JPH0353056A

JPH0353056A - 耐食性溶射材料

Info

Publication number: JPH0353056A
Application number: JP18807989A
Authority: JP
Inventors: Masahito Kumon; 公文　将人
Original assignee: Babcock Hitachi KK
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 1989-07-20
Filing date: 1989-07-20
Publication date: 1991-03-07

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、材料の表面に溶射被覆され耐食・耐摩耗性等
の性能を向上させる炭化物−メタル複合溶射材料に関し
、特にＮａ環境中で使用するのに好適なクロム炭化物一
メタル複合の耐食性溶射材料に関するものである。

〔従来の技術〕

エンジン部品、ボイラ部品，原子力機器部品等に使用さ
れる材料は、耐食性・耐摩耗性及び耐熱性等の特性を備
えて居ることが不可欠である。これらの特性を向上させ
るため、その表面に物理的性質が優れているセラミック
スやサーメット等を被覆する方法が採用されている。被
覆方法としては．溶射法がその簡便さや低コストゆえに
広く一般に用いられている。原子力機器部品のうちＮａ
にさらされる部位に使用される溶射皮膜としては，上記
特性以外に特に耐剥離性と耐Ｎａ腐食性が良好であるこ
とが重要である。そのため，これらの特性に優れたクロ
ム炭化物とメタル複合粉末による溶射が近年注目を集め
ており、高速増殖炉の燃料集合体パッド等に利用され始
めている。

上記クロム炭化物の種類としては、Ｃｒ．Ｃ，、Ｃｒ７
Ｃ，、Ｃｒ．，Ｃ，の３種類があり、一般的ニハ最も高
硬度であるＣｒ，Ｃ２が使用されている。バインダーと
してのメタルは耐熱性に優れた８０％Ｎｉ−２０％Ｃｒ
が一般に使用されており、クロム炭化物との比率はクロ
ム炭化物７５〜８０％のものが使用されている。

粉末の形態としては炭化物とメタルを機械的に混合した
ものや炭化物とメタルの粉末混合物を焼結したものや、
又はそれらを有機バインダーで結合させた複合粉末が実
用化している。

一方、溶射皮膜の本来の目的である耐熱・耐摩耗性を長
時間に亘って安定に発揮するためには、溶射皮膜中の気
孔が少ないこと、粒子間結合力が大きいこと、及び母材
との密着力が大きいことが要求される．このため、溶射
方法としてはプラズマ溶射や高エネルギーガス溶射であ
る酸素一アセチレンの爆発エネルギーを利用した爆発溶
射（米国特許第３８８４９１５号明細書）、そして超音
速強化ガス溶射法（特開昭５７−９４３６０号公報）等
が利用されている。特に溶射皮膜と母材の密着性は、溶
射時の粒子速度に依存するため、高粒子速度が得られる
爆発溶射法が有効な方法である。

原子力機器部品のうちＮａにさらされる部位は、Ｎａに
よる腐食が発生する。このため燃料集合体のパッド部の
ように摺動する部分では耐Ｎａ腐食性に留意しなければ
、Ｎａにより侵食され、溶射皮膜は減肉、硬度低下や甚
だしい場合には剥離に至る場合もある。Ｎａによるクロ
ム炭化物系溶射皮膜の腐食のメカニズムは明らかにされ
ていないが、バインダーであるメタルとクロム炭化物と
の中間化合物が選択的に腐食を受け、現状技術による溶
射皮膜ではＳＵＳ　３　１　６の１０倍程度腐食減量す
ることが伝えられている。

クロム炭化物の形態を変えて長時間Ｎａ中に浸漬しても
健全性を確保できるようにした溶射材料や２重皮膜構造
も特許第９７４５３５号及び同１０９３３０８号に提案
されているが、いずれも耐Ｎａ腐食性に関する改善とは
なりがたい。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術においては、Ｎａ環境中での腐食に対する
対策がなされていない為、実用的にＳＵ８３１６鋼板と
比較して１０倍程度の腐食減量料を示す点で問題があっ
た。

本発明の目的は．Ｎａ環境中で耐熱，耐摩耗、耐剥離性
を損なうことなく耐食性を向上させることのできる溶射
材料及びそれで被覆された構造部材を提供することにあ
る。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため，本発明に係る耐食性溶射材料
は、クロム炭化物が５０〜９５重量％、Ｍｏが０．５〜
２０重量％、残部がＮｉ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ａｌ，Ｓｉから
成る群の内いずれか工つ以上及び不可避的不純物からな
る。ここで、Ｍｏは他の戒分の平均粒径より小さい中心
粒径で添加されているものがよい。

