JPS5856749B2 - 粉末溶射材 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は粉末溶射材に関し、特にこの溶射材を使用した
溶射面が硬く耐摩耗性に優れ、かつその仕上げ面が平滑
となる合金粉末溶射材に関するものである。

従来、溶射材としては被膜に要求される特性に応じて種
々の金属、酸化物等の粉末あるいは線材等にしたものが
用いられている。

これらの中で機械材料として使用しうる硬さ、耐摩耗性
を有し、かつ溶射面が良好な仕上げに研摩できる溶射材
料としてはモリブデン及びニッケルやコバルトを主とし
た自溶性合金が知られている。

しかし、これらの材料は高価であるばかりか、溶射時の
歩溜りも低く、かつ耐摩耗性の面でまた不充分であり、
さらにもろいとか、後処理を必要とする欠点がある。

本発明の目的は溶射面を研摩により平滑にすることがで
き、かつ硬く耐摩耗性を有する溶射材料を提供すること
、さらにこの材料を比較的安価に提供することにある。

本発明の溶射材料は鉄を主成分とし、これにモリブデン
（ＭＯ）、ホウ素（Ｂ）、アルミニウム（Ａ１）及び炭
素（Ｃ）を添加した合金の粉末からなる。

即ち、合金組成は重量％でＭｏ：１５〜４０、Ｂ：０．
５〜５．０ 、 Ａｔ ： ０．５〜５．０．Ｃ：２〜
５．０．ｐｅ：残、及び付随的不純物からなるものであ
る。

この溶射材料はピストン、シリンダー等摺動部分に使用
される機械材料の表面被覆材として好適なものである。

合金粉末は前記組成範囲で成分を調整し、溶解して得た
インゴットをボールミル、スタンプミル等で粉砕して得
られる。

また溶解した溶湯に気体を吹きつける噴霧法にかつても
粉末を得ることができる。

噴霧法においては酸化防止のため不活性ガスが用いられ
る。

粉末の粒度は溶射材として一般に使用される１０〜７４
μの範囲が適当である。

本発明の溶射材は合金の粉末であるため、各成分元素の
粉末を混合した場合のような粉末集合物内における組成
上の局部的変動がないので、品質の安定した溶射被膜が
得られる。

また本発明の組成の合金では溶射に適した線材に加工し
、線材のまま溶射に供することは困難であるが、この合
金の粉末化は比較的容易であるので、本発明の粉末溶射
材は製造上の問題は特にない。

