(57)【要約】【課題】母材の物質組成を変えることなく、母材に金属を接合させたときに亀裂や多孔を生じさせることなく接合できる簡易な方法と、その方法によって得た製品を提供する。【解決手段】製品（２０）は基材（２８，３０）と、基材（２８，３０）に結合された組成物（２２）を含む。組成物（２２）は、少なくとも約７００℃の凝固温度を持つ金属合金と、金属合金のいたる所に分散された多数の不安定酸化ジルコニウム粒子（４２）からなる母体（４０）を含む。製品は、金属合金の材料（前身）と多量の不安定酸化ジルコニウム粉を混合物（６２）を形成するために結合させ、混合物（６２）を異成分からなる組成物（２２）として、製品（２０）を形成するために基材（２８，３０）に接合することにより製造され、接合する工程は、金属合金の凝固温度よりも高い接合温度で生じる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属母体内に不安定酸化ジルコニウムの混合物を含む製品（２０）を製造する方法であって、
少なくとも７００℃の凝固温度を持つ金属合金材料を準備供給する工程と、
多量の不安定酸化ジルコニウム粉を準備供給する工程と、
混合物（６２）を形成するために、金属合金の材料と多量の不安定酸化ジルコニウム粉を結合させる工程と、
製品（２０）を形成するために混合物（６２）を異成分からなる組成物（２２）として基材（２８，３０）へ接合する工程であって、上記組成物（２２）は金属合金からなる母体（４０）と母体（４０）のいたるところに分散された多量の不安定酸化ジルコニウム粒子（４２）からなる金属合金の凝固温度より高い接合温度で生じる接合工程とを備えている製造方法。
【請求項２】
請求項１において、
上記結合工程が、チューブ（６４）の中へ混合粉（６２）を詰める工程を含んでいる製造方法。
【請求項３】
請求項１あるいは２において、
上記接合工程が、組成物（２２）から溶接物（７６）を形成する工程を含んでいる製造方法。
【請求項４】
請求項１あるいは２において、
上記接合工程が、組成物（２２）の熱スプレーをする工程を含んでいる製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかにおいて、
上記材料を供給する工程が、アモルファス合金の材料を供給する工程を含んでいる製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかにおいて、
上記多量の不安定酸化ジルコニウムを供給する工程が、不安定酸化ジルコニウム粒子（４２）が、組成物（２２）の約０．２体積パーセントから約８体積パーセントとなるように、十分な量の不安定酸化ジルコニウム粉を供給する工程を含んでいる製造方法。
【請求項７】
基材（２８，３０）と、
基材（２８，３０）に結合された組成物（２２）とを備えた製造物であって、上記組成物（２２）は、少なくとも約７００℃の凝固温度を持つ金属合金からなる母体（４０）と、母体金属合金（４０）のいたる所に分散された多数の不安定酸化ジルコニウム粒子（４２）とを備えている製品。
【請求項８】
請求項７の製品（２０）において、
上記製品（２０）は補強物（８６）である製品。
【請求項９】
請求項７または８の製品（２０）において、
上記金属合金はアモルファス金属を含む製品。
【請求項１０】
請求項７〜９のいずれかの製品（２０）において、
上記不安定酸化ジルコニウム粒子（４２）は、組成物（２２）の約０．２体積パーセントから約８体積パーセントである製品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基材と、金属母体に組み込まれた不安定（ｕｎｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ）酸化ジルコニウム粒子から形成された混合物質からなる金属製品、並びにその製造法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ある種の金属は、比較的急速に、そして収縮が抑制されるような環境で冷却されると、割れたり、多孔性になったりする傾向がある。例えば、硬質表面材のような溶接物や、基材に接合接着された熱スプレー金属皮膜は、接合工程中（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ）に急速に冷却される。その金属は、部分的なあるいは完全な溶融状態で基材の表面に接合され、その後、凝固温度を過ぎてより低い温度まで急激に冷却される。
