JPS6054258B2 - 火焔溶射粉末の製造方法 - Google Patents

火焔溶射粉末の製造方法

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JPS6054258B2
JPS6054258B2 JP55009519A JP951980A JPS6054258B2 JP S6054258 B2 JPS6054258 B2 JP S6054258B2 JP 55009519 A JP55009519 A JP 55009519A JP 951980 A JP951980 A JP 951980A JP S6054258 B2 JPS6054258 B2 JP S6054258B2
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corrosion resistance
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正孝 松尾
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    • 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
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は工業窯炉のライニングまたはその補修用に好適
な火焔溶射粉末の製造方法に関する。
従来から溶射法は酸化物、炭化物、チッ化物、ホウ化物
、金属、合金あるいはこれらを組み合せた複合材料の被
膜を金属母材表面に形成させ耐熱性、耐摩耗性、耐蝕性
を付与する目的て利用されてきた。又最近では各種工業
窯炉の耐火ライニングならびにその補修にも応用されて
いる。耐火粉末を大量に溶射する方法の一つとして耐火
粉末を高温・高速の火焔中を通して溶融状態にし、被溶
射面に吹付け8方法が知られている。
このような溶射に用いられる粉末は従来までジルコン、
珪石、粘土、シリマナイト、ムライト、アルミナ、クロ
ーム鉄鉱、スピネル、マグネシア、カルシア等の耐火材
料をそのまま、若しくは焼結・電融処理したものを使用
していた。しカルながら、高速火焔中を溶射粉末が通過
する時間は極めて短時間であるため(多くの場合0.0
1秒〜0.0』’)比表面積が小さく、結晶度の高い従
来の溶射粉末では工業窯炉のライニングまたはその補修
のように一度に大量に溶射する場合、火焔中で瞬時に溶
融しがたく、したがつて得られた溶射層は多孔質て強度
、耐蝕性の点でいまだ満足できるものではなかつた。
本発明は火焔中て瞬時に溶融する溶射粉末を得る本発明
は、火焔溶射粉末における上記従来の欠点を解決するこ
とを目的としたもので、第1の発明は熱分解によつて酸
化物となる金属化合物を熱分解温度以上、かつ1600
℃以下の温度て焼成した後、重量平均粒径30〜100
μの粒度に調整する火焔溶射粉末の製造方法である。
・ 本発明で得られる溶射粉末は従来の焼結や電融品の
溶射粉末に比較して次のようなすぐれた特徴を有してい
る。
すなわち、比表面積が大きく、化学的活性に富み、分解
ガスの揮散に伴つて開放気孔が多いために熱流の伝播が
速やかに行なわれるので、この粉末を溶射した場合、高
速火焔中で瞬時に溶融し、はねかえり損失が少なく(歩
留りが高く)、溶射速度が大きいため、溶射時の熱源を
節約でき、緻密で接着力、高強度、高耐蝕性を有する溶
射層を得ることが出来る。また、比較的低温で焼成され
るため焼成時の燃料・電力を節減できるばかりか焼成物
は容易に微粉砕でき粉末の製造コストを低減させること
ができるものである。
以下本発明について詳述する。
