(57)【要約】  本発明はサーメット粉末、サーメット粉末の製造方法、並びに前記サーメット粉末を、表面被覆のために、また溶射粉末として用いる使用に関する。本発明はさらに、サーメット粉末を溶射することによって被覆を施与する工程を有する、被覆された部材の製造方法、また前記製造方法により被覆された部材に関する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）１種以上の硬質物質５０〜９０質量％、及び
ｂ）マトリックス金属組成物１０〜５０質量％、
を含有するサーメット粉末において、
ここで質量の記載は、前記サーメット粉末の全質量に対するものであり、
前記マトリックス金属組成物が、以下の金属ｉ）〜ｉｖ）：
ｉ）鉄及びニッケル４０〜７５質量％、
ｉｉ）クロム１８〜３５質量％、
ｉｉｉ）モリブデン３〜２０質量％、
ｉｖ）銅０．５〜４質量％、
を含有し、
前記金属ｉ）〜ｉｖ）の質量の記載はそれぞれ、前記マトリックス金属組成物の全質量に対するものであり、
鉄の、ニッケルに対する質量比が、３：１〜１：３の範囲であることを特徴とする、前記サーメット粉末。
【請求項２】
前記マトリックス金属組成物がさらに、
ｖ）コバルト
を、前記マトリックス金属組成物の全質量に対して、好適には最大１０質量％の量で含有することを特徴とする、請求項１に記載のサーメット粉末。
【請求項３】
前記マトリックス金属組成物がさらに、
ｖｉ）変性剤、好適には、Ａｌ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｖ、Ｓｉ、Ｗ、及びこれらの任意の混合物から成る群から選択される変性剤
を含有することを特徴とする、請求項１又は２に記載のサーメット粉末。
【請求項４】
前記変性剤が、前記マトリックス金属組成物の全質量に対して最大５質量％の量で存在する、請求項３に記載のサーメット粉末。
【請求項５】
前記マトリックス金属組成物が、実質的に以下の成分ｉ）〜ｖｉ）：
ｉ）鉄及びニッケル４０〜７５質量％、
ｉｉ）クロム１８〜３５質量％、
ｉｉｉ）モリブデン３〜２０質量％、
ｉｖ）銅０．５〜４質量％、
ｖ）任意で、コバルト最大１０質量％、
ｖｉ）任意で、１種以上の変性剤最大５質量％、
から成り、
前記金属ｉ）〜ｖｉ）の質量の記載はそれぞれ、前記マトリックス金属組成物の全質量に対するものであり、
鉄の、ニッケルに対する質量比が、３：１〜１：３の範囲であることを特徴とする、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】
前記マトリックス金属組成物が、鉄を１５〜５０質量％、好適には２０〜４５質量％含有することを特徴とする、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】
前記マトリックス金属組成物が、ニッケルを１５〜５０質量％、好適には２０〜４５質量％含有することを特徴とする、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】
前記マトリックス金属組成物が、クロムを２０〜３３質量％、好適には２２〜３１質量％含有することを特徴とする、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】
前記マトリックス金属組成物が、モリブデンを４〜１５質量％、好適には５〜１０質量％含有することを特徴とする、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】
前記マトリックス金属組成物が、銅を０．７〜３質量％、好適には０．９〜２．０質量％含有することを特徴とする、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】
前記マトリックス金属組成物における鉄の、ニッケルに対する質量比が、１：２〜２：１、好適には１：１．５〜１．５：１であることを特徴とする、請求項１から１０までのいずれか１項に記載のサーメット粉末。
【請求項１２】
