(57)【要約】本発明は、基材上に被覆を形成できる鉄基合金に関する。この被覆は、高硬度、および耐摩耗性を有する。鉄基合金は、重量で、３．０〜７．０％のＣｒ、１．３〜３．０％のＣ、０．２〜２．０％のＢ、２．０〜１０．０％のＶ、任意で１．５％以下のＳｉ、任意で１．０％以下のＭｎ、任意で２．０％以下のＭｏ、任意で１．５％以下のＮｉを含み、残部がＦｅ及び不可避の不純物である。本発明はさらに、基材およびその表面上に形成された鉄基合金の被覆を含む物品、ならびに被覆された物品を形成する方法にも関する。この方法は、ＨＶＯＦ、レーザークラッディングまたはプラズマクラッディングを使用することが好ましい。【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄基合金であって、
３．０〜７．０重量％のＣｒ、
１．３〜３．０重量％のＣ、
０．２〜２．０重量％のＢ、
２．０〜１０．０重量％のＶ、
任意で１．５重量％以下のＳｉ、
任意で１．０重量％以下のＭｎ、
任意で２．０重量％以下のＭｏ、
任意で１．５重量％以下のＮｉ、  
を含み、残部がＦｅ及び不可避の不純物である、鉄基合金。
【請求項２】
Ｃｒの含有量が３．２〜６．８重量％である、請求項１に記載された鉄基合金。
【請求項３】
Ｂの含有量が０．２〜１．２重量％である、請求項１または請求項２に記載された鉄基合金。
【請求項４】
Ｎｉの含有量が０よりも大きく、好ましくは１．０重量％以下である、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載された鉄基合金。
【請求項５】
Ｍｏの含有量が０よりも大きく、好ましくは０．８重量％以下である、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載された鉄基合金。
【請求項６】
Ｖの含有量が４．０〜８．０重量％である、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載された鉄基合金。
【請求項７】
Ｃの含有量が１．５〜２．８重量％である、請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載された鉄基合金。
【請求項８】
任意成分であるＳｉ、Ｍｎ、ＭｏおよびＮｉの含有量が、それぞれ１．０重量％以下である、請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載された鉄基合金。
【請求項９】
粉末形態である、請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載された鉄基合金。
【請求項１０】
前記粉末は、ＡＳＴＭ  Ｂ２１４−１６によるふるい分析により測定して２５０μｍを超える粒径の粒子を含まないか、該粒子の含有量が２重量％未満である、請求項９に記載された鉄基合金。
【請求項１１】
前記粉末は、ＡＳＴＭ Ｂ２１４−１６によるふるい分析により測定して５〜２００μｍまたは２０〜２００μｍの粒径の粒子からなる、請求項７から請求項１０までのいずれか１項に記載された鉄基合金。
【請求項１２】
基材および被覆を有する物品であって、該被覆が、請求項１から請求項１１までのいずれか１項に記載された鉄基合金から形成されている、物品。
【請求項１３】
鉱業または鉄鋼業で使用される油圧シリンダーまたはローラーである、請求項１２に記載された物品。
【請求項１４】
前記被覆が、ＳＳ−ＥＮ  ＩＳＯ  ６５０８−１：２０１６により測定した硬さが６０ＨＲＣ以上、およびＡＳＴＭ  Ｇ６５−１６手順Ａに従う摩耗が２５ｍｍ３以下の両方を有する、請求項１３に記載された物品。
【請求項１５】
前記基材が、金属または合金、好ましくは鋼、工具鋼またはステンレス鋼でできている、請求項１２から請求項１４までのいずれか１項に記載された物品。
【請求項１６】
前記被覆は、請求項８から請求項１０までのいずれか１項に記載された鉄基合金を、レーザークラッディング、プラズマ粉末クラッディング、またはプラズマ移行アークによって形成された被覆である、請求項１２から請求項１５までのいずれか１項された記載された物品。
