JPS60169554A - 高力な、耐摩耗性及び耐食性コ−テイング及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は耐摩耗性及び耐食性コーティング及び該コーテ
ィングの製造方法に関する。より詳細には、本発明は改
良された強度及びタフネスを有する新規なＷ−Ｃｏ−Ｃ
ｒ−Ｃコーティング系統に関する。

背景技術 優れた耐摩耗性と耐食性の両方が要求される用途におい
てはＷ−Ｃｏ−Ｃｒ−Ｃのコーティングが使用されてい
る。これらのコーティング用の代表的な組成１１７／ｌ
は、コバルト約３〜４重量％と、クロム約３〜４重量％
と、炭素約４５〜５５車敏％と、残りのニッケルとから
成る。これらのコーティングは棟々の支持体、例えば鉄
基相合全支持体に公知の表１（成句は技法を用いて塗布
して良好な結果を得ることができる。かかる技法は、例
えば、米国特許２．７１４．５６３号及び同２．９５０
．８６７号に開示されるデトネーションガン（Ｄ−ガン
）（Ｊ着、米国時￥ｉ’　２．８５８．４１１号及び同
３．０１６．４４７号に開示されるプラズマアーク溶射
、その他のいわゆる「高速」プラズマ、又は「超音速」
燃焼吹付はプロセスを包含する。

Ｗ−Ｃｏ−Ｃｒ−Ｃのコーティングは過去１０年又はそ
れ以上にわたって多くの工業用途において用いられてき
て良好な結果を得てきたが、優れたタフネスと強度とを
有する更に良好なコーティングに対する要求が今までＧ
こ増大してＩ／）る。ｆｌｌえ（ズ、石油化学工業にお
いては、腐食性の高し−１淫（、＜本を１０．０００ｐ
ｓ＋（７ｏＯｋｇ／ｃｒｎ２）をＡ伐える液ＥＩ：、下
で扱う深井戸サービス装置におり）てυ４　Ｊｔ４する
ゲート弁にこの型の特殊なコーティングを’ｙ９Ｌ　ｆ
見する必要がある。

一般に知られているようＧこ、Ｗ　−Ｃｏ　−Ｃｒ　−
Ｃのコーティングはタフネス及び強度をコノ（ルトの存
在から’１４、かつ耐摩耗性をＷ、Ｃｏ、Ｃｒの複合カ
ーバイドを生成すること力）ら１尋てν）る。耐食性４
まコーティングにおいて用し）るクロムのＨｃこ関係す
る。

しかし、１品度の凧のクロム（まコーティングのタフネ
スを低下させる傾向にある力）ら、避ｌするべきである
。

また、これらのコーティングの耐１し性４ま、通常、コ
ーティングに川しする炭素及び／又番まクロムの蹟が増
大するにつれて増大することも乍１られている。しかし
、反対に、耐摩１性ルまコノくルト含ナベの増大と共に
低下することも巨」様に勺１らｉｚてし）る。

従って、代表的な組成物は多くの用途に対して良好な耐
摩耗性を適当なタフネス及び強度と共に付与する折衷と
して選ばれる。

発明の要約 本発明によれば、驚くべきことに、上記のＷ−Ｃｏ−Ｃ
ｒ−Ｃコーティングのコバルト含量を約１８重ｈλ以下
で増大さゼて炭素とクロムの両方の割合を適当にするこ
とにより、実際に約６倍のタフネス及び強度が得られ、
同時にコーティングの耐摩耗性を実質的に低下させない
ことを全見出した。

本発明によるコーティング組成物は、本質的に、コバル
ト約１１．０〜約１８０爪量％と、゛クロム約２０〜約
６、　Ｏｆ’Ａ　Ａｄ％と、炭素約５０〜約４．５爪ｉ
ｔ％と、残りのタングステンとから成る。

本発明のコーティングは、任意の慣用熱吹付は技法を用
いて支持体に塗布することができる。コーティングを塗
布する好ましい方法は、デトネーションガン（Ｄ−ガン
）付着によるものである。代表的なり一ガンは、本質的
に、長さ数フィートで内径約１インチ（２，５ｃｍ　）
の水冷バレルから成る。実施する場合、酸素と燃料ガス
、例えばアセグーレンとが特定の比（通常、約１；１）
の混合物を、塗布すべき粉末の装入量と共にノ（し〃に
供給する。

次いで、ガスを点火すればデトネーション波が粉末を約
２４００ｆｔ、７秒（７３０ｍ／秒）に加速し、しかも
粉末を融点近く又はそれ以上に加熱する。粉末がバレル
を出た後に、窒素のパルスがノτレルを／く一ジして系
を次のデトネーションのために準備する。次いで、サイ
クルを１秒に数回繰り返す。

Ｄ−ガンは各デトネーションについて支持体にコーティ
ングの円を付着させる。コーティングの円は偵径約１イ
ンチ（２５ｍ＋＋＋）で厚さ１万分の数インチ（ミクロ
ン）である。コーティングの各々の円は個々の粉末粒子
に相当する多数の爪なり合う微細な平板（スプラット）
から成る。重なり合う平板は互いに及び支持体にかみ合
いかつ機械的に結合してそれらの界面において実質的に
合金しない。コーティング付着における円の配置を厳密
に制御して均一な厚さの平滑なコーティングを付着させ
、支持体の加熱と塗布コーティングにおける残留応力と
を最小にする。

