(57)【要約】【課題】  本発明により空隙がなく優れた耐摩耗性を持つ溶射膜を形成できる粉末を製造することができるＣｏ基自溶性合金粉末およびその製造方法を提供する。【解決手段】  自溶性合金内部にＷＣ粒子が分散した粉末であり、該ＷＣ粒子中にＷ以外の炭化物生成元素が０．１質量％以上存在しないことを特徴とするＷＣ粒を分散させた自溶性合金粉末。また、上記のＷＣ粒子を分散してなる自溶性合金粉末に対し、ＷＣ粒子を１５〜６０％混合してなることを特徴とするＷＣ粒子を分散させた自溶性複合合金粉末およびその製造方法。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自溶性合金内部にＷＣ粒子が分散した粉末であり、該ＷＣ粒子中にＷ以外の炭化物生成元素が０．１質量％以上存在しないことを特徴とするＷＣ粒子を分散させた自溶性複合合金粉末。
【請求項２】
請求項１に記載のＷＣ粒子を分散してなる自溶性合金粉末に対し、ＷＣ粒子を１５〜６０％混合してなることを特徴とするＷＣ粒子を分散させた自溶性複合合金粉末。
【請求項３】
ＷＣ粒子を除く合金組成は、質量％で、Ｂ，Ｓｉ，Ｃの１種または２種以上を１〜８％とＮｉ，Ｃｒ，Ｗ，Ｍｏ，Ｍｎ，Ｃｕ，Ｆｅの１種または２種以上を１０〜４０％、残部Ｃｏからなる請求項１に記載のＷＣ粒子を分散させた自溶性複合合金粉末。
【請求項４】
請求項１に記載の粉末をアトマイズにより製造することを特徴とするＷＣ粒子を分散させた自溶性複合合金粉末の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＷＣ粒子を含有した溶射用自溶性複合合金粉末およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、耐摩耗性向上用溶射被膜を作製するためのＷＣ含有自溶性合金粉末は、２種類の粉末の混合造粒により作製されているが、これには大きく２つの問題がある。１つは、表面にＷＣが露出しているため、溶射時に造粒粉のＷＣと大気中の酸素が反応により炭素の脱落が発生し、脆いＷ2 Ｃが生成すること、２つ目は、造粒時の焼結温度が低いため粉末の密度が低く内部に空隙が存在し、溶射膜のフュ−ジング処理後においても、空隙を完全に埋めることができず、膜の硬さ、耐摩耗性が低下することである。
【０００３】
これに対し、例えば特開２００２−４０２６号公報（特許文献１）に開示されているように、均質な溶射膜を作製するためにメカニカルアロイング（ＭＡ）によりＣｏ，Ｎｉなどに炭化物を過飽和に固溶させた粉末を作製する方法が提案されている。
【特許文献１】特開２００２−４０２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したメカニカルアロイング（ＭＡ）による混合法は、通常角張った異形粉が得られるため流動性が悪く、これを分級するなどして、球状の粉末を工業的に得ることは困難であるという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述のような問題を解消するために、発明者らは鋭意開発を進めた結果、不純物を含まないＷＣ粒子を含有したＣｏ基自溶性合金粉末をガスアトマイズで作製することにより得ることができた。ＷＣ粒子はガスアトマイズ中に添加し、溶解、反応、拡散などによる変性を防止するものである。すなわち、ＷＣはＣｏに１４９５℃（純Ｃｏ融点）で５３質量％固溶するが、これにＢ，Ｓｉ，Ｃの半金属元素と数種類の金属元素を添加したＣｏ基自溶性合金にすることで、ＷＣの溶解速度を低下させることができ、アトマイズ中に添加しても、ＷＣ粒子は添加前の状態を保って残存するものである。
【０００６】
その発明の要旨とするところは、
