JPS62170465A - 銅基合金母材への耐熱溶射皮膜形成方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えば連続鋳造鋳型、吹錬ランス、高炉羽目
等の直接溶鋼に接する銅基合金母材に耐熱５耐食性に優
れたＭＣｒＡｌＹ合金皮膜を溶射によって形成する方法
に関する。

〔従来の技術〕

特開昭５５−１８５２３号公報に、Ｃｏ、　Ｎｉ、　Ｆ
ｅをＭとして表して、同Ｍ基にＣｒ−ＡＩ−Ｙ、或いは
Ｃｒ−ＡＩ−Ｙ−Ｔａを添加してなる所謂ＭＣｒＡ７Ｙ
合金をＮｉ−基、Ｃｏ−基、Ｆｅ−基の超合金からなる
部材上にプラズマスプレーすることが記載されている。

同皮膜材は、極めて高い耐食性と耐熱性を有するため、
従来上記の高温に曝される銅基合金母材の保護皮膜の形
成のための溶射材として用いられて来たモリブデン基、
ニッケル基、クロム基合金に代わるものと期待され、実
際の適用が試みられるようになった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、このＭＣｒ＃Ｙ合金の熱膨張係数は銅とは掻
端に異なり、溶射皮膜の形成に際して母材との接着性が
悪＜、６００℃以上に加熱されると溶射皮膜は殆どが剥
離されるばかりではなく、溶射施工中に形成した皮膜自
体が剥離することもある。

このため、溶射距離、溶射材料の供給量、形成皮膜の冷
却時間の調整等の溶射条件を調整したが得られた溶射皮
膜の基材への密着力は精々１００ｋｇ／−程度であるに
過ぎず、実用に供することはできない。

かかる溶射皮膜の密着力を改善するために、溶射前の下
地処理によって溶射皮膜の密着力を改善する方法が、特
公昭５５−７０４５２号、特公昭５５−７０４５３号、
特公昭５７−２２８５２号、特公昭５６−３６０８号、
特公昭５３−４０５６７号、特公昭５５−１４１５６６
号の各公報に提案されている。

しかしながら、かかる下地処理において最も効果的であ
ると言われているニッケルメッキ後、無酸化雰囲気下で
溶射する方法やメタライジングによってニッケル基、コ
バルト基等の自溶合金を下地層として溶射し、１０００
〜１１５０℃で加熱するヒユージングの適用も試みたが
、ヒユージングによる熱歪変形の抑制及び皮膜割れ、気
泡の発生防止等の処置が必要となり、非能率であってコ
ストが著しく高いものとなり、とくに長大な対象物の場
合には実用上問題がある。

本発明において解決すべき課題は、２００ｋｇ／ｃｄ以
上の密着力を有するＭＣｒ／ＩｊＹ合金の溶射皮膜の銅
基合金母材上への形成を可能にし、さらには、そのＭＣ
ｒＵＹ合金の溶射皮膜上にセラミックス溶射皮膜の形成
を可能にして銅基台金からなる耐熱、耐食部材の耐用性
を増大せしめる経済的な溶射皮膜形成施工法を確立する
ことにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、銅基合金母材表面の溶射を行なう前に下地処
理として、アルミナによるブラストを行った抜工フケ、
ルメソキを施し、さらにブラストの後、Ｍ−Ｃｒ−ＡＩ
−Ｙ合金の溶射を行なうもので、これによって簡単に２
００ｋｇ／ａｎｔ以上の接着力を有するＭ−Ｃｒ−ＡＩ
−Ｙ合金溶射皮膜を得ることができると共に、実際的に
従来不可能であった銅基合金母材上へのセラミックスの
溶射皮膜の形成を可能にしたものである。

ニッケルメッキする前の基材表面へのブラスト処理は、
形成皮膜の母材との密着力の向上に寄与する。ブラスト
材としては、通常、鋼、銑鉄、アルミナ、カーボランダ
ム等があるが、銅基合金母材が比較的柔らかく、鋼や銑
鉄からなるブラスト材を用いた場合には、ブラスト材が
母材に食い込み腐食の発生源となるのに対して、アルミ
ナ又はカーボランダムの場合には母材に食い込むことが
なく、しかも充分なブラスト効果を奏することができる
適度な硬さを有する。このため本発明においては、ブラ
スト材として粒径が０．５〜２．０鶴程度のアルミナ又
はカーボランダムの破砕粒を用いる。

母材に対するブラスト後のニッケルメッキは電解法或い
は無電解法のいずれも適用できるが、メッキ厚は１０〜
５０μｍで、３０μｍ厚前後が最も好ましい。ニッケル
メッキ層は、他のクロムメッキ層のように酸化されるこ
とがなく、後の溶射に際しての火炎により直接銅基台金
母材が酸化することを防止するとともに、ニッケル自体
がその上に溶射するＭ−Ｃｒ−ＡＩ　Ｙ合金中のＹの浸
透性が良く溶射皮膜との密着性を向上する機能を有する
。

