KR20070017999A - 연성 코발트계 라베스 상 합금 - Google Patents

Abstract

마모 및 부식 응용예를 위한 본 발명은 코발트-몰리브덴-크롬 코발트계 합금 및 오버레이에 관한 것이다. 몰리브덴:규소 비율은 라베스 상에 의한 개선된 연성을 위해 약 15:1과 약 22:1 사이이다.

라베스 상, 연성, 취성, 코발트계 합금, 몰리브덴, 규소

Description

연성 코발트계 라베스 상 합금{DUCTILE COBALT-BASED LAVES PHASE ALLOYS}

본 발명은 마모 및 부식에 대한 저항성이 요구되는 산업 응용예에서의 사용을 위한 합금에 관한 것이다. 그러한 응용예의 예에는 고온 딥 아연도금에 사용되는 용접 오버레이(overlay) 롤 또는 플레이트와, 고온 강철 슬라브와 접촉하는 오버레이 강철 밀 롤이 포함된다.

마모 및 부식 응용예를 위한 상업적 용도의 임의의 합금은 델로로 스텔라이트 컴퍼니, 인코포레이드(Deloro Stellite Company, Inc.)에 의해 트리발로이(Tribaloy)라는 등록상표명으로 보급되고 있다. 트리발로이 합금 계열의 합금은 미국 특허 제3,410,732호, 제3,795,430호, 제3,839,024호 및 계류중인 미국 특허 출원 제10/250,205호에 개시되어 있다. 트리발로이 계열의 3개의 특정 합금이 T-400, T-800 및 T-400C이라는 등록상표명으로 보급되고 있다. T-400의 공칭 조성은 크롬(Cr) 8.5%, 몰리브덴(Mo) 28%, 규소(Si) 2.6% 및 나머지의 코발트(Co)이다. T-800의 공칭 조성은 크롬 17%, 몰리브덴 28%, 규소 3.25%, 및 나머지의 코발트이다. T-400C의 공칭 조성은 크롬 14%, 몰리브덴 26%, 규소 2.6% 및 나머지의 코발트이다

상기 합금들은 다른 합금들과 마찬가지로 합금의 경도를 증가시키기 위해 소 위 "라베스(Laves)" 상[발견자인 프리츠 라베스(Fritz Laves)의 이름을 따름]을 사용한다. 일반적으로, 라베스 상은 AB₂ 조성(A 원자는 다이아몬드, 육각 다이아몬드, 또는 관련 구조로 배열되고, B 원자는 A 원자 주위에 4면체를 형성함)을 가진 금속간화합물, 즉 금속-금속 상이다. 라베스 상은 부분적으로는 전위 미끄러짐 과정의 복잡성때문에 강하면서 취성을 갖는다. 따라서 임의의 응용예에는 현행의 상용 라베스 상 합금보다 더욱 강화된 연성을 가진 라베스 상 합금이 요구된다.

본 발명의 목적은 공지된 코발트계 라베스 상 합금보다 큰 연성을 나타내는 단단한 라베스 상을 포함하는 미세 구조를 갖는 코발트계 합금을 제공하는 것이다.

따라서, 간략히 본 발명은 약 0.5 중량%와 약 1.5 중량% 사이의 규소를 포함하고, 약 15:1과 약 22:1 사이의 몰리브덴:규소 비율을 가지며, 금속 기판 상에 내마모성 및 내부식성 오버레이를 형성하기 위한 코발트-몰리브덴-크롬 코발트계 금속 조성물에 관한 것이다.

본 발명은 또한 약 0.5 중량%와 약 1.5 중량% 사이의 규소를 포함하고, 약 15:1과 약 22:1 사이의 몰리브덴:규소 비율을 가지는, 코발트-몰리브덴-크롬 코발트계 합금을 포함하는, 금속 기판 상의 내마모성 및 내부식성 오버레이에 관한 것이다.

또한, 본 발명의 다른 태양은, 약 0.5 중량%와 약 1.5 중량% 사이의 규소를 포함하고, 약 15:1과 약 22:1 사이의 몰리브덴:규소 비율을 가지며, 기판 표면 상에서 오버레이로서 응고되는 코발트-몰리브덴-크롬 코발트계 합금을 용융하는 단계를 포함하는, 금속 기판의 표면에 내마모성 및 내부식성을 부여하기 위한 방법이다.

