JPS60215754A - 高硬度溶射層の製造方法 - Google Patents

高硬度溶射層の製造方法

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JPS60215754A
JPS60215754A JP7098684A JP7098684A JPS60215754A JP S60215754 A JPS60215754 A JP S60215754A JP 7098684 A JP7098684 A JP 7098684A JP 7098684 A JP7098684 A JP 7098684A JP S60215754 A JPS60215754 A JP S60215754A
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JP
Japan
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sprayed
sprayed layer
layer
hardness
thermal
Prior art date
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Pending
Application number
JP7098684A
Other languages
English (en)
Inventor
Takemi Yamada
山田 武海
Hideo Sekiguchi
関口 英男
Hiroki Okamoto
寛己 岡本
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JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Publication date
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Publication of JPS60215754A publication Critical patent/JPS60215754A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING 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
    • C23C4/00Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/18After-treatment

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)

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】 (産業上の利用分野) 本発明は炭化物系セラミック等を含む高硬度溶射層の製
造方法に関するもので、この方法によシ溶射層の硬さ、
耐摩耗性、耐高温腐食性、耐熱衝撃性を改善することを
目的とする◇ (従来の技術) セラミック及びセラミックを含む溶射層には、その素材
のもつ諸物件から耐摩耗性、耐食性、断熱性などが期待
されておル、ディーゼルエンジン燃焼室構成部品、ガス
タービン部品、ボイラチューブ等で既に多くの実用例が
ある。
しかし一方では、硬さ不足や耐熱衝撃性か劣るために思
わぬトラブルを生ずる場合も多い◇ことに硬さは焼結晶
にくらべて一般に低く問題となる場合が多い。
更に、硬い溶射層を得るため、セラミックやセラミック
と金属の複合溶射が行なわれる。
目的とする硬さを得るため表層だけ100チセラミツク
の溶射層を設ける方法(例えば特願昭56−14962
0号他)もあ6@このような1001sセラミツク層は
一般に金属にくらべて脆く、耐衝撃性や耐熱衝撃性が劣
化するO そのため耐衝撃性、耐熱衝撃性に優れた高硬度の溶射層
を簡易な手段によル造る方法の確立が望まれている。
(不発明が解決しようとする問題点) 本発明は以上のような登詰に鑑みなされたもので、耐摩
耗性、耐高温腐食性、耐衝撃性及び耐熱衝撃性に優れた
高硬度の溶射層を加圧装置等を用いずに製造する方法を
提案せんとするものである。
(問題点を解決するための手段) 以下、本発明の詳細な説明する〇 本発明者等は、炭化物系セラミック(””hCleTI
C等)を含む粉末を溶射材料として用い、これを溶射し
て、不活性ガス雰囲気中、大気中または真空中(1””
 IIIHg )で、加熱処理を行ない、第1図乃至第
3図に示すような結果を得た。
第1図扶、75%cr、c、 −25%NiCr層と、
60%TiC−40%NI Cr 層における加熱温度
と硬さの関係を示しておシ、同図から400〜1000
°0 の加熱が硬さ上昇をもたらすことが確認される◎ 第2図及び第3図Ifi%Cr、C1濃度の異なる溶射
層の硬さに及ばず加熱時間及び加圧力の影響を示してい
る◎硬さは加熱時間とともに急激に上昇するが、800
°0では3〜10hで飽和する〇一方、加圧力の上昇に
ともない硬化が生ずるものの、その硬化量は加熱により
得られる値を大幅に凌ぐものではない。また加熱及び加
圧の効果は高CF、C,濃度のときほど大きい。
なお、同様な傾向はTIC、Cry、C,など他の炭化
物系セラミックを含む溶射層及びN1−Cr。
Ni −Cr−AL等の金属溶射層やこれらの金属を含
む溶射層にも認められる。
更に、耐高温腐食性、耐熱衝撃性の改善にも効果がある
これらの効果の発生機構は、■空洞の酸化物などによる
充填、■溶融粒子の下地との衝突・凝固時に生じたひず
み場が作用した異常拡散による炭化物の固溶・析出等が
原因となっているものと考えられる。
以上のような結果から、本発明は炭化物系セラミックを
含む溶射層あるいは金属からなる溶射層に加熱処理を施
すことをその基本的特徴とするものである。
そのうち、上記溶射に用いられる炭化物系セラミック及
び金属は実際に使用する場合、次のような組成からなる
複合溶射粉末を用いるO θ〜99VoL%の炭化物系セラミック(Cr5C,、
T1(H等) 1〜100 VoL%の金属 (Ni −Cr 、 Nl −Cr−AL等)又、加熱
処理条件としては、 温 度 400〜1000°0(1200°0以上だと
溶射材料が溶けてくる) 時間 0,5〜100h 雰囲気 不活性ガス、大気中又紘^空中(1G−”wH
g)である・ 尚、溶射方法としては、通常の溶射法によル、例えはC