次に本発明の溶射材の各成分を限定した理由を述べる。

Ｍｏは溶射被膜の耐摩耗性に効果があり、また耐焼付性
、即ち、溶射した材料を摺動部材として使用した場合、
その摺動面において焼付けを起さない効果がある。

それはこの被膜が硬いばかりでな５＜、その表面を仕上
げ研摩した場合に平滑な面が得られるからである。

これらの作用効果を付与するにはＭｏは少なくとも１５
％（重量％、以下同じ）必要である。

しかし、この効果は４０％を越えると飽和するばかりで
なく、被膜がもろくなる。

更にＭｏが高くなり、主としてＭｏからなる皮膜では前
記したような耐摩耗性や歩溜りの面で欠点が現れる。

このように被膜の特性上の点及び経済性等を考慮してＭ
ｏは１５〜４０％が適当である。

Ｂは合金の融点を下げ、また溶射時における付着性を向
上させる作用があり、被膜の密度を上昇させる他、侵入
型硬化剤としての効果があり、研摩後の表面が平滑にな
る。

これらの特性を向上させるためにはＢは最低０．５％は
必要であるが、反面５％を越すと溶解時に合金に固溶さ
せることが困難である上、溶射後の被膜がもろくなる。

これらのことよりＢは０．５〜５．０％の範囲が適する
。

Ａｔは溶射時における付着性を向上させ、被膜の密度を
高める作用効果及び高温で耐酸化性に効果がある。

そのためには少なくとも０．５％は必要である。

そしてこの効果は５％の添加でほぼ飽和に達する。

またあまり高過ぎれば逆に被溶射物との接着や溶射粒子
相互の接着が悪くなる等の面で欠点が現れる。

Ｃは溶射被膜の強度、硬度に影響を及ぼし、その添加は
これらの特性を向上させるが、５％を越える固溶は困難
であるばかりでなく、無理に多くするともろさが現れる
。

これらのことからＣは２〜５％の範囲が適する。

以上の成分以外はＦｅ及び付随的不純物である。

本発明の溶射材はこのＦｅが主成分をなすものであり、
それによってＭｏを主成分とするものに比べ被膜の耐熱
衝撃性が優れている。

また安価に提供できることは云うまでもない。

その他付随的不純物としてはＳｉ ２．０％以下、Ｖ
ｏ、０６％以下、ｓｏ、ｉｏ％以下、ＣｕＯ９５０％以
下である。

以上の成分からなる本発明の溶射材を用いて各種の金属
等の表面に溶射した場合における被膜の特性は、溶射条
件等によっても異なるが、はぼ硬度（ロックウェル硬度
）が５３以上、表面仕上げ研摩後の表面中心線粗さくＲ
ａミクロン）０．４０以下、溶射歩溜り５５％以上、被
覆の気孔率１０．０％以下である。

実施例 原料として銑鉄、フェロモリブデン（Ｍｏ６２％）、フ
ェロボロン（１３２１％）、アルミニウムを使用し、炭
素として黒鉛加炭材を使用し、これらを第１表の組成範
囲となるように配合し、高周波誘導炉によって溶解した
。

その溶湯を鋳造し、インゴットにした後、スタンプミル
により約３ｍｍに粉砕し、さらにサンプルミルにより約
１５０メツシユ（１０５μｍ）下に粉砕した。

これを風力分級機で６４μｍ〜１０μｍに分級した。

この分級粉末を用いてプラズマフレームスプレーガンに
より軟鋼の基板上に５０〜１０μｍの厚さで被膜を形成
させた。

次にこの被膜を炭化物高硬度工具５ｉＣ５００番 ３０
〜４０１１ｍ）で研摩し、その表面の滑らかさを表面粗
さ計で中心線表面粗さを測定することにより判定した。

さらに摩耗性を判断するためにその硬度をロックウェル
硬度計により測定した。

これらの結果を第１表に示す。第１表中／１６１〜屑５
は本発明材料の実施例であり、硬度、研摩後の表面中心
線粗さ、溶射歩溜、被膜の気孔率共、満足のゆく結果を
示している。

比較例の中で腐６及び／Ｉ６．７はモリブデンの影響を
確認したものでＭｏが少なすぎると硬度が不充分であり
、仕上げ表面粗さも粗くなる。

またＭ。が高すぎると硬度は充分であるが仕上げ表面が
不満足であり溶射歩溜も悪い。

／１６８から４１０はホウ素の影響を確認した。

ホウ素が少なすぎると硬度が不充分であり被膜の気孔率
も高い。

ホウ素が多すぎると研摩仕上げ面、被膜の気孔率は満足
するものの硬度の面で不充分である。

、％１１．Ａ１２はアルミニウムの影響を調べた結果で
ある。

アルミニウムが少なすぎると特に溶射歩溜が悪く、かつ
被膜の気孔率が高くなる。

多すぎると表面仕上げ性が悪く、気孔率が高くなる。

ＡＩが多すぎて気孔率が高いのは被膜断面に、亀裂が生
じているためである。

ＡＩ３〜涜１５はカーボンの影響を調べた結果である。

カーボンが少ないと被膜の気孔率、表面仕上げ性に於い
て満足するものであるが硬度が不満足である。

逆に高すぎると硬度はますものの表面仕上げ性が悪くな
る。

４１６は市販の溶射用モリブデン粉末を使用して、同様
の実験を実施した結果である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 重量％で Ｍｏ 二 ｌ ５〜４０ Ｂ：０．５〜５．０ Ａｌ：０．５〜５．０ Ｃ： ２〜５．０ Ｆｅ：残 及び付随的不純物からなる合金の粉末溶射材。