본 발명의 다른 목적 및 특징에 대해서는 이하에서 부분적으로 명확히 하고 부분적으로 교시할 것이다.

도1은 본 발명의 미세 구조를 나타내는 사진이다.

도2는 종래 기술의 합금의 미세 구조를 나타내는 사진이다.

도3 내지 도5는 이하에 설명되는 바와 같은 본 발명의 임의의 태양을 설명하기 위한 에너지 분산 스펙트럼이다.

도6은 플린트 테스트로부터의 고온 내마모성 데이터를 비교한 그래프이다.

도7은 예 6에서 시험된 합금의 마찰 계수를 비교한 그래프이다.

도8은 예 7의 내부식성 시험으로부터의 반응 층의 두께를 나타내는 그래프이다.

도9는 예 8의 H₂SO₄ 내부식성 시험으로부터의 mm/년 단위 부식 속도를 나타내는 그래프이다.

도10은 예 8의 HCl 내부식성 시험으로부터의 mm/년 단위 부식 속도를 나타내는 그래프이다.

도11은 예 9로부터의 충격 인성 결과를 나타내는 그래프이다.

내부식성을 향상시키기 위해 본 발명의 합금에는 크롬(Cr)이 제공된다. 크롬 함량은 바람직하게는 약 12% 내지 약 18%의 범위이다. 본 명세서에 있어서의 모든 백분율은 달리 특정되지 않는 한 중량에 의한 것이다. 충분한 내부식성을 제공하기 위해서는 최소 약 12%의 크롬이 요구된다. 크롬 함량은 약 18% 미만으로 유지되는데, 이는 약 18% 이상의 크롬 함량에서 다른 취성 금속간화합물이 형성되는 경향이 있기 때문이다. 일 실시예에 있어서, 크롬의 농도는 약 14 중량%와 약 17 중량% 사이이다. 바람직한 일 실시예에 있어서, 크롬의 농도는 약 16.2 중량%이다.

내마모성을 부여하기 위해 본 발명의 합금에는 몰리브덴과 조합하여 규소(Si)가 제공된다. 이 규소 함량은 유사한 종래의 라베스 상 합금의 규소 함량보다 -상대적으로 40% 이상 정도로- 상당히 낮다. 규소 함량은 바람직하게는 약 0.5% 내지 1.5%의 범위이다. 라베스 상을 형성하기에 충분한 규소를 제공하기 위한 규소 함량은 적어도 약 0.5%이다. 라베스 상의 덩어리상 입자로서의 징조를 회피하거나 또는 적어도 최소화하기 위해 규소 함량은 약 1.5% 미만으로 유지된다. 일 실시예에 있어서, 규소의 농도는 약 0.75 중량%와 약 1.35 중량%의 사이이다. 바람직한 일 실시예에 있어서, 규소의 농도는 약 1.27 중량%이다.

내마모성을 부여하기 위해 본 발명의 합금에 약 28% 이하의 양으로 몰리브덴(Mo)이 제공된다. 몰리브덴 함량이 약 28%보다 크면, 다른 취성 금속간조합물이 형성될 수 있다는 것이 발견되었다. 몰리브덴 함량에 대한 다른 요건은 층분한 내 마모성을 제공하기 위해 적어도 약 12%이어야 한다는 것이다. 따라서, 합금내 몰리브덴의 농도는 약 12 중량%와 약 28 중량% 사이이다. 예를 들어, 몰리브덴의 농도는 약 18 중량%와 약 24 중량% 사이이다. 바람직한 일 실시예에 있어서, 몰리브덴의 농도는 약 22.3 중량%이다. 이들 가이드라인 안에서, 몰리브덴 함량은 규소 함량의 함수로서 선택된다. 특히, 몰리브덴은 약 15:1과 약 22:1 사이의 몰리브덴:규소 중량 백분율을 제공하도록 선택된다.

몰리브덴 함량에 대한 이들 두 가지 요건은, 예를 들어 규소 함량이 0.5%일 때, 7.5% 정도로 낮은 양이 15:1 내지 22:1의 몰리브덴:규소 범위를 만족시키더라도, 몰리브덴 함량은 여전히 적어도 약 12%이어야 한다는 점에서 독립적으로 만족되어야 한다. 마찬가지로, 규소 함량이 약 1.5%일 때, 33% 정도로 높은 양이 몰리브덴:규소 범위를 만족시키더라도, 몰리브덴 함량은 약 28%보다 높을 수 없다. 규소 함량이 1%일 때, 몰리브덴 함량은 약 15%와 22% 사이이어야 하고, 28% 정도로 높을 수 없지만, 규소 함량이 예를 들어 1.27%일 때는 28%가 허용될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 몰리브덴:규소 비율은 약 16:1과 약 19:1 사이이다. 바람직한 일 실시예에 있어서, 몰리브덴:규소 비율은 약 17.6:1이다.