【請求項１７】
請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載された鉄基合金または請求項９から請求項１１までのいずれか１項に記載された鉄基合金粉末の、基材上に被覆を形成するための使用。
【請求項１８】
被覆された物品を形成する方法であって、
基材を提供する段階および、
前記基材上に被覆を形成する段階
を含み、
前記被覆は、請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載された鉄基合金からなり、
前記基材上に被覆を形成する段階は、請求項９から請求項１１までのいずれか１項に記載された鉄基合金粉末を使用する、被覆された物品を形成する方法。
【請求項１９】
前記基材上に被覆を形成する段階は、レーザークラッディング、プラズマ粉末クラッディング、プラズマ移行アーク、またはＨＶＯＦを行うステップである、請求項１８に記載された被覆された物品を形成する方法。
【請求項２０】
前記物品が請求項１２から請求項１６までのいずれか１項に記載された物品である、請求項１８または請求項１９に記載された被覆された物品を形成する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広く言えば鉄基合金、とりわけ高硬度、耐摩耗性および適切な耐食性を有する鉄基合金の分野に属するものである。さらに、本発明は、鉄基合金からできた高硬度および耐摩耗性を有する被覆を施された物品の分野、並びに本発明の鉄基合金を使用するその物品の製造方法にも属する。
【背景技術】
【０００２】
さまざまな種類の鋼などの鉄基合金が多くの用途で使用されているものの、必要な特性に欠けている場合がある。一例として、鋼材は、例えば掘削および採掘機械に見られるような過酷な使用状況に耐えるには硬さおよび耐摩耗性が十分ではない。摩耗は大きな無駄であり社会的コスト増につながるため、金属表面の耐摩耗性を改善することは、大幅な節約および環境への配慮にも貢献する。
【０００３】
従来、表面に耐摩耗性を付与するために様々な手法が使用されてきた。硬質クロムめっきが、この目的のために鉱業用途またはトンネル掘削機などの過酷な条件および摩耗に曝される機械への保護被覆を提供するために使用されてきた。クロム被覆は、明るい外観、優れた耐摩耗性および耐食性を有する被覆を得るために一般的に使用されてきた。航空宇宙、石油およびガス、鉱業用機器などの重工業機器がこの被覆の主要な最終用途産業である。
【０００４】
通常、硬質クロム被覆は、クロムイオンを含む水溶液からのクロムの電着によって、導電性の基板（通常は金属）の表面に形成される。しかし、その工程で使用される、またはその工程から生じる廃棄物に含まれる六価クロムＣｒＶＩに対する厳しい環境規制のために、硬質クロム被覆の用途は減少している。
【０００５】
電着により形成するために、この方法では、硬質クロムめっきは導電性基板表面にのみしか形成できない。さらに、電着による被覆はエネルギー集約的であり、複雑な構造体に形成すべき場合に問題を引き起こす可能性がある。さらに、電着工程は、通常は、電解被覆に曝される基板のすべての部分に均一な厚さの被覆層を形成することしかできないため、さまざまな厚さの被覆および/または基板の選択された部分にのみ被覆を形成することができない。
【０００６】
これらの問題および制限を考慮して、硬質クロムめっきの代替品の探索が約３０年前から行われている。ＨＶＡＦ（高速度酸素燃料溶射）、プラズマ移行ワイヤアーク（ＰＴＷＡ）、プラズマ粉末溶射などの溶射法は、航空機の着陸装置や油圧シリンダーなどで幾らかの硬質クロムめっき用途を代替している。
【０００７】
硬質クロムめっきに代替する被覆に求められる特性は、優れた耐食性、耐摩耗性、充分な結合強度がある。後者は、基材の材料と被覆との金属学的結合が必要であう。これは、基材および/または被覆の劣化を避けるために、最小限の熱入力で形成されることが最適である。
【０００８】
