JPH073425A - ２融点系耐熱性溶射材料と溶射加工を行なった耐熱性部材 - Google Patents
２融点系耐熱性溶射材料と溶射加工を行なった耐熱性部材Info
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- JPH073425A JPH073425A JP5168330A JP16833093A JPH073425A JP H073425 A JPH073425 A JP H073425A JP 5168330 A JP5168330 A JP 5168330A JP 16833093 A JP16833093 A JP 16833093A JP H073425 A JPH073425 A JP H073425A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 溶射材料およびそれを溶射した高温耐摩耗性
および耐ビルドアップ性が共に優れたハースロールの提
供。 【構成】 酸化ジルコニウムの組織安定化材として、Ｃ
ａＯ、ＭｇＯ、希土類酸化物、Ｙ2０3、ＨｆＯ2の１種
以上を３５重量％以下含有する高融点安定化ＺｒＯ2部
を５０重量％以上含み、残部はＺｒＯ2−ＳｉＯ2系以外
のＳｉＯ2系低融点複合酸化物、低融点共晶型セラミッ
クスまたは包晶型セラミックスと不可避不純物よりな
り、高融点セラミックス部と低融点セラミックス部より
構成される耐熱性溶射材料と、これを使用して溶射層を
形成したハースロール。 【効果】 高融点セラミックス部と低融点セラミックス
部より構成され、耐ビルドアップ性、耐剥離性および耐
摩耗性に優れた皮膜層をロール表面に形成したことによ
り、ハースロールとして高品質、長寿命を達成させるこ
とが出来る。
および耐ビルドアップ性が共に優れたハースロールの提
供。 【構成】 酸化ジルコニウムの組織安定化材として、Ｃ
ａＯ、ＭｇＯ、希土類酸化物、Ｙ2０3、ＨｆＯ2の１種
以上を３５重量％以下含有する高融点安定化ＺｒＯ2部
を５０重量％以上含み、残部はＺｒＯ2−ＳｉＯ2系以外
のＳｉＯ2系低融点複合酸化物、低融点共晶型セラミッ
クスまたは包晶型セラミックスと不可避不純物よりな
り、高融点セラミックス部と低融点セラミックス部より
構成される耐熱性溶射材料と、これを使用して溶射層を
形成したハースロール。 【効果】 高融点セラミックス部と低融点セラミックス
部より構成され、耐ビルドアップ性、耐剥離性および耐
摩耗性に優れた皮膜層をロール表面に形成したことによ
り、ハースロールとして高品質、長寿命を達成させるこ
とが出来る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、耐熱性溶射材料ならび
に該溶射材料により形成した溶射層を有する耐熱性部材
に関し、とくに高温耐摩耗性および耐ビルドアップ性が
共に優れた熱処理炉用ロール（以下ハースロールとい
う）に関する。
に該溶射材料により形成した溶射層を有する耐熱性部材
に関し、とくに高温耐摩耗性および耐ビルドアップ性が
共に優れた熱処理炉用ロール（以下ハースロールとい
う）に関する。
【０００２】
【従来の技術】ハースロールは５００〜１１００℃の酸
化性または還元性雰囲気温度下で、被熱処理鋼材を焼鈍
し搬送させるため、その表面は摩耗を受けたり、被熱処
理鋼材の付着酸化物や鉄粉がロール表面に凝着および堆
積していわゆるビルドアップを形成することが多い。
化性または還元性雰囲気温度下で、被熱処理鋼材を焼鈍
し搬送させるため、その表面は摩耗を受けたり、被熱処
理鋼材の付着酸化物や鉄粉がロール表面に凝着および堆
積していわゆるビルドアップを形成することが多い。
【０００３】このような摩耗やビルドアップによる凹凸
がハースロール上に発生すると、被熱処理材である鋼板
が搬送されている間に疵がつき、品質低下の原因とな
る。これを避けるために定期的に熱処理炉の操業を中断
してハースロール表面を研磨手入れしたり、予備品と交
換したりしている。
がハースロール上に発生すると、被熱処理材である鋼板
が搬送されている間に疵がつき、品質低下の原因とな
る。これを避けるために定期的に熱処理炉の操業を中断
してハースロール表面を研磨手入れしたり、予備品と交
換したりしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このため、従来からハ
ースロールの材質に高クロム、高ニッケルの耐熱合金を