本発明のコーティングを製造するのに使用する粉末は、
所定の絹の付着パラメーターを用いて所墾の特有のコー
ティング組成物を達成するように選ぶ。Ｄ−ガンプロセ
スにおいて用いる醐索−燃料ガスｌ昆合物几を約１．０
に保つのが好ましい。Ｄ−ガンについてその他の操作鉛
件を用いることも用能であり、かつ更に粉末組成１物を
ｉｊ＆宜にＷ１′４節するならば所望のコーティング組
成物を得ることができる。その上、その他の粉末組成物
をその他の熱吹付は塗布装樒°に用いて付着の）ｉ！’
ｊ　Ｌｖ組成変化を補って本発明のすｒ望のコーティン
グ組成物をイ１１することができる。

本発明に従ってコーティングを塗布するＤ−ガンに用い
る粉末は、鋳造及び破砕粉末が好ましい。

しかし、その他の粉末形、例えば焼結した粉末を使用す
ることもできる。通常、粉末の大きさは約＝５２５メツ
シュにすべきである。その他の製造方法によって製造し
、かつその他の大きさの分布を有する粉末を、該粉末が
特有の吹付は装置Ｆｉ及び／又は大きさに一層適してい
る場合にはその他の熱吹付け（＝１着技法により、本発
明に従って使用することができる。

本発明に従ってコーディングを付３′？させる代表的゛
な粉末組成物は、本質的にコバルト約１１５〜約１４．
　ｓ　）１ζｂ１％と、クロム約１５〜約５５重尾％と
、炭）ｋ約４０〜約５５　ｆ（ｔｒｉ％と、残りのタン
グステンとから成る。この粉末組成物において、炭素の
内のある程度は、例えば約１．０重量％以下の未結合炭
素であってよく、これは付着プロセスにおいて失われ得
る。酸素と燃料ガス（例えば、アセチレン）の両方の供
給速度をこの粉末に合わせてオキシ−燃料ガス比約１０
にすべきである。これは従来技術の慣用コーティングを
付着させるのに用いられてきたのと同じ比である。

代りに、本発明のコーティングは、プラズマアーク溶射
成はその他のｆＡ吠付は技法によって支持体に塗布する
ことかできる。プラズマアーク溶射プロセスにｊ３いて
、非消耗性電極とそれと間隔をＩＮいで並べる第２の非
消耗性電極との間に電気アークを（ｉ１１１立さける。

ガスがアークを含有するようにガスを非消耗性７１’ｌ
、極に接触させて通す。アーク含有ガスはノズルで絞ら
れて熱含量の高い流出流となる。粉末コーティング材料
を熱含量の高い流出流ノズルの中に注入して波器される
べき表面上に付着さける。上記の米国ｌ持ｉ１２．８５
８．４１１号に記載されているこのプロセスは、強固で
、密な、支持体に密着した付着コーティングを作る。ま
た、塗布コーティングは不規則な形状の倣細な平板又は
薄片が互いにかつまた支持体にかみ合わされ（Ｉｎｔｅ
ｒｌｏｃｋｅｄ　）かつ機械的に結合されて成る。

本発明においてプラズマアーク溶射プロセスを用いてコ
ーティングを塗布するそれらの場合では、アークトーチ
に供給する粉末は、塗布したコーディング自体と本質的
に同じ組成を有する。しかし、ある桶のプラズマアーク
或はその他の熱吹（Ｊけ装置の場合では、組成のある程
度の変更が期待され、このような場合には粉末組成物を
適宜に調節して本発明のコーティング組成物を達成する
ことができる。

本発明のコーティングは、はとんど全ての型の支持体、
例えば鉄又はスチール等の金属支持体、或をは、例えば
炭素、グラファイト又はポリマー等の非金属支持体に塗
布することができる。種々の環境において用いかつ本発
明のコーティング用支持体としてりっばに適した支持体
材料のいくつかの例は、例えば、スチール、ステンレス
スチール、鉄基材合金、ニッケル、ニッケル晶相合金、
コバルト、コバルト基材合金、クロム、クロムＪｌ’１
　＋４合金、チタン、チタン晶相合金、アルミニウム、
アルミニウム基材合金、銅、Ｇ・号糸材合金、耐熱金属
、耐熱金属基＋４合金を包含する。

本発明のコーティングの組成は」二に示した腹Ｕ■内で
変わり得るが、好適なコーティング組成物は、本質的に
、コバルト約１４０〜約１８０爪足％と、クロム約２．
０〜約５．５重量％と、炭素約５．０〜約４．５重ｌｉ
ｔ％と、残りのタングステンとから成る。

本発明のコーティングの徽細借造は極めて彷な（ｒであ
って完全には理解されない。しかし、粉末とコーティン
グ組成物の両方の主相及び手相（ｍｉｎｏｒｐｈａｓｅ
　）のいくつかは、本質的に３つの技法：（１）Ｘ線回
折、（２）金属組・識字、（３）走査電子顕微鏡検査法
（ＳＥＭ）を用いて同定した。Ｘ線間Ｐｒ＆ま相を同定
して相の容積ｍの推定（６を与える。しかし、夕飯で存
在する相のいくつかはＸ線回折によっては観測されない
。以−トの相をＸ綜目４１丁によって同定した： 粉末 主：Ｗ２Ｃ 小・六面体ＷＣ，，Ｃ０Ｗ３Ｃ及びイータ（Ｍ１２Ｃか
或はＭ、Ｃのどちらか（Ｍ　＝　Ｗ　、　Ｃｏ及び／又
はＣｒ）：） 主：Ｗ２Ｃ 小：立方体ＷＣ 本発明のコーティングは、独特のタフネス及び強度の故
に、腐食性の高い流体（例えば、塩化物、−酸化炭集、
二酸化炭嵩、硫化水素、バナジウム塩等を含有する溶液
）を高い液田下、典型的には約１５，０００　ｐｓｉ　
（１，０５０Ｊｒ９／ｃｒｎ２）、及び２００下（９３
℃）を越える温度で取扱う井戸サービス装置に使用する
ゲート弁に用いるのに完全に適している。従来、慣用の
コーティングは、多くは引張強度が比較的に低いために
、これらの条件下で役に立たなかった。

