(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
硬質物質粉末７５〜９０質量％および１つ以上のマトリックス金属粉末１０〜２５質量％、ならびに変性剤３質量％までから成り、
この場合、硬質物質粉末は炭化タングステンであり、
この場合、１つ以上のマトリックス金属粉末は、マトリックス金属粉末の質量に対してコバルト０〜３８質量％、ニッケル０〜３８質量％、アルミニウム０〜２０質量％、鉄０〜９０質量％およびクロム１０〜３５質量％を含有し、これら成分と許容可能な不純物を含めて１００質量％とし、その際、更に、鉄およびクロムの含量の総和は、１０〜９５質量％であり、かつ、コバルト、ニッケルおよび鉄の含量の総和は、６５〜９５質量％であり、かつ、
この場合、変性剤はＭｏ、Ｎｂ、Ｓｉ、Ｗ、Ｔａ、Ｖおよびこれらの混合物からなる群から選択されている、熱溶射法による金属支持体の表面被覆のための凝集しかつ焼結されたサーメット粉末。
【請求項２】
硬質物質粉末７５〜９０質量％および１つ以上のマトリックス金属粉末１０〜２５質量％、ならびに変性剤３質量％までから成り、
この場合、１つ以上のマトリックス金属粉末は、マトリックス金属粉末の質量に対してコバルト０〜３８質量％、ニッケル０〜３８質量％、アルミニウム０〜２０質量％、鉄０〜７５質量％およびクロム２０〜３５質量％を含有し、これら成分と許容可能な不純物を含めて１００質量％とし、その際、更に、鉄およびクロムの含量の総和は、２５〜９５質量％であり、かつ、コバルト、ニッケルおよび鉄の含量の総和は、６５〜７５質量％である、請求項１記載のサーメット粉末。
【請求項３】
マトリックス金属粉末が鉄０〜７５質量％を含有する、請求項１または２記載のサーメット粉末。
【請求項４】
コバルト、ニッケルおよび鉄の含量の総和は、６５〜７５質量％である、請求項１から３までのいずれか１項に記載のサーメット粉末。
【請求項５】
１つ以上のマトリックス粉末がコバルト不含である、請求項１から４までのいずれか１項に記載のサーメット粉末。
【請求項６】
１つ以上のマトリックス粉末がコバルト不含およびニッケル不含である、請求項１から５までのいずれか１項に記載のサーメット粉末。
【請求項７】
１つ以上のマトリックス粉末中の鉄の含量が少なくとも３０質量％である、請求項１から６までのいずれか１項に記載のサーメット粉末。
【請求項８】
１つ以上のマトリックス粉末中の鉄およびクロムの含量の総和が少なくとも６０質量％である、請求項１から７までのいずれか１項に記載のサーメット粉末。
【請求項９】
クロムおよびアルミニウムの含量の総和と鉄、ニッケルおよびクロムの含量の総和との比が質量部で１：２．２〜１：３．７である、請求項１から８までのいずれか１項に記載のサーメット粉末。
【請求項１０】
マトリックス粉末がクロム２０〜２６質量％、鉄６４〜７２質量％およびアルミニウム５〜１６質量％の組成を有する、請求項１から９までのいずれか１項に記載のサーメット粉末。
【請求項１１】
請求項１から１０までのいずれか１項に記載の組成を有するサーメット。
【請求項１２】
請求項１１記載のサーメットを有する被覆を有する形成された物体。
【請求項１３】
請求項１１記載のサーメットの製造法において、次の工程：
熱溶射に適した、形または調剤の請求項１から１０までのいずれか１項に記載の粉末の準備、
この粉末を用いての熱溶射の実施、
サーメットの取得を含むことを特徴とする、請求項１１記載のサーメットの物体の製造法。
【請求項１４】
請求項１１記載のサーメットの製造法において、次の工程：
請求項１から１０までのいずれか１項に記載の粉末の準備、
生成形体を得るための加圧下での粉末の成形、
サーメットを得るための生成形体の加熱を有することを特徴とする、請求項１１記載のサーメットの製造法。
【請求項１５】
請求項１２記載の物体の製造法において、次の工程：
熱溶射に適した、形または調剤の請求項１から１０までのいずれか１項に記載の粉末の準備、
この粉末を用いての熱溶射の実施、
物体の取得を含むことを特徴とする、請求項１２記載の物体の製造法。
【請求項１６】
請求項１２記載の物体の製造法において、次の工程：
請求項１から１０までのいずれか１項に記載の粉末の準備、
