被覆粉末及びその製造方法
【発明の詳細な説明】 本発明は被覆粉末及びその製造方法に関する。該粉末は多くの技術分野、特に機械構造、自動車構造で及び化学的ならびに石油化学的装置で使用することができる。それぞれ硬質物質粒子の核-被覆-構造を構成する2種の立方晶硬質物質相から成り、核中の硬質物質相は主としてTi及びCを含有しかつ被覆中の硬質物質相はTi、第二の金属及びCを含有し、かつこれらの相はNi、Co及びFe元素の少なくとも1種から成る結合剤相中に埋込まれていることから成る、硬質合金様微小構造を有する被覆粉末は、本発明により硬質物質相中又は結合剤相中又は両相中に同時に少なくとも1種の他の合金元素が存在することを特徴としている。該粉末は本発明により、単一硬質物質及び金属粉末を水性懸濁液でボールミルでの混合粉砕によって混合しかつ均質化し、次ぎに造粒し、焼結しかつ粉砕技術的に処理することによって製造する。 【特許請求の範囲】
被覆粉末及びその製造方法
本発明は、種々の被覆法、熱的吹付けの種々の変法、例えばプラズマ溶射、高
速火炎吹付け(Hochgeschwindigkeitsflammspri
tzen)(HVOF)及びデトネーション吹付け(Detonationss
pritzzen)、ならびにレーザー又はプラズマ移動アーク溶接(Lase
r oder Pulverplasmaauftragsschweisse
n)による被覆のような方法に使用するための被覆粉末に関する。本発明による
被覆粉末はこれらの方法によって、いろいろの負荷、例えば摩耗及び浸食による
消耗、腐食及び高い温度又はこれらの負荷の種々の結合に暴露されていて、種々
の技術分野で使用されている、種々の高い負荷を受ける構造部晶に塗布すること
ができる。使用例は自動車構造、機械構造、化学的及び石油化学的設備及び他の
多くの経済分野における被覆された構造部品である。
種々の硬質合金様被覆粉末は技術で広く使用されている。これらの粉末は炭化
物硬質物質例えばWC又はCr3C2が延性結合剤マトリックス中に埋込まれてい
ることを特徴としている。被覆用の極めて重要な系はWC-Co及びCr3C2-
NiCrである。この場合
WO-Coは極めて高い耐摩耗性を有する。高温(最高450℃まで)及び同時
的化学的負荷の場合の使用は限定されている。Ni及びクロムとの合金のような
他の結合剤を使用して特に耐蝕性を改良することが試みられたが、これはこの系
の合金能力が小さいために限定的にしか可能ではない。これに対してCr3C2-
NiCrは高温(750~800℃まで)及び腐食的負荷でも良好に使用するこ
とができる。しかし同系の耐摩耗性はWO-Coのそれよりも小さい。
過去には、硬度が高く、密度が小さく、利用可能性が良好なために、立方晶T
i-硬質物質相[TiC又はTi(C,N)]を基礎とする硬質合金様粉末状被
覆材料を開発する試みが繰返し企てられたが、同物質相からは慣用の被覆法、特
に、熱的吹付け、例えばプラズマ溶射、高速火炎吹付け(HVOF)及びデトネ
ーション吹付けの方法群に所属する技術、ならびにレーザー又はプラズマ移動ア
ーク溶接による被覆のような他の方法によって前記の欠点を有しない被覆が製造
されうる。
DD第224057号明細書には、TiCを基礎とする被覆粉末が記載されて
いるが、同粉末はNi、Co、Cr、WならびにB及び/又はSi金属の少なく
とも1種の他に、Mo又はMo2C及び遊離炭素も含有する。この場合にはMo2
Cのような個々の成分はTiCに結合されている。硬質合金様微小構造を有す
る複合粉末は存在せずかつ個々の粉末成分は極めて粗大なので、耐摩耗性の高い
被覆は製造することはできない。
DE第4134144号明細書には、活性炭素で被覆することによって核を酸
化現象から保護しようとする炭化物吹付け粉末が記載されている。被覆すべき吹
