JPS60110866A - 高い付着速度で塗布される耐摩耗性及び耐食性コーテイング - 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】 技術分野 本発明は耐摩耗性及び耐食性コーティング及び該コーテ
ィングの製造方法に閃する。よシ詳細には、本発明は改
良された強度及びタフネスを廟する新規なＷ−Ｃｏ−Ｃ
ｒ−Ｃコーティング系統に関する。

背景技術 保れた耐摩耗性と耐食性の両方が要求される用途におい
てはＷ−Ｃｏ−Ｃｒ−Ｃのコーティングが使用されてい
る。とれものコーティング用の代表的な組成物は、コバ
ルト約８〜１０重量％と、クロム約３〜４１Ｑ　ｔ￥％
と、炭素約４．５〜５．５重量％々二、グスア：／ と、残りの？チ＋ヤとから成る。これらのコーティング
は種々の支持体、例えば鉄基材合金支持体に公知の熱吹
付は技法を用いて塗布して良好な結果を得ることができ
る。かかる技法は、例えに１米国特許２．７１４．５６
５号及び同２．９５０．８６７号に開示されるデトネー
ションガン（Ｄ−ガン）イリ着、米国性＃’ｒ２．ａ　
５８，４１１号及び同へ０１４４４７けに開示されるプ
ラズマアーク溶射、その他のいわゆる「高速」プラズマ
、又は「超高速」燃焼吹付はプロセスを包含する。

Ｗ−Ｃｏ−Ｃｒ−Ｃのコーティングは過去１０年又はそ
れ以上にわたって多くの工業用途において用いられてき
て良好な結果を得てきたが、優れた強度と耐摩耗性とを
有する更に良好なコーティングに対する要求が今までに
増大している。

また、これらのコーティングを従来可能な付着速度よシ
も速い付着速度で付着し、それによって支持体を一層経
済的に塗布することが望ましい。

しかし、速い付着速度に関する問題は、高い残留応力が
コーティング内部に蓄積する傾向にあるということであ
った６コーテイングがこれらの応力に耐える十分に高い
強度を有していない場合には、コーティング祉割れかつ
破砕さえする。

本出願と同日に出願されかつ本出願と共通の酬受入に両
波されたジエー、イー、ジャクソン（Ｊ。

Ｈ，Ｊａｃｋｓｏｎ）　等の同時係属米国出願第号（特
願昭　号）に、高含量のコバルトを含有しかつ改良され
た強度を有する新規なＷ−Ｃ０−Ｃｒ−Ｃ系統が開示さ
れている。これらのコーティングは、例えに１１石油化
学工業においで、腐食性の高い流体を高い液圧下で取ル
扱うゲート弁で使用するのに理想的に適している。これ
らのコーティングは、速い付着速度の結果として発止す
る高い残留応力に耐える程に十分にタフでかつ強力であ
るが、コーティングの耐摩耗性は慣用のコーティングの
耐摩耗性に過ぎない。

一般に知られているように、Ｗ−Ｃｏ−Ｃｒ　−Ｃのコ
ーティングは耐摩耗性をｗ、Ｇｏｌｃｒの存在から得て
いる。他方、耐食性杜クロムの存在から誘導される。実
際、クロム含量は、耐食性のために曲常要求される量と
コーティングの耐摩耗性及び機械的性？ｊをそこなうか
或は減少する鍬との間の折衷であＺ、。

発明の要約 本発明によれｔａ：、麩＜べきことに、予想に反して、
一層高いクロム含量を炭素及びコバルトの含ｈｔと摘当
にバランスさせて用いるならば、摩耗率が低くかつずっ
と高い付着速度で深割れやスポーリングすること無く付
着させる仁とのできる改良されたコーティングを達成す
る仁とができることを今見出した。

本発明によるコーティング組成物は本質的に、コバルト
約４．０〜約１０．５重量％と、りｐム約５．０〜約１
１．５重量％と、炭素約＆０〜約５．０重量％と、残り
のタングステンとから成る。

好適な実施態様の説明 本発明のコーティングは、任意の慣用熱吹付は技法を用
いて支持体に塗布することができる。コーティングを塗
布する好ましい方法は、デトネーションガン（Ｄ−ガン
）付着によるものである。

代表的なり一ガンは、本質的に、長さ数フィートで内径
約１インチ（２，ｓ　ｃＩｎ）の水冷バレルから成る。

実施する場合、酸素と燃料ガス、例えはアセチレンとが
特定の比（通常、約１：１）の混合物を、塗布すべき粉
末の装入量と共にバレルに供給する＠次いで、ガスを点
火ずればデトネーション波が粉末を約２４００　ｆｔ７
秒（７５０ｍ／秒）に加速し、しかも粉末を融点近く又
はそれ以上に加熱する。粉末がバレルを出た後に、窒素
のパルスカハレルをパージして系を次のデトネーション
のために準備する。次いで、サイクルを１秒に数回繰ル
返す。