あるいは、クロム炭化物が５０〜９５重量％、残部がメ
タルから構或せれる耐食性溶射材料において，前記メタ
ルが１〜４０重量％のＭｏと残部をＮ　ｘ　＋　Ｃ　ｒ
　ｐ　Ｆ　ｅ　ｔ　Ａ　ｌ　＋　Ｓ　ｘから成る群の内
いずれか１つ以上の合金または混合物であるものでもよ
い。更に、前記メタルが１〜５０重量％のＣｒと、１〜
４０重量％のＭｏと、残部をＮｉから構或されるもので
もよい。

また、本発明は、Ｎａ環境にさらされる構造部材におい
て、該構造部材の表面が前記組成の耐食性溶射材料によ
って被覆されていることを特徴とする構造部材である。

また、前記耐食性溶射材料は、クロム炭化物及びメタル
粒子を１０００℃以上の非酸化雰囲気で焼結して製造し
たものが一層よい。そして，構造部材への被覆のさせ方
は、前記溶射材料を高エネルギー密度溶射方法で行うの
がよい。

〔作用〕

Ｍｏを混入させることによって、溶射皮膜中のバインダ
ー（Ｎｉベース合金）とクロム炭化物との化合中間層の
耐食性が向上し、特に、Ｎａ腐食を受けにくくなる。

Ｍｏが０．５重量％以下では耐食性向上が十分とは言え
ない。また、Ｍｏが２０重量％以上ではバインダーの役
目をするＮｉ等のメタルがそのバインダーとしての役目
を果たしにくくなる。そこ？、Ｍｏの量は０．５〜２０
重量％の範囲とした。

Ｍｏの粉末粒子径を、他の成分より小さくして添加して
おくと、Ｍｏ粒子が溶射後において被膜中均一に分散さ
れやすくなる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を参照にしながら，更に具
体的に説明する。

第１図に本発明に係るＣｒ３Ｃ２を８０％と、Ｎ−ｉ−
２０％Ｃｒ−５％Ｍｏ合金を２０％、それぞれ粉末にし
て混合した後、焼結し、更に粉末にした材料の模式図を
示す。同図において、Ｃｒ，Ｃ２粒子１間にＮｉ−２０
％Ｃｒ−５％Ｍｏ粒子２が存在している。また、第２図
はこの材料を用いてＳＵＳ　３　１　６上に爆発溶射で
約１００μｍの厚さに溶射した皮膜を６５０℃のＮａ中
に１０００時間浸漬した後の腐食減量を示したものであ
る。この結果、従来技術と比較して本発明によれば耐Ｎ
ａ腐食性は大幅に改善されたことが分かる。

本発明の他の実施例を第３図に示す。第３図は平均粒径
５μｍのＣｒ■Ｃ２粉末を８０％と、平均粒径１０μｍ
のＮ　ｉ　−　２　０％Ｃｒ合金を１８％、そして平均
粒径ｌμｍのＭｏ粉末を２％混合し、水素雰囲気中１１
００℃で２時間焼結した溶射材料の模式図を示すもので
ある。同図において３ばＮｉ−Ｃｒ粒子、４はＭｏ粒子
を示す。この粉末を溶射した場合Ｍｏ粒子が他の粒子よ
り細かいため，溶射後に皮膜中に均一に分散されやすく
なり、上記実施例と同程度以上の効果が得られる。

また、上記同様第３図に示す溶射材料を用いて，Ｃ１：
１００００ｐｐｍ．Ｆ：２０００ｐｐｒｎ、ＰＨ１の溶
液で６０℃における１００時間の腐食試験を行った結果
を第５図に示す。この結果，本発明による溶射材料で形
戊した溶射皮膜は前記腐食環境においても優れた耐食性
を示すことが分かる。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したように、本発明の溶射材料を使用す
ると耐Ｎａ腐食性を大幅に改善した溶射皮膜を形成する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る溶射材料の模式図を示し、第２図
は本発明による溶射皮膜及び従来の技術による溶射皮膜
との差を明確にするために行ったＮａ浸漬試験の結果を
示し、第４図は従来技術による溶射材料の模式図を示し
、第５図はＣｌ，Ｆイオンを多量に含む酸性環境での腐
食試験結果を示す図である。１　−　Ｃｒ，　Ｃｍ粒子＋　２・・・Ｎｉ−Ｃｒ−Ｍ
ｏ粒子，３・・Ｎｉ−Ｃｒ粒子，４・・・Ｍｏ粒子。

Claims

【特許請求の範囲】

１．クロム炭化物が５０〜９５重量％、Ｍｏが０．５〜
２０重量％、残部がＮｉ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ａｌ，Ｓｉから
成る群の内いずれか１つ以上及び不可避的不純物である
耐食性溶射材料。
２．請求項１において、Ｍｏは他の成分の平均粒径より
小さい中心粒径で添加されている耐食性溶射材料。
３．Ｎａ環境にさらされる構造部材において、該構造部
材の表面が請求項１の耐食性溶射材料によって被覆され
ていることを特徴とする構造部材。