KR100294897B1 - 표면경화용분무분말및표면경화된부품 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기재상에 열 분무하여 표면경화를 제공하는 분무분말과 그러한 표면경화를 그 표면에 갖는 부품에 관한 것으로, 상기 표면경화는 내식성과 내마모성을 갖는다. 상기 분무분말은 약 75-90중량% 의 텅스텐 카바이드를 포함한다. 상기 분말은, Mo 를 포함하며, Fe, C, Cr, Mn, Co, Si 및 W 중 한가지 또는 그 이상을 선택적으로 포함하는 약 10-25중량%의 니켈-베이스 합금을 더 포함한다.

Description

[발명의 명칭]
표면경화용 분무분말 및 표면경화된 부품
[발명의 상세한 설명]
[발명의 배경]
본 발명은 열 분무 기술 (thermal spraying techniques ; 溶射) 에 의해 기재의 표면상에 분무되어, 기재의 표면에 표면경화 (hardfacing) 를 형성하는 분무분말 (spray powder) 에 관한 것이며, 또한 표면상에 그러한 표면경화를 갖는 부품에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 우수한 내마모성과 우수한 내식성을 지니는 전술된 분무분말에 관한 것이며, 또한 표면상에 상기 표면경화를 지녀 우수한 내마모성 및 우수한 내식성을 지니는 부품에 관한 것이다.
현재까지, 분무분말은, 마모와 부식으로부터 기재를 보호하기 위해, 부품과 같은 기재의 표면상에 표면경화를 형성하는데 사용되어 왔다. 예를들면, (본 출원의 양수인인) 펜실베니아, 라트로베에 소재하는 케나메탈 아이엔씨.는, 현재까지, 기재상에 내마모성과 내식성을 지니는 층을 형성하는 텅스텐 카바이드-코발트-크롬 분무분말을 제조, 판매하여 왔다.
본 특허 문헌은 표면경화 합금에 관계되는 다수의 특허를 포함한다. 예를들면, Patel 에게 허여된 미국특허 제4,013,453호는 텅스텐 카바이드-니켈 분말의 표면경화 합금에 관한 것이다. 그 합금은 2 가지의 기본적인 구성요소; 즉, WC-Ni 혼합물과 니켈합금(2.5 -20 % 의 Cr, 0.5 -6 % 의 Si, 0.5 -5 % 의 B, 10 %이하의 Fe, 및 나머지 Ni)으로 시작한다. 최종의 합금에서, 평균 WC 함량은 10 -30 % 이다. Keshavan 등에게 허여된 미국특허 제4,526,618호는, (1) 78 -88중량% 의 텅스텐 카바이드, 및 (2) 6 -18 % 의 붕소, O -6 % 의 Si, 0 -20 % 의 Cr, 0-5 % 의 Fe, 및 나머지 니켈의 합금으로 이루어지는 내마모성 분무코팅(spray coating) 에 관한 것이다. Prasse 등에게 허여된 미국특허 제3,725,017호는 니켈-크롬 또는 니켈-알루미늄의 모재 (matrix) 에 붕소로 경화된 텅스텐 상으로 이루어지는 표면경화에 관한 것이다. 상기 미국특허 제3,725,017호는 붕소로 경화된 텅스텐 상을 형성하기 위하여 텅스텐 카바이드의 분말, 붕소 및 적어도 하나의 합금요소 (Co, Ni, Cr, 및 Al 중 한가지 또는 복수) 의 사용을 개시한다. Darrow에게 허여된 미국특허 제4,996,114호는 코팅 공정과 결과로 발생하는 코팅에 관한 것이다. 그 공정은 2 가지의 기본적인 단계로 이루어진다. 제1단계에서는, 기재의 표면에 결합제 (Co 또는 Ni) 와 카바이드 그릿 (grit) 의 코팅을 가한다. 제2단계는 카바이드에 영향을 주지 않고 결합제의 표면을 경화시키도록 표면을 카바이딩 (탄화), 니트라이딩 (질화), 또는 보라이딩 (boriding : 붕화) 하는 것을 포함한다. Wolfa 등에게 허여된 미국특허 제4,124,737호는, 17-35% 의 Cr, 5 -20 % 의 Ta, 0-2 % 의 Y, 0.25 % 의 Si, O-3 % 의 Mn, O.5 -3.5 % 의 C, O -14 % 의 Al, 및 O-50 % 의 적어도 한가지의 금속 산화물 (알루미나와 같은) 을 포함하는 Co -베이스의 합금으로 이루어지는 고온의 내마모성 코팅에 관한 것이다. Newman 등에게 허여된 미국특허 제4,414,029호는 표면경화로서 사용하기 위한 니오브 단독으로 또는 몰리브덴과 조합한 거대결정 WC 의 용접봉 용입금속 (filler) 에 관한 것이다.
