JPS636630B2 - - Google Patents

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JPS636630B2
JPS636630B2 JP54049822A JP4982279A JPS636630B2 JP S636630 B2 JPS636630 B2 JP S636630B2 JP 54049822 A JP54049822 A JP 54049822A JP 4982279 A JP4982279 A JP 4982279A JP S636630 B2 JPS636630 B2 JP S636630B2
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JP
Japan
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layer
cermet
temperature
sprayed
particles
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JP54049822A
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JPS54142220A (en
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Baachiru Ban Neederubeen Hansu
Basuchian Fueruburuku Maachin
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Esu Kaa Efu Ind Toreedeingu Ando Dev Co Bv
Original Assignee
Esu Kaa Efu Ind Toreedeingu Ando Dev Co Bv
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Publication date
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Publication of JPS54142220A publication Critical patent/JPS54142220A/ja
Publication of JPS636630B2 publication Critical patent/JPS636630B2/ja
Granted 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
    • C23C4/00Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/18After-treatment
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/12Both compacting and sintering
    • B22F3/1208Containers or coating used therefor
    • 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)
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  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Ceramic Capacitors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は金属物体に、マトリツクスとサーメ
ツトまたはセラミツク材の硬質粒子からなる材料
を吹付けることにより、前記金属物体にサーメツ
トまたはセラミツク材を含む層を付着させたの
ち、前記付着層を高温および高圧で均衡加圧して
圧密化することを特徴とする金属物体にサーメツ
トまたはセラミツク材を含む硬質耐摩耗層を設け
る方法に関するものである。
英国特許第1451113号はセラミツク材またはい
わゆるサーメツトを含む金属または合金から成る
層を金属物体に吹付ける方法を開示している。周
知の方法、例えば粉末材を火炎吹付けまたはプラ
ズマ吹付けで吹付けると多孔質層が得られる。多
くの場合この層は基材に充分に接着しないことが
わかつたので、前記特許は前記多孔質層内に存在
する結合剤金属を真空下で溶融し、前記多孔質層
を圧密化して気孔率を減少させることを提案して
いる。酸化を避けるために、この溶融は真空下で
行われる。前記特許によれば、結合剤金属として
の役目をするニツケル・クロム合金のマトリツク
スの中で、前記層が50重量%のタングステン・カ
ーバイドから成る場合にはこの方法で良い結果が
得られる。
前記層内の結合剤金属の含量が減少し、それに
応じて硬質粒子の含量が増加するにつれ、結合剤
金属を溶融させて前記層を圧密化することが次第
に困難になるように思われ、結合剤金属の含量が
30%もしくはそれより少なくなると、実際上圧密
化することが不可能になる。
西独特許公開明細書第1783061号は、結合剤金
属とタングステン・カーバイドを含む管状または
棒状溶接電極を用いて、肉盛溶接に匹敵し得る高
密度層を設けることを提案している。これによれ
ば、前記電極は30〜40重量%の結合剤金属と、70
〜60重量%のカーバイト粉子を含んでいる方が好
ましい。溶接中にこの材料を更に若干量の溶融基
材と混ぜる。前記西独明細書によれば、前記結合
剤金属は、少なくとも金属Co,Ni,FeまたはCr
の1つを主成分として含んでいなければならな
い。
この方法ではまた前記層が例えばタングステン
またはチタン・カーバイドのような硬質金属カー
バイドまたはその他の硬質材のような70重量%を
超えたセラミツク粒子またはサーメツト粒子から
成る層のような高密度層を金属物体に付着させる
ことは不可能である。このような硬質粒子の含量
が高い層では、凝集性および/または粘着性の結
合は内部溶融によつては改善されない。
この発明によれば、冒頭に記載したような方法
で、少なくとも1000℃の温度と、少なくとも1000
バール(1020Kg/cm2)の圧力で最低半時間前記吹
付け多孔質層を均衡加圧することによりその圧密
化が達成される。
このようにして、高密度で著しく改善された結
合力ある層を基材に付着させることができる。
この発明による方法はタングステン・カーバイ
ド/コバルトの層を鍛造、鋳造または焼結した心
材または類似基材に付着させるのに特に適してい
る。他の金属のサーメツトまたはセラミツク材、
例えばTiCまたはSi3N4を選択的に用いてもよい。
結合剤金属としては主としてNi,Co,Feまたは
Crから成る金属または合金を用いてもよい。で
