JPH07187821A - Flame spraying material - Google Patents

Flame spraying material

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JPH07187821A
JPH07187821A JP5331556A JP33155693A JPH07187821A JP H07187821 A JPH07187821 A JP H07187821A JP 5331556 A JP5331556 A JP 5331556A JP 33155693 A JP33155693 A JP 33155693A JP H07187821 A JPH07187821 A JP H07187821A
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Taizo Tamehiro
為広泰造
Kazuo Takahashi
高橋和男
Kazuo Maeda
前田一夫
Tsuneo Kayama
加山恒夫
Hideyuki Tsuda
津田秀行
Masataka Matsuo
松尾正孝
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Harima Ceramic Co Ltd
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Harima Ceramic Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To obtain a zirconia-alumina type flame spraying material excellent in deposition and spalling resistance without damaging the corrosion resistance and deposition by using an alumina-zirconia type raw material having a specified composition. CONSTITUTION:This flame spraying material is compounded with the alumina- zirconia type raw material incorporating, as chemical components, 40-95wt.% Al2O3 and 5-60wt.% ZrO2. The alumina-zirconia-silica type raw material, to which SiO2 is furthermore added, incorporating 50 to <90wt.% Al2O3, 10 to <50wt.% ZrO2 and <=20wt.% SiO2 may be used. Besides, <=30wt.% based on internally calculated amount one or more kinds selected from among magnesia, calsia, magnesia-calsia, MgO-Al2O3 type spinel, chromite, and zircon may be compounded to both these raw materials, thus the corrosion resistance can be further enhanced.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、接着性および耐スポー
リング性に優れた火炎溶射材に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a flame spray material having excellent adhesion and spalling resistance.

【0002】[0002]

【従来の技術】転炉、AOD炉、取鍋、真空脱ガス炉な
どの工業窯炉の内張り損傷を火炎溶射法をもって補修す
ることが知られている。この方法は、耐火物微粉末を高
速・高温の火炎中に通し、溶融または半溶融状態にして
損傷部分に溶射するものであり、緻密かつ高強度の補修
体組織が得られる。
2. Description of the Related Art It is known to repair lining damage in industrial kilns such as converters, AOD furnaces, ladles, and vacuum degassing furnaces by flame spraying. According to this method, fine refractory powder is passed through a high-speed, high-temperature flame to be in a molten or semi-molten state and sprayed onto a damaged portion, and a dense and high-strength repair body structure can be obtained.

【0003】従来、この火炎溶射に使用される溶射材と
して、アルミナ−ジルコニア系材質が提案されている。
例えば、ジルコンとアルミナの比9:1〜4:6の混合
物100部に、マグネシア1〜10部を配合した材質が
特開昭58−140372号公報に示されている。この
材質は、アルミナおよびマグネシアと、ジルコンから解
離したシリカとによって低融点のコージェライト(2M
gO・Al23・5SiO2)が生成し、付着性が向上
する
Conventionally, an alumina-zirconia-based material has been proposed as a thermal spray material used for this flame spraying.
For example, JP-A-58-140372 discloses a material in which 100 parts of a mixture of zircon and alumina having a ratio of 9: 1 to 4: 6 is mixed with 1 to 10 parts of magnesia. This material has a low melting point cordierite (2M) due to alumina and magnesia and silica dissociated from zircon.
gO ・ Al 2 O 3 .5SiO 2 ) is generated and the adhesion is improved.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】溶射材に要求される特
性は、通常の耐火物に要求される耐食性、耐スポーリン
グ性に加え、付着性(被補修面に付着してはね返り損失
が少ない性質)および接着性(溶射補修後、被補修面に
対する接着強度)がある。
The properties required for a thermal spray material are, in addition to the corrosion resistance and spalling resistance required for ordinary refractory materials, the adhesiveness (the property of causing little rebound loss when attached to a surface to be repaired). ) And adhesiveness (bonding strength to the surface to be repaired after thermal spray repair).

【0005】しかし、上記従来のアルミナ−ジルコニア
系材質は付着性に優れている反面、接着性および耐スポ
ーリング性において十分なものではない。
However, while the above-mentioned conventional alumina-zirconia-based materials are excellent in adhesiveness, they are not sufficient in adhesiveness and spalling resistance.