生成形体を得るための加圧下での粉末の成形、
物体を得るための生成形体の加熱を有することを特徴とする、請求項１２記載の物体の製造法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属支持体を熱溶射、例えばプラズマ溶射または高速フレーム溶射（ＨＶＯＦ）、フレーム溶射、アーク溶射、レーザー溶射または肉盛溶接（Auftragsschweissen）、例えばＰＴＡ法によって表面被覆するための新規種類の粉末混合物に関する。
【０００２】
この種の粉末は、少なくとも１つの微粒状硬質物質粉末、例えばＷＣ、Ｃｒ3Ｃ2、ＴｉＣ1、Ｂ4Ｃ、ＴｉＣＮ、Ｍｏ2Ｃ1等、ならびに微粒状の金属または合金マトリックス粉末からなる。硬質物質粉末とマトリックス粉末とは、強力に、多くの場合に有機結合剤の存在下で場合によっては共通の粉砕下に混合され、噴霧され、乾燥され、篩別され、引続き有機結合剤の除去および焼結結合の形成のために水素含有雰囲気下で加熱され、したがって粒径１０〜１００μｍの大きな凝集体が生じる。
【０００３】
ドイツ連邦共和国特許出願公告第１４４６２０７号明細書Ｂ２の記載から、硬質物質として金属炭化物を含有しかつ金属としてアルミニウムおよびニッケル１０〜４５％を含有するフレーム溶射粉末は、公知である。
【０００４】
マトリックス金属粉末として、殊にコバルト含有粉末およびニッケル含有粉末は、当該技術への入口であることが見い出された。。
【０００５】
本発明の課題は、一面でコバルトの使用をさらに減少させることである。それというのも、コバルトは、遙かに周知された使用のために不足する原料になっているからである。
【０００６】
本発明のもう１つの課題は、通常のＣｏ−Ｃｒ−マトリックス合金と比較して比較可能な摩滅安定性および空洞化安定性または高められた摩滅安定性および空洞化安定性を有するコバルト貧有のサーメット被覆を提供することである。
【０００７】
更に、本発明の改題は、サーメット被覆の耐蝕性を上昇させ、殊に被覆からのマトリックス金属の溶解性を減少させることである。
【０００８】
本発明の対象は、少なくとも１つの硬質物質７５〜９０質量％および１つまたはそれ以上のマトリックス金属粉末１０〜２５質量％、ならびに変性剤３質量％までを含有するサーメット粉末であり、
この場合単数または複数のマトリックス金属粉末は、コバルト０〜３８質量％、ニッケル０〜３８質量％、アルミニウム０〜２０質量％、鉄０〜９０質量％およびクロム１０〜３５質量％を含有し、および
更に鉄およびクロムの含有量の総和は、１０〜９５質量％であり、コバルト、ニッケルおよび鉄の含有量の総和は、６５〜９５質量％である。
【０００９】
この場合、好ましいのは、少なくとも１つの尿素粉末７５〜９０質量％および１つまたはそれ以上のマトリックス金属粉末１０〜２５質量％、ならびに変性剤３質量％までを含有するサーメット粉末であり、この場合単数または複数のマトリックス金属粉末は、コバルト３８質量％まで、ニッケル３８質量％まで、アルミニウム２０質量％まで、鉄９０質量％まで、有利に７５質量％までおよびクロム２０〜３５質量％を含有し、および更に鉄およびクロムの含有量の総和は、２５〜９５質量％であり、コバルト、ニッケルおよび鉄の含有量の総和は、６５〜９５質量％、有利に６５〜７５質量％である。
【００１０】
殊に好ましいのは、少なくとも１つの硬質物質粉末７５〜９０質量％および１つまたはそれ以上のマトリックス金属粉末１０〜２５質量％、ならびに変性剤３質量％までを含有する請求項１記載のサーメット粉末であり、
この場合１つまたはそれ以上のマトリックス金属粉末は、コバルト０〜３８質量％、ニッケル０〜３８質量％、アルミニウム０〜２０質量％、鉄０〜７５質量％およびクロム２０〜３５質量％を含有し、
さらに鉄およびクロムの含有量の総和は、２５〜９５質量％であり、コバルト、ニッケルおよび鉄の含有量は、６５〜７５質量％である。
【００１１】
本発明のもう１つの実施態様は、少なくとも１つの硬質物質粉末７５〜９０質量％および１つまたはそれ以上のマトリックス金属粉末１０〜２５質量％、ならびに変性剤３質量％までを含有するサーメット粉末に関し、