レーザークラッディングは、広くこれらの特性を満たすように設定された確立された処理方法である。レーザークラッディングは、基材材料への影響を最小限に抑えながら、耐食性および耐摩耗性の薄い被着物を付着させることができるため、多くの用途で硬質クロムめっきに代わるものである。
【０００９】
被覆に使用される材料はＭ２鋼である。Ｍ２鋼の組成は以下のとおりである（重量％）。
炭素                ０．７８〜１．０５
クロム（Ｃｒ）      ３．７５〜４．５
鉄（Ｆｅ）          残部
マンガン（Ｍｎ）    ０．１５〜０．４
モリブデン（Ｍｏ）  ４．５〜５．５
燐（Ｐ）            最大０．０３
シリコン（Ｓｉ）    ０．２〜０．４５
硫黄（Ｓ）          最大０．０３
タングステン（Ｗ）  ５．５〜６．７５
バナジウム（Ｖ）    １．７５〜２．２
【００１０】
Ｍ２鋼は一例であり、表面クラッディング用の多くの合金は、工具鋼や高速度鋼の従来の鉄鋼生産により作られる。これらの材料は、製鋼の生産工程に適合するように開発された。しかし、表面被覆材料に使用される金属粉末には、製造上の制限の多くは無関係であるか、適用されない。
【００１１】
高温での耐摩耗性を高めるために高速度鋼粉末がよく使用される。高温に曝されない用途では、このような材料はＷやＣｏなどの限られた原材料を不必要に消費することになる。Ｍ２鋼も高度に合金化され、３．７５％Ｃｒ、０．１５％Ｍｎ、４．５％Ｍｏ、５．５％Ｗ、１．７５％Ｖを少なくとも含有する。したがって、鉄以外の高価な金属を少なくとも１５．６５重量％必要とする。
【００１２】
Ｍ２鋼のように被覆処理に従来使用された材料は、高硬度と優れた耐摩耗性を同時には達成できなかった。さらに、それらはＦｅ以外の多量の合金化金属を必要とし、大きな環境負荷でしか製造できなかった。
【００１３】
製鋼の分野ではＶ合金工具鋼も知られている。しかし、この材料は溶射処理または被覆処理には適さない。実際、溶射処理または被覆処理に使用すると、Ｖ合金工具鋼およびＭ２鋼の両方が気孔を有する構造になる傾向がある。さらに、一般的に使用されるＭ２工具鋼粉末を使用した被覆は、６３ＨＲＣの硬さでの耐摩耗性が６０ｍｍ３（ＡＳＴＭ  Ｇ６５に従って測定）と中程度の値が得られるに過ぎない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、高硬度、高耐摩耗性、十分な耐食性を同時に達成する保護被覆を形成できる材料を提供することを目的とする。この被覆材料は、靭性が大きく、例えばレーザークラッディングを行っても気孔が少ないか又は気孔がない被覆を形成できなければならない。
【００１５】
この被覆材料は、妥当なコストで入手可能であり、高価な材料に頼ることなく、低い環境負荷で製造可能であり、例えばレーザークラッディング、プラズマ移行アーククラッディング、ＨＶＯＦのような溶射プラズマ溶射などの既存の処理方法に使用可能でなければならない。
本発明によって解決されるべき他の課題は、以下の説明により明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は上記課題を以下により解決した。
１．  鉄基合金であって、
３．０〜７．０重量％のＣｒ、
１．３〜３．０重量％のＣ、
０．２〜２．０重量％のＢ、
２．０〜１０．０重量％のＶ、
任意で１．５重量％以下のＳｉ、
任意で１．０重量％以下のＭｎ、
任意で２．０重量％以下のＭｏ、
任意で１．５重量％以下のＮｉ、  
を含み、残部がＦｅ及び不可避の不純物である、鉄基合金。
【００１７】
２．  Ｃｒの含有量が３．２〜６．８重量％である、項目１に記載された鉄基合金。
【００１８】
３．  Ｂの含有量が０．２〜１．２重量％である、項目１または項目２に記載された鉄基合金。
【００１９】
４．  Ｎｉの含有量が０よりも大きく、好ましくは１．０重量％以下である、項目１から項目３までのいずれか１項に記載された鉄基合金。
【００２０】
５．  Ｍｏの含有量が０よりも大きく、好ましくは０．８重量％以下である、項目１から項目４までのいずれか１項に記載された鉄基合金。