Ｄ−ガンは各デトネーションについて支持体にコーティ
ングの円を付着させる。コーティングの円は直径約１イ
ンチ（７５ｍｍ　）で厚さ１万分の数インチ（ミクロン
）でおる。コーティングの各々の同番ま個々の粉末粒子
に相当する多数の重なシ合う徽細な平板（スプラット）
から成る。重なシ合う平板は互いに及び支持体にかみ合
いかつ機械的に結合してそれらの界面において実質的に
合金しない。コーディング付着における円の配置を厳密
に制御してＩＪ−な厚さの平滑なコーティングを付着さ
せ、支持体の加熱と塗布コーティングにおける夕０留１
＋ｔ−力とを最小にする。

本発明のコーティングを製造するのに使用する粉末は、
所定の組の付着パラメーターを用いて所望の１、テ有の
コーディング組成物を達成するように選ぶ。１）−ガン
プロセスにおいて用いる酸素−燃料ガス混合ｖｌ比を約
１．０に保つのが好ましい。Ｄ−ガンについてその他の
操作条件を用いることも１’ｆ　ｆ’ｉｆ：であり、か
つ史に粉末組成物を適宜に刺部するならば所Ｂ＋のコー
ティング組成物を得ることができる。その上、その他の
粉末組成物をその他の熱吹伺り＜’！′、、布装置６．
に用いて付着の間の組成変化を補って本発明の所望のコ
ーティング組成物を得ることができる。

本発明に従ってコーティングを塗布するＤ−ガンに用い
る粉末は、鋳−造及び破砕粉末が好ましい。

しかし、その他の粉末形、例えば焼結した粉末を使用す
ることもできる。通常、粉末の大きさは約−３２５メツ
シユにすべきである。その他の製造方法によって製造し
、かつその他の大きさの分布を有する粉末を、該粉末が
特有の吹付は装置及び／又は大きさに一層適している場
合にはその他の熱吹付は付着技法によシ、本発明に従っ
て使用することができる。

本発明に従ってコーティングを付着させる代表的な粉末
組成物は、本質的にコバルト約８．０〜約１１．０重量
％と、クロム約８．０〜約１１，０重量％と、炭素約４
．０〜約５．５型録％と、残シのタングステンとから成
る。炭素の内のある程度は、例えは約１０重量％以下の
未結合炭素であってよく、これは付着プロセスにおいて
失われ得る。ｍ素と燃料ガス（例えば、アセチレン）の
両方の供給速度をこの粉末に合わせてオキシ−燃料ガス
比的ｔｏにすべきである。これは従来技術の慣用コーデ
ィングを何着させるのに用いられてきたのと同じ比であ
る。

代シに、本発明のコーティングは、プラズマアーク俗射
或はその他の熱吹付は技法によって支持体に塗布するこ
とができる。プラズマアーク溶射プロセスにおいて、非
消耗性電極−とそれと間隔を１ｉ’ｉいて並べる第２の
非消耗性電極との間に電気アークを確立させる。ガスが
アークを含有するようにガスを非消耗性電極に接触させ
て通す０アーク含イＪガスはノズルで絞られて熱含量の
高い流出流となる。粉末コーティング材料を熱含量の高
い流出流ノズルの中に注入して被覆されるべき表面上に
付着させる。上記の米国特許２．８５８．４１１号に記
載されているこのプロセスは、強固で、密な、支持体に
密着した付着コーティングを作る。また、塗布コーティ
ングは不規則な形状の微細な平板又は薄片が互いにかつ
また支持体にかみ合わされ（１ｙｌｔｅｒｌｏｃｋｅｄ
　）かつ機械的に結合されて成る。

本発明においてプラズマアーク溶射プロセスを用いてコ
ーティングを塗布するそれらの場合では、アークトーチ
に供給する粉末は、塗布したコーティング自体と本質的
に同じ組成を有する。しかし、ある種のプラズマアーク
或はその他の熱吹付は装置の場合では、組成のある程度
の変更が期待され、このような場合には粉末組成物を適
宜に調節して本発明のコーティング組成物を達成するこ
とができる。

本発明のコーティングは、はとんど全ての型の支持体、
例えば鉄又はスチール等の金属支持体、或は、例えは炭
素、グラファイト又はポリマー等の非金属支持体に塗布
するととができる。種々の環境において用いかつ本発明
のコーティング用支持体としてシつばに適した支持体材
料のいくつかｆ）例１ｄ、、例ｊ＃−１’、スチール、
ステンレススチール、鉄基側合金、ニッケル、ニッケル
基材合金、コバルト、コバルト基材合金、クロム、クロ
ム基材合金、−チタン、チタン基材合金、アルミニウム
、アルミニウム基材合金、銅、銅基材合金、耐熱金属、
耐熱金属基材合金を包含する。

