(57)【要約】パイプの内面にアモルファス合金粉末をコーティングすることにより、コーティング後もアモルファス構造の維持が可能であってパイプのコーティング密度、耐腐食性および耐摩耗性を向上させることができる、アモルファスコーティングされた内面を有するパイプおよびその製造方法が開示される。前記アモルファスコーティングされた内面を有するパイプは、パイプと、前記パイプの内面に設けられたコーティング層と、を含み、前記コーティング層は、前記パイプの材料とは異なる材料の合金または金属層であって、アモルファス相の比率が９０％以上である。
2021529890.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パイプと、
前記パイプの内面に備えられたコーティング層と、を含み、
前記コーティング層は、前記パイプの材料とは異なる材料の合金または金属層であって、アモルファス相の比率が９０％以上である、パイプ。
【請求項２】
前記コーティング層は、合金または金属粉末を溶融させて噴射した溶射工程によって形成された溶射コーティング層である、請求項１に記載のパイプ。
【請求項３】
前記パイプの厚さをｔ１とし、前記コーティング層の厚さをｔ２とするとき、
ｔ１＊０．０５≦ｔ２≦ｔ１＊０．３の関係を満たす、請求項２に記載のパイプ。
【請求項４】
前記パイプは、前記パイプの板材に前記コーティング層を形成した複合体を造管（フォーミング（ｆｏｒｍｉｎｇ））した後、両端部を接合して製造された、請求項３に記載のパイプ。
【請求項５】
前記コーティング層は、前記パイプの内面に備えられた鉄系アモルファイス合金からなる、請求項４に記載のパイプ。
【請求項６】
前記鉄系アモルファス合金は、アモルファス構造であって、鉄、クロムおよびモリブデンを主成分として含む、請求項５に記載のパイプ。
【請求項７】
前記鉄系アモルファス合金は、
鉄１００重量部に対して、クロム２５．４〜５５．３重量部と、モリブデン３５．６〜８４．２重量部を含み、炭素およびホウ素の中から選ばれた少なくとも１種をさらに含む鉄系アモルファス合金粉末から提供される、請求項６に記載のパイプ。
【請求項８】
前記コーティング層は、前記鉄系アモルファス合金粉末を溶射コーティングして形成された、請求項５に記載のパイプ。
【請求項９】
前記コーティング層の厚さが０．０５〜０．３ｍｍである、請求項８に記載のパイプ。
【請求項１０】
前記合金粉末内のアモルファス相の比率が９０〜１００体積％である、請求項７に記載のパイプ。
【請求項１１】
前記合金粉末を用いて溶射工程でコーティング層を形成する場合、前記コーティング層のアモルファス相の比率が９０〜１００体積％である、請求項１０に記載のパイプ。
【請求項１２】
前記コーティング層のビッカース硬さが７００〜１，２００Ｈｖ（０．２）である、請求項１０に記載のパイプ。
【請求項１３】
前記コーティング層の摩擦係数は、１００Ｎの荷重で０．００１〜０．０８μｍであり、１，０００Ｎの荷重で０．０６〜０．１２μｍである、請求項１０に記載のパイプ。
【請求項１４】
前記コーティング層のコーティング密度が９９〜１００％である、請求項１３に記載のパイプ。
【請求項１５】
前記コーティング層は、タングステン、コバルト、イットリウム、マンガン、シリコン、アルミニウム、ニオブ、ジルコニウム、リン、ニッケルおよびこれらの混合物よりなる群から選択されるものをさらに含む、請求項１４に記載のパイプ。
【請求項１６】
前記板材の材質は、鋳鉄、炭素鋼、ステンレス鋼、マルエージング鋼、アルミニウム、真鍮、銅、炭素繊維強化プラスチックおよびこれらの混合物よりなる群から選択される、請求項４に記載のパイプ。
【請求項１７】
（ａ）板材の一面に鉄系アモルファス合金粉末を用いて溶射コーティング層を形成するステップと、
（ｂ）前記アモルファスコーティングされた板材を、コーティング面が内面となるようにパイプの形状に造管（フォーミング（ｆｏｒｍｉｎｇ））するステップと、
（ｃ）前記板材がパイプの形状を維持するように、両端部を接合するステップと、を含む、パイプの製造方法。
【請求項１８】
前記溶射コーティング層は、アモルファス相の比率が９５％以上である、請求項１７に記載のパイプの製造方法。
【請求項１９】
前記溶射コーティングは、超高速フレーム溶射（ＨＶＯＦ、Ｈｉｇｈ  Ｖｅｌｏｃｉｔｙ  Ｏｘｙｇｅｎ  Ｆｕｅｌ）、プラズマ溶射、フレーム溶射（Ｆｌａｍｅ  ｓｐｒａｙ）および溶線式アーク溶射（ＴＷＡＳ;Ｔｗｉｎ  ｗｉｒｅ  ａｒｃ  ｓｐｒａｙ）よりなる群から選択される一つの方式によって行われる、請求項１８に記載のパイプの製造方法。
【請求項２０】
前記板材を管にフォーミングする方式は円柱状方式または螺旋状方式である、請求項１７に記載のパイプの製造方法。
【請求項２１】
前記接合が溶接または鍛接によって行われる、請求項１７に記載のパイプの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アモルファスコーティングされた内面を有するパイプに関するものであり、より詳細には、パイプの内面にアモルファス合金粉末をコーティングすることにより、コーティング後もアモルファス構造の維持が可能であって、パイプのコーティング密度、耐腐食性および耐摩耗性を向上させることができる、アモルファスコーティングされた内面を有するパイプおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄鋼（Ｉｒｏｎ  ａｎｄ  Ｓｔｅｅｌ）は、重化学工業全般にわたって使用される非常に基礎的な素材であって、鉄鋼産業は、前方連関効果（ｆｏｒｗａｒｄ  ｌｉｎｋａｇｅ  ｅｆｆｅｃｔ：ある一つの産業の発展が他の産業に及ぼす経済的効果）が大きな産業として知られている。このような鉄鋼は、主に板材や棒、パイプなどの形状に製作されるが、その中でも、パイプ（ｐｉｐｅ）は、化学、石油精製および発電所などのさまざまな産業分野で、まるで身体の血管の如き役割を果たしており、特に、化学や環境などの産業分野では、耐腐食性／耐摩耗性にさらに優れたパイプのニーズおよび需要が増加している傾向にある。
【０００３】
このようなニーズ／需要に応えるために、パイプの内面に様々な有機・無機材料をコーティングする試みが行われており、これを適用したパイプは、板材（または母材）を螺旋状（ｓｐｉｒａｌ）などの様々な形状に折り畳んで溶接した後、このような材料を溶射コーティングなどの方式でパイプの内面にコーティングするなどの方法で製作されている。
【０００４】
