JPH0532158B2

JPH0532158B2 -

Info

Publication number: JPH0532158B2
Application number: JP60171606A
Authority: JP
Inventors: Hirokimi Takeuchi; Masa Nagata; Shigeo Hanashima
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 1985-08-02
Filing date: 1985-08-02
Publication date: 1993-05-14
Also published as: JPS6233090A

Description

【発明の詳細な説明】

［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、粉末肉盛溶接に利用される粉末肉盛
用Co基合金粉末に関するものである。（従来の技術）基体の表面に耐食・耐熱性あるいは耐摩耗性等
を付与し、または基体表面の前記特性をさらに向
上させるために、肉盛溶接（Surfacing）を行う
ことが多い。この肉盛溶接法としては、種々のものが開発さ
れているが、とくに粉末を溶加材としかつプラズ
マアークを熱源とする粉末肉盛溶接法は、溶加棒
を用いる酸素アセチレン溶接法、TIG溶接法など
に比較して、高速でかつ自動化しやすいことか
ら、近年とくに注目を集めるようになつている。この粉末肉盛溶接において使用される合金粉末
は、溶融合金に対してガス噴霧を行つたのちガ
ス中で冷却する方法、溶融合金に対してガス噴
霧を行つたのち液（水）中で冷却する方法、溶
融合金に対して液（水）噴霧を行う方法、溶融
合金に対して遠心力を加える方法、溶融合金を
高速回転するロールの隙間に流下させる方法、な
どによつて製造される。このような粉末製造法において、溶融合金がア
トマイジングによつて粉化したのちの冷却速度が
小さいときには、溶融粉体の表面張力によつて球
状化するが、冷却速度が大きいときには、溶融粉
体が球状化する以前に凝固してしまうので、不規
則形状の粉末となる。（発明が解決しようとする問題点）ところで、上記した不規則形状の粉末は、その
長短比が大きく、かつ一定していないものである
ため、この粉末を粉末肉盛用の粉末として用いた
場合には、当該粉末の送給性が劣ることとなる。
そのため、従来においては、粉末の送給機構に
種々の工夫がなされてきたが、それでも、粉末の
送給むらによるビード形状の不良、例えば、湯切
れ、肉盛金属のビード幅の不均一などの不良が発
生しやすいという問題点があつた。一方、冷却速度の小さいガス噴霧法により製造
した粉末は、その長短比が小さい球形状をなすた
め、粉末の送給性が良好であり、したがつてビー
ド形状も良好なものとなる。しかしながら、ビード形状は良好となるもの
の、肉盛金属内にブローホールを生ずることがあ
るという問題点があつた。本発明は、上述した従来の問題点に着目してな
されたもので、粉末の送給性に優れているため、
湯切れやビード幅の不均一などの不具合が発生せ
ず、ビード形状が良好であると同時に、肉盛金属
中にブローホールが発生しない粉末肉盛溶接を行
うことが可能である粉末肉盛用Co基合金粉末を
提供することを目的としている。［発明の構成］（問題点を解決するための手段）本発明による粉末肉盛用合金粉末は、基体表面
の耐摩耗性、耐熱性、耐食性、耐薬品性等を高め
るために粉末肉盛溶接する際に使用されるCo基
合金粉末であつて、重量％で、Ｃ：0.05〜3.0％、
Si：5.0％以下、Mn：3.0％以下、Ｐ：0.03％以
下、Ｓ：0.03％以下、Cu：3.0％以下、Ni：30％
以下、Cr：10〜40％、Ｗ：20％以下、Mo：20％
以下、Ｂ：3.0％以下、Fe：５％以下、Ｎ：0.30
％以下、Ｏ：0.01〜0.50％、望ましくは、Ｏ：
0.02〜0.30％および場合によつては、さらにNb：
3.0％以下、Ta：3.0％以下、Ｖ：3.0％以下、
Zr：3.0％以下のうちの１種または２種以上を含
有し、残部Coおよび不純物よりなることを特徴
としている。また、本発明による粉末肉盛用合金粉末の実施
態様においては、合金粉末の長短比が1.5以下で
あるものとすることが望ましく、また、前記合金
粉末は、噴霧ガス中の酸素量を調整して、Ｏ：
0.01〜0.50％としたものとすることができる。本発明による粉末肉盛用合金粉末は、上述した
ように、酸素量が0.01重量％以上のものである
が、この理由は、粉末肉盛溶接後の肉盛金属中の
ブローホールをできるだけなくすためである。そ
して、肉盛金属中のブローホールをなくす観点か
らは粉末中の酸素量は0.50重量％以下とすれば十
分であり、より望ましくは0.02〜0.30重量％の範
囲とする。また、窒素量は0.30重量％以下とする
ことによつて肉盛金属中におけるブローホールの
発生を低減ないしは解消することが可能となる。さらに、Ｃは炭化物を形成して硬さおよび高温
強度を高めるのに有効であるので、0.05％以上含
有させるが、多すぎると靱延性が低下するので、
3.0％以下とするのがよく、Siは肉盛金属中の非
金属介在物を減少させるので、5.0％以下の範囲
で添加するのがよく、Mnは肉盛金属の清浄度を
高めるので、3.0％以下の範囲で添加するのがよ
く、ＰおよびＳは肉盛金属の靱性を害するので、
いずれも0.03％以下に規制するのがよい。また、
Cuは強度を向上させるので3.0％までは添加して
もよく、Niは耐食性の向上に寄与するので30％
までは添加してもよい。さらに、Crは耐食性お
よび耐摩耗性を向上させるので、10％以上添加さ
せるのもよいが、多すぎると靱性が低下するの
で、40％以下とするのがよい。さらにまた、Ｗは
耐摩耗性を向上させるので20％まで添加してもよ
く、Moは耐食性および強度を増大させるので20
％までは添加してもよく、Ｂは強度を向上させる
ので3.0％までは添加してもよく、Feは肉盛金属
の特性を害することなく粉末のコストを低下させ
ることができるので５％以下までは添加してもよ
く、強度を向上させるためにNbを3.0％以下ま
で、Taを3.0％以下まで、Ｖを3.0％以下まで、Zr
を3.0％以下までそれぞれ添加してもよい。本発明による粉末肉盛用合金粉末は、上記の成
分範囲をもつCo基合金からなるものであり、よ
り好適には長短比が1.5以下の球形状をなすもの
である。このような球形状をなす粉末は、粉化さ
れた溶融金属がその表面張力によつて球状化した
あと凝固する冷却速度を伴う製造手法、通常はガ
ス噴霧法が用いられる。本発明による粉末肉盛用合金粉末は、Co基合
金粉末中において、酸素を0.01〜0.50％の範囲で
含有または付着させるとともに、Ｎ量を0.30％以
下に規制することによつて、肉盛金属内でブロー
ホールが発生するのを防ぐようにしたが、このよ
うな酸素量とするには、例えば、 Co基合金を溶製する際の溶融金属中の酸素
量を調整する方法、噴霧ガス中の酸素量を調整する（必要に応じ
て噴霧ガスに酸素を添加する）方法、噴霧雰囲気中の酸素量を調整する方法、粉末を熱処理してその表面を酸化する方法、粉末を酸洗してその表面を酸化する方法、などがあり、これらの単独および組合わせによる
方法を採用することができる。また、そのほか、高酸素粉末と低酸素粉末とを混合して粉末の
平均酸素量が0.01〜0.50％となるようにするこ
ともできる。（実施例１） Co基合金を溶製したのち、このCo基合金溶湯
をN₂ガスを使用したガス噴霧法により粉化し、
N₂ガス中の酸素量が300〜1000ppmであるように
調整したチヤンバー内のガス雰囲気中で冷却して
Co基合金粉末を製造した。そして、各粉末の成分を調べたところ、第１表
のNo.１，２に示す結果であつた。また、比較のために、Co基合金溶湯をN₂ガス
を使用したガス噴霧法により粉化し、酸素を添加
しないN₂ガス雰囲気中でそのまま冷却してCo基
合金粉末を製造し、酸素付加処理を行わなかつた
粉末を用意した。この粉末の成分を第１表のNo.３
に示す。さらに、比較のために、Co基合金溶湯をN₂ガ
スを使用したガス噴霧法により粉化したのち水中
で冷却してCo基合金粉末を製造した粉末を用意
した。この粉末の成分を第１表のNo.４に示す。