付け粉末として、鉄、ニッケル及びコバルトの群からなる金属のマトリックス中
の炭化チタン及び窒化炭素チタン(Titancarbonitrid)が挙げ
られている。
いくつかの特許明細書は硬質物質相としてTiCを有する硬質合金様被覆の製
造方法及び被覆された構造部品を記載している。WO 87/04732はTi
C10~50重量%及びFe-及び/又はNi合金又はCo合金を含有する粉末
状材料から成る耐摩耗性被覆の製造方法を記載している。このような組成の場合
硬質物質相の割合があまりに小さいので、耐摩耗性を決定的に高めることができ
ない。
米国特許第4,233,072号明細書では、ピストンリングを被覆するため
に、Mo60~85%、NiCr合金10~30%及びTiC5~20%の組成
を有する機械的混合物を使用する。機械的混合物による欠点の他に、硬質物質の
割合も著しく小さい。S.Economou et al.(Wear,Vol
.185,1995,p.93~110)は、硬質物
質相としてのTiC、TaC又は(Ti,Ta)C及び結合剤相としてのNiC
rMo又はMoを有する硬質合金様被覆粉末のいくつかの合金変種を記載してい
る。炭化物硬質物質の割合はそれぞれ60容量%であった。この被覆粉末の製造
はその都度の単一の硬質物質、NiCr合金粉末及び金属モリブデンから凝集し
(この場合REM写真の評価では噴霧乾燥法が採用されなければならない)かつ
1200℃/6時間でアルゴン下で焼結することによって行う。最高に合金され
た(Ti,Ta)C-NiCrMo被覆粉末のエックス線写真検査からは、モリ
ブデンが焼結後にもなお相として検出可能であることが明らかになる。したがっ
て噴霧乾燥された粒状物質の生密度(Gruendichte)及び/又は焼結
温度は低すぎるので、モリブデンを結合剤相の他の成分で完全に溶したり又はM
o含有硬質物質相を形成することができない。これらの被覆粉末の粒度範囲は2
5~90μm又は20~75μmであった。それにも拘らず試験した被覆系を相
互に比較すると、最良の被覆は合金変種(Ti,Ta)C-NiCrMoで得ら
れた。硬質物質相としてTiCのみを使用する被覆は不良な耐摩耗性を示した。
EP第0425464号明細書は多くの被覆を有する、製紙用ロールを記載し
ている。表面被覆は硬質合金様被覆であり、その硬質物質相は炭化タングステン
、炭化クロム、炭化チタン、炭化ニオブ又は炭化ホウ
素又はそれらの混合物から成り、その金属結合剤相はNi、Co又はFe又はこ
れらの合金から成っており、これら合金は周期表のIV~VI副族の遷移元素と
合金されていてもよい。硬質物質相の含量は最高96%までである。これによっ
て被覆された支持体は被覆粉末内の微小構造の形成が不十分なために不良な耐摩
耗性を示し、したがってこのような被覆の用途は前記の特定の使用例に限定され
ている。
M.Yu.Zashlyapin et al.(Sashchitnye
pokrytiya na metallakh,Band 20,1986,
p.52~55))は、硬質物質相としてのTiCN及びNi75重量%及びM
o25重量%から成る結合剤を有する被覆粉末を記載しているが、このものは3
5~65重量%で複合粉末中に含有されている。これは被覆粉末中の65~78
容量%の硬質物質相に相当する。エックス線相分析の結果によれば焼結された吹
付け粉末は、TiCN及びニッケルマトリックス中のTiCN及びMoの固溶体
から成る。この粉末は出発物質としてのMo及びそれに結合した少ない分量の非
金属を使用することによって酸化しやすく、したがって被覆された支持体は不良
な耐摩耗性を示す。
P.Vuoristo et al. (TS’96:Vortraege
und Posterbeitraege der Thermischen
S
prit zkonferenz’96,6.~8.Maerz 1996,E
