(57)【要約】溶射のために構成される鉄系コーティングの実施態様が開示されている。該鉄系コーティングは、完全に読取が可能であり、標準的な電磁式測定装置にて、コーティングの膜厚測定が可能である。さらに、鉄系コーティングは、高い硬度、優れた耐摩耗性、及び高い密着強度等の有利な特性を有し得る。【選択図】図１１
2019513083.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶射によりコーティングを形成するために構成される溶射ワイヤーであって、
外部シースと、該外部シース内のパウダーコアとからなり、
前記外部シースと前記パウダーコアとの組み合わせが、合金からなり、
前記合金が、
９５０Ｋ以下のＦＣＣ−ＢＣＣ転移温度、
少なくとも１０重量％の総溶質元素含量、
５００℃で、５０％未満の磁性相の総体積分率、及び
合計２０％以上の硬質相分率
を備える、溶射ワイヤー。
【請求項２】
前記外部シース及び前記パウダーコアが、鉄と、以下の元素（重量％）：
Ｃ：約２．９〜約５、
Ｃｒ：約１１．９〜約１９、
Ｎｉ：約１７〜約１９、
Ｖ：約０〜約２、
Ａｌ：約０〜約２、
Ｍｎ：約０〜約１．５、及び
Ｓｉ：約０〜約０．５
とを組み合わせてなる合金組成を有する、請求項１に記載の溶射ワイヤー。
【請求項３】
前記外部シース及び前記パウダーコアが、鉄と、以下の元素（重量％）：
Ｃ：約４．７５〜約５、
Ｃｒ：約１７〜約１９、
Ｎｉ：約１５〜約１９、
Ｖ：約１．２５〜約２．７５、
Ａｌ：約０．７５〜約２．７５、
Ｍｎ：約０．２５〜約２．２５、及び
Ｓｉ：約０．１〜約０．９
とを組み合わせてなる合金組成を有する、請求項１に記載の溶射ワイヤー。
【請求項４】
前記外部シース及び前記パウダーコアが、鉄と、以下の元素（重量％）：
Ｃ：約４．７６、Ｃｒ：約１８．０９、Ｍｎ：約１．０３、Ｎｉ：約１７．２、Ｓｉ：約０．３１、Ｖ：約１．９、Ａｌ：約１．９２；
Ｃ：約５、Ｃｒ：約１１．９、Ｍｎ：約１、Ｎｉ：約１７、Ｓｉ：約０．３１、Ｖ：約１．９、Ａｌ：約１．９；又は
Ｃ：約２．９、Ｃｒ：約１３．３、Ｍｎ：約１、Ｎｉ：約１９、Ｓｉ：約０．２３
とを組み合わせてなる合金組成を有する、請求項１に記載の溶射ワイヤー。
【請求項５】
外部シース及びパウダーコアを有する溶射ワイヤーから形成されてなる鉄系溶射コーティングであって、
鉄系マトリクスからなり、
電磁式膜厚計にて完全に読取が可能であり、
５００℃〜８００℃の温度での少なくとも２４時間に亘る曝露及び１℃／ｓ以下の速度での冷却の後に、前記鉄系マトリクスが、５０％以上のオーステナイトからなる、
鉄系溶射コーティング。
【請求項６】
５０００ｐｓｉ（ポンド／平方インチ）以上の密着強度を有する、請求項５に記載の溶射コーティング。
【請求項７】
６００℃及び衝突角度３０°での熱浸食試験において、２００ｍｇ未満の損失量を示す、請求項５に記載の溶射コーティング。
【請求項８】
５００℃〜８００℃での少なくとも２４時間に亘る加熱の後に、電磁式膜厚計による測定において、コーティングの厚さが、３０％以内の標準偏差で測定され得る、請求項５に記載の溶射コーティング。
【請求項９】
コーティングにおける磁性相の総体積分率が５０％未満である、請求項５に記載の溶射コーティング。
【請求項１０】
少なくとも部分的に、請求項５に記載の溶射コーティングにてコーティングされてなる、発電装置における構成部材。
【請求項１１】
合金から形成されてなる溶射コーティングであって、
鉄系マトリクス、及び
前記マトリクス内の、少なくとも５重量％の元素溶質
からなり、
非磁性で、電磁式膜厚計にて完全に読取が可能であり、
前記合金が、９５０Ｋ以下で、オーステナイトからフェライトへの熱力学的安定転移を有し、
５００℃での熱力学的磁性相の合計が、０．５モル分率以下である、
溶射コーティング。
【請求項１２】
前記マトリクスが、９０体積％を超えるオーステナイトと、少なくとも１つの非磁性酸化物含有物とを有する、請求項１１に記載の溶射コーティング。
【請求項１３】
４００ビッカース以上の微小硬度を有する、請求項１１に記載の溶射コーティング。
【請求項１４】
５００℃〜８００℃の温度での少なくとも２４時間に亘る曝露の後に、前記鉄系マトリクスが、５０％以上のオーステナイトからなる、請求項１１に記載の溶射コーティング。
【請求項１５】
５００℃〜８００℃での加熱の後に、コーティングの厚さが、３０％以内の０−１マイクロメーター測定値で電磁式膜厚計によって読取られ得る、請求項１１に記載の溶射コーティング。
【請求項１６】
少なくとも部分的に、請求項１１に記載の溶射コーティングにてコーティングされてなる、発電装置における構成部材。
【請求項１７】
基材をコーティングする方法であって、
外部シース及び内部コアを有するコアード（ｃｏｒｅｄ）ワイヤーを、基材上へ溶射することからなり、
前記コアードワイヤーが、基材上に、溶射されたままの５０％以上のオーステナイトを少なくとも有する微細構造からなるコーティングを形成し、
前記コーティングが、５００℃〜８００℃の温度での少なくとも２４時間に亘る曝露及び１℃／ｓ以下の速度での冷却の後に、５０％以上のオーステナイトから少なくともなる、
基材をコーティングする方法。
【請求項１８】
前記外部シース及び前記パウダーコアの組み合わせが、鉄と、以下の元素（重量％）：
Ｃ：約２．９〜約５、
Ｃｒ：約１１．９〜約１９、
Ｎｉ：約１７〜約１９、
Ｖ：約０〜約２、
Ａｌ：約０〜約２、
Ｍｎ：約０〜約１．５、及び
Ｓｉ：約０〜約０．５
とからなる合金組成を有する、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記外部シース及び前記パウダーコアの組み合わせが、鉄と、以下の元素（重量％）：
Ｃ：約４．７５〜約５、
Ｃｒ：約１７〜約１９、
Ｎｉ：約１５〜約１９、
Ｖ：約１．２５〜約２．７５、
Ａｌ：約０．７５〜約２．７５、
Ｍｎ：約０．２５〜約２．２５、及び
Ｓｉ：約０．１〜約０．９
とからなる合金組成を有する、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記外部シース及び前記パウダーコアの組み合わせが、鉄と、以下の元素（重量％）：
Ｃ：約４．７６、Ｃｒ：約１８．０９、Ｍｎ：約１．０３、Ｎｉ：約１７．２、Ｓｉ：約０．３１、Ｖ：約１．９、Ａｌ：約１．９２；
Ｃ：約５、Ｃｒ：約１１．９、Ｍｎ：約１、Ｎｉ：約１７、Ｓｉ：約０．３１、Ｖ：約１．９、Ａｌ：約１．９；又は
Ｃ：約２．９、Ｃｒ：約１３．３、Ｍｎ：約１、Ｎｉ：約１９、Ｓｉ：約０．２３
とからなる合金組成を有する、請求項１７に記載の方法。
【請求項２１】
５００℃〜８００℃での少なくとも２４時間に亘る加熱の後に、電磁式膜厚計による測定において、コーティングの厚さが、３０％以内の標準偏差で測定され得る、請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［優先権主張出願の参考としての編入］
本出願は、米国仮出願第６２／３１１７５７号（発明の名称「完全可読性溶射コーティング」、２０１６年３月２２日出願）、及び米国仮出願第６２／３９４９６３号（発明の名称「完全可読性溶射コーティング」、２０１６年９月１５日出願）の利益を主張するものである。これらの内容は、本明細書に参考として組み込まれている。
【０００２】
本開示は、一般に、電磁式膜厚計を用いて膜厚を観測できる能力を維持しながら、腐食及び浸食環境で使用される基材への溶射が可能な低マグネシウムの鉄系合金に関する。
【背景技術】
【０００３】
コーティングの溶射において利用される技術は数多く、ツインワイヤーアーク溶射（ＴＷＡＳ）、高速フレーム溶射（ＨＶＯＦ）、プラズマ溶射、ガス式溶射、及び爆発溶射等が含まれる。これらの方法は類似しているが、ＴＷＡＳが最も簡素であると考えられる。
【０００４】
合金ワイヤーや、固体、金属、又はフラックス入り（コアード（ｃｏｒｅｄ））ワイヤーは、ツインワイヤーアーク溶射プロセスのための供給原料として使用され得る。溶射ワイヤーはガンに供給され、小さな粒子に融解される。例えば、２つのワイヤーは溶射ガンを通じて同時に供給され、各々は逆の電圧が適用される。電圧差によってガンの接続点で２つのワイヤーがアークされ、先端でワイヤーが融解する。その後、ガス蒸気は融解面の後方に適用され、得られた液状金属小滴は霧化されて基材へとスプレーされ、コーティング（皮膜）が形成される。特に、粒子は基材へと加速され、半溶融状態で衝突する。衝突の際に、粒子は、基材の上部で平坦化するか又は既に平坦化した粒子と機械的結合を形成する。このような平坦化粒子の層はまた、粒子間の少量の孔及び酸素で構成されている。粒子速度は、ＴＷＡＳでは１００ｍ／ｓに達し、プラズマ溶射及びＨＶＯＦでは６００ｍ／ｓまで達する。標準的な粒子温度は１８００℃〜３５００℃であり、もし入熱が高いと、基材の脆化又は寸法ずれが生じるので、溶射は、肉盛溶接と比べて入熱が低い。
【０００５】
溶射コーティング（溶射皮膜）は、苛酷な腐食環境に対して大いに役立つ。例えば、耐用年数の延長が可能な耐腐食特殊材料でコーティングすることにより、部材の大部分が高価でない材料から製造されたボイラー及びチューブの使用が可能となる。時間が経過すると、コーティングは徐々に腐食するが、ボイラー全体が置き換わるのではなく、コーティングの新しい層が適用され、ボイラーの寿命が潜在的に無期限に延長する。
【０００６】
Ｅｌｃｏｍｅｔｅｒ  ４５６又はこれに類似の塗装ゲージ膜厚測定機器にて標準的に実行される「可読性」溶射に対して、産業的な要求が未だ残っている。しかしながら、全てのコーティング合金がこの技術に適用し得るわけではない。例えば、これら従来の鉄系コーティングは磁性であるので、もし存在するとしても、電磁式膜厚ゲージを用いて測定され得る鉄系溶射コーティングは極めて僅かである。したがって、標準的には非磁性であるニッケル系コーティングが、この技術にて読取が可能な材料として用いられ得る。しかしながら、ニッケル系材料は、鉄系材料よりも非常に高価である。したがって、ニッケル系合金と比べて、鉄系合金は、比較的低コストで、潜在的性能の利点があることから、Ｆｅ系可読性合金が必要とされている。
【０００７】
さらに、現在用いられている、電磁的な測定が可能なコーティングは、アモルファス微細構造を利用している。アモルファス材料において、通常の金属合金における結晶構造は、合金元素及び冷却速度の双方によって、その形成が抑制される。種々の原子サイズの多量の合金元素は、金属内にてランダムに結合し、結晶粒の形成を抑制し得る。もし冷却速度が充分に高いと、結晶構造はまた、形成が抑制される。
【０００８】
また、現在溶射コーティングに用いられている合金において、６００℃未満の低温では「可読性」が維持されている。もし、操作可能な温度がこれを超えると、アモルファス構造がナノ結晶構造に転移するところで失透が起こり、可読性がなくなる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
したがって、可読性を維持しながら、腐食環境での使用が可能な溶射コーティングの合金材料が待ち望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
ここに開示しているのは、溶射によりコーティング（皮膜）を形成するために構成される溶射ワイヤーの実施態様である。前記溶射ワイヤーは、外部シースと、該外部シース内のパウダーコアとからなり、前記外部シースと前記パウダーコアとの組み合わせが合金からなり、前記合金が、
９５０Ｋ以下のＦＣＣ−ＢＣＣ転移温度、
少なくとも１０重量％の総溶質元素含量、
５００℃で、５０％未満の磁性相の総体積分率、及び
合計２０％以上の硬質相分率
を備えている。
【００１１】
前記溶射ワイヤーのいくつかの実施態様においては、前記外部シース及び前記パウダーコアが、Ｆｅと、以下の元素（重量％）：
Ｃ：約２．９〜約５、
Ｃｒ：約１１．９〜約１９、
Ｎｉ：約１７〜約１９、
Ｖ：約０〜約２、
Ａｌ：約０〜約２、
Ｍｎ：約０〜約１．５、及び
Ｓｉ：約０〜約０．５
とを組み合わせてなる合金組成を有することができる。前記溶射ワイヤーのいくつかの実施態様においては、前記外部シース及び前記パウダーコアが、Ｆｅと、以下の元素（重量％）：
Ｃ：約４．７５〜約５、
Ｃｒ：約１７〜約１９、
Ｎｉ：約１５〜約１９、
Ｖ：約１．２５〜約２．７５、
Ａｌ：約０．７５〜約２．７５、
Ｍｎ：約０．２５〜約２．２５、及び
Ｓｉ：約０．１〜約０．９
とを組み合わせてなる合金組成を有することができる。前記溶射ワイヤーのいくつかの実施態様においては、前記外部シース及び前記パウダーコアが、Ｆｅと、以下の元素（重量％）：
Ｃ：約４．７６、Ｃｒ：約１８．０９、Ｍｎ：約１．０３、Ｎｉ：約１７．２、Ｓｉ：約０．３１、Ｖ：約１．９、Ａｌ：約１．９２；
Ｃ：約５、Ｃｒ：約１１．９、Ｍｎ：約１、Ｎｉ：約１７、Ｓｉ：約０．３１、Ｖ：約１．９、Ａｌ：約１．９；又は
Ｃ：約２．９、Ｃｒ：約１３．３、Ｍｎ：約１、Ｎｉ：約１９、Ｓｉ：約０．２３
とを組み合わせてなる合金組成を有することができる。前記溶射ワイヤーのいくつかの実施態様においては、前記外部シース及び前記パウダーコアが、Ｆｅと、以下の元素（重量％）：
