JPH04358001A - 溶射用複合粉末の製造方法 - Google Patents

溶射用複合粉末の製造方法

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JPH04358001A
JPH04358001A JP3025257A JP2525791A JPH04358001A JP H04358001 A JPH04358001 A JP H04358001A JP 3025257 A JP3025257 A JP 3025257A JP 2525791 A JP2525791 A JP 2525791A JP H04358001 A JPH04358001 A JP H04358001A
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JP
Japan
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powder
composite
particle size
average particle
thermal spraying
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JP3025257A
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English (en)
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Yoshimichi Kanazawa
金澤 良道
Yoshikazu Tanaka
義和 田中
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Sanyo Special Steel Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Special Steel Co Ltd
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Publication date
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、部材表面に耐摩耗性、
耐熱性を付加するために用いられる高融点かつ高硬質化
合物と金属との溶射用複合粉末の製造方法に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】一般に熱間加工用ダイスやロール、メカ
ニカルシール等には高い耐摩耗性、耐熱性が必要であり
、これら特性の更なる向上要求は益々高まっている。 近年、これら部材表面に金属と炭化物、酸化物、ホウ化
物あるいは窒化物との複合粉末を溶射する技術が注目を
集めるようになっている。
【0003】ところで、これらの溶射用複合粉末の製造
方法としては、一次造粒して複合化する造粒法と、硬質
粉末の一個一個の表面に金属を被覆することにより複合
化する被覆法の2つが広く知られている。造粒法では、
金属微粉末と硬質化合物粒子の混合物に、適当なバイン
ダー(例えばパラフィン等のワックス)を適量添加し、
これをアルコール、水等の分散媒に懸濁してスラリー状
とした上、スプレードライヤー(湿式噴霧乾燥機)に供
して、造粒し、脱脂して複合粉末を製造している。他方
、被覆法では、前処理及び触媒化処理した硬質粒子をメ
ッキ槽に入れ、電極間に通電し、粉末粒子表面に電析反
応を起こさせ、メッキにより被覆し、その後、ろ過し温
風乾燥する。また、必要であれば還元処理を行うように
している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、溶射用複合
粉末では平均粒径20〜30μmの粉末が使用されるが
、そのため、上記造粒法では原料金属粉〈一次粒子〉と
して、通常粒径が10μm以下の金属微粉末を使用する
ことが要求される。しかしながら、この種原料微粉末は
酸化物又は塩化物を還元して製造するため、製造しにく
く、製造法も限られるので、非常に高価である。また、
取扱も煩雑であり、ハンドリングにも注意を要するとい
う問題点がある。他方、被覆法では表面被覆による複合
化の製造工程が複雑でコストがかかるとともに、複合化
できる金属は、Ni、Co、Cu等が中心であり、Ni
−Cr、Ni−Al等の合金被覆は、成分調整が困難で
あって、ほとんど製造されていない。そのため、この方
法による複合粉末の製造適用範囲は限られているという
問題点がある。そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、
安価な原料粉として噴霧金属粉と市販の粗粒の複合用粉
末を使用して、溶射用複合粉末を製造することを目的と
する。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、金属粉末を複
合化するにあたり、噴霧法により製造した金属粉末に炭
化物、酸化物、ホウ化物又は窒化物から選ばれる高融点
かつ高硬質化合物粉末の一種以上を添加して機械的に複
合化させ、これを高温で焼結し、次いで平均粒径20μ
m〜30μmの範囲に粉砕することを要旨とする溶射用
複合粉末の製造方法にある。
【0006】
【作用】本発明において、機械的に複合化させるとは、
ボールミル等の機械的に粉末を変形、粉砕、圧着を繰り
返すことができる装置を使用して、金属粉末中に炭化物
、酸化物、ホウ化物又は窒化物から選ばれる高融点かつ
高硬質化合物の一種以上を侵入させ、マトリックスであ
る金属粉末中に上記複合化用粉末を分散させることをい