本発明で使用する熱分解によつて酸化物となる金属化合
物例えばシリコン、チタニウム、アルミニウム、クロミ
ウム、マグネシウム、カルシウム、ジルコニウム等の水
酸化物、塩化物、硫酸塩、硝酸塩、フッ化物、有機酸塩
等である。
本発明溶射粉末の製造方法は熱分解によつて酸化物とな
る上述の如き、金属化合物を単独もしくは組み合せて十
分混練の上、成形乾燥し、ロータリーキルン、シャフト
キルン、トンネルキルン等て熱分解温度以上かつ活性を
失なわない1600℃以下で焼成する。ここで前記の金
属化合物を熱分解温度より低い温度で焼成した場合には
、溶射中に粉末が熱分解するため、吸熱反応によつて火
焔温度が低下したり、分解ガスが溶射層中に密閉され、
発泡現象を誘発する。それがために溶射歩留りが低下し
、溶射層の緻密性、強度、耐蝕性、耐スポーリング性を
損う。また、金属化合物を1600℃以上で焼成した場
合には、結晶粒子か成長して比表面積を減じ、開放.気
孔がなくなるのて熱流の伝播が困難となり、火焔中で粉
末が瞬時に溶融せず、しかも溶射速度も小さく、溶射層
の歩留り、緻密性、接着力、強度、耐蝕性、耐スポーリ
ング性が低下する。
さらには高温焼成するため燃費が高価なものになるばJ
かりか、焼成物の粉砕が容易でないため粉末の製造コス
トが高くなる。従つて焼成温度は、使用する金属化合物
の分解温度、粒度、化学的活性度、組成ならびに溶射装
置の能力を考慮して決定しなければならないが、t多く
の場合、好ましいのは40(代)〜1600℃の範囲で
ある。
例えばアルミナ質溶射粉末の製造を例にとると、水酸化
アルミニウムでは400℃〜1500℃、硫酸アルミニ
ウムでは8000C〜1500℃、硫酸アルミニウムア
ンモニウム(アンモニウムミヨウバン)では400C〜
130CfC1硝酸アルミニウムでは400℃〜120
0℃の範囲で焼成するのが望ましい。上記のようにして
得られる焼成物は溶射時の供給性(流動性)を鑑みて重
量平均径で30〜100μの粒度に調整する。
30μ未満では流動性に劣り、ノズルからの噴出が脈動
して溶射成形体の密度が層厚さ方向に不均一となる。
また、本発明による)溶射粉末は多孔質のために比重が
小さく、30μ未満では溶射時に飛散されやすい。一方
、100μを超えると溶融され難くなつて、付着率が低
下する。この焼成物は分解ガスの揮散によつて多孔質と
なつているため容易に粉砕することができる。なお、本
発明によつて得られる溶射粉末は単独もしくは組合せて
使用することも可能である。第2の発明は熱分解によつ
て酸化物となる金属化合物に金属酸化物を混合し、これ
を前記金属化合物の熱分解温度以上、かつ1600′C
以下の温度で・焼成しこれを重量平均粒径30〜100
μの粒度に調整してなることを特徴とする火焔溶射粉末
の製造方法である。すなわち、第2の発明により得られ
る火焔溶射粉末は、第1の発明で得られる多孔質で非常
に溶融しやすい粒子と、比表面積が小さく、結晶度の高
い金属酸化物粒子とが物理的ならびに化学的に結合させ
る形となる。
この粉末は溶融中に溶融核が不活性粒子の表面を濡らす
ために、不活性粒子のはねかえり損失が少なく(歩留り
が高く)、溶射速度が大きいため溶射時の熱源を節約で
き、緻密で接着力、高強度、高耐蝕性、耐スポーリング
性を有する溶射層を得ることができる。第2の発明に使
用する熱分解によつて酸化物となる耐火性粉末は前述の
如くシリコン、チタニウム、アルミニウム、クロミウム
、マグネシウム、カルシウム、ジルコニウム等の水酸化
物、塩化物、硫酸塩、硝酸塩、フッ化物、有機酸塩等で
ある。
耐火性酸化物はジルコン、珪石、ルチン、ロー石、粘土
、シリマナイト、アンダルサイト、カイヤナイト、ムラ
イト、ボーキサイト、アルミナ、クロミア、クローム鉄