前記硬質物質が金属炭化物であり、好適にはＷＣ、Ｃｒ3Ｃ2、ＶＣ、ＴｉＣ、Ｂ4Ｃ、ＴｉＣＮ、ＳｉＣ、ＴａＣ、ＮｂＣ、Ｍｏ2Ｃ、並びにこれらの混合物からなる群から選択されることを特徴とする、請求項１から１１までのいずれか１項に記載のサーメット粉末。
【請求項１３】
前記硬質物質がＷＣ、及び／又はＣｒ3Ｃ2であることを特徴とする、請求項１２に記載のサーメット粉末。
【請求項１４】
前記粉末の平均粒径が、ASTM C 1070に従って測定して１０〜１００μｍであることを特徴とする、請求項１から１３までのいずれか１項に記載のサーメット粉末。
【請求項１５】
以下の工程ａ）〜ｃ）：
ａ）１種以上の硬質物質粉末を、粉末状マトリックス金属組成物と共に混合又は粉砕する工程、前記粉末状マトリックス金属組成物は、以下の金属ｉ）〜ｉｖ）：
ｉ）鉄及びニッケル４０〜７５質量％、
ｉｉ）クロム１８〜３５質量％、
ｉｉｉ）モリブデン３〜２０質量％、
ｉｖ）銅０．５〜４質量％、
を含有するものであり、
前記金属ｉ）〜ｉｖ）の質量の記載はそれぞれ、前記マトリックス金属組成物の全質量に対するものであり、
鉄の、ニッケルに対する質量比は、３：１〜１：３の範囲であり、
ｂ）粉末混合物を焼結する工程、及び
ｃ）任意で、工程ｂ）で焼結した混合物を粉末化する工程、
を有するサーメット粉末の製造方法。
【請求項１６】
前記焼結を、減圧下、及び／又は保護ガスの存在下、好適には水素、アルゴン、窒素、及びこれらの混合物から成る群から選択される保護ガスの存在下で行うことを特徴とする、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記工程ａ）における混合を、液体に分散させることにより行うことを特徴とする、請求項１５又は１６に記載の方法。
【請求項１８】
液体中での分散による混合の後に、液体の分離を経て、顆粒化工程、好適には噴霧乾燥による顆粒化工程が続くことを特徴とする、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記マトリックス金属組成物として、合金粉末を用いることを特徴とする、請求項１５から１８までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】
請求項１から１４までのいずれか１項に記載のサーメット粉末を、表面被覆に用いる使用。
【請求項２１】
前記表面被覆を、溶射法で行うことを特徴とする、請求項２０に記載の使用。
【請求項２２】
請求項１から１４までのいずれか１項に記載のサーメット粉末を、溶射粉末として用いる使用。
【請求項２３】
請求項１から１４までのいずれか１項に記載のサーメット粉末を溶射することにより、被覆を塗布する工程を有する、被覆された部材の製造方法。
【請求項２４】
請求項２３に記載の方法により得られる、被覆された部材。
【請求項２５】
腐蝕性の環境条件下、特にｐＨ値が７未満で、塩化物塩が存在し得る条件下で、摩耗から保護するための、請求項２４に記載の被覆された部材。
【請求項２６】
前記部材が、酸及び／又は塩化物イオンを含有する媒体と接触する装置の部材であることを特徴とする、請求項２４に記載の被覆された部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サーメット粉末、サーメット粉末の製造方法、サーメット粉末を、表面被覆のための溶射粉末として用いる使用に関する。本発明はさらに、サーメット粉末の溶射による被覆の製造工程を有する、被覆された部材の製造方法、並びに当該製造方法により得られる被覆された部材に関する。
【０００２】
溶射粉末は、基材上に被覆を製造するために使用される。この際に、粉末状粒子が、被覆すべき基材であって、たいていは金属製である基材に向けられている燃焼性の火炎又はプラズマの火炎中に導入される。ここで前記粒子は火炎内で完全に又は部分的に溶融し、基材にぶつかり、その場所で硬化し、硬化した「飛沫」の形で被覆を形成する。溶射により製造される被覆は、最大数ｍｍの層厚で製造できる。溶射粉末はしばしば、耐摩耗性被覆を製造する際に適用される。溶射粉末とは通常、サーメット粉末の下位分類であり、これは硬質物質（最も多いのはカーバイド、例えば炭化タングステン、炭化クロム、及び炭化モリブデン）を含有し、また金属製のマトリックス（例えばコバルト、ニッケル、並びにこれらとクロムとの合金、また時には、鉄含有合金）を含有する。このため、溶射粉末、及び当該粉末から製造される溶射層は、複合材である。