ssen,Herausgeber:E.Lugscheider,DVS-B
erichte Band 175,,Duesseldorf,Deutsc
her Verlag fuer Schweisstechnik,1996
,S.58~60)は硬質物質相としての(Ti,Mo)C及び結合剤中のNi
Coを有する被覆粉末を記載している。同被覆粉末中の炭化物硬質物質の含量は
72容量%又は80容量%であった。これらの物質は硬質物質相の核-被覆構造
を示し、核中の硬質物質相はTiCであり、被覆中の同相は(Ti,Mo)C1-
Xである。モリブデンの含量は特定されていない。これらの被覆粉末から製造さ
れた被覆はなるほど従来の技術水準のTiC含有被覆粉末から製造された被覆よ
りも優れているけれども、これらの被覆が他の硬質合金系と比較して十分に優れ
ていて、競争できる様には決定的には改良されていない(例えば摩耗的消耗に関
して)。
さて本発明の課題は、金属主成分としてのチタンを有する立方晶の硬質物質相
を基礎とする被覆粉末であって、簡単に実施できる合金工学的手段によって従来
の技術水準で記載された被覆粉末が、慣用の被覆方法によって競争できるか又は
他の硬質合金系よりも優れている被覆が製造されうるように決定的に改良されう
る該粉末を提供することである。
したがって、本発明により提供される硬質合金様被覆粉末を用いて、公知の技
術的解決法よりも改良された特性の結合、すなわち高温での高い耐摩耗性、同時
的な高い腐食的負荷の際の高い耐摩耗性、高温での低い摩耗係数を有しかつ組成
の変化によって異なる負荷特性に容易に適合されうる、極めて抵抗性のある硬質
合金様被覆を高い負荷をうける構造部品上に常用の被覆法によって製造できるこ
とが達成されるべきである。
同時に本発明の課題は、前記の吹付け粉末の製造法を提案することである。
本発明により、前記課題は、被覆粉末に関しては請求項1から18により、該
粉末の製造方法に関しては請求項19から21により解決される。
本発明による被覆粉末は硬質合金様微小構造を有することを特徴とする。この
場合核-被覆-構造を有しかつ硬質物質粒子を形成する少なくとも2つの立方晶
硬質物質相が、Ni、Co及びFe元素の少なくとも1種以上から成る金属結合
剤マトリックス中に埋込まれている。前記の核-被覆-構造は被覆粉末製造の際
の焼結工程の間の冶金学的反応、溶解-及び再析出工程によって形成される。被
覆中の硬質物質相の機能は、特に純粋な硬質物質TiCの不十分な湿潤を常用の
結合金属Ni、Co及びFe又はそれらの合金で改良
することである。このためには金属Mo及びWが特に適当であることが分ったが
、これらの金属はその炭化物Mo2C又はWCの形で被覆粉末製造の際に出発粉
末として添加される。これらの炭化物は焼結工程の間にTiCよりも好ましくは
結合剤中で溶解し、焼結工程の冷却段階で混合炭化物(Ti,Mo)C1-X又は
(Ti,W)C1-Xとして溶解しなかったTiC粒子の周囲に被覆として再析出
される。これによって被覆粉末中には、従来の技術水準に関して上に詳述したよ
うに、すでにP.Vuoristo et al.によって記載されている(T
S’96:Vortraege und Posterbeitraege d
er Thermischen Spritzkonferenz ’96,6
.~8.Maerz1996,Essen,Herausgeber:E.Lu
gscheider,DVS-Berichte Band 175,Dues
seldorf,Deutscher Verlag fuer Schwei
sstechnik,1996,S.58~60)ような組成[例えば(Ti,
Mo)C-NiCo]及び構造が形成される。被覆粉末の金属組織学的試料(横
断切片)においては同粉末の微小構造は、粉末冶金学的に製造された、同様な組
