JPS59133360A - 溶射材料 - Google Patents

溶射材料

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Publication number
JPS59133360A
JPS59133360A JP8786382A JP8786382A JPS59133360A JP S59133360 A JPS59133360 A JP S59133360A JP 8786382 A JP8786382 A JP 8786382A JP 8786382 A JP8786382 A JP 8786382A JP S59133360 A JPS59133360 A JP S59133360A
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JP
Japan
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copper
boron nitride
coating
coated
layer
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JP8786382A
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English (en)
Inventor
Masayuki Doi
昌之 土井
Naotatsu Asahi
朝日 直達
Toshio Yamakawa
山川 敏夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/04Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
    • C23C4/06Metallic material

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)

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】 本発明は板加工vIJ表面に溶射方法によって被加工物
の組成と異なる物質ケ被覆して耐摩耗性、耐焼伺は性、
耐尚温岸胱性、耐食性等の*′t1.′f7一層を付与
する溶射材に関する。
偽造物、機械類の表向に基材と異なった物買會付与する
一方法として溶射法がある。こnは必要とする性質會具
備する材料全酸素−アセテレン、酸素−水素炎等の化学
燃焼炎、電弧あるいはプラズマジェット等の電気エネル
ギーで溶融し、こし金噴霧状の微細粒子として吹付けて
被覆層を形成するものである。この溶射層としては防錆
、防食、耐摩耗性あるいは劇熱性等ケ高めるものが使用
さ7しる。一般に溶射法による被層は溶射にニジ急冷凝
固するために同一成分の溶製材とは者しく異なった性質
となる。同一成分でも溶射被積は溶製材にくらべ硬さが
高い。また、溶射層中には気孔が存在するため潤滑性忙
具備させることができ、一般的には耐摩耗性を向上でき
る。特に劇摩耗性ケ付与させるための溶射材料としては
鉄鋼、防鉄、アルミニウムシリコン糸合金、銅系合金、
自溶性会合、超硬合金、セラミック、チタン合金号がめ
り、こrLらは稼動条件あるいは摩擦条件にエリ使い分
けらnている。先ず、鉄鋼であるがこの溶射層は溶射に
より一部マルテンサイト化するため硬くなり耐摩耗性が
高い。しかし、このM、展は脆く、耐焼付は性が低いの
でより耐摩耗性を向上させる部材への応用には限界があ
る。自溶性合金はニッケルあるいはコバルト基合金中に
硼素及び硅素を添加して共晶合金とするとともに7シツ
クス作用があり、また溶射後、被膜を溶融点以上に加熱
するため密着力の高い材料でめる。この被膜は各種の硬
質な金属間化合物を有するので耐摩耗性が高い、硼素の
作用で被膜が脆く、耐かじり性おるいは摺動面での相手
材料とのなじみ性の点で問題がある。耐摩耗性の高い超
硬合金、セシミンク材料は一般に高融点材料であるので
プラズマ溶射法により被覆が行わnている。この被膜は
極めて硬質であり、耐摩N性が高いのでメカニカルシー