本発明のコーティングの組成は上に示した範囲内で変わ
シイ０るが、好適なコーチインク組成物は、本質的に、
コバルト約５．５〜約７５重量％と、クロム約５５〜約
７５重量％と、炭素約６．０〜約５０重ｆｔｔ％と、残
シのタングステンとから成る。

本発明の実施において、コバルト対クロムは約１：１で
あるのが好ましい。

本発明のコーティングの微細構造は極めて複雑であって
クコ全には理解されない。しかし、粉末とコーチインク
組成物の両方の主相及び不和（ｍｌｎｏｒｐｈｇｓｅ　
）のいくづかは、本η的に３つの技法：（１）Ｘ線回Ｉ
Ｊｒ　ｚ　（２）金屈組織学、（３）走査電子顕微鏡検
査法（’　Ｓ　Ｉ（Ｍ　）を用いて同定した。Ｘｉ回折
は相を同定して相の容積微の推定値を与える。しかし、
少量で存在する相のいくつかけ）１１回折によっては観
測されない。以下の相をＸ線回折によって同定した： 粉末 主：　Ｗ２　Ｃ 小二六面体ＷＣ，ＣｏＷＢＣ コーティング 主：Ｗ、Ｃ 小：立方体ＷＣ、 本発明のコーティングは従来技術の慣用のコーティング
に比べて改良された強度及び耐摩耗性の両方を示す。本
発明のコーティングは改良された強度の故に、腐食性の
高い流体（例えば、塩化１勿、−酸化炭素、二酸化炭素
、硫化水素、）（ナジウム塩等を含有する溶液）を適度
に高い液圧下、典型的には約１０，０００　ｐｓｌ　（
７００に９／ｄ）、及び２’００　？　（９５°Ｃ）を
越える温度で取扱う井戸サービス装置に使用するゲート
弁に用Ｘ／）るのに完全に適している。従来、慣用のコ
ーティングは、多くは引張強度が比較的に低いために、
これらの条件下で役に立たなかった。

これらの破壊の機構は以下の通シであると考°えられる
：高圧及び十分に高い温度におし１ては、ツノ１圧流体
はコニティングの厚さをゆつくシ拡散して通ってコーテ
ィングの多孔の中に蓄積する。この段階の間、コーティ
ングは圧縮状態にあシ、かつ周囲圧に極めて良く耐える
。所定の時間後、多孔内の圧力は周囲圧に等しい値に達
し、流体の内方向への拡散は停止する。圧力が維持され
る限ルは、コーティングは何ら異常な圧力を受けない。

しかし、−担周囲圧が解放されるならば、多孔内の圧力
はもはや周囲圧とバランスしない。多孔内の加圧流体が
コーティングの４に拡散して出る間もなく、コーティン
グはそれ自体の内から応力を加えられるか或は荷重を加
えられる。コーティングの内部の特定荷重がコーティン
グの破断応力を′越えるならば、コーティングはコーテ
ィング内部から外方向に破壊する。

高圧及び高温を受けるゲート弁に対する゛きびしい要件
を満）■４するためには、耐摩耗性や耐食性等のゲート
弁コーディングに対する通常の要件を全て保持しながら
更に一層強力なコーティングを提供することがどうして
も必要である。

代表的には１、タングステンカーバイド、コバルト又は
ニッケル、クロムを含有するコーティングは、上述の型
の破壊に対し低い抵抗力を示し、かつ界面から外方向に
液圧による荷重を加えられた場合には低い強度を示した
。しかし、これらのコーティングは良好な耐摩耗及び耐
食性を示してきた。他方、タングステンカーバイドとコ
バルトとを含有する゛がクロムの無いコーティングは、
高い内圧を受ける際に良好な耐破壊性及び高い強度を示
してきた。しかし、これらのコーティングは、クロムを
欠くために、耐食性をほとんど或は何ら備えていない。

コーティングにクロムを添加すれば耐食性を増大させる
ことができるが、コーティングが高い内圧を受ける際に
′ｒｌ！壊する点にまでコーティングの強度を低下させ
ることを犠牲にする。

本発明のコーティングは、従来技術を越える顕著でかつ
予想されない改良を示す。コーティングは、十分なりロ
ムを加入して耐食性を付与するにかシでなく、十分なコ
バルト、タングステン、炭素を適当な相対的割合で加入
して従来のコーティングのタフネス及び強度の５０％の
向上を与え、同時に耐摩耗性を大きく低下させない。強
度及び耐摩耗性が改良される正確な理由は明白には理解
されないが、改良された強度及び耐摩耗性社化学変化及
びそれに伴うコーティング内の相変化から生ずるものと
考えられる。