しかし、上述した従来の製作方法の場合は、コーティング自体に不便さがあるだけでなく、溶射コーティング装備の限界により、パイプの内径が小さいほどコーティングすることに困難がある。特に、パイプの内径が３インチ以内であるか、或いは、内径および長さの比率が１：２以上の値を持つ場合がそうであるが、これに伴い、前述したように耐腐食性／耐摩耗性に優れたパイプに対する顧客のニーズが多いにも拘らず、小さい内径を持つパイプへの適用は、未だ困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許公開第３，１０２，１８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明の目的は、コーティング後もアモルファス構造の維持が可能であってパイプのコーティング密度、耐腐食性および耐摩耗性を向上させることができる、アモルファスコーティングされた内面を有するパイプを提供することにある。
【０００７】
本発明の他の目的は、内径の小さいパイプの内面にもアモルファス合金粉末を容易にコーティングすることができる、アモルファスコーティングされた内面を有するパイプの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は、
パイプと、
前記パイプの内面に設けられたコーティング層と、を含み、
前記コーティング層は、前記パイプの材料とは異なる材料の合金または金属層であって、アモルファス相の比率が９０％以上である、アモルファスコーティングされた内面を有するパイプを提供する。
【０００９】
また、本発明は、（ａ）板材の一面に鉄系アモルファス合金粉末を溶射コーティングするステップと、（ｂ）前記アモルファスコーティングされた板材を、コーティング面が内面となるように、パイプの形状にフォーミング（ｆｏｒｍｉｎｇ）するステップと、（ｃ）前記板材がパイプの形状を維持するように継ぎ目を接合するステップと、を含む、アモルファスコーティングされた内面を有するパイプの製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の実施例に係るアモルファスコーティングされた内面を有するパイプによれば、コーティング後もアモルファス構造の維持が可能であって、パイプのコーティング密度、耐腐食性および耐摩耗性を向上させることができる。ここで、形成されたアモルファス鉄系合金コーティング層は、高いアモルファス相を維持する。
【００１１】
また、本発明の実施例に係るアモルファスコーティングされた内面を有するパイプの製造方法によれば、内径の小さいパイプの内面にも、アモルファス合金粉末を容易にコーティングすることができるという利点がある。また、本発明のアモルファスコーティングされた内面を有するパイプは、その製造が容易であって生産性に優れるという利点を持つ。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る鉄系アモルファス合金粉末のＸＲＤ(Ｘ線回折)グラフであって、（ａ）〜（ｅ）は、それぞれ、実施例１、３、６、７、８の鉄系アモルファス合金粉末に対するグラフである。
【図２】比較例に係る鉄系合金粉末のＸＲＤグラフであって、（ａ）〜（ｃ）は、比較例１、５、７の鉄系合金粉末に対するグラフである。
【図３】本発明の実施例７による鉄系アモルファス合金粉末（ａ）およびその断面（ｂ）と、比較例７による鉄系合金粉末（ｃ）およびその断面（ｄ）をＳＥＭ(走査電子顕微鏡)分析した写真である。
【図４】本発明によるコーティング物試験片のＸＲＤグラフであって、（ａ）〜（ｅ）は、それぞれ、実施例１、３、６、７、８の鉄系アモルファス合金粉末を適用したコーティング物である実施例９、１１、１４、１５、１６の試験片のＸＲＤグラフである。
【図５】比較例のコーティング物試験片のＸＲＤグラフであって、（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、比較例１、５、７の鉄系合金粉末を適用したコーティング物である比較例８、１２、１４の試験片のＸＲＤグラフである。
【図６】本発明に係る鉄系アモルファス合金粉末を用いた溶射コーティング物、及び比較例の合金粉末を用いた溶射コーティング物の表面画像であって、（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ実施例１、７、８のアモルファス合金粉末を用いた溶射コーティング物の表面画像であり、（ｄ）〜（ｇ）は、それぞれ比較例１、３、５、７の合金粉末を用いた溶射コーティング物の表面画像である。
【図７】本発明に係る実施例１、３、６、８の鉄系アモルファス合金粉末を用いた溶射コーティング物試験片の断面を光学顕微鏡で観察した画像（倍率２００倍）であって、（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ実施例９、１１、１４、１６の試験片の断面を観察した画像である。
【図８】比較例１、４、７の合金粉末を用いた溶射コーティング物試験片の断面を光学顕微鏡で観察した画像（倍率２００倍）であって、（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ比較例８、１１、１４の試験片の断面を観察した画像である。
【図９】本発明に係るパイプ内のアモルファス合金層についての非腐食の断面／腐食した断面を光学顕微鏡で観察した画像である。
【図１０】本発明に係るパイプ内のアモルファス合金層についての非腐食の断面／腐食した断面を光学顕微鏡で観察した画像である。
【図１１】本発明に係るパイプ内のアモルファス合金層についての非腐食の断面／腐食した断面を光学顕微鏡で観察した画像である。
【図１２】通常のパイプ内面試験片についての非腐食の断面（ａ）と腐食した断面（ｂ）を光学顕微鏡で観察した画像である。
【図１３】本発明に係るパイプ内のアモルファス合金層の摩耗の程度を光学顕微鏡で観察した画像である。
【図１４】通常のパイプ内面試験片の摩耗の程度を光学顕微鏡で観察した画像である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１４】
本明細書において、アモルファスとは、通常の非結晶質で、アモルファス相としても使用される、固体内結晶が行われていない、すなわち、規則的な構造を持たない相をいう。
【００１５】
また、本明細書におけるコーティング層とは、鉄系アモルファス合金粉末を用いて作られるコーティング膜などを含むものであり、これらは、主に溶射コーティングによって作られる。
【００１６】