これらの破壊の被描は以下の通りであるど考えられる：
高［Ｅ及び十分に高い温度においては、加［１：、流体
はコーティングの厚さをゆっくり拡散して）１１１って
コーティングの多孔の中に蓄積する。この段階の間、コ
ーティングは田む；状ｐすにあり、かつ周囲圧に極めて
良く耐える。所定の時間後、多孔内の圧力はＩｎ’Ｊ囲
圧に等しい（ｉｉ：＋に達し、流体の内方向への拡散は
イ・り止する。圧力が維持されるＮＪりは、コーティン
グは何ら異常ブ、ｃ田力を受りない。

しかし、−Ｉｊ周囲圧が解放されるならは、多孔内の［
１・力はもはや周囲圧とバランスしない。多孔内の加１
］丁二流体がコーティングの外に拡散して出る間もなく
、コーティングはそれ自体の内から応力を加えられるか
或は荷重を加えられる。コーティングの内部の／１４定
をｒ也がコーティングの破断応力を越えるブ、（らば、
コーティングはコーティング内部から外方向に破壊する
。

高圧及び商況を受けるゲート弁に対するきびしい要件を
満足するためには、耐摩耗性や耐食性等のゲート弁コー
ティングに対する通常の要件を全て保持しながら更に一
層強力なコーティングを提供することがどうしても必要
である。

代表的には、タングステンカーバイド、コバルト又はニ
ッケル、クロムを含有するコーティングは、上述の型の
破壊に対し低い抵抗力を示し、かつ界面から外方向に液
圧による荷重を加えられた場合には低い強度を示した。

しかし、これらのコーティングは良好な耐摩耗及び耐食
性を示してきた。他方、タングステンカーバイドとコバ
ルトとを含有するがクロムの無いコーティングは、高い
内圧を受ける酷に良好な耐破壊性及び高い強度を示して
きた。しかし、これらのコーティングは、クロムを欠く
ために、耐食性をほとんど或は何ら備えてい１．Ｃい。

コーティングにクロムを添加すれば耐食性を増大させる
ことができるが、コーティングが高い内圧を受ける際に
破壊する点にまでコーティングの強度を低下させること
を犠牲にする。

本発明のコーティングは、従来技術を越える顕著でかつ
全体的に予想されない改良を示す。コーティングは、十
分なりロムを加入して耐食性を付与するばかりでなく、
十分なコバルト、タングステン、炭素を適当な相対的割
合で加入して従来のコーティングのタフネス及び強度の
２倍以−ヒを示し、同時に耐摩耗性を大きく低下させな
い。タフネス及び強度が改良される正確な理由は明白に
は理解されないが、改良されたタフネス及び強度は化学
変化及びそれに伴うコーティング内の相変化から生ずる
ものと考えられる。

以下の側番」、本発明の実施について更に例示する役ｖ
（１１を果すものである。

例ｌ Ａｌ５Ｉ　１０１８スチールの試験片を洗浄して以−ト
のコーティングに備えた：各々の試験片の片側表面を平
？ｎかつ反対側と平行に研削した。次いで、表面に６０
メツシユのＡｌ２Ｏ３をグリッドプラストして表面の荒
さ約１２０ミクロインチＲＭＳにした。５つの試験片を
わきに置いておいて以下の通りに液圧試験の帛ω（Ｉを
した：塗布されるべき側に、直径０．０２０インチ（ｏ
、　ｓ　１ｔｎｍ　）の８個の小さな孔を試験片支持体
中表面に刈し垂直に１０分の数インチ（数闘）の深さに
あけた。次いで、漏れ防止連結器をあてがうように穴を
大きくした。次いで、ｉ／−ｉ径００２０インチ（０，
５１ｍｙｘ）ノヒ７／Ｎを連結器に通して小さな孔に挿
入してピアノ線の端部が一様になりかつ塗布されるべき
表面との円滑なＷＭを与えるようにしつかり締めた。次
いで、全ての試験片に、デトネーションガン（Ｄ−ガン
）及び以下の組成の焼結粉末を用いる従来技術によって
塗布した°Ｃｏ１０重量％、Ｃｒ４；ｋＭ％、Ｃ５，２
重量％、残りＷ。粉末の大きさは約−３２５メツシユで
あった。アセチレンを燃料ガスとして用いた。オキシ−
燃料ガス比は０．９８であった。

コーティングの化学分析は以下の組成を示した：Ｃｏ　
８重量％、Ｃｒ５．２重量％、Ｃ４，７重量％、残りＷ
１化学分析は主に２つの方法で行った。炭素はレコ（Ｌ
ｅｃｏ　）カーボンアナライザー及びガス状生産にの容
積定量を用いる燃焼分析技法によって分析した。コバル
ト及びクロムは、初めに試料をＮ　ａ　２０２中で融解
させてコバルトとクロムとを分離し、次いで各々の爪を
電位差計で定量することによって分析した。

コーティングの機械的強度は以下の通りの液圧試験によ
ってめた：上述した方法でとの試験にｆ４ｔｌえた試料
を塗布した後に、ピアノ線を注怠深く取り夫ってコーテ
ィングの直ぐ下に穴（キャビティ）をＩｊ・えた。次い
で、穴を連結器によって夜田糸に連結し、穴に作動液を
η１〜たした。次いで、作動液を加＋ｔ：　Ｌ、、コー
ティングＧこ界面から外に向かって荷重を加えてコーテ
ィングの破壊を生じさせた。各々のコーティングについ
て８回の測定を行い、平均値を破が・七■と定量した。