この場合１つまたはそれ以上のマトリックス金属粉末は、コバルト０〜３８質量％、ニッケル０〜３８質量％、アルミニウム０〜２０質量％、鉄３０〜９０質量％、有利に鉄３０〜７５質量％、およびクロム１０〜３５質量％を含有し、
さらに鉄およびクロムの含有量の総和は、１０〜９５質量、有利に６０〜９５質量であり、コバルト、ニッケルおよび鉄の含有量の総和は、６５〜９５質量である。
【００１２】
好ましい本発明によるサーメット粉末は、マトリックス金属ニッケルおよびコバルトを少なくとも２：３の質量比、さらに有利に１：１の質量比、殊に有利に３：２の質量比で含有する。
【００１３】
特に好ましい本発明によるサーメット粉末は、コバルト不含である。更に、好ましいサーメット粉末は、コバルト不含およびニッケル不含である。
【００１４】
本発明によれば、さらに好ましい特にコバルト貧有またはコバルト不含のサーメット粉末は、少なくとも３０質量％のマトリックス金属中の鉄の含量を有し、この場合１つまたはそれ以上のマトリックス粉末の鉄およびクロムの含量の総和は、少なくとも６０質量％である。この種のサーメット粉末の場合、１つまたはそれ以上のマトリックス金属粉末は、
コバルト０〜１０質量％、
ニッケル０〜３８質量％、
アルミニウム０〜２０質量％、
鉄３０〜９０質量％、有利に鉄３０〜７５質量％および
クロム１０〜３５質量％を含有する。
【００１５】
本発明の殊にコバルト不含のサーメット粉末の場合、クロムおよｌびアルミニウムの含量の総和と鉄、ニッケルおよびクロムの含量の総和との比は、質量部で特に１：２．２〜１：３．７、特に有利に１：２．７〜１：３．６である。１つの好ましい組成は、クロム２０〜２６質量％、鉄６４〜７２質量％およびアルミニウム５〜１６質量％を有することができる。
【００１６】
硬質物質粉末としては、サーメット被覆の通常の硬質物質成分、例えばＷＣ，Ｃｒ3Ｃ2、ＶＣ、ＴｉＣ、Ｂ4Ｃ、ＴｉＣＮ、ＳｉＣ、ＴａＣ、ＮｂＣ、Ｍｏ2Ｃおよびそれらの混合物がこれに該当する。好ましいのは、ＷＣおよびＣｒ3Ｃ2、殊にＷＣである
マトリックス粉末は、自体公知の方法で金属溶融液または合金溶融液、または部分合金溶融液を噴射することによって製造されうる。部分合金粉末または前合金化されていない金属粉末が使用される場合には、合金化は、サーメット粉末の使用中（例えば、噴霧塗布中）に行なわれる。
【００１７】
好ましいコバルト部分合金化マトリックス粉末、ニッケル部分合金化マトリックス粉末および／または鉄部分合金化マトリックス粉末は、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９８２２６６３号明細書Ａ１または米国特許第６５５４８８５号明細書Ｂ１に記載された、相応する塩を過剰の蓚酸と反応させることによる化学的沈殿、乾燥および熱処理によって取得され、この場合クロムは、金属粉末として混入される。
【００１８】
変性剤としては、殊に鋼基質精密加工元素（Stahlsubstrat-Veredelungselemente）、例えばＭｏ、Ｎｂ、Ｓｉ、Ｗ、Ｔａおよび／またはＶがこれに該当する。
【００１９】
特に、マトリックス金属粉末またはマトリックス合金粉末は、許容可能な不純物を除いて他の成分を含有していない。
【００２０】
また、本発明は、上記の組成を有するサーメットならびにこのようなサーメットで被覆された、形成された対象に関する。
【００２１】
サーメット粉末を製造するために、場合によっては異なる平均粒度を有するが、しかし、好ましくはそれぞれ１０μｍ未満の直径である、１つ以上の硬質物質粉末および１つ以上のマトリックス粉末ならびに変性剤は、自体公知の方法で有機結合剤の水溶液中に懸濁され、ボールミル、磨砕機または攪拌機中で均一化され、懸濁液は、噴霧乾燥器中で噴霧され、この場合水は、噴霧小液滴から蒸発する。生じる粉末凝集物は、分級化法（篩別、篩分け）により公称粒子（Nennkorn）に変換され、凝集物の有機結合剤は、約１３００℃まで、殊に１１００℃〜１３００℃の温度での焼結によって水素含有雰囲気中に移される。生じる焼結ケーキは、精錬（破砕、微粉砕、篩別、篩分け）によって公称粒子ベルト中に返送される。
【００２２】