う。この機械的複合粉末は更に焼結されることにより複
合化度合が進行する。これを粉砕して溶射用粉末として
適当な平均粒径に調整する。この複合化粉末は図1に示
すようにマトリックスである金属粉末中に上記複合化用
粉末を分散しているので、上記造粒法により製造される
複合粉末と比較して複合粉末粒子の均一性や緻密性に富
んでいる。そのため、硬質粒子−金属の複合効果が十分
となる。
【0007】本発明において使用される金属粉末として
はCu、Co、Ni等の噴霧金属粉末、Ni−Cr合金
、Ni−Al等の噴霧合金粉末が使用される。噴霧法は
他の粉末製造法と比較して最も安価に大量の金属粉末を
製造することができるからである。噴霧法として、水噴
霧法、ガス噴霧法等を用いることができる。なお、噴霧
粉末は通常粒径が大きいので、平均粒径を40μm以下
に調整するのが好ましい。平均粒径が40μmを超える
粉末粒度であると、機械的に両者の複合化が図りにくく
、複合化に非常に時間がかかりコスト的にも不利である
からである。
【0008】他方、本発明において用いられる複合化用
炭化物としては、炭化クロム(Cr3 C2 )、炭化
珪素(SiC)、炭化タングステン(WC)、炭化ニオ
ブ(NbC)、炭化バナジウム(VC)等の市販高融点
かつ高硬質の炭化物粉末を使用することができる。又、
複合化用酸化物としては、アルミナ(Al2 O3 )
、ジルコニア(ZrO)、シリカ(SiO2 )、マグ
ネシア(MgO)、チタニア(TiO2 )等の市販高
融点かつ高硬質の酸化物粉末を使用することができる。 更に、複合化用ホウ化物としては、ホウ化チタン(Ti
B2 )、ホウ化クロム(CrB2 )等の市販高融点
かつ高硬質のホウ化物粉末を使用することができる。更
にまた、複合化用窒化物としては、窒化チタン(TiN
)、窒化ジルコニア(ZrN)、窒化ホウ素(BN)等
の市販高融点かつ高硬質の窒化物粉末を使用することが
できる。
【0009】本発明において、金属粉末に対する複合化
用粉末の配合割合は溶射用途によって異なるが、金属粉
末15〜65重量%に対して複合化用粉末85〜35重
量%を添加配合するのが好ましい。
【0010】機械的に変形、粉砕、圧着を繰り返し行わ
せる複合化装置としては、ボールミル、振動ミル、アト
ライター等を用いることができる。機械的複合化の際の
酸化防止のため、不活性ガス雰囲気中で、さらに酸化防
止とともに凝集を防止するためには不活性溶媒中で行う
のが好ましい。
【0011】機械的複合化の後に焼結・粉砕処理を行う
理由は以下の通りである。即ち、機械的複合化のままで
は生成複合粉末が微細過ぎてそのままでは溶射に供する
ことが出来ない。また、機械的複合化のままでは、均質
性や緻密性が特にプラズマ溶射用としては決して十分と
は言えない。そこで、焼結によって金属と硬質粒子の複
合化を更に進行させ、その結果、均質性や緻密性に優れ
る非常に強固な複合粉末が得、この塊状になった複合粉
末の焼結体を粉砕することによって溶射に最適な粉末粒
度に調整するものである。なお、必要があれば粉砕後、
分級をおこなっても良い。
【0012】粉砕後の粉末平均粒径を20μm〜30μ
mとした理由は以下の通りである。平均粒径が20μm
以下であると溶射時、微粉末がヒュームになりやすく、
皮膜歩留りが低くなり作業効率が下がる。また、生成し
たヒュームが皮膜欠陥の原因になる。他方、平均粒径が
30μm以上になると皮膜中の未溶融粒子の割合が増加
し皮膜強度が低くなり、結果として皮膜の耐摩耗、耐熱
性が低下するからである。なお、塊状の焼結体を粉砕す
る装置としてジョークラッシャー、ピンミル、ディスク
ミル等の粉砕機を使用することができる。
【0013】
【実施例】以下、本発明の製造法を実施例により説明す
る。 実施例1 ガス噴霧法で製造した80Ni−20Cr合金粉を平均
粒径32μmに分級した粉末と平均粒径28μmのCr
3 C2 粉末を各々75重量%、25重量%になるよ
う秤量しそれをミルポットに投入し、回転ボールミルに
て回転数150rpmで40時間複合化処理を行った。 Cr3 C2 は、700℃〜800℃以上での耐酸化
性に優れているため高温での摩擦、耐摩耗皮膜への使用
が期待される。なお、投入粉末はボール重量に対して6
重量%加えた。また、酸化および凝集防止のため、複合
化はシクロヘキサン中で行った。その後、複合粉末を回
収し真空雰囲気で1150℃、2時間の焼結を行った。 次いでこの焼結体をディスクミルで粉砕し、平均粒径2
8μmの溶射用複合粉末を得た(図1参照)。本発明の
複合粉末をプラズマ溶射に供したところ、本粉末から得
られた皮膜は欠陥が少なく良好なものであった。
【0014】実施例2 ガス噴霧法で製造した50Ni−50Cr合金粉を平均
粒径38μmに分級した粉末と平均粒径28μmのCr
3 C2 を各々50重量%になるよう秤量し、振動ボ
ールミルにて、24時間複合化処理を行った。投入粉末
はボール重量に対して24重量%加えた。なお、酸化防
止のため、複合化はミル中をAr雰囲気にして行った。 複合化処理後、回収粉を真空雰囲気で1200℃、3時
間の焼結を行い、次いで焼結体をピンミルで粉砕し平均
粒径27μmの溶射用複合粉末を得た(図2参照)。こ
れをプラズマ溶射に供した。得られた皮膜は、空孔、酸
化物等も少なく良好なものであった。
【0015】実施例3 ガス噴霧法で製造したNi粉を平均粒径30μmになる
よう分級した粉末と平均粒径20μmのSiC粉末を各
々75重量%、25重量%になるよう秤量しそれをミル
ポットに投入し、回転ボールミルにて68時間複合化処
理を行った(回転数200rpm)。なお、投入粉末は