ル、型類の摺動部に多用さ扛ている。しかし、この被膜
は耐摩耗性が高いが硬質で脆く、仕上は加工に長時間を
要するという欠点があるので特殊な用途に限らnている
。アルミニウム及び銅系合金の被膜は軟質で摺動面で部
分的な層性流動によりなじみ性がよく、靭性もあり仕上
げ加工も優扛ているので摩擦面に使用さnることがおる
が、耐摩耗性、耐焼付き、特に拙句2″L’i生ずるよ
うな部分で焼付き性の点で問題がある。
耐焼付き性おるいは高温での耐摩耗性に関しては窒化 
索がすぐt′した特性金示す。しかし、溶射材料として
みると窒化硼素は一般に大気圧では溶融することなく昇
華することが多い。従って、各種粉末と混合して溶射し
たとしても密着力が著しく低いという欠点がおる。
本発明の目的は密着力が高く、部材の組成と異なる物質
の特性き損うことのない溶射材料及びその製造法?提供
するにある。
本発明の他の目的は銅または銅合金のなじみ性、柔軟性
を損うことなく、耐摩耗性のすぐ:n、た摺動部材ケ得
るための溶射材料を提供するにある。
本発明の溶射材料の金属部材表面に、該部材の組成と異
なる物質全溶射によって固着するものにおいて、前記物
質は、1該物質と相容性がない金属によって被覆さ扛て
いることを特徴とするものである。本願発明によ肚は密
着力が高い溶射層が得らnるとともに、部材の組成と異
なる物質と、被覆材とが反応しないので、前記物質の特
性をそのまま活かすることができる。従って、前記物質
の特性は溶射層として必要な特性として最高のものを選
択できる。本願発明において前記物質と被覆金属とは相
容性がな−とする意味はいすnか一方のうち溶融温度が
低い方の溶融温度付近で化合物を形成−せず、合金化し
ないものである。この例として、アルミニウムと窒素と
罵化硼素などがめる。
金属の被覆は金属部材の組成と異なる物質をとり囲んで
おり、溶射によってその被覆金属が金属部材表面’Ef
Cは被覆金属同志で合金化さnるので、密着力の高い溶
射層を形成できる。従って、溶射の際に被覆金属と前記
物質とが反応しないように選ばなけnばならない。さら
に、密着力金増丁ためには部材の金属の主成分と同じも
のを用いるのが↓い。
本発明の溶射材料は銅または鋼合金粉末と、鋼を被覆し
た窒化硼素と力・らなること金物徴とするものである。
本発明によnば溶射層中にm被覆窒化 累を均一に分散
できるとともに、密着力が高く、耐摩耗性、耐力・しり
性、自己潤滑性のすぐnた溶射層金得ることができる。
本発明の溶射材料の製造法は金属部材表面に該部材の組
成と異なる物質の粉末を溶射によって固着するものにお
いて、前記物質は該物質と相溶性がない金属を化学めっ
きによって被覆することを特徴とするものである。被&
を化学めっきによって行うことは前記物質の表面に吸着
しているガスケ追い出すことができるとともに溶射炎中
でめつきノ餉のみを溶融させて窒化硼素の分解を防止す
るので、溶射によって密着力が尚く、さらに空孔のない
溶射層を得ることができる。すなわち、本願発明者等は
もし前記物質中にカスが吸着さnていると吸着ガスが溶
射に際して膨張するので、溶射層に空孔を形成する原因
となることを究明した。
銅被覆窒化硼素を被溶射材表面に強固に密層させるには
溶射粒子を熱源中で少なくとも銅被稜表面部の一部を溶
融させて被溶射材面に飛散させ、その運動エネルギーに
より偏平化し、拡がるよりにすることが必要でるる。窒
化硼素は酸素が混入すると燃焼するとともに基地材料で
ある銅系合金とは固溶しないので、機械的に銅系合金中
に窒化索粉末を混合して溶射すゐと被溶射材表面で窒化
索が飛散して被膜内に殆んど残らない。−iニアc含ま
2″L′fc場曾でも窒化−素は必然的に大気中から溶
射熱源に混入してくる酸素ガスと燃焼しながら付着する
ので銅系合金基地との間に壁間を有し極めて脆弱な被膜
となり摺動材として不適尚である。
一般に摺動部材として適用するにはある程屁の強度ある
いは耐圧縮強度が必要である。発明者等は窒化 索の表
面に銅糸合金と固溶限のある銅及び銅系合金?化学めっ
きして、混合して溶射することにより溶射層中に強固に
密着させることができることを明らかにした。化学めっ
きの材料としては基地となる銅系合金と同浴するかめる