使用し、さらにロール表面に耐熱合金サーメットやセラ
ミックスを溶射したりしていたが、特性的にはなお十分
でなかった。
ースロールの材質に高クロム、高ニッケルの耐熱合金を
使用し、さらにロール表面に耐熱合金サーメットやセラ
ミックスを溶射したりしていたが、特性的にはなお十分
でなかった。
【０００５】本発明は、前記従来の問題点を解決し、酸
化性あるいは還元性雰囲気中で使用されるハースロール
に対して、耐ビルドアップ性、耐剥離性および耐摩耗性
に優れた皮膜層をロール表面に形成し、高品質、長寿命
のハースロールを提供することを目的としている。
化性あるいは還元性雰囲気中で使用されるハースロール
に対して、耐ビルドアップ性、耐剥離性および耐摩耗性
に優れた皮膜層をロール表面に形成し、高品質、長寿命
のハースロールを提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明者等は鋭意研究を重ねた結果、ロール表面に
形成する溶射層の構成材料として、成分配合を特定する
ことが有効であることを知見し、本発明を完成するに至
った。
め、本発明者等は鋭意研究を重ねた結果、ロール表面に
形成する溶射層の構成材料として、成分配合を特定する
ことが有効であることを知見し、本発明を完成するに至
った。
【０００７】すなわち本発明は、酸化ジルコニウムの組
織安定化材として、ＣａＯ、ＭｇＯ、希土類酸化物、Ｙ
2０3、ＨｆＯ2の１種以上を３５重量％以下含有する高
融点安定化ＺｒＯ2部を５０重量％以上含み、残部はＺ
ｒＯ2−ＳｉＯ2系以外のＳｉＯ2系低融点複合酸化物、
低融点共晶型セラミックスまたは包晶型セラミックスと
不可避不純物よりなり、高融点セラミックス部と低融点
セラミックス部より構成されることを特徴とする耐熱性
溶射材料を要旨としており、前記低融点セラミックス部
が、ＣａＯ・ＳｉＯ2、３ＣａＯ・２ＳｉＯ2、２ＣａＯ
・ＳｉＯ2、２ＭｇＯ・ＳｉＯ2、ＭｇＯ・ＳｉＯ2、３
Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2、ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2、
２ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3・ＳｉＯ2の複合酸化物、Ａｌ2Ｏ3
−ＳｉＯ2共晶域成分系、ＭｇＯ−ＳｉＯ2共晶域成分
系、ＣａＯ・ＳｉＯ2共晶域成分系、ＺｒＯ2−Ａｌ2Ｏ3
−ＳｉＯ2系低融点成分系で構成されている。上記の他
に、Ｃｏ、Ｎｉの１種以上を主成分とし、さらに１０〜
３０％のＣｒおよび１５％以下のＡｌ、必要によりさら
に１％以下のＹ、Ｈｆの１種以上を添加した組成の合金
あるいは炭化物、硼化物のうちの１種以上を４０重量％
以下添加した耐熱性溶射材料を要旨とする。また本発明
は、前記耐熱性溶射材料により構成された溶射層を表面
に形成したハースロールならびに溶射層に対してセラミ
ックス生成成分を含有する封孔処理剤で処理し、さらに
熱処理して、皮膜の封孔、緻密化を行ったハースロール
を要旨としている。
織安定化材として、ＣａＯ、ＭｇＯ、希土類酸化物、Ｙ
2０3、ＨｆＯ2の１種以上を３５重量％以下含有する高
融点安定化ＺｒＯ2部を５０重量％以上含み、残部はＺ
ｒＯ2−ＳｉＯ2系以外のＳｉＯ2系低融点複合酸化物、
低融点共晶型セラミックスまたは包晶型セラミックスと
不可避不純物よりなり、高融点セラミックス部と低融点
セラミックス部より構成されることを特徴とする耐熱性
溶射材料を要旨としており、前記低融点セラミックス部
が、ＣａＯ・ＳｉＯ2、３ＣａＯ・２ＳｉＯ2、２ＣａＯ
・ＳｉＯ2、２ＭｇＯ・ＳｉＯ2、ＭｇＯ・ＳｉＯ2、３
Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2、ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2、
２ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3・ＳｉＯ2の複合酸化物、Ａｌ2Ｏ3
−ＳｉＯ2共晶域成分系、ＭｇＯ−ＳｉＯ2共晶域成分
系、ＣａＯ・ＳｉＯ2共晶域成分系、ＺｒＯ2−Ａｌ2Ｏ3
−ＳｉＯ2系低融点成分系で構成されている。上記の他
に、Ｃｏ、Ｎｉの１種以上を主成分とし、さらに１０〜
３０％のＣｒおよび１５％以下のＡｌ、必要によりさら