이전의 분무분말은 어느정도의 내마모성과 내식성올 제공하지만, 우수한 내식성과 조합된 우수한 내마모성을 갖는 분무분말을 제공할 필요가 있어왔다. 우수한 내마모성과 우수한 내식성을 갖는 표면층을 필요로 하는 대표적인 부품은, 화학처리용 슬러리 (slurry) 펌프내에서 마모되는 습윤 (濕潤) 된 부품들을 포함한다. 다른 대표적인 부품은, 마모되며 또한 "산성의 가스" 예를들면 황화수소와 접촉하는 지중 (地中) 의 드릴링 부품 (downhole drilling part) 을 포함한다.
본 특허 문헌은 내식성을 제공한다고 생각되는 표면경화 층을 개시하는 특허를 포함한다. 예를들면, Jaeqer에게 허여된 미국특허 제4,064,608호는 내열, 내식 및 내마모성이 있다고 생각되는 표면경화 합금을 지니는 철의 롤 (ferrous rolll)에 관한 것이다. 그 합금은 니켈-베이스, 철-베이스, 또는 코발트-베이스로 될수 있으며, 또한 O.5-5 % 의 B, O.5-6 % 의 Si, 및 3 % 이하의 카본과 W, Cr 및 Mo 와 같은 카바이드 형성자 (carbide former) 를 포함할 수 있다. Dorfman 등에게 허여된 미국특허 제4,822,415호는 철-베이스의 열 분무분말에 관한 것이다. 상기 미국특허 제4,822,415호에 따르면, 분말의 목적은 내식성, 마찰에 의한 내마모성, 및 마멸에 대한 내마모성을 갖는 합금을 제공하는 것이다. 그 조성물은 O-4O % 의 Cr, 1 -40 % 의 Mo, 1 -15 % 의 Cu, O.2 -5 % 의 B, O -5 % 의 Si, O.O1 -2 % 의 C 및 나머지는 적어도 30 % 의 Fe 를 지니는 불순물로 이루어진다. 그 분무합금은 WC 를 포함하지 않는다.
비록 종래의 특허들이 내식성의 표면경화 합금에 관하여 기술하고 있지만, 우수한 내마모성과 우수한 내식성을 지니는 표면경화로서 적용하기 위한 분무분말을 제공할 필요성은 여전히 남아있다.
[발명의 개요]
본 발명의 주요 목적은 우수한 내마모성과 우수한 내식성을 지니는 표면경화로서 사용하기 위한 분무분말을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 부품에 우수한 내마모성과 우수한 내식성을 제공하도록 그 표면에 표면경화를 한 부품을 제공하는 것이다.
본 발명의 한가지 형태에 있어서, 본 발명은, 소결된 분말의 약 75 -90 중량 % 의 WC ; 소결된 분말의 약 1.6 -7.5중량% 의 Mo ; 소결된 분말의 O-약 2중량% 의 Fe ; 소결된 분말의 O-약 O.O3중량% 의 WC 에 결합된 C 가 아닌 C ; 소결된 분말의 O -약 4.4 중량 % 의 Cr ; 소결된 분말의 O -약 O.25 중량 % 의 Mn ; 소결된 분말의 O -약 0.63 중량 % 의 Co ; 소결된 분말의 O -약 O.25 중량 % 의 Si ; 소결된 분말의 O -약 1.4 중량 % 의 WC 에 결합된 W 가 아닌 W ; 및 소결된 분말의 적어도 약 34 중량 % 로 되는 나머지 니켈 : 의 조성으로 이루어지는 기재상에 내식성 표면경화로서 사용하기 위한 소결된 분무분말이다.