【０００３】
被覆は、中実な材料と同様に、経験的に測定可能な特性によって特徴付けられる。これには、硬度（ビッカース硬度、ブリネル硬度、ロックウェル硬度、及びクヌープ硬度）、耐摩耗性（例えばASTM G65）、キャビテーション耐性、また様々な媒体中での腐蝕性が挙げられる。化学的に攻撃性の環境における耐摩耗性層は多くの場合、酸性条件下で存在しなければならないため（例えば、石油産業、ガス工業、製紙産業、化学工業、及び食品産業、また医薬品工業、しばしば酸素の遮断下で）、溶射材料の選択時における耐蝕性は、ますます重要になっている。これは例えば、酸性の石油又は天然ガスが塩化物又は海水の存在下で輸送される、バルブスプールとピストンシャフトで重要となる。食品工業でも、また化学工業でも、摩耗と腐食が否定的な意味で相乗効果をもたらす場合が多くあり、このため摩耗から保護する被覆の寿命が低下する。
【０００４】
液状の酸性環境における、また塩化物の存在下における溶射層の腐食は、硬質物質と同じ公知の原理により起こる：マトリックス合金が攻撃され、これによりマトリックス金属のイオンが放出されるのである。溶射層の硬質物質は、これにより放出され、溶射層の剥離につながる。トライボロジー的な摩擦が重なることにより、摩擦と腐食の否定的な相乗効果につながる。これによって腐蝕性が高まると、硬質物質とマトリックスとの間の接触腐食につながることがあり、これによりマトリックスは複合材料内で、単独だった時よりも腐食に敏感になる。このことは、硬質金属でも同様に観察される。
【０００５】
上記適用のための溶射層を製造するための溶射粉末としては、様々な材料が確立されており、例えばWC-CoCr 86/10/4、又はWC-CoNiCr 86/9/1/4、WC-Cr3C2-Ni、及びCr3C2-NiCrである。前述の全ては、Ｃｒをマトリックス中に含有する点で共通している。と言うのも、クロムがこれらの耐蝕性を保証するからである。
【０００６】
さらなる材料は、WC-NiMoCrFeCo 85/15であり、これは溶射粉末として市販で得られる（ドイツ国H.C. Starck GmbH社のAmperit（登録商標）529）。このマトリックスは、Hastelloy（登録商標）Cに似た合金から成る。Hastelloy（登録商標）Cは酸性媒体中で用いられれば良好な結果が得られるが、この合金は耐摩耗性に欠ける。しかしながら複合材におけるマトリックス合金として、「溶射粉末」又は「溶射層」は、比較的特性が良くない。
【０００７】
同様のことが、市販で慣用の炭化クロム−ＮｉＣｒ（８０／２０）材料にも当てはまる。この場合も、ＮｉＣｒ（８０／２０）の良好な耐酸性は、炭化クロムを有する溶射粉末に、又はこの粉末から製造される溶射層に移行されない。
【０００８】
Ｆｅベースのマトリックス合金、例えばオーステナイトの特殊鋼（例えば３１６Ｌ）由来のもの、又はDE 10 2006 045 481 B3に記載のFeCrAl70/20/10ベースのものは、酸性媒体中、低いｐＨ値では劣化する。
【０００９】
上記材料は全て、塩酸、硫酸、及びクエン酸中での貯蔵の際に、圧縮された溶射粉末として、これらのうち少なくとも１つの媒体中で脆弱であるか、又は機械的特性値の点で弱い。
【００１０】
そこで本発明の課題は、溶射粉末として適しており、かつ上記３つの媒体中全てにおいて耐性のある被覆をもたらすサーメット粉末を提供することであり、ここで機械的特性値、耐摩耗性、及びキャビテーション耐性、又は塩化物の存在下での耐性が大きく損なわれることは無い。
【００１１】
ここでこの腐食耐性は、現実の条件下ではマトリックス金属の放出という形で特定される。電気化学的な手法（例えばポテンショグラム）では、現実の条件下では持続時間を定量化できないからである。
【００１２】
意外なことに前述の問題は、１種以上の硬質物質と、特定のマトリックス金属組成物とを含有するサーメット粉末によって解決可能なことが判明した。