합금 매트릭스로서 코발트(Co)가 합금에 제공된다. 코발트는 크롬, 몰리브덴 및 규소 원소와 합금될 수 있고 인성이 강한 매트릭스를 형성하는 경향이 있기 때문에 선택된다. 코발트는 니켈, 철, 이들의 조합물, 및 이 조합물과 코발트의 조합물 중에서 선택되는데, 기본적으로 코발트로 구성된 매트릭스는 니켈 및/또는 철을 일부 함유한 매트릭스보다 보다 인성이 있고 취성이 약하기 때문이다. 코발 트 함량은 바람직하게는 51% 내지 75% 범위이다. 바람직한 일 실시예는 약 59%의 코발트를 채용한다.

몰리브덴의 일부를 카바이드로서 결체(結締)함으로써 라베스 상 내의 몰리브덴 비율의 균형을 잡기 위해 탄소(C)가 합금에 채용된다. 탄소는 바람직한 미세 구조를 형성시키는 역할을 하는 것으로 밝혀졌다. 탄소는 또한 라베스 상을 위한 핵심생성처(nucleation site)를 형성하는 기능을 하는 것으로도 믿어진다. 따라서 탄소는 적어도 약 O.1%의 양이 채용된다. 탄소는 약 1% 미만으로 유지되는데, 약 1%를 초과하는 탄소 형성은 라베스 상의 형성을 지체시키는 것으로 생각되기 때문이다. 따라서, 탄소는 약 0.1%와 약 1% 사이의 농도를 갖는다. 그러한 일 실시예에 있어서, 탄소는 약 0.1 중량%와 약 0.5 중량% 사이의 농도를 갖는다. 바람직한 일 실시예에 있어서, 탄소 농도는 약 0.21 중량%이다.

본 발명의 합금에는 임의의 미량 원소가 존재하는데, 이는 그러한 원소가 단편으로 존재하기 때문이며, 그와 다르게는 제조 공정때문이다. 이들 원소는 의도적으로 첨가되지는 않지만, 용인될 수 있다. 니켈은 약 3%까지 존재할 수 있다. 철은 약 3%까지 존재할 수 있다. 붕소는 합금의 용융 상태 유동성, 융해 특성 또는 소결 특성을 개선하기 위해 의도적으로 약 1%까지 존재할 수 있다. 이들 원소의 조합물 허용치는 8%까지이지만, 바람직한 실시예에 있어서 총 미량 원소 함량은 2% 이하이다.

선택적으로는 미세 구조 미세화를 위해 결정립 미세화제인 바나듐(V), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 니오븀(Nb), 탄탈(Ta) 및/또는 희토류 원소가 약 2% 이하의 양으로 누적하여 포함될 수 있다.

임의의 실시예에 있어서의 본 발명의 다른 태양은, 합금이 망간, 구리를 함유하지 않으며, 코발트 매트릭스 내의 크롬, 몰리브덴, 규소 및 탄소 이외에 야금학적 특성에 재료적 영향을 미치는 모든 합금 원소를 함유하지 않는다는 것이다. 다른 변형예로서, 합금은 코발트 매트릭스 내의 크롬, 몰리브덴, 규소, 탄소, 및 상술한 결정립 미세화제 이외의 야금학적 특성에 재료적 영향을 미치는 모든 합금 원소를 함유하지 않는다.

합금의 경도는 약 40HRC와 약 52HRC(로크웰 C 스케일) 사이이다.

일 태양에 있어서, 본 발명의 미세 구조는 통상적으로 화학적 분해 및 냉각 속도에 따라 8% 내지 30% 체적의 라베스 상으로 구성된다.

