JPS602676A - 耐摩耗性被覆の形成方法 - Google Patents

耐摩耗性被覆の形成方法

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JPS602676A
JPS602676A JP58110164A JP11016483A JPS602676A JP S602676 A JPS602676 A JP S602676A JP 58110164 A JP58110164 A JP 58110164A JP 11016483 A JP11016483 A JP 11016483A JP S602676 A JPS602676 A JP S602676A
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JP
Japan
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wear
resistant coating
metallic
metal powder
metal
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JP58110164A
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Tetsuo Fujiwara
藤原 鉄雄
Tatsuya Hatanaka
畠中 達也
Mitsuharu Hagiwara
萩原 満晴
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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    • 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
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C23C24/00Coating starting from inorganic powder
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    • C23C24/10Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat with intermediate formation of a liquid phase in the layer
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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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、金属体表面の耐摩耗性波aの形成方法に係り
、特に、処匪工程が短かく、製品歩留りの高い方法に関
する。
〔発明の技術的背影とその問題点〕
各種の機械、機構などにおいては、その動作の構造上方
いに摺動することが余儀なくされる構成部品が数多く存
在するが、それらを構成する金属体表面は、当然高度の
耐摩耗性が要求される。沸騰水形原子炉(B V、l 
rt )の制御棒駆動機構もその一例であり、制御杆を
炉心に出し入れする際に、スペーサ、ロックプラグ、ソ
ケット、ピストンヘッド、マグネットハクジング、スト
ップピストン、ナツト、スパッドなどの部品が摺動する
ためすぐれた1耐摩麦毛個二を有することが望まれる。
そこで、BWR,の制御棒駆動機構部品の摺動面、例え
ばスペーサの内面などは、表面の耐摩耗性を高めるべく
、しかるべき被覆処理を施すことが行われている。従来
、かかる方法としては、溶射法又は溶射溝4ガ法を用い
て金属体表面に耐摩耗性金属被覆を形成することが行わ
れていた。しかし、溶射法は、被処理表面のサンドブラ
スト処理、溶射による耐摩耗性金属粉末の吹きつけ、溶
岩処理などの工程が必要で、処理工程が長い上に、被覆
金属層に空孔が生じ昌いために歩留りが低いという欠点
があった。溶射溶着法は、自溶性合金を用いて、金属粉
末の吹きつけ一溶着な1工程で行うため若干工程が簡単
になるが処理に長時間を要するため極めて処理効率が低
く、被覆金属層に空孔が生じ易く歩留りが低い(高々8
0%)という欠点があった。
〔発明の目的〕
本発明は、上記の欠点の解消を企図し、処理工程が短か