【００１３】
従って本発明の対象は、
ａ）１種以上の硬質物質５０〜９０質量％、及び
ｂ）マトリックス金属組成物１０〜５０質量％、
を含有するサーメット粉末であり、ここで質量の記載は前記サーメット粉末の総質量に対するものであり、その特徴は、
前記マトリックス金属組成物が、以下の金属ｉ）〜ｉｖ）：
ｉ）鉄及びニッケル４０〜７５質量％、
ｉｉ）クロム１８〜３５質量％、
ｉｉｉ）モリブデン３〜２０質量％、
ｉｖ）銅０．５〜４質量％、
を含有し、
前記金属ｉ）〜ｉｖ）の質量の記載はそれぞれ、前記マトリックス金属組成物の全質量に対するものであり、
鉄の、ニッケルに対する質量比は、３：１〜１：３の範囲であることである。
【００１４】
本発明のサーメット粉末は、溶射粉末として非常に適している。この粉末は、表面被覆のため、特に金属基材の被覆のために使用できる。ここで本発明によるサーメット粉末は、例えば溶射法（例えばプラズマ溶射若しく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、又は塗装溶接（例えばＰＴＡ法）によって、様々な部材に塗布でき、これにより各部材には、所望の表面特性が付与される。
【００１５】
本発明によるサーメット粉末は、１種以上の硬質物質を、それぞれサーメット粉末の全質量に対して、５０〜９０質量％の量で、好適には６０〜８９質量％の量で、特に７０〜８８質量％の量で含有する。本発明によるサーメット粉末は、通常の硬質物質を有することができる。しかしながら硬質物質として好ましいのは金属炭化物であり、ＷＣ、Ｃｒ3Ｃ2、ＶＣ、ＴｉＣ、Ｂ4Ｃ、ＴｉＣＮ、ＳｉＣ、ＴａＣ、ＮｂＣ、Ｍｏ2Ｃ、及びこれらの混合物から成る群から選択されるものが特に好ましい。
【００１６】
特に好ましい硬質物質は、ＷＣ及び／又はＣｒ3Ｃ2である。
【００１７】
本発明によるサーメット粉末のさらなる重要な成分は、マトリックス金属組成物であり、これはそれぞれサーメット粉末の全質量に対して、１０〜５０質量％の量、好適には１１〜４０質量％の量、特に１２〜３０質量％の量で存在する。マトリックス金属組成物は、本発明によるサーメット粉末の優れた特性にとって重要である。
【００１８】
よって本発明のさらなる対象は、以下の金属ｉ）〜ｉｖ）：
ｉ）鉄及びニッケル４０〜７５質量％、
ｉｉ）クロム１８〜３５質量％、
ｉｉｉ）モリブデン３〜２０質量％、
ｉｖ）銅０．５〜４質量％、
を含有するマトリックス組成物を、サーメット粉末の製造に用いる使用であり、
前記金属ｉ）〜ｉｖ）の質量の記載はそれぞれ、前記マトリックス金属組成物の全質量に対するものであり、
鉄の、ニッケルに対する質量比は、３：１〜１：３の範囲である。
【００１９】
マトリックス金属組成物は好ましい態様においてさらなる金属として、
ｖ）コバルトを、前記マトリックス金属組成物の全質量に対して、特に最大１０質量％含有する。
【００２０】
さらに、マトリックス金属組成物は
ｖｉ）変性剤、特にＡｌ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｖ、Ｓｉ、Ｗ、及びこれらの任意の混合物を含有する。
【００２１】
ここで変性剤は通常、マトリックス金属組成物の全質量に対して最大５質量％の量で存在する。
【００２２】
本発明の特定の実施態様では、本発明により使用されるべきマトリックス金属組成物が、実質的に以下の成分ｉ）〜ｖｉ）：
ｉ）鉄及びニッケル４０〜７５質量％、
ｉｉ）クロム１８〜３５質量％、
ｉｉｉ）モリブデン３〜２０質量％、
ｉｖ）銅０．５〜４質量％、
ｖ）任意で、コバルト最大１０質量％、
ｖｉ）任意で、１種以上の変性剤最大５質量％、
から成り、
前記金属ｉ）〜ｖｉ）の質量の記載はそれぞれ、前記マトリックス金属組成物の全質量に対するものであり、
鉄の、ニッケルに対する質量比は、３：１〜１：３の範囲である。
【００２３】
優れた特性は、鉄を１５〜５０質量％、好適には２０〜４５質量％含有するマトリックス金属組成物によって得られる。
【００２４】
さらに好ましくは、マトリックス金属組成物が、ニッケルを１５〜５０質量％、さらに好ましくは２０〜４５質量％含有する。
【００２５】