【０００３】
冷却中、示差熱歪が発生する。なぜならば、接合工程によって密着させられた近傍の基材物質によって、接合された金属の凝固した表面の収縮が抑制されるからである。示差熱歪は、熱応力を生じる。もし、その熱応力が接合された金属の破壊強度を超えたり、あるいは、示差熱歪が接合された金属の破壊歪を超えたりすると、接合された金属は割れて、亀裂や内部多孔性を生じる。亀裂や内部多孔性は、製品の性能を劣化させることになる。
【０００４】
このような環境での亀裂ないし内部多孔性の発生を減じるために使われる多数の技術が存在する。特定用途の要求に応じるために、利用可能な所では、より強く、更に延性のある金属が使用される。接合された金属が冷却される初期温度範囲を狭めるために、基材は金属の接合よりも前に予熱され、金属の接合中、高温に保持されてもよい。金属が可塑変形をする機会を得るように、基材と接合される金属はよりゆっくりと室温まで冷却される。ある場合には、応力除去熱処理ないし特殊冷却処理が用いられる。
【０００５】
これら各々の技術は、ある環境では成功しているのだが、しかしそれらは皆コストないし製造の困難さを増大させ、更に接合される金属や最終製品の基本機能を損じるかもしれない。顕著なコストや複雑さを加えずに、接合される金属と最終製品の性能に不利な影響を起こさないで、亀裂ないし多孔性の影響度合いを抑制する取り組みが望まれている。本発明は、この要求を満たし、更に関連した利益を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、基材に対し溶着物として接合された金属合金組成物を有する製品、及びその製造方法を提供する。金属合金組成物は、最大の関心事である金属溶接や熱スプレーされた皮膜によって、どのような実施形態においても接合されうる。金属素材は、基本的な金属素材の組成を変えることなしに、従来の金属合金と比較して示差熱亀裂ないし多孔性の発生が抑制されている。本発明の金属合金素材に対する接合技術は、本質的に従来の金属合金に対して用いられるものと同一である。
【０００７】
本発明によれば、製品を製造する方法は、少なくとも約７００℃の凝固温度を持つ金属合金の材料（前身）（ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ）を準備供給する工程と、多量の不安定酸化ジルコニウム粉を準備供給する工程とを含む。金属合金の材料（前身）（ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ）と多量の不安定酸化ジルコニウム粉は混合形態を形成するために結合される。混合物は異成分から成る組成物として、製品を形成するために、基材へ接合される。組成物は、金属合金からなる基材と、基材の至る所に分散された多量の不安定化酸化ジルコニウム粒子を含む。接合工程は、金属合金の凝固温度よりも高い接合温度で生じる。その温度は、約７００℃よりも高く、好ましくは約９５０℃よりも高く、もっとも好ましくは約１２００℃よりも高い。
【０００８】
接合工程は、好ましくは溶接物を形成するか、粉末か針金の熱スプレーにより実行される。溶接やスプレーでの利用に適した溶接ロッドや針金は、チューブに粉末混合物を入れ、更にサイズに合わせて、チューブを押し出すか、引くか、型鉄で曲げることにより作ることができる。融解に際して、正味の組成は最終物質で望まれる組成である。チューブ内部とチューブの鞘を形成する全ての物質は、不安定酸化ジルコニウムを除き、共に金属合金の材料（前身）（ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ）を構成する。