본 발명의 합금은 플라즈마 육성 아크 용접 디포지션(plasma transferred arc welding deposition)에 의한 디포지션, 레이져 클래딩, 플라즈마 스프레이, 및 고속 산소 연료 스프레이를 위해 분말의 형태로 제공된다. 합금은 가스 텅스텐 아크 용접, 차폐식 금속 아크 용접 또는 가스 금속 아크 용접을 위해 용접 봉, 와이어 및 전극의 형태로도 또한 제공될 수 있다. 합금은 주물 및 분말 야금학적 성분의 형태로도 또한 제공된다. 따라서, 본 명세서에 사용된 합금이라는 용어는 그것의 원소 금속 성분이 함께 용융되어 유착된다는 고전적인 야금학적 관점의 합금으로서의 금속 조성물을 포함하고, 또한 아직 함께 용융되어 유착되지 않은 분말 혼합물, 관형 와이어 함유 분말 등과 같은 금속 조성물을 포함한다.

합금의 형태나 기판에 도포하는 기술과는 상관없이, 합금은 라베스 상 합금 에 비해서 균열 감도가 낮다. 합금이 균열 감도가 높으면, 기판은 기판과 용융 합금 사이의 상당한 온도차로 인해 발생되는 파괴를 방지하기 위해 코팅으로써 합금을 도포하기 전에 예비 가열되어야 한다. 본 발명의 합금을 도포하는 것은 반드시 이러한 예비 가열 단계가 필요한 것은 아니다.

본 발명의 특정 태양이 다음 예시를 통해 더 설명된다.

예 1

5가지의 합금 분말이 다음과 같은 각각의 조성으로 준비되었다.

	크롬	몰리브덴	규소	탄소	코발트	몰리브덴:규소
합금 1	14.1	27	1.03	0.004	53.9	26.2
합금 2	15.2	25.4	1.01	0.10	57.7	25.1
합금 3	16.2	22.3	1.27	0.21	59.6	17.6
T-400	8.5	28	2.6	0.04	59.9	10.8
T-800	17	28	3.3	0.04	50.7	8.5

분말은 크기가 45 내지 150 마이크론으로 걸러졌고, 플라즈마 육성 아크 용접으로 기판에 도포되었다.

예 2

예 1의 합금은 종래의 로크웰 시험(Rockwell testing; HRC)으로 경도에 대해 시험되었으며, 25 내지 32 g/min의 분말 공급 속도와 100 내지 135 mm/min의 이송 속도로 22 Volt에서 170 내지 200 암페어를 이용하여 플라즈마 육성 아크 용접으로 균열 감도에 대해서 시험되었다. 다음과 같은 결과를 얻게 되었다.

	HRC	균열 감도	몰리브덴:규소
합금 1	55	높음	26.2
합금 2	49	중간	25.1
합금 3	48	낮음	17.6
T-400	52	중간	10.8
T-800	58	높음	8.5

이러한 결과를 통해 몰리브덴:규소 비율이 합금의 연성에 상당한 영향을 준 다는 것을 알 수 있는데, 본 발명의 바람직한 태양에서 15:1 내지 22:1 사이의 범위인 몰리브덴:규소 비율을 갖는 합금3에 의해 균열 감도 성능이 상당히 개선되었음을 알 수 있다.

예 3

합금3의 용착물(weld deposit)의 단면이 준비되었으며, 1500배의 주사 전자 현미경(scanning electron microscope : SEM) 사진이 도1에 도시되었다. 도1은 어두운 영역은 수지상정(dendrite)을, 밟은 부분은 수지상정간 영역(interdendritic region)을 도시하는 검은색 분산 이미지이다. 이는 미세 구조가 아공정(hypoeutectic)임을 나타낸다. 아공정 미세 구조는 일반적으로 과공정(hypereutectic)의 것보다 더 연성이다. 이러한 미세 구조는 본원에서 많은 덩어리상 꽃잎형 라베스 상 미립자를 포함하는 도2에 도시된 바와 같이 미국 특허 제6,066,191호의 도2와 같은 종래의 라베스 상 미세구조와 대비된다.

예 4

도3에 도시된 에너지 분산 스펙트럼은 합금 3의 (밝은) 수지상정간 영역으로 발생되었으며, 도4에 도시된 것은 합금의 (어두운) 수지상정 영역으로 발생되었다. 이것은 (밝은) 수지상정간 영역에서 몰리브덴 및 규소의 농도가 높다는 것을 보여준다. 더 많은 몰리브덴 및 규소 함량이 단단한 라베스 미립자에 대응하는 것으로 알려졌기 때문에, (밝은) 수지상정간 영역에서 몰리브덴 및 규소의 더 높은 농도는 (밝은) 수지상정간 영역에서 라베스 상이 존재한다는 것을 의미한다.