【００２１】
６．  Ｖの含有量が４．０〜８．０重量％である、項目１から項目５までのいずれか１項に記載された鉄基合金。
【００２２】
７．  Ｃの含有量が１．５〜２．８重量％である、項目１から項目６までのいずれか１項に記載された鉄基合金。
【００２３】
８．  任意成分であるＳｉ、Ｍｎ、ＭｏおよびＮｉの含有量が、それぞれ１．０重量％以下である、項目１から項目７までのいずれか１項に記載された鉄基合金。
【００２４】
９．  粉末形態である、項目１から項目８までのいずれか１項に記載された鉄基合金。
【００２５】
１０．  上記粉末は、ＡＳＴＭ  Ｂ２１４−１６によるふるい分析により測定して２５０μｍを超える粒径の粒子を含まないか、該粒子の含有量が２重量％未満である、項目９に記載された鉄基合金。
【００２６】
１１．  上記粉末は、ＡＳＴＭ  Ｂ２１４−１６によるふるい分析により測定して５〜２００μｍまたは２０〜２００μｍの粒径の粒子からなる、項目７から項目１０までのいずれか１項に記載された鉄基合金。
【００２７】
１２．  基材および被覆を有する物品であって、この被覆が、項目１から項目１１までのいずれか１項に記載された鉄基合金から形成されている、物品。
【００２８】
１３．  鉱業または鉄鋼業で使用される油圧シリンダーまたはローラーである、項目１２に記載された物品。
【００２９】
１４．  上記被覆が、ＳＳ−ＥＮ  ＩＳＯ  ６５０８−１：２０１６により測定した硬さが６０ＨＲＣ以上、およびＡＳＴＭ  Ｇ６５−１６手順Ａに従う摩耗が２５ｍｍ３以下の両方を有する、項目１３に記載された物品。
【００３０】
１５．  上記基材が、金属または合金、好ましくは鋼、工具鋼またはステンレス鋼でできている、項目１２から項目１４までのいずれか１項に記載された物品。
【００３１】
１６．  上記被覆は、項目８から項目１０までのいずれか１項に記載された鉄基合金を、レーザークラッディング、プラズマ粉末クラッディング、またはプラズマ移行アークによって形成された被覆である、項目１２から項目１５までのいずれか１項された記載された物品。
【００３２】
１７．  項目１から項目８までのいずれか１項に記載された鉄基合金または項目９から項目１１までのいずれか１項に記載された鉄基合金粉末の、基材上に被覆を形成するための使用。
【００３３】
１８．  被覆された物品を形成する方法であって、
基材を提供する段階および、
基材上に被覆を形成する段階
を含み、
被覆は、項目１から項目８までのいずれか１項に記載された鉄基合金からなり、
基材上に被覆を形成する段階は、項目９から項目１１までのいずれか１項に記載された鉄基合金粉末を使用する、被覆された物品を形成する方法。
【００３４】
１９．  基材上に被覆を形成する段階は、レーザークラッディング、プラズマ粉末クラッディング、プラズマ移行アーク、またはＨＶＯＦを行うステップである、項目１８に記載された被覆された物品を形成する方法。
【００３５】
２０．  上記物品が項目１２から項目１６までのいずれか１項に記載された物品である、項目１８または項目１９に記載された被覆された物品を形成する方法。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
本発明においては、すべてのパラメーターおよび製品特性は、特に明記しない限り、標準条件（２５℃、１０５Ｐａ）下で測定された値である。
【００３７】
「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、開放型として使用され、追加の要素またはステップが存在してもよい。しかし、「本質的にからなる」および「からなる」というより制限的な意味も含む。
【００３８】
範囲について、「ｘからｙ」または同義表現「ｘ〜ｙ」として表される場合は常に、範囲の終点（すなわち、値ｘおよび値ｙ）が含まれる。したがって、範囲は「ｘ以上、ｙ以下」という表現と同義である。
【００３９】