Ｇツ懐田を特定のコーティング厚みに対するコーティン
グの機械的強度の尺度とした。次いで、破ｔＪｊ　ＥＥ
を用いて根本的に同じ厚さの異るコーティングの評価を
行うととができる。これらの特別の試験片についての破
壊Ｈ：、は、厚さ０．００４４インチ（０，１１ｆｆ１
ｍ　）において５，４００　ｐｓｉ　（３９０に９７ｃ
ｍ２）、厚さ０．００８３インチ（０２１闘）において
１０．５００　ｐｓｉ（７２４”ｓ＋／ｃｍ２）　、厚
ｇｏ、ｏｉｏｓインチ（０，２７ｒＸｍ　）において１
ろ、２００　ｐｓｉ　（９２８ｋＶ／ｃｍ２）であった
。

線形回帰によって、厚さ０．００６　フインチ（０１７
市）のコーティングの場合の破壊圧は８．３００ｐｓｉ
（ｓｓｏｋｇ／創２）と予測される。

また、塗布したコーティングのかＩＦＦ、　ｊｆｆｉ　
’ＩＲ性は、Ａ　Ｓ　Ｔ　Ｍ規準Ｇ６５−８０、手順Ａ
に記載されているａ￥　Ｗ”の乾燥砂／ゴムホイールｌ
’＋’ｉ耗試験を用いてめた。このルＡ：験において、
被泣試峠Ｊ１に、ホイールの周囲にり１１０ブチルゴム
のリムを有する回転ホイールに刈するレバーアームによ
ってイＩム重を加えた。ａｔ助相（すなわち、５０−７
０メツシユのオタワシリカッンド）をコーティングとゴ
ムホイールとの間に導入した。ホイールを研摩拐の流れ
方向に回転させた。試験片を試ル）の前後に秤量し、そ
の重１４．　ｔｉｔ失を記録した。試験する材料の種類
が異なれば密度が広範囲に相違することから、材料の川
河的な順位伺けの評価を行うために重置損失を容置損失
に変換するのが普通である。試験した被覆試験片（慣用
のＷ　−Ｃｏ　−Ｃｒ　−Ｃコーティング）についての
平均の容１八損失はｉ、　ｏ　ｏ　ｏ回転当り１．７　
ｍｍ３であった。

また、コーティングの６Ｊｑ度を椋帛方法によって測定
した。平均の１１１１［は１１００　ＤＰＨ３ｏｏであ
ることがわかった。

例■ 液１４−１試験用の１つの試験片を含むＡｌ５１１０１
８スチールの試験片を例Ｉで説明したと同じ方法で調製
した。次いで、Ｄ−ガンを用いかつ以下の組成を鋳造及
び破砕粉末を用いて試験片表面を塗布した：　Ｃｏ　１
４．１２Ｍ′ｊＸｉ、％、Ｃｒ４．８重ｈ’１　％、０
４２車ｊｌｉ％、残りＷ１粉末の大きさは一３２５メツ
シュであった。また、アセチレンを溶料ガスとして用い
た。Ｄ−ガン中のオキシ−燃料ガス比は０９Ｂであった
。

コーティングの化学分析を、例Ｉで説明したのと同じ方
法を用いて行った。分析は以下の組成を示した：Ｃｏ　
１６．５重量％、Ｃｒ４．９爪すｒｊ％、Ｃ３７重Ｍ％
、残りＷｏ 同じ液１Ｆ試験を用いてコーティングの機械的強度をめ
た。この特別のコーティングについての破壊圧は、ｊζ
ｆさ０．　ＯＯ６８インヂ（０１７關）で２７．９００
ｐｓｉ（１，９６０に９／ｃ１ｎ２）であった。これは
例Ｉにおいて試験したコーディングに比べて６倍以上の
強度の改良を示す。

また、ＡＳＴＭ基準Ｇ−／＋５−８０、手順Ａを用いて
摩粁鍬試験を行った。試験ノ１についての平均の容積損
失は、１０００回転当り１．８　ｍｎＩＢであった。耐
摩耗性は前の実施例における試験片の耐摩耗性にほぼ晴
しかった。

また、コーティングの硬度を測定して１０００ＤＰ）Ｔ
３．、であることがわかった。

例■１ 液［Ｆ試験用の１つの試験片を含むＡｌ５Ｉ　１０１Ｂ
スチールの試験片を例Ｉで説明したと同じ方法で調製し
た。次いで、Ｄ−ガンを用いかつ以下の組成の鋳造及び
破砕粉末を用いて試験片表向を塗布した：　Ｃｏ　１２
．０　）ｌＲ１％、Ｃｒ２．１重ｉｆｔ％、Ｃ４９重紙
％、残りＷ０粉末の大きさは一６２５メツシュであった
。また、アセチレンを燃料ガスとして用いた。Ｄ−ガン
中のオキシ−燃料ガス比（１０９８であった。

コーティングの化学分析を、例■で説明したと同じ方法
を用いて行った。分析は以下の組成を示した：Ｃｏ１７
．９重鰍％、Ｃｒ２．８重ｊｈｔ　％、Ｃ４１重琺頭重
残りＷ。

同じ液１１：試験を用いてコーティングの機械的強度を
めた。この特別のコーティングにつＩ／）ての破壊ＨＥ
　ｉｔ、Ｉ’％さｏ、ｏｏ６フインチ（ｏ、　１−ｔ　
ｒｒ、ｍ　）で２６．５００　ｐ８１　（１，８６ＣＪ
ｋｇ／σ２）であった。これは例Ｉにおいて試験したコ
ーティングＧこ比べて６倍以上の強度の改良を示す。

