JPS58113369A - 溶射用粉末材料およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は金属材料の表面に溶射皮膜を形成するための溶
射用粉末材料に関し、特に緻密で均一な溶射皮膜を効率
良く得るためのモリブデン系金属粉末材料に関するもの
である。

金属材料の表面に異種金属、セラミックあるいはこれら
の複合材料を溶射して皮膜を形成させ、材料特性を向上
させる方法が一般におこなわれている。溶射材料として
はその皮膜に要求される特性に応じて種々のものが使用
されるが、耐熱性、耐蝕性、耐摩耗性を要求される部分
には、モリブデンやフェロモリブデン等のモリブデン系
金属が使用されている。モリブデン系金属の溶射材料は
ワイヤーや粉末に加工して使用されている。

従来、粉末のモリブデン系溶射材料は母材を粉砕分級な
ど、の手段を用いて、一定の粒子径の範囲に調整して使
用している。

しかしながら、モリブデン系金属は脆いため粉砕工程で
過粉砕され、目的粒度以下の微粉末が多量に発生し、製
品歩留が７０ｑ６以下ときわめて低い。

モリブデンのような高価な材料では不要粒度の発生はコ
ストアップの原因となるので、極力さけねばならない。

またある粒度市にシャープに分級しても、個々の粒子に
着目してみると粒子の大きさ、形状、見掛密度が異なり
、溶射後の皮膜特性が一定せず、溶射歩留りも安定しな
いという欠点を有する。

溶射工程では溶射材料粉末を小さなノズルを通じて噴出
させるので、粉末特性が安定したものを１使用しないと
、円滑な操作が困難となる。

また、個々の粒子の大きさが異なると受熱量も異なり、
粒子の溶解が一様でなくなるので、得られる皮膜も均一
なものとならない欠点を有する。

さらに、モリブデンは常温において大気中でも酸化が進
むので、通常の粉砕法で“は酸化物が生成し、このよう
な溶射材を使用してできた溶射皮膜は均一な皮膜となら
ない欠点を有する。

本発明はこれらの欠点を解消し、均質な溶射皮膜を得る
ための、溶射に適したモリブデン系金属粉末を安価に提
供することを目的とする。

本発明の溶射材料は金属モリブデンまたは低炭素７エロ
モリブデンを４０ミクロン以下、好ましくは２０ミクロ
ン以下の微粒子に破砕し、得られた微粒子に完全分解型
有機バインダー門扉えて１０〜１５０ミクロンに造粒し
、さらに非酸化性雰囲気中で７００〜１０５０℃の温度
で焼結し、このようにして得られたモリブデン系溶射用
粉末は酸化物がきわめて少く、粒子の形状や大きさが均
一なので溶射効率が高く、得られた溶射皮膜は緻密で均
質となり、強固な付着力を有するものとなる。

本発明の溶射材料は燃焼ガス溶射およびプラズマ溶射に
使用される。モリブデン系金属としては市販の金属モリ
ブデン又はモリブデン６０係以上を含み炭素０１１０チ
以下の低炭素フェロモリブデンが使用できる。　高炭素
フェロモリブデンはカーバイトを含むので、皮膜の潤滑
特性、耐摩耗性において好ましくない。母材団塊はまず
４０ミクロン以下に微粉砕する。造粒性を良くするには
２０ミクロン以下に微粉砕することが望ましい。

次いで得られた微粒子を溶射に適した１０〜１５０ミク
ロン、好ましくは２０〜１０５ミクロンに造粒する。１
０ミクロン只下では飛散して皮膜形成に寄与せず、溶射
効率を悪化させる。１５０ミクロン以上の粗大粒子は溶
融が遅くなり、未溶融粒子として皮膜中に存在し皮膜特
性を劣化させる。

造粒にはポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ｙＦ：リエ
チレングリコール、エチルセルロース、カルボキシルメ
チルセルロース（ＣＭＣ）、コーンスターチなどの焼結
温度において完全に分解揮散する完全熱分解型有機バイ
ンダーを使用し、転勤、流動、噴霧乾燥等の手段を用い
ておこなう。有機バインダーが残留するとモリブデンの
カーバイトを形成するので、焼成過程の温度領域で完全
に散逸するものを使用する。

たとえば転勤造粒でＰＶＡを使用する場合は。。

５チ水溶液を用いると良い。１チ以上の高濃度溶液では
水溶液の粘度が高すぎ造粒しにくい。また噴霧造粒の場
合はスラリー粘度が１２０〜１５０センチポアズになる
ようＰＶＡを、添加すればよい。

これにより組成変化をもたらすことなく目的とする粒径
の粉末を得ることができる。また目的粒径以外のものけ
再度粉砕工程へ戻せば収率良く目的粒径にすることがで
きる。

次に造粒によって得られた二次粒子はバインダーの分解
除去、粉砕分級工程で生じた酸化物の除去、焼結による
粒子強度確保を目的として、非酸化性雰囲気中で焼結す
る。非酸化性雰囲気としては還元性雰囲気、好ましくは
水素雰囲気、不活性雰囲気、真空雰囲気が利用できる。

不活性雰囲気、真空雰囲気の場合は酸化物の還元除去よ
りもむしろ酸化モリブデンの昇華による純度向上が達成
される。

処理温度は７００℃〜１０５０℃、好ましくは８５０℃
〜１０００℃で、処理時間は３０分以上必要である。７
００°Ｃ以下では還元、昇華共充分でなく、得られる粒
体の強度も充分でないので、溶射の際微粉末に分解して
しまい、溶射効率が低下する結果となる。　また未分解
有機バインダーの残留が懸念されるので、７００℃以下
は好ましくない。