【０００９】
広く多様な金属を使うことができるが、しかし金属母体は好ましくは、摩擦変形させたアモルファス合金のような、アモルファス合金である。ひとつの実施例においては、本発明は、母体合金（アモルファス、または非アモルファス）が、室温で約１０％未満、好ましくは約５％未満の伸張において最大破壊歪を持つときに、有利に利用される。不安定酸化ジルコニウム粉は、金属／不安定酸化ジルコニウム組成物が、不安定酸化ジルコニウム粒子について約０．２体積パーセントから約８体積パーセント、より好ましくは約０．２体積パーセントから約４．５体積パーセントとなるような量を占める。不安定酸化ジルコニウム粒子は、好ましくは約１ミクロンから約２０ミクロンの平均寸法を持つ。
【００１０】
本発明に係る製品は、基材とその基材に結合された組成物から成る。組成物は、金属母体と金属母体のいたる所に分散された不安定酸化ジルコニウムからなる。
【００１１】
金属合金は、凝固し冷たくなると、収縮する。金属内の熱勾配と、金属収縮における表面の制約が原因で、どの瞬間でも収縮量は場所毎に異なり、典型的には表面近くでは大きく、金属塊の中央では小さい。この違いは、金属塊内部の亀裂や内部多孔質に対する潜在的可能性につながる。亀裂ないし多孔質の潜在的な可能性は、金属塊が基材に貼り付けられている場合は、金属塊と基材との異なる熱膨張係数により、特に大きい。
【００１２】
不安定酸化ジルコニウム（ジルコニアとしても知られている）は、約９５０℃から約７００℃へ降下して相転移領域を超えることにより、高温の正方晶系から低温の単斜晶系へ、冷却による相転移を示す。この相転移は、相転移温度領域を通過する冷却では、酸化ジルコニウムの特定の体積増を伴う。冷却時に体積減を示す金属母体に組み込まれれば、相転移中の酸化ジルコニウムの膨張は、少なくとも金属の収縮のある部分を反作用として中和し、熱歪と熱応力の作用を低下させるのに役立つ。従って、不安定酸化ジルコニウム粉の組み込まれた金属合金母体の組成物は、不安定酸化ジルコニウムを持たない金属合金よりも亀裂の発生や内部多孔質の進行に対し影響を受けにくい。これは、組成物が基材に付加結合された場合に、特に顕著である。
【００１３】
本発明は、また、内部応力に起因する製品の歪の発生や、基材と溶着された組成物の接合線の破壊発生を減少させる。金属が基材に溶着されたときには、金属と基材の異なる熱膨張特性により、溶着された金属と基材が冷却されるにつれ、歪む傾向をもたらし、基材と溶着された金属の「ねじれ」の原因になる。この歪は、溶着された金属と基材との間の接合線に応力を与え、強度を実質的に低下させる。本発明においては、溶着された金属と基材との熱膨張の差から生じる内部応力や内部歪が減少し、ねじれ傾向が減少し、同様に接合線の強度の劣化も減少する。
【００１４】
従って、本発明は、基材に付加結合された、金属合金母体中に酸化ジルコニウム粒子がある組成溶着物に限定される。基材に付加結合される溶着物に関する問題は、基材に付加結合されたりしない物質の場合とは異なる。とりわけ、基材と、付加結合される溶着物との熱膨張差は、基材に付加結合されたりしない物質の場合には存在しない。
【００１５】
他の応用では、酸化ジルコニウムは、他の酸化物（例えば酸化イットリウム）を添加することにより安定化され、正方晶系／単斜晶系相転移の効果が抑制される。本発明は、相転移の作用によって達成される有利な効果に基づいており、それ故に、不安定酸化ジルコニウムが必ず使用されねばならない。安定酸化ジルコニウムは、本発明においては作用しない。
【００１６】
