JPH11302820A - 硫酸塩で封孔処理をした溶射被覆部材の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ごみ発電用ボイラチューブ及び部材の高温耐
食性や耐摩耗性を改善すること。 【解決手段】 金属製基材の表面に形成した溶射皮膜
に、硫酸塩を主成分とする溶液またはスラリーを用いて
封孔処理を行う、またはその封孔処理の後に加熱処理を
行う方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、耐高温腐食性及び
耐摩耗性に優れた溶射被覆部材の製造方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】ごみ発電プラントでは、発電効率の向上
を目的として高温高圧化が進められているが、これに伴
いボイラ部材の高温腐食環境が過酷化するため、ボイラ
チューブや部材などの腐食劣化が問題となっている。こ
のごみの中には、木材，紙，プラスチック等の可燃物の
他、さまざまな物質が不均一に混在しており、そのため
ごみ燃焼炉燃焼ガスは一般の化石燃料（重油，石炭等）
に比べてＨＣｌ等の腐食性ガス成分及び燃焼飛灰（ダス
ト）を多く含んでいる。この堆積するダストの中には金
属酸化物、高濃度のアルカリ（Ｎａ，Ｋ等），アルカリ
土類（Ｃａ等），重金属（Ｐｂ，Ｚｎ等）の塩化物，硫
酸塩が含まれている。これら混合塩の共晶反応により、
灰の融点が下がるため、融点以上で使用される高温部材
の腐食速度は大きく増加する。その中でも金属塩化物の
融点は硫酸塩の融点より低いものが多く存在する。表１
に金属塩化物の融点と硫酸塩の融点を示す。

【０００３】

【表１】

【０００４】金属塩化物は、ごみの燃焼環境中では融点
が低いため、常に溶融状態で存在し腐食反応性が強く、
焼却プラントを構成する金属材料を激しく腐食させる。
また、金属塩化物は蒸気圧が高く、容易に昇華するため
保護皮膜が生成されないことも要因である。これに対し
て、硫酸塩は同種の金属でも金属塩化物から硫酸塩に変
化すれば融点が高くなり、焼却プラントを構成する金属
材料に付着したとしても固相状態であるため、腐食反応
は極めて遅く腐食速度は無視できる程度になる。このこ
とから、ごみ燃焼雰囲気中のボイラチューブ及び部材の
腐食は、雰囲気中に含まれるＨＣｌ，Ｃｌ_２等による高
温腐食及び付着灰中に含まれる低融点塩化物の溶融塩腐
食の要因が大きく、特にハロゲンガスの金属塩化物の高
温腐食が最も激しいことが分かる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述の如く、従来のご
み発電プラントでは、主として高温腐食のため蒸気温度
の高温高圧化を望めないのが現状である。本発明は、従
来のごみ発電プラントにおける上記の問題点を解決し、
予め基材に溶射した溶射皮膜に腐食反応を抑制する硫酸
塩を含浸させておいてハロゲンガスや金属塩化物による
溶融塩腐食に対して耐食性と耐摩耗性を向上させる方法
を提供することを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、金属製基材の表面に形成した溶射皮膜
に硫酸塩を主成分とする溶液又はスラリーを用いて封孔
処理をする方法、及びその封孔処理をした後に加熱処理
をする方法を採用し、耐高温腐食性及び耐摩耗性に優れ
た溶射被覆部材を製造するものである。

【０００７】本発明の封孔処理に用いる硫酸塩の溶液及
びスラリーは、Ｎａ_２ＳＯ_４，Ｋ_２ＳＯ_４，ＺｎＳ
Ｏ_４，Ａｌ（ＳＯ_４）_３，ＭｇＳＯ_４，ＣａＳＯ_４，Ｂ
ａＳＯ_４，ＮｉＳＯ_４，Ｃｒ_２（ＳＯ_４）_３，ＣｏＳＯ
_４，ＰｂＳＯ_４，ＳｎＳＯ_４などを主成分とする少なく
とも１種類以上を組み合わせたものである。本発明によ
る封孔方法は、ハケやローラによる塗布でもよく、また
は浸漬や真空浸漬でもよい。

【０００８】本発明で使用する溶射は、プラズマ溶射，
高速フレーム溶射，アーク溶射，ガス溶射等の方法が適
用される。また、溶射材料は、セラミック，金属及びそ
の合金，サーメット等を用いる。その溶射材料の形態
は、粉末，ワイヤー等である。上記溶射方法により種々
のポーラスな皮膜を作成することが出来る。例えば、ア
ーク溶射方法では、溶融したワイヤーを材料表面上に吹
き付けるための空気量を変化させたり、プラズマ溶射方
法では、材料表面と溶射ガンとの距離を変化させること
で各々気孔率の異なるポーラスな溶射皮膜を形成するこ
とが出来る。