また、本明細書における鉄系アモルファス合金粉末とは、鉄が最も多くの重量比で含まれるとともに、粉末内にアモルファスが単純に含まれたというのではなく、実質的に大部分を占めるものであって、例えばアモルファスの比率が９０％以上であるものをいう。
【００１７】
前述したように、鉄鋼を原料とするパイプ（ｐｉｐｅ）は、化学、石油精製および発電所などのさまざまな産業分野で重要な役割を果たしており、特に、化学や環境などの産業分野ではパイプの耐腐食性／耐摩耗性が一層求められているのであるが、これを満足させるために、パイプの内面に様々な有・無機材料をコーティングする試みが行われている。これに加えて、最近、合金粉末をコーティング適用して様々な部材の剛性を確保しようとする努力が続いている。このような合金粉末は、通常、炭素（Ｃ）、クロム（Ｃｒ）および鉄（Ｆｅ）などを主要元素として密度、耐腐食性および耐摩耗性などの物性を満足するようにその組成が決定され、様々な方式によって粉末として製造されている。
【００１８】
そこで、本出願人は、上述したような鉄系アモルファス合金層の原料となる特定の組成の合金粉末を発明した。これにより、超高速フレーム(火炎)溶射（ＨＶＯＦ、Ｈｉｇｈ  Ｖｅｌｏｃｉｔｙ  Ｏｘｙｇｅｎ  Ｆｕｅｌ）、プラズマ溶射、フレーム溶射（Ｆｌａｍｅ  ｓｐｒａｙ）および溶線式アーク溶射（ＴＷＡＳ;Ｔｗｉｎ  ｗｉｒｅ  ａｒｃ  ｓｐｒａｙ）などの溶射コーティングによってもコーティング層がアモルファス構造を持つことになり、従来のパイプに比べてコーティング密度、耐腐食性および耐摩耗性などの物性を向上させることができ、本出願人はこれをパイプの内面に適用させたのである。
【００１９】
このような本発明の実施例に係るアモルファスコーティングされた内面を有するパイプは、パイプの内面に、本発明の実施例に係る鉄系アモルファス合金をコーティングしたものであり得る。
【００２０】
本発明の実施例に係るアモルファスコーティングされた内面を有するパイプは、パイプと、前記パイプの内面にコーティングされた鉄系アモルファス合金層と、を含む。
【００２１】
ここで、パイプは、板材をフォーミングして管形状に作ったものであり、その材料は、非制限的な列挙として、鋳鉄、炭素鋼、ステンレス鋼、マルエージング鋼、アルミニウム、真鍮および銅などの金属だけでなく、炭素繊維強化プラスチック、およびこれと類似の性質を持つ素材、並びにこれらの混合物などを挙げることができる。
【００２２】
パイプの形状も、非制限的に円形、角形、楕円形であってもよく、板材をフォーミングして形成することができる全ての形状に適用可能である。
【００２３】
本発明の実施例において、パイプの直径も制限されない。従来のパイプの内部にコーティング層を形成するためには、内径が３インチ以上であることが要求されたが、本実施例の場合、板材上にコーティング層を形成した後にフォーミングが行われるので、小さい直径のパイプにも適用可能であり、内径および長さの比率が１：２以上の値を持つ場合も可能である。
【００２４】
パイプに使用される板材の厚さ（ｔ１）は、用途によって異なるが、通常１ｍｍ乃至２０ｍｍである。このとき、後述するように、板材に合金粉末コーティング層が形成されるが、合金粉末コーティング層の厚さをｔ２とするとき、ｔ２は次の式を満足することが好ましい。
【００２５】
［式１］
ｔ１＊０．０５≦ｔ２≦ｔ１＊０．３
【００２６】
例えば、パイプを形成する板材の厚さが３ｍｍである場合、コーティング層の厚さは０．３ｍｍであってもよい。
【００２７】
ここで、前述したパイプ内面の合金粉末コーティング層は、鉄系アモルファス合金を用いてコーティングしたものであり、本発明で使用する鉄系アモルファス合金層は、アモルファス構造を含むものであって、コーティングされた後もアモルファス構造を維持することを特徴とする。
【００２８】
以下、合金粉末を構成する各成分の特性などについて具体的に説明する。一方、本明細書において、「アモルファス」とは、均一な組成は持っているが、原子配列が液体のように乱れており、規則的な結晶格子相（ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ）になっていない非定形状態であって、前記鉄系アモルファス合金層は、鉄、クロムおよびモリブデンを主成分として含むとともに、粉末内にアモルファスが単純に含まれたというのではなく、実質的に大部分を占めるものであって、例えばアモルファス構造を９０％以上含むものであり得る。
【００２９】
前記鉄系アモルファス合金は、鉄、クロムおよびモリブデンを含み、炭素およびホウ素から選ばれた少なくとも１種をさらに含む鉄系アモルファス合金粉末から提供される。
【００３０】
前記鉄系アモルファス合金粉末は、例えばアトマイズ法によって製造するとき、アモルファス相の比率が９０％以上、９５％以上、９９％以上、９９．９％以上、実質的に１００％含まれる、アモルファス相の比率が高い粉末である。つまり、冷却速度に応じて、前述したような高い比率のアモルファス相を有する鉄系アモルファス合金粉末が製造される。
【００３１】
一方、鉄系アモルファス合金の原料となる鉄系アモルファス合金粉末（ｐｏｗｄｅｒ）は、ガスアトマイザー（ｇａｓ  ａｔｏｍｉｚｅｒ）方式によって製造されるものであって、具体的には、ヘリウム、窒素、ネオンまたはアルゴンなどの不活性ガス雰囲気下のアトマイザー内で溶融した状態で噴射冷却されて製造されうる。このように製造する場合、純度の高いアモルファス相の粉末の製造形成が可能である。これは、従来の合金粉末と対比して原子構造が異なるアモルファス状態の特殊合金粉末である。
【００３２】
前記鉄系アモルファス合金粉末は、様々な形状と直径に製造できるため、その制限がなく、前述した鉄系アモルファス合金を作るための第１成分、第２成分、第３成分および第４成分を含む。
【００３３】
第１成分は、鉄（Ｆｅ）であって、鉄（Ｆｅ）は、合金粉末コーティング物の剛性を向上させるために使用される成分であり、第２成分は、クロム（Ｃｒ）であって、合金粉末コーティング物の物理化学的特性、例えば、耐摩耗性および耐腐食性などの物性を向上させるために使用される成分であり、第２成分は、第１成分を１００重量部としたとき、５５．３重量部以下、好ましくは２５．４重量部〜５５．３重量部で含まれ得る。
【００３４】
第３成分は、モリブデン（Ｍｏ）であって、耐摩耗性および耐腐食性だけでなく、コーティング密度および耐摩擦性を付与するために使用される成分であり、第１成分を１００重量部としたとき、８４．２重量部以下、好ましくは３５．６重量部〜８４．２重量部で含まれ得る。
【００３５】