本発明の他の性質や有利な点は、以下の好ましい実施例のより詳細な記述から、例示による方法で発明の原理を表す添付図と関連されて、明らかになろう。しかしながら、発明の範囲はこの好ましい実施例に限定されはしない。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本取り組みは、広く多様な接合に使うことができる。図１−４は、本取り組みによって作られた組成物２２を使用して製造される、本発明者にとって最も興味深い製品２０を示している。図１では、組成物２２は２つの金属部品２４と２６を結合する結合溶接物として使用される。図２では、組成物２２は接合基材２８を覆う、（典型的には補強する）重ね溶接物として使用される。図３では、組成物２２は溶着基材３０を覆う熱スプレー溶着物である。図４では、組成物２２は、パイプ部品の形の基材面に補強帯を形成するために、重ね溶接物あるいは熱スプレー溶着物として使用される。どの場合でも、組成物２２は基材に付加結合される。これら実施例の全ては例示であって、発明の範囲を限定する意図はない。
【００１８】
図５は組成物２２の理想化された微細構造の拡大図である。組成物２２は、多数の不安定酸化ジルコニウム粒子４２が内部に組み込まれ分散された母体４０を含む。不安定酸化ジルコニウム粒子４２は、一般に均等に母体４０のいたるところに分散されることが好ましいが、それが必要なわけではない。
【００１９】
母体４０は、本質的に少なくとも約７００℃の凝固温度を持つ金属物質からなる。凝固温度は少なくともこの高さでなければならない。でなければ、不安定酸化ジルコニウムの相転移は約７００℃から約９５０℃の間の温度で発生するので、この相転移は利益のある効果を全く持たない。望ましくは、母体４０の金属合金の凝固温度は、少なくとも９５０℃である。なぜならば、約７００℃から約９５０℃の凝固温度を持つ母体金属に対する相転移の効果は、僅かだが存在するからである。最も望ましくは、母体金属の合金の凝固温度は、発明の最大限の効果を達成するために、少なくとも約１２００℃である。
【００２０】
実施例では、母体４０として使われる金属合金は、望ましくは約１０パーセント未満の伸長で最大破壊歪を持ち、室温では約５パーセント未満が好ましい。そのような合金は、概して強く、硬く、そして優れた補強物や溶接物を成すものを含む。もし、母体金属合金の最大破壊歪が伸長において室温で約１０パーセントよりも大きければ、その金属合金は、自身の内部変形過程を通じて内部応力を開放できるほど十分な延性を持ち、不安定酸化ジルコニウムを組み込むことによって得られる利点は、延性のより低い金属合金に対するものほど大きくない。室温で、約５パーセント未満の伸長で最大破壊歪を持つ合金の性能は、基材に接合される組成物として使用されるときに、とりわけ増大する。
【００２１】
母体４０として使われる好ましい金属合金はアモルファス合金であり、好ましくは米国特許５，２８８，３４４号に記載されたようなバルク凝固のアモルファス金属合金、あるいは米国特許４，７２５，５１２号に記載されたような摩擦変形のアモルファス金属合金であり、これらの開示を引用する。好ましい組成は、Ａｒｍａｃｏｒ（ＴＭ）Ｍ合金が持つ組成であって、重量パーセントで、約１．１パーセントから約２．１パーセントのシリコン、約２６．５パーセントから約３１．５パーセントのクロム、約１．１パーセントから約２．２パーセントのマンガン、約３．３５パーセントから約４．１５パーセントのボロンと、残りは鉄であり、そしてＡｒｍａｃｏｒ（ＴＭ）Ｍ＊合金の持つ組成であって、重量パーセントで、約０．６パーセントから１．５パーセントのシリコン、約２５．５パーセントから約３０パーセントのクロム、約１．２パーセントから約２．４パーセントのマンガン、約３．２パーセントから約３．７パーセントのボロン、約５．０パーセントから約７．０パーセントのニッケル、残りは鉄である。Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，　Ｌａｇｕｎａ　Ｎｉｇｕｅｌ，　ＣＡより入手可能なこれらの金属合金は、約１２４０℃の凝固温度を持っている。本発明は、アモルファス金属合金に限定されず、上記要件の組み合わせを満たす他の金属合金と共に使われてもよい。
【００２２】