Ｂ：２．４〜３、Ｃ：２〜３、Ｃｒ：０〜１２、Ｍｎ：２〜１２、Ｎｂ：０〜４、Ｎｉ：１０〜２０、及びＭｎ＋Ｎｉ：１４〜２４
とを組み合わせてなる合金組成を有することができる。
【００１２】
ここに開示しているのは、外部シース及びパウダーコアを有する溶射ワイヤーから形成されてなる鉄系溶射コーティング（溶射皮膜）の実施態様である。前記コーティングは、
鉄系マトリクスからなり、
完全に読取が可能であるか、又は電磁式膜厚計にて完全に読取が可能であり、
５００℃〜８００℃の温度での少なくとも２４時間に亘る曝露及び１℃／ｓ以下の速度での冷却の後に、前記鉄系マトリクスが、５０％以上のオーステナイトからなる。
【００１３】
ここに開示しているのは、合金から形成されてなる溶射コーティング（溶射皮膜）の実施態様である。前記コーティングは、
鉄系マトリクス、及び
前記マトリクス内の、少なくとも５重量％の元素溶質
からなり、
非磁性で、電磁式膜厚計にて完全に読取が可能であり、
前記合金が、９５０Ｋ以下で、オーステナイトからフェライトへの熱力学的安定転移を有し、
５００℃での熱力学的磁性相の合計が、０．５モル分率以下である。
【００１４】
前記溶射コーティングのいくつかの実施態様においては、該コーティングは、ＡＳＴＭ  Ｇ６５Ｂで規定される質量損失量が１．４グラム以下という高い耐摩耗性を有することができる。前記溶射コーティングのいくつかの実施態様においては、該コーティングは、ＡＳＴＭ  Ｇ６５  Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ  Ｂに則して測定した、０．６ｇの摩耗損失量を有することができる。
【００１５】
前記溶射コーティングのいくつかの実施態様においては、該コーティングは、５０００ｐｓｉ（ポンド／平方インチ）以上の密着強度を有することができる。前記溶射コーティングのいくつかの実施態様においては、該コーティングは、６００℃及び衝突角度３０°での熱浸食試験において、２００ｍｇ未満の損失量を示すことができる。
【００１６】
前記溶射コーティングのいくつかの実施態様においては、５００℃〜８００℃での少なくとも２４時間に亘る加熱の後に、電磁式膜厚計による測定において、コーティングの厚さが、３０％以内の標準偏差で測定され得る。前記溶射コーティングのいくつかの実施態様においては、５００℃〜８００℃での少なくとも２４時間に亘る加熱の後に、電磁式膜厚計による測定において、コーティングの厚さが、２０％以内の標準偏差で測定され得る。前記溶射コーティングのいくつかの実施態様においては、５００℃〜８００℃での少なくとも２４時間に亘る加熱の後に、電磁式膜厚計による測定において、コーティングの厚さが、２５％以内の標準偏差で測定され得る。
【００１７】
前記溶射コーティングのいくつかの実施態様においては、前記合金が、９００Ｋ以下で、オーステナイトからフェライトへの熱力学的安定転移を示すことができる。前記溶射コーティングのいくつかの実施態様においては、磁性相の総体積分率が５０％未満であり得る。前記溶射コーティングのいくつかの実施態様においては、前記マトリクスが、９０体積％を超えるオーステナイトと、少なくとも１つの非磁性酸化物含有物とを有することができる。前記溶射コーティングのいくつかの実施態様においては、該コーティングが、４００ビッカース以上の微小硬度を有することができる。
【００１８】
前記溶射コーティングのいくつかの実施態様においては、５００℃〜８００℃の温度での少なくとも２４時間に亘る曝露の後に、前記鉄系マトリクスが、５０％以上のオーステナイトからなることができる。前記溶射コーティングのいくつかの実施態様においては、５００℃〜８００℃での加熱の後に、コーティングの厚さが、３０％以内の０−１マイクロメーター測定で電磁式膜厚計によって読取られ得る。
【００１９】
またここに開示しているのは、基材をコーティングする方法の実施態様である。前記方法は、
外部シース及び内部コアを有するコアード（ｃｏｒｅｄ）ワイヤーを、基材上へ溶射することからなり、
前記コアードワイヤーが、基材上に、溶射されたままの５０％以上のオーステナイトを少なくとも有する微細構造からなるコーティングを形成し、
前記コーティングが、５００℃〜８００℃の温度での少なくとも２４時間に亘る曝露及び１℃／ｓ以下の速度での冷却の後に、５０％以上のオーステナイトから少なくともなる。
【００２０】
前記方法のいくつかの実施態様においては、前記外部シース及び前記パウダーコアの組み合わせが、Ｆｅと、以下の元素（重量％）：
Ｃ：約２．９〜約５、
Ｃｒ：約１１．９〜約１９、
Ｎｉ：約１７〜約１９、
Ｖ：約０〜約２、
Ａｌ：約０〜約２、
Ｍｎ：約０〜約１．５、及び
Ｓｉ：約０〜約０．５
とからなる合金組成を有する。前記方法のいくつかの実施態様においては、前記外部シース及び前記パウダーコアの組み合わせが、Ｆｅと、以下の元素（重量％）：
Ｃ：約４．７５〜約５、
Ｃｒ：約１７〜約１９、
Ｎｉ：約１５〜約１９、
Ｖ：約１．２５〜約２．７５、
Ａｌ：約０．７５〜約２．７５、
Ｍｎ：約０．２５〜約２．２５、及び
Ｓｉ：約０．１〜約０．９
とをからなる合金組成を有する。前記方法のいくつかの実施態様においては、前記外部シース及び前記パウダーコアの組み合わせが、Ｆｅと、以下の元素（重量％）：
Ｃ：約４．７６、Ｃｒ：約１８．０９、Ｍｎ：約１．０３、Ｎｉ：約１７．２、Ｓｉ：約０．３１、Ｖ：約１．９、Ａｌ：約１．９２；
Ｃ：約５、Ｃｒ：約１１．９、Ｍｎ：約１、Ｎｉ：約１７、Ｓｉ：約０．３１、Ｖ：約１．９、Ａｌ：約１．９；又は
Ｃ：約２．９、Ｃｒ：約１３．３、Ｍｎ：約１、Ｎｉ：約１９、Ｓｉ：約０．２３
とからなる合金組成を有する。前記方法のいくつかの実施態様においては、前記外部シース及び前記パウダーコアの組み合わせが、Ｆｅと、以下の元素（重量％）：
Ｂ：２．４〜３、Ｃ：２〜３、Ｃｒ：０〜１２、Ｍｎ：２〜１２、Ｎｂ：０〜４、Ｎｉ：１０〜２０、及びＭｎ＋Ｎｉ：１４〜２４
とからなる合金組成を有する。
【００２１】
前記方法のいくつかの実施態様においては、５００℃〜８００℃での少なくとも２４時間に亘る加熱の後に、電磁式膜厚計による測定において、コーティングの厚さが、３０％以内の標準偏差で測定され得る。前記方法のいくつかの実施態様においては、５００℃〜８００℃での少なくとも２４時間に亘る加熱の後に、電磁式膜厚計による測定において、コーティングの厚さが、２５％以内の標準偏差で測定され得る。前記方法のいくつかの実施態様においては、５００℃〜８００℃での少なくとも２４時間に亘る加熱の後に、電磁式膜厚計による測定において、コーティングの厚さが、２０％以内の標準偏差で測定され得る。
【００２２】
さらに開示されているのは、発電装置における構成部材である。前記構成部材は、少なくとも部分的に、先に開示のコーティング（皮膜）によって、先に開示の溶射ワイヤーで、又は先に開示の方法を用いて、コーティングされ得る。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、溶射コーティングによる圧力及び該圧力によってどのようにして離層が生じるかを示す図面である。
【図２】図２は、合金Ｘ３の熱力学的凝固モデルを示す。
【図３】図３は、合金Ｘ３の微細構造の走査電子顕微鏡写真である。
【図４】図４は、合金Ｘ３の２００倍拡大光学顕微鏡写真である。
【図５】図５は、合金Ｘ５の熱力学的凝固モデルを示す。
【図６】図６は、加熱前の合金Ｘ３のＸ線回折パターンを示す。
【図７】図７は、加熱後の合金Ｘ３のＸ線回折パターンを示す。
【図８】図８は、溶射されたままの状態及び８００℃で２４時間に亘って曝露された後の合金Ｘ１１のＸ線回折パターンを示す。
【図９】図９は、合金Ｘ１１についてのＥｌｃｏｍｅｔｅｒでの読取を示す。
【図１０】図１０は、合金Ｘ１１の微細構造の走査電子顕微鏡写真である。
【図１１】図１１は、８％の酸素が添加された合金Ｘ１１の熱力学的凝固モデルを示す。
【図１２】図１２は、空気と反応した後の、合金Ｘ１１の得られたコーティング化学組成の熱力学的凝固モデルを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
ここに開示されている合金は、コーティングの形成に用いることができ、特に、電磁式センサーに対する可読性を維持しながら、有利な物理的特性を有する。いくつかの実施態様においては、該合金は、溶射コーティングに用いられる鉄系合金であり、電磁的な可読性は維持されたままである。
【００２５】
可読性を得るために、本開示で挙げられている合金の実施態様は、オーステナイト系（例えば、面心立方（ＦＣＣ）γ相鉄）なので非磁性であり、電磁式膜厚測定に干渉しない。このことにより、コーティングの正しい厚さを確かに得るための破壊試験を行うことなく、初期の溶射の間に、多くの異なる位置での素早い測定が可能となる。また、このことにより、コーティングの残余寿命を見極める際の厚さの観測が可能となる。
【００２６】
さらに、開示されている合金の実施態様は、高い操作温度での使用が可能である。該操作温度は、コーティングとして、合金がオーステナイト系のままの温度（例えば、材料の融解温度）として定義され得る。いくつかの実施態様においては、合金の実施態様に対する操作範囲は、０°〜１３００°（又は、約０°〜約１３００°）であるか、或いは、一般に、合金の融解温度の０％と０．９５％との間（又は、合金の融解温度の約０％と約０．９５％との間）であり得る。
【００２７】
特に、本開示のいくつかの実施態様は、臨界及び超臨界ボイラーにおける温度のような高温での曝露後に「完全可読性」を示すことができる。臨界及び超臨界ボイラーの温度は、ボイラー壁では、約５００℃〜８００℃（又は、約５００℃〜約８００℃）に達する。しばしば、ボイラー壁の異なるセクションで示される操作温度を知ることは、困難であるか、又は不可能である。このように、壁の低温セクション及び壁の高温セクションに存在するコーティングを読取るために、類似の較正標準を用いることは有利である。このようなタイプのコーティングは、高温での曝露後に実質的な量のオーステナイトを保持しているので、比較的緩やかに室温へと冷却される。溶射された状態のコーティングと、高温（例えば、５００℃（又は、約５００℃）と８００℃（又は、約８００℃）との間）での曝露及び緩やかな冷却（例えば、１℃／ｓ未満（又は、約１℃／ｓ未満）の冷却速度）の後のコーティングとの双方が、類似の較正標準を用いて正確かつ精密に読取られ得る溶射合金は、「完全可読性」を示す、と定義される。
【００２８】
例えば、もし、Ｅｌｃｏｍｅｔｅｒ又は類似の測定機器（一般に、乾燥フィルム膜厚計）が特に、特定厚さの、Ｘ３のような特別な合金の熱処理コーティングへと較正されているのであれば、後に詳述するＸ３コーティング等の、ある合金の正確な読取を合理的に達成することができる。このようなプロセスにより、この特定厚さのみの熱処理コーティングの正確な読取が可能となる。しかしながら、溶射された状態のコーティングは、全体にわたって大きく異なる膜厚を有し、恐らく正確に読取ることができない。このように、コーティングの厚さレベル及びボイラーにおける曝露温度が未知であるときは、通常の較正ステップの１つを通じて、種々の厚さ及び曝露温度のコーティングを読取ることが有利である。単一で通常の較正標準の１つを用いて、種々の温度での曝露後の多様化されたコーティングの読取りが可能であるということは有益であり、ここで用いられる「完全可読性」という用語を定義付けるものである。
【００２９】
このように、いくつかの実施態様においては、もし、１つの較正ステップを通じて、種々の厚さ及び曝露温度で、Ｅｌｃｏｍｅｔｅｒ又は類似の電磁式測定機器での読取りが可能であれば、その材料は、完全に読取が可能である。
【００３０】
さらに、開示された合金の実施態様は、高い密着性を有することができる。密着性が低いと、大きな温度変化に曝されたときに、基材との熱膨張の不一致によってコーティングが離層する（図１参照）。また、密着力の値が大きくなるにしたがって、形成させるコーティングをより厚くすることができ、ひいては、より少ない交換や修理にて、コーティングの耐用年数を延長させることができる。溶射コーティングが形成された後には、引っ張られた状態が維持される。コーティングがより大きな厚みを得ると、この引張力は増大し、コーティングの密着強度を上回って、基材から剥離する。
【００３１】
ここに開示されている溶射は、多数のアプリケーションに用いることができるが、本開示において注目されている１つの特別なアプリケーションは、石炭発電所で用いられるような産業ボイラーである。これらのボイラーは、長時間に亘って著しく加熱される。同時に、ボイラーのチューブ及び壁には、加熱プロセスによって放出される灰及び他の副産物が堆積している。開示されている合金の実施態様は、産業ボイラーに有利に用いられ得る。
【００３２】
以下の用語は、明細書全体を通して用いられ、特に断りがない限り、以下の意味を有するであろう。
【００３３】
スプラット（ｓｐｌａｔ）とは、コーティングからなる個々の金属粒子をいう。溶射ガンから溶射された半溶融金属は、基材又は既に堆積している粒子に衝突し、平坦化して機械的結合を形成する。
【００３４】
