JP3021797B2 - 自溶合金溶射皮膜の再溶融処理方法 - Google Patents
自溶合金溶射皮膜の再溶融処理方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、製鉄・石油化学関係設
備あるいは機械部品に耐摩耗性，耐食性を付与する目的
で適用される自溶合金溶射の再溶融処理方法に関するも
のである。
備あるいは機械部品に耐摩耗性，耐食性を付与する目的
で適用される自溶合金溶射の再溶融処理方法に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、溶射したままの自溶合金の皮膜
は、多くの気孔を有し、また、母材との密着も完全な金
属結合ではない状態にあるため再溶融処理が施される。
この再溶融処理はその過程において合金中のホウ素、ケ
イ素が皮膜内のガスや金属酸化物をホウケイ酸ガラス質
スラグに変えて溶射皮膜の表面へ浮上させることによ
り、皮膜中の気孔を取り除き、また、薄い合金層の生成
によって、溶射皮膜と母材との間の完全な結合を得るた
め行われている。
は、多くの気孔を有し、また、母材との密着も完全な金
属結合ではない状態にあるため再溶融処理が施される。
この再溶融処理はその過程において合金中のホウ素、ケ
イ素が皮膜内のガスや金属酸化物をホウケイ酸ガラス質
スラグに変えて溶射皮膜の表面へ浮上させることによ
り、皮膜中の気孔を取り除き、また、薄い合金層の生成
によって、溶射皮膜と母材との間の完全な結合を得るた
め行われている。
【０００３】この再溶融処理を行う加熱手段としては、
ガス炎による加熱、誘導加熱、炉による加熱の三つの方
法があるが、従来は主としてガス炎による加熱を用いた
再溶融処理が行われている。以下に、ガス炎による再溶
融処理工程の例を説明する。
ガス炎による加熱、誘導加熱、炉による加熱の三つの方
法があるが、従来は主としてガス炎による加熱を用いた
再溶融処理が行われている。以下に、ガス炎による再溶
融処理工程の例を説明する。
【０００４】再溶融処理される前の溶射皮膜には引張り
応力が残留しており、局部的な急加熱は、溶射皮膜の急
膨張による剥離につながるので、小物については、ま
ず、被加工物からトーチを離して、トーチを動かしなが
ら均一に予熱（300〜500℃）を行う。次いで、トーチを
被加工物に近付けて本加熱を始め、皮膜の再溶融によっ
て、ガラス状の光沢を呈したことを施工者が肉眼で確認
した時点で加熱を停止する。加熱停止後は急冷による皮
膜割れを防ぐため炉冷等を行う。
応力が残留しており、局部的な急加熱は、溶射皮膜の急
膨張による剥離につながるので、小物については、ま
ず、被加工物からトーチを離して、トーチを動かしなが
ら均一に予熱（300〜500℃）を行う。次いで、トーチを
被加工物に近付けて本加熱を始め、皮膜の再溶融によっ
て、ガラス状の光沢を呈したことを施工者が肉眼で確認
した時点で加熱を停止する。加熱停止後は急冷による皮
膜割れを防ぐため炉冷等を行う。
【０００５】被加工物が大型の場合には、複数のトーチ
を用いて、予熱（300〜500℃）を行い、さらに、被加工
物全体を800℃程度までに加熱してから（ここまでの加
熱を炉で行う場合もある）、この被加工物を部分的に再
溶融処理温度まで加熱し、トーチを徐々に移動させるこ
とで全体の処理を行う。したがって、大物の再溶融処理
においては、ガス炎による加熱は処理時間が必然的に長
くなり、母材の劣化、作業環境の悪化等の問題も生じて
くる。
を用いて、予熱（300〜500℃）を行い、さらに、被加工
物全体を800℃程度までに加熱してから（ここまでの加
熱を炉で行う場合もある）、この被加工物を部分的に再
溶融処理温度まで加熱し、トーチを徐々に移動させるこ
とで全体の処理を行う。したがって、大物の再溶融処理
においては、ガス炎による加熱は処理時間が必然的に長
くなり、母材の劣化、作業環境の悪化等の問題も生じて
くる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、ガス炎
による溶射皮膜の再溶融処理は、工程が管理し難く、明
確な品質管理指針を得るには至っておらず、作業者の技
能，技倆に頼るため、相当な熟練が必要であり、技能の
差が皮膜性能に影響をおよぼし、被加工物が大型になる
ほど皮膜品質にバラツキが生じやすいといった問題があ
った。即ち、従来の再溶融処理は、工程、品質の両面に
おいて改善を要するものであった。
による溶射皮膜の再溶融処理は、工程が管理し難く、明
確な品質管理指針を得るには至っておらず、作業者の技
能，技倆に頼るため、相当な熟練が必要であり、技能の
差が皮膜性能に影響をおよぼし、被加工物が大型になる
ほど皮膜品質にバラツキが生じやすいといった問題があ
った。即ち、従来の再溶融処理は、工程、品質の両面に
おいて改善を要するものであった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の発明者らは、上
記従来技術における品質問題が、再溶融処理の加熱手段
を含めた、加熱の管理に帰するとの考えから、温度管
理、昇温速度管理が随時かつ正確に行える誘導加熱を用