【表】次に、第１表のNo.１〜４に示した組成の各粉末
の球状度（長短比）、流動度（JIS法）を調べたと
ころ、同じく第１表に示す結果であり、ガス噴霧
したのち水中冷却したNo.４の粉末は不規則形状で
あるため長短比が大きく、流動度があまり良くな
い。続いて、第１表に示した粉末を使用して、第２
表に示す条件で基体表面に粉末肉盛溶接を行つ
た。なお、使用した粉末の粒径は−60〜＋
350meshのものである。

【表】次いで、肉盛溶接金属中におけるバルブ100本
中のブローホールの平均個数をＸ線により調べた
ところ、第１表に示す結果であつた。さらに、肉盛溶接金属の外観不良率をバルブ
100本について調べたところ、同じく第１表に示
す結果であつた。第１表に示すように、本発明による粉末肉盛用
合金粉末を用いたNo.１，２の場合には、適量の酸
素を有しているため肉盛溶接金属中のブローホー
ル発生がほとんどなく、また、粉末の流動度が高
いため湯切れやビード幅の不均一といつた不具合
がなく、外観不良のない良好な溶接ビード形状を
得ることができた。これに対して、酸素量が少ないNo.３の粉末を用
いて肉盛溶接を行つた場合には、肉盛溶接金属中
のブローホールが多く、また、長短比の大きい不
規則形状であるNo.４の粉末を用いて肉盛溶接を行
つた場合には、溶接ビード形状が良くなく外観不
良率が高いという好ましくない結果となつた。（実施例２） Co基合金を溶製したのち、このCo基合金溶湯
をN₂ガスを使用したガス噴霧法により粉化し、
そのままガス雰囲気中で冷却してCo基合金粉末
を製造した。次いで、前記粉末を大気雰囲気中で600℃×１
時間（No.５の場合）および５時間（No.６の場合）
の加熱を行つて酸化させた。そして、各粉末の成
分を調べたところ、第３表のNo.５，６に示す結果
であつた。また、比較のために、Co基合金溶湯をN₂ガス
を使用したガス噴霧法により粉化し、酸素を添加
しないN₂ガス雰囲気中でそのまま冷却してCo基
合金粉末を製造し、酸素処理を行わなかつた粉末
を用意した。この粉末の成分を第３表のNo.７に示
す。