본 발명의 다른 한가지 형태에 있어서, 본 발명은, 약 80 중량 % 의 텅스텐 카바이드 ; 약 3.2 -6 중량 % 의 Mo ; O -약 1.6 중량 % 의 Fe ; 0 -약 0.0024 중량% 의 WC 에 결합된 C 가 아닌 C ; 0 -약 3.5 중량 % 의 Cr ; O -약 O.2 중량 % 의 망간 ; 0 -약 O.5 중량 % 의 코발트 ; 0 -약 0.2 중량 % 의 Si ; 0 -약 1.O6 중량 % 의 WC 에 결합된 텅스텐이 아닌 텅스텐 금속 ; 및 분말의 적어도 약 6.8 중량% 로 되는 나머지 니켈 : 의 조성으로 이루어지는 소결된 분무분말이다.
또 다른 한가지 형태에 있어서 본 발명은, 약 88 중량 % 의 텅스텐 카바이드 ; 약 1.9 -3.6 중량 % 의 Mo ; 0 -약 1 중량 % 의 Fe ; 0 -약 0.015 중량 % 의 WC 에 결합된 C 가 아닌 C ; 0 -약 2.1 중량 % 의 Cr ; 0 -약 O.12 중량 % 의 망간 ; O -약 O.3 중량 % 의 코발트 ; O -약 O.12 중량 % 의 Si ; O -약 O.64 중량 % 의 WC 에 결합된 텅스텐이 아닌 텅스텐 금속 ; 및 분말의 적어도 약 4.1 중량%로 되는 나머지 니켈 : 의 조성으로 이루어지는 소결된 분무분말이다.
본 발명의 또 다른 형태에 있어서, 본 발명은, 약 75 -9O 중량 % 의 WC ; 약 1.6 -7.5 중량 % 의 Mo ; 0 -약 2중량 % 의 Fe ; O -약 O.O3 중량 % 의 WC 에 결합된 C 가 아닌 C ; 0 -약 4.4 중량 % 의 Cr ; 0 -약 O.25 중량 % 의 Mn ; 0 -약 O.63 중량 % 의 Co ; 0 -약 O.25 중량 % 의 Si ; 0 -약 1.4 중량 % 의 WC 에 결합된 W 가 아닌 W ; 및 적어도 약 3.4 중량 % 로 되는 나머지 니켈 : 의 조성으로 이루어지는 표면경화를 갖는 표면을 지니는 부품이다.
[특정 실시예의 상세한 설명]
본 발명은 우수한 내식성과 우수한 내마모성을 제공하는 표면경화로서 사용하기 위한 분무분말에 관한 것이다. 본 발명은 또한 그 위에 표면경화 가공을 한 표면을 포함하며 또한 마손(磨損) 및 부식되는 조건에 노출되는 마모부품과 같은 제품에 관한 것이다. 이러한 특성의 조합은 부식되는 환경에서 작동하는 마모부품과 같은 제품에 대하여 중요하다.
내마모성과 내식성 양자를 갖는 표면층을 필요로 하는 대표적인 부품은, 화학처리용 슬러리 펌프내에서 마모되는 습윤된 부품을 포함한다. 다른 대표적인 부품은, 마모되는 동시에 부식성의 염수 (鹽水) 또는 산성의 가스, 즉 황화수소와 접촉하는 지중 (地中) 의 드릴링 부품을 포함한다.
상기의 제품에 추가하여, 표면경화는 원심펌프의 샤프트 베어링 표면, 펌프라이너, 이수펌프 (mud pump) 의 밸브시트, 석탄의 슬러리 펌프의 밸브시트, 원심펌프의 임펠러의 베어 링 표면 원심펌프의 레이디얼 샤프트 지지표면 원심펌프의 드러스트영역 (thrust area), 밸브시트에 있는 체크 밸브의 클래퍼 (clapper), 원유의 파이프라인, 펌프의 임펠러, 슬러리의 혼합과 블렌딩을 위한 혼합 임펠러, 게이트 밸브 및 각종 밸브 구성요소, 드릴링 펌프의 피스톤용 라이너, 지중 하향 드릴링용 공구 조인트 및 케이싱, 지향성(指向性) 비트 및 드릴 모터, 상승된 수중 펌프의 임펠러의 스테이지, 하향 구멍의 수력 제트 펌프의 개구부, 석유화학용 용기 및 파이프라인에 대한 내열성/세라믹 라이너, 정크 밀 (junk mill) 용 커터표면 또는 합성 로드, 및 분사노즐에 적용될 수 있다.