鉱、オリピン、マグネシア、カルシア、ジルコニア等で
ある。従つて第2の発明により得られる溶射粉末の組成
はアルミナ−シリカ、アルミナージルコニアーシリカ、
アルミナージルコニア、アルミナーチタニア、アルミナ
ークロミア、アルミナ−クロマイト、マグネシア−アル
ミナ、スピネル−クロマイト、マグネシア−シリカ、マ
グネシア−クロマイト、マグネシア−カルシア等の系に
属する。第2の発明の火焔溶射粉末の製造方法は、熱分
解によつて酸化物となる金属化合物と金属酸化物を目的
の組成となるよう調合し、十分混練の上成形乾燥したも
のをロータリーキルン、シャフトキルン、トンネルキル
ン等で前記金属化合物の熱分解温度以上、かつ1600
℃以下て焼成する。
熱分解温度より低い温度で焼成した場合には、溶融核と
不活性粒子の結合力が極めて弱くこれを溶射した場合、
溶融核と不活性粒子が火焔中で独自に振舞い、溶融核が
不活性粒子を濡らすことがないため、不活性粒子のみが
選択的に飛散し、溶射層の歩留り、耐蝕性、耐スポーリ
ング性を損う。更には溶着後に新たな化合物を形成する
ため急激な体積変化を伴い溶射層に亀裂や割れを生じ本
発明の効果を発揮することができない。また、160σ
Cより高温で焼成した場合には溶融核と不活性粒子の結
合には有効であるが、溶融核内部の結晶粒子が成長し、
比表面積が減少し、さらには開放気孔がなくなり熱流の
伝播が困難となり溶融核の機能を発揮することができな
い。
それがために火焔中で粉末が瞬時に溶融しないので、溶
射速度も小さく、溶射層の歩留り、緻密性、接着力、強
度、耐蝕性、耐スポーリング性が低下する。また、過度
に高温焼成するため燃費が高価となるばかりか、焼成物
の粉砕が容易ではなく粉末ォ3の製造コストが高くなる
。従つて焼成温度は使用原料の分解温度、粒度、化学的
活性度、組成ならびに溶射装置の能力を考慮して決定し
なければならない。
多くの場合好ましいのは、800れC〜1600℃の範
囲である。粒径は第1の発明と同様、溶射時の供給性(
流動性)を勘案し重量平均径で30〜100μに調整す
る。次に本発明の実施例と従来例、そして本発明に属さ
ない実験例を掲げそれぞれ溶射して物性値を示す。実施
例1 (アルミナ系) 水酸化アルミニウム(Al(0H)3=99.8%、4
4μ以下30%)を湿式混練の上成形乾燥し400′C
〜180σCで各3時間焼成後、重量平均径(D,μ)
で30〜100μとなるよう微粉砕した。
これら粉末をプロパンー酸素炎中に一定量供給しつつ溶
射した。第1表に示す如く400′C〜1500℃で焼
成したNO.2〜6の粉末は活性でしかも開放気孔が多
く熱流”が伝播されやすく、これらを溶射した場合、火
焔中で瞬時に溶融するので、歩留りも高く緻密で、高強
度、高耐蝕性、耐スポーリング性を有する成形体を得る
ことができた。
一方、1800℃で焼成したNO.7は活性を失い、開
放気孔もほとんどなく、・熱流の伝播が容易でないので
、火焔中で溶融しがたく得られた溶射層は歩留りも悪く
多孔質で強度、耐蝕性に劣つていた。又、熱処理の不充
分なNO.lはギプサイトが主要構成相となり、溶射中
に熱分解し火焔温度を低下させるため、歩留りも悪ノく
、層間がゆるむなどして耐蝕性を損つた。実施例2 ア
ルミナ−シリカ系水酸化アルミニウム(A1(0H)3
=99.8%、44μ以下30%)と珪石(SlO2=
99.0%、44μ以下90%)を略ムライト組成とな
るよう混合し、実施例1と同様の方法にて粉末を調整し
溶射した。
第2表に示す如く1300℃、1500℃で焼成したN
O.2,NO.3はムライトが合成されかつ活性を失な
つておらず、これを溶射した場合緻密で付着性、耐蝕性