【0006】本発明は、耐食性および付着性を損なうこ
となく、接着性および耐スポーリング性にさらに優れた
ジルコニア−アルミナ系の火炎溶射材を得ることを目的
とす
An object of the present invention is to obtain a zirconia-alumina-based flame spray material which is further excellent in adhesiveness and spalling resistance without impairing corrosion resistance and adhesion.

【0007】る。[0007]

【課題を解決するための手段及び作用】ジルコン−アル
ミナ系材質において、従来はジルコニア源としてジルコ
ンが使用されている。ジルコンは1450℃付近でZr
2とSiO2に解離し、SiO2成分の作用により、付
着性に効果がある。しかし、十分な付着性を得るために
ジルコンの割合を増やすと、解離で生成するSiO2
割合も多くなり、過焼結による耐スポーリング性の低下
を招く。
In the zircon-alumina material, zircon is conventionally used as a zirconia source. Zircon is Zr at around 1450 ° C
The dissociation into O 2 and SiO 2 and the action of the SiO 2 component have an effect on the adhesiveness. However, if the proportion of zircon is increased in order to obtain sufficient adhesion, the proportion of SiO 2 generated by dissociation also increases, leading to a decrease in spalling resistance due to oversintering.

【0008】一方、アルミナは一般に付着性を向上させ
るために溶融性に富む仮焼品が使用されているが、溶融
過多となるためか多孔質部が層状に介在する溶射体組織
となり、耐食性に劣る。このため、アルミナがもつ耐食
性の効果が十分に発揮されない。
On the other hand, alumina is generally used as a calcined product having a high melting property in order to improve the adhesion, but because of excessive melting, it becomes a thermal spray structure with a porous portion intervening in a layered form, and thus has a high corrosion resistance. Inferior. Therefore, the effect of the corrosion resistance of alumina is not sufficiently exhibited.

【0009】これに対し本発明の溶射材は、化学成分で
Al23:40〜95wt%、ZrO2:5〜60wt
%を含有するアルミナ・ジルコニア質原料を配合した火
炎溶射材である。アルミナとジルコニア質原料のそれぞ
れが独立した粒子で混合した従来材質と異なり、アルミ
ナ、ジルコニアの両成分を含有した電融品、焼結品また
は仮焼品を使用するものである。
On the other hand, the thermal spray material of the present invention has a chemical composition of Al 2 O 3 : 40 to 95 wt% and ZrO 2 : 5 to 60 wt%.
% Is a flame sprayed material containing an alumina / zirconia-based raw material. Unlike conventional materials in which alumina and zirconia raw materials are mixed as independent particles, an electromelted product, a sintered product or a calcined product containing both components of alumina and zirconia is used.

【0010】このアルミナ・ジルコニア質原料を配合し
た本発明の溶射材は、従来材質で見られた溶射体の多孔
質化もなく、しかも、接着性および耐スポーリング性に
優れた効果を発揮する。その理由は次のようなものと考
えられる。
The thermal spray material of the present invention containing this alumina / zirconia-based raw material does not have the porosity of the thermal spray material found in the conventional materials, and exhibits excellent adhesiveness and spalling resistance. . The reason is considered to be as follows.

【0011】すなわち、アルミナ・ジルコニア質原料製
造時の溶融または焼成による加熱でジルコニアは単斜晶
から正方晶への転移し、しかもアルミナとジルコニアと
は固溶しないためにジルコニアの転移に伴う体積膨脹で
原料中に微細なキレツを発生させる。そして、この微細
なキレツの存在が溶融性を向上させ、接着性に優れた溶
射体組織を形成させるものと思われる。また、この原料
が溶射時に溶融するのは表面部であり、溶射後も粒子内
部に微細なキレツが存在し、この微細なキレツが熱膨脹
収縮を緩和して耐スポーリング性が向上する。
That is, zirconia is transformed from a monoclinic system to a tetragonal system by heating during melting or firing during the production of an alumina-zirconia raw material, and since alumina and zirconia do not form a solid solution, the volume expansion accompanying the transition of zirconia is caused. Fine cracks are generated in the raw material. Then, it is considered that the presence of these fine crevices improves the meltability and forms a thermal spray structure having excellent adhesiveness. Further, the raw material melts at the surface portion at the time of thermal spraying, and even after the thermal spraying, fine cracks exist inside the particles, and the fine cracks alleviate thermal expansion and contraction and improve spalling resistance.