표면경화는 플라즈마 또는 HVOF (고속 산소 연료) 분무기술을 통하여 가해진다. 미국특허 제2,714,563호 ; 2,858,411호 ; 2,950,867호 ; 3,016,447호 ; 및 3,190,560호는 본 발명의 분무분말의 사용에 적절한 화염 분무 기술에 관하여 설명한다.
본 발명은 내마모성의 텅스텐 카바이드와 내식성의 니켈 베이스 합금의 조합의 소결된 제품을 포함한다. 실시예중의 특정의 텅스텐 카바이드는 전통적인 APT-베이스의 텅스텐 카바이드로서, 미국, 펜실베니아, 라트로베에 소재하는 케나메탈아이 엔씨.로부터 입수할 수 있다. 그러나, 본 발명의 현재의 범위는 펜실베니아, 라트로베에 소재하는 케나메탈 아이엔씨.로부터 입수할 수 있는 거대결정 텅스텐 카바이드를 포함한다.
특정의 니켈-베이스 합금은 하이네스 인터내셔널, 아이엔씨. (Haynes International, Inc.)의 스텔라이트 (Stellite) 사업부로부터 입수할 수 있는 NISTELLE C 분말이다. 상기 NISTELLE C 는 16 -18 중량 % 의 Mo ; 13 -17.5 중량 % 의 Cr ; 3.7 -5.3 중량 % 의 W ; 4.5 -7 중량 % 의 Fe ; 및 나머지 Ni 의 조성을 지닌다. 그러나, 본 발명자는 본 발명의 범위가 상기 특정의 합금의 사용보다도 더 넓게 하는 것을 의도한다.
본 발명자는, 텅스텐 카바이드와 니켈-베이스 합금의 조합이 우수한 내식성과 우수한 내마모성을 갖는 표면경화를 발생시키기에 유용한 분무분말을 발생시킨다는 것을 발견했다. 분무분말의 한가지 특정실시예에 관하여는, (펜실베니아, 라트로베에 소재하는 케나메탈 아이엔씨.로부터 입수가능한) 약 8O 중량 % 의 전통적인 APT-베이스 텅스텐 카바이드와, (하이네스 인터내셔널, 아이엔씨.의 스텔라이트 사업부로부터 입수가능한) 약 20중량 % 의 NISTELLE C 분말이 로드 밀 (rod mill) 에서 약 1.5 미크론의 입자크기로 분쇄되었다. 상기 분말은 가압 윤활제로 윤활되고, 그후 조립 (造粒) 되며, 2515 ℉ 에서 30분간 소결되었다. 소결된 제품은 그 후 분쇄되어, 분무분말의 응용에 적절한 30 × 15 미크론의 분말로 분급되었다.
아래의 표들은 80 중량 % 의 텅스텐 카바이드와 2O 중량 % 의 NISTELLE C의 특정의 조성에 대한 데이타를 제시하고 있지만, 본 발명자는 본 발명의 범위가 WC/니켈-베이스 합금의 80/20 중량비 보다도 더 넓게 되도록 의도한다. 텅스텐 카바이드의 구성요소는 분무분말의 약 75-90 중량 % 범위로 될 수 있으며, 니켈-베이스 합금의 구성요소는 분무분말의 약 10-25 중량 % 범위로 될 수 있다.
또한, 본 발명자는 다른 조성의 니켈-베이스 합금이 본원 발명에 만족스럽게 이용되는 것을 기대한다. 이러한 조성물은, 하이네스 인터내셔널, 아이엔씨.로부터 입수가능한, 17중량 % 의 Cr ; 0.1 중량 % 의 C ; 17 중량 % 의 Mo ; 6중량 % 의 Fe ; 5 중량 % 의 W 및 나머지 Ni 의 조성을 지니는 HASTELLOY C ; 텔레다인 로드니 메탈사로부터 입수가능한, 16 -18 중량 % 의 Mo ; 13-17.5 중량 % 의 Cr ; 3.7 -5.3 중량 % 의 W ; 4.5 -7 중량 % 의 Fe 및 나머지 Ni 의 조성을 지니는 HASTELLOY C ; 및 하이네스 인터내셔널 아이엔씨.로부터 입수가능한, 0-0.12 중량 % 의 C ; 16.5 중량 % 의 Cr ; 17 중량 % 의 Mo ; 5.5 중량 % 의 Fe ; 0 -2.5 중량 % 의 Co ; 4.5 중량 % 의 W ; O -1 중량 % 의 Si ; O -1 중량 % 의 Mn ; 및 나머지 Ni 의 조성을 지니는 HASTELLOY C 를 포함한다.