成を有する焼結体と比べて十分に等しい。しかし、このような合金度(Ni、C
o及びFe元素の少なくとも1種以上から成る
結合剤金属マトリックス中に核-被覆-構造を有する二相の立方晶硬質金属粒子
)は技術的使用のためには一般に不十分であり、この欠点は本発明により、少な
くとも1種の他の合金元素を添加する場合に除去されうることが分かった。
他の合金元素としては有利には窒素を添加する。これは、被覆粉末製造のため
に出発物質として使用される炭化チタンを全部又は一部分窒化炭素チタン(Ti
tancarbonitrid)と代えることによって達成される。切断工具の
ための開発から、窒素分の増大によって特に結合剤相中のMo及び/又はWの含
量が増大されうることは公知である(P.Ettmayer et al.,I
nt.J.Refractory Metals&Hard Material
s,1995,No.6,Vol.13,p.343~351)。熱的吹付けの
際にも生じるような高温では窒化炭素(Carbonitrid)から窒素が遊
離されるという公知事実によって、市販の硬質合金様被覆粉末中に窒素を使用す
ることは今日まで断念されていた。しかし被覆粉末の本発明による微小構造の形
成によって硬質物質相が吹付け工程の際の窒素損失から保護されていることが分
かった。窒素含有被覆粉末の使用は、同粉末から低い摩擦係数を有しなければな
らない被覆が製造される場合に有利である。Zr、Hf、V、Nb、Ta及びC
r元素も同様に本発明によ
る他の合金元素である。これらの元素は単独でも窒素と一緒でも使用することが
できる。また例えばAl、B等のような合金元素も同様に特別な使用例では有利
である。
金属合金元素を被覆粉末製造の際炭化物の形で導入するのが特に有利である。
これは、合金元素Mo及びWに関しても、また他の金属合金元素Zr)H、f、
V、Nb,Ta及びCrの場合にも当てはまり、また窒素を含まないならびに窒
素を含む本発明の、被覆粉末の組成にも当てはまる。この結果、焼結工程後に核
-被覆-構造を形成する立方晶硬質物質相の他に別個に存在する、他の非立方晶
硬質物質相も検出できることになる。これは核-被覆-構造を形成する立方晶硬
質物質相におけるこれらの硬質物質の溶解限界が超過される場合に起こる。例え
ば焼結工程後にCr3C2、Cr7C3、Cr23C6、WC、W2C及びMo2Cもエ
ックス線回折分析によって検出可能である。例えば焼結後には特定の量からエッ
クス線回折分析によって斜方晶系Cr3C2も検出される。多くの被覆法、例えば
空気によるプラズマ溶射、高速火炎吹付け及びデトネーション吹付けは硬質合金
様被覆粉末の部分的酸化をもたらす。炭化物硬質物質Cr3C2、Cr7C3、Cr
23C6、WC、W2C及びMo2Cは、遊離炭素の遊離下に金属の低級炭化物-そ
れが安定な場合-が形成され、次ぎに金属自体が形成されるように酸
化することは公知である(R.F.voitovich,Okislenie
karbidov i nitridov,Kiev,Naukova dum
ka,1981)。形成されるこの金属は金属結合剤をさらに合金することがで
きる。これによって同時に、結合剤の合金状態が有利な影響を受けかつ被覆中の
酸素分が減少されることになる。例えばCr3C2の酸化によって形成されるクロ
ムは結合剤の耐蝕性を著しく高める。同時に、被覆粉末製造のために使用したす
べての炭化物及び窒化炭素(carbonitridisch)出発物質が少な
い酸素分を有することが重要である。
被覆粉末製造のために単一硬質物質、例えばTiC、Ti(C,N)、Mo2
C又はWCを使用する場合、核の硬質物質中には実際にはTi以外には他の金属
、例えばMo、W、Ta及びNbは存在しない。また単一硬質物質の他に予備形