【0012】このアルミナ・ジルコニア質原料の化学成
分において、Al23が40wt%未満では付着性に劣
り、95wt%を超えるとZrO2の割合が少なくなっ
て接着性および耐スポーリング性において本発明の効果
が得られない。ZrO2は高融点物質のために60wt
%を超えると付着性に劣る。
With respect to the chemical composition of this alumina / zirconia raw material, if Al 2 O 3 is less than 40 wt%, the adhesiveness is poor, and if it exceeds 95 wt%, the proportion of ZrO 2 is reduced, and the adhesiveness and spalling resistance are substantially reduced. The effect of the invention cannot be obtained. ZrO 2 is 60 wt% due to its high melting point
If it exceeds%, the adhesion is poor.

【0013】本発明は、このアルミナ・ジルコニア質原
料に、さらにSiO2を20wt%以下の範囲で含有さ
せたアルミナ・ジルコニア・シリカ質原料の材質におい
ても、以上と同様の効果が得られる。また、このSiO
2は付着性に効果がある。しかし、20wt%を超える
と耐食性が低下する。SiO2による十分な付着性向上
の効果を得るには、SiO2の含有割合は3〜20wt
%が好ましい。
According to the present invention, the same effect as above can be obtained even with the material of the alumina / zirconia / silica raw material in which SiO 2 is further contained in the range of 20 wt% or less. Also, this SiO
2 is effective for adhesion. However, if it exceeds 20 wt%, the corrosion resistance is lowered. To obtain the effect of sufficiently adhesion improvement by SiO 2, the content of SiO 2 is 3~20wt
% Is preferred.

【0014】本発明で使用するアルミナ・ジルコニア質
原料またはアルミナ・ジルコニア・シリカ質原料には、
Al23、ZrO2、SiO2以外にも、不可避的成分と
して、TiO2、Fe23、MgO、Na2Oなどが混在
してもよい。しかし、本発明の効果を損なわないために
これらの不可避的成分は合量で5wt%以下であること
が好ましい。
The alumina / zirconia raw material or the alumina / zirconia / silica raw material used in the present invention includes:
In addition to Al 2 O 3 , ZrO 2 , and SiO 2 , TiO 2 , Fe 2 O 3 , MgO, Na 2 O and the like may be mixed as inevitable components. However, in order not to impair the effects of the present invention, the total amount of these unavoidable components is preferably 5 wt% or less.

【0015】アルミナ・ジルコニア質原料およびアルミ
ナ・ジルコニア・シリカ質原料自身は既に公知である。
例えば鋼の連続鋳造用ノズルの骨材として使用例があ
る。本発明においても原料の製造方法は従来技術と特に
変わりない。例えば本発明の範囲内の化学成分に調整し
た配合物を、ロータリーキルンで焼成して焼結品または
仮焼品にするか、あるいは電気アーク炉で溶融した電融
品とする。鉱物組成としては、アルミナ・ジルコニア質
原料では、コランダム、単斜型ジルコニアを含み、アル
ミナ・ジルコニア・シリカ質原料ではさらにムライトを
含む。
Alumina / zirconia raw materials and alumina / zirconia / silica raw materials themselves are already known.
For example, it is used as an aggregate of a nozzle for continuous casting of steel. Also in the present invention, the manufacturing method of the raw material is not particularly different from the conventional technique. For example, the composition adjusted to the chemical composition within the scope of the present invention is fired in a rotary kiln to give a sintered product or a calcined product, or an electromelted product melted in an electric arc furnace. As the mineral composition, the alumina / zirconia raw material contains corundum and monoclinic zirconia, and the alumina / zirconia / silica raw material further contains mullite.