F、C,を用い九プラズマ溶射の場合、 溶射機 プラズマガスン 出力 40KW 電圧 42V 電流 800A プラズマガス アルゴン5snsi ヘリウム200 pst (psi :ボンドスフウェアパーインチ1 psi 
= 0.070 Kf7cm” )という溶射手段によ
る。
〔実施例〕
以下本発明の実施例について説明する。
実施例1゜ (1)溶射材料 75%Cr、C,−25% N1Cr
(NiCrは80wt%Ni 、 20wt%Cr)(
2)溶射層厚さ ’1.50pm (3)後熱処理 800°o 3h 従来の溶射ままの層断面の光顕組織と本法による組織の
写真を夫々第4図(a)(b)に示すO顕著な差はない
ものの本法によるものでは溶射状態に存在した空洞がや
や微小になっている0 従来の溶射層の硬さは約800Hv(ビッカース硬さ)
であるが、本法による層硬さは約1250Hvである。
従って著しい耐摩耗性の改善が期待される。
従来法による溶射層と不法によるそれの耐熱@撃性を比
較すると、前者が約750°0以上の温度から水冷する
と割れが生ずるのに対して、後者ではこれが1000°
0 以上となっている。
また従来の溶射層と不法によるそれの耐高温腐食性をバ
ナジウムアタック腐食減量によつ1比較すると、前者で
は約55q/♂であるのに対して、後者では約35 q
/♂と著しく耐高温腐食性が改善されている。
実施例2゜ (1)溶射材料 1 st 100%N1Cr (第1層)(NiCrはBQwtチl(1、20wtチ
C7)2nd 30%Cr、C1−70%NiCr5r
d 6o%Cr、C,−401NiCr4th80−%
Cr、C,−20%N1Cr(2)溶射層厚さ l 6t 150μm 2nd 150μm 3rd 150 μm 4 th 200 pm 合計 650/jm (3)後熱処理 800°o ah 従来法による溶射層断面の光顕組織と不法によるそれを
夫々第5図(a) (b)に示す。不法による溶射層は
従来法のものにくらべて著しく緻密であることが確認さ
れる。
従来法によシ作製した溶射層の硬さは、1st・・・約
2301(v 、 2nd ”・約500 Hv 、 
3rd asn約700 Hv 、 4th ・・・約
850I(Vで6りたが、不法のそれは、1st・・・
300 Hv 、 2nd・・・約550 Hv 、 
3rd−約1000 Hv 、 4th ・・・約13
00RV である。すなわち不法によシ溶射層硬さが著
しく向上し、耐摩耗性が改善されている0 従来法による溶射層の熱衝撃割れ発生温度は約600°
0であるが、不法によシ約800°0に改善されている
0 従来の溶射層のバナジウムアタック腐食減量は約55キ
/CM”であるが、不法のそれは約30ff/−である
。従って不法の採用によシ溶射〕得の耐高温腐食性が著
しく改善された。
実施例3゜ (1)溶射材料 1 st 100%N1Cr (NiCrは80wt%Ni 、 20 wt%Cr)
2nd 60%Tic −401NiCr(2)溶射層
厚さ 1 st 150 pm 2nd 250μm (3)後熱処理 800°0 3h 従来法の溶射層断面の光顕組織と不法の光顕組織の写真
を第6図(a)<b)に示す。不法による溶射層は従来
法によるそれとくらべて空洞が少ない。
不法による溶射層(let)の硬さは約500Hマであ
シ、従来法のそれの約400Hマ にくらべてやや高い
。耐熱衝撃性は不法によるものが約800°0であル、
従来法の約600゛0にくらべて改善されている。一方
、不法による溶射層のバナジウムアタック腐食減量は約
10■に−であり、従来法によるものの約50岬/12
を著しく改善している。
実施例4゜ (1)溶射材料 lat 100%N1Cr (NiCrは80wt%Ni 、 20 wt%Cr)
2nd an%Tic −To % NtCr3rd 
60%TIC−40%NlCr4th80%TIC−2
0%N1Cr (2)溶射層厚さ 1 st 150μm 2nd 150um 3rd 150μm 4 th 200 Pm 合計 650μm (3)後熱処理 800°0 3h 本法による溶射層は従来法にくらべて緻密であシ、空洞
も少ない。本流の採用によシ耐熱衝撃性は約600°C
から約800°0に、バナジウムアタック腐食減量は約
70 ’9/cm”から約10 ”P /11n”にそ
n、ぞれ改善された。また硬さは1st 、 2nd層
では顕著な効果は認められないが、3rdでは約400
 Hvから約500 Hvに、4thでは約450Hv
から約7001(vにそれぞれ硬化した。
(本発明の効果) 以上の実施9例から明らかなように、本発明による溶射
層の製造方法によれば、高硬反の溶射層が得られて耐摩
耗性が向上すると共に、耐高侶腐食性及び耐熱衝撃性も
向上させることができるという優れた効果な有している
【図面の簡単な説明】
第1図は炭化物系セラミックの溶射層を加熱処理する際
、加熱温度による層硬さへの影響を示すグラフ図、第2
図は上記加熱処理の際、加熱時間による層硬さへの影響
を示すグラフ図、第3図は上記加熱処理の際、前記溶射
層を加圧した時の加圧力による層硬さへの影響を示すグ
ラフ図、第4図(a)(b)は従来の溶射ままの層断面
の先頭組織と本発明の第1実施例による先頭組織の写真
を示す組織図、第5図(a) (b)は、同じ〈従来法
のものと、第2実施例による先頭組織の写真を示す組織
図、第6図(1榊は従来法のものと、第3実施例による
先頭組織の写真を示す組織図である。 特許出願人 日本鋼管株式会社 発 明 者 山 1) 武 海 開 関 口 英 男 同 岡 本 寛 巳 代理人弁理士 吉 原 省 三 同 同 高 橋 清 111図 加かyIL度(0C) 第3図 4Inc自tI/ハイ1iivvJh+ii2 図 加紙時間 (h) 第4図 (a) (b) ”jB5図 第6図 (O)(b)、

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 炭化物系セラミックを含む溶射層あるいは金属からなる
    溶射MffC加熱処理を施すことを特徴とする高硬度溶
    射層の製造方法。
JP7098684A 1984-04-11 1984-04-11 高硬度溶射層の製造方法 Pending JPS60215754A (ja)

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