ボール重量に対して5重量%加えた。なお、複合化はミ
ル中をAr雰囲気にして行った。複合化処理後、回収粉
を真空雰囲気で1000℃、3時間の焼結を行った。次
いでこれをピンミルで粉砕して、平均粒径22μmの溶
射用複合粉末を得た。次に実施例1、2と同様に本発明
粉をプラズマ溶射に供した。得られた皮膜は、欠陥が少
なく良好であった。
【0016】実施例4 ガス噴霧法で製造したNi粉を平均粒径32μmになる
よう分級した金属粉末と平均粒径27μmの酸化物Al
2 O3 粉末を各々5重量%、95重量%になるよう
秤量しそれをミルポットに投入し、回転ボールミルにて
78時間複合化処理を行った(回転数200rpm)。 なお、投入粉末はボール重量に対して5重量%加えた。 なお、複合化はミル中をAr雰囲気にして行った。複合
化処理後、回収粉を真空雰囲気で1240℃、2時間の
焼結を行った。次いでこれをピンミルで粉砕したところ
、平均粒径28μmの溶射用複合粉末を得た。次に実施
例1、2と同様に本発明粉をプラズマ溶射に供した。得
られた皮膜は、欠陥が少なく良好であった。
【0017】実施例5 ガス噴霧法で製造したCo粉を平均粒径38μmになる
よう分級した金属粉末と平均粒径32μmのホウ化物T
iB2 粉末を各々12重量%、88重量%になるよう
秤量しそれをミルポットに投入し、回転ボールミルにて
48時間複合化処理を行った(回転数200rpm)。 なお、投入粉末はボール重量に対して7重量%加えた。 なお、複合化はミル中をAr雰囲気にして行った。複合
化処理後、回収粉を真空雰囲気で1300℃、1時間の
焼結を行った。次いでこれをピンミルで粉砕したところ
、平均粒径21μmの溶射用複合粉末を得た。次に実施
例1、2と同様に本発明粉をプラズマ溶射に供した。得
られた皮膜は、欠陥が少なく良好であった。
【0018】実施例6 ガス噴霧法で製造した95Ni−5Al粉を平均粒径2
9μmになるよう分級した金属粉末と平均粒径20μm
の窒化物BN粉末を各々25重量%、75重量%になる
よう秤量しそれをミルポットに投入し、回転ボールミル
にて95時間複合化処理を行った(回転数200rpm
)。なお、投入粉末はボール重量に対して8重量%加え
た。なお、複合化はミル中をAr雰囲気にして行った。 複合化処理後、回収粉を真空雰囲気で1050℃、3時
間の焼結を行った。次いでこれをピンミルで粉砕したと
ころ、平均粒径29μmの溶射用複合粉末を得た。 次に実施例1、2と同様に本発明粉をプラズマ溶射に供
した。得られた皮膜は、欠陥が少なく良好であった。
【0019】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明方
法によれば、機械的に複合化し、更に焼結工程を行って
いるため、複合化用硬質粒子−金属の複合効果が十分期
待でき、従来の造粒法で製造される複合粉末に比して均
一性及び緻密性に優れた複合粉末を得ることができる。 従って、溶射対象である熱間加工用ダイスやロール、メ
カニカルシール等の耐摩耗性、耐熱性等の物性を向上さ
せるのに好適である。また、本発明方法のように、機械
的複合化と焼結、粉砕の工程を使用すると、従来の造粒
法のように10μ以下という微粉末を使用せずとも、平
均粒径の比較的大きい噴霧金属粉末と市販の複合化用粉
末を使用して安価に溶射用複合粉末が製造できるという
効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の方法(実施例1)によって製造された
Cr3 C2 −NiCr系の複合粉末の顕微鏡組織を
示す走査電子顕微鏡写真である。
【図2】本発明の方法(実施例2)によって製造された
Cr3 C2 −NiCr系の複合粉末の形状組織を示
す走査電子顕微鏡写真である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  金属粉末を複合化するにあたり、噴霧
    法により製造した金属粉末に炭化物、酸化物、ホウ化物
    又は窒化物から選ばれる高融点かつ高硬質化合物粉末の
    一種以上を添加して機械的に複合化させ、これを高温で
    焼結し、次いで平均粒径20μm〜30μmの範囲に粉
    砕することを特徴とする溶射用複合粉末の製造方法。
JP3025257A 1991-01-25 1991-01-25 溶射用複合粉末の製造方法 Pending JPH04358001A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2025081867A (ja) * 2023-11-16 2025-05-28 株式会社コダマ 電波吸収体及びその製造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55152103A (en) * 1979-05-17 1980-11-27 Nippon Tungsten Co Ltd Heat-resistant zirconium oxide-base cermet powder and manufacture of the same
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JPH03215601A (ja) * 1990-01-22 1991-09-20 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 溶射用Cr↓3C↓2―NiCr系複合粉末製造法

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