【0016】本発明の効果を損なわない範囲において、
他の耐火物粒子を組合せ使用してもよい。例えばマグネ
シア、カルシア、マグネシア−カルシア、MgO−Al
23系スピネル、クロム鉄鉱、ジルコンから選ばれる一
種または二種以上を内掛けで30wt%以下、好ましく
は5〜30wt%配合する。これらの耐火原料は、高融
点のために耐食性の向上に、より一層の効果がある。し
かし、30wt%を超えると付着性および耐スポーリン
グ性に劣る。
Within the range that does not impair the effects of the present invention,
Other refractory particles may be used in combination. For example, magnesia, calcia, magnesia-calcia, MgO-Al
One or two or more selected from 2 O 3 spinel, chromite, and zircon are blended in an amount of 30 wt% or less, preferably 5 to 30 wt% by internal addition. Since these refractory raw materials have a high melting point, they are more effective in improving the corrosion resistance. However, if it exceeds 30 wt%, the adhesion and spalling resistance are poor.

【0017】本発明は、従来の溶射材と同様に、溶融助
剤、固体燃料、炭素、炭化物、窒化物、酸化リチウム、
金属粉などを適量配合してもよい。溶融助剤としては、
スラグ、金属鉱石、タルク、K2O、Na2O、Fe
23、FeOなどであり、付着性に効果がある。固体燃
料は、石炭、コークスなどであり、酸素ガスとの組合せ
による燃焼反応で溶融促進作用をもつ。好ましい配合量
は、30wt%以下である。
The present invention, like the conventional thermal spray material, includes a melting aid, solid fuel, carbon, carbide, nitride, lithium oxide,
You may mix | blend a suitable amount of metal powders. As a melting aid,
Slag, metal ore, talc, K 2 O, Na 2 O, Fe
It is 2 O 3 , FeO, etc., and is effective in adhesion. The solid fuel is coal, coke, or the like, and has a melting promoting action by a combustion reaction in combination with oxygen gas. A preferable blending amount is 30 wt% or less.

【0018】溶射材の粒径は従来材質と特に変わりな
い。ノズルからの噴出性、火炎による溶融性などを考慮
して、1mm以下、好ましくは平均で10〜500μm
である。
The particle size of the thermal spray material is not particularly different from that of conventional materials. Considering the jettability from the nozzle, meltability by flame, etc., 1 mm or less, preferably 10 to 500 μm on average.
Is.

【0019】溶射方法は従来どおり、プロパンガス、ア
セチレン、水素、灯油などの気体または液体燃料やコー
クスなどの固形燃料を熱源とする高速・高温火炎溶射装
置を用いて行う。溶射材の搬送ガスは、例えば酸素、空
気、窒素、CO、CO2、天然ガス、アルゴンなどから
選ばれる一種または二種以上が使用できる。また、転炉
ガス、熱風炉ガス、コークス炉ガスなどの、工場からの
各種の排ガスを使用することもできる。
The conventional thermal spraying method is carried out by using a high-speed, high-temperature flame spraying apparatus using a gas such as propane gas, acetylene, hydrogen, kerosene or a solid fuel such as liquid fuel or coke as a heat source. As the carrier gas for the thermal spray material, for example, one kind or two or more kinds selected from oxygen, air, nitrogen, CO, CO 2 , natural gas, argon and the like can be used. Also, various exhaust gases from the factory such as converter gas, hot stove gas, coke oven gas, etc. can be used.

【0020】本発明の火炎溶射材は、例えば転炉、AO
D炉、取鍋、タンデッシュ、真空脱ガス炉、混銑車、電
気炉、焼却炉などの工業窯炉の内張り形成、内張りに対
する被覆または補修の他、耐火物品の形成、被覆、補修
などにも使用できる。
The flame sprayed material of the present invention is, for example, a converter or AO.
D furnace, ladle, tundish, vacuum degassing furnace, mixing car, electric furnace, incinerator and other industrial kiln furnace lining formation, covering or repairing the lining, also used for forming, covering, repairing refractory articles, etc. it can.

【0021】[0021]

【実施例】以下に本発明実施例およびその比較例を示
す。表1は各例で使用した配合原料の化学分析値であ
る。表2は本発明実施例、比較例と同時にその試験結果
を示したものである。
EXAMPLES Examples of the present invention and comparative examples thereof will be shown below. Table 1 shows the chemical analysis values of the blended raw materials used in each example. Table 2 shows the test results as well as the examples of the present invention and the comparative examples.