また、ブラスト処理はニッケルメッキした後でＭ−Ｃｒ
−ＡＩ−Ｙ合金の溶射施工する前に必ず行なう必要があ
り、ニッケルメッキ面を破損しない程度に粗面化する。

上述の下地処理を行った後、ＭＣｒ／ＵＹ合金の溶射を
行なう、適用合金の具体例としては、第１表に示すもの
があり、これらは複合して用いることもできる。

第　　　１　　表 例えば、高密着力を保持し、かつ溶融メタルによる滲蝕
防止を目的として、溶射皮膜をポンディング層（Ｂ層）
−中間層（Ｍ層）−トップ層（Ｔ層）の３層溶射を行な
う場合には、以下の組み合わせが好適である。

例１； Ｂ　ＮＮｉＣｏＣｒＡｌ　Ｙ Ｍ層　　ＮｉＣｏＣｒ／Ｉｆ　Ｙ　＋ＣｏＣｒ＃　Ｙ（
重量比１：１混合） Ｔ層　　ＣｏＣｒＡＩＹ 例２： Ｂ層　　Ｎ　１ＣｏＣｒ　Ａｌ’　Ｙ　＋　ＣｏＣｒ　
ＡＩ　Ｙ（重量比１：１混合） Ｍ層　　なし Ｔ　Ｊｉ　　　ＣｏＣｒ＃　Ｙ この場合、Ｂ、Ｍ、Ｔの各層の膜厚は１００〜２００μ
ｍ厚で、溶射方式はガスプラズマガンで施工する。

上記ＭＣｒＵＹ合金中のイツトリウム（Ｙ）は、セラミ
ック材への浸透性があり、上記銅基台金母材上に形成さ
れたＭＣｒＡｌＹ合金溶射皮膜中のＹが、セラミック材
との付着性を促進し、さらにその上には密着性の良いク
ロミャ１アルミナ、安定化ジルコニア等のセラミック材
をプラズマ溶射して溶射層を形成し、銅基合金母材の耐
久性を更に増大させることが可能になる。

以下、実施例に基づいて本発明を具体的に説明する。

実施例 以下の条件によって、試料を作成しＡＳＴＭ−Ｃ６３９
６９に基づいて、密着力試験をおこなった。

■試験片形状寸法：純銅　断面２５．４■１φ×４０鶴
長さ■皮膜施工面　　：２５．４ｍｍφ断面部■ポンデ
ィング皮膜施工工程： Ｎｉメッキ　２０μｍ厚 ■Ａ１２０ａブラスト材による研掃：３０μｍ粗度■　
Ｎｉ　４７．５％、　Ｃｏ　２２．５％、　Ｃｒ　１７
％、　Ａ１２．５％。

Ｙｏ、５％、　ＣＯ，０２％のＭ　−Ｃｒ　　ＡＩ　　
Ｙ　　系合金プラズマ溶射：膜厚１６０μｍ これを接着剤（セメダインＳＧ　−ＥＰＯ）にて接合し
た丸棒試験片で引張試験を行った結果、皮膜密着力は２
１０ｋｇ／ｃａｔの引張力で剥離した。剥離破断部位は
接着剤部分で、溶射皮膜は健全であった。

さらに、その上に安定化Ｚ「０２セラミツクプラズマ溶
射（膜厚１５０μｍ）を施して、同様の試験を行ったが
、破断剥離部位はセラミック層間であって、溶射皮膜は
健全であった。

さらに、銅基合金母材とＭＣｒＡｌＹ合金の溶射皮膜の
加熱、冷却による膨張、収縮の差異による皮膜の剥離の
有無を検討のため７５０℃に加熱後に空冷した２５龍φ
丸捧試験材によるＡＳＴＭ密着力試験値も全く異常なく
皮膜の健全性を確認した。

この試験結果、皮膜の密着力テストでは、母材との剥離
は発生せず、皮膜は強靭でいずれも接着剤部分で破断剥
離しており、ＭＣｒ／ｌｊＹ合金の密着力は２１０に＋
！／ｃｕｔ以上と推定できる。

〔発明の効果〕

本発明によって、比較釣部１１′Ｌに銅基母材上に、強
固な密着力を有するＭＣｒＡｌＹ溶射皮膜を形成できる
ようになり、連続鋳造鋳型、吹錬ランス、高炉羽目等の
寿命を格段に向上できると共に、ＭＣｒＡｌＹ溶射皮膜
を下地として、耐熱セラミック皮膜を形成することがで
き、銅基合金からなる部材の高温利用の道を拓くもので
ある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、銅基合金母材の表面に、ＭＣｒＡｌＹ合金（ＭはＮ
   ｉ、Ｃｏ、Ｆｅよりなる群から選択した金属元素を表わ
   す）の溶射皮膜を形成するに当たって、同銅基合金母材
   表面をアルミナ又はカーボランダムのブラスト材により
   粗面化してニッケルメッキを施した後、再度ブラストで
   粗面化することを特徴とする銅基合金母材への耐熱溶射
   皮膜形成方法。