成された炭化物及び窒化炭素(Carbonitride)、例えば(Ti,M
o)C、(Ti,W)C又は(Ti,W)(C,N)も使用することができる。
このような手段は結果として、切断工具の開発(P.Ettmayer et
al.,Int.J.Refractory Metals& Hard Ma
teials,1995,No.6,Vol.13,p.343~351)から
公知のように、核中に存在する硬質物質相はチタンの
他に別の金属も含有することになる。このような合金元素の分配も本発明の範囲
である。これはまた出発物質としてTi(C,N)を使用する場合にも著しく関
係する。硬質物質粒子の核に窒素の増量が起こり、他方被覆には窒素分が少なく
なるが、Mo又はWの増量が観察されうることは公知である(P.Ettmay
er,H.Kolaska,Metall,1989,Band 43,Hef
t 8,S.742~749)。これは本発明によれば、硬質物質の核における
チタン及び炭素の含量が>60原子%であり、同時に被覆にはチタン、第二金属
及び炭素の含量が>50原子%であることを意味する。これらの値は一般に明ら
かに前記の限界値を超えている。また特別の合金変種では多くの被覆相も検出す
ることができる。
硬質物質相と結合剤相との間の容量比は、原則として本発明の被覆粉末におい
ては広い範囲で変化されうるが、被覆の十分に高い耐摩耗性は、硬質物質の容量
割合が焼結前の出発物質に対して>60容量%である場合のみ得られる。
本発明の被覆粉末の製造のためには、単一硬質物質、例えばTiC、TiN、
Ti(C,N)、Mo2C、WC及びCr3C2を使用できるが、また錯体硬質物
質、例えば(Ti,Mo)C及び(W,Ti)Cも使用することができる。しか
し好ましくは単一硬質物質を使用する。この場合チタン含有硬質物質の炭素含
量は4~21重量%であり、窒素含量は最大17重量%である。これは、TiC
又はTi(C,N)を使用する場合には、TiC~TiC0.7N0.7の間隙のない
固溶体のすべての組成に当てはまる。また相応の割合では出発物質としてTiC
及びTiNも使用することができる。このチタン含有硬質物質の容量割合は、単
一硬質物質TiC、TiN又はTi(C,N)を使用する場合には、焼結前の出
発物質に対して及び被覆粉末の全硬質物質割合に対して50~95容量%、好ま
しくは60~85容量%である。第三の硬質物質相を使用する場合にはその容量
割合は最大35容量%、好ましくは25容量%である。核-被覆-構造の形成の
原因となる第二硬質物質相の割合はその都度の差(Differenzen)か
ら得られる。
例えばW、Mo、Crのような合金元素は、好ましくは炭化物として添加し、
被覆粉末製造の際の焼結工程の間に立方晶硬質物質相中及び部分的には結合剤相
中で溶解することができる。
被覆粉末を特徴づける立方晶硬質物質相の核-被覆-構造は被覆上に移行され
、そこで検出されうる。本発明の被覆粉末の他の利点は、同粉末が熱的吹付けの
極めて異なる変法で殆ど同じく良好に加工されうることである。
本発明の固溶体を用いると、硬質物質TiCを基礎とする被覆粉末を製造する
ことが成功し、同粉末を用
いて慣用の被覆法、特に、熱的吹付けの方法群に所属する技術、例えばプラズマ
溶射、高速火炎吹付け(HVOF)及びデトネーション吹付け、ならびにレーザ
ー又はプラズマ移動アーク溶接による被覆のような他の方法によって、他の硬質
合金系に競争できるか又は同系より極めて優れている被覆が製造されうる。これ
は、従来の技術水準によるあらゆる努力にも拘らずこれまで不可能でありかつ当
業界の諸偏見をもたらしていて、例えば“TiCは特に酸化傾向及びそれによっ
て生じる、かなりな予防手段によってのみ克服されうる被覆特性のために”僅か
な重要性しかないと記載されている(J.Beczkowiak et al.