に１％以下のＹ、Ｈｆの１種以上を添加した組成の合金
あるいは炭化物、硼化物のうちの１種以上を４０重量％
以下添加した耐熱性溶射材料を要旨とする。また本発明
は、前記耐熱性溶射材料により構成された溶射層を表面
に形成したハースロールならびに溶射層に対してセラミ
ックス生成成分を含有する封孔処理剤で処理し、さらに
熱処理して、皮膜の封孔、緻密化を行ったハースロール
を要旨としている。
【０００８】
【作用】本発明の構成と作用を説明する。本発明ハース
ロールの溶射層は以下に詳述するような機構により特性
が発揮されるものと推定される。すなわち、鋼材表面に
セラミックス層を溶射形成する場合の溶着現象と、ビル
ドアップの生成現象の解析より、Ｆｅ2Ｏ3あるいはＦｅ
Ｏと反応性の少ない酸化物を選定すべきこと、このため
高融点で熱力学的にそれ自体の標準生成エネルギーが低
い（絶対値が大きい）酸化物を使用すべきこと、溶射皮
膜の緻密性、結合力の点から、溶射材料は高融点の高安
定性セラミックス部と比較的低融点の高結合性セラミッ
クス部分より形成されるべきこと、かつ低融点部もＦｅ
2Ｏ3等と反応性の少ないセラミックスである複合酸化物
系がよいこと、溶射皮膜の組織から結合部セラミックス
は細粒組織とすべきで、共晶型低融点セラミックスも有
効なこと、皮膜組織中にごく微細なミクロ割れを誘導す
るのが皮膜の母材への密着性に優れること、このために
高融点酸化物と低融点酸化物を配合溶射すると、状態図
的には液相線と固相線の間を拡げ、セラミックスの微細
凝固割れを生成しやすくすること、高温ミクロ割れのな
い皮膜は、低温での冷間割れ（例えばガラスの室温での
割れ）を発生、皮膜を貫通する割れが生成し、皮膜全体
に伝播しやすいこと、皮膜組織としては凝固後、室温ま
で結晶形の変化がなく比較的安定な材料であるべきこと
を認識して本発明を完成させたものであり、従来のセラ
ミックス溶射材料にはない新しい技術思想により構築さ
れている。
ロールの溶射層は以下に詳述するような機構により特性
が発揮されるものと推定される。すなわち、鋼材表面に
セラミックス層を溶射形成する場合の溶着現象と、ビル
ドアップの生成現象の解析より、Ｆｅ2Ｏ3あるいはＦｅ
Ｏと反応性の少ない酸化物を選定すべきこと、このため
高融点で熱力学的にそれ自体の標準生成エネルギーが低
い（絶対値が大きい）酸化物を使用すべきこと、溶射皮
膜の緻密性、結合力の点から、溶射材料は高融点の高安
定性セラミックス部と比較的低融点の高結合性セラミッ
クス部分より形成されるべきこと、かつ低融点部もＦｅ
2Ｏ3等と反応性の少ないセラミックスである複合酸化物
系がよいこと、溶射皮膜の組織から結合部セラミックス
は細粒組織とすべきで、共晶型低融点セラミックスも有
効なこと、皮膜組織中にごく微細なミクロ割れを誘導す
るのが皮膜の母材への密着性に優れること、このために
高融点酸化物と低融点酸化物を配合溶射すると、状態図
的には液相線と固相線の間を拡げ、セラミックスの微細
凝固割れを生成しやすくすること、高温ミクロ割れのな
い皮膜は、低温での冷間割れ（例えばガラスの室温での
割れ）を発生、皮膜を貫通する割れが生成し、皮膜全体
に伝播しやすいこと、皮膜組織としては凝固後、室温ま
で結晶形の変化がなく比較的安定な材料であるべきこと
を認識して本発明を完成させたものであり、従来のセラ
ミックス溶射材料にはない新しい技術思想により構築さ
れている。
【０００９】本発明で成分組成を限定した理由を説明す
る。酸化ジルコニウムは高融点で、Ｆｅ2Ｏ3等に対する
低反応性酸化物として選択されたもので、室温での正方
晶または立方晶の安定化材としてＣａＯ、ＭｇＯ、Ｃｅ
Ｏ2、Ｙ2Ｏ3、ＨｆＯ2の１種以上を３５重量％以下添加
するものである。すなわち３５重量％は、安定化材とし
て必要かつ十分な添加量の上限として選定されたもので
ある。安定化ＺｒＯ2を５０重量％以上としたのは、皮
膜全体組織としてのＦｅ2Ｏ3との反応性、組織のミクロ
割れおよびこれと密接な関係がある熱衝撃による耐割れ
性および耐剥離性、皮膜の耐衝撃性によって選定された
ものである。５０重量％未満では、高融点部と低融点部
の組織比率が不適当となる。
る。酸化ジルコニウムは高融点で、Ｆｅ2Ｏ3等に対する
低反応性酸化物として選択されたもので、室温での正方
晶または立方晶の安定化材としてＣａＯ、ＭｇＯ、Ｃｅ
Ｏ2、Ｙ2Ｏ3、ＨｆＯ2の１種以上を３５重量％以下添加