本発明によるサーメットは、記載されたサーメット粉末を圧縮および焼結によって得ることができるか、或いは熱溶射、即ち熱溶射法、例えば高速火炎溶射、冷却ガス溶射、プラズマ溶射または類似の方法によって得ることができる。従って、本発明は、同様に、サーメットまたは上記組成を有する対象の製造方法に関し、この方法は、次の工程を有する：
熱溶射に適した、形または調剤の請求項１から１１までのいずれか１項に記載の粉末の準備、
この粉末を用いての熱溶射の実施、
サーメットまたは対象の取得。
【００２３】
従って、本発明は、同様に、サーメットまたは上記組成を有する対象の製造方法に関し、この方法は、次の工程を有する：
請求項１から１１までのいずれか１項に記載の粉末の準備、
成形体を得るための加圧下での粉末の成形、
サーメットまたは対象を得るための生成形体の加熱。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、実施例１（図１ａ））、実施例２（図１ｂ））および実施例３（図１ｃ））からの粉末で製造された被覆の光学顕微鏡による組織撮影図を示す。
【図２】図２は、噴霧パラメーター"標準"（図２ａ））、"冷時および急速"（図２ｂ））または"熱時および緩徐"（図２ｃ））を有する実施例７からの粉末で形成された被覆の光学顕微鏡による組織撮影図を示す。
【実施例】
【００２５】
実施例１〜７：
６．１質量％の炭素含量および０．０５質量％の遊離炭素含量を有する、それぞれＦＳＳＳにより測定された０．９μｍの粒度の炭化タングステン粉末を使用した。
【００２６】
第１表中に記載された組成を有する実施例１〜５のマトリックス粉末１（第１表）をドイツ連邦共和国特許出願公開第１９８２２６６３号明細書Ａ１の実施例２の記載と同様に化学的沈殿によって製造した。粒度は、１．８〜２．６ｍ2／ｇのＢＥＴによる比表面積の際にＦＳＳＳ１．４〜２．２μｍであった。実施例１〜３のマトリックス粉末２は、３．１μｍの粒度Ｄ50の電気分解により得られた粉末である（レーザー回折）。
【００２７】
実施例６および７のマトリックス金属粉末をＦｅ、Ｃｒおよびあｌからなる合金溶融液を噴霧することによって得た。粒度Ｄ90は、１０．８または１０．２μｍであった（レーザー回折）。
【００２８】
結合剤としてのポリビニルアルコール約１％（ＰＶＡ、Shin-Etsu, GP05）および湿潤剤としてのNalco約０．５％（Deutsche Nalco GmbH）を有する水１０  ｌからの受器中に、ＷＣと第1表に記載された組成のマトリックス合金とからなるサーメット粉末約５０ｋｇを搬入し、ボールミルにより均質化し、均質化された懸濁液を市販の噴霧乾燥器中で噴霧し、水を噴霧小液滴から蒸発させる。こうして得られた凝集された粉末を熱処理に掛け、それによって結合を焼結結合に変える。こうして得られた焼結ケーキを、破砕、微粉砕、篩別および篩分けによって公称粒子ベルト中に移す。炭素含量、回折格子により測定された平均粒度、粒度分布およびサーメット粉末の嵩密度は、第１表中に記載されている。
【００２９】
【表１】
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【００３０】
前記粉末を用いて、高速溶射（ＨＶＯＦシステムDiamond Jet Hybrid 2600）によって建築鋼ＳＴ３７上に被覆が形成された。
【００３１】
第２表には、被覆の性質が記載されている。
【００３２】
【表２】
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【図１ａ）】
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【図１ｂ）】
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【図１ｃ）】
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【図２ａ）】
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【図２ｂ）】
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【図２ｃ）】
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