예 5

그런 후, X-레이 회절로 합금 3 용착물을 검사하였으며, 도5에 결과가 도시되었다. 도5의 피크 부분 위치는 라베스 상이 CoMoSi 및 Co₃Mo₂S_i를 형성함을 나타낸다. 이는 몰리브덴이 A 원자이고 규소가 B원자일 때, 라베스 상의 AB₂ 조성에 대응한다.

예 6

다음과 같이 선택된 합금 원소의 조성에 따라 10개의 합금이 준비되었다.

	크롬	몰리브덴	규소	탄소	니켈	철	코발트	몰리브덴:규소
A286	14.8	1.3	1.0	0.8	25.5	나머지	0	1.3
310SS	25	0	1.5	0.08	20.5	나머지	0	0
XEV-F	22.2	0.35	0.3	0.5	3.5	나머지	0	1.2
440C	18	0.75	1.0	1.2	0	나머지	0	0.75
X-5000	22.5	7.0	0.3	0.75	4.0	나머지	10	23.3
T-506	35	0	1	1.6	0	0	나머지	0
T-400	8.5	28	2.6	0.04	0	0	나머지	10.8
T-401	16.2	22.3	1.27	0.21	0	0	나머지	17.6
T-400C	14	26	2.6	0.08	0	0	나머지	10.0

본 예에서 T-401로 지정된 합금뿐만 아니라 이하의 합금은 예 1의 합금 3과 동일하다.

이들 합금은 플린트 테스트 (ASTM G133-95)에 의해 고온 내마모성이 시험되었다. 플린트 테스트는 실린더 형태인 합금 각각의 인베스트먼트 캐스트 표본으로 수행되었다. 실린더는 13.3 mm의 행정, 222.3 N의 힘, 30 Hz의 진동수 및 400 m의 활주 거리로 482℃에서 윤활 없이 질화 스테인레스 강 310의 편평한 표본에 대해 이동되었다. 시험 결과는 도6에 도시되어 있다. 선택된 샘플의 대응 마찰 계수는 도7에 도시되어 있다. 이 데이터는 합금 3이 우수한 고온 내마모성을 나타내고 있음을 보여준다.

예 7

예 1의 합금 3, T-400 및 T-800은 168 시간 동안 470℃에서 Fe로 포화된 0.22% Al Zn 바스(bath)에 각각의 샘플을 침지함으로써 내부식성이 시험되었다. 이 시험의 결과는 도8에 도시되어 있다. 데이터는 합금 3이 우수한 내부식성을 나타내고 있음을 보여준다. 이와 같이, 본 발명의 합금은 아연 도금 롤 및 아연 도금용 안정화 롤에 사용되기에 아주 적절하다.

예 8

예 1의 합금 3 및 T-400뿐만 아니라 T-400C가 H₂SO₄ 및 HCl에 대한 또 다른 내부식성이 시험되었다. T-400C의 공칭 조성은 상기 예6에 나타나 있다. 시험 방법 ASTM G31-72에 따라 수행된 부식 시험의 결과가 도9 및 도10에 도시되어 있다. 구체적으로, 도9는 각각의 합금의 샘플이 ASTM G31-72에 따라 (대략 102℃의) 비등점에서 10% H₂SO₄ 용액에 침지된 경우의 시험 결과를 도시한다. 도10은 각각의 합금의 샘플이 66℃에서 5% HCl 용액에 침지된 경우의 시험 결과를 도시한다. 데이터는 합금 3이 각각의 환경에서 바람직한 내부식성을 나타내고 있음을 보여준다. 더 구체적으로, 합금 3은 H₂SO₄에서의 내부식성이 대략 1.0 mm/년 두께 손실보다 작은 특성을 나타낸다. 다른 태양에서, 합금 3은 HCL에서의 내부식성이 대략 0.08 mm/년 두께 손실보다 작은 특성을 나타낸다.

예 9

예 1의 합금 3, T-400 및 T-800뿐만 아니라 예6의 T-400C가 ASTM 스펙 E23- 96에 따르는 샤르피 충격 시험에 의해 내충격성이 시험되었다. 이 시험의 데이터가 도11에 도시되어 있다. 데이터는 합금 3이 우수한 내충격성을 나타내며, 그 결과 비교되는 라베스 상 합금보다 우수한 인성을 나타내고 있음을 보여준다. 구체적으로, 합금 3 샘플은 ASTM E23-96 시험하에서 적어도 대략 4.5 ft·lb(6.1 N·m)의 내충격성을 보여준다.