するものである。すなわち３５重量％は、安定化材とし
て必要かつ十分な添加量の上限として選定されたもので
ある。安定化ＺｒＯ2を５０重量％以上としたのは、皮
膜全体組織としてのＦｅ2Ｏ3との反応性、組織のミクロ
割れおよびこれと密接な関係がある熱衝撃による耐割れ
性および耐剥離性、皮膜の耐衝撃性によって選定された
ものである。５０重量％未満では、高融点部と低融点部
の組織比率が不適当となる。
【００１０】残りのＣａＯ・ＳｉＯ2、３ＣａＯ・２Ｓ
ｉＯ2、２ＣａＯ・ＳｉＯ2、２ＭｇＯ・ＳｉＯ2、Ｍｇ
Ｏ・ＳｉＯ2、３Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2、ＣａＯ・Ａｌ2
Ｏ3・２ＳｉＯ2、２ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3・ＳｉＯ2等のＳ
ｉＯ2系低融点酸化物は、低融点性と、Ｆｅ2Ｏ3との反
応性より選定されている。
ｉＯ2、２ＣａＯ・ＳｉＯ2、２ＭｇＯ・ＳｉＯ2、Ｍｇ
Ｏ・ＳｉＯ2、３Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2、ＣａＯ・Ａｌ2
Ｏ3・２ＳｉＯ2、２ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3・ＳｉＯ2等のＳ
ｉＯ2系低融点酸化物は、低融点性と、Ｆｅ2Ｏ3との反
応性より選定されている。
【００１１】すなわちこれらの複合酸化物は、単独のＣ
ａＯ、ＳｉＯ2、ＭｇＯ等ではＦｅ2Ｏ3との反応性があ
るが、前記の複合酸化物とした場合には、反応性が非常
に小さくなることを知見した。しかもこれらは融体がほ
ぼ２１５０℃以下まで残存し、高融点セラミックスの結
合剤として働く。かつ高融点セラミックス部を一部溶解
し、凝固ミクロ割れの生成に有効に働くものである。
ａＯ、ＳｉＯ2、ＭｇＯ等ではＦｅ2Ｏ3との反応性があ
るが、前記の複合酸化物とした場合には、反応性が非常
に小さくなることを知見した。しかもこれらは融体がほ
ぼ２１５０℃以下まで残存し、高融点セラミックスの結
合剤として働く。かつ高融点セラミックス部を一部溶解
し、凝固ミクロ割れの生成に有効に働くものである。
【００１２】また低融点かつ共晶微細化作用があるＳｉ
Ｏ2系共晶成分としては、ＣａＯ−ＳｉＯ2系（ＳｉＯ2
４５ｗｔ％等）、Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系（Ａｌ2Ｏ3
９ｗｔ％）、ＭｇＯ−ＳｉＯ2系（ＳｉＯ2 ３８ｗｔ
％、６５ｗｔ％）等があり、Ａｌ2Ｏ3−ＺｒＯ2−Ｓｉ
Ｏ2系もあるようである。
Ｏ2系共晶成分としては、ＣａＯ−ＳｉＯ2系（ＳｉＯ2
４５ｗｔ％等）、Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系（Ａｌ2Ｏ3
９ｗｔ％）、ＭｇＯ−ＳｉＯ2系（ＳｉＯ2 ３８ｗｔ
％、６５ｗｔ％）等があり、Ａｌ2Ｏ3−ＺｒＯ2−Ｓｉ
Ｏ2系もあるようである。
【００１３】よってこれらの共晶微細化あるいは包晶微
細化を利用した高結合力セラミックスで、高融点低反応
性セラミックスを骨材として結合する場合も本発明に含
むものである。とくにこれら低融点微細セラミックス組
織は、単独成分ではＦｅ2Ｏ3等と反応性があるが、組織
が微粒であるため、ビルドアップを形成し難いことを認
めている。これはたとえ一結晶粒が剥離して鋼板に付着
しても微粒のため悪影響を及ぼさないと考えられる。
細化を利用した高結合力セラミックスで、高融点低反応
性セラミックスを骨材として結合する場合も本発明に含
むものである。とくにこれら低融点微細セラミックス組
織は、単独成分ではＦｅ2Ｏ3等と反応性があるが、組織
が微粒であるため、ビルドアップを形成し難いことを認
めている。これはたとえ一結晶粒が剥離して鋼板に付着
しても微粒のため悪影響を及ぼさないと考えられる。
【００１４】さらに請求項２においては、低融点セラミ
ックス部が３元系の場合として、ＺｒＯ2−Ａｌ2Ｏ3−
ＳｉＯ2系の低融点成分系についても規定している。本
成分系での融点も１８００℃以下にまで低下しうるため
である。
ックス部が３元系の場合として、ＺｒＯ2−Ａｌ2Ｏ3−
ＳｉＯ2系の低融点成分系についても規定している。本
成分系での融点も１８００℃以下にまで低下しうるため
である。
【００１５】請求項３はＭＣｒＡｌＹ系合金によるサー
メット化の外、とくに上記セラミックス組織中に上記セ
