JPS61570A - 溶射用粉末 - Google Patents
溶射用粉末Info
- Publication number
- JPS61570A JPS61570A JP59119068A JP11906884A JPS61570A JP S61570 A JPS61570 A JP S61570A JP 59119068 A JP59119068 A JP 59119068A JP 11906884 A JP11906884 A JP 11906884A JP S61570 A JPS61570 A JP S61570A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- powder
- weight
- wear
- thermal spraying
- self
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING 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
- C23C—COATING 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
- C23C30/00—Coating 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。
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、耐アブレシブ摩耗性、
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。
粉末材料に関し、特に耐摩耗性、耐アブレシブ摩耗性、
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。
、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、かつ耐食性
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。
メッキを施こされ、高融点・高硬度を有し、かつ耐食性
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、耐食性、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ば溶射
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
らに優れた耐摩耗性、耐焼付性が求められている。
射皮膜を形成し、耐摩耗性、耐食性、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ば溶射
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
らに優れた耐摩耗性、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。
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。
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中程度の硬度を有し、靭性
も備えた自溶性合金とを混合し、クロム争鉄カーバイド
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(FCrH)とモリブデン(No)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、大荷重下では耐摩耗性が劣っていた。また、
低炭素フェロクロム(FGrL)とFGrHlMOとF
CrI、からなる溶射材を用いた皮膜でも同様に靭性不
足から耐摩耗性に難点があった。すなわち、耐摩耗性を
有する高硬変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。
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中程度の硬度を有し、靭性
も備えた自溶性合金とを混合し、クロム争鉄カーバイド
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(FCrH)とモリブデン(No)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、大荷重下では耐摩耗性が劣っていた。また、
低炭素フェロクロム(FGrL)とFGrHlMOとF
CrI、からなる溶射材を用いた皮膜でも同様に靭性不
足から耐摩耗性に難点があった。すなわち、耐摩耗性を
有する高硬変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Noは硬度はHマー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。
〜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。
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、MOやFCrH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太きく
、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。
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、MOやFCrH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太きく
、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、硬度がHv=400〜600程度で
靭性も有する自溶性合金を併用することにより、大荷重
下での耐摩耗性を向−ヒさせることにある。
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、硬度がHv=400〜600程度で
靭性も有する自溶性合金を併用することにより、大荷重
下での耐摩耗性を向−ヒさせることにある。
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。
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%、自溶性合金粉末1
0〜50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%、ニッケル5〜51重量
%、炭素1.3〜7重量%、シリコン0.5〜7重量%
、ホウ素0.1〜2.0重量%を含み、残部が鉄および
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
とが必要であざ。
ステンレス鋼粉末10〜50重量%、自溶性合金粉末1
0〜50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%、ニッケル5〜51重量
%、炭素1.3〜7重量%、シリコン0.5〜7重量%
、ホウ素0.1〜2.0重量%を含み、残部が鉄および
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
とが必要であざ。
各成分の限定理由は次のとおりである。
炭素はクロムφ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1.3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プ摩耗性が劣り、
炭素が7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。
与することから、炭素が1.3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プ摩耗性が劣り、
炭素が7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・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25〜62重量%含ませる必要がある。クロムが2
5重量%以下では硬度が不足し耐ラッピング摩耗特性が
低下し、62重量%以上ではかえって脆くなる。
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25〜62重量%含ませる必要がある。クロムが2
5重量%以下では硬度が不足し耐ラッピング摩耗特性が
低下し、62重量%以上ではかえって脆くなる。
ニッケル、シリコン、ホウ素はクロムと共に合金相を形
成して存在すると硬度および靭性が増加し、耐アブレシ
ブ摩耗性にすぐれたものとなる。
成して存在すると硬度および靭性が増加し、耐アブレシ
ブ摩耗性にすぐれたものとなる。
好ましい組成範囲はニッケル5〜51重量%、シリコン
0.5〜7重量%、ホウ素0.1〜2.0重量%であり
、これは自溶性合金量から限定されるものである。
0.5〜7重量%、ホウ素0.1〜2.0重量%であり
、これは自溶性合金量から限定されるものである。
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。