１０５０℃以上の温度では粒子が相互に融着してしまう
ので、希望する粒子径の粉末が得られない。

以上のような方法によって得られた金属粉末は、粒子の
形状が球状に近く流動性がきわめて良い。

また酸素含有量は０．５％以下となる。

さらにこの粉末を使用してプラズマ溶射した場合得られ
た溶射皮膜は緻密で付着力に優れ、溶射効率も８０チ以
上の高率になる。

また上記の方法による場合、製品収率は９０％以上とな
り、きわめて経済的である。

次に本発明を実施例を示して説明する。

実施例　１ 純度９９チ以上の毎リプデンを竪形ミルで２０ミクロン
以下、平均粒子径（Ｄ５０）　　で７〜８ミクロンに粉
砕した。その粉砕物１００部に対しバインダーとしてポ
リビニルアルコール５部を添加し、さらに水１００部を
混合攪拌しスラリー化したのち、スプレー・ドライヤー
にてマイクロペレット化した。　その際得られた粒子は
ほぼ球状を呈し、その大きさはほぼ２０〜１０５ミクロ
ン、正確には２０ミクロン以下５％、１０：Ｓミクロン
以上３チであり、収率はフィード量に対し９６％であっ
た。この粒度分布でも溶射材料としてそのまま使用でき
るが、念のため得られた二次粒子を３０〜１０５ミクロ
ンの範囲に分級した。

次いでこの二次粒子を水素気流中で９５０℃で２時間焼
成した。酸化物の還元とバインダーの揮散のためには７
００℃で充分であるが、二次粒子の強度をもたせるため
、９５０°Ｃ２時間が最適であることが実験の結果判明
した。温度が１１００℃以上になると二次粒子同志の焼
結が始まるので注意を要する。焼成処理した二次粒子は
さらに１０５ミクロジのフルイを通過させ、溶射用の粉
末材料を得た。

一方比較のため従来品として金属モリブデンを粉砕し、
３０〜１０５ミクロンに分級して得た粉末を使用した。

これらの粉末の特性を表−１に示す。

表−１ （１）見掛密度はＪＩＳ　　Ｚ−２５０４に従って測定
。

（２）流動性はＪＩＳ　　Ｚ−２５０２に従って測定。

表−１から本発明材料は製品歩倣がきわめて高く、フル
イ上、フルイ下はスラリーに戻せば再使できるので、実
質的に９５チ以上に達する。粒子の形状はほぼ球状を呈
し流動性の良い粉末となる。

さらに見掛密度が低いのは細かい一次粒子を二次粒子に
造粒しているためである。また酸素含有量もきわめて低
くすることができる。

次に、これらの材料をプラズマ溶射し、溶射特性とＳＳ
母材表面に生成した溶射皮膜特性を調べた。プラズマ溶
射条件は３５Ｖ、８００Ａであった。　その結果を表−
２に示す。

表−２ （１）溶射効率とは母材への付着率である。

（２）皮膜硬さはマイクロビッカース硬度計により２０
０，１ｉｌＸ１５秒で測定。

表−２より本発明による粉末材料を使用すると溶射効率
が高く、緻密な皮膜が得られることが判明した。このよ
うな皮膜が得られる要因としては、細かい一次粒子を凝
集させて作った造粒物であり、粒子形がほぼ球状で大き
さもそろっているためである。このため粉体の流れが均
一となり、個々の単一粒子に着目した場合、受熱面積が
大きく溶解速度も均一となり、かつ酸素含有量も少いの
で均質な皮膜が得られる。

実施例　２ Ｍｏ：６３．２％、Ｃ：０．０１％　Ｆｅ：残りからな
る低炭素フェロモリブデンを実施何人と同様にして粉末
材料を得た。　比較のため従来品としである粉砕して３
０〜１０５ミクロンに分級して得た粉末を使用して、実
施例１と同じ条件でプラズマ溶射し、皮膜特性を比較し
た。

粉末特性を表−３に示す。また皮膜特性を表−４に示す
。

表−４ このように本発明によるときは製品歩留が高く、皮膜特
性のすぐれた溶射皮膜が効率良く得られる。

手続補正書（方式） 昭和５７年５月ど日 特許庁長官　島　１）春　樹　殿 １、事件の表示 昭和Ｉ年特許願第２０９９１６号 ２、発明の名称 溶射用粉末材料およびその製造方法 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住所　東京都港区芝大門−丁目１３番９号名称　（２０
０）昭和電工株式会社 代表者　岸本泰延 ４、代理人 居所　東京都港区芝大門−丁目１３番９号正ｉ゛１； ｊ由１゜ ：１：）ハ「 昭和５７年４月ｎ日（発送日） ６、補正の対象 、明細書の「発明の名称」の欄　、ト二；届）、７、補
正の内容 明細書第１頁の発明Ω名称が［溶射用粉末材料およびそ
の製造法」とあるのを「溶射用粉末材料およびその製造
方法」に訂正する。

）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属モリブデンまたは７工ロモリブデン微粒子の
   焼結体からなることを特徴とする溶射用粉末材料。
2. （２）金属モリブデンまたはフェロモリブデンを４０ミ
   クロン以下に微粉砕し、この微粉末に熱分解型有機バイ
   ンダーを添加して１０〜１５０ミクロンに造粒し、得ら
   れた造粒物を非酸化性雰囲気中で７００℃〜１０５０℃
   の温度範囲で焼結することからなる溶射用粉末材料の製
   造方法。