コーティングとは、耐腐食性及び／又は耐浸食性のために、金属が基材上へ溶射された状態である。これは、共に層状化した多くのスプラットからなり、最小気孔率を有する層が形成されている。
【００３５】
密着とは、溶射コーティングと基材との間の機械的結合をいう。
【００３６】
供給原料化学組成とは、ツインワイヤーアーク溶射プロセス（又は、他の溶射プロセス）に供される前のワイヤーの化学組成をいう。これには、コアードワイヤーのみのパウダー、又は、コアードワイヤーのパウダー及びシースの組み合わせが含まれ得る。シースは、例えば、鉄又は鋼から生成され得る。いくつかの実施態様においては、シースは、３０３ステンレス鋼等の３００シリーズのステンレス鋼であり得る。いくつかの実施態様においては、シースは、４２０シリーズのステンレス鋼における軟鋼等の軟鋼であり得る。
【００３７】
最終コーティング化学組成とは、ワイヤーが融解され、基材上へと溶射された後の、コーティングの化学組成をいう。
【００３８】
ここに開示されているように、合金という用語は、金属成分の形成に用いられるパウダー又は供給原料、パウダーそのもの、パウダー及びワイヤーの総組成、及び、パウダー又はワイヤー供給原料の加熱、焼結、及び／又は堆積によって形成される金属成分の組成をいう。
【００３９】
＜溶射酸化＞
いくつかの実施態様においては、溶射プロセス、特にはツインワイヤーアーク溶射プロセスの間の元素の酸化は、合金の組成に影響を与え、モデル化を不正確にする。このように、ツインワイヤーアーク溶射プロセスの間の合金の挙動を予測するために、合金は、特定の酸素添加でモデル化され得る。ツインワイヤーアーク溶射プロセスでの挙動を最適に予測するために、８重量％の酸素が合金に添加され得ることが、広大な実験を通して確認された。このことは、後の実施例１においてさらに説明する。計算された合金における元素の相対比が一定に維持されるように、酸素がモデルに添加されている。
【００４０】
モデルへの酸素添加は、溶射プロセスの間のある元素種の酸化を説明するために用いられる。酸化反応は、合金における全ての元素で類似しているとは限らず、ある元素は、優先的に酸化するであろう。この酸化挙動は、溶射合金を理解し、設計するうえで、鍵となる。
【００４１】
ここでいう酸化モデルは、供給原料合金がコーティング合金へと転移するプロセスを説明している。ツインワイヤーアークス溶射プロセスにおいて、供給原料合金は、２つのワイヤーの形状であり、ある供給原料化学組成を含んでいる。ツインワイヤーアーク溶射プロセスの間に、これら２つのワイヤーは、これらの融解温度よりも高い温度に加熱され、空気を通してスプレーされる。この工程の間に、供給原料合金は、雰囲気中で酸素と反応するであろう。この酸化反応の結果、供給原料化学組成とは異なるコーティング化学組成で基材上へ堆積する。
【００４２】
図２に、８重量％の酸素が添加された合金Ｘ３についての熱力学的凝固モデルを示す。この凝固図は、供給原料化学組成が、融解され、噴霧され、空気中で酸素と反応し、基材と接触し、最終的に室温へと冷却されるプロセスをシミュレートしている。この熱力学的凝固図には、多くの酸化物及び二次相が存在するので、明確になるように、特定の相のみが示されている。図２に示されるように、１９００Ｋを超える非常な高温では、合金は、Ｆｅ系液体（１０１）及び二酸化炭素ガス（１０２）の両方で構成される。直ぐに炭素が酸化されて、供給原料組成物から取り除かれることから、酸化の効果は明らかである。１９００Ｋでは、Ｃｒ、Ｍｎ、Ａｌベアリング酸化物であるスピネル酸化物（１０３）が形成し始める。再度、この酸化効果により、供給原料化学組成からＡｌ、Ｃｒ、及びＭｎが取り除かれ、コーティング化学組成及び性能が影響されるであろう。約１６００Ｋでは、オーステナイト形状（１０４）である。オーステナイト相は、合金組成に応じて、より低温ではフェライト形状（１０５）に転移するかも知れない。
【００４３】
したがって、図２は、供給原料化学組成からコーティング化学組成を分離するために用いられ得る。前述のとおり、図２には、ＣＯ２ガス中の炭素、並びにＡｌ、Ｍｎ及びＣｒがスピネルとなるような、ある特定元素種が酸化物となる優先的酸化が示されている。これらの元素は、酸化されると供給原料化学組成から取り除かれ、もはや、コーティング化学組成それ自身の微細構造に寄与しない。
【００４４】
図１１に、８重量％の酸素が添加された合金Ｘ１１についての熱力学的凝固モデルを示す。この図では、３つの相：金属性液体、金属性固体、及び酸化物（固体、液体、又は気体として存在）が区分されている。液体（１１０１）は高温で存在しており、黒色の実線で示されている。酸化物（１１０２）は全温度範囲に亘って存在しており、点線で示され、ＣＯ２ガスと、コランダム及びスピネルを含む他の固体酸化物とが含まれている。金属性固体（１１０３）は、金属性コーティングが最終的にどのように振舞うかを理解するのに関係する相である。再度、各固体の元素相が決定され、コーティング化学組成、すなわち、空気と反応した後の溶射スプラットの全体的な組成を予測するために、計算される。
【００４５】
いくつかの実施態様においては、コーティング化学組成は、一次非酸化物固体相の形成温度を超える１つの温度段階での金属性液体の化学組成である。いくつかの実施態様においては、この段階は約５０Ｋごとである。図１１の実施例では、１５５０Ｋで一次非酸化物固体が形成され、１６００Ｋでコーティング化学組成が金属性液体相の化学組成と等しくなる。
【００４６】
合金Ｘ１１の場合、コーティング化学組成（重量％基準、残部：Ｆｅ）は、Ｃ：２．６、Ｃｒ：１３．２、Ｍｎ：０．１、Ｎｉ：１９．６、Ｖ：２．２である。いくつかの実施態様においては、酸化によって元素が減少することから、コーティング化学組成は、ワイヤー化学組成と異なっていてもよい。例えば、ワイヤー化学組成中のＣは、ＣＯ２を形成するプロセスにおいて消滅し、コーティング合金には含まれない。
【００４７】
図１２に、空気と反応した後の、合金Ｘ１１についての得られたコーティング化学組成の熱力学的凝固モデルを示す。この場合は、酸素は添加されておらず、堆積したままのコーティングの挙動を予測するために、該モデルが正に用いられている。要するに、この合金Ｘ１１の場合においては、単一の溶射合金の挙動を理解するために、以下のように、２つの熱力学的モデルが実行されている。第１の化学組成は、溶射プロセスにおける、供給原料化学組成（ブラケットの範囲内）及び空気中の酸素の挙動を理解するために用いられる。第２の化学組成は、第１の熱力学的モデルを通じて計算され、予測されたコーティング化学組成である。コーティング化学組成は、供給原料ワイヤーにおいて、優先的に酸素と反応して効果的に異なる合金を形成する、ある特定の元素の結果である。コーティング化学組成は、業務において、合金の性能を予測するために用いられる。
１．［ＦｅＢＡＬＣ４．７６Ｃｒ１８．０９Ｍｎ１．０３Ｎｉ１７．２Ｓｉ０．３１Ｖ１．９Ａｌ１．９２］９２Ｏ８
２．ＦｅＢＡＬＣ２．６Ｃｒ１３．２Ｍｎ０．１Ｎｉ１９．６Ｖ２．２
【００４８】
コーティング化学組成は、コーティングの実際の性能を決定付ける。いくつかの実施態様においては、コーティング化学組成は、ＦＣＣ−ＢＣＣ転移温度（Ｔγｔｏα）及び固溶体強化挙動を予測するために用いられる。もし、供給原料化学組成が、Ｔγｔｏα及び固溶体強化挙動を予測するために用いられるのであれば、その予測は不正確であろう。この不正確さは、Ｍｎを合金に添加することによって実証され得る。Ｍｎは、オーステナイトの形成を促進することで知られている。しかしながら、Ｍｎはまた、空気中で極めて急速に酸化することでも知られている。このように、Ｍｎを含んでいる供給原料合金は、溶射プロセスの間に酸化したＭｎの幾らか又は全てを有している。この例示においては、コーティング合金は、もはやこの特許の熱力学的基準を満足しないであろう。この効果は、さらなる例示において詳細に示されるであろう。
【００４９】
＜合金組成＞
いくつかの実施態様においては、合金は、特別な合金組成によって説明され得る。表１に、本開示の範囲内の合金化学組成の実施態様を示す。本開示の範囲内の化学組成は、コアードワイヤーのためのシースとパウダーとの組み合わせであり得る。
【００５０】
【表１】
2019513083.tif 000003
【００５１】
いくつかの実施態様においては、合金は、後に開示の熱力学的基準を満足する組成範囲によって説明され得る。いくつかの実施態様においては、合金は、以下の元素から構成され得る。
Ａｌ：０〜１０（又は、約０〜約１０）
Ｂ：０〜３（又は、約０〜約３）
Ｃ：０〜６（又は、約０〜約６）
Ｍｎ：０〜１６（又は、約０〜約１６）
Ｎｉ：０〜１６（又は、約０〜約１６）
Ｓｉ：０〜１０（又は、約０〜約１０）
【００５２】
いくつかの実施態様においては、合金はさらに、以下の条件を含んでいてもよい。
Ｂ＋Ｃ：１〜６（又は、約１〜約６）
Ｍｎ＋Ｎｉ：８〜１６（又は、約８〜約１６）
Ａｌ＋Ｓｉ：０〜１４（又は、約０〜約１４）
【００５３】
いくつかの実施態様においては、合金組成において、０重量％のＮｉ（又は、約０重量％のＮｉ）が認められ得る。いくつかの実施態様においては、１〜２重量％のニッケルが用いられ得る。いくつかの実施態様においては、ＭｎはＮｉに置き換えられ得る。
【００５４】
いくつかの実施態様においては、合金は、特別な組成比を有する。例えば、合金は、（Ｍｎ＋Ｎｉ）／（Ａｌ＋Ｓｉ）＝０．８〜８（又は、約０．８〜約８）であり得る。これは、後に詳述するように、「フェライト安定化脱酸化材」に対する「オーステナイト形成材」の比である。しかしながら、全ての合金において、Ａｌ及びＳｉが用いられないかも知れないことが理解されるであろう。例えば、多量（＞１０％、又は、＞約１０％）のＭｎ＋Ｎｉが用いられるのであれば、酸化が起こった後の最終的なコーティングにおいて、Ｍｎ及びＮｉが充分であるので、Ａｌ＋Ｓｉは用いられないかも知れない
【００５５】
いくつかの実施態様においては、合金は、オーステナイト微細構造（面心立方γ相）又はセミオーステナイト微細構造として説明され得る。いくつかの実施態様においては、合金は、インゴット形状及び溶射された形状の両方であり、以下の組成を有する微細構造を含むことができる。該組成とは、Ｆｅを残部として、製造上の混じり物を含み、重量％基準で以下のとおりである。
Ｍｎ：１０〜１８（又は、約１０〜約１８）、
Ｃｒ：３〜６（又は、約３〜約６）、
Ｎｂ：３〜６（又は、約３〜約６）、
Ｖ：０〜５（又は、約０〜約５）、
Ｃ：２〜５（又は、約２〜約５）、
Ｗ：３〜６（又は、約３〜約６）、
Ｎｉ：０〜３（又は、約０〜約３）、
Ａｌ：０〜３（又は、約０〜約３）、
Ｔｉ：０〜０．５（又は、約０〜約０．５）
【００５６】
いくつかの実施態様においては、合金は、以下の組成（重量％）であり得る。
［ＴＳ４］
Ｆｅ：残部、Ｍｎ：１２、Ｃｒ：５、Ｎｂ：４、Ｖ：０．５、Ｃ：４、Ｗ：５、Ｎｉ：０、Ａｌ：２、Ｔｉ：０．２（又は、Ｆｅ：残部、Ｍｎ：約１２、Ｃｒ：約５、Ｎｂ：約４、Ｖ：約０．５、Ｃ：約４、Ｗ：約５、Ｎｉ：約０、Ａｌ：約２、Ｔｉ：約０．２）
［ＴＳ３］
Ｆｅ：残部、Ｍｎ：１２、Ｃｒ：５、Ｎｂ：４、Ｖ：０．５、Ｃ：４、Ｗ：５、Ｎｉ：２、Ａｌ：１、Ｔｉ：０．２（又は、Ｆｅ：残部、Ｍｎ：約１２、Ｃｒ：約５、Ｎｂ：約４、Ｖ：約０．５、Ｃ：約４、Ｗ：約５、Ｎｉ：約２、Ａｌ：約１、Ｔｉ：約０．２）
［ＴＳ２］
Ｆｅ：残部、Ｍｎ：１２、Ｃｒ：５、Ｎｂ：４、Ｖ：０．５、Ｃ：４、Ｗ：５、Ｎｉ：２、Ａｌ：０、Ｔｉ：０．２（又は、Ｆｅ：残部、Ｍｎ：約１２、Ｃｒ：約５、Ｎｂ：約４、Ｖ：約０．５、Ｃ：約４、Ｗ：約５、Ｎｉ：約２、Ａｌ：約０、Ｔｉ：約０．２）
［ＴＳ１］
Ｆｅ：残部、Ｍｎ：１２、Ｃｒ：５、Ｎｂ：４、Ｖ：０．５、Ｃ：４、Ｗ：５、Ｎｉ：１、Ａｌ：０、Ｔｉ：０．２（又は、Ｆｅ：残部、Ｍｎ：約１２、Ｃｒ：約５、Ｎｂ：約４、Ｖ：約０．５、Ｃ：約４、Ｗ：約５、Ｎｉ：約１、Ａｌ：約０、Ｔｉ：約０．２）
【００５７】
いくつかの実施態様においては、合金は、高い温度から低下させた後に（例えば、冷却の間に微細構造が「フリーズされる（ｆｒｏｚｅｎ）」ような状態で）、５００℃（又は、約５００℃）にてオーステナイトの高分率を保持していると説明され得る。このオーステナイトの高分率により、合金は、高温での曝露後に読取が可能で、「完全可読性」である。表２に、このような合金の例を示す。表２に示すこれらの合金は、いくつかの実施態様においては、ワイヤー化学組成となり得る。
【００５８】
【表２】
2019513083.tif 000004
【００５９】
いくつかの実施態様においては、合金は、重量％基準で、Ｆｅ及び以下の元素からなる組成を有することができる。
Ｂ：２．４〜３（又は、約２．４〜約３）
Ｃ：２〜３（又は、約２〜約３）
Ｃｒ：０〜１２（又は、約０〜約１２）
Ｍｎ：２〜１２（又は、約２〜約１２）
Ｎｂ：０〜４（又は、約０〜約４）
Ｎｉ：１０〜２０（又は、約１０〜約２０）
Ｍｎ＋Ｎｉ：１４〜２４（又は、約１４〜約２４）
【００６０】
いくつかの実施態様においては、合金は、重量％基準で、Ｆｅ及び以下の元素からなる組成を有することができる。
Ｃ：２．９〜５（又は、約２．９〜約５）
Ｃｒ：１１．９〜１９（又は、約１１．９〜約１９）