本発明は、上記で定義され、請求項１に記載された鉄基合金に関する。本明細書において、用語「鉄基」とは、鉄がすべての合金元素の中で（全合金の重量％で）最大含有量を有することを示す。鉄の含有量は、重量で７０％を超える。典型的には、合金の総重量の７５％を超える。
【００４０】
本発明の合金は、３．０〜７．０重量％のＣｒ、１．３〜３．０重量％のＣ、０．２〜２．０重量％のＢ、２．０〜１０．０重量％のＶ、任意で１．５重量％以下のＳｉ、任意で１．０重量％以下のＭｎ、任意で２．０重量％以下のＭｏ、任意で１．５重量％以下のＮｉを含み、残部がＦｅ及び不可避の不純物である。
【００４１】
ここで、「不可避不純物」とは、合金の製造工程に由来する成分が出発原料に不純物として含まれていることを意味する。不可避的不純物の量は、通常０．１０重量％以下、好ましくは０．０５重量％以下、さらに好ましくは０．０２重量％以下、最も好ましくは０．０１重量％以下である。典型的な不純物には、Ｐ、Ｏ、Ｓおよび当業者に周知の他の不純物が含まれる。請求項１に記載されている元素の一部は他の合金では不純物と見なすことがあるが、本発明の合金では、上記および特許請求の範囲に記載された元素は、意図的に添加されているため、「不可避不純物」には含まれない。
【００４２】
本発明の合金は、当業者に周知の従来方法により製造が可能である。例えば、金属元素の粉末を適切な割合で混合し、混合物を溶融し、続いて適切に冷却することにより、本発明の合金を作製することができる。
【００４３】
請求項１に記載されている組成は、原子吸光分析（ＡＡＳ）によって決定される各合金元素の含有量（重量％）に関連する。特に、最終被覆に存在する合金の組成は、請求項１で定義された合金組成とはわずかに異なる場合がある。最終被覆は、本発明の合金の被覆を形成するためのレーザークラッディングなどの処理を適切に使用した後の基板上に存在する被覆であり、請求項１で定義された合金組成は、例えば、レーザークラッディングまたはプラズマ粉末クラッディング処理中に、被覆形成ステップに使用される原料粉末の組成である。この理由は、環境に起因する元素（たとえば、レーザークラッディングによる空気中の窒素または酸素、または炭化水素ガスを燃料として使用するプラズマクラッディングによる炭素または酸素または窒素）が被覆に入り込むことがある。
【００４４】
以下、合金の元素を、それらの考えられる機能および好ましい含有量について説明する。
クロム（Ｃｒ）       
クロム（Ｃｒ）は、合金の３．０〜７．０重量％存在する。クロムは、得られた被覆に十分な硬さおよび耐食性を付与する。Ｃｒ含有量の下限は３．０重量％であるが、３．５重量％以上など、３．０重量％よりも多くてもよい。Ｃｒ含有量は、４．０重量％以上が好ましく、４．７重量％以上などの４．５重量％以上がより好ましい。上限は７．０重量％であり、６．５重量％など、７．０重量％未満にすることもできる。Ｃｒ含有量は、５．７重量％以下などの６．０重量％以上がより好ましい。これらの上限と下限とは自由に組み合わせることができるため、Ｃｒ含有量は３．５〜６．５重量％または４．０〜６．０重量％の範囲にできる。
【００４５】
炭素（Ｃ）
カーボンは、特に必要な量のＣｒおよびＶとの組み合わせにより、高硬度および耐摩耗性を実現する。炭素含有量は１．３〜３．０重量％である。下限は１．３重量％であるが、１．４重量％以上または１．５重量％以上にできる。炭素含有量の上限は３．０重量％であるが、２．８重量％以下または２．７重量％以下にできる。他の例にも言えるが、これらの上限と下限とは自由に組み合わせることができる。例えば、炭素含有量は１．４〜２．７重量％にできる。
【００４６】
ホウ素（Ｂ）
ホウ素は、０．２〜２．０重量％で存在する。下限は０．２重量％であるが、０．３重量％など、０．２重量％よりも大きくすることもできる。ホウ素の含有量は、０．５重量％以上、例えば０．７重量％以上が好ましい。上限は２．０重量％であり、２．０重量％未満、たとえば１．８重量％以下、または１．５０重量％以下にすることもできる。Ｂの含有量の上限は１．２重量％以下、例えば１．０重量％が好ましい。
【００４７】
