JPS61569A - 溶射用粉末 - Google Patents

溶射用粉末

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Publication number
JPS61569A
JPS61569A JP59119067A JP11906784A JPS61569A JP S61569 A JPS61569 A JP S61569A JP 59119067 A JP59119067 A JP 59119067A JP 11906784 A JP11906784 A JP 11906784A JP S61569 A JPS61569 A JP S61569A
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JP
Japan
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powder
iron
thermal spray
wear resistance
resistance
Prior art date
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Pending
Application number
JP59119067A
Other languages
English (en)
Inventor
Nobuhiko Kawamura
河村 伸彦
Isamu Asakawa
浅川 勇
Takashi Shoji
孝志 荘司
Yuichi Suenaga
裕一 末永
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.)
Resonac Holdings Corp
Original Assignee
Showa Denko KK
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Filing date
Publication date
Application filed by Showa Denko KK filed Critical Showa Denko KK
Priority to JP59119067A priority Critical patent/JPS61569A/ja
Publication of JPS61569A publication Critical patent/JPS61569A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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
    • C23C30/00Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (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】 本発明は金属材料の表面に皮膜を形成するための溶射用
粉末材料に関し、特に耐摩耗性、耐アブレシブ摩純性、
耐食性にすぐれた皮膜を得るのに適した安価な溶射用粉
末に関するものである。
近年、内燃機関の小型軽量化と高出力化の要求が高まり
、内燃機関用部材に対して、より高度な耐摩耗性、耐焼
付性が要求されるに至っている。
従来、かかる要求に対しては部材表面にポーラスクロム
メッキを施こされ、高融点・高硬度を有し、かつ酎食性
に優れ、しかも潤滑油を適当に保持することから重用さ
れてきた。しかし最近の材料に対する要求のうち、耐摩
耗性、特に耐アブレシブ摩耗性に関して満足する特性が
得られていないのが実状である。
そこでこれらの要求に答えるため、金属材料の表面に溶
射皮膜を形成し、耐摩耗性、酎食性、潤滑性を向上させ
る試みが多数提案されている。従来、溶射材としてはそ
の皮膜に要求される特性に応じ、各種の金属粉末、酸化
物粉末、あるいはこれらの複合粉末がある。これら溶射
材の中で機械部材に使用しうる硬さ、耐摩耗性、耐食性
を有し、かつ溶射面が良好な仕上げ面とすることが可能
なものとしてはモリブデン、コバルト、ニッケル等の金
属や、ニッケル、クロムを主体とした自溶性合金や各種
サーメット、あるいはクロミア、チタンカーバイド等の
セラミック材料がある。しかしながら、現在使用されて
いるセラミック溶射材では高硬度だが脆く、高荷重で衝
撃が加わる環境では著しく摩耗する欠点を有する。また
、各種金属材料のうち、モリブデンや自溶性合金は溶射
作業も容易ですぐれた性能を有しており、相対的摩耗に
おいてもかなりの好結果を得ている。しかしながら高温
における耐酸化性および耐摩耗性において、最近の内燃
機関に課せられた過酷な条件に絶えることができず、さ
らに優れた酎摩耗性、耐焼付性が求められている。
本発明の目的は溶射皮膜が耐熱性、耐食性、耐摩耗性に
優れ、特に耐アブレシブ摩耗に優れた性能を発揮し、し
かも溶射作業が容易で皮膜面を平滑に仕りげることが可
能であり、かつ安価な溶射材料を提供することに有る。
本発明の溶射材は前記の性質を有するので機械部材、特
に内燃機のピストンやシリンダー等の摺動部分の表面を
被覆するのに好適である。
本発明のは耐摩耗性に寄与する硬質相成分として、高硬
度でかつ安価なフェロクロム中のクロム・鉄カーバイド
((Cr、Fe)7C3)を利用し、クロム・(鉄カー
バイドの持つ欠点である靭性不足を補うため、バインダ
ー相成分として低硬度ではあるが靭性に優れ、かつ耐食