いて、種々の検討を行った結果、再溶融処理後の皮膜品
質は、処理温度の適否もさることながら、皮膜が溶融反
応を開始してからの時間の長さに大きく左右されること
を知得し、本発明を完成するに至ったものである。
記従来技術における品質問題が、再溶融処理の加熱手段
を含めた、加熱の管理に帰するとの考えから、温度管
理、昇温速度管理が随時かつ正確に行える誘導加熱を用
いて、種々の検討を行った結果、再溶融処理後の皮膜品
質は、処理温度の適否もさることながら、皮膜が溶融反
応を開始してからの時間の長さに大きく左右されること
を知得し、本発明を完成するに至ったものである。
【０００８】即ち、本発明方法の構成は、溶射されたま
まのニッケル系自溶合金の溶射皮膜に対し、母材との結
合度の向上および脱気孔を目的として再溶融処理を施す
際、この再溶融処理のための加熱において、前記溶射皮
膜が溶融し始める温度から当該皮膜の所定の適正再溶融
処理温度までの温度域における昇温速度を２℃／sec以
上とすることを特徴とするものである。
まのニッケル系自溶合金の溶射皮膜に対し、母材との結
合度の向上および脱気孔を目的として再溶融処理を施す
際、この再溶融処理のための加熱において、前記溶射皮
膜が溶融し始める温度から当該皮膜の所定の適正再溶融
処理温度までの温度域における昇温速度を２℃／sec以
上とすることを特徴とするものである。
【０００９】ここで、溶射皮膜が溶融し始める温度と
は、溶射材料毎に示差熱分析等によって求められる値で
あり、また、適正再溶融処理温度とは、当該溶射材料に
対して公知の値でも良いが、望ましくは加熱手段，加熱
方式に応じて実験的に把握される値である。
は、溶射材料毎に示差熱分析等によって求められる値で
あり、また、適正再溶融処理温度とは、当該溶射材料に
対して公知の値でも良いが、望ましくは加熱手段，加熱
方式に応じて実験的に把握される値である。
【００１０】上記昇温速度の下限値は、ニッケル系自溶
合金については、皮膜が溶融し始める温度（約900℃）
から当該皮膜の適正な再溶融処理温度（1040〜1080℃）
までの温度域において２℃／sec以上であり、この昇温
速度で昇温するように加熱を行うことにより、高品質の
皮膜が安定して得られる。
合金については、皮膜が溶融し始める温度（約900℃）
から当該皮膜の適正な再溶融処理温度（1040〜1080℃）
までの温度域において２℃／sec以上であり、この昇温
速度で昇温するように加熱を行うことにより、高品質の
皮膜が安定して得られる。
【００１１】コバルト系自溶合金の溶射皮膜についても
上記と同様に所定温度域における昇温速度の下限値を特
定することにより、本発明方法を実施することができ
る。
上記と同様に所定温度域における昇温速度の下限値を特
定することにより、本発明方法を実施することができ
る。
【００１２】また、このような加熱態様は、加熱時間の
短縮をもたらし、これによって母材の劣化防止ならびに
省エネルギーにもつながるものである。
短縮をもたらし、これによって母材の劣化防止ならびに
省エネルギーにもつながるものである。
【００１３】昇温速度に関する本発明の知見が、誘導加
熱の利用によって得られたことに見る通り、本発明方法
における昇温速度を再現良く実施し、かつ安定した加熱
管理を行うためには、誘導加熱が最適である。
熱の利用によって得られたことに見る通り、本発明方法
における昇温速度を再現良く実施し、かつ安定した加熱
管理を行うためには、誘導加熱が最適である。
【００１４】
【実施例】次に、本発明の実施例を、誘導加熱を用いた
例により説明する。 母 材：材質 Ｓ４５Ｃ 形状 ２２φ×５０mm 溶 射 材：ニケッケル系自溶合金 ＪＩＳ４種 相当品 溶射方式 ：フレーム溶射及びプラズマ溶射 再溶融処理：誘導加熱（周波数２KHz） （定位置加熱）
例により説明する。 母 材：材質 Ｓ４５Ｃ 形状 ２２φ×５０mm 溶 射 材：ニケッケル系自溶合金 ＪＩＳ４種 相当品 溶射方式 ：フレーム溶射及びプラズマ溶射 再溶融処理：誘導加熱（周波数２KHz） （定位置加熱）
【００１５】再溶融処理後の皮膜状態の調査項目とそれ
らの評価方法を以下に示す。
らの評価方法を以下に示す。
【００１６】 １．表面粗さ：皮膜表面を水洗後、表面粗さ計により中心線平均粗さ（Ra） を測定し、以下の３段階評価を行う。 評 価： Ａ（Ra 10μm以下） Ｂ（Ra 10〜20μm） Ｃ（Ra 20μm以上）
【００１７】 ２．断面硬さ：微小硬度計により荷重500gfでの断面硬度を測定し、平均値 を求め、以下の３段階評価を行う。 評 価： Ａ（ＨмＶ750以上） Ｂ（ＨмＶ700〜750) Ｃ（ＨмＶ700以下）
【００１８】 ３．気孔率 ：試料の50倍ノーエッチング写真から、気孔と思われる黒点を 径で0.5mmピッチに分けて面積を集計し、皮膜面積との比か ら求めた面積基準の気孔率から、以下の３段階評価を行う。 評 価： Ａ（0.5％以下） Ｂ（0.5〜1.0％） Ｃ（1.0％以上）
【００１９】各調査項目とも、評価がＡおよびＢ段階で
あれば、良好な皮膜性状であると言える。
あれば、良好な皮膜性状であると言える。