,Schweissen und Schneiden,1996,Band
48,Heft 2,S.132~136)。
本発明の被覆粉末は、極めて重要な技術的段階として焼結工程を有する種々の
被覆粉末製造法、例えば焼結及び破砕によって製造することができる。しかし焼
結及び破砕の技術によると、不規則な形態の被覆粉末粒子が製造される。被覆粉
末の加工のためには、粉末の流動性を高める球状形態が特に有利な効果をあげる
ことが分かった。したがって本発明の吹付け粉末を製造するための好ましい技術
としては凝集及び焼結を使用する。凝集のためには有利には噴霧乾燥法を使用す
る。噴霧乾燥パラメーターは、硬質物質相の核-被覆
-構造がその際結合剤マトリックス中に形成されうる簡単な焼結工程によって圧
縮される、高い生密度を有する粒体が生じるように選択することができる。また
噴霧乾燥粒体の高い生密度は、個々の粒体の焼結が最小に限定されているために
も重要である。焼結によって、冶金学的反応、溶解-及び再析出過程により被覆
粉末中に相組成(phasenmaessige Zusammensetzu
ng)の変化が起こるが、元素の組成変化は無視できる。焼結された被覆粉末中
の核-被覆-構造を有する硬質物質粒子の大きさは<10μm、しかし好ましく
は<5μmである。焼結後に容易に焼結凝集された被覆粉末を注意深い粉砕法に
よって処理し、次いで前記の被覆法の一つで同粉末を使用するための要求に応じ
て分別する。
本発明の被覆粉末の粒度は、その都度の被覆法の要求に適合されなければなら
ず、したがって該粒度は10~250μmの広い範囲に存在することができる。
本発明をさらに幾つかの実施例により説明する。
実施例1
硬質物質部分80.4容量%及び結合剤部分19.6容量%に相当するTiC
0.7N0.3 59.6重量%、Mo2C12.0重量%及びNi28.4重量%を
、乾式予備混合し、水中に分散し、次ぎに硬質合金球を含む特殊鋼容器中のボー
ルミルで十分に混合する。この際懸濁液にポリビニルアルコールとポリエチレン
グリコールとから成る適合した結合剤1.5重量%を加え、次ぎに噴霧乾燥によ
って球状の粒体を製造する。結合剤の除去は焼結と一緒に1段階の熱処理で行わ
れる。結合剤の除去及び熱処理は、平形グラファイトるつぼでアルゴン下に60
0℃までは5K/minの加熱速度で、1320℃の焼結温度までは10K/m
inの加熱速度で行い、次ぎに30分の等温保持時間をもって行う。第1図は3
000倍に拡大された被覆粉末粒子の金属組織学的断面図を示す。硬質物質粒子
の核-被覆-構造が明瞭に認められる。焼結粉末を注意深く粉砕し、その後種々
の被覆法に使用するための諸要求に応じて分別する。高速火炎吹付け又はデトネ
ーション吹付けで使用するためには、好ましい粒度は20~45μmである。こ
の粉末ではd10は20μmであり、d90は42μmである。
粒度20~45μmを有する粉末を、長さ660mm及び直径21mmのバレ
ルを有するデトネーシヨョン吹付け装置“Perun P”(Paton-In
stitut,Ukraine)を用いて加工して、摩耗試験用に適当な鋼支持
体上に約250μmの層厚を有する被覆を製造した。この際同材料にとって最適
な吹付け条件を用いた。吹付け間隔は.6.6デトネーション/sのデトネーシ
ョン速度の場合120mmであった。アセチレン/酸素混合物を1.0の容量比
で使用した。該被覆に、米国標準規格ASTM G 6
5~85による摩耗試験を腐食負荷なしに実施した。5904mの摩耗後の重量
損失は110mgであった。これは、標準材料と比較するためには密度差を考慮
してmm3に換算しなければならず、そうすると16.5mm3であった。標準材
料WC-12%Co及びCr3C2-25%NiCrを用いる試験では、容量損失
は7.0mm3及び15.9mm3に相応した。これらの材料は同材料にとって最
適なパラメーターで吹付けた、つまりアセチレン/酸素混合物の容量比はそれぞ
れ1.3であった。
実施例2
硬質物質部分86.8容量%及び結合剤部分13.2容量%に相当するTiC
59.6重量%、Mo2C12.0重量%、Cr3C2 8.5重量%及びNi1