また、ＡＳＴＭ基準Ｇ６５−８０、手ＭＡを用いて摩Ｊ
ｔ〔、＆を試験を行った。試験片についての平均の容積
損失は、１０００回転当り５．　ｌ、　＋ｕ＋３であっ
た。

このコーティングの耐摩耗性は前の例において試験した
コーティングについての耐摩耗性根には良好でなかった
。しかし、それでも耐摩耗性は容ｈ３し得るものであっ
た。

また、コーティングの硬度を測定して１０００ＤＰＨ３
００であることがわかった。

例■ 液■試験用の２つの試験片を含むＡｌ５１１０１８スヂ
ールの試験片を例Ｉで説明したのと同じ方法で調製した
。次いで、Ｄ−ガンを用いかつ以下の組成の鋳造及び破
砕粉末を用いて試験片表向を塗布した：Ｃｏ１２．８重
坦％、Ｃｒ５．９重量％、Ｃ４４爪量％、残りＷ０粉末
の大きさは一３２５メツシュであった。また、アセチレ
ンを燃料ガスとして用いた。Ｄ−ガン中のオキシ−燃料
ガス比は０９８であった。

コーティングの化学分析を、例■で説明したのと同じ方
法を用いて行った。分析は以下の組成を示した：　Ｃｏ
　１４．４　％Ｍ％、　Ｃｒ　４ろ重量％、Ｃ６７爪量
％、残りＷ。

同じ液汁試験を用いてコーティングの機械的強度をめた
。これらｌ特別のコーティングについての破壊圧は、厚
さ０．００６　ツイフチ（６，１７＋＋＋ｍ）で２２，
２　Ｄ　Ｏｐｓｉ　（１，５６０ｋｑ／ｅＭ２）であっ
た。

これは例Ｉにおいて試験したコーティングに比べておよ
そ３倍の強度の改良を示す。

また、人ＳＴＭ基準Ｇ６５−８０．手１１ｉαＡを用い
て九ＫＫ量試験を行った。試験片についての平均の容積
損失は、１０００回転当り１．８重ｍ３であった。

また、コーティングの硬度を測定して１０６０ＤＰＨ３
ｏｏであることがわかった。

例■ 液Ｈ−１試験用の１つの試験片を含むＡｌ５１１０１Ｂ
スチールの試験片を例Ｉで説明したのと同じ方法で調製
した。次いで、プラズマ溶射トーチ及び以下の組成の慣
用の焼結粉末を用いて試験片表向を塗布した：　Ｃｏ　
１０　ＪＲｉｔ％、Ｃｒ　４　Ｘｉｉ　ｉｉｉ％、Ｃ５
，２重量％、残りＷ０粉末の大きさは一３２５メツシュ
であった。

コーティングの化学分析を、例Ｉで説明したのと同じ方
法を用いて行った。分析は以−トの絹が、−を示した：
Ｃｏ９．２重量％、Ｃｒ、５．５重ｆＪ　％、Ｃ５０重
燻メカ残りＷ。

同じ液ＩＦ、試験を用いてコーティングの機械的強度を
めた。この特別のコーティングについての破壊圧は、ｊ
ｌｊｉ、さ０．００６９インチ（０，１８ｍｍ　）で９
、６００　ｐｓｉ　（６７０ｋｇ７ｒｍ２）であった。

このコーティングでは８回の代りに７回の測定を行った
。

また、ＡＳＴＭ基ｒｖ！、Ｇ６５−８０、手順Ａを用い
て摩耗量試験を行った。試験片についての平均の容積損
失は、ｉ　ｏｏｏ回転当り９３關３であった。

このコーティングの耐托（純性は例■の慣用のＤ−ガン
コーティングのＭｊ摩耗性に対して比べた場合でさえ劣
っていた。このことはＤ−ガンコーティング程には良好
に使用に耐え得ないプラズマ溶射コーティングの場合に
予想されるべきである。

また、コーティングの硬度を測定して６８７Ｄ　Ｐ　Ｈ
３Ｏ０であることがわかった。

例■ 液圧試験用の１つの試験片を含むＡｌ５１１０１Ｂスチ
ールの試験片を例Ｉで説明したのと同じ方法で調製した
。次いで、プラズマ溶射トーチ及び以トーの組成の鋳造
及び破砕粉末を用いて試験片表面を塗布した：Ｃｏ１４
１重（蚊％、Ｃｒ　４．８　屯Ｍ＜％、Ｃ４，２重量％
、残りＷｏこれけ例■のコーティングをＪ１１製する除
に使用したのと同じ粉末混合物であった。粉末の大きさ
も同じ、すなわち−３２５メツシユであった。

コーティングの化学分析を、例Ｉで説明したのと同じ方
法を用いて行った。分析は以下の組成を示した：Ｃｏ１
３．９重ｈｔ％、Ｃｒ４．３重ｒ、＜％、Ｃ５２重社％
、残りＷ。

同じ液比試験を用いてコーティングの機械的強度をめた
。この特別のコーティングについての破壊［１：は、）
すさ０．　［Ｉ　Ｏ６３インチ（０１６ｒｎｍ　）で１
　ｉ、　３００　ｐｓｉ　（７９４ｋｑ／ｃｍ２）であ
った。

また、ＡＳＴＭ基準Ｇ６５−８０、手順人を用いて摩耗
量試験を行った。塗布した試験片についての平均の容積
損失は１０００回転当り４５闘３であった。このコーテ
ィングについての摩耗率は慣用の粉末混合物を用いた前
の例のプラズマ溶射　ゝコーティングについての摩耗率
の半分であった。