예 10

예 1의 합금 3이 기판에 도포되어 오버레이를 형성함으로써, 최종 구성요소의 내마모성 및 내부식성이 미처리 기판에 비해 향상되었다. 일 실시예에서, 합금 3은 아연 도금 작업용 롤러의 제조에 사용되었다. 양호한 일 실시예의 제조 방법은 롤러 상에 새로운 오버레이를 형성하는 단계를 포함하였지만, 양호한 다른 실시예의 제조 방법은 기존 오버레이의 재가공 또는 수리를 포함하였다. 이들 실시예에서, 롤러는 대략 20.32 cm(8 인치)의 직경 및 182.88 cm(72 인치)의 길이를 가졌다. 플라즈마 육성 아크 용접이 분말 형태의 합금 3을 롤러의 표면에 도포하도록 사용되었다. 합금 3을 용융하기에 충분한 열이 발생되어 롤러 상에 용융지(weld pool)가 형성되었다. 용융지는 용융된 합금 3뿐만 아니라 몇몇 용융된 기판 재료를 포함하였다. 본 응용예에서, 롤러는 316 스테인레스 강이었다. 아크 및 합금 3 분말의 소스는 용융지가 사실상 연속적이고 균일한 오버레이로 응고되도록 롤러의 표면 전체에 걸쳐 이동되었다. 그 후, 오버레이 표면은 매끄러운 표면의 롤러를 제공하도록 마무리되었다.

상기 실시예의 다양한 변형예가 본 발명의 범주를 벗어나지 않고 이루어질 수 있기 때문에, 전술된 모든 내용은 예시적인 것이며 제한적인 것이 아닌 것으로 해석되어야 한다.

Claims (24)