Ｎｉ：１７〜１９（又は、約１７〜約１９）
Ｖ：約２まで（又は、約２まで）
Ａｌ：約２まで（又は、約２まで）
Ｍｎ：約１．５まで（又は、約１．５まで）
Ｓｉ：約０．５まで（又は、約０．５まで）
【００６１】
いくつかの実施態様においては、合金は、重量％基準で、Ｆｅ及び以下の元素からなる組成を有することができる。
Ｃ：４．７５〜５（又は、約４．７５〜約５）
Ｃｒ：１７〜１９（又は、約１７〜約１９）
Ｎｉ：１５〜１９（又は、約１５〜約１９）
Ｖ：１．２５〜２．７５（又は、約１．２５〜約２．７５）
Ａｌ：０．７５〜２．７５（又は、約０．７５〜約２．７５）
Ｍｎ：０．２５〜２．２５（又は、約０．２５〜約２．２５）
Ｓｉ：０．１〜０．９（又は、約０．１〜約０．９）
【００６２】
本開示の合金は、前記元素成分を、合計１００重量％まで組み入れることができる。いくつかの実施態様においては、合金は、前記指定の元素を含んでいてもよく、前記指定の元素に限定されていてもよく、本質的に前記指定の元素から構成されていてもよい。いくつかの実施態様においては、合金は、２重量％以下の混じり物を含んでいてもよい。該混じり物は、製造プロセスにおいて導入される、供給原料成分に含有されていることに起因する、合金中に含有されていてもよい元素又は組成物として理解されてよい。
【００６３】
前記複数の段落で記載の全ての組成において定義されるＦｅ含量は、前記のとおり、組成の残部であればよいか、又はその代わりに、該組成の残部は、Ｆｅ及び他の元素からなればよい。いくつかの実施態様においては、該残部は、本質的にＦｅからなればよく、付随的な混じり物を含んでいてもよい。いくつかの実施態様においては、組成は少なくとも６０重量％のＦｅ（又は、少なくとも約６０重量％のＦｅ）を有することができる。いくつかの実施態様においては、組成は６０重量％〜８０重量％のＦｅ（又は、約６０重量％〜約８０重量％のＦｅ）を有することができる。
【００６４】
本開示の合金の実施態様は、１／１６インチの直径のコアードワイヤーの形状でこの合金を製造するときに、理にかなった製造公差を生じる元素範囲によって説明され得る。
【００６５】
前述の組成の全てについて、いくつかの実施態様においては、組成はコアードワイヤーのためのものであり、外部シースと該外部シース内のパウダーとの両方を含むことができる。
【００６６】
いくつかの実施態様においては、本開示のコアードワイヤーとしての合金は、可読性コーティングを形成することができる。いくつかの実施態様においては、本開示のコアードワイヤーとしての合金は、完全可読性コーティングを形成することができる。
【００６７】
＜熱力学的基準＞
いくつかの実施態様においては、溶射プロセスに用いられる合金は、熱力学的基準によって充分に説明され得る。開示の熱力学的基準を全て満足する合金は、ここに開示する所望の微細構造的特徴と性能特徴との両方を示す可能性が高い。
【００６８】
第１の熱力学的基準は、合金におけるＦＣＣ−ＢＣＣ転移に関する。この転移温度は、鋼マトリクスがオーステナイト構造（ＦＣＣ）からフェライト構造（ＢＣＣ）へと転移する標識となる。ここでは、ＦＣＣ−ＢＣＣ転移温度をＴγｔｏαと表す。Ｔγｔｏαは、マトリクス相の最終的なマトリクス化学組成についての予測因子としての役割を果たす。比較的低いＴγｔｏαの合金は、溶射コーティング形状においてオーステナイトマトリクスをもっともらしく形成させるであろう。
【００６９】
いくつかの実施態様においては、Ｔγｔｏαは９５０Ｋ以下（又は、約９５０Ｋ以下）であり得る。いくつかの実施態様においては、Ｔγｔｏαは９００Ｋ以下（又は、約９００Ｋ以下）であり得る。いくつかの実施態様においては、Ｔγｔｏαは８５０Ｋ以下（又は、約８５０Ｋ以下）であり得る。
【００７０】
図１２（合金Ｘ１１のコーティング化学組成）の場合、フェライト又はセメンタイトは５００℃以上では存在しないので、Ｔγｔｏα（１２０１）は８００Ｋである。
【００７１】
別の熱力学的基準は、マトリクス相の固溶体強化に関する。固溶体強化は、異種元素が鉄マトリクスに添加されたときに起こり得る。合金化学組成に添加されるが、二次相を形成しない元素が、固溶体強化に寄与する。いくつかの実施態様においては、オーステナイトの固溶体強化が考慮される。合金に添加される溶質元素の総濃度が上昇すると、固溶体強化効果も向上する。固溶体強化を起こすことが知られているいくつかの元素には、ホウ素、炭素、チッ素、塩素、モリブデン、タングステン、及びニッケルが含まれる。さらに、元素の広域スペクトルは、カルシウム、チタン、マンガン、銅、亜鉛、イットリウム、ニオブ、及びスズを含むオーステナイト鋼の固溶体強化に寄与し得る。いくつかの実施態様においては、Ｆｅ以外の全ての元素の固溶体強化が考慮され得る。
【００７２】
したがって、合金の実施態様には、１０重量％と３０重量％との間（又は、約１０重量％と約３０重量％との間）の総溶質元素内容物が含まれ得る。いくつかの実施態様においては、合金は、最終的なマトリクスにおいて、少なくとも５重量％（又は、少なくとも約５重量％）の元素溶質を含み得る。いくつかの実施態様においては、合金は、最終的なマトリクスにおいて、少なくとも１０重量％（又は、少なくとも約１０重量％）の元素溶質を含み得る。いくつかの実施態様においては、合金は、最終的なマトリクスにおいて、少なくとも１５重量％（又は、少なくとも約１５重量％）の元素溶質を含み得る。
【００７３】
別の熱力学的基準は、合金における、室温での磁性相の合計に関する。いくつかの実施態様においては、溶射ワイヤーの化学組成は、コーティングにおける磁性相の合計を予想するために用いられ得る。室温での磁性相には、フェライト（ＢＣＣ鉄）及びセメンタイトが含まれ得る。４００℃と５５０℃との間（又は、約４００℃と約５５０℃との間）での微細構造は、室温への冷却時の構造へと「フリーズされる（ｆｒｏｚｅｎ）」ので、室温での磁性相の量は、４００℃〜５５０℃（又は、約４００℃〜約５５０℃）での磁性相の量と一致し得る。ここでは、５００℃での磁性相の総体積分率をＰｍａｇと表す。Ｐｍａｇが比較的低い合金は、おそらく、オーステナイトマトリクスを有するであろう。熱処理後に、例えば、Ｃｒ炭化物、Ｃｒホウ化物、及びＦｅホウ化物等の遷移金属の炭化物やホウ化物、ニオブ、バナジウム、又はチタンの炭化物等の耐火性炭化物、グラファイトといった、他の非磁性沈殿が形成される。
【００７４】
合金Ｘ５について、Ｐｍａｇの計算を図５で説明する。図５に示されるように、５００℃での唯一の磁性相は、フェライト（３０２）である。非磁性相は、クロム−ホウ化物（３０１）、オーステナイト（３０４）、及びグラファイト（３０５）である。（３０３）は、フェライト相（３０２）とオーステナイト相（３０４）との交点である。フェライトは、５００℃で存在する唯一の磁性相であるので、この場合のＰｍａｇは、５００℃でのフェライトの体積分率で、２８％である。図１２（合金Ｘ１１コーティング化学組成）の場合は、５００℃以上でフェライト又はセメンタイトが存在しないので、Ｐｍａｇはゼロである。
【００７５】
いくつかの実施態様においては、Ｐｍａｇは、５０％以下（又は、約５０％以下）であり得る。いくつかの実施態様においては、Ｐｍａｇは、４０％以下（又は、約４０％以下）であり得る。いくつかの実施態様においては、Ｐｍａｇは、３０％以下（又は、約３０％以下）であり得る。いくつかの実施態様においては、Ｐｍａｇは、１０％以下であり得る。いくつかの実施態様においては、Ｐｍａｇは、５％以下（又は、約５％以下）であり得る。いくつかの実施態様においては、Ｐｍａｇは、０％（又は、約０％以下）であり得る。
【００７６】
別の熱力学的基準は、合金における、高温での熱曝露後の硬質相の合計に関する。いくつかの実施態様においては、溶射ワイヤーの化学組成は、コーティングにおける硬質相の合計を予測するために用いられ得る。硬質相には、炭化物、ホウ化物、及びアルミナイドが含まれ得る。いくつかの実施態様においては、合金における硬質相分率は、５００℃での合金における硬質相の合計として見なされる。
【００７７】
硬質相の合計の計算を図１２で説明する。また図１１は、合金Ｘ１１のコーティング化学組成を表している。５００℃で（〜８００Ｋ）合金Ｘ１１中に存在している硬質相は、バナジウム炭化物（ＶＣ）（１２０２）及びクロム炭化物（Ｍ７Ｃ３）（１２０３）からなる。合金Ｘ１１のコーティング化学組成として、ＶＣモル分率は５．５％で、Ｍ７Ｃ３モル分率は２７．９％であり、合金Ｘ１１中の硬質相の合計は、３３．３％である。
【００７８】
いくつかの実施態様においては、硬質相分率の合計は、２０モル％（又は、約２０モル％）以上であり得る。いくつかの実施態様においては、硬質相分率の合計は、２５モル％（又は、約２５モル％）以上であり得る。いくつかの実施態様においては、硬質相分率の合計は、３０モル％（又は、約３０モル％）以上であり得る。
【００７９】
これらの熱力学的基準は、本開示での効果的な合金の設計に関し、同時に考慮され得るものである。記載したとおり、Ｍｎは、オーステナイト安定化材であり、固溶体強化に寄与することができるが、また、急速に酸化する傾向がある。３つ又はそれ以上の元素の複合合金系について、これらの関連した基準を見つけるには、高度な演算冶金学の使用が必要とされる。別の例として、アルミニウム及び／又はケイ素は、供給原料合金に添加されて優先的に酸化し、他の元素が酸化するのを抑制することができる。しかしながら、Ａｌ及びＳｉは、フェライトを安定化する傾向があり、その結果、コーティングは可読性でない。合金となる全ての元素のうちの殆どが、オーステナイト又はフェライト安定化材であり、何らかの方法で、固溶体強化に寄与することができ、他の合金となる元素と比較して、酸化熱力学的により強いか又はより弱い。このように、合金となる元素の種類及びこれらの相対比は、本開示の実施態様に合致するように、狭い組成範囲内に厳密に制御されなければならない。
【００８０】
＜微細構造的基準＞
いくつかの実施態様においては、合金は、微細構造的特徴によって充分に説明され得る。合金の微細構造的特徴は、溶射が完了した後は、供給原料ワイヤーの構造とは対照的に、コーティング形態に関連している。
【００８１】
１つの微細構造的基準は、コーティングにおけるオーステナイトの存在である。オーステナイトは、鉄の非磁性形態であり、コーティングが、非磁性であり、さらに可読性であるためには、コーティング微細構造は、第一にオーステナイトでなければならない。
【００８２】
いくつかの実施態様においては、オーステナイト（又は、ＦＣＣγ相鉄）は、コーティングの体積分率の５０％（又は、約５０％）以上を構成し得る。いくつかの実施態様においては、オーステナイト（又は、ＦＣＣγ相鉄）は、コーティングの体積分率の９０％（又は、約９０％）以上を構成し得る。いくつかの実施態様においては、オーステナイト（又は、ＦＣＣγ相鉄）は、コーティングの体積分率の９９％（又は、約９９％）以上を構成し得る。いくつかの実施態様においては、オーステナイト（又は、ＦＣＣγ相鉄）は、コーティングの体積分率の１００％（又は、約１００％）を構成し得る。一般に、溶射コーティングは、異なる組成の多くの異なるスプラットから構成される。オーステナイト形成にとって最も不充分な組成のスプラットでさえも、平均的なコーティング化学組成が充分にオーステナイト形成領域に属するような、オーステナイトを形成する組成物であると保証することによって、高いオーステナイトレベルを有することが達成され得る。
【００８３】
別の微細構造的基準は、コーティングの微小硬度である。合金の微小硬度は、固溶体強化に依存しており、材料の耐摩耗性を向上させる。
【００８４】
いくつかの実施態様においては、合金コーティングの微小硬度は、４００ＨＶ以上（又は、約４００ＨＶ以上）であり得る。いくつかの実施態様においては、合金コーティングの微小硬度は、４５０ＨＶ以上（又は、約４５０ＨＶ以上）であり得る。いくつかの実施態様においては、合金コーティングの微小硬度は、５００ＨＶ以上（又は、約５００ＨＶ以上）であり得る。
【００８５】
合金Ｘ１１は、５００ビッカースの微小硬度を有し、この微細構造的基準を満足する。
【００８６】
合金Ｘ３の走査電子顕微鏡写真を図３に示す。この顕微鏡写真は、本開示の典型的な実施態様を表しており、Ｆｅ系オーステナイトスプラット（２０１）及び埋め込み酸化物（ｅｍｂｅｄｄｅｄ  ｏｘｉｄｅ）（２０２）は、コーティング構造を形成するために作り上げられる。
【００８７】
合金Ｘ１１の走査電子顕微鏡写真を図１０に示す。この顕微鏡写真は、外気炉において２４時間に亘って８００℃で曝露させた後のものである。合金Ｘ１１は、熱処理後に、主にオーステナイトスプラット（１００１）からなる有利な微細構造を維持している。また、上昇した温度では、通常、小さな酸化物スキン（ｏｘｉｄｅ  ｓｋｉｎ）（１００２）が発達するが、合金の大部分には、実際は、金属性が残っている。
【００８８】