また、コーティングの硬度を測定して８６７ＤＰＨ３０
Ｇであることがわかった。

例〜・■ 液ぽＦ試験片の１つの試験片を含むＡｌ５１１０１８ス
チールの試動片を例Ｉで説明したのと同じ方法で調製し
た。次いで、プラズマ溶射トーチ及び以１の組成の鋳造
及び破砕粉末を用いて試験片表面を塗布シｔ、：　：　
Ｃｏ　１２．８重ｊｉ４．％、Ｃｒ３．９爪ｉｔ％、Ｃ
４，４重、１１％、残りＷ０粉末は例■でコーティング
グを調製する際に使用したのと同様であった。粉末の大
きさも一３２５メツシュであった。

コーティングの化学分析を、例１で説明したのと同じ方
法を用いて行った。分析（１以１の組成を示した°Ｃ０
１１，３重量％、Ｃｒ３．５重量％、Ｃろ４爪Ｉｎ％、
残りＷｏ 同じ液比試験を用いてコーティングの機械的強度をめた
。この特別のコーティングについての破壊圧は、厚さＯ
，ＯＯ６１インチ（ｏ１ｓ＋ａ＋＋＋）で１０、５００
　ｐｓｉ　（７３７ｋｇ７ｒｍ２）であった。

また、ＡＳＴＭノ、Ｉ８準Ｇ−６５−８０、手用１１Ａ
を用いて摩耗ｔ／ｉ″試験を行った。塗布したｎｌ（：
験）１についての平均の容積損失は１０００回転当り５
．８１１１１１１３であった。このコーティングの耐摩
耗性は前の例のコーティングについての耐摩耗性程には
良好でなかったが、慣用の粉末混合物を用いた例■のプ
ラズマ溶射コーティングよりも相当と良かった。

また、コーティングの硬度を測定、して７９５ＤＰＴ（
３００であることがわかった。

例■ 液日二試験用の１つの試験片を含むＡｔ５ｚｏ１ｓスチ
ールのｉｌ、ｔ：駒片を例■で説明したのと同じ方法で
調製した。次いで、Ｄ−ガン及び以下の組成を有する焼
結した粉末を用いて試験片表面を塗布した：　Ｃｏ　２
０．３７＆、ｆｆｌ　％、Ｃｒ５．４重量％、Ｃ５，２
爪ｂｔ％、夕ＱすＷ。この粉末は本発明の範囲外のもの
であった。粉末の大きさは一３２５メツシュであった。

また、アセチレンを燃料ガスとして用いた。Ｄ−ガン中
のオギシー燃料ガス比は０９Ｂであった。

コーディングの化学分析を、例Ｉで説明したのと同じ方
法を用いて行った。分析は以下の組成を示した：Ｃｏ１
６．５重量％、Ｃｒ４．１重ｆｔ　％、Ｃ４，８重ｈｉ
％、残りＷ。このコーティングの炭素含ｈ（は本発明の
コーディングの伏素含鼠よりも高かった。

同じ液［Ｅ試験を用いてコーティングの機械的強度をめ
た。この特別のコーティングについての破懐圧は、厚さ
０．　ＯＯ６ツイフチ（０１７調）で１０．６００　ｐ
ｓｉ　（７４４に９／ｃｒｎ２）であった。このコーテ
ィングでは８つの代りに７つの測定を行った。

また、ＡＳＴＭ基準Ｇ６５−８０、手順人を用いて摩ル
１う糸試験を行った。塗布した試験片についての平均の
容積損失は、１０００同転当り４．３　ｍｍ３であった
。

また、コーティングの硬度を測定して１０４０ＤＰＨ３
００であることが才〕かつプこ。

コーティングは強度が低く、摩耗率が高く、深割れがあ
ることから容認し得ないと考えられた。

例■ 液圧試験用の１つの試験片を含むＡｌ５１１０１８スチ
ールの試験片を例■で説明したのと同じ方法で調製した
。次いで、Ｄ−ガン及び前の例においてコーティングを
調製するのに用いた同じ焼結粉末を用いて試験片表面を
塗布したが、いく分異るイ」着パラメーターを採用した
。粉末の大きさも一３２５メツシュであった。また、ア
セチレンを燃料ガスとして用いた。Ｄ−ガン中のオキシ
−燃料ガス比は０９８であった。

コーティングの化学分析は以下の組成を示した二Ｃ０１
８，７重ｋｋ　％、Ｃｒ４．５重量％、Ｃ４，９重に１
％、残りＷ。このコーティングのコバルト及び炭メ１含
１１ζは、共に、本発明のコーティングよりも高かった
。

１１すじ液圧試験を用いてコーティングの任ち械的強度
金求めた。この特別のコーティングについての破壊目玉
は、厚さ０．００６０インチ（０１５闘）で８、７００
　ｐｓｉ　（６１０’９／ｃｍ２）であった。

マタ、ＡＳＴＭ基桑Ｇ６５−８０、手ＭｒｉＡを用いて
摩耗ｍｌ試験を行った。試験片についての平均の容積損
失は、１０００回転当り２，３μｓ３であった。

また、コーティングの硬度を測定して１０１８ＤＰＩ（
３ｏｏであることがわかった。

このコーティングは比較的に良好な摩耗率を示したが、
強度が低くかつ深Ｍｉｌｌれがあることから容認しイｕ
ないと考えられた。

例Ｘ 液［Ｅ試験用の１つの試験片を含むＡｌ５１１０１Ｂス
チールの試験片を例１で説明したのと同じ方法で調製し
た。プラズマ溶射トーチ及び削の２つの例においてコー
ティングを調製するのに用いた同じ焼結粉末を用いて試
ル・）片表面を塗布した。また、粉末の大きさも一５２
５メツシュであった。

コーティングの化学分析は以１の組ｉＪ児を示した二Ｃ
ｏ　１　Ｂ、　５　ｊａ屓％、Ｃｒ４．６東ｋｋ％、Ｃ
４，９重量％、歿りＷ。このコーティングのコバルト及
び炭緊含量もまた共に本発明のコーティングよりも高か
った。