【0022】溶射にはプロパン−酸素の火炎溶射装置を
使用した。火炎温度は最高温度部位で約2500℃であ
る。溶射材は3Kg/分の速度で火炎中に供給した。被
溶射面はアルミナ質不定形耐火物より内張りされた垂直
面とした。
A propane-oxygen flame spraying device was used for the spraying. The flame temperature is about 2500 ° C. at the highest temperature part. The thermal spray material was fed into the flame at a rate of 3 Kg / min. The surface to be sprayed was a vertical surface lined with an alumina amorphous refractory.

【0023】付着性;リバウンドロス分を差し引いて、
付着率を求めた。
Adhesion: Subtracting rebound loss,
The adhesion rate was calculated.

【0024】耐食性;溶射後の溶射材を切りだし、回転
侵食にて溶損寸法を求めた。侵食剤は鋼片と溶鋼取鍋ス
ラグを重量比で1:1で組合せたものとした。比較例1
の溶損寸法を100とした指数で示し、数値が大きいほ
ど溶損寸法が大きい。
Corrosion resistance: The thermal sprayed material after thermal spraying was cut out, and the size of thermal damage was determined by rotary erosion. The erosion agent was a combination of steel slab and molten steel ladle slag in a weight ratio of 1: 1. Comparative Example 1
The erosion size is shown as an index with 100 as the erosion size. The larger the value, the larger the erosion size.

【0025】耐スポーリング性;溶射材が被溶射面に付
着した状態で切り出し、溶射材が付着した面を1500
℃の電気加熱炉に10分間暴露して急加熱し、その後、
電気加熱炉から取り出して強制空冷し、この加熱−空冷
をくり返し、溶射材が被溶射面から分離するまでの回数
を求めた。
Spalling resistance: Cut out in a state where the spray material adheres to the surface to be sprayed, and the surface to which the spray material adheres is 1500
Exposed to an electric heating furnace at ℃ for 10 minutes to heat rapidly, then
This was taken out of the electric heating furnace and forcedly cooled by air, and this heating-air cooling was repeated, and the number of times until the thermal spray material was separated from the surface to be sprayed was determined.

【0026】耐用性(実機試験);300t溶鋼取鍋の
補修を行い、耐用チャージ数を求めた。
Durability (actual test): A 300t molten steel ladle was repaired and the number of durable charges was determined.

【0027】[0027]

【表1】 [Table 1]

【0028】[0028]

【表2】 [Table 2]

【0029】表2に示す試験結果からも明らかなよう
に、本発明実施例は接着性、耐スポーリング性に優れ、
付着性についても従来材質に比べてそん色がない。その
結果、耐食性および実機試験においても優れた効果を発
揮する。
As is clear from the test results shown in Table 2, the examples of the present invention are excellent in adhesiveness and spalling resistance.
As for the adhesiveness, it does not have a lighter color than conventional materials. As a result, it also exhibits excellent effects in corrosion resistance and actual machine tests.

【0030】これに対し比較例1は、本発明の範囲Al
23が少なく、ZrO2が多い材質の電融アルミナ・ジ
ルコニア質原料を使用したものであり、接着性および耐
スポーリング性に劣る。比較例2は本発明の範囲よりS
iO2の割合が多い電融アルミナ・ジルコニア・シリカ
質原料を使用したものであり、耐食性に劣る。焼結マグ
ネシアの割合が多い比較例3は、接着性および耐スポー
リング性に劣る。仮焼アルミナ、ジルコン、焼結マグネ
シアのそれぞれを使用した比較例4〜6は、接着性およ
び耐スポーリング性に劣る。アルミナを使用した比較例
4、ジルコンを使用した比較例5は、さらに耐食性にも
劣る。
On the other hand, Comparative Example 1 has the range Al of the present invention.
It uses a fused alumina / zirconia raw material that is a material with a small amount of 2 O 3 and a large amount of ZrO 2 , and is inferior in adhesiveness and spalling resistance. Comparative Example 2 is S from the scope of the present invention.
It uses a fused alumina, zirconia, and siliceous raw material containing a large amount of iO 2 , and is inferior in corrosion resistance. Comparative Example 3 in which the proportion of sintered magnesia is large is inferior in adhesiveness and spalling resistance. Comparative Examples 4 to 6 using each of the calcined alumina, zircon, and sintered magnesia are inferior in adhesiveness and spalling resistance. Comparative Example 4 using alumina and Comparative Example 5 using zircon are further inferior in corrosion resistance.