別の微細構造的基準は、最高８００℃（又は、最高約８００℃）の高温に曝露された後のオーステナイトの維持に関する。実質オーステナイトであるコーティングのみが、可読性を保持し得る。合金Ｘ３のＸ線回折パターンを図６に示す。図６には、溶射されたままの状態の合金Ｘ３では、主にオーステナイト（４０１）及び小さなフェライト（４０２）のＸ線回折パターンが明らかになることが示されている。特に、Ｘ線回折法にて測定すると、６４％（又は、約６４％）のオーステナイトが存在し、これにより、コーティングは、溶射された状態で可読性となり得る。
【００８９】
一方、８００℃で２４時間に亘って曝露された後の合金Ｘ３のＸ線回折パターンを図７に示す。ここで、コーティングの体積分率は、大部分は、フェライト及び／又はセメンタイト（５０２）等の磁性相の混合体からなる。オーステナイト（５０１）等の非磁性相の体積分率は、非常に低い。合金Ｘ３は、最高８００℃の高温での曝露後にオーステナイトが少なく、８００℃では「完全可読性」を示さない。さらに、合金Ｘ３は、５００℃でさえも「完全可読性」を示さない。
【００９０】
これに対して、溶射されたままの状態及び８００℃で２４時間に亘って曝露された後の合金Ｘ１１のＸ線回折パターンを図８に示す。溶射されたままの状態では、合金Ｘ１１は、合金Ｘ３に類似の微細構造を示しており、主なオーステナイトピーク（８０１）及び小さなフェライトピーク（８０２）を有し、オーステナイト含量が５０体積％以上であることが示されている。しかしながら、合金Ｘ１１は、合金Ｘ３とは異なって独特であり、８００℃で２４時間に亘って曝露された後でも、主なオーステナイトピーク（８０３）及び小さなフェライトピーク（８０４）が維持されている。
【００９１】
いくつかの実施態様においては、最高８００℃（又は、最高約８００℃）の高温で、少なくとも２４時間に亘って曝露された後、オーステナイトは、コーティングの体積分率の５０％（又は、約５０％）以上を構成し得る。いくつかの実施態様においては、最高８００℃（又は、最高約８００℃）の高温で、少なくとも２４時間に亘って曝露された後、オーステナイトは、コーティングの体積分率の９０％（又は、約９０％）以上を構成し得る。いくつかの実施態様においては、最高８００℃（又は、最高約８００℃）の高温で、少なくとも２４時間に亘って曝露された後、オーステナイトは、コーティングの体積分率の９９％（又は、約９９％）以上を構成し得る。いくつかの実施態様においては、最高８００℃（又は、最高約８００℃）の高温で、少なくとも２４時間に亘って曝露された後、オーステナイトは、コーティングの体積分率の１００％（又は、約１００％）を構成し得る。２４時間後、材料にさらなる変化はないに違いない。一度適切な温度に達したならば、材料は、１℃／ｓ未満（又は、約１℃／ｓ未満）のゆっくりとした冷却速度で冷却され得る。
【００９２】
＜性能基準＞
いくつかの実施態様においては、合金は、一連の性能的特徴によって充分に説明され得る。これらの性能的特徴は、溶射プロセス前の合金の供給原料とは対照的に、堆積後の合金コーティングに関連し得る。
【００９３】
１つの性能基準は、コーティングの、溶射されたままの可読性に関する。可読性は、Ｅｌｃｏｍｅｔｅｒ  ４５６又は類似の塗膜膜厚計を用いてコーティング厚さが測定され得る特質である。殆どの鉄系溶射コーティングは、該コーティングにおけるフェライト又はマルテンサイトの大部分に起因して、磁性である。本開示の実施態様には、溶射されたままの状態及び最高８００℃の温度での曝露後に、主に非磁性であり、よって、標準的な塗膜膜厚測機器（例えば、乾燥フィルム膜厚計又はコーティング膜厚計）にて読取が可能な合金が開示されている。
【００９４】
特に、溶射されたままのコーティング上の類似した位置において、標準０−１マイクロメーター（厚さの「真の」測定の実行）及びＥｌｃｏｍｅｔｅｒ  ４５６膜厚計（厚さの磁性測定の実行）によって、溶射されたままの試験溶射片の計測を行うことにより、コーティング可読性を測定することができる。もし、両技術の間で厚さ測定の比較ができるのであれば、コーティングは読取が可能である。もし、厚さ測定の比較ができないか、又は、磁性コーティング厚さ測定において大規模な散乱があるのであれば、コーティングは読取が可能でない。
【００９５】
いくつかの実施態様においては、溶射されたままのコーティングの磁性厚さ測定値は、マイクロメーター測定値の３０％（又は、約３０％）以内であり得る。いくつかの実施態様においては、溶射されたままのコーティングの磁性厚さ測定値は、マイクロメーター測定値の２５％（又は、約２５％）以内であり得る。いくつかの実施態様においては、溶射されたままのコーティングの磁性厚さ測定値は、マイクロメーター測定値の２０％（又は、約２０％）以内であり得る。いくつかの実施態様においては、溶射されたままのコーティングの磁性厚さ測定値は、マイクロメーター測定値の１５％（又は、約１５％）以内であり得る。いくつかの実施態様においては、溶射されたままのコーティングの磁性厚さ測定値は、マイクロメーター測定値の１０％（又は、約１０％）以内であり得る。
【００９６】
追加の性能基準は、最高８００℃（又は、最高約８００℃）というより高い温度での曝露後の、溶射コーティングの可読性であり得る。溶射されたままの試験溶射片上の類似した位置において、標準０−１マイクロメーター及びＥｌｃｏｍｅｔｅｒ  ４５６膜厚計によって、溶射されたままの試験溶射片の計測を最初に行うことにより、熱処理コーティングの可読性を測定することができる。溶射されたままの試験片への較正後、熱処理コーティング上での、Ｅｌｃｏｍｅｔｅｒ  ４５６膜厚計を用いた、また、標準０−１マイクロメーターを用いた計測により、熱処理コーティングの厚さを測定することができる。もし、Ｅｌｃｏｍｅｔｅｒ及びマイクロメーターの両技術の間で、熱処理試験片上での厚さ測定の比較ができるのであれば、コーティングは「完全可読性」である。もし、厚さ測定の比較ができないか、又は、磁性コーティング厚さ測定において大規模な散乱があるのであれば、コーティングは「完全可読性」ではない。
【００９７】
いくつかの実施態様においては、熱処理コーティングの磁性厚さ測定値は、マイクロメーター測定値の３０％（又は、約３０％）以内であり得る。いくつかの実施態様においては、熱処理コーティングの磁性厚さ測定値は、マイクロメーター測定値の２５％（又は、約２５％）以内であり得る。いくつかの実施態様においては、熱処理コーティングの磁性厚さ測定値は、マイクロメーター測定値の２０％（又は、約２０％）以内であり得る。いくつかの実施態様においては、熱処理コーティングの磁性厚さ測定値は、マイクロメーター測定値の１５％（又は、約１５％）以内であり得る。いくつかの実施態様においては、熱処理コーティングの磁性厚さ測定値は、マイクロメーター測定値の１０％（又は、約１０％）以内であり得る。
【００９８】
合金Ｘ３は、最高８００℃のより高温での曝露後は「完全可読性」ではない。表３に示すように、Ｅｌｃｏｍｅｔｅｒ  ４５６を用いたコーティングの厚さの測定後、熱処理試験片の磁性厚さ測定値は、マイクロメーター測定値の２０％を上回る。比較的低い散乱がある一方、Ｅｌｃｏｍｅｔｅｒ測定における２０％を超える不正確さは、熱処理コーティングが完全可読性ではないことを示している。Ｅｌｃｏｍｅｔｅｒは、１つのコーティング厚さを非常に正確に測定するように較正され得るが、全温度範囲に亘っては正確でないことを、留意すべきである。実際のところの可読性の機能は、Ｅｌｃｏｍｅｔｅｒ以外の何らかの技術では測定することができない、コーティングの未知の厚さを測定することである。このように、正確で精密な全厚さ範囲は有利である。
【００９９】
【表３】
2019513083.tif 000005
【０１００】
合金Ｘ１１は、後の表に示すとおり、完全可読性の合金である。表４に、高温での曝露後の、Ｅｌｃｏｍｅｔｅｒ厚さ測定の正確さが実証されている。Ｅｌｃｏｍｅｔｅｒ読取値は、一般に、本質的に物理的マイクロメーター測定に含まれている酸化物フィルムの存在に起因して、より小さいコーティング厚さを示す。酸化物の成長に起因して、測定した厚さが損失し、このことは、コーティング厚さが減少するような不正確さについての、より重大な要因となる。これは、酸化物層は、コーティング厚さに係らず、２〜３ミルのオーダーで存在しているからである。実際のところ、酸化物はしばしば、少なくとも多少は磁性であるので、酸化物の成長は、Ｅｌｃｏｍｅｔｅｒ読取値に影響を与える。しかしながら、金属性コーティングは、殆どのアプリケーションにおいて、真の機能層であるので、コーティングの測定において、酸化物層の厚さが含まれていないことは有利な点となり得る。この試験の全ての詳細は、実施例７にて示される。
【０１０１】
合金Ｘ１１は、これらの測定にしたがった「完全可読性」性能基準を満足する。
【０１０２】
【表４】
2019513083.tif 000006
【０１０３】
いくつかの実施態様においては、溶射オペレーターは、Ｅｌｃｏｍｅｔｅｒにて１つのスポットを何度も測定することにより、可読性を査定することができる。Ｅｌｃｏｍｅｔｅｒは、測定読取値を常に記録するが、磁性コーティングにより、測定読取値は大きく変化するであろう。可読性コーティングはまた、各測定によって異なる測定読取値を示すが、おおよそ実際の物理的な厚さの標準偏差となるであろう。いくつかの実施態様においては、電磁式膜厚計は、測定において３０％（又は、約３０％）以下の標準偏差を有することができる。いくつかの実施態様においては、電磁式膜厚計は、測定において２８％（又は、約２８％）以下の標準偏差を有することができる。いくつかの実施態様においては、電磁式膜厚計は、測定において２５％（又は、約２５％）以下の標準偏差を有することができる。いくつかの実施態様においては、電磁式膜厚計は、測定において２０％（又は、約２０％）以下の標準偏差を有することができる。いくつかの実施態様においては、電磁式膜厚計は、測定において１５％（又は、約１５％）以下の標準偏差を有することができる。
【０１０４】
別の性能的特徴は、材料の耐摩耗性である。本開示に関連する２つの摩耗測定試験がある。ＡＳＴＭ  Ｇ６５  Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ  Ｂと、ＡＳＴＭ  Ｇ７６に基づく熱浸食試験とである。これらの全容は、ここに参考として組み込まれている。両技術は、発電装置におけるボイラーチューブの保護といった、溶射コーティングの通常のアプリケーションに関連する。
【０１０５】
いくつかの実施態様においては、コーティングのＡＳＴＭ  Ｇ６５Ｂ質量損失量は、０．７５グラム以下（又は、約０．７５グラム以下）であり得る。いくつかの実施態様においては、コーティングのＡＳＴＭ  Ｇ６５Ｂ質量損失量は、０．６グラム以下（又は、約０．６グラム以下）であり得る。いくつかの実施態様においては、コーティングのＡＳＴＭ  Ｇ６５Ｂ質量損失量は、０．５グラム以下（又は、約０．５グラム以下）であり得る。
【０１０６】
いくつかの実施態様においては、コーティングは、衝突角度３０°（又は、約３０°）及び操作温度６００℃（又は、約６００℃）で、Ｏｔｔａｗａ５０／７０シリカサンドを用いた熱浸食試験において、質量損失量について測定され得る。いくつかの実施態様においては、合金は、熱浸食試験において、４００ｍｇ未満（又は、約４００ｍｇ未満）の損失量であり得る。いくつかの実施態様においては、合金は、熱浸食試験において、３００ｍｇ未満（又は、約３００ｍｇ未満）の損失量であり得る。いくつかの実施態様においては、合金は、熱浸食試験において、２００ｍｇ未満（又は、約２００ｍｇ未満）の損失量であり得る。いくつかの実施態様においては、合金は、熱浸食試験において、１００ｍｇ未満（又は、約１００ｍｇ未満）の損失量であり得る。
【０１０７】
合金Ｘ１１は、ＡＳＴＭ  Ｇ７６熱浸食試験において８０ｍｇの質量損失量を示した。このように、合金Ｘ１１は、浸食性能基準を満足する。
【０１０８】
別の性能基準は、コーティングの密着力に関する。溶射コーティングの密着力は、ＡＳＴＭ  ４５４１又はＡＳＴＭ  Ｃ６３３によって測定され得る。これらの全容は、ここに参考として組み込まれている。提供又は供給の間の、コーティングの剥離又は他の早期損傷を回避するためには、コーティングにとって、高い密着力を有することは有利であり得る。
【０１０９】
いくつかの実施態様においては、密着強度は５０００ｐｓｉ（又は、約５０００ｐｓｉ）以上であり得る。いくつかの実施態様においては、密着強度は６０００ｐｓｉ（又は、約６０００ｐｓｉ）以上であり得る。いくつかの実施態様においては、密着強度は７０００ｐｓｉ（又は、約７０００ｐｓｉ）以上であり得る。これらの値は、ＡＳＴＭ  ４５４１及びＡＳＴＭ  Ｃ６３３の両方に適用する。
【０１１０】
合金Ｘ１１について、９０００ｐｓｉを超える密着強度で試験を行った。この試験において、試験接着は失敗であり、Ｘ１１コーティングが、基材に対して少なくとも９０００ｐｓｉの密着力を有したことのみが分かる。
【実施例】
【０１１１】
以下の実施例は、本開示における実施態様を説明するためのものであり、限定するものではない。
【０１１２】
（実施例１）