第４成分は、炭素（Ｃ）およびホウ素（Ｂ）の少なくとも１種または２種を使用し、第４成分は、残りの構成成分との原子サイズ不整合（ａｔｏｍｉｃ  ｓｉｚｅ  ｍｉｓｍａｔｃｈ）またはパッキング効率（ｐａｃｋｉｎｇ  ｒａｔｉｏ  ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）などによってアモルファス形成能を向上させ、第４成分は、第１成分を１００重量部としたとき、２３．７重量部以下、１．７重量部〜２３．７重量部、３．４重量部〜２３．７重量部、または３．４重量部〜１５重量部で含まれることが好ましい。
【００３６】
前述した成分の他に、前記鉄系アモルファス合金粉末は、タングステン、コバルト、イットリウム、マンガン、シリコン、アルミニウム、ニオブ、ジルコニウム、リン、ニッケル、スカンジウムおよびこれらの混合物よりなる群から選択される追加成分を意図的または非意図的にさらに含むことができる。特に、イットリウム（Ｙ）は、アモルファス成形性を向上させるイットリウム酸化物形成用フラックスとして作用する。含量においての追加成分は、総和（トータル）としての重量部が、鉄重量部を１００としたとき、１．１２５重量部未満、１．０００重量部以下、または０．０８３重量部以下である。すなわち、第１成分、第２成分、第３成分、第４成分、および追加成分の含有量が前述の重量比率に合致する場合、本発明の実施例に係る鉄系合金粉末であるとして認められる。
【００３７】
また、各追加成分は、０．９重量部以下、好ましくは０．０５重量部以下で使用される。上記の範囲から外れる追加成分が含まれると、アモルファス形成能が著しく減少するからである。前記鉄系アモルファス合金粉末は、高いアモルファス相の比率によって、それ自体でも、コーティング密度、強度、耐摩耗性、耐摩擦性および耐腐食性などの特性に優れる。
【００３８】
前記鉄系アモルファス合金粉末は、平均粒度が１μｍ〜１５０μｍの範囲内であり得るが、これに限定されるものではなく、用途に応じてふるい分け（Ｓｉｅｖｉｎｇ）処理によって粉末サイズを調節することができる。
【００３９】
一例として、溶射コーティングを行おうとする場合、対象鉄系アモルファス合金粉末は、ふるい分け処理によって粉末サイズを１６μｍ〜５４μｍの範囲に調節して使用することができる。
【００４０】
３次元印刷を行おうとする場合、対象鉄系アモルファス合金粉末も、方式ごとに粉末サイズを調節することができる。例えば、粉末床溶融結合（ｐｏｗｄｅｒ  ｂｅｄ  ｆｕｓｉｏｎ）方式に基づいて３Ｄプリンティングを行おうとする場合には、粉末サイズを２０μｍ以下に調節し、直接エネルギー付与（ｄｉｒｅｃｔ  ｅｎｅｒｇｙ  ｄｅｐｏｓｉｔ）方式によって３Ｄプリンティングを行おうとする場合には、粉末サイズを５４μｍ〜１５０μｍの範囲に調節して使用することができる。
【００４１】
前記パイプの内面にコーティングされた鉄系アモルファス合金の厚さは、０．０５〜０．３ｍｍ、好ましくは０．１〜０．３ｍｍまたは０．０５〜０．２ｍｍ、さらに好ましくは０．０７５〜０．１２５ｍｍであって、前記鉄系アモルファス合金の厚さが上記の範囲から外れる場合には、本発明が目的とするアモルファス内面コーティングパイプのコーティング密度、耐腐食性または耐摩耗性を満足させないのでありうる。一方、前記鉄系アモルファス合金は、前記パイプの内側の表面全体にコーティングされてもよく、曲げられたり折り返されたりした部分などの、強度補強が必要なパイプの内側表面の一部の部位にのみコーティングされてもよい。なるべく前記パイプの内面に６０％以上、好ましくには７０〜９５％、より好ましくは７５〜１００％の範囲で形成されることが、パイプの腐食保護および寿命延長を提供することができることから好ましい。
【００４２】
その他に、前記鉄系アモルファス合金は、必要に応じて格子柄の形状などのさまざまなパターンで形成されてもよい。
【００４３】
前記鉄系アモルファス合金粉末は、再溶融または高温に晒されるため、再び冷却されて固化しても、前述したアモルファスの比率を維持する。ここで、アトマイズ法によって製造された鉄系アモルファス合金粉末内のアモルファスの比率（ａ）と、鉄系アモルファス合金粉末を、その合金の溶融点以上に溶融させた後に再冷却して作られた合金における比率（ｂ）とは、次の式を満足する。
【００４４】
［式２］
０．９≦ｂ／ａ≦１
【００４５】
ここで、前記（ｂ）を導出するために、鉄系アモルファス合金粉末を、その合金の溶融点以上に溶融させた後に再冷却して合金を製造する方式としては、例えば、溶射コーティング、３Ｄプリンティング、冶金などを始めとする通常の鋳造方式が該当しうる。
【００４６】
また、前記［式２］のｂ／ａ比率は、好ましくは０．９５〜１、さらに好ましくは０．９８〜１、よりさらに好ましくは０．９９〜１であり得る。
【００４７】
また、前記鉄系アモルファス合金粉末は、電気／磁気的物性にも優れるため、軟磁性粉末に製造することもできる。
【００４８】
前記鉄系アモルファス合金粉末は、超高速フレーム(火炎)溶射（ＨＶＯＦ、Ｈｉｇｈ  Ｖｅｌｏｃｉｔｙ  Ｏｘｙｇｅｎ  Ｆｕｅｌ）、プラズマ溶射、およびアークワイヤ溶射といった溶射コーティングなどの、一般のコーティング工程に適用してコーティング層を製造することができるのであり、この場合、当該コーティング層がアモルファス構造を持つことになった。これをパイプの内側表面に適用することにより、強度、耐腐食性、耐摩耗性および耐摩擦性などの物性を飛躍的に向上させた。
【００４９】
一例として、鉄系アモルファス合金粉末は、溶射コーティング工程に適用されて被溶射体上にコーティング層またはコーティング膜を形成する。
【００５０】
溶射（ｓｐｒａｙ）は、金属または金属化合物を加熱して微細な溶滴の形状にして加工物の表面に噴霧させて密着させる方法であって、超高速フレーム(火炎)溶射コーティング（ＨＶＯＦ）、プラズマコーティング、レーザークラッディングコーティング、一般のフレーム(火炎)溶射コーティング、ディフュージョンコーティングおよびコールドスプレーコーティング、真空プラズマコーティング（ＶＰＳ、ｖａｃｕｕｍ  ｐｌａｓｍａ  ｓｐｒａｙ）、低圧プラズマコーティング（ＬＰＰＳ、ｌｏｗ−ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｐｌａｓｍａ  ｓｐｒａｙ）、溶線式アーク溶射（ＴＷＡＳ;Ｔｗｉｎ  ｗｉｒｅ  ａｒｃ  ｓｐｒａｙ）などがこれに属する。
【００５１】
溶射は、鉄系アモルファス合金粉末を溶融させて溶滴化して成形体を作る工程であって、高温に晒されて溶融したアモルファス合金粉末が、急激に冷却されないため、工程中、全部または一部が結晶化されてアモルファスの比率が著しく減少する。