본 발명자는 또한, 랑레이 얼로이즈 리미티드 또는 텔레다인 로드니 메탈사로부터 입수가능한, 26 -3O 중량 % 의 Mo ; 4-6 중량 % 의 Fe ; 0 -0.12 중량 %의 C ; 및 62 중량 % 의 Ni 의 조성을 지니는 HASTELLOY B ; 하이네스 인터내셔널 아이 엔씨.로부터 입수가능한, O-O.O1 중량 % 의 C ; 26 -3O 중량 % 의 Mo ; 0-2 중량 % 의 Fe ; O-1 중량 % 의 Cr ; O-1 중량 % 의 Mn ; O -1 중량 % 의 Co ; 0 -O.1 중량 % 의 Si ; 및 나머지 Ni 의 조성을 지니는 HASTELL0Y B-2 와 같은 니켈-베이스 합금의 사용을 도모한다.
따라서, 본 발명은 기재상의 내식성 표면경화로서 적용하기 위한 분무분말을 포함하는 범위로 된다. 그 분무분말은 약 75 -9O중량 % 의 텅스텐 카바이드와 약 1O-25 중량 % 의 니켈-베이스 합금으로 이루어진다.
실시예에 있어서, WC 는 전통적인 APT-베이스 텅스텐 카바이드이지만, 본 발명자는 본 발명의 범위가 거대결정 WC 를 포함하는 WC 를 포함하는 것으로 본다. 니켈-베이스 합금은, 합금의 약 16 -3O 중량 % 의 Mo ; 합금의 약 O -8중량 % 의 Fe ; 합금의 약 O -O.12 중량 % 의 C ; 합금의 약 O -17.5 중량 % 의 Cr; 합금의 약 O -1 중량 % 의 Mn ; 합금의 약 O -2.5 중량 % 의 Co ; 합금의 약 O-1 중량 % 의 Si ; 합금의 약 O -5.3 중량 % 의 W ; 및 나머지 니켈-베이스 합금의 니켈의 원소의 범위로 이루어질 수 있다.
[실시예]
후술되는 실시 예는 케나메탈의 텅스텐 카바이드-코발트-크롬 합금 단독의 경우에 비교하여 본 발명의 특정의 실시예에 의해 얻어진 우수한 결과를 보여주고 있다. (WC/Co/Cr 로 지칭되는) 케나메탈의 텅스텐 카바이드-코발트-크롬 합금은, 8O.8 중량 % 의 거대결정 텅스텐 카바이드, 5.O 중량 % 의 텅스텐 금속 분말, 4.O 중량 % 의 크롬 금속 분말 및 10.2 중량 % 의 코발트 금속 분말의 분말 혼합물로부터의 소결제품이다. 상기 합금의 화학적 특성은 아래와 같다.
표면경화의 내식성을 시험하기 위하여 본 발명의 상기 특정의 실시예에 소결된 펠릿 (즉, 8O 중량 % 의 텅스텐 카바이드와 2O 중량 % 의 NISTELLE C) 이 염산, 황산 및 질산의 다양한 농도의 용액중에서 시험되었다. 기본적인 방법론이 아래에 설명되어 있다.
약 3/8 -1/2 인치의 직경을 지니는 특정의 실시예의 소결된 펠릿이 샘플로서 사용되었다. 각각의 펠릿은 중량이 측정된 후 각각의 산성용액에 침수되었다. 용액은 75℉로 유지되었다.
일정한 간격으로, 각각의 펠릿은 용액으로부터 꺼내지고, 물로 세척되며, 한시간 동안 오븐에서 건조된 후, 동일한 산성용액에 다시 침수되기 전에 중량이 측정되었다. 본 발명의 특정의 실시예의 부식시험의 결과가 아래의 표 1 -4 에 기재되어 있다. 표 1, 3 및 5 는 시험 개시시와 시험에 들어간지 5, 9, 15, 2O, 26 (표 1 및 3) 33 및 4O 일이 된 각각의 샘플의 중량을 제시한다.