1. 약 0.5 중량%와 약 1.5 중량% 사이의 규소를 포함하고, 약 15:1과 약 22:1 사이의 몰리브덴:규소 비율을 가지며, 금속 기판 상에 내마모성 및 내부식성 오버레이를 형성하기 위한 코발트-몰리브덴-크롬 코발트계 금속 조성물.
2. 제1항에 있어서, 대략적인 중량%로서, 12 내지 18 중량%의 크롬과, 12 내지 28 중량%의 몰리브덴과, 0.5 내지 1.5 중량%의 규소와, 0.1 내지 1.0 중량%의 탄소, 및 나머지량의 코발트를 포함하는 코발트계 금속 조성물.
3. 제2항에 있어서, 약 18 중량%와 약 24 중량% 사이의 몰리브덴을 포함하는 코발트계 금속 조성물.
4. 제2항에 있어서, 약 0.75 중량%와 약 1.35 중량% 사이의 규소를 포함하는 코발트계 금속 조성물.
5. 제2항에 있어서, 약 0.1 중량%와 약 0.5 중량% 사이의 탄소를 포함하는 코발트계 금속 조성물.
6. 제2항에 있어서, 대략적인 중량%로서, 14 내지 17 중량%의 크롬과, 18 내지 24 중량%의 몰리브덴과, 0.75 내지 1.35 중량%의 규소와, 0.1 내지 0.5 중량%의 탄소, 및 나머지량의 코발트를 포함하는 코발트계 금속 조성물.
7. 제1항에 있어서, 대략적인 중량%로서, 14 내지 17 중량%의 크롬과, 18 내지 24 중량%의 몰리브덴과, 0.75 내지 1.35 중량%의 규소와, 0.1 내지 0.5 중량%의 탄소, 및 나머지량의 코발트를 포함하는 코발트계 금속 조성물.
8. 제2항에 있어서, 약 16:1과 약 19:1 사이의 몰리브덴:규소 비율을 가지는 코발트계 금속 조성물.
9. 제2항에 있어서, 대략적인 중량%로서, 약 1% 이하의 붕소와, 약 3% 이하의 니켈과, 약 3% 이하의 철, 및 추가적인 미량 원소를 더 포함하고, 상기 붕소, 니켈, 철, 및 추가적인 미량 원소의 총 농도는 약 8 중량% 미만인 코발트계 금속 조성물.
10. 제2항에 있어서, 바나듐, 지르코늄, 하프늄, 탄탈, 및 희토류 원소와 그들의 임의의 조합물로 구성된 결정립 미세화제 그룹으로부터 선택된 결정립 미세화제을 더 포함하는 코발트계 금속 조성물.
11. 제1항에 있어서, 대략적인 중량%로서, 12 내지 18 중량%의 크롬과, 12 내지 28 중량%의 몰리브덴과, 0.5 내지 1.5 중량%의 규소와, 0.1 내지 1.0 중량%의 탄소, 및 나머지량의 코발트로 필수적으로 구성된 코발트계 금속 조성물.
12. 제1항에 있어서, 대략적인 중량%로서, 12 내지 18 중량%의 크롬과, 12 내지 28 중량%의 몰리브덴과, 0.5 내지 1.5 중량%의 규소와, 0.1 내지 1.0 중량%의 탄소와, 바나듐, 지르코늄, 하프늄, 탄탈, 및 희토류 원소와 그들의 임의의 조합물로 구성된 결정립 미세화제 그룹으로부터 선택된 2% 이하의 결정립 미세화제 및 나머지량의 코발트로 필수적으로 구성된 코발트계 금속 조성물.
13. 제1항에 있어서, 대략적인 중량%로서, 16.2 중량%의 크롬과, 22.3 중량%의 몰리브덴과, 1.27 중량%의 규소와, 0.21 중량%의 탄소, 및 나머지량의 코발트를 포함하는 코발트계 금속 조성물.
14. 약 0.5 중량%와 약 1.5 중량% 사이의 규소를 포함하고, 약 15:1과 약 22:1 사이의 몰리브덴:규소 비율을 가지는, 코발트-몰리브덴-크롬 코발트계 합금으로 구성되는, 금속 기판 상의 내마모성 및 내부식성 오버레이.
15. 제14항에 있어서, 대략적인 중량%로서, 12 내지 18 중량%의 크롬과, 12 내지 28 중량%의 몰리브덴과, 0.5 내지 1.5 중량%의 규소와, 0.1 내지 1.0 중량%의 탄소, 및 나머지량의 코발트를 포함하는 내마모성 및 내부식성 오버레이.
16. 제15항에 있어서, 라베스 상 영역을 포함하는 미세 구조를 가지는 내마모성 및 내부식성 오버레이.
17. 제16항에 있어서, 미세 구조는 아공정인 내마모성 및 내부식성 오버레이.
18. 제16항에 있어서, 미세 구조는 약 8 체적%와 약 30 체적% 사이의 라베스 상을 포함하고, 덩어리상의 꽃잎형 라베스 상 입자를 사실상 함유하지 않는 내마모성 및 내부식성 오버레이.
19. 제15항에 있어서, (약 102℃에서) 비등하는 10%의 H₂SO₄ 용액에서 ASTM 스펙 G31-72에 따라 시험될 때 약 1.0 ㎜/년 이하의 두께 손실로 특정되는 황산에서의 내부식성을 가지고, 66℃의 5% HCl 용액에서 ASTM 스펙 G31-72에 따라 시험될 때 약 0.08 ㎜/년 이하의 두께 손실로 특정되는 염산에서의 내부식성을 가지는 내마모성 및 내부식성 오버레이.
20. 제15항에 있어서, ASTM E23-96 샤르피 충격 시험에 따라 시험될 때 적어도 약 4.5 ft·lb(6.1 N·m)의 충격 저항을 가지는 내마모성 및 내부식성 오버레이.
21. 약 0.5 중량%와 약 1.5 중량% 사이의 규소를 포함하고, 약 15:1과 약 22:1 사이의 몰리브덴:규소 비율을 가지며, 기판 표면 상에서 오버레이로서 응고되는 코발트-몰리브덴-크롬 코발트계 합금을 용융하는 단계를 포함하는, 금속 기판의 표면에 내마모성 및 내부식성을 부여하기 위한 방법.
22. 제21항에 있어서, 오버레이는 라베스 상 영역을 포함하는 미세 구조를 가지는 방법.
23. 제22항에 있어서, 코발트계 합금은 대략적인 중량%로서, 12 내지 18 중량%의 크롬과, 12 내지 28 중량%의 몰리브덴과, 0.5 내지 1.5 중량%의 규소와, 0.1 내지 1.0 중량%의 탄소, 및 나머지량의 코발트를 포함하는 방법.
24. 제23항에 있어서, 기판은 아연 도금 작업에서 사용되는 롤러인 방법.

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