本発明Ｆｉ改良された強度及び耐摩耗性に加えて、コー
ティングを支持体に従来可能な付着速度よシも辻いイ１
着？１．！疫で深割れ或は破砕することなく塗布するこ
とができるという利点を提供する。このこと社、当然本
発明のコーティングがコーティングを速い速度で付着さ
せる際に生ずる高い残留応力の蓄積に耐える程に十分な
強度を有することによって可能になる。？ｔ６い付着速
度を用いるととは、装Ｗ′喀及び作業者の要する時間を
短くすることから、コーティングを製造する費用を相当
に低減させる。

本発明の別の利点はコーティングが平滑な「付着したま
ま」の表面を示すことてあシ、これは従来技術のコーテ
ィングに比較してコーティングを仕上けするのに要する
摩砕を少くする。換言すれば、本発明のコーティングは
、従来技術のコーティングと同じ仕上げコーティング表
面を達成するために支持体に付着させるべきコーティン
グ材料が少くてすみ、しかも耐摩耗性及び耐食性のコー
ティング要件を低下させない。その上、付着させるのに
必要なコーティング材料が少いので、コーティングプロ
セスは従来技術のプロセスよルもはるかに効率的であっ
てかつ費用が安い・以下の例は、本発明の実施について
更に例示する役割を果すものである。

例　ｌ Ａｌ８１１０１８スチールの試験片を洗浄して以下のコ
ーティングに備えた：各々の試験片の片側表面を平滑か
つ反対側と平行に研削した。次いで、表面に６０メツシ
ユのＡＩ！０３をグリッドプラストして表面の荒さ約１
２０ミクロインチＲＭＳにした。これらの試験片をわき
に置いておいて以下の通シに液圧試験の準備をした＝Ｉ
ｈ布されるべき側に、直径α０２０インチ（α５１關）
の８個の小さな孔を試験片支持体中表面に対し７垂直に
１０分の数インチ（数−）の深さにあけた。次いで、漏
れ防止連結器をあてがうように穴を大きくした。′次い
で、直径α０２０インチ（０，５１ａｓ　）のピアノ線
を連結器に通して小さな孔に挿入してピアノ線の端部が
一様になシかっ塗布されるべき表面との円滑な接続を与
えるようにしっかル締めた。次いで、全ての試験片に、
デトネーションガン（Ｄ−ガン）及び以下の組成の焼結
粉末を用いる従来技術によって塗布した：　Ｃｏ　ｊ　
Ｏ重ｆｆｉ％、ｃｒ４Ｊｔｉｆｉｔ％、Ｃ５，２重ｆｆ
ｉ％、残シｗ０粉末の大きさは約−３２５メツシユであ
った。アセチレンを燃料ガスとして用いた。オキシ−燃
料ガス比は０．９８であった。供給速度は７５グラム／
分であった。

コーティングの化学分析は以下の組成を示した二Ｃｏ　
８重ｍ　％、ｃｒ３．２ｍ１０、Ｃ４，７重量％、残、
６ｗ。化学分析ｔま主に２つの方法で行った。炭素はレ
コ（１，ｅｃｏ　）　カーボンアナライザー及びガス状
生産ｂ【の容積定量を用いる燃焼分析技法によって分析
した。コバルト及びクロムは、初めに試料をＮａ２Ｏ２
中で融解させてコバルトとクロムとを分離し、次いで各
々の量を電位差計で定量すると止によって分析した。

コーティングの機械的強度は以下の通シの液圧試験によ
ってめた：上述した方法でこの試験に備えた試料を撒布
した後に、ピアノ線を注意深く取ル夫ってコーティング
の直ぐ下に穴（キャビティ）を与えた。次いで、穴を連
結器によって液圧系に連結し、穴に作動液を満たした。