（１）自溶性合金内部にＷＣ粒子が分散した粉末であり、該ＷＣ粒子中にＷ以外の炭化物生成元素が０．１質量％以上存在しないことを特徴とするＷＣ粒子を分散させた自溶性複合合金粉末。
（２）前記（１）に記載のＷＣ粒子を分散してなる自溶性合金粉末に対し、ＷＣ粒子を１５〜６０％混合してなることを特徴とするＷＣ粒子を分散させた自溶性複合合金粉末。
【０００７】
（３）ＷＣ粒子を除く合金組成は、質量％で、Ｂ，Ｓｉ，Ｃの１種または２種以上を１〜８％とＮｉ，Ｃｒ，Ｗ，Ｍｏ，Ｍｎ，Ｃｕ，Ｆｅの１種または２種以上を１０〜４０％、残部Ｃｏからなる前記（１）に記載のことを特徴とするＷＣ粒子を分散させた自溶性複合合金粉末。
（４）前記（１）に記載の粉末をアトマイズにより製造することを特徴とするＷＣ粒子を分散させた自溶性複合合金粉末の製造方法にある。
【発明の効果】
【０００８】
以上述べたように、本発明により空隙がなく優れた耐摩耗性を持つ溶射膜を形成できる粉末を製造することができる自溶性合金粉末を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明についての成分組成に限定した理由を説明する。
Ｂ，Ｓｉ，Ｃの１種または２種以上を１〜８％
Ｂ，Ｓｉ，Ｃは、溶射後のフュージング性を向上させる元素であるが、しかし、１％未満では、溶射後のフュージング性が悪化する。また、８％を超えると化合物形成による溶射膜の脆化を起こすことから、１種または２種以上を１〜８％とした。
【００１０】
Ｎｉ，Ｃｒ，Ｗ，Ｍｏ，Ｍｎ，Ｃｕ，Ｆｅの１種または２種以上を１０〜４０％      Ｎｉ，Ｃｒ，Ｗ，Ｍｏ，Ｍｎ，Ｃｕ，Ｆｅは、Ｂ，Ｓｉ，Ｃとの化合物を生成させるための元素である。しかし、１０％未満では、Ｂ，Ｓｉ，Ｃとの化合物が充分に生成されないことによる硬さ、耐摩耗性が不足する。また、４０％を超えると第２の合金相析出による強度低下の問題が発生することから、その範囲を１０〜４０％とした。
【００１１】
すなわち、ＷＣ粒子を除く合金組成は、質量％で、Ｂ，Ｓｉ，Ｃの１種または２種以上：１〜８％とＮｉ，Ｃｒ，Ｗ，Ｍｏ，Ｍｎ，Ｃｕ，Ｆｅの１種または２種以上：１０〜４０％、残部Ｃｏから構成されている。
【００１２】
ＷＣ粒子を１５〜６０％
ＷＣ粒子の混合量は、１５％未満では溶湯中に溶解し耐摩耗性を向上させるために充分なＷＣが残らない。また、６０％を超えると溶湯の流動性が低下し、作製が非常に困難になる。したがって、その範囲を１５〜６０％とした。
【実施例】
【００１３】
以下、本発明について実施例によって具体的に説明する。
（実施例１）
Ｃｏ−１９Ｃｒ−７Ｗ−０．７Ｃ−１３Ｎｉ−１．８Ｂ−２．５ＳｉなるＣｏ基自溶性合金粉末を坩堝内で溶解し、表１に示すような割合でＷＣ粒子（純度９９．９％以上）を混合させ、窒素ガスを用いてアトマイズを行った。ガスアトマイズはフリーフォール形式のφ３ｍｍのノズルを用いて、出湯温度１５００℃、ガス圧８ＭＰａの条件で行った。作製した粉末（粒径：１２５／４５μｍ）の断面をＳＥＭで観察したところ、ＷＣ粒子が粉末内部に存在することが確認できた。その結果を図１に示す。
【００１４】
図１は、本発明に係る粉末の断面をＳＥＭで観察した顕微鏡写真である。また、ＥＤＳでＷＣ粒子を１０個分析したところ、ＷＣ以外の物質を０．５質量％以上含んだ粒子は存在しなかった。粉末の外観をＳＥＭ２００倍で５視野観察したところ、粉末表面にＷＣ粒子１は１０個以下であった。その結果を図２に示す。図２は、本発明に係る粉末の外観をＳＥＭにて観察した顕微鏡写真である。また、表１に示す断面ＳＥＭ観察結果はＷＣ粒子が粉末内部に存在することが確認されたものを○で表示した。
【００１５】