ツインワイヤーアーク溶射プロセスにて製造されたコーティングについて、供給原料化学組成とコーティング化学組成との酸化の効果の差異を定量化するために、広範囲な実験を行った。この実験の目的は、本開示内に見られる未来の合金のモデル化において用いられるべき酸素含量を決定することであった。以下の表５に供給原料化学組成を示すとおり、この実施例において、ツインワイヤーアーク溶射プロセスによって３つの合金が溶射された。合金Ｅ１〜Ｅ３は、既知で非可読性の溶射合金であり、前述のＸ３合金に加えて溶射された。
【０１１３】
【表５】
2019513083.tif 000007
【０１１４】
表５の３つの合金は、ツインワイヤーアーク溶射プロセスに供する前のワイヤーの供給原料化学組成を表している。各々において、合金を、類似の溶射パラメータにてツインワイヤーアーク溶射プロセスに供し、各合金に対応する別個のスチール試験片上に析出させた。走査電子顕微鏡でのエネルギー分散型分光分析により、各合金のコーティング化学組成を求めた。各合金について、コーティング化学組成の結果を表６に示す。明らかに、供給原料化学組成は、得られたコーティング化学組成と同等でない。例えば、Ｍｎ含量は、供給原料化学組成において２重量％を超えるレベルで用いられるとき、著しく減少する。
【０１１５】
【表６】
2019513083.tif 000008
【０１１６】
最終的に、溶射プロセスの間に酸化された元素について、供給原料化学組成とコーティング化学組成との差異（％）を表７に示す。表７に示されるように、アルミニウム、マンガン、ニオブ、及びケイ素は酸化され、したがって、コーティング微細構造及び性能への寄与が低減するか除外される。このように、この酸化を理解し、予測することは、高性能を有する次世代の溶射コーティング合金の開発において有用である。
【０１１７】
【表７】
2019513083.tif 000009
【０１１８】
ツインワイヤーアーク溶射供給原料化学組成の熱力学的特性を評価する際に、８重量％の酸素をモデルに添加することが可能であることが、入念な実験を通して確認された。例えば、Ｘ３等の潜在的な供給原料化学組成は、以下のようにモデル化される。
［ＦｅＢＡＬＡｌ１．８Ｃｒ５．９Ｍｎ８．２Ｎｂ４．５Ｔｉ０．３４Ｖ０．８５Ｗ５．３］９２Ｏ８
Ｘ３の場合、８重量％酸素モデルは、計算されたコーティング化学組成と実験的に得られたコーティング化学組成との間で良好な相関性を示す。計算結果と測定結果との比較を表８に示す。特に、オーステナイトの安定化及び可読性性能基準にとって有利になり得るＭｎは、非常によく予測される。
【０１１９】
【表８】
2019513083.tif 000010
【０１２０】
（実施例２）
密着性能を適格とするために、以下の試験を実施した。
【０１２１】
前記合金Ｘ３及び合金Ｘ４について試験を行った。固定ジグ上にサンプルを配置し、制御されたコーティング厚さが得られるように、溶射ガンを運ぶロボットアームをサンプルが交差するラスターとした。コーティング角度の効果を定量化するために、溶射方向に９０°、６０°、及び４５°の角度でサンプルを保持した。さらに、溶射距離を６インチ及び９インチに変化させてサンプルを溶射した。この溶射の取り組みの目的は、これら合金の、種々の妥当な溶射条件において基材へ効果的に密着する潜在力を測定することであった。基材は、３インチ×３インチ×１／４インチのスチール試験片であり、最小２．５ミルのブラストプロフィルへとグリットブラスト処理された。サンプルを以下の溶射パラメータで溶射した。このパラメータを「溶射パラメータ１」という。
（溶射パラメータ１）
ＴＡＦＡ  ８８３０  Ｂｌｕｅ  Ａｉｒ  Ｃａｐ
６０ｐｓｉ
３２Ｖ
２５０Ａ
【０１２２】
各合金は、２０ミル（０．０２０インチ）のターゲットに溶射された。合金の機能としての密着力の結果及び溶射角度を、合金Ｘ３については表９に、合金Ｘ４については表１０に各々示す。これらの結果に基づき、合金Ｘ３及び合金Ｘ４は共に、ツインワイヤーアーク溶射プロセスにおいて、５０００ｐｓｉを超える密着強度のコーティングを析出する。
【０１２３】
【表９】
2019513083.tif 000011
【０１２４】
【表１０】
2019513083.tif 000012
【０１２５】
（実施例３）
Ｘ３及びＸ４のツインワイヤーアーク溶射プロダクトとしての実用性を適格とするために、沈着効率を測定した。沈着効率は、基材に付着している材料の重量を、溶射された材料の重量で割った値である。充分に高い沈着効率、典型的には６０％（又は、約６０％）を超える値が、使用には有利である。この実験において、合金Ｘ３及びＸ４を、１２インチ×１２インチの回転スチールプレート上に溶射した。溶射パターン全体がスチールプレートと交差するようにして、ガンを保持して固定した。各材料について、用いたワイヤーの重量及びプレート上に堆積しているコーティングの重量を測定し、沈着効率を決定した。Ｘ３について２回測定した結果、沈着効率は６４％及び６７％であった。Ｘ４について３回測定した結果、沈着効率は７０％、７１％、及び７６％であった。
【０１２６】
合金Ｘ１１についても、同様にして沈着効率試験を行った。沈着効率は７０％（又は、約７０％）と決定された。
【０１２７】
（実施例４）
摩耗性能が必要とされる特定のアプリケーションにおける、開示された合金の実用性を適格とするために、コーティングに対して数種の摩耗試験を行った。比較測定として、非可読性で既知の耐摩耗性Ｆｅ系コーティングＥ２についても、同様に試験を行った。結果を表１１に示す。表１１に示されるように、合金Ｘ３は、標準的な耐摩耗性材料の１５％の分布内であった。分布のこのレベルは、試験そのものの分布に対して典型的であり、この分野において、両方のコーティングが類似した振舞いを起こすことが予期される。このように、合金Ｘ３は、合金Ｅ２と類似した耐摩耗性を示すが、合金Ｘ３はまた、可読性であるということができる。
【０１２８】
【表１１】
2019513083.tif 000013
【０１２９】
（実施例５）
各合金の可読性を測定するために、入念な実験を行った。スチールパネルの１／２に溶射し、パネルの残り半分は溶射されないままになるようにして、溶射コーティング試料を製造した。このタイプのサンプルにより、０−１マイクロメーター測定技術とＥｌｃｏｍｅｔｅｒとの間の単純比較が可能となった。この実験において、０−１マイクロメーター測定は、正確な読取であり、Ｅｌｃｏｍｅｔｅｒ読取は、コーティングが可読性であると判定するための比較目的で用いられる。読取られるべき対象コーティングを用いてＥｌｃｏｍｅｔｅｒを較正することは、慣例の一部であり、通常の１５ミルコーティングで実行された。そして、種々の厚さの５つのコーティングを、マイクロメーター及び較正されたＥｌｃｏｍｅｔｅｒの両方を用いて測定した。「溶射パラメータ１」を用い、６インチの溶射距離及び９０°の溶射角度にて、全てのサンプルを溶射した。可読性測定の結果を表１２に示す。これらの結果は、当業者に対して、合金Ｘ３は確かに読取が可能であることを実証している。Ｅｌｃｏｍｅｔｅｒ測定において、可読性は、比較的低い分布及び２０％よりも低い不正確さによって示される。
【０１３０】
【表１２】
2019513083.tif 000014
【０１３１】
（実施例６）
本開示の実証を目的として、合金Ｘ１１、Ｘ１２、及びＸ１３を、コアードワイヤーの形状に作製した。シース及びパウダー組成は、コーティング構造全体に亘って均質なスプラット化学構造が可能なように設定された。Ｘ１１、Ｘ１２、及びＸ１３の３つのワイヤー全ての場合において、コアードワイヤーを形成するために、３０４ステンレス鋼シースが用いられた。３０４ＳＳ合金は多くのニッケル内容物を有しており、よって、もし、パウダー成分においてコアードワイヤーのニッケル内容物が全体的に存在するのでなければ、ニッケル内容物は、コーティングを作り上げるスプラット全体に亘ってより均質に分散されている。パウダー成分からの全てのＮｉ合金で作製された、合金Ｘ１０についてのスプラット化学構造におけるニッケル分散と比較したときに、この設計方法は実現され得る。表２に示されるように、合金Ｘ１０は、コーティング中の平均Ｎｉ含量が比較的高い一方で、スプラット中の実際のＮｉ含量は、大きく変化する。スプラット中で見られる最少Ｎｉ含量は３重量％であり、これは、本開示の熱力学的基準を用いると、磁性相構造を示すであろう。しかしながら、Ｘ１１コーティングは、照会（ｑｕｅｒｉｅｄ）スプラット中で、Ｎｉ含量の変化が少なく、より高い最低ニッケル濃度を示す。これにより、実際は、全てのスプラットは非磁性であり、可読性に悪影響を与えないことが示された。
【０１３２】
いくつかの実施態様においては、最少ニッケル含量がコアードワイヤーの構成に用いられるシースに存在する製品が開示されている。いくつかの実施態様においては、最少ニッケル含量は１重量％（又は、約１重量％）であり得る。いくつかの実施態様においては、最少ニッケル含量は５重量％（又は、約５重量％）であり得る。いくつかの実施態様においては、最少ニッケル含量は８重量％（又は、約８重量％）であり得る。いくつかの実施態様においては、シースは、３００シリーズステンレス鋼合金であり得る。いくつかの実施態様においては、シースは、３０４ステンレス鋼であり得る。
【０１３３】
【表１３】
2019513083.tif 000015
【０１３４】
表１３には、コーティングは化学組成において均質であることが示されている。もし、３０４ＳＳストリップがコアードワイヤーを作製するために用いられるのならば、均質なコーティングが確保され得る。もし、コーティング化学組成が均質でないならば、コーティングにおけるいくつかのスプラットは磁性でないかもしれず、コーティングは読取が可能でないかもしれない。例えば、もし、コーティングが非常に非均質ならば、このことにより、結果として生じる事実上低いニッケル含量のいくつかのスプラットは、磁性であるという結果が齎される。
【０１３５】
スプラットにおいてＮｉがより均質に分散する結果となり、目標のニッケル含量よりも低いためにオーステナイト系でないスプラットの頻度が制限されるので、Ｘ１１、Ｘ１２、及びＸ１３についての製造技術は有利となり得る。Ｘ１１、Ｘ１２、及びＸ１３ワイヤーについての特定の製造処方を表１４に示す。全ての場合において、３０４ＳＳストリップを用いている。残りの成分によって、コアードワイヤーの作製に用いられたパウダーの混合物が特定される。パウダー成分は、総パウダー混合物に対する割合（％）で規定されている。しかしながら、実際のところは、残りの部分を作り上げるシースを有するコアードワイヤーの総重量分率によって、総パウダー混合物は、２０％〜４０％を占めている。
【０１３６】
【表１４】
2019513083.tif 000016
【０１３７】
（実施例７）
本開示の全ての性能基準を実証するために、Ｘ１１、Ｘ１２、及びＸ１３ワイヤーをサンプルプレートに溶射した。サンプルプレートへの溶射は、約５ミル、約１０ミル、約１５ミル、約３０ミル、及び約５０ミルの種々の名目上の厚さとなるように行われた。各コーティング厚さについて２セットを析出させた。これらのプレートへの溶射の目的は、溶射されたままの状態及び各種温度に熱処理された後のコーティングの可読性を決定することであった。まず、溶射されたままの状態でコーティングの読取が可能であるかを検証した。その後、コーティングを、５００℃の外気炉内に置き、この温度で２４時間放置した。コーティングを、１℃／ｓ以下のゆっくりとした速度で冷却し、炉を停止し、炉内に残して完了した。コーティングは、亜臨界のボイラー壁温度を表す温度での曝露後に、読取が可能であることが検証された。その後、コーティングを、８００℃の外気炉内に置き、２４時間放置した。８００℃は、臨界又は超臨界のボイラー壁温度を表し、また、この合金及び全ての既知の鋼合金についてのフェライト−オーステナイト転移温度よりも高い。このように、８００℃は、その温度で２４時間に亘って保持されたときに相平衡が達成され得る温度を表している。試験片を再度ゆっくりと冷却し、可読性を再度測定した。この試験の結果を以下の表１５に示す。これらの結果より、全ての３種のワイヤーは、本開示の定義における「完全可読性」であることが示される。
【０１３８】
【表１５】
2019513083.tif 000017
【０１３９】
「完全可読性」は、図９において実証されている。図９において、ｙ軸にＥｌｃｏｍｅｔｅｒでの読取値を、ｘ軸にマイクロメーターでの読取値を示す。この特別な実験において、Ｅｌｃｏｍｅｔｅｒは、溶射されたままの５０ミル試験片に較正された。その後、較正されたＥｌｃｏｍｅｔｅｒを、溶射されたままの全ての試験片及び５００℃又は８００℃で熱処理された全ての試験片のコーティング厚さの正確な測定に用いた。
【０１４０】
（実施例８）
コーティングの耐浸食性を評価するために、Ｘ１１を追加試験に供した。ＡＳＴＭ  Ｇ７６試験説明書にしたがって、コーティングの２インチ×２インチのセクションを、６００℃に昇温させてサンドで打ち抜いた。これらの全容は、ここに参考として組み込まれている。試験の詳細は、以下のとおりである。
衝突角度３０°
試験温度６００℃
Ｏｔｔａｗａ５０／７０シリカサンド
使用サンド量１５００ｇ
気流圧力３５ｐｓｉ
Ｘ１１合金は８０ｍｇの体積損失量を示し、これは、高温での浸食に対する高い耐性を実証している。
【０１４１】
（実施例９）