【００５２】
したがって、従来、アモルファス金属粉末はアモルファス比率が高いが、製造された成形品ではアモルファスの優れた性質を確保できなくなる。
【００５３】
しかし、本発明に係る鉄系アモルファス合金粉末は、急激な冷却速度を確保しなくても、アモルファスを形成するアモルファス形成能に優れるので、前述した表面処理によってコーティング層を製造する工程を経たとしても、アモルファスの比率がコーティング層にて低くならない。
【００５４】
つまり、アモルファス相の比率が、９０％以上、９９％以上、９９．９％以上、実質的に１００％と高い粉末である鉄系アモルファス合金粉末が溶射の材料として使用される場合、コーティング物は、アモルファス相を全体構造に対して９０％以上、９５％以上、９９％以上、９９．９％以上、実質的に１００体積％で含むので、物性に非常に優れる。特に、本発明の合金粉末でもって超高速フレーム(火炎)溶射コーティングを行う場合には、アモルファスの比率が実質的にそのまま維持されるため、物性の向上の程度が極大化される。
【００５５】
また、前記鉄系アモルファス合金粉末は、測定の際にコーティング密度（ｃｏａｔｉｎｇ  ｄｅｎｓｉｔｙ）が９９〜１００％と非常に高いため、気孔を通じた腐食物の浸透が抑制される。
【００５６】
前記鉄系アモルファス合金粉末の粒度は、１０〜１００μｍ、好ましくは１５〜５５μｍであって、前記合金粉末の粒度が１０μｍ未満である場合、溶射コーティング工程上、小さい粒子が溶射コーティングガン（ｇｕｎ）にくっ付いて作業効率性が低下するおそれがあり、前記合金粉末の粒度が１００μｍを超える場合には、完全に溶融せずに母材にぶつかって（つまり、コーティング層を形成せずに床に落ちて）コーティングの生産性および効率が低下するおそれがある。
【００５７】
特に超高速フレーム(火炎)溶射によって形成される合金の場合は、従来とは異なり、断面積（ｃｒｏｓｓ  ｓｅｃｔｉｏｎ）に気孔がほとんど存在しないため、９９〜１００％、好ましくは９９．５〜１００％、さらに好ましくは９９．８〜１００％の最大密度（ｆｕｌｌ  ｄｅｎｓｉｔｙ）を示すのであり、気孔が存在しても、約０．２〜１．０％に過ぎない気孔率を示すのでありうる。
【００５８】
つまり、超高速フレーム溶射コーティングが行われると、複数回のパス（ｐａｔｈ）が積み重なる構造が形成され、具体的には、各層をなすように酸化物（黒色）が積み重なり、波のような形状に多数の層が積層される。通常の場合、これにより、コーティング物の性質が低下し且つ脆弱になるが、本発明の場合には、コーティング物に気孔／酸化膜がないため超高密度を示し、コーティングの性能向上が可能である。その他に、前記鉄系アモルファス合金粉末を含むコーティング物の耐摩耗性、耐腐食性および弾性度も、従来の合金粉末を用いるコーティング物よりも向上できる。
【００５９】
次に、前記鉄系アモルファス合金層の物性について説明する。前記鉄系アモルファス合金層のビッカース硬さは、７００〜１，２００Ｈｖ（０．２）、好ましくは８００〜１，０００Ｈｖ（０．２）であり、摩擦係数（耐摩擦性）は、１００Ｎの荷重で０．００１〜０．０８μｍ、好ましくは０．０５μｍ以下であり、１，０００Ｎの荷重で０．０６〜０．１２μｍ、好ましくは０．１０μｍ以下である。
【００６０】
一方、本発明に適用されるパイプは、通常のパイプ形状を持つものであって、その長さや内径の大きさに特に制限を置かない。
【００６１】
以下では、本発明に係るアモルファスコーティングされた内面を有するパイプの製造方法について説明する。本発明に係るアモルファスコーティングされた内面を有するパイプの製造方法は、（ａ）板材の一面に鉄系アモルファス合金粉末を溶射コーティングするステップと、（ｂ）前記アモルファスコーティングされた板材を、コーティング面が内面となるようにパイプの形状にフォーミング（ｆｏｒｍｉｎｇ）するステップと、（ｃ）前記板材がパイプの形状を維持するように継ぎ目を接合するステップと、を含む。
【００６２】
従来のパイプ製造方法の場合、コーティング自体に不便さがあるだけでなく、溶射コーティング装備の限界により、パイプの内径が小さいほどコーティングすることに困難がある。特に、パイプの内径が３インチ以内であるか、或いは、内径および長さの比率が１：２以上の値を持つ場合がそうであるが、これに伴い、前述したように耐腐食性／耐摩耗性に優れたパイプに対する顧客のニーズが多いにも拘らず、小さい内径を持つパイプへの適用は、未だ困難である。そこで、本出願人は、板材自体に鉄系アモルファス合金粉末をコーティングしてから、コーティング面が内面となるように板材をパイプの形状に曲げた後（または、折り返した後）に、接合するという方法を発明した。
【００６３】
本発明に係るアモルファスコーティングされた内面を有するパイプを製造するためには、まず、板材の一面に鉄系アモルファス合金粉末を溶射コーティングしなければならない（ステップａ）。前記板材は、パイプの形状にフォーミングすることができる（つまり、曲げたり折り畳んだりすることができる）材質でなければならず、より具体的には、一般にパイプ原料として使用されるもの、例えば、鋳鉄、炭素鋼、ステンレス鋼、マルエージング鋼、アルミニウム、真鍮および銅などの金属だけでなく、炭素繊維強化プラスチックおよびこれと同様の性質を持つ素材、並びにこれらの混合物などを例として挙げることができる。
【００６４】
前記鉄系アモルファス合金粉末は、前述した第１成分乃至第４成分を含むことができ、具体的な例として、鉄１００重量部に対して、クロム２５．４〜５５．３重量部とモリブデン３５．６〜８４．２重量部を含み、炭素およびホウ素の中から選ばれた少なくとも１種をさらに含み、溶射コーティングが行われた後もアモルファス構造を維持することができる（アモルファス構造についての具体的な説明は、前述したものを準用する）。
【００６５】
一方、前記鉄系アモルファス合金粉末は、コーティング（特に、溶射コーティング）が行われた後も、アモルファス構造を維持することができる（アモルファス構造についての具体的な説明は、前述したものを準用する）。一方、前記鉄系アモルファス合金粉末は、ガスアトマイザー（ｇａｓ  ａｔｏｍｉｚｅｒ）方式によって製造されるものであって、具体的には、ヘリウム、窒素、ネオンまたはアルゴンなどの不活性ガス雰囲気下のアトマイザー内で溶融した状態で噴射冷却されて製造される。このように製造する場合、完全なアモルファス相（つまり、１００％アモルファス相）の粉末製造形成が可能であり、これは、従来の合金粉末に比べて原子構造が異なる１００％アモルファス状態の特殊合金粉末である。その他に、前記鉄系アモルファス合金粉末についての具体的な説明は、前述したもので代替する。