にすぐれた成形体を得ることができた。これに対して高
温焼成された)!0.4,N0.5はムライトを生成し
ているが活性を失い、これら粉末を溶射した場合火焔中
で瞬時に溶融しがたく歩留りも悪く、溶射層は多孔質で
耐スラグ性に劣つていた。又、70(代)で焼成した尚
.1はムライトが合成されず、溶射中に不活性な珪石粒
子のみが選択的に飛散して歩留りを損うだけでなく、溶
射層内の珪石粒子は発泡して多孔質となり耐蝕性に劣つ
ていた。実施例3アルミナークロミア系 水酸化アルミニウム(,Al(0H)399.8%、4
4μ以下30%)と酸化クローム(Cr2O399.3
%、44μ以下100%)をAl2O3/Cr2O3比
で90/10,70/30となる様混合し、実施例1と
同様の方法にて粉末を調整し溶射した。
第3表に示す如く1300℃〜1500℃で焼成したN
O.l,2,4,5はCr2O3の含有量にかかわらず
活性を失つておらず、しかもCr2O3はAl2OJと
固溶しているので、これを溶射した場合火焔中で瞬時に
溶融し緻密でCr2O3の歩留りも高く耐蝕性に優れて
いた。
一方1800℃で高温焼成したNO.6はAl2O3−
Cr2O3固溶体は形成したが、活性を失い、それがた
めに火焔中で溶融しがたく、歩留りも悪く(ただしA]
203/Cr2O3比は粉末と同一)多孔質で耐蝕性に
劣つていた。又、熱処理が不充分なPl!0.3はAl
2O3−Cr2O3の固溶体を形成せずCr2α粒子は
選択的にはね返り損失となつて歩留り、緻密性、耐蝕性
を損うものであつた。実施例4 クロマイト系 水酸化アルミニウム(A1(0H)399.8%、44
μ以下30%)、水酸化マグネシウム(Mg(0H)2
96.5%、44μ以下100%)、クローム鉄鉱(C
r2O325〜35%、44μ以下90%)をそれぞれ
AI2O3/クローム鉄鉱、MgO/クローム鉄鉱、ス
ピネル/クローム鉄鉱(スピネルはAl2O3:MgO
=1:1)を70/30となるよう混合し、実施例1と
同様の方法にて粉末を調整し溶射した。
第4〜6表に示したように1000〜1500℃で焼成
した粉末は、Al2O3、MgO,.MgAl2O4と
クローム,スピネルが固溶体を形成し、かつ活性を有し
ているため、これら粉末を溶射した場合、緻密て歩留り
も良×高耐蝕性の溶射層を得ることができた。
これに対して180(代)て高温焼成した粉末は相互の
固溶は促進されるが,Al2O3、MQsMgAl2O
4が溶融核としての機能を失うため、火焔中で瞬時に溶
融しがたく、又、700℃で焼成した粉末は固溶体を形
成しないので、不活性なりローム鉄鉱粒子が選択的に飛
散し、これら粉末を溶射した場合付着性、緻密性、耐蝕
性に劣つていた。I耐蝕性の試験条件(第1表〜第6表
) 1 ボタン法 2使用スラグ 転炉スラグ75%、鋼25%3温度
1500℃×511rs■ 耐蝕性の評価方法 0;スラグの浸潤なし。
溶損なしΔ;スラグの浸潤あり。
やや溶損×;スラグの浸潤あり。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 熱分解によつて酸化物となる金属化合物を熱分解温
    度以上で、かつ1600℃以下の温度で焼成した後、重
    量平均粒径30〜100μの粒度に調整することを特徴
    とする火焔溶射粉末の製造方法。 2 熱分解によつて酸化物となる金属化合物に、金属酸
    化物を混合し、これを前記金属化合物の熱分解温度以上
    で、かつ1600℃以下の温度で焼成した後、重量平均
    粒径30〜100μの粒度に調整することを特徴とする
    火焔溶射粉末の製造方法。
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