同じ液圧試験を用いてコーティングの機械的強度をめた
。この特別のコーティングについての破壊■は、Ｊ’メ
さ０．００６４インチ（０１６１Ｉ）ｎ）で９、０００
　ｐｓｉ　（６３０’９／ｃｍ２）であった。

また、ＡＳＴＭ基べちＧ６５−８０、手順Ａを用いて摩
耗量試験を行った。塗布した試験片についての平均の容
４）賢損失は、１０００回転当り／）、　３ｔｎｍ３で
あった。

また、コーティングの硬度を測定して６４５Ｔ）Ｐ■１
３ｏｏであることがわかった。

このプラズマ付着コーティングはνｉｌれなかったが、
例■及び■における本発明のコーティングよりも高いｕ
Ｗ　ｉｉｌ率を有するものであった。

例ＸＩ 液［１：試験片の１つの試験片を含むＡｌ５１１０１８
スチールの試験片を例Ｉで説明したのと同じ方法で調製
した。ｖくいで、Ｄ−ガンを用いかつ以下の前（成の鋳
造及びＷ砕粉末を用いて試ｎ片表面を塗布した：　Ｃｏ
　２４．５　車ｊｔ％、Ｃｒ９．１重Ｍ％、Ｃ５，６車
量％、残りＷ、粉末の大きさは一６２５メツシュであっ
た。アセチレンを燃料ガスとして用いた。Ｄ−ガン中の
オキシ−燃料ガス比は１．０５であった。

コーティングの化学分析は以下の組成を示した：Ｃｏ２
９．０重量％、Ｃｒ１０．ｉ重紙％、Ｃ６，５重量％、
残りＷｏこのコーティングのコバルト及びクロム含重は
、共に、本発明のコーティングよりも高かった。

同じ液「Ｅ試験を用いてコーティングの機械的強度をめ
た。このｌ特別のコーティングについての破壊［Ｉ償ま
、厚さ０．００７０インチ（０１８問）で２へ８００　
ｐｌＩｉ　（１，６７０ｋｇ／１ｙｎ２）であった。こ
のコーティングについて８回の代りに７回の測定を行っ
た。

また、ＡＳＴＭ基準Ｇ６５−８０．手＋１＋ｇ　Ａを用
いて厚耗量試験を行った。試験片についての平均の容積
損失は、１０００回転当り９４開３であった。このコー
ティングの耐摩耗性はこの高いコバルト金型のコーティ
ングについて予想されるように劣っていた。

また、コーティングの硬度を測定して１０００ＤＰＨ３
ｏｏであることがわかった。

以上より、本発明は改良された強度及びり７ネスを有す
る新規なＷ−Ｃｏ−Ｃｒ−Ｃコーティング系統を提供す
ることがわかることと思う。本発明のＤ−ガンコーディ
ングはコーティングの厚さ約０００６インチ（０１５α
）で約２０．０００ボンド／　ｉ　ｎ”　（１，４００
ｋｇ７ｃｍ２）を越える液圧に耐えることができる。本
発明のプラズマコーティングでさえも従来技術のプラズ
マコーティングよりも低い摩耗率を有する。その上、コ
ーティングは早い付陪速度で塗布することができ、しか
も深い゛れやスポーリングが無い。

本明細書中、粉末及びコーティング組成物を必須成分の
各々についである特定の範囲によって定義したが、す１
（々の不純物が少量で存在してもよいことはｉ４１＋解
されよう。通常、粉砕操作から生ずる鉄がコーティング
中の主たる不純物であり、組成物の約１５、いくつかの
場合では２．０重Ｊ＋ｉ％以下の量で存在することがで
きる。

上記の例はＤ−ガン及びプラズマ溶射コーティングのみ
しか包含していないが、その他の熱吹付は技法、例えば
「高速」プラズマ、「超音速」燃焼吹付はプロセス、又
はその他種々のデトネーション装置を用いて本発明のコ
ーティングを製造することができることは理解されるも
のと思う。