【００６６】
前記コーティングにおける溶射コーティングは、当業分野で知られている通常の方式であってもよく、その実施条件や環境も、当該分野のそれを準用することができ、例えば、Ｓｕｌｚｅｒ  Ｍｅｔｃｏ社製のダイヤモンドジェット（Ｄｉａｍｏｎｄ  Ｊｅｔ）またはこれと類似の装備を用い、酸素流量（Ｏｘｙｇｅｎ  ｆｌｏｗ）、プロパン流量（Ｐｒｏｐａｎｅ  ｆｌｏｗ）、空気流量（Ａｉｒ  ｆｌｏｗ）、フィーダ速度（Ｆｅｅｄｅｒ  ｒａｔｅ）および窒素流量（Ｎｉｔｒｏｇｅｎ  ｆｌｏｗ）などを適切に調節する方式などを採用することができる。
【００６７】
具体的には、前記溶射コーティングは、前記鉄系アモルファス合金粉末をコーティングした後も、合金層がアモルファス状態に維持できるようにするものであって、超高速フレーム(火炎)溶射（ＨＶＯＦ、Ｈｉｇｈ  Ｖｅｌｏｃｉｔｙ  Ｏｘｙｇｅｎ  Ｆｕｅｌ）、プラズマ溶射、フレーム溶射（Ｆｌａｍｅ  ｓｐｒａｙ）および溶線式アーク溶射（ＴＷＡＳ;Ｔｗｉｎ  ｗｉｒｅ  ａｒｃ  ｓｐｒａｙ）よりなる群から選択される方式によって行われ得る。このような溶射コーティングが行われると、複数回のパス（ｐａｔｈ）が積み重なる構造が形成され、具体的には、各層をなすように酸化物（黒色）が積み重なり、波のような形状に多数の層が板材上に積層される。通常の場合は、これにより、コーティング層の性質が低下し且つ脆弱になるが、本発明の場合は、コーティング物に気孔／酸化膜が殆どないかあるいは最小になって超高密度を示し、硬さ、耐腐食性および耐摩耗性などの物性も向上できる。
【００６８】
次に、前記板材の一面に鉄系アモルファス合金粉末を溶射コーティングした後は、前記合金粉末がコーティングされた板材のコーティング面が内面となるように、前記アモルファスコーティングされた板材をパイプ形状にフォーミングする（ステップｂ）。すなわち、本発明は、パイプの内面に、耐腐食性および耐摩耗性を向上させることが可能なコーティング層を形成させるものなので、前記板材は、コーティング面が内面となるように曲げたり折り返したりしなければならない。前記コーティング層が形成された板材をフォーミングする方式としては、曲げたり折り返したりする際、両端間の距離が一定となるように均一に巻いてパイプの形状に形成させる円柱状方式、および、頂点または頂点に隣接しているエッジから曲げたり折り返したりしてパイプの形状に形成させる螺旋状（ｓｐｉｒａｌ  ｔｙｐｅ）方式などを例示することができるのである、板材を曲げたり折り返したりしてパイプの形状に製作できさえすれば、その形態には特に制限を置かない。
【００６９】
最後に、前記アモルファスコーティングされた板材をパイプの形状に曲げた後は、前記板材がパイプ形状を維持するように継ぎ目を接合しなければならない（ステップｃ）。つまり、これは、曲げられた（または巻かれた或いは折り返された）板材が伸びたり、他の形状に変形したりすることを防止するためのステップである。前記継ぎ目とは、前記板材のエッジと面とが接する境界面、または頂点と面とが接する境界面、またはエッジと頂点と面とが接する境界面であり得る。このような継ぎ目の接合方式（または、方法）としては、溶接または鍛接など、板材がパイプの形状をそのままに維持することができるようにする方式を、特別な制限なく適用することができる。一方、上記の工程によって製造されるパイプは、その長さや内径の大きさに特に制限を置かない。つまり、内径が３インチ以内であるか或いは内径と長さの比率が１：２以上の値を持つ規格のパイプも、製造が可能である。
【００７０】
上述した耐腐食性／耐摩耗性の鉄系アモルファス合金粉末を溶射コーティング方式でパイプの内面に処理してから折り返して接合させたパイプは、そのどこにも見られない本出願人による独自の発明であって、コーティングを含む製造が容易であって生産性を極大化させることができ、コーティング層がアモルファス構造を持つことができるため、パイプのコーティング密度、耐腐食性および耐摩耗性を向上させることができる。上述した利点を持つ、本発明によるアモルファスコーティングされた内面を有するパイプおよびその製造方法は、今後、耐腐食性および耐摩耗性のパイプを要求する様々な分野で幅広く使用されるものと判断される。
【００７１】
以下、本発明の理解を助けるために好適な実施例を提示するか、下記の実施例は、本発明を例示するものに過ぎず、本発明の範疇および技術思想の範囲内で様々な変更および修正が可能であることは、当業者にとって明白であり、それらの変更および修正も添付された特許請求の範囲に属するのは当然だろう。
【００７２】
［実施例１〜実施例８：鉄系アモルファス合金粉末の製造］
下記表１のような成分と重量比（ｗｅｉｇｈｔ  ｒａｔｉｏ）の組成で、窒素ガス雰囲気下のアトマイザー内に供給した後、溶融状態でアトマイズさせ、下記表１に示した冷却速度で冷却して実施例１〜実施例８の鉄系アモルファス合金粉末を製造した。
【００７３】
【表１】
2021529890.tif 000003
【００７４】
前記表１に示すように、本発明に係る実施例は、第１成分乃至第４成分を特定の含有量の範囲で含むことにより、１０１〜１０４度／秒（ｄｅｇｒｅｅ／ｓｅｃ）の冷却速度で冷却して粉末平均直径５μｍ〜５０μｍの合金粉末を製造した。
【００７５】
［実施例９〜実施例１６：鉄系アモルファスコーティング物が形成されたパイプの製造］
炭素鋼からなる板材の一面に、実施例１〜８の鉄系アモルファス合金粉末をそれぞれ０．１ｍｍの厚さに溶射コーティングした後、前記コーティングされた板材を、コーティング面が内面となるようにパイプ形状に巻いた。最後に、前記板材がパイプ形状を維持するように、継ぎ目を溶接することで、アモルファスコーティングされた内面を有する、直径３インチのパイプを製造した。
【００７６】
一方、溶射コーティングは、Ｓｕｌｚｅｒ  Ｍｅｔｃｏ社製のダイヤモンドジェット（Ｄｉａｍｏｎｄ  Ｊｅｔ）装備を用いて、酸素流量（Ｏｘｙｇｅｎ  ｆｌｏｗ）４５％、プロパン流量（Ｐｒｏｐａｎｅ  ｆｌｏｗ）４８％、空気流量（Ａｉｒ  ｆｌｏｗ）５２％、フィーダ速度（Ｆｅｅｄｅｒ  ｒａｔｅ）３３６％、窒素流量（Ｎｉｔｒｏｇｅｎ  ｆｌｏｗ）１５〜２０ＲＰＭ、スタンドオフ（Ｓｔａｎｄ−ｏｆｆ）１２インチの条件下で行った。
【００７７】
［比較例１〜比較例７：鉄系合金粉末の製造］
下記表２のような成分および重量比の組成で、窒素ガス雰囲気下のアトマイザー内に供給した後、溶融状態でアトマイズさせ、表２に示す冷却速度で冷却して比較例１〜比較例７の鉄系合金粉末を製造した。