高温へ温度上昇させた曝露後の室温微細構造を評価する熱力学的パラメータを発展させるために、綿密な実験が行われた。本開示の合金は全て、熱力学的モデルの存在下、室温で、主にフェライト微細構造を有することは、高く評価されるべきである。しかしながら、広範囲に及ぶ実験により、オーステナイト相は室温で維持され得ることが公開となった。読取の現象を理解するために、合金Ｘ３を種々の熱処理に曝露させ、可読性を評価した。４００℃での曝露後、合金は可読性を維持しており、約５００℃で、合金は非可読性へと転移し始めることが決定付けられた。この試験を通じて、５００℃は、原子がそれ自身を熱力学的に好都合な相へと再配列するのに必要とされる熱エネルギーを供給するのに充分な高い温度であると決定付けられた。このように、室温での相構造を決定付けるために調査した５００℃で熱力学的に安定な相の総計は、その非自明的な使用が開発された。
【０１４２】
（実施例１０）
合金Ｘ１１を一連の追加試験に供した。合金Ｘ１１の対象アプリケーションの１つは、ボイラーに対する耐摩耗性コーティングとしての使用である。したがって、コーティングが、数ヶ月又は数年といった長期間に亘って高温で機能することは有利である。よって、合金Ｘ１１は、８００℃で、２４時間、４８時間、７２時間、及び９６時間の種々の時間に亘って熱処理された。微細構造的に、又は、性能的視点から、曝露時間の増長に応じて何らかの傾向が観察され得るかどうかを決定付けるために、各コーティングサンプルを分析した。２４時間に亘って曝露されたコーティングと、より長時間に亘って曝露されたコーティングとの間で、微細構造的評価の差異はなかった。さらに、各コーティングについて、コーティング密着性を試験した。コーティングは、曝露時間とは無関係に、少なくとも６０００ｐｓｉの密着強度を維持していることが示された。
【０１４３】
＜溶射設計方法＞
いくつかの実施態様においては、合金は、種々の供給原料材料を共に配合して形成されてよく、これらの材料は、炉床炉中で融解し、インゴット状に形成されてよい。インゴットは、１回又は複数回に亘って、再融解し、反転させられ得る。これにより、インゴットの均質性が上昇する。
【０１４４】
生産された各インゴットについて、微細構造、硬度、及び透磁率を調べて評価した。インゴットは、非磁性となるように設計された。そして、１．０１未満の透磁率を有している。代々の各インゴットにおいて、組成の漸進的な変化があり、最終的な合金が導かれた。
【０１４５】
湿式研磨のこぎりを用いて各合金を切断し、光学顕微鏡を用いてその横断面を分析した。理想的な微細構造は、溶射された材料の高密度のコーティングのみを残すスプラット間に、僅かな酸化物又は孔を有する。多孔性が高いと、コーティング密着力は弱くなり、腐食媒体がコーティングを通じて浸透し、基材を攻撃するための通路を提供することになる。本開示の１つの実施態様の微細構造は、図４に示されている。
【０１４６】
合金にＡｌ及びＮｉを添加することにより、材料の「溶射性」が上昇する。
【０１４７】
透磁率の測定は、Ｓｅｖｅｒｎ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ社製のＬｏｗ−Ｍｕ透過率テスターを用いて実行された。既知の透磁率を有する参考基準をテスター内に置く。テスターは、この参考基準及び回転磁石で構成される。磁石は、テスターの側面から参考基準の反対側へと伸びている。磁石の先端は、インゴットの表面に接触している。もし、磁石がインゴットに付着しないのならば、透磁率は、用いた参考基準の透磁率よりも低い。
【０１４８】
鋼基板をグリットブラストしてオイル又は汚れを拭き取り、一方また、コーティングを適用するための均一な表面を供給することによって、溶射プロセスを開始する。以下の溶射条件で溶射することによって、２０ミル及び６０ミルの厚さのコーティングが析出する。
３２Ｖ
２００Ａ
溶射距離５〜７インチ
２〜３．５ミル／ｐａｓｓ
噴霧圧力８５ｐｓｉ
【０１４９】
エポキシを用い、１０ｍｍの試験ドリーを基材に接着させることにより、コーティング密着力を試験する。Ｐｏｓｉｔｅｓｔ  ＡＴ−Ａ密着力テスターを用い、張力を掛けてドリーを引く。各コーティングについて最低３回試験を行い、結果の平均を求めた。また、コーティング不良のモードについて着目すると、密着モード（コーティングが基材を完全に外す）、密着損失モード（基材を外すことなく、コーティングそれ自身が機能しなくなる）、又は、密着及び密着損失の双方を示す混合モードである。
【０１５０】
＜特性＞
本開示の合金で厚さ２０ミルのコーティングが形成されたプレートは、１００００ｐｓｉを超える平均コーティング密着力値を有した。ある１つの合金の実施態様において、電磁式膜厚計にて測定した厚さは、±０．００１インチの精度であり、２つ目の実施態様においては、厚さの精度は±０．０００７５であり、充分に低い磁性干渉の良好な可読性が実証されている。
【０１５１】
ある１つの合金の実施態様の、インゴット形状での透磁率は、１．０１未満と測定された。
【０１５２】
本開示の合金で厚さ６０ミルのコーティングが形成されたプレートの、ＡＳＴＭ  Ｇ６５  Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ  Ｂにしたがった摩耗損失量は、１つの実施態様では１．１９ｇであり、別の実施態様では１．１３ｇであった。
【０１５３】
＜組成＞
以下の表１６及び表１７に、コアードワイヤーの特定組成と、これらの組成について、ここに開示された基準を満足する特性とを列挙する。表１６及び表１７において、１〜４は以下のとおりである。
１）ＦＣＣ−ＢＣＣ転移温度（Ｋ）
２）硬質相の合計（モル％）
３）５００℃での磁性相の合計（体積％）
４）溶質元素含量（重量％）
【０１５４】
【表１６】
2019513083.tif 000018
【表１７】
2019513083.tif 000019
【表１８】
2019513083.tif 000020
【表１９】
2019513083.tif 000021
【表２０】
2019513083.tif 000022
【表２１】
2019513083.tif 000023
【表２２】
2019513083.tif 000024
【表２３】
2019513083.tif 000025
【表２４】
2019513083.tif 000026
【表２５】
2019513083.tif 000027
【表２６】
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【表２７】
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【表２８】
2019513083.tif 000030
【表２９】
2019513083.tif 000031
【表３０】
2019513083.tif 000032
【表３１】
2019513083.tif 000033
【表３２】
2019513083.tif 000034
【表３３】
2019513083.tif 000035
【表３４】
2019513083.tif 000036
【表３５】
2019513083.tif 000037
【表３６】
2019513083.tif 000038
【表３７】
2019513083.tif 000039
【表３８】
2019513083.tif 000040
【表３９】
2019513083.tif 000041
【表４０】
2019513083.tif 000042
【０１５５】
したがって、前記表１６に示すように、熱ワイヤーは、Ｆｅを含み、以下の組成範囲（重量％）であり得る。
Ａｌ：１．９（又は、約１．９）
Ｃ：３〜６（又は、約３〜約６）
Ｃｒ：６〜２４（又は、約６〜約２４）
Ｍｎ：１（又は、約１）
Ｓｉ：０．３１（又は、約０．３１）
Ｖ：０〜１０（又は、約０〜約１０）
【０１５６】
さらに、熱ワイヤー組成は、以下の熱力学的基準範囲であり得る。
ＦＣＣ−ＢＣＣ転移温度（Ｋ）：８００〜９５０（又は、約８００〜約９５０）
硬質相の合計（モル％）：３０．０〜６５．３（又は、約３０．０〜約６５．３）
５００℃での磁性相の合計（体積％）：２５．２〜４９．７（又は、約２５．２〜約４９．７）
溶質元素含量（重量％）：３５〜３８（又は、約３５〜約３８）
【０１５７】
【表４１】
2019513083.tif 000043
【表４２】
2019513083.tif 000044
【表４３】
2019513083.tif 000045
【表４４】
2019513083.tif 000046
【表４５】
2019513083.tif 000047
【表４６】
2019513083.tif 000048
【表４７】
2019513083.tif 000049
【表４８】
2019513083.tif 000050
【表４９】
2019513083.tif 000051
【表５０】
2019513083.tif 000052
【表５１】
2019513083.tif 000053
【表５２】
2019513083.tif 000054
【表５３】
2019513083.tif 000055
【表５４】
2019513083.tif 000056
【表５５】
2019513083.tif 000057
【表５６】
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【表５７】
2019513083.tif 000059
【表５８】
2019513083.tif 000060
【表５９】
2019513083.tif 000061
【表６０】
2019513083.tif 000062
【表６１】
2019513083.tif 000063
【表６２】
2019513083.tif 000064
【表６３】
2019513083.tif 000065
【表６４】
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【表６５】
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【表６６】
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【表６７】
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【表６８】
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【表６９】
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【表７０】
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【表７１】
2019513083.tif 000073
【０１５８】
したがって、前記表１７に示すように、熱ワイヤーは、Ｆｅを含み、以下の組成範囲（重量％）であり得る。
Ｂ：０〜５（又は、約０〜約５）
Ｃ：０〜５（又は、約０〜約５）
Ｃｒ：０〜１３（又は、約０〜約１３）
Ｍｎ：０〜１２（又は、約０〜約１２）
Ｍｏ：０〜１２（又は、約０〜約１２）
Ｎｂ：０〜１５（又は、約０〜約１５）
Ｎｉ：４〜１９（又は、約４〜約１９）
Ｓｉ：０〜３（又は、約０〜約３）
【０１５９】
さらに、熱ワイヤー組成は、以下の熱力学的基準範囲であり得る。
ＦＣＣ−ＢＣＣ転移温度（Ｋ）：５００〜９００（又は、約５００〜約９００）
硬質相の合計（モル％）：３０〜９９（又は、約３０〜約９９）
５００℃での磁性相の合計（体積％）：０〜５０（又は、約０〜約５０）
溶質元素含量（重量％）：１３．４〜約４２．０（又は、約１３．４〜約４２．０）
【０１６０】
本開示の合金は、前記元素成分を、合計１００重量％まで組み入れることができる。いくつかの実施態様においては、合金は、前記指定の元素を含んでいてもよく、前記指定の元素に限定されていてもよく、本質的に前記指定の元素から構成されていてもよい。いくつかの実施態様においては、合金は、２重量％以下の混じり物を含んでいてもよい。該混じり物は、製造プロセスにおいて導入される、供給原料成分に含有されていることに起因する、合金中に含有されていてもよい元素又は組成物として理解されてよい。
【０１６１】
前記複数の表で記載の全ての組成において定義されるＦｅ含量は、前記のとおり、組成の残部であればよいか、又はその代わりに、該組成の残部は、Ｆｅ及び他の元素からなればよい。いくつかの実施態様においては、該残部は、本質的にＦｅからなればよく、付随的な混じり物を含んでいてもよい。いくつかの実施態様においては、組成は少なくとも６０重量％のＦｅ（又は、少なくとも約６０重量％のＦｅ）を有することができる。いくつかの実施態様においては、組成は６０重量％〜８０重量％のＦｅ（又は、約６０重量％〜約８０重量％のＦｅ）を有することができる。
【０１６２】
本開示の合金の実施態様は、１／１６インチの直径のコアードワイヤーの形状でこの合金を製造するときに、理にかなった製造公差を生じる元素範囲によって説明され得る。
【０１６３】
前述の組成の全てについて、いくつかの実施態様においては、組成はコアードワイヤーのためのものであり、外部シースと該外部シース内のパウダーとの両方を含むことができる。