粒子４２は不安定酸化ジルコニウム（これはまた不安定ジルコニアとも呼ばれる）である。これら粒子４２は、約９５０℃から約７００℃までの範囲で、正方晶系―単斜晶系の相転移を過ぎて冷却されると、約３−５パーセントの体積膨張を示す。不安定酸化ジルコニウム粒子４２は、好ましくは約１ミクロンから約２０ミクロンの平均粒子サイズを持つが、しかしこの範囲外の粒子サイズも同様に使用可能である。もし粒子サイズが約１ミクロン未満でであれば、処理が困難であるかもしれない。もし粒子サイズが約２０ミクロン以上ならば、それらの示す効果は減少する。
【００２３】
不安定酸化ジルコニウム粒子４２は、好ましくは組成物２２の約０．２体積パーセントから約８体積パーセントから成る。もし不安定酸化ジルコニウム粒子が組成物２２の約０．２体積パーセント未満の量として存在すれば、その体積部分は小さすぎて、有用な利益のある効果を持ち得ない。もし不安定酸化ジルコニウム粒子が組成物２２の約８体積パーセント以上の量として存在すれば、その物質は適切に処理され得ない。粒子は組成物の約０．２体積パーセントから約４．５体積パーセントから成ることが、より好ましい。
【００２４】
図６は、発明実施の好ましい取り組みの流れ図である。金属合金の材料（前身）（ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ）が供給される（符号５０）。材料（前身）（ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ）は、金属粉、粉でない金属、あるいはそれらの組み合わせでもよい。材料（前身）（ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ）はまた、酸化ジルコニウム以外の非金属の要素を含んでもよい。引き続く処理工程で少なくとも部分的に溶融するという事実からみて、粒子サイズが非常に重要ではないが、好ましくは、いかなる金属粉も、約６０メッショ（２５０ミクロン）から約３２５メッシュ（４４ミクロン）までの粒子サイズを持つ。
【００２５】
他の要素は、最終製品の要求組成を得るために、金属の材料（前身）（ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ）に含まれてもよい。例えば、ホウ化鉄（ＦｅＢ）粉はボロンの元として、マンガンシリサイド（ＭｎＳｉ）粉はマンガンとシリコンの元として使われてもよく、クロム（Ｃｒ）粉はクロムの元として使われてもよく、そしてニッケル（Ｎｉ）粉はニッケルの元として使われてもよい。
【００２６】
多量の不安定酸化ジルコニウム粒子が供給される（符号５２）。不安定酸化ジルコニウム粒子は、既に議論された形、大きさ、そして量である（金属合金粉の量に見合う）。
【００２７】
金属の材料（前身）（ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ）と多量の不安定酸化ジルコニウム粉は、材料（前身）（ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ）の混合物を形成するために共に混ぜられる（符号５４）。混ぜ合わせは、一般に均一な粉の組成物が得られるようなあらゆる方法でなされる。
【００２８】
材料（前身）（ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ）の混合物は、製品を形成するため基材に混成組成物として接合される（符号５６）。図５に示されるように、最終の組成物２２は、金属の材料（前身）（ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ）及び母体のいたる所に分散された多量の不安定酸化ジルコニウム粒子４２から形成された金属合金の母体４０からなる。少なくとも、接合の工程５６の一部が、約７００℃より低くない、より好ましくは約９５０℃より低くない接合温度で発生する。いずれにしても、接合の工程は、母体合金が少なくとも部分的に溶融するように、凝固温度よりも高温に加熱されることが必要である。
【００２９】