ラミックスと反応性の乏しい炭化物、硼化物等を添加
し、これら添加材の高硬度性を利用して組織全体を分散
強化するものである。したがって場合によっては、窒化
物もその対象になりうるものである。なお、炭化物は酸
化物やセラミックス中のＯ2分と一部反応することがあ
りうるが、本発明では適度に組織の分散強化が行われる
４０重量％以下の範囲で添加するものである。
メット化の外、とくに上記セラミックス組織中に上記セ
ラミックスと反応性の乏しい炭化物、硼化物等を添加
し、これら添加材の高硬度性を利用して組織全体を分散
強化するものである。したがって場合によっては、窒化
物もその対象になりうるものである。なお、炭化物は酸
化物やセラミックス中のＯ2分と一部反応することがあ
りうるが、本発明では適度に組織の分散強化が行われる
４０重量％以下の範囲で添加するものである。
【００１６】また、後述する実施例２０のように、金属
Ｚｒを添加し、溶射中にＺｒＯ2を生成させた場合も皮
膜特性は良好であった。したがって最終的に本発明の酸
化物となる金属成分の添加も、本発明の技術的範囲に包
含されるものである。請求項４は前記した溶射材料によ
り形成した溶射層を有する耐熱性部材、例えばハースロ
ールに関する。
Ｚｒを添加し、溶射中にＺｒＯ2を生成させた場合も皮
膜特性は良好であった。したがって最終的に本発明の酸
化物となる金属成分の添加も、本発明の技術的範囲に包
含されるものである。請求項４は前記した溶射材料によ
り形成した溶射層を有する耐熱性部材、例えばハースロ
ールに関する。
【００１７】請求項５は、前述溶射層のミクロ割れ皮膜
の空孔部に封孔処理を行ない、かつ低温焼成を行うこと
によってセラミックスによる封孔処理を行うものであ
る。したがって封孔液としてはクロム酸を主成分とする
水溶液（Ｃｒ2Ｏ3生成）、金属アルコキシド含有アルコ
ール溶液またはこれの水添加液（ゾルゲル法）を含浸さ
せ、焼成すれば各種の金属酸化物（ＳｉＯ2、ＣｅＯ2、
ＺｒＯ2等）で封孔出来るものである。よってこれらに
類似の方法も可能であり、封孔法としてセラミックスを
形成するものであれば、それらを使い得ることはいうま
でもない。なお焼成温度は３００℃以上にするのがよい
ようである。
の空孔部に封孔処理を行ない、かつ低温焼成を行うこと
によってセラミックスによる封孔処理を行うものであ
る。したがって封孔液としてはクロム酸を主成分とする
水溶液（Ｃｒ2Ｏ3生成）、金属アルコキシド含有アルコ
ール溶液またはこれの水添加液（ゾルゲル法）を含浸さ
せ、焼成すれば各種の金属酸化物（ＳｉＯ2、ＣｅＯ2、
ＺｒＯ2等）で封孔出来るものである。よってこれらに
類似の方法も可能であり、封孔法としてセラミックスを
形成するものであれば、それらを使い得ることはいうま
でもない。なお焼成温度は３００℃以上にするのがよい
ようである。
【００１８】本発明の高融点セラミックス部の融点とし
ては、好ましくは２２００℃以上、低融点セラミックス
溶融体が残存する下限温度は好ましくは２１５０℃以下
が適当で、見掛け上の液相線と固相線の温度差は最低５
０℃以上にとるのがよいことが分かっている。それゆえ
これらの条件に適合するセラミックスの組合せも可能で
ある。
ては、好ましくは２２００℃以上、低融点セラミックス
溶融体が残存する下限温度は好ましくは２１５０℃以下
が適当で、見掛け上の液相線と固相線の温度差は最低５
０℃以上にとるのがよいことが分かっている。それゆえ
これらの条件に適合するセラミックスの組合せも可能で
ある。
【００１９】溶射法としては高速ガス溶射法、爆発溶射
法、プラズマ溶射法等が適用できるが、いずれも溶射時
の加熱時間は極度に小さく、融点差の違う部分が均一に
溶融し、溶け合うには短時間すぎるようである。溶射組
織としては図１の模式図のごとく、２相に明瞭に分かれ
るものになり前述した説明のような効果を発揮するもの
である。またセラミックス溶射の下に、金属系、サーメ
ット系の下盛り溶射の施工、傾斜溶射法等の適用が有効
なことは、通常のセラミックス溶射の場合と同じであ
る。
法、プラズマ溶射法等が適用できるが、いずれも溶射時
の加熱時間は極度に小さく、融点差の違う部分が均一に
溶融し、溶け合うには短時間すぎるようである。溶射組
織としては図１の模式図のごとく、２相に明瞭に分かれ
るものになり前述した説明のような効果を発揮するもの
である。またセラミックス溶射の下に、金属系、サーメ