9.9重量%から、実施例1と同様の方法により被覆粉末を製造した。相違は焼
結温度にあり、同温度は本例では1300℃であった。第2図は700倍に拡大
された幾つかの被覆粉末粒子の金属組織学的横断面を示す。第3図にはこれらの
被覆粉末粒子の一つの微小構造を8000倍に拡大して図示してある。明るい結
合剤相の部分は実施例1による被覆粉末の場合よりも著しく少ない。核-被覆-
構造を有する硬質物質粒子の他に、第三の炭化物硬質物質相の別の粒子が認めら
れる。被覆粉末を分別し、吹付け実験のためには同様に20~45μmの粒度範
囲を使用した。本発明のこ
の吹付け粉末の形態は第4図に示してある。該被覆粉末を実施例1と同様の吹付
け条件下でデトネーション吹付け装置“Perun P”(Paton-Ins
titut,Ukraine)を用いて同様に加工して、摩耗試験のために適当
な鋼支持体上に約250μmの層厚を有する被覆を製造した。5904mの摩耗
後の重量損失は68mgであり、容量損失に換算すると10.6mm3であった
。
実施例3
硬質物質部分86.5容量%及び結合剤部分13.5容量%に相当するTiC
0.7N0.3 59.6重量%、Mo2C12.0重量%、Cr3C2 8.5重量%
、Ni19.9重量%から、実施例1と同じ方法により被覆粉末を製造した。相
違は焼結温度にあり、同温度はこの場合1300℃であった。この被覆粉末の微
小構造は実施例2の微小構造に等しい。この被覆粉末を分別し、吹付け実験のた
めに同様に20~45μmの粒度を使用した。該被覆粉末を実施例1と同様な吹
付け条件下でデトネーション吹付け装置“Perun P”(Paton-In
stitut,Ukraine)で同様に加工して、摩耗試験のために適当な鋼
支持体上に250μmの層厚を有する被覆を製造した。5904mの摩耗後の重
量損失は58mgであり、容量損失に換算すると8.9mm3であった。
実施例4
硬質物質部分80.4容量%及び結合剤部分19.6容量%に相当するTiC
56.5重量%、Mo2C12.0重量%、NbC3.0重量%及びNi28.
5重量%から、実施例1と同様な方法により被覆粉末を製造した。相違は焼結温
度にあり、同温度はこの場合1300℃であった。この被覆粉末の微小構造は実
施例2における同構造に等しい。同被覆粉末を分別し、吹付け実験のためには同
様に20~45μmの粒度を使用した。該被覆粉末を実施例1と同様な吹付け条
件下でデトネーション吹付け装置“Perun P”(Paton-Insti
tut,Ukraine)で同様に加工して、摩耗試験のために適当な鋼支持体
上の約250μmの層厚を有する被覆を製造した。5904mの摩耗後の重量損
失は80mgであり、容量損失に換算すると12.1mm3であった。
実施例5
実施例1からの被覆粉末を、F4トーチを有するプラズマ溶射装置PT A-
3000Sを用いて同様に摩耗試験のために適当な鋼支持体上に施した。このた
めにプラズマ出力(Plasmaleistung)38kWを有するAr/H
2-プラズマ(Ar45l/min及びH214l/minの場合に最良の効果)
を使用した。5904mの摩耗後の重量損失は100mgであり、容量損失に換
算すると16.4mm3であった。
標準材料WC-12%Co及びCr3C2-25%NiCrを用いる同一装置で
の実験の場合には、容量損失はそれそれ10.8mm3及び20.3mm3であっ
た。これらの材料を、該材料に最適なパラメーターで、つまりAr/He-プラ
ズマ(Ar:60 l/min、He:120 l/min、プラズマ出力44
kW、吹付け間隔110mm)を使用して吹付けた。
実施例6
実施例1からの被覆粉末を、水素(600l/min)及び酸素(300l/
min)から成るガス混合物を用いるPT CDS 吹付け装置による高速火炎
吹付けによって吹付け間隔200mmで同様に摩耗試験に適当な鋼支持体上に施
した。5904mの摩耗後の重量損失は94mgであり、容量損失に換算すると
15.4mm3であった。
1.硬質物質粒子の核-被覆-構造をそれぞれ構成する2種の立方晶硬質物質相