次いで、作動液を加圧し、コーティングに界面から外に
向かって荷重を加えてコーティングの破壊を生じさせた
。各々のコーティングについて８回の測定を行い、平均
値を破壊圧と定量した。破壊圧を特定のコーティング厚
みに対するコーティングの機械的強度の尺度とした。次
いで、破壊圧を用いて根本的に同じ厚さの異るコーティ
ングの評価を行うことができる。５つのコーティングに
ついての破壊圧は、厚さ０．００４４インチ（０，１１
順）において５．４００　ｐｓｌ　（５９０Ｋｆ／ｃＩ
Ｒ”）、厚さ０．００８３インチ（α２１鴎）において
１０，３００ｐｓｉ（７２４ＫＰ／♂）、厚さ０．０１
０５インチ（０，２７ｓｌｓ）において１５，２００ｐ
８１　（９２８Ｋｇ／ｃｍりであった。線形回帰によっ
て、厚さ０．００６フインチ（Ｄ、　ｊ　７　ｍｓ　）
のコーティングの場合の破壊圧は８，３００　Ｐｓｉ　
（５８０Ｋｆ／３”）と予測される〇まだ、塗布したコ
ーティングの摩耗量特性は、ＡＳＴＭ規、準０６５−８
０、手順Ａに記載されている標準の乾燥砂／ゴムホイー
ル摩耗試験を用いてめた。この試験において、被覆試験
片に、ホイールの周囲にクロロブチルゴムのリムヲ有ス
るｌｌ７１転ホイールに対するレバーアームによって荷
重を加えた。研摩材（すなわち、５０−７０メツシユの
オタワシリカサンド）をコーティングとゴムホイールと
の間に導入した。ホイールを研摩材の流れ方向に同転さ
せた。試験片を試験の前後に秤量し、その重量損失を記
録した。試験する材料の種類が異なれは密度が広範囲に
相違することから、側斜の相対的な順位付けの評価を行
うために重量４１矢を容Ｉｉ目Ｌ１失に変換するのが普
通である。試験した被１’ｆ試験片（慣用のＷ−Ｃｏ−
Ｃｒ−Ｃコーティング）についての平均の容量損失はｔ
０００回転当シ１．７關３であった。

また、コーティングの硬度を標準方法によって測定した
。平均の硬度は１１００　ＤＰＨ５００であることがわ
かった。

例　■− 液圧試験用の１つの試験片を含むＡ　Ｉ　Ｓ　Ｉ　１０
１Ｂスチールの試験片を例１で説明したのと同じ方法て
ｉＭ＃！した０次いでＤ−ガンを用いかつ以下の組成の
鋳造及び破砕粉末を用いて試験片表面を塗布した：Ｃ０
１４，１重量％、Ｃｒ４．８重ｆｉ％、Ｃ４，２重量％
、残シＷ０粉末の大きさは一３２５メツシュであった。

また、アセチレンを燃料ガスとして用いた。Ｄ−ガン中
のオキシ−燃料ガス比は０，９８であった。供給速度は
１００グラム／分であった。

コーティングの化学分析を、例■で説明したのと同じ方
法を用いて行った。分析は以下の組成を示した：Ｃｏｌ
＆５重量％、Ｃｒ４．９重量％、Ｃ＆７１０、残シＷ０ 同じ液圧試験を用いてコーティングの機械的強度をめた
。この特別のコーティングについての破壊圧は、厚さ０
．（１０６８インチ（α１７鶏）で２７．９００ｐａｌ
　（ｔ９６０！／ｃＭりでアラた。

また、Ａ８ＴＭ基準Ｇ６５−８０、手［Ａを用いて塞耗
量試験を行った。塗布した試験片についての平均の容積
損失は１０Ω０同転当シｔ８■１であった。

また、コーティングの硬度を測定して１０００１）ｌＪ
目、。０であることがわかった。

木実／ｆｆ＋ｉ、　ｆ’ｌ　Ｈ：　Ｊ−記の同時係属出
願第　号に従って作られ、アバルトの高含量、すなわち
１１０〜Ｉ　Ｂ、Ｑ重ｈ１％を含有しかつ改良されたタ
フネス及びＪ４１度を有するコーティングを示す。この
特別のコーティングの耐摩耗性ｉｉ≠≠ヒ例１によって
示した従来技術のコーティングにほぼ等しい。

例　暦 ７＾圧試１シ゛１７用の１つの試験片を含むＡｌ８１１
０１Ｂスヂールの試験片を例１で説明したのと同じ方法
でｆｆ１ｌ　ｆＪｑした。次いで、Ｄ−ガンを用いかつ
以下の組成の１造及び破砕粉末を用いて試験片表面を塗
布した：　Ｃｏ　１２．　Ｏ重Ｆｒｔ％、Ｃｒ　２．１
重量１％、Ｃ４，９重量【％、残シＷ０粉末の大きさは
一３２５メツシュであった。また、アセチレンを燃料ガ
スとして用いた。Ｄ−ガン中のオキシ−燃料ガス比は０
．９８であった。供給速度は１５０グラム／分であった
。

コーティングの化学分析を、例Ｉて説明したのと同じ方
法を用いて行ったら分析は以下の組成を示した：　Ｃｏ
　１７．９重１１％、Ｃｒ２．８重量ｇ、Ｃ４、ＩＭｔ
ＩＫ％、残シＷ０ 同じ液圧試験を用いてコーティングの機械的強度をめた
。この特別のコーティングについての破壊圧Ｉは、厚さ
０．００６　フインチ（α１７隨）で２６、ｓ　ｏ　ｏ
　ｐｓｉ　（１，８６０Ｋｆ／ｃＩＰ）であった。