ット系の下盛り溶射の施工、傾斜溶射法等の適用が有効
なことは、通常のセラミックス溶射の場合と同じであ
る。
【００２０】
【実施例】本発明を実施例により具体的に説明するが、
これによって本発明が限定されることはない。 実施例１ 表１の２溶融点をもつ溶射粉末を、造粒法により、粒度
３０〜１００μｍの範囲で高融点部材料のまわりを低融
点部材料で被包するようにして作成した。なお、表１
中、化学成分記号前の数字は重量％を示し、数字の無い
ものは残部全部がその成分であることを示している。た
だし、複合酸化物の数字はモル数を示すものである。
これによって本発明が限定されることはない。 実施例１ 表１の２溶融点をもつ溶射粉末を、造粒法により、粒度
３０〜１００μｍの範囲で高融点部材料のまわりを低融
点部材料で被包するようにして作成した。なお、表１
中、化学成分記号前の数字は重量％を示し、数字の無い
ものは残部全部がその成分であることを示している。た
だし、複合酸化物の数字はモル数を示すものである。
【００２１】
【表１】
【００２２】この溶射粉末を用いて溶射試験片を作成
し、表２に示す各種試験に供した。アンダーコートとし
てＣｏＮｉＣｒＡｌＹ等５０μｍをプラズマ溶射後、ト
ップコート２００μｍをプラズマ溶射した。本発明の溶
射材料（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．２８）は、比較例（Ｎｏ．２
９〜Ｎｏ．３１）に比し、耐ビルドアップ性、耐摩耗
性、耐剥離性に優れている。溶射材料の製造法として
は、造粒被包法のほか、電融粉末の混合法あるいはこれ
らの併用によっても好結果を得ることを確認している。
し、表２に示す各種試験に供した。アンダーコートとし
てＣｏＮｉＣｒＡｌＹ等５０μｍをプラズマ溶射後、ト
ップコート２００μｍをプラズマ溶射した。本発明の溶
射材料（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．２８）は、比較例（Ｎｏ．２
９〜Ｎｏ．３１）に比し、耐ビルドアップ性、耐摩耗
性、耐剥離性に優れている。溶射材料の製造法として
は、造粒被包法のほか、電融粉末の混合法あるいはこれ
らの併用によっても好結果を得ることを確認している。
【００２３】
【表２】
【００２４】また封孔処理を施した溶射層の特性を表３
に示す。なお、封孔材Ｃｒ2Ｏ3はクロム酸主成分水溶液
を塗布後４５０℃、３０分間焼成し、他の酸化物封孔材
は、金属成分含有アルコキシドアルコール溶液（１０％
水添加）を塗布後４５０℃、３０分間焼成した。
に示す。なお、封孔材Ｃｒ2Ｏ3はクロム酸主成分水溶液
を塗布後４５０℃、３０分間焼成し、他の酸化物封孔材
は、金属成分含有アルコキシドアルコール溶液（１０％
水添加）を塗布後４５０℃、３０分間焼成した。
【００２５】
【表３】
【００２６】ビルドアップの発生比率は、本発明者他が
考案した評価設備で行ったものである。試験設備は直径
２５０ｍｍ、胴長が４００ｍｍのロール５本を、図２に
示すように鋼板を巻き付かせた状態で電気炉内に配設し
て、鋼板を走行させる。鋼板を走行させる際に鋼板の走
行速度より、評価対象ロールのみについて鋼板とテスト
ロールにスリップを付与して、ロール表面に付着するビ
ルドアップの発生度合を評価するものである。
考案した評価設備で行ったものである。試験設備は直径
２５０ｍｍ、胴長が４００ｍｍのロール５本を、図２に
示すように鋼板を巻き付かせた状態で電気炉内に配設し
て、鋼板を走行させる。鋼板を走行させる際に鋼板の走
行速度より、評価対象ロールのみについて鋼板とテスト
ロールにスリップを付与して、ロール表面に付着するビ
ルドアップの発生度合を評価するものである。
【００２７】テスト条件は、鋼板厚み０．７ｍｍ、幅が
３００ｍｍの焼鈍済冷延鋼板で、雰囲気は電気炉内で鋼
板の走行開始後、８００℃迄加熱する間の１時間は大気
として鋼板表面に予め酸化膜を形成させる。その後鋼板
を走行させた状態で９００℃迄加熱する間の０．５時間
に、予め２％の水素を混入した窒素を封入し、電気炉内
の空気を置換する。
３００ｍｍの焼鈍済冷延鋼板で、雰囲気は電気炉内で鋼
板の走行開始後、８００℃迄加熱する間の１時間は大気
として鋼板表面に予め酸化膜を形成させる。その後鋼板
を走行させた状態で９００℃迄加熱する間の０．５時間
に、予め２％の水素を混入した窒素を封入し、電気炉内
の空気を置換する。
【００２８】さらに水素を混入した窒素雰囲気にて温度