クロム、モリブデン、及び銅がマトリックス金属組成物中に存在することもまた、サーメット粉末又は当該粉末から製造される表面被覆の優れた特性を得るために、重要な役割を果たしている。
【００２６】
マトリックス金属組成物は好適には、クロムを２０〜３３質量％、さらに好適には２０〜３１質量％含有する。
【００２７】
さらに好ましい実施態様において、マトリックス金属組成物は、モリブデンを４〜１５質量％、特に５〜１０質量％含有する。
【００２８】
特にまた、特定の鉄−ニッケル比との相互作用においても、銅の割合は、腐食特性の点で重要な役割を果たす。腐食性に関する優れた結果は、銅を好適には０．７〜３質量％、特に０．９〜２．０質量％含有する金属組成物によって得られた。
【００２９】
同様に、マトリックス金属組成物中における鉄のニッケルに対する質量比は、本発明によるサーメット粉末の耐蝕性に貢献する。
【００３０】
好ましくは、マトリックス金属組成物中における鉄のニッケルに対する質量比は、１：２〜２：１、さらに好ましくは１：１．５〜１．５：１である。
【００３１】
本発明によるサーメット粉末は好適には、加熱サーメット粉末として使用する。ここでは特定の粒径が、特に適切であることが判明している。好ましい実施態様では、本発明によるサーメット粉末は、ASTM C1070準拠のレーザー回折によって測定した平均粒径が、１０〜１００μｍである。
【００３２】
本発明のさらなる対象は、本発明によるサーメット粉末の製造方法である。
【００３３】
従って、さらなる実施態様において本発明の対象は、以下の工程ａ）〜ｃ）を有する：
ａ）１種以上の硬質物質粉末を、粉末状マトリックス金属組成物と共に混合又は粉砕する工程、前記粉末状マトリックス金属組成物は、以下の金属ｉ）〜ｉｖ）：
ｉ）鉄及びニッケル４０〜７５質量％、
ｉｉ）クロム１８〜３５質量％、
ｉｉｉ）モリブデン３〜２０質量％、
ｉｖ）銅０．５〜４質量％、
を含有するものであり、
前記金属ｉ）〜ｉｖ）の質量の記載はそれぞれ、前記マトリックス金属組成物の全質量に対するものであり、
鉄の、ニッケルに対する質量比は、３：１〜１：３の範囲であり、
ｂ）粉末混合物を焼結する工程、
ｃ）任意で、工程ｂ）で焼結した混合物を粉末化する工程。
【００３４】
本発明によるサーメット粉末を製造する方法の工程ａ）における混合又は粉砕は例えば、粉末状硬質担体（硬質物質）、また粉末状マトリックス金属組成物を液体に分散させることによって行うことができる。粉砕の場合、この分散液をその後、粉砕工程（例えばビーズミル又はAtrittor）で粉砕する。
【００３５】
本発明の好ましい実施態様においてマトリックス組成物は、合金粉末として存在する。
【００３６】
本発明によるサーメット粉末の製造方法は好適には、液体への分散による混合の後、場合によっては粉砕に続いて、液体の分離を経て、顆粒化工程が続き、この顆粒化工程はさらに好ましくは、噴霧乾燥によって行われる。これ以降、噴霧顆粒を分級し、後続の熱的な方法工程でできるだけ焼結することができ、これにより顆粒は機械的な強度を有することとなり、その強度は、顆粒が溶射工程の間に分解しない程度、また溶射工程を安全に実施可能な程度に充分である。粉末混合物の焼結は好適には、減圧下、及び／又は保護ガスの存在下で、好適には水素、アルゴン、窒素、及びこれらの混合物から成る群から選択される保護ガスの存在下、任意の圧力で行う。
【００３７】
酸素を回避する保護ガスを用いる場合、焼結はまた、ほぼ常圧の範囲で行うことができる。焼結工程に引き続き、通常は粉末が得られるか、又はゆるく焼結したケーキが得られ、このケーキは、再度容易に粉末に移行できる。得られた粉末は、大きさと見かけの点で、噴霧顆粒に似ている。アグロメレート化した／焼結した溶射粉末は、特に有利である。と言うのも、こうした粉末は、成分選択性の自由度が高いからであり（例えばその含分と粒径）、その良好な流動性に基づき、噴霧工程で良好に供給できるからである。
【００３８】