また、ＡＳＴＭ基準Ｇ６５−８０、手ＭＡを用いて摩耗
社試験を行った。試験片についての平均の容積損失は１
０００回転当シ５．６鴎１であった。

また、コーティングの硬度を測定して１０００ＤＰＩ（
、ｏｏであることがわかった。

本実施例もまた、同時係属出願第　号に従って作られ、
高力を有するが、耐摩耗性が例Ｉについての従来技術よ
シも低かったコーティングについて示す。

、　例　１ｖ ？ｆＥ圧試験用の１つの試験片を含むＡｌｌ９１１０１
Ｂスチールの試験片を例Ｉで説明したのと同じ方法でｉ
１４　ｊ’４　Ｌだ。次いで、Ｄ−ガンを用いかつ以下
の組成の剣１造及び破砕粉末を用いて試験片表面を塗布
した：Ｃｏ９．６重量％、Ｃｒ９．５重ｆｉ％、Ｃ４，
９Ｗｊ　ｉＹＬ％、残りＷ０粉末の大きさは一３２５メ
ツシュであった。また、アセチレンを燃料ガスとして用
いた。Ｄ−ガン中のオキシ−燃料ガス比ｉｊ：　ａ　９
８であった。供給速度は１５０グラム／分であった。

コーティングの化学分析を、例Ｉで説明したのと同じ方
法を用いて行った。分析は以下の組成を示した：　Ｃ０
６，９重ｔ’＆、％、Ｃｒ　ｌｈ　９重ｆｆｉ％、Ｃ４
，２ｉｉ＜　’ｂｔ％、残シＷ０ 同じ１〔Ｙ圧１１１ｏ　Ｗ）Ｉを用いてコーティングの
機械的強度をめた。この特別のコーティングについての
破ｐ、効圧は、厚さ０．００６８インチ（０，１７謔）
で１３．０００ｐｓｌ（９１２す／傭っであった。これ
ｔま例Ｉにおいて試験した塗布試験片に比べて５０％の
強度の向上を示す。

また、ＡＳＴＭ基準Ｇ６５−８０．手順Ａを用いて摩耗
量試験を行った。試験片についての平均の容積損失は１
０００回転当シたったｔｏ−であった。

また、コーティングの硬度を測定して１２ｏ９ＤＰＨ３
ｏｏであることがわかった。

本実施例は、本発明に従って作った適度に高い強度と優
れた耐摩耗性とを有するコーティングについて説明する
。コーティングは速い付着速度、すなわち１５０グラム
／分で塗布したが、割れや破砕は生じなかった。

例　Ｖ 液圧試験用の１つの試験片を含むＡｌ５１１０１８スチ
ールの試験片を例■で説明したのと同じ方法で調製した
。次いで、プラズマ溶射）−チＡび以下の組成の慣用の
焼結粉末を用いて試験片表向を塗布した：　Ｃｏ　１　
、ｏ　ｆｆｌ量％、Ｃｒ’４重ｆｊｋ％、Ｃ５，２重ｉ
％、残ルＷ０粉末の大きさｔｆ−３２５メツシユであっ
た。

コーティングの化学分析を、例Ｉで説明したのと同じ方
法を用いて行った。分析は以下の組成を示した：　Ｃｏ
　９２重ｆｆｉ％、（：：ｒ３．５重ｆｆｉ、％、Ｃ′
５０重Ｌ％、しシＷ０ 同じ液ＬＬ試験を用いてコーティングの機械的強度をめ
た。この特別のコーティングについての破坤圧は、１５
Ｉさ０．００６９インチ（ｏ、　１ｓ闘）で９、６ｏ　
ｏ　ｐｓｉ　（６７ｏＫ９／ａｎりであった。このコー
プ・インクでは８　Ｉｌ、Ｊｌの代シに７　［ｉＪの測
定を行った◇まだ、Ａ　８　Ｔ　Ｍ基準０．５５−８０
、手順Ａを用いて摩１ｉＢ　Ｊｉｔ試験を行った。試験
片についての平均の容積損失を、１１．１［１００回転
当ヤ９５鰭１であった。

とのコーティングの耐摩耗性は例Ｉの慣用のＤ−カ゛ン
コーディングの耐摩耗性に対して比べた場合でさえ劣っ
ていた。このことはＩ）−ガンコーチイングセ１）には
良好に使用に耐え得ないプラズマ溶射コーチ１ングの場
合に予想されるべきである。

まだ、コーティングの硬度を測定して６８７Ｉ）ＰＨ３
８ｏセあることがわかった。

例　■ １１（圧試験用の１つの試験片を含むＡ　Ｉ　８　Ｉ　
１−０１８スチールの試験片を例Ｉで説明したのと同じ
方法で調製した。次いで、プラズマ溶射トーチ及び以下
の組成の鋳造及び破砕粉末を用いて試験片表面を塗布し
た：Ｃｏ９．６重幇％、Ｃｒ９．５重量％、Ｃ４，９ｆ
Ｊ、Ｑ％、残Ｊ）ＷＯとれは例■のコーティングを調製
する際に使用したのと同じ粉末組成物であった。粉末の
大きさも同じ、すなわち−３２５メツシユであった。