第１頁の続き ０発　明　者　Ｄ／＜−ト・クラーク・　アメタッカ−
・ジュニア　エイ リカ合衆国インディアナ州ブラウンスバーグ、リジウ・
ドライブ　６１ 丁　続　補　正　書　（方式） ％式％［１ 事（ｉの表示　昭和５９年特　願第２２４２７５　ぢ油
止をする名 ′１１イ’ｌとの関係　特許出願人 名称ユニオン・カーバイド・コーホ０レーシヨン代Ｊ１
１１人 〒１（）３ 仕　１す「　東京都中央ＩイＦ１本橋３Ｊ目１３番１１
弓浦脂１．業会館補１１−のりＪ　’！＜ 明細書 ｊｌｌｉ　＋ｌ’、の内容　別紙の通り明細書の浄ｌｌ
（内容に変更なし）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　本質的に、コバルト約１１．０〜約１８．０重量％
   と、りｐム約２．０〜約６０重鼠％と、炭素約３．０〜
   約４５瓜量％と、残りのタングステンとがら成り、熱吠
   付は方法によって支持体に塗布されるコーティング組成
   物。 ２、　本質的に、コバルト約１４．０〜約１８．０重量
   ％と、クロム約２．０〜約５．５重量％と、炭素約５０
   〜約４．５重払％と、残りのタングステンとから成る４
   ｆｌ／「請求の範囲第１項記載のコーティング組成物。 ３、　コーティング厚さ約０．００６インチ（０，１５
   關）において約２０．０００ボンド／　１ｎ２（１４０
   ０ｋｇ／ｃｍ２）を越える液圧に耐えるのに十分な機械
   的強度を有する特許請求の範囲第１項記載のコーティン
   グ組成物。 ４、　９００　ＤＰＨ３００を越える硬度値を有する特
   許請求の範囲第１項記載のコーティング組成物。 ５　支持体がスチール、ステンレスチール、鉄基材合金
   、ニッケル、ニラナル基材合金、コークルト、コバルト
   晶相合金、クロム、クロム基材合金、チタン、チタン晶
   相合金、アルミニウム、アルミニウム基材合金、銅、銅
   基材合金、耐熱金属、耐熱金属晶相合金から成る酵より
   選ぶ金属材料である特許請求の範囲第１項記載のコーテ
   ィング組成物。 ６　支持体が炭素、グラファイト、ポリマーから成る群
   より選ぶ非金属材料である特許請求の範囲第１項記載の
   コーティング組成物。 ７　粉末コーティング材料を、高温、高速のガス状流れ
   の中に懸濁させ、少くとも粉末材料の融点に近い温度に
   まで加熱し、該ガス状流れを支持体の表面に向けて該粉
   末コーティング材料を付着させてコーティングを形成す
   る支持体の塗布方法において、該粉末コーティング材料
   は、該支持体の上に付着させたコーティングが本質的に
   コバルト約１１．０〜約１８．０重量％と、クロム約２
   ．０〜約６０重量％と、炭素約３０〜約４５重％Ｌ％と
   、残りのタングステンとから成るような組成を有するこ
   とを特徴とするタフネス及び強度の増大したコーティン
   グを形成する支持体の塗布方法。 ８、　粉末コーティング材料は、前記支持体の上に付着
   させたコーティングが本質的にコバル）　約１４０〜約
   １８．０重量％と、クロム約２０〜約５、５７１：ｊ祉
   ％と、炭素約３０〜約４５重量％と、残りのニッケルと
   から成るような組成を有する’ＮＦ　ｉ！’１請求の範
   囲第７゛項記載の方法。 ２　粉末コーティング材料をデトネーション装置で作る
   高温、高速のガス状流れの中に懸浅”１させる特許請求
   の範囲第７項記載の方法。 １０　粉末コーティング材料が本質的にコバルト約１１
   ５〜約１４．５７ｊＳｉ％と、クロム約１５〜約５５重
   量％と、炭素約４０〜約５．５＊ふ′Ｌ％と、残りのタ
   ングステンとから成る組成を有する特許請求の範囲第７
   項記載の方法。 １１、粉末コーティング材料をプラズマアークトーチで
   作る高温、高速のガス状流れの中に懸濁させる特許請求
   の範囲第７項記載の方法。 １２、粉末コーティング材料が実質的に前記コーティン
   グの組成と同じである組成を有する特許請求の範囲第１
   １項記載の方法。 １五酸素と燃料ガスとの混合物を粉末コーティング材料
   と共にデトネーションガンのバレルに供給し；酸素と燃
   料ガスの混合物を点火して該バレルに沿ってデトネーシ
   ョン波を作り出して該粉末コーティング材料を高温、高
   速のガス状流れ中で加速し；該ガス状流れを支持体の表
   面に向けて該粉末コーティング材料を表面に何着させて
   コーティングを形ＪＪｚすることから成り、該粉末コー
   チイングイ４月は、該支持体の上に付着させたコーティ
   ングが本質的にコバルト約１１０〜約１　ａ、　ｏ　取
   量％と、クロム約２．０〜約６．０重量％と、ｆＡ素約
   ５０〜約４５重坦％と、残りのタングステンとから成る
   ような組成を有することから成る支持体の塗布方法。　
   ） １４、粉末コーティング材料は、前記支持体の上に付着
   させたコーティングが本質的にコバルト約１４０〜約１
   ａ、　ｏ　１＜ｔ＋％と、クロム約２．０〜約５５爪Ｉ
   Ｉ（％と、炭素約３．０〜約４．５型録％と、残りのニ
   ッケルとから成るような組成を有する特許請求の範囲第
   １３項Ｒ１２載の方法。 １５　前記混合物における酸素幻燃料ガスの比がおよそ
   １．０である特Ｗｒ舶求の範囲第１１項記載の方法。 １６　粉末コーティング拐１′］が本質的にコバルト約
   １１．５〜杓１４５爪鼠％と、クロム約１．５〜約５．
   ５重級％と、ｈ’Ａ累約４０〜約５．５７ｊｔ　ｔｉｃ
   　％　ト、残りのタングステンとがら戒る組成を有する
   傷許精求の範囲第１５項記載の方法。 １７　本ア（的に、コバルト約１１５〜約１４．５７Ｒ
   ：１１１％と、クロム約１５〜約５．５重に％と、炭素
   約４０〜約５５重量％と、残りのタングステンとがら成
   り、熱吹付は方法によって支持体に高刀の、削ル（純性
   及び耐食性コーティングを塗布さぜる粉末コーティング
   組成物。 １８　鋳造及び破砕粉末から成るｌ特許請求の範囲第１
   ７項記載の粉末コーティング組成物。 １９　支持体と、熱吹付は方法によって該支持体に塗布
   したコーティングとから成り、該コーティングが本質的
   にコバルト約１１０〜約１８．０３４Ｍ％と、クロム約
   ２．０〜約６．０重伍％と、炭素約３０〜４．５重量％
   と、残りのタングステンとから成る製品。 ２０、　ｎｔｆ記コーティングが、本質的にコバルト約
   １４．０〜約１８．０重量％と、クロム約２．０〜約５
   ５重ｈ（％と、炭素約５．０〜約４．５重ｉｉ１％と、
   残りのタングステンとから成る特許請求の範囲第１９項
   記載の製品。