Ｂの存在により、Ｂを含まない類似の合金と比較して、液相線温度が通常約１００℃低下する。融点が低いと、被覆処理に使用される合金粉末をその表面で溶融させるためのエネルギー消費量が減少し、ＨＡＺ（熱影響部）を減少させ、製品の品質に役立ち、基材と合金の劣化を大幅に回避できる。Ｂは、合金の溶接性も向上させる。
【００４８】
その結果、ホウ素を特定量内で含有することにより、得られる被覆処理は被着した被覆の化学組成の変動が少なく、より強固になり、エネルギー効率のよい方法で被覆を形成できる。さらに、凝固中に形成されるホウ化物は、被覆の硬さを維持するための本発明の重要な部分である。
【００４９】
バナジウム（Ｖ）
本発明の合金は２．０〜１０．０重量％のＶを含有する。Ｖ含有量の下限は２．０重量％であるが、その下限は３．０重量％または４．０重量％でもよい。Ｖ含有量の上限は１０．０重量％以上であるが、８．０重量％または６．０重量％、例えば５．７重量％でもよい。
【００５０】
任意元素
Ｓｉ、Ｍｎ、ＭｏおよびＮｉは、本発明の合金の任意元素である。これらの構成要素は完全になくてもよいが、本発明は、それらのうちの１つ、２つ、３つ、又は４つ全てが存在する実施形態も包含する。例えば、ＳｉおよびＭｎが存在し、Ｍｏ及びＮｉが存在しない場合がある。他の例として、Ｓｉ、ＭｎおよびＮｉが存在するが、Ｖ、ＷおよびＴｉが存在しない。他の例としては、Ｍｎ、Ｎｂ及びＴｉが存在し、Ｍｏが存在しない合金である。
【００５１】
ケイ素（Ｓｉ）
ケイ素が存在する場合、その含有量は１．５重量％以下であり、１．２重量％以下が好ましく、例えば１．０重量％以下、または０．９重量％以下である。
Ｓｉは任意元素であるため、下限は特定されない。しかし、Ｓｉが存在する場合、その含有量は０．１重量％以上、または０．５重量％以上、例えば０．７重量％以上または０．８重量％以上でよい。
Ｓｉは、Ｆｅやその他の合金金属の酸化物の形成を避けるために主に添加される。Ｓｉは、酸素との親和性が大きいためである。したがって、合金の出発材料が酸素または酸化物を含む場合、または合金の製造が酸素含有条件下で行われる場合、Ｓｉの添加が好ましい。
【００５２】
マンガン（Ｍｎ）
Ｍｎが存在する場合、その含有量は１．０重量％以下であり、０．８重量％以下が好ましく、０．６重量％以下、例えば０．５重量％以下がより好ましい。
Ｍｎは任意元素であるため、下限は特定されない。しかし、Ｍｎが存在する場合、その含有量は０．１重量％以上、または０．２重量％以上でよい。０．３〜０．５重量％の範囲、例えば０．４重量％も可能である。
【００５３】
モリブデン（Ｍｏ）  
Ｍｏは任意元素であり、主に耐食性を改善する。理論に拘束されることを望まないが、Ｍｏの合金化は耐孔食性、いわゆるＰＲＥ値を高めると考えられる。
本発明の合金では、Ｍｏは最大２．０重量％含有できる。下限は特定されないが、例えば０．１重量％以上にできるが、０．２重量％以上にしてもよい。上限は０．２重量％以下であるが、１．０重量％以下が好ましく、０．８重量％以下又は０．６重量％以下がさらに好ましい。
【００５４】
ニッケル（Ｎｉ）
ニッケルは任意元素であり、主に耐食性を改善する。存在する場合、Ｎｉの量は１．５重量％以下である。Ｎｉは任意元素であるためその下限は特定されないが、０重量％超または０．１重量％超にでき、０．２重量％であってもよい。Ｎｉ含有量の上限は１．５重量％であるが、１．０重量％以下であってもよい。Ｎｉ含有量は０．８重量％以下または０．６重量％以下が好ましい。
【００５５】
１つの好ましい実施形態では、任意成分Ｓｉ、Ｍｎ、ＭｏおよびＮｉのすべてを含有する。この実施形態の好ましい態様において、それぞれの含有量は１．０重量％以下である。この好ましい実施形態の一例では、Ｓｉ含有量は、Ｓｉ、Ｍｎ、ＭｏおよびＮｉの中で最も大きい。さらに好ましい例は０．７重量％以上または０．８重量％以上、１重量％未満である。その実施形態では、Ｍｎ、ＭｏおよびＮｉの含有量はそれぞれ０．５重量％以下にできる。
【００５６】
粉末および粉末製造
レーザークラッディングやプラズマ溶射などの方法による被覆形成に使用するには、合金は粉末状である必要がある。粉末の製造方法は特に限定しない。適切な方法は当業者に周知である。その方法には、アトマイジング、例えば水ジェットミリングまたはガスアトマイジングの使用がある。