コーティングの化学分析を、例■で説明したのと同じ方
法を用いて行った。分析は以下のｆｊｌ成を示した：　
ｃｏ　８．７．１ｉｒｉａ　％、Ｃｒ　８．１　重ｆＪ
、　％、Ｃ３，８Ｉ１１残シＷ０ 同じ液圧試験を用いてコーティングの機械的強度をめた
。この特別のコーティングについての破壊圧は、厚さ０
．００６４インチ（０１６間）で９、５００　ｐｓｌ　
（６５３に！／ｃＩｎ”）であった。

また、λＳＴＭ基準Ｇ６５−８０、手順Ａを用いて摩耗
量試験を行った。塗布した試験片についての平均の容積
損失は１０００１ｇ１転当シロ７關切あった。このコー
ティングについての摩耗率は慣用の焼結粉末を用いた前
の例のプラズマ溶射コーティングについての摩耗率よシ
も約１Ａ小さかった。

また、コーティングの硬度を測定して７７５１）ｐＨ５
ｏｏであることがわかった。

以上よシ、本発明は改良された強度及び優れた耐ルリ耗
性を有する新規なＷ−Ｃｏ−Ｃｒ−Ｃコーティング系統
を提供することがわかることと思う。

本発明のＤ−ガンコーティングはコーティングの厚さ約
０００６インチ（ｏ、ｔｓｃｒＲ）で約１３，０００ボ
ンｌ’／　ｔｎ”（ｑ　１４〜／ｃ−りを越える液圧に
耐メることができかつ１０００回転当シはんの約１、【
］τ１１１１”の１に粍率を示す。本発明のプラズマコ
ーティングでさえも従来技術のプラズマコーティングよ
りも低い１チ′；耗率を有する。その上、コーティング
Ｉ：Ｌ早い付３゛１速度で塗布することができ、しかも
割れやスポーリングが無い。