きれば、コバルトまたはコバルトとニツケルの合
金(Co/Ni)を用いる。適当な選択過程は、付
着層がよく結合しなければならない使用基材によ
つても一部左右される。
前記層は、層に対し所望の割合の結合剤金属と
粒子を含む粉末混合物を吹付けて付着させる。こ
の吹付けは在来の方法、例えば火炎吹付けまたは
プラズマ吹付けなどで行うが、何れの場合にも多
孔質層が形成される。目的物体は吹付け層によつ
て完全に被覆されるか、或いは一部しか被覆され
ないこともある。所望の層の厚さによつて被覆材
は一種類かまたは数種類の厚さに付着させてもよ
い。希望の場合、層は次々と互いに成分を変える
こともできる。
もし要すれば、そのさい表面を滑面仕上げにし
てもよい。しかしながら、ほとんどの面でこのこ
とは行われない、というのは、圧密化後の面の粗
さは主として圧力伝達媒体の粒子の大きさによつ
て決定されるからである。適宜の大きさの粒子を
使用すれば、仕上げをしなくても面の滑らかさは
ほとんどの場合充分である。0.10〜0.25mmの粒度
が多くの目的に対し非常に満足的である。
この発明の好ましい形式によれば、少くとも7
重量%のサーメツト粒子を含む混合物が吹付け層
用に用いられるが、好ましいのは83〜94重量%の
タングステン・カーバイド、残余はコバルトから
成る混合物である。
サーメツトまたはセラミツク材の熱膨張係数は
金属の熱膨張係数とは多少異つている。圧密化作
業の終りの冷却のさいの熱応力の結果としての付
着層の亀裂離れを防止するために、被覆層を2工
程またはそれ以上の工程で付着させ、結合剤金属
の含量を1付着層から他の付着層へと変化させ
て、サーメツトまたはセラミツク材の含量を深さ
方向に変化させることが好ましい。
本発明方法により結合剤金属といわゆるサーメ
ツト粒子またはセラミツク材から成り圧密化され
た硬質層で完全にまたは部分的に被覆され、か
つ、その被覆層が少なくとも70重量%の硬質粒
子、残余は結合剤金属から成ること金属物体をう
ることができる。
さらに本発明により製造される金属物体の好ま
しい例としては被覆層が83〜94重量%のサーメツ
ト粒子、特にタングステン・カーバイド/コバル
ト組成から成るものである。
また本発明により、概ね被覆硬質層内の結合剤
金属の含量が基材からの距離とゝもに変化してい
る前記種類の物体、かつ特に、前記層内の結合剤
金属の含量が基材からの距離を増すにつれて減少
している被覆物体を製造できる。
次にこの発明を図面について更にくわしく説明
する。
層4を吹付けたのち、被覆物体3を例えば低合
金鋼製の比較的薄壁のホルダ2内に入れる。
次にホルダ2に圧力伝達媒体5を完全に充填し
てカバー1で気密に密閉する。次いでホルダ2を
熱間均衡プルス(図示なし)内に入れ、その中で
前記ホルダを最低1000℃、できれば1000〜1400℃
の圧密化温度に加熱する。この作業中、温度は常
に固体相中で圧密化が行われるように保たれてい
る。この温度では結合剤金属は溶融しないが、若
干の焼結は起きる。温度が上昇すると同時に、ま
たは所要の温度に到達したのちに、プレス内のガ
ス圧を少くとも1000バール(1020Kg/cm2)、でき
れば1800バール(1835Kg/cm2)まで上げる。これ
によつてホルダ2の容積が減少し、圧力伝達媒体
5により、吹付け層4を有する物体3にガス圧が
伝達される。この温度と圧力の影響下に層4が圧
密化される一方、同時に基材3に拡散結合が形成
される。この方法は、圧密化温度に達してから数
えて冷却が始まるまでに少くとも半時間はかか
る。できれば作業は半時間ないし2時間続ける。
次いで温度と圧力を周囲の水準にまで戻らせ、そ
の後で前記物体をホルダ2から移す。
第2図は、この発明を物体に適用する前の基材
3A上のプラズマ吹付け層4Aの写真を示してい
る。この発明による方法ののちに第3図の写真が
得られるが、これは、1)層3と4が最大密度に
達したこと、2)層3と4の間に最適拡散結合部
6が形成されたことを明らかに示している。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明によつて造られた物体を略図
で示し、第2図および第3図は、この発明の適用
前および適用後の成形層の写真であり、図中、3
は物体、4は被覆層を示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 金属物体にマトリツクスと、サーメツトまた
    はセラミツク材の硬質粒子を吹付けることによ
    り、前記金属物体にサーメツトまたはセラミツク
    材含有層を付着させたのち、前記付着層を、少な
    くとも1000℃の温度と、少なくとも1000バール
    (1020Kg/cm2)の圧力で、少なくとも半時間均衡
    加圧して圧密化することを特徴とする金属物体に
    サーメツトまたセラミツク材含有硬質耐摩耗層を
    設ける方法。 2 前記付着層に対する結合剤としてコバルトお
    よび/またはニツケルを用いることを特徴とする
    特許請求の範囲第1項による方法。 3 セラミツク粒子を含む層が吹付けられること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項または第2項
    による方法。 4 吹付層にサーメツト粒子を用いることを特徴
    とする特許請求の範囲第1項または第2項による
    方法。 5 前記吹付層用として、少なくとも70重量%の
    サーメツト粒子、例えばタングステン・カーバイ
    ドを含む混合物を用いることを特徴とする特許請
    求の範囲第1項から第4項迄の中、どれか一つに
    よる方法。 6 83〜94重量%のタングステン・カーバイド、
    残余はコバルトから成る吹付層を用いることを特
    徴とする前記特許請求の範囲第5項による方法。 7 圧密化が、1000〜1400℃の温度と1000〜1800
    (1020〜1835Kg/cm2)バールの圧力で、半時間な
    いし2時間の間に行われることを特徴とする特許
    請求の範囲第6項による方法。 8 前記被覆層が二工程またはそれ以上の工程で
    行われ、前記複数の吹付層の結合剤金属の含量が
    膨張係数の相異に因る前記複数層の亀裂離れを防
    止するように変化していることを特徴とする特許
    請求の範囲第1項から第7項迄の中、どれか一つ
    による方法。
JP4982279A 1978-04-26 1979-04-24 Method of adhering hard alloy or cermet high density layer to metal body Granted JPS54142220A (en)

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