【０１６４】
いくつかの実施態様においては、本開示の合金は読取が可能であり得る。いくつかの実施態様においては、本開示の合金は、完全に読取が可能であり得る。
【０１６５】
＜使用のためのアプリケーション及びプロセス＞
本件に開示の合金の実施態様は、各種アプリケーション及び工業において使用され得る。制限なしで、使用アプリケーションの例がいくつか挙げられる。
【０１６６】
採掘アプリケーションには、以下の部品と、以下の部品のためのコーティングとが含まれる。該部品とは、スラリーパイプライン用の耐摩耗性スリーブ及び／又は耐摩耗性ハードフェーシング（硬化肉盛）；ポンプハウジング、又は羽根車、又は泥水ポンプ部品用のハードフェーシングを含む泥水ポンプ部品；シュートブロック、又はシュートブロックのハードフェーシングを含む給鉱シュート部品；限定はされないが、ロータリーブレーカースクリーン、バナナスクリーン、及びシェーカースクリーンを含むセパレーションスクリーン；自生粉砕ミル及び半自生粉砕ミル用のライナー；グランド係合ツール、及びグランド係合ツール用のハードフェーシング；ドリルビット及びドリルビットインサート；バケツ及びダンプトラックライナー用の摩耗プレート；ヒールブロック、及び採鉱ショベル上のヒールブロック用のハードフェーシング；グレイダーブレード、及びグレイダーブレード用のハードフェーシング；スタッカリクレーマ；整粒クラッシャ；採鉱部品及び他の粉砕部品用の一般的な摩耗パッケージである。
【０１６７】
開始段階のオイル及びガスアプリケーションには、以下の部品と、以下の部品のためのコーティングとが含まれる。該部品とは、ダウンホールケーシング；ドリルパイプ、及びハードバンディングを含むドリルパイプ用のコーティング；泥水マネージメント部品；泥水モーター；水圧破砕ポンプスリーブ；水圧破砕羽根車；水圧破砕ブレンダーポンプ；停止カラー；ドリルビット、及びドリルビット部品；方向掘削装置、及び安定化装置と中心化装置とを含む方向掘削装置用のコーティング；噴出防止装置、並びに噴出防止装置、及びシェアー・ラムを含む噴出防止装置部品用のコーティング；油田管、及び油田管用のコーティングである。
【０１６８】
終了段階のオイル及びガスアプリケーションには、以下の部品と、以下の部品のためのコーティングとが含まれる。該部品とは、プロセス容器、及び蒸気発生装置を含むプロセス容器用のコーティング；アミン容器；蒸留塔；サイクロン；触媒クラッカー；一般的な精製配管；絶縁保護下でのコロージョン；硫黄回収装置；対流型フード；酸性ストリッパーライン；スクラバ；炭化水素ドラム；並びに他の精製装置及び容器である。
【０１６９】
パルプ及び紙アプリケーションには、以下の部品と、以下の部品のためのコーティングとが含まれる。該部品とは、ヤンキードライヤー及び他のドライヤーを含む抄紙機に用いられるロール；カレンダーロール；マシンロール；プレスロール；ダイジェスター；パルプミキサー；パルパー；ポンプ；ボイラー；シュレッダー；ティッシュマシン；ロールベールハンドリングマシン；ドクターブレード；蒸発器；パルプミル；ヘッドボックス；ワイヤー部；プレス部；ＭＧシリンダ；ポープリール；巻き取り機；真空ポンプ；デフレーカー；並びに他のパルプ及び紙に係る装置である。
【０１７０】
発電アプリケーションには、以下の部品と、以下の部品のためのコーティングとが含まれる。該部品とは、ボイラーチューブ；集塵器；火室；タービン；発生器；冷却塔；コンデンサー；シュート及び槽；オーガー；バグハウス；ダクト；ＩＤファン；石炭配管；並びに他の発電に係る部品である。
【０１７１】
農業アプリケーションには、以下の部品と、以下の部品のためのコーティングとが含まれる。該部品とは、シュート；ベースカッターブレイド；槽；第１ファンブレード；第２ファンブレード；オーガー；及び他の農業アプリケーションである。
【０１７２】
建築アプリケーションには、以下の部品と、以下の部品のためのコーティングとが含まれる。該部品とは、セメントシュート；セメント配管；バグハウス；混合装置；及び他の建築アプリケーションである。
【０１７３】
機械要素アプリケーションには、以下の部品と、以下の部品のためのコーティングとが含まれる。該部品とは、シャフトジャーナル；ペーパーロール；ギアボックス；ドライブローラー；羽根車；一般的な開墾及び寸法復元アプリケーション；並びに他の機械要素アプリケーションである。
【０１７４】
鋼アプリケーションには、以下の部品と、以下の部品のためのコーティングとが含まれる。該部品とは、コールドローリングミル；ホットローリングミル；ワイヤーロッドミル；溶融亜鉛メッキ（ガルバナイジング（ｇａｌｖａｎｉｚｉｎｇ））ライン；継続酸洗ライン；連続キャスティングロール及び他の鋼ミルロール；並びに他の鋼アプリケーションである。
【０１７５】
本件に記載の合金は、種々の技術で効果的に、製造され得る、及び／又は、沈殿し得る。制限なしで、プロセスの例がいくつか挙げられる。
【０１７６】
溶射プロセスには、ツインワイヤーアーク、スプレー、高速アーク溶射、ガス式溶射等のワイヤー供給原料を用いるプロセスと、高速酸素溶射、高速エア溶射、プラズマ溶射、爆発ガン溶射、コールドスプレー等のパウダー供給原料を用いるプロセスとが含まれる。ワイヤー供給原料は、金属コアワイヤー、ソリッドワイヤー、又はフラックスコアワイヤーの形状であり得る。パウダー供給原料は、単独均質合金、又は共に融解したときに所望の化学構成となる複合合金パウダーの組み合わせであり得る。
【０１７７】
溶接プロセスには、制限されないが、金属不活性ガス（ＭＩＧ）溶接、タングステン不活性ガス（ＴＩＧ）溶接、アーク溶接、サブマージアーク溶接、オープンアーク溶接、バルク溶接、レーザークラッディングを含むワイヤー供給原料を用いるプロセスと、制限されないが、レーザークラッディング及びプラズマ移行アーク溶接を含むパウダー供給原料を用いるプロセスとが含まれる。ワイヤー供給原料は、金属コアワイヤー、ソリッドワイヤー、又はフラックスコアワイヤーの形状であり得る。パウダー供給原料は、単独均質合金、又は共に融解したときに所望の化学構成となる複合合金パウダーの組み合わせであり得る。
【０１７８】
キャスティングプロセスには、制限されないが、砂型キャスティング、永久鋳型キャスティング、チルキャスティング、インベスティメントキャスティング、消失性キャスティング、ダイキャスティング、遠心キャスティング、ガラスキャスティング、スリップキャスティングを含む、鋳鉄を製造するのに代表的なプロセスと、連続キャスティングプロセスを含む、錬鋼物を製造するのに代表的なプロセスとが含まれる。
【０１７９】
ポストプロセス技術には、制限されないが、圧延、鍛冶、浸炭、チッ化、浸炭チッ化等の表面処理、制限されないが、オーステナイト化、正常化、アニール化等の熱処理、応力除去、焼戻し、エイジング、焼入れ、低温処理、炎焼入れ、誘導加熱焼入れ、差別焼入れ、肌焼入れ、脱炭化、機械加工、摩砕、冷間加工、加工硬化、及び溶接が含まれる。
【０１８０】
先の記載から、発明に値する溶射プロダクト及び使用方法が開示されていることが分かるであろう。数種の成分、技術及び側面が、ある程度の特別性を伴って記載されているが、ここでは、本開示の精神及び範囲を超えない範囲で、特定のデザイン、構成、及び形態における多くの変更を、先の記載に加えることができる。
【０１８１】
別々に実装することに関連して本開示に記載されたある特定の特徴はまた、単独の実装を組み合わせた状態で、実装に供され得る。逆に、単独で実装することに関連して記載された種々の特徴はまた、複合的な実装で別々に、又はいずれかの適したサブコンビネーションの状態で、実装に供され得る。さらに、特徴は、ある特定の組み合わせにおいて作用すると上述されているかもしれないが、いくつかの場合、請求された組み合わせからの１つ又はそれ以上の特徴を、該組み合わせから切り離すことができ、該組み合わせは、いずれかのサブコンビネーションとして、又はいずれかのサブコンビネーションの変形として請求されてもよい。
【０１８２】
さらに方法は、特定の順序で、図面に描かれているか、又は明細書に記載されているかもしれないが、望ましい結果を得るために、このような方法は、示された特定の順序、又は連続した順序で採用される必要がなく、全ての方法が採用される必要もない。描かれていないか、又は記載されていない他の方法を、例示した方法及びプロセスに組み込むことができる。例えば、１つ又はそれ以上の追加の方法を、記載した方法のいずれかの、前に、後で、同時に、又は間で採用することができる。さらに、他の実装において、これらの方法は再編成又は再整理されてもよい。また、前記実装における種々のシステム部品の分離は、全ての実装において必要とされるものである、と理解されるべきではない。記載された部品及びシステムは一般的に、単一の製品において一緒に合体されるか、又は複合的な製品へと包括されることが可能である、と理解されるべきである。加えて、他の実装が本開示の範囲内に含まれる。
【０１８３】
特に言及しない限り、又は文脈中で用いられているとおりであると理解される限り、例えば「〜できる（し得る）（ｃａｎ）」、「〜できる（し得る）（ｃｏｕｌｄ）」、「〜して（も）よい（ｍｉｇｈｔ）」、又は「〜して（も）よい（ｍａｙ）」といった条件的な用語は、一般的に、ある特定の実施態様が、ある特徴、要素、及び／又はステップを含むか、もしくは含まないことを伝える、ということを目的としている。よって、このような条件的な用語は、一般的に、特徴、要素、及び／又はステップが多少なりとも１つ又はそれ以上の実施態様のために必要とされていると暗示する、ということを目的とはしていない。
【０１８４】
特に言及しない限り、又は文脈中で用いられているとおりであると理解される限り、例えば「Ｘ、Ｙ、及びＺの少なくとも１つ（ａｔ  ｌｅａｓｔ  ｏｎｅ  ｏｆ  Ｘ，Ｙ，ａｎｄ  Ｚ）」といった表現の結合した用語は、一般的に、ある項目、言葉等が、Ｘ、Ｙ、又はＺであってよいことを伝える、ということを目的としている。よって、このような結合した用語は、一般的に、ある特定の実施態様が、Ｘの少なくとも１つ、Ｙの少なくとも１つ、及びＺの少なくとも１つの存在を必要としていると暗示する、ということを目的とはしていない。
【０１８５】
ここで用いられる、例えば「ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ（およそ）」、「ａｂｏｕｔ（約）」、「ｇｅｎｅｒａｌｌｙ（一般的に）」、及び「ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ（実質的に）」といった程度を示す用語は、まだ所望の機能を発揮するか又は所望の結果を達成させる、提示した体積、量、又は特徴に近い体積、量、又は特徴を示す。例えば「ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ（およそ）」、「ａｂｏｕｔ（約）」、「ｇｅｎｅｒａｌｌｙ（一般的に）」、及び「ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ（実質的に）」という用語は、提示した値の１０％以下、５％以下、１％以下、ｃ％以下、及び０．０１％以下の範囲内にある値をいう。もし提示した値が０（例えば、値なし、値を有しない）であれば、新しく定めた前記範囲は、特定の範囲となることができ、特定体積％の範囲内には入らない。例えば、提示した値の１０ｗ／ｖ％以下、５ｗ／ｖ％以下、１ｗ／ｖ％以下、０．１ｗ／ｖ％以下、０．０１ｗ／ｖ％以下の範囲内である。
【０１８６】
いくつかの実施態様が、添付の図面に関連して記載されている。図面は一定のスケールで描かれているが、示されている以外の寸法及び比率は、熟考され、開示した発明の範囲内にあるので、このスケールには制限がない。距離、角度等は、単なる一例であり、例示されたデバイスの実際の寸法及びレイアウトに対して正確な関係を有する必要はない。構成要素の追加、削除、及び／又は再配列が可能である。さらに、種々の実施態様と関連している、いずれかの特別な特徴、側面、方法、特性、特徴、品質、特質、要素等の本開示は、ここで説明する全ての他の実施態様において使用され得る。加えて、ここに開示のいずれかの方法は、列挙されたステップを遂行するのに適したいずれかのデバイスを用いて実行される、ことが認められる。
【０１８７】
多くの実施態様及びその変更が詳細に記載されているが、他の実施態様及びそれを用いる方法が、当業者に明らかになるであろう。したがって、種々の応用、修飾、材料、及び置換は、特有で発明となり得る本開示及び請求項の範囲から逸脱することなく、同等となり得る。
【図１】
2019513083.tif 000074
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2019513083.tif 000081
【図９】
2019513083.tif 000082
【図１０】
2019513083.tif 000083
【図１１】
2019513083.tif 000084
【図１２】
2019513083.tif 000085
【国際調査報告】
2019513083.tif 000086