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。
シNi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、あまり多量に添加するとか
えって耐摩耗性が劣化する。
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、本発明の効果を得る
上で特に支障はない。
れる程度のものが含まれていても、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150 p、 m以下、好ましく
は10〜74pmに整粒したものが好ましい。
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150 p、 m以下、好ましく
は10〜74pm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SUS
430に代表されるフェライト系ステンレス鋼や、S
O8304に代表されるオーステナイト系ステンレス鋼
さらにはSUS 31Ei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
にア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150Bm以下で、
特に10〜74#Lmに整粒したものが良い。
430に代表されるフェライト系ステンレス鋼や、S
O8304に代表されるオーステナイト系ステンレス鋼
さらにはSUS 31Ei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
にア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150Bm以下で、
特に10〜74#Lmに整粒したものが良い。
自溶性合金は一般に使用されているNi:60〜87%
、Cr:0〜26%、B : 1.0〜4.0%、Si
:2〜5%、C:0.1〜1%からなる合金を使用する
。自溶性合金は通常はアトマイズ粉末を整粒して使用す
る。
、Cr:0〜26%、B : 1.0〜4.0%、Si
:2〜5%、C:0.1〜1%からなる合金を使用する
。自溶性合金は通常はアトマイズ粉末を整粒して使用す
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150ルm
以下、好ましくは10〜74μm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。
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150ルm
以下、好ましくは10〜74μm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
と自溶性合金粉末とを表2に示す割合で均一混合して溶
射材とした。
と自溶性合金粉末とを表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(
Hマ)、ブラストエロージョンテスト(B、E。
Hマ)、ブラストエロージョンテスト(B、E。
Text) 、 ラップテスト(LP Te5t)を
実施した。各テストの条件は次のとおりであった。
実施した。各テストの条件は次のとおりであった。
1、溶射材料
溶射装置;プラズマダイン社製
溶射装置 S G −100
条 件; Ar= 401 /sin 、 He=
15J1 /main 。
15J1 /main 。
powder gas(At)= 7.51/win。
powder量= 50g/win。
入力= 80OA、 35V。
溶射距離= 100mmで溶射
2、試験条件
(1)断面硬度測定(Hマ(0,5))通常の鋼材上に
0.3mmt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)ブラストエロージョン試験(B、E、Text)
■サンプルサイズ 50X 80X 3 鋼材上に0.3+wmt溶射■
試溶射性 試験スト装置;不二製作所製FDK−2型ノズル内径=
9mm+、距離= 10(lvm。
0.3mmt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)ブラストエロージョン試験(B、E、Text)
■サンプルサイズ 50X 80X 3 鋼材上に0.3+wmt溶射■
試溶射性 試験スト装置;不二製作所製FDK−2型ノズル内径=
9mm+、距離= 10(lvm。
ブラスト圧力= 4.0kg/ c rn” 。
ブラスト材;昭和電工部A−40゜
粒度=−32メツシュ+60メツシュ。
試験片ノズル角=3o”。
ブラスト時間= 10sec
(3)ラップテスト(LP Text)■サンプルサイ
ズ 外径110mmX内径100mmX 5++++*tリ
ング面に0.3mmt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= 5
kg、試験時間= 20+sin。
ズ 外径110mmX内径100mmX 5++++*tリ
ング面に0.3mmt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= 5
kg、試験時間= 20+sin。
研磨材;昭和電工部A−E100II、 20 g/文
。
。
研磨材使用量; 10g/10m1n使用以上の測定結
果を表2に併記する。
果を表2に併記する。
結果から明らかなとおり、本発明による溶射材を使用し
た溶射皮膜はフー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
・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。
た溶射皮膜はフー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
・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)
- クロム25〜82重量%、ニッケル5〜51重量%、炭
素1.3〜7重量%、シリコン0.5〜7重量%、ホウ
素0.1〜2.0重量%を含み、残部が鉄および付随的
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自溶性合金粉末粉末とを混合してな
ることを特徴とする溶射用粉末。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59119068A JPS61570A (ja) | 1984-06-12 | 1984-06-12 | 溶射用粉末 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59119068A JPS61570A (ja) | 1984-06-12 | 1984-06-12 | 溶射用粉末 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61570A true JPS61570A (ja) | 1986-01-06 |
Family
ID=14752095
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59119068A Pending JPS61570A (ja) | 1984-06-12 | 1984-06-12 | 溶射用粉末 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61570A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018198628A1 (ja) * | 2017-04-27 | 2018-11-01 | 株式会社ダイヤメット | 高温耐摩耗性、耐塩害性に優れる耐熱焼結材及びその製造方法 |
| JP2023102014A (ja) * | 2022-01-11 | 2023-07-24 | Jfeスチール株式会社 | コンダクターロール |
-
1984
- 1984-06-12 JP JP59119068A patent/JPS61570A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018198628A1 (ja) * | 2017-04-27 | 2018-11-01 | 株式会社ダイヤメット | 高温耐摩耗性、耐塩害性に優れる耐熱焼結材及びその製造方法 |
| JP2018184656A (ja) * | 2017-04-27 | 2018-11-22 | 株式会社ダイヤメット | 高温耐摩耗性、耐塩害性に優れる耐熱焼結材及びその製造方法 |
| US11578393B2 (en) | 2017-04-27 | 2023-02-14 | Diamet Corporation | Heat-resistant sintered material having excellent high-temperature wear resistance and salt damage resistance and method for producing same |
| JP2023102014A (ja) * | 2022-01-11 | 2023-07-24 | Jfeスチール株式会社 | コンダクターロール |
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