【００７８】
【表２】
2021529890.tif 000004
【００７９】
前記表２に示すように、前記比較例は、第１成分乃至第４成分を特定の含有量の範囲で含むことにより、１０１〜１０４度／秒（ｄｅｇｒｅｅ／ｓｅｃ）の冷却速度で冷却して粉末平均直径５μｍ〜５０μｍの合金粉末を製造した。
【００８０】
［比較例８〜比較例１４：鉄系合金粉末を用いたコーティング層を有するパイプの製造］
板材の表面に比較例１〜比較例７の合金粉末を、実施例と同様の方法で、それぞれ０．１ｍｍの厚さに溶射コーティングして、コーティング層が内面に備えられたパイプを製造した。
【００８１】
［比較例１５：Ｎｉ−Ｃｒ系物質を用いたコーティング層］
板材に鉄系アモルファス合金粉末の代わりに通常のＮｉ−Ｃｒ系物質を０．１ｍｍの厚さに溶射コーティングして通常のパイプを製造した。
【００８２】
［試験例１：合金粉末のアモルファス度の評価］
実施例の鉄系アモルファス合金粉末に対するＸＲＤ(Ｘ線回折)測定結果を図１に示した。図１は、本発明に係る鉄系アモルファス合金粉末のＸＲＤ(Ｘ線回折)グラフであって、（ａ）〜（ｅ）はそれぞれ実施例１、３、６、７、８の鉄系アモルファス合金粉末に対するグラフである。図１によれば、実施例１、３、６、７、８のいずれも、２シータ（２θ）の値が４０〜５０度（ｄｅｇｒｅｅ）にてブロードなピークを示すことから、すべて、アモルファス相を形成することが分かる。
【００８３】
また、比較例の鉄系アモルファス合金粉末に対するＸＲＤ測定結果を図２に示した。図２は、比較例に係る鉄系合金粉末のＸＲＤグラフであって、（ａ）〜（ｃ）は比較例１、５、７の鉄系合金粉末に対するグラフである。図２によれば、比較例１、５、７のいずれも２シータ（２θ）の値が４０〜５０度（ｄｅｇｒｅｅ）でシャープ（急激）な第１ピークを示し、６５〜７０度（ｄｅｇｒｅｅ）で追加の第２ピークを少なくとも示すことから、アモルファス相と共に、一部に結晶相を形成することが分かる。
【００８４】
特に、第２ピークの高さを考慮すると、比較例７から比較例５を経て比較例１に行くほど、すなわち図２（ｃ）から図２（ａ）に行くほど、結晶質が相当数形成されることが確認された。
【００８５】
［試験例２：コーティング物のアモルファス度の評価］
実施例７による鉄系アモルファス合金粉末（アトマイズされたもの；ａｓ  ａｔｏｍｉｚｅｄ）およびその断面と、比較例７による鉄系合金粉末（アトマイズされたもの；ａｓ  ａｔｏｍｉｚｅｄ）およびその断面をＳＥＭ分析した写真を図３に示した。図３における、（ａ）と（ｂ）は実施例７の鉄系アモルファス合金粉末（アトマイズされたもの；ａｓ  ａｔｏｍｉｚｅｄ）およびその断面に該当し、（ｃ）と（ｄ）は比較例７の鉄系合金粉末（アトマイズされたもの；ａｓ  ａｔｏｍｉｚｅｄ）およびその断面に該当する。
【００８６】
図３によれば、（ｂ）に示すように、実施例の場合は、組織が観察されなかったため、実質的に０％の気孔率を示すことが分かる。一方、（ｄ）に示すように、比較例の場合は多数の組織が観察された。
【００８７】
また、実施例９〜１６で製造された鉄系アモルファス合金粉末コーティング物試験片についてのアモルファスＸＲＤ(Ｘ線回折)グラフを図４に示した。図４は、本発明によるコーティング物試験片のＸＲＤグラフであって、（ａ）〜（ｅ）はそれぞれ実施例１、３、６、７、８の鉄系アモルファス合金粉末を適用したコーティング物である実施例９、１１、１４、１５、１６の試験片のＸＲＤグラフである。図４によれば、実施例の場合は、ブロードなＸＲＤ第１ピークと共に、追加のピークが確認されないので、本発明に係る粉末はアモルファス構造を持っていることが分かった。
【００８８】
また、比較例で製造された鉄系合金粉末コーティング物試験片に対するＸＲＤグラフを図５に示した。図５は、比較例のコーティング物試験片のＸＲＤグラフであって、（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ比較例１、５、７の鉄系合金粉末を適用したコーティング物である比較例８、１２、１４の試験片のＸＲＤグラフである。図５によれば、比較例の場合は、急激な第１ピークと共に追加のピークを示すことから、アモルファス相がない構造の結晶性粉末であることを確認することができた。
【００８９】
つまり、これにより、本発明の合金粉末は、比較例の合金粉末に比べて遥かに高いアモルファス形成能を有することが分かる。
【００９０】
図１のＸＲＤグラフと図３のＸＲＤグラフとを比較した結果、図１の実施例のいずれも、図３に示すように、粉末であるときのアモルファス構造がコーティング物においてもそのまま維持されることを確認することができた。
【００９１】
特に、本実験例の場合、ＨＶＯＦ方式でコーティングして、実質的に全体がアモルファス相（９５体積％以上）であるコーティング物が形成されることが確認することができる。
【００９２】
［試験例３：合金粉末を用いた溶射コーティング物の巨視的品質評価］
図６は、本発明に係る鉄系アモルファス合金粉末を用いた溶射コーティング物と比較例の合金粉末を用いた溶射コーティング物の表面画像であって、（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ実施例１、７、８のアモルファス合金粉末を用いた溶射コーティング物である実施例９、１５、１６の表面画像であり、（ｄ）〜（ｇ）はそれぞれ比較例１、３、５、７の合金粉末を用いた溶射コーティング物である比較例８、１０、１２、１４の表面画像である。
【００９３】
これによれば、比較例１４のコーティング物は、コーティング物の表面品質が良くなかった（図６（ｇ）参照）が、これに対し、残りの、実施例および比較例のコーティング物はいずれも、コーティング物の表面品質が秀れているか、または良好であった。
【００９４】
［試験例４：合金粉末を用いた溶射コーティング物の微視的品質評価］
図７は、本発明に係る実施例１、３、６、８の鉄系アモルファス合金粉末を用いた溶射コーティング物試験片の断面を光学顕微鏡（Ｌｅｉｃａ  ＤＭ４  Ｍ）で観察した画像であって、（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ実施例９、１１、１４、１６の試験片の断面を観察した画像である。図８は、比較例１、４、７の合金粉末を用いた溶射コーティング物試験片の断面を光学顕微鏡で観察した画像であって、（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ比較例８、１１、１４の試験片の断面を観察した画像である。実施例９、１１、１４、１６のコーティング物の断面がすべて高い密度を示すことを確認することができた。