本発明の特に好ましい実施態様では、本発明によるサーメット粉末のため、また本発明によるサーメット粉末製造方法の範囲で、非常に微細な硬質担体を使用し、これは好適には平均粒径が、ASTM C1070準拠のレーザー回折で測定して２０μｍ未満である。このように微細な硬質担体を用いることにより、非常に平滑な摩擦表面が得られ、これはまた、摩擦係数の低さと、寿命の長さにもつながる。
【００３９】
焼結した／破砕したサーメット粉末又は溶射粉末は、同じ様に製造することができるが、その相違点は、粉末成分を必ずしも分散液中で湿った状態で混合しなくてもよく、乾燥状態で混合可能なことであり、場合によってはタブレット化、又は別の成形体に圧縮できる。次の焼結工程は同様に行うが、しかしながら通常は、緻密な固体の焼結体が得られ、これは機械的な強制作用により再度、粉末状にしなければならない。こうして得られる粉末は、平均粒径が１０〜１００μｍであるが、しかしながらこの場合には通常、不規則な形状と、表面に破断過程が認められる。これらの溶射粉末は、明らかに流動性が悪いとは言え（このことは、溶射の際に一定の塗布速度にとって不利であり得る）、なおも実用的である。
【００４０】
本発明によるサーメット粉末、又は本発明によるサーメット粉末製造法により得られるサーメット粉末は、溶射粉末として使用できる。よって本発明のさらなる対象は、本発明によるサーメット粉末、又は本発明によるサーメット粉末製造法により得られる、溶射粉末としてのサーメット粉末である。
【００４１】
本発明によるサーメット粉末はさらに、表面被覆、特に金属基材若しくは部材の表面被覆に適している。
【００４２】
よって本発明のさらなる対象は、本発明によるサーメット粉末、又は本発明によるサーメット粉末製造法により得られるサーメット粉末を、表面被覆のために用いる使用である。表面被覆は好ましくは、溶射法によって行い、それは例えばプラズマ溶射、又は高速フレーム溶射、又はフレーム溶射、又はアーク溶射、又はレーザー溶射、又は溶接塗布である。
【００４３】
本発明によるサーメット粉末、又は本発明によるサーメット粉末製造方法により得られるサーメット粉末によって部材を被覆することにより、優れた特性、特に腐蝕性の環境条件下（例えばｐＨ値が７未満であり、塩化物イオンが存在するような場合）における摩耗からの保護という点で優れた特性が得られる。
【００４４】
よって本発明のさらなる対象は、被覆された部材の製造方法であって、本発明によるサーメット粉末、又は本発明によるサーメット粉末製造方法により得られるサーメット粉末を溶射することによって、被覆を塗布する工程を含むものである。
【００４５】
本発明のさらなる対象は、本発明による製造方法により得られる、被覆された部材である。本発明により被覆された部材は、腐蝕性の環境条件下、特にｐＨ値が７未満で、塩化物イオンが存在するような条件で、特に摩耗からの保護のために使用する。
【００４６】
さらなる好ましい実施態様では、被覆された部材が、酸及び／又は塩化物イオンを含有する媒体と接触する装置の部材である。本発明の被覆された部材は例えば、バルブスプール又はピストンシャフトである。
【００４７】
以下の実施例により、本発明を詳細に説明するが、本発明はこれに制限されることはない。
【００４８】
例１（比較例）
表１に記載の組成を有する溶射粉末を、１０００℃で１０分間、加熱プレス機で圧縮し、均一な比表面積を有する緻密な成形体にした。縁の層をＳｉＣ研磨紙で研磨した。それから円柱形の成形体を、媒体（１Ｎの塩酸、１Ｎの硫酸、及び１Ｎのクエン酸、クエン酸は１／３ｍｏｌ／ｌに相当）５００ｍｌ中で、２８日間、２０℃で、空気が通るところに貯蔵した。その後、１８０ｍｌを取り、マトリックスを構成する元素の含分を特定した。
【００４９】
溶射層について、機械的な特性値（耐摩耗性とキャビテーション耐性）を測定した。溶射層についてさらに、ASTM B117に従い塩水噴霧試験を行い、１０００時間後に変化を記録した。
【００５０】
さらに溶射粉末から、建材鋼のST37上と、特殊鋼のV4A上に被覆を作製した。このためにＨＶＯＦバーナー（JP5000型）を用いた。表中の記載は、質量％である。
【表１】
2014531509.tif 000002
【００５１】