【表】次に、第３表のNo.５〜７に示した組成の各粉末
の球状度（長短比）、流動度（JIS法）を調べたと
ころ、同じく第３表に示す結果であつた。続いて、第３表に示した粉末を使用して、第４
表に示す条件で基体表面に粉末肉盛溶接を行つ
た。なお、使用した粉末の粒径は−60〜＋
350meshのものである。

【表】次いで、肉盛溶接金属中におけるバルブ100本
中のブローホールの平均個数をＸ線により調べた
ところ、第３表に示す結果であつた。さらに、肉盛溶接金属の外観不良率をバルブ
100本について調べたところ、同じく第３表に示
す結果であつた。第３表に示すように、本発明による粉末肉盛用
合金粉末を用いたNo.５，６の場合には、適量の酸
素を有しているため肉盛溶接金属中のブローホー
ル発生がほとんどなく、また、粉末の流動度が高
いため湯切れやビード幅の不均一といつた不具合
がなく、外観不良のない良好な溶接ビード形状を
得ることができた。これに対して、酸素量が少ないNo.７の粉末を用
いて肉盛溶接を行つた場合には、肉盛溶接金属中
のブローホールが多いという好ましくない結果と
なつた。［発明の効果］以上説明してきたように、本発明による粉末肉
盛用Co基合金粉末は、重量％で、Ｃ：0.05〜3.0
％、Si：5.0％以下、Mn：3.0％以下、Ｐ：0.03％
以下、Ｓ：0.03％以下、Cu：3.0％以下、Ni：30
％以下、Cr：10〜40％、Ｗ：20％以下、Mo：20
％以下、Ｂ：3.0％以下、Fe：５％以下、Ｎ：
0.30％以下、Ｏ：0.01〜0.50％、場合によつては
さらにNb：3.0％以下、Ta：3.0％以下、Ｖ：3.0
％以下、Zr：3.0％以下のうちの１種または２種
以上を含有し、残部Coおよび不純物よりなるも
のであるから、肉盛溶接時における粉末の送給性
に優れているため肉盛溶接後の溶接ビード形状を
著しく良好なものとすることが可能であると同時
に、肉盛溶接金属中にブローホールが生じるのを
防ぐことが可能であり、粉末を用いた肉盛溶接法
がもつ高速および自動溶接の利点を十分に活すこ
とができるようになるという非常に優れた効果が
もたらされる。

Claims

【特許請求の範囲】１重量％で、Ｃ：0.05〜3.0％、Si：5.0％以下、
Mn：3.0％以下、Ｐ：0.03％以下、Ｓ：0.03％以
下、Cu：3.0％以下、Ni：30％以下、Cr：10〜40
％、Ｗ：20％以下、Mo：20％以下、Ｂ：3.0％以
下、Fe：５％以下、Ｎ：0.30％以下、Ｏ：0.01〜
0.50％、残部Coおよび不純物よりなることを特徴
とする粉末肉盛用Co基合金粉末。２ Co基合金粉末において、Ｏ：0.02〜0.30％で
ある特許請求の範囲１項記載の粉末肉盛用Co基
合金粉末。３合金粉末は、長短比が1.5以下である特許請
求の範囲第１項または第２項記載の粉末肉盛用
Co基合金粉末。４合金粉末は、噴霧ガス中の酸素量を調整して
酸素を付加させたものである特許請求の範囲第１
項ないし第３項のいずれかに記載の粉末肉盛用
Co基合金粉末。５重量％で、Ｃ：0.05〜3.0％、Si：5.0％以下、
Mn：3.0％以下、Ｐ：0.03％以下、Ｓ：0.03％以
下、Cu：3.0％以下、Ni：30％以下、Cr：10〜40
％、Ｗ：20％以下、Mo：20％以下、Ｂ：3.0％以
下、Fe：５％以下、Ｎ：0.30％以下、Ｏ：0.01〜
0.50％、さらにNb：3.0％以下、Ta：3.0％以下、
Ｖ：3.0％以下、Zr：3.0％以下のうちの１種また
は２種以上を含有し、残部Coおよび不純物より
なることを特徴とする粉末肉盛用Co基合金粉末。６ Co基合金粉末において、Ｏ：0.02〜0.30％で
ある特許請求の範囲５項記載の粉末肉盛用Co基
合金粉末。７合金粉末は、長短比が1.5以下である特許請
求の範囲第５項または第６項記載の粉末肉盛用
Co基合金粉末。８合金粉末は、噴霧ガス中の酸素量を調整して
酸素を付加させたものである特許請求の範囲第５
項ないし第７項のいずれかに記載の粉末肉盛用
Co基合金粉末。