いは共晶などにより金属的に結合する材料、さらに基地
材料の硬さに近い材料が好ましい。この材料としては特
に銅系材料が良い。鋼被覆窒化 素の粒度は溶射の作業
性、被膜中の均一性に影響ケ及ばずので1〜100μm
が良く、望ましくは5〜50Atmである。化学めっき
の際、めっき液中に浮上するのを防止し、個々の粒子の
表面に均一な厚さのめつきを形成するには5μm以上の
粒子が良い。銅系合金層をめっきした窒化硼素は溶射の
際、表面の金属部分が溶融し基地と反応して強固に結合
し、窒化硼素粒子が殆んど偏平せずに元のままで残存す
る。一方、基地となあ銅系合金は溶融して吹付けらjL
るので被溶射表面で大きく偏平する。従って、鋼被覆窒
化硼素の粒径は緻密な溶射層にするのに100μm以下
が好ましい。めっき膜の厚さは1〜70μm望ましくは
5〜20μmが良い。
すなわち、溶射の際、溶融した銅めっき膜が表面張力で
縦来し、窒化硼素の一部が露出して密着さnなくなるの
を防止するのに1μm以上が良い。
必要な窒化硼素量を確保し耐摩耗性の点から30μm以
下が良い。耐摩耗、摺動部として銅被覆窒化硼素量は各
棟で5〜70チが良い。耐摩耗性の低下−全防ぐには5
チ以上が良く、窒化硼素量が多いほど耐摩耗、耐焼付き
性が改善さ詐るが、約50%程度で飽和することもに密
着力の高い被膜にするには50チ以下が良い。また、窒
化硼素の表面に銅及び銅系合金に化学めっきした銅被覆
窒化硼素粉末金銅及び銅系合金中に分散鋳造すると、銅
被覆窒化硼素は酸素を混入すると分解あるいは燃焼して
しまうので被膜内には殆んど残存しない。し力・シ、銅
及び銅系合金中に銅被覆窒化硼素を混合して溶射するこ
とにより溶射層中に強固に密着させることができること
を明らかにした。
実施例1 銅系合金粉末(アルミニウム11重量%−残部銅ンと1
5〜30μmの窒化硼素粉末に銅を無電解化学めっき法
により5μmの厚さに被覆した粉末を0.5,10.2
0,30,40,50,60゜70%混合して得た粉末
を酸素−アセチレン、酸素−水素法及びプラズマ法(4
00A(7)Ar、 N2フリズマ>itcより直径2
5■の丸棒端面及び30m+80m、7mの軟鋼表面に
溶射した。被溶射面はグリッドプラスチングして粗面化
した後、150′cに予熱金した。溶射厚さは約0.7
鴫である。
第1図は銅めっきで被覆した窒化硼素を用いて溶射した
ものの溶射層の密着力を測定した結果を示す線図である
。密着力は銅被覆窒化硼素量が多くなると低下するが、
銅被覆窒化硼素量が50%においても約120 kg/
 cm2 という高い値を示す。
比較例1 実施例1と同じく銅系合金粉末とめっき被覆なしの窒化
硼素との混合物を窒化硼素量20.40及び70容ef
%のものについて7リズマ浴射全行ったが、いず牡の場
合も窒化硼素粉末が酸化してほとんどなくなってしまい
、窒化硼素としての付着が見らnなかった。
比較例2 37〜78μn〕の銅系合金粉末(アルミニウム11重
量%−残部銅)と10〜50μm(7)窒化硼素粉末に
ニッケルを無電解めっき法により5μm厚さにsetし
た粉末’ko、 5.10.20.30,4050.6
0.70%混合して得た粉末を酸素−アセチレン、酸素
−水素法、プラズマ法(400A。
A 11 N 2プラズマ)により直径25胴の丸棒端
面及び30trm、 80rrrm、 7圏の軟鋼表面
に溶射した。
被溶射面はグリッドプラスチングにより粗面化した後、
15(I’予熱した。溶射厚さは約0.7■である。
第2図は実施例1及び比較例1.2で軟鋼板に溶射した
溶射層を機械加工及びラッピング法によりJIS規格0
.5Sに仕上け、こ′nを大違式摩耗試験法により耐摩
耗性試験全行った結果を示す線図である。A1及び2は
実施例1で製造した本発明のもの、屋3は比較例2で製
造したもの及び煮4は比較例1で製造しためつき被覆な
しのものである。JFil、3及び4は摩擦速度20m
/秒 及びA2は摩擦速度0.6m/秒によめテークで
ある。摩耗試験の相手材はJIS規格5UJ2軸受鋼(
硬さ760〜850Hv )である。摩擦距離が200
m、荷重が18.9 kg及び潤滑剤はタービン油であ
る。