溶射は粉末式のフレーム溶射を用いて行い、溶射後に１０５０〜１１５０℃の範囲でフュージング処理を行い、空隙を消失させた。この溶射膜は、２０〜１２００μｍ程度、通常は１００〜１０００μｍを超えると溶射膜が厚くなり、冷却時の割れや膜の剥離が起こり易くなる。成膜後の膜の硬さをビッカース硬度計にて測定したところ、現状技術の造粒粉の溶射膜は６５０であったのに対し、実施例では全て９００を超える高硬度を示し、優れた耐摩耗性があることが分かった。
【００１６】
【表１】
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表１に示すように、Ｎｏ．１〜４は本発明例であり、Ｎｏ．５〜８は比較例である。
【００１７】
表１に示す比較例Ｎｏ．５はＷＣ粒子が少ないために、断面ＳＥＭ観察の結果、ＷＣは観察することができなかった。また、膜の硬さが低い値を示した。比較例Ｎｏ．６はＷＣ粒子が多いために、アトマイズが不可能であった。比較例Ｎｏ．７はＮｏ．６と同様にＷＣ粒子が多いために、アトマイズが不可能であった。比較例Ｎｏ．８はＷＣ粒子の含有量は最適であるが、造粒によるため、表面ＳＥＭ観察結果はＷＣが非常に多く露出し、膜の硬さも低い値を示した。これに対して、本発明例であるＮｏ．１〜４はいずれも条件を満足していることからその膜の硬さ、耐摩耗性等の特性の優れていることが分かる。
【００１８】
（実施例２）
Ｃｏ−１６Ｃｒ−５Ｍｏ−１８Ｎｉ−２Ｂ−２．５ＳｉなるＣｏ基自溶性合金粉末を坩堝内で溶解し、表２に示すような割合でＷＣ粒子（純度９９．９％以上）を混合させ、窒素ガスを用いてアトマイズを行った。ガスアトマイズはフリーフォール形式のφ２．５ｍｍのノズルを用いて、出湯温度１４５０℃、ガス圧７ＭＰａの条件で行った。作製した粉末（粒径：５３／１５μｍ）の断面をＳＥＭで観察したところ、ＷＣ粒子が粉末内部に存在することが確認できた。また、ＥＤＳでＷＣ粒子を１０個分析したところ、Ｗ，Ｃ以外の物質を０．５質量％以上含んだ粒子は存在しなかった。粉末の外観をＳＥＭで観察したところ、粉末表面にＷＣ粒子は１０個以下であった（２００倍で５視野観察）。
【００１９】
溶射は粉末式のフレーム溶射を用いて行った。この溶射膜は、２０〜１２００μｍ程度、通常は１００〜１０００μｍである。２０μｍ未満の溶射は困難であることと、特性を確保する充分な硬さ（Ｈｖ９００以上）が得られない。１２００μｍを超えると溶射膜が厚くなり、冷却時の割れや膜の剥離が起こり易くなる。
【００２０】
【表２】
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表２に示すように、Ｎｏ．１〜４は本発明例であり、Ｎｏ．５〜８は比較例である。
【００２１】
表２に示す比較例Ｎｏ．５はＷＣ粒子が少ないために、断面ＳＥＭ観察の結果、ＷＣは観察することができなかった。また、膜の硬さが低い値を示した。比較例Ｎｏ．６はＷＣ粒子が多いために、アトマイズが不可能であった。比較例Ｎｏ．７はＮｏ．６と同様にＷＣ粒子が多いために、アトマイズが不可能であった。比較例Ｎｏ．８はＷＣ粒子の含有量は最適であるが、造粒によるため、表面ＳＥＭ観察結果はＷＣが非常に多く露出し、膜の硬さも低い値を示した。これに対して、本発明例であるＮｏ．１〜４はいずれも条件を満足していることからその膜の硬さ、耐摩耗性等の特性の優れていることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る粉末の断面をＳＥＭで観察した顕微鏡写真である。
【図２】本発明に係る粉末の外観をＳＥＭにて観察した顕微鏡写真である。
【符号の説明】
【００２３】
１  ＷＣ粒子
特許出願人  山陽特殊製鋼株式会社
代理人  弁理士    椎  名    彊
【図１】
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【図２】
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