【０００９】本発明は、このポーラスな溶射皮膜を利用
してその皮膜上及び皮膜内に硫酸塩の溶液及び又はスラ
リーを含浸する封孔処理を施す、またその封孔処理後に
加熱処理を施すことで耐高温腐食性や耐高温耐摩耗性等
の耐久性を向上させることが出来る。この溶射皮膜の積
層仕様は１層でも２層以上でもよい。加熱処理は、大気
中，不活性ガス中または真空中で処理するものとする。
この加熱処理を行うことで、溶射皮膜と硫酸塩による封
孔処理の密着力と緻密性を高めることが出来る。また、
この加熱処理は溶射皮膜自体を緻密にすることが出来、
耐摩耗性の向上も付加出来る。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１に硫酸塩で封孔処理をした溶
射皮膜の断面を示す。図中１は溶射皮膜、２は硫酸塩、
３は基材を示す。硫酸塩の封孔処理効果を確認するため
に溶射皮膜の高温腐食を行った。表２に試験条件、表３
に高温腐食試験条件を示す。試験ピースは下層にハステ
ロイＣ、上層にアルミナ／５０Ｎｉ５０Ｃｒ（ブレンド
品）でプラズマ溶射したものを作成した。溶射は試験ピ
ース全面に行った。封孔方法は浸漬法（１時間）で行っ
た。加熱処理については、封孔剤（ＭｇＳＯ_４，ＣｕＳ
Ｏ_４）で封孔処理した後、６００℃，１時間で行った。
腐食試験はるつぼ試験法により、試験ピースを腐食灰の
中に埋め込み、表３に示す腐食条件で電気炉内で処理を
行った。評価方法は腐食試験前後の重量差、腐食試験後
の試験ピースの外観観察及び断面分析（ＳＥＭ，ＥＰＭ
Ａ）で行った。この試験ではＳＵＳ３０４の基材を比較
材とした。

【００１１】

【表２】

【００１２】

【表３】

【００１３】表４に高温腐食試験結果を示す。その結
果、アルミナ／５０Ｎｉ５０Ｃｒ溶射皮膜をＭｇＳＯ_４
で封孔処理したものは、何も封孔処理をしていないアル
ミナ／５０Ｎｉ５０Ｃｒ溶射皮膜よりも腐食が抑制され
ているのが認められた。これにより、溶射皮膜の硫酸塩
による封孔処理は、腐食抑制の効果があることが確認出
来た。

【００１４】

【表４】

【００１５】

【発明の効果】以上述べてきたように本発明方法によれ
ば、高温腐食環境の激しいごみ発電プラントなどの発電
効率の向上（高温高圧化）や機器寿命の延伸に対して優
れた耐高温腐食性と耐摩耗性の耐久力を発揮することが
出来るという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】硫酸塩で封孔処理した溶射皮膜の断面説明図で
ある。

【符号の説明】

１ 溶射皮膜 ２ 硫酸塩 ３ 基材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 謙一 福岡県粕屋郡粕屋町大字仲原2804−１山田 金属防蝕株式会社内 (72)発明者 入江 政信 福岡県粕屋郡粕屋町大字仲原2804−１山田 金属防蝕株式会社内 (72)発明者 水戸 芳一 福岡県粕屋郡粕屋町大字仲原2804−１山田 金属防蝕株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属製基材の表面に形成した溶射皮膜上
   に、硫酸塩を主成分とする融液及び又はスラリーを塗布
   若しくはスプレーして、溶射皮膜上及び溶射皮膜内部に
   硫酸塩を含浸させる封孔処理を行うことを特徴とする耐
   高温腐食性と耐摩耗性に優れる複合溶射被覆部材の製造
   方法。
2. 【請求項２】 金属製基材の表面に形成した溶射皮膜
   を、硫酸塩を主成分とする溶液及び又はスラリーに浸漬
   若しくは真空浸漬をして、溶射皮膜上及び溶射皮膜内部
   に硫酸塩を含浸させる封孔処理を行うことを特徴とする
   耐高温腐食性と耐摩耗性に優れる複合溶射被覆部材の製
   造方法。
3. 【請求項３】 封孔処理をした後、その溶射被覆部材に
   加熱処理を施すことを特徴とする請求項１又は２に記載
   の耐高温腐食性と耐摩耗性に優れる複合溶射被覆部材の
   製造方法。