図に示す如く、本願発明の溶射材料を用いて溶射したも
のは鋼被覆盆化硼素量が多くなるほど耐摩耗性は著しく
向上する。特に銅系合金粉末に銅めっきした窒化硼素を
混合したもの(A1)はニッケルめっきした窒化硼素を
混合したもの(A3)より耐摩耗性が著しく優nている
ことがわかる。
しかし、めっき被覆しないもの(煮4)はほとんど窒化
硼素が溶射層中に残存せず、そのため溶射材料中に窒化
硼素量全増加させると耐摩耗性が逆に低下する傾向を示
す。
以上のように、本願発明の溶射材料によって得た溶射層
が耐摩耗性にすぐnているのは窒化硼素が含まnている
ことにもよるが、密着力が高いことにも起因していると
考えら詐る。
第3図は実施fill’″C製造した窒化硼素量40容
々λチの場合の溶射層の100倍の顕微鏡写真である。
溶射層は気孔がなく、また被溶射材に密層して形成さ扛
ている。
以上の如く、本発明の溶射材料上用いて溶射したものは
著しく密層力が大きく、また摺動部として銅系合金と銅
被覆窒化硼素との混合物によって得た溶射層は窒化硼素
の特性が活かさ扛著しく耐摩耗性が高くすぐlrL′f
c効果が発揮さ′nた。
【図面の簡単な説明】
第1図はめつき被覆した窒化硼素を使用して溶射した溶
射層の密着力と窒化硼素量との関保全示す線図、第2図
は比摩耗量と窒化硼素との関係を示す線図、第3図は本
発明の溶射材料全使用して溶射した溶射層の顕微鏡写真
である。 〜32・ %  1 図 ′XEJ2  ロー 手続補正書(煎) 特許庁長官若杉和夫 殿 事件の表示 昭和57年特許願第 87863  号発明の名称 溶射材料 補正をする者 事件との関係  特許出願人 名 lh: f5101株式会社 日 立 製 作 折
代   理   人 居  所(〒100)東京都千代田区丸の内−丁目5番
1号補正の対象 明細書の図面の簡単な説明の欄 は不兄門の俗射材料を便用して俗射した俗射層の顕淑挑
与真である」を「示す線図である」と訂正する。 325

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、金属部材氷面に該部材の組成と異なる物質の粉末を
    溶射によって被膜を形成するものにおいて、銅−i:た
    は銅合金粉末と銅を被覆した5〜70襲答槓チの璧化硼
    素粉末の混合物から成ることを特徴とする溶射材料。 2 前記鋼被覆窒化硼素粉末は粒径1〜100μInで
    めることを特徴とする特許請求の範囲第1項の溶射材料
    。 3、前記鋼被覆の厚烙は1〜70μmであることを特徴
    とする特許請求の範囲第1項または第2項の溶射材料。
JP8786382A 1982-05-26 1982-05-26 溶射材料 Pending JPS59133360A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60255964A (ja) * 1984-06-01 1985-12-17 Tomio Suzuki 溶融溶射機用溶射材
WO2006023860A2 (en) 2004-08-23 2006-03-02 General Electric Company Thermally conductive composition and method for preparing the same
US7976941B2 (en) 1999-08-31 2011-07-12 Momentive Performance Materials Inc. Boron nitride particles of spherical geometry and process for making thereof
US9550888B2 (en) 1999-08-31 2017-01-24 Momentive Performance Materials Inc. Low viscosity filler composition of boron nitride particles of spherical geometry and process

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