性も良好なステンレス鋼と潤滑性にすぐれたフェロモリ
ブデンとを混合し、クロム・鉄カーバイドの靭性不足か
ら生ずるクラックの発生を防止し、耐摩耗性、耐食性に
優れた強靭な溶射皮膜を得られるようにしたものである
たとえばこれまで用いられてきた高炭素フェロクロム(
Fern)とモリブデン(MO)からなる溶射材による
皮膜では、高硬度ではあるが靭性が不足しており、大荷
重下では酎摩耗性が劣っていた。また、低炭素フェロク
ロム(FC:rL)とFGrl(、NoとFCrLから
なる溶射材を用いた皮膜でも同様に靭性不足から酎摩耗
性に難点があった。すなわち、耐摩耗性を有する高硬度
相の靭性不足に起因する粒子の脱落を何らかのバインダ
ー相を使用して防止する必要がある。このような靭性不
足による耐摩耗粒子の脱落の傾向は、高硬度の材料はど
大きく、またこれは材料の本来の性質にも依存する。
たとえば、溶射皮膜としてのMOは硬度はHマ;400
〜600とあまり大きくはないが、MO本来の脆性のた
めに皮膜の脱落が起り、結果的に大荷重下での摩耗、あ
るいはアブレシブ摩耗は大きくなる。
一方、これらの点を改良するために自溶性合金相をバイ
ンダー成分として使用する試みもある。
自溶性合金相は硬度はHマ=400〜600で合金自身
の靭性も良好であるが、融点が低く強度も大きいために
溶射皮膜の張力が大きく、粒子間結合力は弱い。したが
って摺動摩擦面の皮膜を観察すると、NoやFCrl(
では個々の皮膜の粒子内でクラックによる破壊が進行し
脱落していくが、自溶性合金ではこの破壊の単位が大き
く、大荷重下での脱落はより大きい。すなわち、大荷重
下での摺動摩擦下では著しく摩耗することになる。
本発明では上記の欠点を解消するため、バインダー相と
して硬度がHマ= 200〜400と比較的低いが靭性
に優れ、かつ皮膜内の張力が比較的小さいステンレス銅
相を用いるとともに、硬度はHマ=500〜700程度
であるが、潤滑性に寄与するフェロモリブデンを用いる
ことにより、大荷重下での耐摩耗性を向上させることに
ある。
さらにステンレス鋼はそれ自身、耐酸化性、耐熱性、耐
食性にも優れ、溶射性も良好である。
本発明の溶射材はフェロクロム粉末40〜80重量%と
ステンレス鋼粉末10〜50重量%、フェロモリブデン
粉末10〜50重量%とを混合して得られるものであり
、その組成はクロム20〜60重量%、炭素り、8〜8
重量%、モリブデン5〜36重量%を含み、残部が鉄ま
たは鉄とニッケルおよび付随的不純物となるように定め
られる。この場合、炭素はクロムと鉄との炭化物として
含まれることが必要であり、クロムまたはニッケルは鉄
との合金をなしていることが必要である。
各成分の限定理由は次のとおりである。
炭素はクロム−鉄とカーバイドを形成して耐摩耗性に寄
与することから、炭素が1.6重量%以下ではカーバイ
ドが不足し、硬度が低くて耐アブレシブ摩耗性が劣り、
炭素が8重量%以上では、カーバイドが多すぎて皮膜が
脆化する結果となる。
クロムはクロム拳鉄カーバイドとして存在する他に鉄と
の合金をなして靭性改善に寄与することから、総量とし
ては20〜60重量%含ませる必要がある。クロムが2
0重量%以下では硬度が不足し耐うッピング摩耗特性ガ
低下し、60重量%以上ではかえって脆くなる。
モリブデンは摺動面の潤滑性を高め酎摩耗性を向上させ
る効果を有する。モリブデンは硬いカーバイドの形で存
在すれば酎摩耗性に効果を発揮し、鉄に固溶した形で存
在すれば潤滑性に寄与する。いずれの形態にせよ、モリ
ブデン総量で5〜36重量%含ませると効果が認められ
る。モリブデン含有量が38%以上になると皮膜の靭性
が低下し、耐アブレシブ摩耗性に劣るものとなる。
溶射材の残部は鉄または鉄とニッケルおよび付随的不純
物からなり、鉄または鉄とニッケルは主としてクロムと
の合金をなしている。
旧は靭性を増して耐アブレシブ摩耗特性を向上させる効
果を有するので適量を含んでいても良い、Niの適量は
5〜13重量%であり、あまり多量4      に添
加するとかえって耐摩耗性が劣化する。
その他の成分はステンレス鋼中への添加元素として含ま
れる程度のものが含まれていても1本発明の効果を得る
上で特に支障はない。
本発明において使用するフェロクロム粉末は、クロム・
鉄カーバイドを利用するから市販の高炭素フェロクロム
を使用するのが必須である。その他には本発明の要件を
満たす範囲で中炭素フェロクロムあるいは低炭素フェロ
クロムを用いてもさしつかえない。これらのフェロクロ
ム粉末はインゴットを機械的に粉砕するか、あるいは溶
湯に気体−を吹きつける等の方法で得られる。フェロク
ロム粉末粒子の大きさは150gm以下、好ましくは1
0〜?4pmに整粒したものが好ましい。
また本発明において使用するステンレス鋼粉末はSO8
430に代表されるフェライト系ステンレス鋼や、SU
S 304に代表されるオーステナイト系ステンレス鋼
さらにはSOS 31Bに代表されるMO入りのステン
レス鋼でも使用可能である。ステンレス鋼粉末は一般に
7トマイズ法によって製造され、好ましい粉末の粒子の
大きさはフェロクロム粉末と同様150ルm以下で、特
に10〜74pmに整粒したものが良い。
フェロモリブデンは市販の高炭素フェロモリブデン(N
o:55〜f(5%、c : e、o%以下)か低炭素
フェロモリブデン(No:80〜70%、C: 0.1
0%以下)を使用すれば良いが、経済的には高炭素フェ
ロモリブデンが有利である。高炭素フェロモリブデンは
粉砕が容易であり、高炭素フェロクロムと同様の粒度に
粉砕して使用する。
以上の粉末を所定の割合に配合し、均一に混合して溶射