組成物を形成するために混合粉を接合することは、いかなる実施可能な方法で行われてもよい。現時点では２つの取り組みが最も興味深い。溶接では、溶接物や熱スプレーの元が用意され、それから接合される。どんな利用可能な溶接物や熱スプレーの元でも使用可能である。図７は、溶接物や熱スプレーの元として使われるロッドまたはワイヤ６０を示す。そのロッドまたはワイヤは、混合粉６２を鞘となるチューブ６４の内側に置き、それから端を塞ぐことにより製造される。チューブ６４は、好ましくは延性のある金属である。ロッドまたはワイヤ６０は、鞘の材料からなるＵ字型の部品を作り、混合粉６２をＵ字型部品の中に置き、それからそのＵ字型部品の足を互いに近づけて、チューブ６４の輪郭を作ることにより、容易に形成される。チューブは、望ましいロッドまたはワイヤの寸法になるまで、押し出し、引き伸ばし、型鉄で曲げること、または同様の方法で、細くされる。
【００３０】
Ａｒｍａｃｏｒ（ＴＭ）Ｍ合金に不安定酸化ジルコニウムを加えてロッドまたはワイヤを作る例では、重量組成で４３パーセントのクロムと、４パーセントのＦｅＳｉと、４９パーセントのＦｅＢ、そして４％のＭｎＳｉと、望ましい体積パーセンテージ、すなわちこの例のロッドまたはワイヤでは全体積の約２．２５体積パーセントを得るために十分な量の不安定酸化ジルコニウム、とを併せ持つ混合粉が製造された。約４３重量部のこの混合粉が、約５７重量部の４３０型ステンレスチューブの鞘の中に、入れ込まれた。そのチューブは、押し出されてワイヤとされた。
【００３１】
Ａｒｍａｃｏｒ（ＴＭ）Ｍ＊合金に不安定酸化ジルコニウムを加えてロッドまたはワイヤを作る例では、重量組成で４２パーセントのクロムと、５パーセントのＦｅＳｉと、５２パーセントのＦｅＢ、そして１％のＭｎＳｉと、望ましい２．２５体積パーセンテージを得るために十分な量の不安定酸化ジルコニウムとを併せ持つ混合粉が製造された。約３５重量部のこの混合粉が、約６５重量部の３０４型ステンレスチューブの鞘の中に、入れ込まれた。そのチューブは、押し出されてワイヤとされた。
【００３２】
ロッドあるいはワイヤ６０は、溶融したロッドあるいはワイヤ６０が組成物の溶接物２２を形成するので、図１のように、部品２４と２６を互いに溶接するために使ってもよい。ロッドあるいはワイヤ６０は、図２または図４の重ね溶接物を溶着するために使われてもよい。ロッドあるいはワイヤ６０は、ツイン−ワイヤ・アーク・スプレー（ＴＷＡＳ）装置のようなプラズマ・スプレー装置に対する供給ワイヤとして使われてもよい。いずれの場合でも、ロッドあるいはワイヤ６０は７００℃より高い温度に加熱されるが、好ましくは、約９５０℃よりも高い温度に加熱される。そして、いずれにしても最終的な溶接物あるいは溶着物の凝固温度よりも高い温度に加熱される。溶接物の元としてのロッドあるいはワイヤ６０や、溶接技術についてのこれら例は、好ましい溶接の取り組みとして提案されているが、しかし他の利用できる取り組みも、代わりに使われてもよい。ロッドあるいはワイヤが凝固温度より高く加熱されて、溶融したときには、不安定酸化ジルコニウム粉以外のロッドあるいはワイヤの成分は、鞘内側の他の粉や鞘自身も含めて、互いに金属合金の材料（前身）（ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ）として役立つ。
【００３３】
他の取り組みでは、接合工程５６は、粉末熱スプレーのどんな利用可能な技術をも使用する。これらの技術では、望ましい正味の組成を持つ混合粉がスプレー装置に供給される。その装置は、混合粉を７００℃よりも高い温度、好ましくは約９５０℃よりも高い温度、いずれにしても正味の組成の凝固温度よりも高く加熱し、図３または図４の組成溶着物２２を形成するために、基材３０に向かって加熱された組成物を流動させる。混合粉は吹き付け装置に入る以前と以後のいずれで形成されてもよい。ここで、混合粉の不安定酸化ジルコニウム粉末以外の成分は、金属合金の材料（前身）（ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ）として役立つ。