９００℃で１時間保定する。保定の間も鋼板を連続的に
走行させており、溶射した評価ロールと鋼板のスリップ
率が１％になるようにしている。保定完了後は鋼板の走
行と電熱ヒーターの電源を停止して、水素を混入した窒
素雰囲気下で自然放冷させる。評価はビルドアップの発
生比率、すなわち、発生したビルドアップの面積を画像
処理の手法を用いて測定したのち、ビルドアップの面積
をロール表面積で除した値をビルドアップの発生比率、
単位は％とし、発生比率の値が低いほど、ビルドアップ
が発生しにくい溶射皮膜と評価する。
９００℃で１時間保定する。保定の間も鋼板を連続的に
走行させており、溶射した評価ロールと鋼板のスリップ
率が１％になるようにしている。保定完了後は鋼板の走
行と電熱ヒーターの電源を停止して、水素を混入した窒
素雰囲気下で自然放冷させる。評価はビルドアップの発
生比率、すなわち、発生したビルドアップの面積を画像
処理の手法を用いて測定したのち、ビルドアップの面積
をロール表面積で除した値をビルドアップの発生比率、
単位は％とし、発生比率の値が低いほど、ビルドアップ
が発生しにくい溶射皮膜と評価する。
【００２９】耐摩耗性能のラボ試験方法は、図３に示す
とおり、予め溶射皮膜を形成した、形状が５０ｍｍ正方
角で厚みが１０ｍｍの試験片の溶射皮膜に、外径４ｍｍ
の普通鋼のピンを荷重５ｋｇで押しつけ、５０ｍｍ径の
円軌道を描いて摺動させた際の溶射皮膜の摩耗量で評価
したものである。すなわち摩耗容積／走行距離・ピン荷
重で計算評価している。
とおり、予め溶射皮膜を形成した、形状が５０ｍｍ正方
角で厚みが１０ｍｍの試験片の溶射皮膜に、外径４ｍｍ
の普通鋼のピンを荷重５ｋｇで押しつけ、５０ｍｍ径の
円軌道を描いて摺動させた際の溶射皮膜の摩耗量で評価
したものである。すなわち摩耗容積／走行距離・ピン荷
重で計算評価している。
【００３０】熱衝撃試験はＪＩＳ Ｈ ８６６６のセラ
ミックス溶射試験方法の加熱剥離試験方法に準じて行っ
た。形状が５０ｍｍ正方角で厚みが１０ｍｍの試験片の
溶射皮膜を９００℃に加熱した後、水中に投下する工程
を繰り返し、溶射皮膜の表層に亀裂あるいは剥離が発生
するまでの繰り返し回数値によって評価するものであ
る。
ミックス溶射試験方法の加熱剥離試験方法に準じて行っ
た。形状が５０ｍｍ正方角で厚みが１０ｍｍの試験片の
溶射皮膜を９００℃に加熱した後、水中に投下する工程
を繰り返し、溶射皮膜の表層に亀裂あるいは剥離が発生
するまでの繰り返し回数値によって評価するものであ
る。
【００３１】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているから、ハースロールとして耐ビルドアップ性、耐
剥離性および耐摩耗性に優れた皮膜層をロール表面に形
成し、高品質、長寿命を達成させることが出来る等の優
れた効果が奏され、産業上極めて有用である。
ているから、ハースロールとして耐ビルドアップ性、耐
剥離性および耐摩耗性に優れた皮膜層をロール表面に形
成し、高品質、長寿命を達成させることが出来る等の優
れた効果が奏され、産業上極めて有用である。
【図１】 本発明のセラミックス溶射材料を溶射した皮
膜の構成を示す模式断面説明図である。
膜の構成を示す模式断面説明図である。
【図２】 本発明のセラミックス溶射材料を溶射被覆し
た部材の耐ビルドアップ性を試験する設備の概要説明図
である。
た部材の耐ビルドアップ性を試験する設備の概要説明図
である。
【図３】 本発明のセラミックス溶射材料を溶射被覆し
た部材の耐摩耗性を試験する設備の概要説明図である。
た部材の耐摩耗性を試験する設備の概要説明図である。
１ 高融点部 ２ 低融点部 ３ ミクロ割れ ４ 分散相 ５ セラミックス皮膜 ６ ボンドコート皮膜 ７ 基材 20 電気炉 21 テストロール 22 鋼板 23 ヒーター 31 溶射皮膜 32 ４ｍｍ径普通鋼ピン 33 摩耗部
フロントページの続き (72)発明者 川添 勝利 東京都中央区八重洲一丁目３番８号 日鉄 ハード株式会社内 (72)発明者 広重 宗利 東京都中央区八重洲一丁目３番８号 日鉄 ハード株式会社内
Claims (5)
- 【請求項１】 酸化ジルコニウムの組織安定化材とし
て、ＣａＯ、ＭｇＯ、希土類酸化物、Ｙ2０3、ＨｆＯ2
の１種以上を３５重量％以下含有する高融点安定化Ｚｒ
Ｏ2部を５０重量％以上含み、残部はＺｒＯ2−ＳｉＯ2
系以外のＳｉＯ2系低融点複合酸化物、低融点共晶型セ