本明細書中、粉末及びコーティング組成物を必須成分の
各々についである特定の範囲によって定義したが、種々
の不純物が少鰍で存在してもよいことは理解されよう。

通常、粉砕操作から生ずる鉄がコーティング中の主たる
不純物であり、組成物の約１５、いくつかのｉ合では２
．０　ｍ　９％以下の量で存在することができる。

上記の例はＤ−ガン及びプラズマ溶射コーティングのみ
しか包含していないが、その他の熱吹付は技法、例えば
「高速」プラズマ、「超音速」燃焼吹付はプロセス、又
はその他種々のデトネーション装置を用いて本発明のコ
ーティングを製造することができることは理解されるも
のと思う。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　本質的に、コバルト約４．０〜約１０．５重量％
   と、クロム約５．０〜約１１５重景％と、炭素約３０〜
   約５．０　ＴＲｌｔ％と、残シのタングステンとから成
   る熱吹付は方法によって支持体に塗布されるコーティン
   グ組成物。 ２　本質的に、コバルト約５．５〜約７．５重量％と、
   クロム約５．５〜約７５重量％と、炭素約３０〜約”　
   Ｊｌ’ＣＭ％と、残シのタングステンとから成る特ｆｌ
   ’　請求の１７１１４囲第１項記載のコーティング組成
   物０３　コーディング厚さ約０．００６０インチ（０，
   １５闘）において約１３．０００ポンドΔｎ”（９１０
   ＫＰ／Ｃが）をＪ几える１代圧に耐えるのに十分な機械
   的強度を有する特許請求の範囲第１項記載のコーティン
   グ組成物。 ４、　１００　［Ｉ　ＤＰＨ５００を越える硬度値を有
   する特許請求の範囲第１項記載のコーティング組成物。 ５、支持体がスチール、ステンレスチール、鉄基材合金
   、ニッケル、ニッケル基材合金、コバルト、コバルト基
   材合金、クロム、クロム基材合金、チタン、チタン基材
   合金、アルミニウム、アルミニウム基材合金、銅、銅基
   材合金、耐熱金属、耐熱金属基材合金から成る群よシ選
   ぶ金属材料である特許請求の範囲第１項記載のコーティ
   ング組成物。 ＆　支持体が炭素、グラファイト、ポリマーから成る群
   よシ選ぶ非金属材料である特許請求の範囲第１項記載の
   コーティング組成物。 ｌ　粉末コーティング材料を、高温、高速のガス状流れ
   の中にｍ濁させ、少くとも粉末拐料の融点に近い温度に
   まで加熱し、該ガス状流れを支持体の表面に向けて該粉
   末コーティング材料を付着させてコーティングを形成す
   る支持体の塗布方法において、該粉末コーティング材料
   は、該支持体の上に付着させたコーティングが本質的に
   コバルト約４．０〜約１０．５重Ｍ％と、り四ム約５．
   ０〜約１１．５ｕＣｆｉ１％と、戻素約３．０−　ｉｆ
   ！Ｊ　５．０重Ｉｔ％と、残シのタングステンとから成
   るような組成を有することを特徴とする強度及び耐摩耗
   性の増大したコーティングを形成する支持体の塗布方法
   ０８、　粉末コーティング材料は、前記支持体の上に（
   ＝Ｊ尤させたコーディングが本質的にコバルト約５．５
   〜約Ｚ５重訂Ｌ％と、クロム約５．５〜約７５重ｈｉ％
   と、病弊、約３０〜約５．０重量％と、残シのニッケル
   とから成るような組成を翁する特許請求の範囲第７項記
   載の方法。 ９　粉末コーティング材料をデトネーション装置で作る
   高１１１１ｔ　、高速のガス状流れの中にｉ濁させる特
   ηｊ゛請求の範囲第７項記載の方法。 １０　粉末コーティング材料が本質的にコバルト約８．
   ０〜約１１０重量％と、クロム約８．０〜約１１０ＫＣ
   量％と、炭素約４，０〜約５，０重量％と、残シのタン
   グステンとから成る組成を有する特許請求の範囲ｐｉ’
   ｒ　７１．Ｌ１記載の方法。 １１　粉末コーティング材料をプラズマアークトーチで
   作る高温、高速のガス状流れの中に懸濁させるｅ許請求
   の範囲第７項記載の方法。 １２　粉末コーティング材料が実質的に前記コーティン
   グの組成と同じで、ある組成を有する特許請求の範囲第
   １１項記載の方法。 １五　酸素と燃料ガスとの混合物を粉末フーティング材
   料と共にデトネーションガンのバレルに供給し：酸素と
   燃料ガスとの混合物を点火して該バレルに沿ってデトネ
   ーション波を作シ出して該粉末コーティング材料を高温
   、高速のガス状流れ中で加速し；該ガス状流れを支持体
   の表面に向けて該粉末コーティング材料を表面に何着さ
   せてコーティングを形成することから成シ、該粉末コー
   ティング材料は、該支持体の上に付着させたコーティン
   グが本質的にコバルト約４．０〜約１０５爪凱％と、り
   ｐム約５．０〜約１ｔ５重盆％と、炭素約３．０〜約５
   ．０重量％と、残シのタングステンとから成るような組
   成を有することから成る支持体の塗布方法。 １４、粉末コーティング材料は、前記支持体の上に付着
   させたコーティングが本質的にコバルト約５．５〜約７
   ．５劃Ｉと、クロム約５．５〜約Ｚ５重鼠％と、戻累約
   ５．０〜約５．０重景％と、残シのニッケルとから成る
   ような組成を有する特許請求の範囲第１３項記載の方法
   。 １５、前記混合物における酸素対燃料ガスの比がおよそ
   １．０である請求 方法。 １６、粉末コーティング材料が本質的にコバルト約８０
   〜約１１．Ｏｆ’に＊ｔ％と、クロム約８．０〜約１１
   ．０爪１１七％と、炭素約４．０〜約５．５重量％と、
   残りのタングステンとから成る組成を有する特許Ｉｊ１
   °１ユ１゛；のイｌ＋４囲第１５項記載の方法。 １１　本ｆｆ／ｉ的に、コバルト約８．０〜約１１０重
   景％と、クロム約８．０〜約１１，０重世％と、災素約
   ４４０〜約５．５　ｎ（ｙｔ％と、残シのタングステン
   とから成る熱吹（’Ｊけ方法によって支持体に高力の、
   耐摩れ性及び耐食性コーティングを塗布させろ粉末コー
   ティング組成物。 １Ｂ、ｇｉｆ造及び破砕粉末から成る特許請求の範囲第
   １７項記載の粉末コーティング組成物。 １９　支持体と、熱吹付は方法によって該支持体に塗布
   したコーティングとから成シ、該コーティングが本質的
   にコバルト約４．０〜約１０５重ｉｌｔ％と、クロム約
   ５．０〜約１１５重量％と、炭素約五〇〜５．０重紙％
   と、残シのタングステンとから成る製品。 ２０、前記コーティングが、本質的にコバルト約５．５
   〜約７．５重量％と、クロム約５．５〜約７．５重ｉｔ
   ％と、炭素約３．０〜約５，０重量％と、残シのタング
   ステンとから成る特許請求の範囲第１９項記載の製品。