【００３４】
本発明は、不安定酸化ジルコニウム粒子の存在効果を検証するための比較試験において、ＭＩＧ溶接とツイン−ワイヤ・アーク・スプレーの両者を実践するために、まとめられた。図８Ａは、ＭＩＧの基材７２上の溶接ビード７０を示し、そこで溶接ビードは酸化ジルコニウムを含まないＡｒｍａｃｏｒ（ＴＭ）Ｍ＊合金で形成されている。周期的な亀裂７４が、溶接ビード７０の長さに沿って観察される。図８Ｂは基材７８上のＭＩＧ溶接ビード７６を示し、そこで溶接ビード７６は、体積で約２．２５パーセントの不安定酸化ジルコニウム粒子を含むＡｒｍａｃｏｒ（ＴＭ）Ｍ＊合金で形成されている。亀裂は存在しない（図８Ｂにおいて、不安定酸化ジルコニウム粒子は存在するが、図の尺度では小さすぎて見えない）。
【００３５】
図９Ａは、図４のパイプ基材のような、基材８２上のＴＷＳＡ重ね溶接補強８０の微細構造を示し、そこでは重ね溶接補強は酸化ジルコニウムを含まないＡｒｍａｃｏｒ（ＴＭ）Ｍ＊合金で形成されている。相当な量の孔８４が存在する。図９Ｂは、図４のパイプ基材のような、基材８８上のＴＷＳＡ重ね溶接補強８６の微細構造を示し、そこでは重ね溶接補強は体積で約２．２５パーセントの不安定酸化ジルコニウム粒子を含むＡｒｍａｃｏｒ（ＴＭ）Ｍ＊合金で形成されている。実質上、孔は存在しない。（図９Ｂにおいて、不安定酸化ジルコニウム粒子は存在するが、図の尺度では小さすぎて見えない。）
図９Ａの重ね補強８０の表面を磨けば、多孔性を示唆する光沢のない仕上げ面となり、更に事実、顕微鏡観察で相当な多孔性が存在することが示される。図９Ｂの重ね補強８６を磨けば、その表面はなめらかで多孔性を示さない輝いた外観となり、事実、顕微鏡観察で多孔性が実質上存在しないことが示される。
【００３６】
本発明の物質において、亀裂や多孔性が全くあるいはほとんどないことを、母体物質の組成を変えることなしに達成したことは、本発明の重要な有利点である。母体金属の組成は変えられてはいけない。さもなければ、必要な性質（硬度やアモルファス特性など）は、失われるであろう。亀裂ないし多孔性は、腐食薬品が基礎の基材へ到達する経路を生み出すのと同様に、強度を減少させ、電気抵抗を帯びる。本発明は、酸化ジルコニウムを添加して、機械的および物理的性質において、このような劣化に至る亀裂ないし多孔性を回避あるいは少なくとも相当減少させる。
【００３７】
発明の実施例が、図解の目的で詳細に記述されたが、さまざまな修正や強調が、発明の精神と範囲から逸脱せずに可能である。従って、本発明は以下の請求項によるもの以外には限定されない。
【図面の簡単な説明】
【図１】接続溶接の概略図である。
【図２】重ね溶接の概略図である。
【図３】熱スプレー溶着の概略図である。
【図４】パイプの部品に対する補強被覆帯の斜視図である。
【図５】本発明に係る理想化された組成物の微細構造である。
【図６】本発明の実施方法の流れ図である。
【図７】溶接ロッドまたはワイヤの概略図である。
【図８】図８Ａ−８Ｂは、溶接ビードの斜視図を概略的に示す。ここで、図８Ａの溶接ビードは酸化ジルコニウムのない母体合金でなされたものであり、図８Ｂの溶接ビードは、不安定酸化ジルコニウム粒子が母体合金に組み込まれた組成物でなされたものである。
【図９】図９Ａ−９Ｂは、基材に溶着された重ね溶接部の概略図を示す。ここで、図９Ａの重ね溶接部は酸化ジルコニウムのない母体合金でなされたものであり、図９Ｂの重ね溶接部は、酸化ジルコニウム粒子が母体合金に組み込まれた組成物で成されたものである。
【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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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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