクラッ
ドした。１４ＫＷ連続波長ＣＯ2 レーザを使用して照準
レーザビームを発生せしめ、ステンレス鋼製スリーブ上
にあらかじめ置かれた粉末を溶融しそして融着するよう
光学的に収斂しそして走査した。１．５ｍｍ厚さのクラ
ッドを被覆しそして後０．８（±０．２）ｍｍＲＡの表
面仕上げまで研磨した。レーザクラッドされたスリーブ
を連続溶融メッキガルバナイジングラインにおいて５週
間試験し、クラッドのないスリーブに対する１週間と比
較した。クラッドに認めうる磨耗は存在しなかった。
ｉ−４．４Ｃｕ−０．０６７Ｃ−０．２５Ｎｂ及びＴａ
−０．８１Ｍｎ−０．６０Ｓｉ＋５０重量％（ＷＣー１
０Ｃｏ）をステンレス鋼製のスリーブ上にレーザクラッ
ドした。１４ＫＷ連続波長ＣＯ2 レーザを使用して照準
レーザビームを発生せしめ、ステンレス鋼製スリーブ上
にあらかじめ置かれた粉末を溶融しそして融着するよう
光学的に収斂しそして走査した。１．５ｍｍ厚さのクラ
ッドを被覆しそして後０．８（±０．２）ｍｍＲＡの表
面仕上げまで研磨した。レーザクラッドされたスリーブ
を連続溶融メッキガルバナイジングラインにおいて５週
間試験し、クラッドのないスリーブに対する１週間と比
較した。クラッドに認めうる磨耗は存在しなかった。
【００２６】（例２）同様の粉末を使用して高負荷(ス
トリップ張力)ガルバナイジングラインにおけるポット
ロールスリーブにレーザクラッドを生成した。１４ＫＷ
連続波長ＣＯ2レーザを使用して照準レーザビームを発
生せしめ、光学的に収斂しそして同軸粉末供給ノズルを
通して照射した。粉末はステンレス鋼製スリーブ上にレ
ーザビームにより形成された溶融プールに直接供給し
た。スリーブに１．１ｍｍ厚さのクラッドを被覆しそし
て後０．８（±０．２）ｍｍＲＡの表面仕上げまで研磨
した。スリーブは３週間持続した。これとは対照的に、
クラッドを有しないスリーブは５日しかもたなかった。
トリップ張力)ガルバナイジングラインにおけるポット
ロールスリーブにレーザクラッドを生成した。１４ＫＷ
連続波長ＣＯ2レーザを使用して照準レーザビームを発
生せしめ、光学的に収斂しそして同軸粉末供給ノズルを
通して照射した。粉末はステンレス鋼製スリーブ上にレ
ーザビームにより形成された溶融プールに直接供給し
た。スリーブに１．１ｍｍ厚さのクラッドを被覆しそし
て後０．８（±０．２）ｍｍＲＡの表面仕上げまで研磨
した。スリーブは３週間持続した。これとは対照的に、
クラッドを有しないスリーブは５日しかもたなかった。
【００２７】本発明の好ましい具体例と考えられるもの
について示しそして記載したが、本発明の精神から逸脱
することなく形態や細部について様々の変更がなし得る
ことを理解されたい。
について示しそして記載したが、本発明の精神から逸脱
することなく形態や細部について様々の変更がなし得る
ことを理解されたい。
【００２８】
【発明の効果】溶融メッキ浴の浴中ロールにおける支承
体、スリーブ及びブッシュの使用寿命を延長することに
成功した。
体、スリーブ及びブッシュの使用寿命を延長することに
成功した。
Claims (3)
- 【請求項１】 溶融金属被覆浴中の浴中ロールにおける
浴中ロールにおける支承体、支承スリーブ及びブッシュ
のための耐摩耗性被覆であって、レーザ溶融した炭化タ
ングステン含有上被体を含む耐摩耗性被覆。 - 【請求項２】 炭化タングステン複合体が炭化タングス
テン及び／又は炭化タングステンーコバルトと、鉄、ニ
ッケル、クロム、銅及び／又はモリブデン、マンガン、
ニオブ及びタンタル及び／又はアルミニウム及び／又は
チタン、珪素、及び炭素並びに随伴する不純物元素を含
む供給材料をレーザにより溶融することにより生成され
る請求項１の耐摩耗性被覆。 - 【請求項３】 合金の化学組成が、約１０〜２５％Ｃ
ｒ、約２〜１２％Ｎｉ、０〜約７％Ｃｕ、０〜約５％Ｍ
ｏ、約０．１〜１．５％Ｍｎ、０〜約０．７％Ｎｂ及び
Ｔａ、０〜約１．２％Ｔｉ、０〜約２．０％Ａｌ、約
０．１〜１．２％Ｓｉ、及び、約０．０２〜０．１５％
Ｃ及び残部Ｆｅである（但し、微量の不純物元素を除
く）請求項２の耐摩耗性被覆。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/978738 | 1997-11-26 | ||
| US08/978,738 US6037287A (en) | 1997-11-26 | 1997-11-26 | Laser clad pot roll sleeves and bushings for galvanizing baths |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11229103A true JPH11229103A (ja) | 1999-08-24 |
| JP3502281B2 JP3502281B2 (ja) | 2004-03-02 |
Family
ID=25526352
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33398298A Expired - Fee Related JP3502281B2 (ja) | 1997-11-26 | 1998-11-25 | ガルバナイジング浴のためのレーザクラッドされたポットロールスリーブ及びブッシュ |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6037287A (ja) |
| EP (1) | EP0919638B1 (ja) |
| JP (1) | JP3502281B2 (ja) |
| AT (1) | ATE218168T1 (ja) |
| AU (1) | AU9414398A (ja) |
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| CA (1) | CA2254700C (ja) |
| DE (1) | DE69805593T2 (ja) |
| ES (1) | ES2174378T3 (ja) |
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