[표 1]
주 : 샘플1은 100% 의 염산, 샘플2는 50용량%의 염산. 샘플3은 25용량%의 염산이었다. 각각의 샘플의 중량에 대한 측정단위는 그램이었다.
[표 2]
[표 3]
주 : 샘플4는 100% 의 황산(H2SO4), 샘플5는 50% 황산, 샘플6은 25% 황산이었으며, 각각의 샘플의 중량에 대한 측정단위는 그램이었다.
[표 4]
[표 5]
주 : 샘플7은 100%의 질산(HNO3), 샘플8은 50%의 질산, 샘플9는 25%의 질산이었으며, 각각의 샘플의 중량에 대한 측정단위는 그램이었다.
[표 6]
비교로서, WC/Co/Cr 분무분말 (전술된 케나메탈의 텅스텐 카바이드-코발트-크롬 분말)의 펠릿이 염산, 황산 및 질산의 다양한 농도에서 내식성에 대하여 선택된 기간동안 시험되었다. 그 결과는 아래의 표 7-8 에 기재되어 있다. 표 7, 9 및 11은 선택된 기간동안 시험된 각각의 샘플의 중량을 제시한다. 표 8, 10 및 12 는 선택된 기간동안 시험된 각각의 샘플의 초기 중량으로부터의 손실 퍼센트를 제시한다.
[표 7]
주 : 샘플1은 100% 염산중에서 시험되었다. 샘플2는 50% 염산중에서 시험되었다. 샘플3은 25% 염산중에서 시험되었다. 각각의 샘플의 중량에 대한 측정단위는 그램이었다.
[표 8]
[표 9]
주 : 샘플4는 100% 황산에서 시험되었다. 샘플5는 50% 황산에서 시험되었다. 샘플6은 25% 황산에서 시험되었다. 각각의 샘플의 중량에 대한 측정 단위는 그램이었다.
[표 10]
[표 11]
주 : 샘플7은 100% 질산에서 시험되었다. 샘플8은 50% 질산에서 시험되었다. 샘플9는 25% 질산에서 시험되었다. 각각의 샘플의 중량에 대한 측정단위는 그램이었다.
[표 12]
[표 13]
표 14 는 황산에서 WC/Co/Cr 합금의 중량손실을 본 발명과 비교하고 있다.
[표 14]
표 15 는 질산에서 WC/Co/Cr 합금이 중량손실을 본 발명과 비교하고 있다.
[표 15]
본 발명품의 내마모성을 케나메탈의 텅스텐 카바이드-코발트-크롬 합금에 비교하기 위한 시험이 실시되었다. 본 발명의 2 가지의 특정의 합금이 내마모성에 대하여 시험되었다. 한가지 합금은 약 88 중량%의 전통적인 APT-베이스 WC 와 약 12중량%의 스텔라이트사의 NISTELLE C 합금으로 구성되어 있다. 다른 합금은 약 80중량%의 전통적인 APT-베이스 WC 와 약 20중량%의 스텔라이트사의 NISTELLE C 합금으로 구성되어 있다. 이러한 시험은, 1000회전 대신에 50 회전으로 시험이 행해진 것을 제외하고는 ASTM B6-11 의 절차에 따라 실시되었다. 샘플은 다공성이 낮은 각각의 표면경화의 균일한 용착 (deposit) 을 나타냈다. WC/Co/Cr 합금에 대한 결과는 1.00 으로 표준화되었으므로, 12 % 합금(스텔라이트사의 88 중량 % WC 및 12 중량 % 의 NISTELLE C) 과 20 % 합금 (스텔라이트사의 80 중량 % WC 와 20 중량 % 의 NISTELLE C) 이 WC/Co/Cr 합금에 비교된다. 그 결과가 아래의 표 16 에 기재되어 있다.
[표 16]
제시된 바와같이 특정의 실시예는 각각 표준의 WC/Co/Cr 합금 보다도 매우 우수한 내마모성을 지닌다. 또한, 특정의 실시예는 각각 표준의 WC/Co/Cr 합금보다도 더 큰 경도를 지닌다.