く、かつ製品歩留りの高い耐摩耗性被覆の形成方法の提
供を目的とする。
〔発明の概要〕
本発明の方法を、以下、BWRの制御棒駆動機構の部品
、特にスペーサを例として説明するが対象はこれらに制
限されるものではなく、鉄鋼、ステンレス鋼などの金属
体の表面に耐摩耗性被覆を形成することができる。
即ち本発明の耐摩耗性被覆の形成方法は、金属体の表面
にニッケル(Ni)とクロム(Cr)、又はクロムとコ
バル) (Co) とニッケルを主成分としホク累(B
)、ケイ素(Si)、鉄(Fe) *−よび炭素(C)
を含有する金属粉末を付着させた後、真空または不活性
ガス雰囲気中でアーク熱を熱源として加熱溶融処理を施
すことを特徴とするものである。
本発明に使用される金属粉末は、上記の如<Nl−Cr
基(Niニア0〜90重量%、Cr:10〜30重量%
)又は、Cr−Co−Ni基(Cr:15〜25)重量
%、CO:45〜65重量%、Ni:20〜30重量%
)で13.Bi、Fe、*よびCを必須成分として含む
ものである。主成分として含まれるNi−CrまたはC
o−Ni−Crは約80〜90重量%が好ましい。
またBは1〜4重量%、Siは3〜5重@ % 、 F
eは4〜5重量%、モしてCは0.6〜0.9重量%含
まれることが好ましい。
金属粉末には、上記の成分のほかに銅(Cu )が含ま
れてもよくこれらを添加すると被処理表面と被覆金属層
との接合強度が向上する。またモリブデン(MO)、タ
ングステン(W)、炭化タングステン(WC)を添加し
てもよく、これらは耐摩耗性を一層高める効果がある。
なお使用する金属粉末は上記の各成分金属の粉末を混合
したものでもよく、一部又は全部を合金化したものの粉
末でもよい。
なお、金属体がBW[(の制御棒駆炙::機構のごとく
原子炉の構成部品である場合には、コバルトを含むこと
は好ましくないので、N i −Cr基の金属粉末を用
いることが望ましい。その他、特殊な事情がない限り、
Ni−Cr基でもCo−Ni−Cr基でも使用可能で、
十分な耐摩耗性被覆を形成することができる。
金属粉末の粒径は100〜325メツシユが好ましく、
均一な被覆層を得るために粒径分布の幅は狭い方が望ま
しい。
金属粉末を、金属体の被処理表面に付着するには、粘着
性の接着剤、例えばビロリン酸ナトリクム、ヘキサメタ
リン酸ナトリクム、カルボキシメチルセルロースナトリ
クム塩、デキストリン等を水に溶解して調製した固着接
着剤を用いればよい。
こうした粘着性の接着剤を被処理表面に塗布しておいて
金属粉末を付着させてもよいし、金属粉末をかかる接着
剤を用いてペースト状にしこれを被処理表面に塗布する
方法でもよい。
または通常の溶射法により金属粉末を被処理面に塗布す
る方法でもよい。金属粉末の付着量を調節することによ
り被覆層の厚さを変えることができ、通常1〜5n程度
の厚さに形成する。
加熱溶融処理は、真壁中または不活性ガス中で行なう必
要があり、真空は10””” Torr以下が好ましく
、不活性ガスとしては、アルゴン等を使用することがで
きる。加熱溶融処理の方法は通常のアーク溶解炉を用い
ればよい。特に真空中においては被覆層組成の均一化、
不純成分の浮上、脱ガスなどの利点を得ることができる
次に本発明に係る形成方法を用いた装置断面図を示した
第1図に即してアーク溶融法による加熱処理をさらに詳
しく説明する。第1図の(1)は、炉内に設置された被
処理体の支持台で支持台を垂直あるいは、水平に支える
軸(6)はモータ(7)に連結されている。モータ(カ
の作動により支持台(1)は、軸(6)を回転軸として
矢印(2)の方向に回転させながら自在に昇降できる。
(3)は付着金属層を溶融するアーク用電極で金板処理
体としてBWaの制御棒駆動機構のスペーサ(4)が支
持台(1)上に載置されその内側面には金属粉末(5)
が付着されている。支持台(1)の昇降に伴ってスペー
サ(4)が昇1イする。そこでスペーサ(4)の下端を
出発として支持台を回転させながら次第に下降させてい
くと溶融部分が次第に上昇していく。この時支持台を回
転させるのは、処理および厚さの均一化を図るとともに
溶融した金属を遠心力によりスペーサ(4)の内面にお
し付は接合の促進を図るためである。
また下降させる速度は3〜5 Q am / minが
好ましい。3 w / min未満では付着金属の溶融
時間が長くなって被覆層の厚さが不均一になる恐れがあ
り5 Q tag / minをこえると逆に溶融時間
が短がすぎて不純物成分の浮上、発散が不十分となる傾
向がある。
上側のスペーサのごとき円筒状被処理体を加熱処理する