から成り、核中の硬質物質相は主としてTi及びCを含有し、被覆中の硬質物質
相は主としてTiと、Ni,Co及びFeとは異なる第二の金属及びCを含有し
、これらの相がNi,Co及びFe元素の少なくとも1種以上から成る結合剤相
中に埋込まれていることから成る、硬質合金様微小構造を有する被覆粉末におい
て、硬質物質相中又は結合剤相中又は両相中に少なくとも1種の他の合金元素が
同時に存在しておりかつ金属結合剤相中に少なくとも1種の第三の炭化物硬質物
質相が埋込まれていてもよく、同相が吹付け工程の間酸素含有雰囲気中で炭素損
失下で分解しかつその金属成分が他の硬質物質相及び/又は結合剤相を合金し又
は急速な冷却によって炭化物として結合剤中に溶解して残っていることを特徴と
する、硬質合金様微小構造を有する被覆粉末。
2.被覆中の立方晶硬質物質相が第二の金属としてMo又はWを含有する、請求
項1記載の被覆粉末。
3.他の合金元素が、N及び/又はZr、Hf、V、Nb、Ta及びCr元素の
少なくとも1種である、請求項1又は2記載の被覆粉末。
4.金属結合剤相がさらにW及び/又はMoによって
合金されているが、しかし一方又は両方の元素が同時に被覆を形成する立方晶硬
質物質中に含有されている、請求項1から請求項3までのいずれか1項記載の被
覆粉末。
5.第三の又は他のそれぞれの炭化物相が立方晶系又は別の結晶格子を有する、
請求項1から請求項4までのいずれか1項記載の被覆粉末。
6.炭化物相がCr3C2、Cr7C3、Cr23C6、WC、W2C及びMo2Cであ
る、請求項1又は5記載の被覆粉末。
7.硬質物質の容量割合が、焼結前の出発物質に対して>60容量%である、請
求項1から請求項6までのいずれか1項記載の被覆粉末。
8.硬質物質の容量割合が、焼結前の出発物質に対して70~95容量%の範囲
にある、請求項7記載の被覆粉末。
9.硬質物質の容量割合が、焼結前の出発物質に対して80~95容量%の範囲
にある、請求項8記載の被覆粉末。
10.単一硬質物質TiC、TiN又はTi(C,N)を使用する場合、チタン
含有硬質物質の炭素含量が焼結前の出発物質に対して4~22重量%であり、チ
タン含有硬質物質の窒素含量が最大17重量%である、請求項1から請求項9ま
でのいずれか1項記載の被覆粉末。
11.単一硬質物質TiC、TiN又はTi(C,N)を使用する場合、チタン
含有硬質物質の容量割合が、焼結前の出発物質及び全硬質物質部分に対して50
~95容量%である、請求項7から請求項10までのいずれか1項記載の被覆粉
末。
12.単一硬質物質TiC、TiN又はTi(C,N)を使用する場合、チタン
含有硬質物質の容量割合が、焼結前の出発物質及び全硬質物質部分に対して60
~90容量%である、請求項11記載の被覆粉末。
13.第三の炭化物硬質物質相の容量割合が、焼結前の出発物質及び全硬質物質
部分に対して最大35容量%である、請求項1から請求項12までのいずれか1
項記載の被覆粉末。
14.第三の炭化物硬質物質相の容量割合が、焼結前の出発物質及び全硬質物質
部分に対して最大25容量%である、請求項13記載の被覆粉末。
15.焼結粒子の粒度が10~250μmの範囲にある、請求項1から請求項1
4までのいずれか1項記載の被覆粉末。
16.焼結粒子の粒度が20~90μmの範囲にある、請求項15記載の被覆粉
末。
17.焼結粒子の粒度が10~45μmの範囲にある、請求項16記載の被覆粉
末。
18.焼結粒子が球状の形態を有する、請求項15、
16又は17記載の被覆粉末。
19.単一硬質物質及び金属粉末を、ボールミルでの混合粉砕によって水性懸濁
液で混合し、均質化し、次ぎに造粒し、焼結しかつ粉砕技術により処理すること
を特徴とする、請求項1から請求項18までのいずれか1項記載の被覆粉末の製
造方法。
20.造粒を噴霧乾燥によって行う、請求項19記載の被覆粉末の製造方法。
21.焼結を、合金組成に依存して、立方晶硬質物質相の核-被覆-構造の形成
のために必要な冶金学的反応、溶解-及び再析出過程を可能にする十分に液状の
相が形成される温度で行う、請求項19又は20記載の被覆粉末の製造方法。