기재에 표면경화로서 가해진 12 % 합금 (88 중량 % WC 및 12 중량 % NISTELLE C) 과 20% 합금 (8O중량 % WC 및 2O중량 % NISTELLE C) 의 샘플이 9O 분동안 1000℉의 온도로 유지되었다. 현저한 산화는 볼 수 없었다. 따라서, 특정의 실시예는 상승된 온도에서도 산화에 대한 양호한 저항을 나타내는 것을 알 수 있다.
본 발명에 의해 WC/Co/Cr 합금에 대하여 나타난 내마모성과 내식성의 전체적인 개선은 현저하다. 그러나, 이러한 개선은, 1992년 가을, 오클로호마주, 툴사에 소재하는 툴사 대학 기계공학과에 의해 발행된 최근의 표면경화의 시험결과를 고려하여 볼 때, 보다 중요하게 된다. 이러한 특정의 간행물은 틀사대학 열분무 코팅 연구소 (오클로마 74104 -3189, 툴사, 600 사우스 칼리지 애버뉴에 소재)의, 새드레이, 제이. 알., 리비키, 이., 한, 떠블유. 및 그레빙, 디., 에 의한 “오일 및 가스산업에 적용하기 위해 선택된 열 분무 코팅의 평가 (Evaluations of Selected Thermal Spray Coatings for Oil and Gas Industry Applications)” 이다.
상기 툴사의 보고서는 다수의 표면경화 재료에 대한 부식, 마모, 침식 및 접착력에 대한 시험 결과를 보고하고 있다. 표면경화 재료중 한가지는 스텔라이트 JK-120 으로서 확인된 Co 와 Cr 올 포함하는 텅스텐 카바이드이다. 이 특정의 조성은 86 중량 % 의 WC, 1O 중량 % 의 Co 및 4 중량 % 의 Cr 이다. 정확히 같지는 않지만, 스텔라이트 JK-120 은 본 출원인이 본 발명을 비교하는 대상으로 한 WC/Co/Cr 합금과 어느 정도 유사하다. 스텔라이트 제트 코트 H 장치 (Stellite Jet Kote II equipment) 를 이용하여 HV0F 기술에 의해 1018 강의 베이스 금속에 가해진 스텔라이트 JK-120 은 툴사의 보고서에 보고된 다른 합금에 비교하여 매우 우수한 특성을 나타냈다. 본 발명은 WC/Co/Cr 합금에 대하여 우수한 내식성 및 내마모성을 나타냈다. 따라서 본 발명자가 우수한 내마모성과 내식성을 지니는 신규한 분무분말 합금을 제공한다는 것이 자명하다. 본 발명은 또한 고온에 있어서 우수한 산화저항을 지닌다.
본원에 개시된 명세서 또는 실시예의 고찰로부터 본 발명의 다른 실시예들이 당업자들에게 자명해질 것이다. 명세서 및 실시예는 단지 예시하는 것으로만 의도되며, 본 발명의 진정한 범위와 정신은 후술되는 특허청구의 범위에 의해 지시되도록 의도되어진다.

Claims (2)

  1. 기재(substrate) 상의 내식성 표면경화용의 소결된 분무분말(sintered spray powder)에 있어서, 상기 소결된 분말은,
    소결된 분말의 75-90중량% 의 량의 WC;
    소결된 분말의 1.6-7.5중량% 의 량의 Mo;
    소결된 분말의 0.5-2 중량%의 량의 Fe;
    소결된 분말의 1.5-4.4 중량%의 량의 Cr;
    소결된 분말의 0.4-1.4 중량%의 량의 WC 에 결합된 W 가 아닌 W ; 및
    소결된 분말의 3.4 중량 % 이상의 량의 나머지 Ni;을 포함하는 표면경화용 분무분말.
  2. 표면경화된 표면을 갖는 부품에 있어서, 상기 표면경화는,
    소결된 분말의 75-90중량% 의 량의 WC;
    소결된 분말의 1.6-7.5중량% 의 량의 Mo;
    소결된 분말의 0.5-2 중량%의 량의 Fe;
    소결된 분말의 1.5-4.4 중량%의 량의 Cr;
    소결된 분말의 0.4-1.4 중량%의 량의 WC 에 결합된 W 가 아닌 W ; 및
    소결된 분말의 3.4 중량 % 이상의 량의 나머지 Ni;을 포함하는 표면경화된 부품말.
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