【0031】[0031]

【発明の効果】以上に述べたように、本発明の火炎溶射
材は、付着性、接着性および耐スポーリング性を兼ね備
えている。そして、例えば本発明の溶射材を炉の補修材
に使用すると、補修工数および補修材の低減、さらには
炉の稼動率向上などその効果はきわめて大きい。
As described above, the flame spray material of the present invention has both adhesiveness, adhesiveness and spalling resistance. Then, for example, when the thermal spray material of the present invention is used as a repair material for a furnace, the number of repair steps and the repair material are reduced, and further, the operation rate of the furnace is improved.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋和男 兵庫県高砂市荒井町新浜1丁目3番1号 ハリマセラミック株式会社内 (72)発明者 前田一夫 富津市新富20−1 新日本製鐵株式会社技 術開発本部内 (72)発明者 加山恒夫 富津市新富20−1 新日本製鐵株式会社技 術開発本部内 (72)発明者 津田秀行 福岡県北九州市八幡西区東浜町1番1号 黒崎窯業株式会社内 (72)発明者 松尾正孝 福岡県北九州市八幡西区東浜町1番1号 黒崎窯業株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Kazuo Takahashi 1-3-1 Niihama, Arai-cho, Takasago, Hyogo Prefecture Harima Ceramic Co., Ltd. (72) Inventor Kazuo Maeda 20-1 Shintomi, Futtsu-shi Nippon Steel Corporation Technology Development Headquarters (72) Inventor Tsuneo Kayama 20-1 Shintomi, Futtsu City Nippon Steel Co., Ltd. Technology Development Headquarters (72) Inventor Hideyuki Tsuda No. 1 Higashihama-cho, Hachimansai-ku, Kitakyushu, Fukuoka Prefecture Kurosaki Kiln Industry Co., Ltd. (72) Inventor Masataka Matsuo 1-1, Higashihama-cho, Hachimansai-ku, Kitakyushu, Fukuoka Prefecture Kurosaki Ceramics Co., Ltd.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 化学成分でAl23:40〜95wt
%、ZrO2:5〜60wt%を含有するアルミナ・ジ
ルコニア質原料を、配合した火炎溶射材。
1. A chemical composition of Al 2 O 3 : 40 to 95 wt.
%, ZrO 2: Alumina-zirconia feedstock containing 5~60wt%, compounded flame spraying material.
【請求項2】 化学成分でAl23:50〜90wt%
未満、ZrO2:10〜50wt%未満、SiO2:20
wt%以下を含有するアルミナ・ジルコニア・シリカ質
原料を、配合した火炎溶射材。
2. Chemical composition of Al 2 O 3 : 50-90 wt%.
Less, ZrO 2 : 10 to less than 50 wt%, SiO 2 : 20
A flame spray material containing an alumina / zirconia / siliceous raw material containing less than or equal to wt%.
【請求項3】 請求項1または2記載の火炎溶射材にお
いて、さらにマグネシア、カルシア、マグネシア−カル
シア、MgO−Al23系スピネル、クロム鉄鉱、ジル
コンから選ばれる一種または二種以上を内掛けで30w
t%以下配合した火炎溶射材。
3. The flame spray material according to claim 1, further comprising one or more selected from magnesia, calcia, magnesia-calcia, MgO—Al 2 O 3 spinel, chromite, and zircon. 30w
Flame sprayed material containing t% or less.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6702473B2 (en) * 2000-12-18 2004-03-09 Aktiebolaget Skf Rolling bearing
JP2006291350A (en) * 2005-04-07 2006-10-26 Sulzer Metco Ag Material and method for thermal coating, surface layer, and compressor provided with surface layer made from the material

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