用粉末とする。
本発明は経済性の点から単に混合したままで使用するが
、適当なバインダーを使用して複合粉末として使用して
も何らさしつかえない。その場合も粒子径は15071
m以下、好ましくは10〜?44mに整粒すると溶射作
業性が良くなることは言うまでもない。
次に実施例をあげて本発明を説明する。
実施例 表1に示すようなフェロクロム粉末とステンレス銅粉末
とフェロモリブデン粉末とを表2に示す割合で均一混合
して溶射材とした。
(以下余白) 次に上記溶射材を使用して溶射皮膜を作り、硬度測定(
Hv)、プラストエロージせンテス) (B、E。
Te5t) 、 ラップテスト(LP Te5t) 、
大球式摩耗テスト(Ws)を実施した。各テストの条件
は次のとおりであった。
】、溶射材料 溶射装置;プラズマダイン社製溶射装置5G−100条
   件;Ar=40文/min 、He= 15文/
ff1in。
powder gas(Ar)= 7.51/min。
powder量= 50g/min。
入力= 80OA、 35V。
溶射距離= 100mmで溶射 2、試験条件 (1)断面硬度測定(Hv(0,5))通常の鋼材上に
0.3m−溶射し、切断後研磨し、島津製作所製マイク
ロビッカーズ硬度計にて荷重500gで測定 (2)ブラストxo−ジョン試験(B、E、Te5t)
■サンプルサイズ 50X80X3  鋼材上に0.3m−溶射■試験条件 ブラスト装置;不二製作所製FDK−2型ノズル内径=
 9mm、距離= 100mm。
ブラスト圧力= 4.0kg/ c m” 。
ブラスト材;昭和電工型A−40゜ 粒度=−32メツシュ+60メツシュ。
試験片ノズル角=30’。
ブラスト時間= 1Osec (3)ラップテスト(LP Te5t)■サンプルサイ
ズ 外径 110mmX内径100mmX 5mmtリング
面にOJmm’溶射 ■試験条件 ラップ装置;ツートン製ラップマスタ−12荷重=  
5kg、試験時間= 20m1n。
研磨材;昭和電工型A−f100#、 20 g/文。
研磨材使用量; lug/10m1n使用(4)大球式
摩耗試験(比摩耗量Ws mm2 /kg )■サンプ
ルサイズ 30m+wX 60mmX 5mmt  鋼材面上ニ0
.5mm溶射溶射後、平面研削盤にて表面研削後、 エメリー紙にてteooまで研磨 ■試験条件 相手材、 5UJ−2焼入れ鋼 直径30mmX 2mm  円板 摩擦速度= O,?8m/ s 、摩擦距離=BOO+
s。
荷重=  8.3kg、潤滑油=タービン油#32(試
験前に試験片表面に塗布) 以上の測定結果を表2に併記する。
(以下余白) 結果から明らかなとおり1本発明による溶射材を使用し
た溶射皮膜はフェロクロム単独やステンレス鋼単独の溶
射皮膜に比較して優れた耐摩耗性を備えていることがわ
かる。これは単に組成を一致させるだけでなく、クロム
Φ鉄カーバイドとステンレス鋼の有する効果を兼ね備え
た結果書られる特有の効果である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. クロム20〜60重量%、炭素1.6〜8重量%、モリ
    ブデン5〜36%を含み、残部が鉄または鉄とニッケル
    および付随的不純物より成る組成を有するごとくフェロ
    クロム粉末とステンレス鋼粉末とフェロモリブデン粉末
    を混合してなることを特徴とする溶射用粉末。
JP59119067A 1984-06-12 1984-06-12 溶射用粉末 Pending JPS61569A (ja)

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JP59119067A JPS61569A (ja) 1984-06-12 1984-06-12 溶射用粉末

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JP59119067A JPS61569A (ja) 1984-06-12 1984-06-12 溶射用粉末

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JPS61569A true JPS61569A (ja) 1986-01-06

Family

ID=14752072

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5292382A (en) * 1991-09-05 1994-03-08 Sulzer Plasma Technik Molybdenum-iron thermal sprayable alloy powders
US20220389547A1 (en) * 2019-11-06 2022-12-08 Attometal Tech Korea Inc. Coated body

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US5292382A (en) * 1991-09-05 1994-03-08 Sulzer Plasma Technik Molybdenum-iron thermal sprayable alloy powders
US20220389547A1 (en) * 2019-11-06 2022-12-08 Attometal Tech Korea Inc. Coated body
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