【００５７】
粉末製造された粉末粒子はそのまま使用できるが、大きすぎるか又は小さすぎる粒子を除去するためにふるい分けなどの適切な操作によって分類することができ、例えば、それらの粒子の量を２重量％以下に減らすか、完全に除去することができる。
粒子は、粒径が２５０μmを超える粒子および５μmよりも小さい粒子の含有量を減らすためにふるい分けすることが好ましい。そのような粒子の有無は、例えばＡＳＴＭ  Ｂ２１４−１６のふるい分析によって決定することができる。
【００５８】
あるいは、当業者は、粒径分布を決定するための他の手段を使用してもよい。例えば、ＩＳＯ  １３３２０：２００９で規定され、たとえばＭａｌｖｅｒｎから入手可能なＭａｓｔｅｒｓｉｚｅｒ  ３０００で採用されているレーザー散乱技術を使用できる。ここで、平均直径Ｄｗ９０は、５〜２５０μｍが好ましく、５〜２００μｍがより好ましく、１０〜１００μｍまたは５〜８０μｍがさらに好ましい。この実施形態では、２５０μｍ超の粒子はふるいにより除去、または２重量％以下に低減できる。
ふるい分析によって得られた粒径とレーザー散乱によって得られた粒径との間に不一致がある場合、レーザー散乱技術が通常使用される。
【００５９】
耐摩耗性および硬さ
硬さは、ＳＳ  ＩＳＯ  ６５０８−１：２０１６に従って決定されるＨＲＣ（ロックウェル硬度）を指す。被覆の硬さは、６０ＨＲＣ以上が好ましくは、６２ＨＲＣ以上がより好ましく、６５ＨＲＣ以上がより好ましい。
その硬さと同時に、被覆は、ＡＳＴＭ  Ｇ６５−１６、手順Ａによる摩耗は、２５ｍｍ３以下であり、２０ｍｍ３以下が好ましい。
【００６０】
基材および基材結合
本発明の被覆の施される基材は、特に限定されないが、いずれの場合でも、例えば基板表面で２５０℃以上の高温の被着処理が可能になるために耐熱性無機材料である。基板は通常、セラミック材料、サーメット材料および金属材料から選択される。好ましいのは金属材料であり、金属または合金から選択されることが好ましい。合金は、鉄基合金が好ましく、特に好ましい例には、ステンレス鋼および工具鋼を含む鋼が含まれる。
【００６１】
一実施形態では、基材は、本発明の合金のように低融点を有する金属材料からできている。これは、本発明の合金からなる被覆と基材との間の金属学的結合の形成を促進すると考えられる。基材に当たる合金粉末粒子は基材を部分的に溶融または熱軟化させ、本発明の合金が基材へ拡散することを可能にし、基材と被覆との間に金属学的遷移相の形成を可能にする可能性がある。
【００６２】
基材との金属学的結合の存在は、被覆された物品の断面における被覆と基材との間の遷移領域を調べることにより評価できる。この観察は、適切な顕微鏡で行うことができる。基板と被覆の間の遷移領域に存在する金属学的結合は、好ましくは、純粋な基板および純粋な合金および/または被覆とは異なるＸ線回折パターンを生じさせ、それにより遷移相の形成が示される。
【００６３】
被覆処理
被覆物品は、物品上に合金の被覆を設けることにより形成でき、その製造方法は特に限定されない。好ましい方法には、レーザークラッディング、プラズマ溶射、プラズマ粉末クラッディング、またはワイヤーアーク溶射、例えばプラズマ移行ワイヤーアーク（ＰＴＷＡ）のいずれかを使用する被覆形成工程が含まれる。しかし、原則として、ＨＶＯＦを含む、あらゆる溶射処理方法が使用できる。
【実施例】
【００６４】
本発明者らは、以下の組成（重量％）を有し、残部が鉄である粉末合金例を作製した。  合金粉末は、出力３．５ ｋＷのレーザーを使用してレーザークラッドを行い、１．５ｍｍ厚さの被覆を形成した。下記の表にその結果を示す。
【００６５】
【表１】
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【００６６】
全ての被覆は必要な硬さおよび適切な耐摩耗性を有していた。
【国際調査報告】
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