ラミックスまたは包晶型セラミックスと不可避不純物よ
りなり、高融点セラミックス部と低融点セラミックス部
より構成されることを特徴とする耐熱性溶射材料。 - 【請求項２】 低融点セラミックス部が、ＣａＯ・Ｓｉ
Ｏ2、３ＣａＯ・２ＳｉＯ2、２ＣａＯ・ＳｉＯ2、２Ｍ
ｇＯ・ＳｉＯ2、ＭｇＯ・ＳｉＯ2、３Ａｌ2Ｏ3・２Ｓｉ
Ｏ2、ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2、２ＣａＯ・Ａｌ2
Ｏ3・ＳｉＯ2の複合酸化物、Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2共晶域
成分系、ＭｇＯ−ＳｉＯ2共晶域成分系、ＣａＯ・Ｓｉ
Ｏ2共晶域成分系、ＺｒＯ2−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系低融
点成分系で構成される請求項１記載の耐熱性溶射材料。 - 【請求項３】 Ｃｏ、Ｎｉの１種以上を主成分とし、さ
らに１０〜３０％のＣｒおよび１５％以下のＡｌ、必要
によりさらに１％以下のＹ、Ｈｆの１種以上を添加した
組成の合金あるいは炭化物、硼化物のうちの１種以上を
４０重量％以下添加した請求項１または２記載の耐熱性
溶射材料。 - 【請求項４】 請求項１〜３の耐熱性溶射材料のいずれ
かよりなる溶射層を形成した耐熱性部材。 - 【請求項５】 溶射層に対してセラミックス生成成分を
含有する封孔処理剤で処理し、さらに熱処理して、皮膜
の封孔、緻密化を行った請求項４記載の耐熱性部材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05168330A JP3076888B2 (ja) | 1993-06-16 | 1993-06-16 | ２融点系耐熱性溶射材料と溶射加工を行なった耐熱性部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05168330A JP3076888B2 (ja) | 1993-06-16 | 1993-06-16 | ２融点系耐熱性溶射材料と溶射加工を行なった耐熱性部材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH073425A true JPH073425A (ja) | 1995-01-06 |
| JP3076888B2 JP3076888B2 (ja) | 2000-08-14 |
Family
ID=15866051
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05168330A Expired - Lifetime JP3076888B2 (ja) | 1993-06-16 | 1993-06-16 | ２融点系耐熱性溶射材料と溶射加工を行なった耐熱性部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3076888B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108977743A (zh) * | 2017-06-05 | 2018-12-11 | 丰田自动车株式会社 | 喷镀膜的成膜方法 |
| CN112626440A (zh) * | 2020-12-14 | 2021-04-09 | 安徽马钢表面技术股份有限公司 | 一种用于卧式连退炉的炉辊表面强化涂层及制备方法 |
-
1993
- 1993-06-16 JP JP05168330A patent/JP3076888B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108977743A (zh) * | 2017-06-05 | 2018-12-11 | 丰田自动车株式会社 | 喷镀膜的成膜方法 |
| CN112626440A (zh) * | 2020-12-14 | 2021-04-09 | 安徽马钢表面技术股份有限公司 | 一种用于卧式连退炉的炉辊表面强化涂层及制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3076888B2 (ja) | 2000-08-14 |
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