場合、遠心力を作用させなければ、付着させた金属粉末
が溶融するにともなって、重力の影響が無視し得なくな
る。即ち溶融した金属粉末をたれ流そうとする重力が作
用するため、被覆層の厚さが不均一になり易い。この傾
向は、金属粉末の付着曾が多いほど大きくなるため、結
局回転による遠心力を与えない場合には被程層の均一な
厚さとして高々1.Qga程度しか望めず、それ以上の
厚さを必要とする場合には、処理を繰り返すほかない。
しかるに、上述のような装置を用いてスペーサなどを回
転させながら加熱処理すると、−回の処理で最高約5m
程度の厚さの被覆層の形成が可能である。望ましろ回転
速度は、被処理体の大きさ、被覆層の所要の厚さなどに
より異なるが、十分な遠心力が得られるように大体10
〜5000rpmの範囲である。
〔発明の実施例〕
実施例1 外径IQ6mX内径87器×長さ130鰭寸法の5US
304ステンレス鋼からなるBWR用制御棒駆動機構の
円筒状スペーサを準備し内側面にカルボキシメチルセル
ロースナトリクム塩を水で溶かしてなる固着剤を塗布し
Nj74wt%、Cr13.25wt%、B 3. O
wt%、Si4.25 wt%、Co 0.75wt%
、Fe4、75 wt% からなり100〜150メツ
シユの粒径の金属粉末20gを付着させた。次いで第1
図に示した装置を用い支持台(1)上にスペーサをのせ
10−’Torrの真空中でスペーサを10 Orpm
の速度で回転させながら50 M / minの速度で
下降させ金属粉末を下端から上端へと順次溶融させた。
上記の処理を終えたスペーサを切断し被何層の断面を顕
微鏡で観察したところほぼ均一な厚さく約2. OM 
)でステンレス鋼と強固に接合し被覆層には空孔が認め
られずまたマイクロピッカス硬度計による測定で被覆層
の硬度はHv500〜600であった。
実施例2 実施例1と同じスペーサ内側面にNi 74.6wt%
、Cr13.0wt%、B2.8wt%、Si 4.2
wt%、C0,7wt%、Fe 4.7wt%からなり
100〜150メツシユの粒径の金属粉末を溶射法によ
り約5.5M厚さに付着させた。次いで実施例1と同じ
装置を用い支持台(1)上にスペーサをのせ10−’T
orrの真空中でスペーサを3000 rl)mの速度
で回転させながら30 m/minの速度で下降させ付
着金属層を溶融させた。次いで処理を終えたスペーサを
断面観察したところ厚さ約5器で空孔のない高硬度被覆
層を得た。かく・して得た被覆金属層および従来使用さ
れている溶射法で同一組成の被覆金属層をアムスラー型
摩耗試験機にて耐摩耗性を以下に示す条件で評価した結
果を第2図に示した。
耐摩耗性比較の試験条件 〔発明の効果〕 以上の如く本発明方法を用いる事により処理工程が短か
く、かつ製品歩留りの高い耐摩耗性被覆が容易に得られ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明方法を用いたアーク溶融法により被覆処
理を行う装置を表す断面図、第2図は本発明に係る被覆
金属層(実施例1:曲線A、実施例2:曲線B)と従来
使用されている溶射法による被覆金属層(曲線C)につ
いて耐摩耗性を比較して示した特性図。 1・・・支持台 3・・電極 4・・・スペーサ 5・・・金属粉末層7・・・モータ
 8・・・雰囲気調節容器代理人 弁理士 則 近 憲
 佑 (他1名) 第 1 図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)金属体の表面にニッケルとクロム、又はクロムとコ
    バルトとニッケルを主成分としホク素、ケイ累、鉄およ
    び炭素を含有する金属粉末を付着させた後真空または不
    活性雰囲気中の容器内にてアーク熱を熱源として加熱溶
    融処理を施すことを特徴とする耐摩耗性被覆の形成方法
    。 2)円筒状金属体内側面にニッケルとクロム又は、クロ
    ムとコバルトとニッケルを主成分としボク素、ケイ累、
    鉄および炭素を含有する金属粉末を付着させた後、真空
    又は不活性雰囲気中の容器内にて該金属体を円筒の軸の
    回りに回転させながらアーク熱を熱源として加熱溶融処
    理を施すことを特徴とする耐摩耗性被覆の形成方法。
JP58110164A 1983-06-21 1983-06-21 耐摩耗性被覆の形成方法 Pending JPS602676A (ja)

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