【００９５】
一方、図８に示すように、比較例８、１１、１４のコーティング物の断面は、多数の溶融していない粒子を含んでいるだけでなく、灰色の相（ｇｒｅｙ  ｐｈａｓｅ）が多く含まれていることが観察されたのであり、レイヤ（ｌａｙｅｒ）−レイヤ（ｌａｙｅｒ）特性が現れた。
【００９６】
［試験例５：合金粉末を用いた溶射コーティング物の硬さ評価］
前記実施例１１、実施例１４、実施例１６の溶射コーティング物と比較例８、比較例１０、比較例１２、比較例１４の溶射コーティング物に対して、ＨＶＳ−１０デジタル低負荷ビッカース硬さ試験機（ＨＶＳ−１０  ｄｉｇｉｔａｌ  ｌｏｗ  ｌｏａｄ  Ｖｉｃｋｅｒｓ  Ｈａｒｄｎｅｓｓ  Ｔｅｓｔｅｒ  Ｍａｃｈｉｎｅ）を用いて、コーティング物試験片の断面に対する微小硬さ（Ｍｉｃｒｏ−ｈａｒｄｎｅｓｓ）試験を行った。その結果を下記表３に示す。
【００９７】
【表３】
2021529890.tif 000005
【００９８】
前記表３に示すように、断面における実施例１６の合金粉末を適用した試験片の平均硬さが最も優れており、残りの実施例の場合は、比較例と類似の硬さ値を示した。
【００９９】
［試験例６］パイプ内のアモルファス合金層の耐腐食性の評価
図９乃至図１１は本発明に係るパイプ内のアモルファス合金層についての非腐食の断面／腐食した断面を光学顕微鏡で観察した画像であり、図１２は通常のパイプ内面試験片についての、非腐食の断面（ａ）、および腐食した断面（ｂ）を光学顕微鏡で観察した画像である。前記実施例１６乃至１８および比較例１５で製造されたパイプ内面の試験片を、室温下で濃度９５．０〜９８．０ｗ％の硫酸（Ｈ２ＳＯ４）溶液に５分間浸して腐食させた後、光学顕微鏡（Ｌｅｉｃａ  ＤＭ４  Ｍ）を用いて、腐食していないコーティング物試験片と、腐食したコーティング物試験片との断面（ｃｒｏｓｓ−ｓｅｃｔｉｏｎ）を観察した（図９乃至図１２において、左図は非腐食物であり、右図は腐食物である）。
【０１００】
その結果、実施例１６乃至１８の場合（図９〜図１１）は、耐腐食性に優れることを確認することができた。これに対し、比較例１５の場合（図１２）は、非常に良くない耐腐食性を示した。これは、コーティング物がアモルファスであるか否かに起因したものであって、実施例の場合にはコーティング層が強酸性の腐食物に全く反応していないのに対し、結晶質を含む比較例の場合にはコーティング層が腐食物に反応して腐食することにより良くない耐腐食性を示した。図１２において、左図の上層は白色であるが、右図の上層は黒く腐食して焦げており、中間層も、右図は腐食試験後に黒く変わったことを確認することができる。当業分野において腐食に優れると知られているＮｉ−Ｃｒ系物質をコーティングしたにも拘らず、本発明に係る実施例１６〜１８と比較したときに顕著な差が現れることが分かる。一方、下層の場合は、サンプルを固定させるプラスチック材料であるので、左図および右図の両方とも黒く表示されており、変化はない。
【０１０１】
［試験例７］パイプ内アモルファス合金層の耐摩耗性の評価
耐摩耗性を評価するために、前記実施例１６〜１８および比較例１５で製造されたパイプ内面の試験片を、潤滑油条件下で金属リング−ランプ（ｒｉｎｇ−ｌｕｍｐ）テストすることにより、摩耗幅（ｗｅａｒ  ｗｉｄｔｈ）を得た。
【０１０２】
具体的には、リング−ランプテストは、Ｌ−ＭＭ４６抵抗摩擦ハイドロマンティック（ｈｙｄｒｏｍａｎｔｉｃ）の潤滑油があるＭＲ−Ｈ３Ａ高速リング−ランプ摩耗機械を用いた。テストパラメータ（ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ）は、５０Ｎ、５ｍｉｎ→１００Ｎ、２５ｍｉｎ→１０００Ｎ、５５ｍｉｎの順にして行った。下記表1および表2より、摩耗幅と摩擦係数（ｆｒｉｃｔｉｏｎ  ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）を確認することができる（パラメータ１００Ｎ、２５ｍｉｎおよび１０００Ｎ、５５ｍｉｎのサンプルの摩擦係数を下記表４に示し、摩耗幅の測定結果を下記表５に示す）。
【０１０３】
【表４】
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【０１０４】
【表５】
2021529890.tif 000007
【０１０５】
前記表４の結果をまとめると、平均的に、実施例１６乃至１８の場合は摩擦係数が高く、比較例１５の場合は摩擦係数が相対的に低いことが分かる。また、前記表５からは、実施例１６乃至１８が比較例１５に比べて相対的に狭い幅を有することを確認することができた。
【０１０６】
一方、図１３は、本発明に係るパイプ内におけるアモルファス合金層の摩耗の程度を光学顕微鏡で観察した画像であり、図１４は、通常のパイプ内面の試験片についての摩耗の程度を光学顕微鏡で観察した画像である。図１３の（ａ）は実施例１６、図１３の（ｂ）は実施例１７、図１３の（ｃ）は実施例１８、図１４は比較例１５についての、パイプ内面試験片をそれぞれ適用したものである。図１３および図１４を参照すると、比較例１５が、実施例に比べて相対的に広い幅を有し、かつコーティング物試験片の表面に激しい摩耗が発生した理由は、比較例１５のコーティング物試験片が、柔らかい摩耗領域を持っているからである。
【０１０７】
以上、本発明に係る実施例を説明したが、これは例示的なものに過ぎず、当該分野における通常の知識を有する者であれば、これらの実施例から様々な変形および均等な範囲の実施例が可能であるという点を理解するだろう。例えば、本明細書において実施例に係る合金粉末に例示された組成比は、その組成が使用されたときのその組成間の比率であって、その比率を維持した状態で他の金属やその他の工程上の不純物がさらに含まれることを排除しない。したがって、本発明の真正な技術的保護範囲は、以下の特許請求の範囲によって定められるべきであろう。
【図１】
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【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】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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