【００２０】再溶融処理条件および処理後の皮膜性能評
価を表１，２に示す。
価を表１，２に示す。
【００２１】
【表１】
【００２２】
【表２】
【００２３】上記実施例によりニッケル系自溶合金の場
合、溶射方式の違いや低温度域（200〜900℃間）での昇
温速度の遅速にかかわらず、高温度域（900℃から所定
の処理温度まで）の昇温速度を2.0℃／sec以上とするこ
とで、表面性状、断面硬さ、気孔率のいずれもが良好な
皮膜が得られることが判る。
合、溶射方式の違いや低温度域（200〜900℃間）での昇
温速度の遅速にかかわらず、高温度域（900℃から所定
の処理温度まで）の昇温速度を2.0℃／sec以上とするこ
とで、表面性状、断面硬さ、気孔率のいずれもが良好な
皮膜が得られることが判る。
【００２４】なお、上記昇温速度には技術的見地から見
て上限はないが、皮膜品質面から例えば上記下限値の10
倍以上にしても特に意味がなく、また設備経済の上でも
得策とは言えない。
て上限はないが、皮膜品質面から例えば上記下限値の10
倍以上にしても特に意味がなく、また設備経済の上でも
得策とは言えない。
【００２５】上記実施例は、小物の定位置加熱を一例に
あげたものであるが、大物の場合には、移動方式の誘導
加熱により、上記成果が再現可能である。
あげたものであるが、大物の場合には、移動方式の誘導
加熱により、上記成果が再現可能である。
【００２６】
【発明の効果】以上の通り本発明は、自溶合金溶射の再
溶融処理にあたって、皮膜の溶融開始温度以上の昇温速
度を特定下限値以上とすることにより、安定した品質の
溶射皮膜を得ることができる。これにより、従来は単に
温度の管理のみに頼っていた再溶融処理に対して、新た
な重要指針を開示するので、産業界にもたらす貢献は大
きい。
溶融処理にあたって、皮膜の溶融開始温度以上の昇温速
度を特定下限値以上とすることにより、安定した品質の
溶射皮膜を得ることができる。これにより、従来は単に
温度の管理のみに頼っていた再溶融処理に対して、新た
な重要指針を開示するので、産業界にもたらす貢献は大
きい。
Claims (2)
- 【請求項１】 溶射されたままのニッケル系自溶合金の
溶射皮膜に対し、母材との結合度の向上および脱気孔を
目的として再溶融処理を施す際、この再溶融処理のため
の加熱において、前記溶射皮膜が溶融し始める温度から
当該皮膜の所定の適正再溶融処理温度までの温度域にお
ける昇温速度を２℃／sec以上とすることを特徴とする
自溶合金溶射皮膜の再溶融処理方法。 - 【請求項２】 加熱を誘導加熱法によって行う請求項１
の自溶合金溶射皮膜の再溶融処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3165199A JP3021797B2 (ja) | 1991-06-11 | 1991-06-11 | 自溶合金溶射皮膜の再溶融処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3165199A JP3021797B2 (ja) | 1991-06-11 | 1991-06-11 | 自溶合金溶射皮膜の再溶融処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04365847A JPH04365847A (ja) | 1992-12-17 |
| JP3021797B2 true JP3021797B2 (ja) | 2000-03-15 |
Family
ID=15807721
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3165199A Expired - Fee Related JP3021797B2 (ja) | 1991-06-11 | 1991-06-11 | 自溶合金溶射皮膜の再溶融処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3021797B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3204637B2 (ja) * | 1998-01-29 | 2001-09-04 | トーカロ株式会社 | 自溶合金溶射被覆部材の製造方法 |
| JP4565434B2 (ja) * | 2004-03-23 | 2010-10-20 | 地方独立行政法人北海道立総合研究機構 | 剥離しない自溶合金溶射部品 |
| JP4862125B2 (ja) * | 2005-12-06 | 2012-01-25 | 国立大学法人九州工業大学 | 溶射皮膜を形成した素材の改質方法 |
-
1991
- 1991-06-11 JP JP3165199A patent/JP3021797B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04365847A (ja) | 1992-12-17 |
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