Ｆｅ（％）〜Ｃｕ（％）という質量の記載は、マトリックス組成物の全質量に対するものである。マトリックスの全含分は、各行に「マトリックス（％）」と記載されており、これは溶射粉末の全質量に対する。炭化物の％の記載は、溶射粉末の全質量に対するものである。例４〜７の溶射粉末では、マトリックスが合金として存在する。と言うのも溶射粉末製造のために、相応する合金粉末を使用したからである。例７は、DE 10 2006 045 481 B3の好ましい実施態様に相当する。
【００５２】
これらの結果によれば、公知の材料はいずれも、あらゆる点で充分ではないことが明らかである。WC-Cr3C2-Ni 83/20/7（例３）は、塩酸とクエン酸に対して唯一、充分な耐性を示すが、硫酸に対しては耐性が充分ではない。例１〜７の溶射粉末は全て、硫酸に対する耐性が悪い。
【００５３】
Hastelloy（登録商標）Cに似たマトリックス合金を有する例４の溶射粉末も、例６の粉末も、良好な機械的特性値と、クエン酸に対して良好な耐性を有するが、鉱酸には耐性がない。
【００５４】
特殊鋼316 Lを有する例５の溶射粉末は、腐食耐性が非常に低く、塩水噴霧試験における変色が、受け入れ難い。
【００５５】
例２（一部本発明による、その箇所については＊を付した）
成形体と溶射層を、例１と同様に製造した。例８と９に記載の粉末では、公称組成が同じ２種類の合金粉末を使用したのだが、異なる製造方法から製造し、溶融物から合金をノズル噴霧し、生成した溶融物の滴を、水又はアルゴンをノズル噴霧して冷却した。例１０は、マトリックスとしてＦｅＮｉ５０／５０の合金粉末を含有しており、またマトリックスのさらなる使用成分として、クロム金属粉末を含有していた。よってこのマトリックスは、アグロメレート化された／焼結された溶射粉末中で、完全に均一には、Ｃｒと合金化されていなかったことになる。表中の記載は、質量％である。
【表２】
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【００５６】
Ｆｅ（％）〜Ｃｕ（％）という質量の記載は、マトリックス組成物の全質量に対するものである。マトリックスの全含分は、各行に「マトリックス（％）」と記載されており、これは溶射粉末の全質量に対する。炭化物の％の記載は、溶射粉末の全質量に対するものである。
【００５７】
意外なことに、鉄とニッケルを含有する溶射粉末８〜１０は、ニッケルベース、コバルトベース、又はそもそも鉄ベースのマトリックスと比較して、鉱酸に対して比較的良好な耐性を有する。このことは、鉄がニッケルよりも基本的に卑金属であるという点で、意外である。Ｃｒを有する１０番のマトリックスの不完全な合金の場合にのみ、硫酸中での結果が、例１の全ての粉末よりも改善される。ＦｅＮｉ合金は明らかに、組成範囲の終端をなすＮｉ及びＦｅよりも耐酸性が良好である。よって耐酸性は、さらに存在する元素に加えて、明らかにＦｅ：Ｎｉの比に依存している。
【００５８】
ＦｅＮｉマトリックスの酸耐性は、８番と９番の粉末においてさらに改善されるが、この改善は、この場合にマトリックス中で合金化されたクロムと、さらに添加物質のＭｏとＣｕによる。 しかしながら、４番と６番の粉末中ではＭｏ含分が高いにも拘わらず、耐酸性の改善にはつながっていないため、Ｆｅ／Ｎｉの比に加えて銅含分が、腐蝕性に関する良好な結果のためには重要であると結論付けられる。
【００５９】
例３（比較例、純粋なマトリックス合金）
【表３】
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【００６０】
これらの結果から、純粋なマトリックス合金は、溶射粉末中でマトリックスとして用いた場合よりも、耐蝕性の点で実質的に良好であることがわかる。溶射粉末の不良な結果は、マトリックスと硬質物質との間の接触腐食に起因するものと考えられる。
【００６１】
溶射粉末としての純粋なマトリックス合金は、硬質物質が存在しないため、耐摩耗性がない。
【００６２】
本発明による例８及び９では、純粋なＮｉＣｒ８０／２０の耐酸性を、市販の溶射材料（例えば例１〜３）の耐摩耗性と組み合わせて得ることに成功している。
【国際調査報告】
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