專利名稱：用于大氣中等離子噴涂和溶線式電弧噴涂中的合金粒子和線材的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于將合金粒子和線材加熱到其熔融點(diǎn)以上，將其吹附在基材上，并在上述基材表面形成由所述粒子構(gòu)成的合金被膜的大氣中等離子噴涂和溶線式(日文溶線式)電弧噴涂中的合金粒子。
背景技術(shù)：
噴涂是利用高溫?zé)嵩词乖戏勰┝Ｗ踊蛘呔€材熔融，將其吹附在基材上成膜的技術(shù)。大氣中等離子(APS)噴涂被廣泛實(shí)用在即使是高熔點(diǎn)材料也能?chē)娡可?。溶線式電弧噴涂因以金屬線作為原料高效形成被膜，所以常被用于金屬類的材料的噴涂。但是與等離子噴涂比較，因粒子速度低，所以有氣孔率增高的趨勢(shì)。金屬材料的APS噴涂和溶線式電弧噴涂還存在噴涂中金屬粒子與空氣進(jìn)行氧化反應(yīng)而使得所形成的膜中混入氧化物這樣的問(wèn)題。其結(jié)果為表面膜的組成發(fā)生變化，形成化學(xué)上不均勻的組織。另外，氧化物也和金屬粒子一起積層，表面膜變?yōu)槎嗫踪|(zhì)，與原材料相比其密合性和耐腐蝕性劣化。為此，研究了多種抑制噴涂表面膜的氧化的方法。首先，作為控制噴涂中的氣氛的方法，存在以惰性氣體氣氛腔隔斷大氣進(jìn)行噴涂的方法，該方法作為減壓等離子噴涂法而被使用，但是因工業(yè)上無(wú)效率且高成本，所以僅用于有限的用途。另外，雖然還有使噴涂粒子的溫度下降、不進(jìn)行熔融而成膜的低溫噴涂方法，例如冷噴涂法，但是易于成膜的材料被限定在銅、鋁等軟質(zhì)金屬的范圍內(nèi)。再者，即使成膜，粒子的扁平度(日文偏平度)也不夠，所以大多數(shù)情況下致密性和密合力變差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是以在大氣中等離子噴涂和溶線式電弧噴涂中消除氧化物對(duì)噴涂表面膜的影響作為課題，涉及對(duì)用作原料的合金粉末粒子和線材的改進(jìn)的發(fā)明。發(fā)明1的合金粒子和線材的特征是在吹附所形成的飛翔中，在粒子表面添加有氧化蒸發(fā)的元素。通過(guò)本發(fā)明1，對(duì)成為主體的被膜生成用元素的氧化通過(guò)添加元素的氧化及其蒸發(fā)而得到防止，同時(shí)還可以防止被膜中混入氧化物的情況出現(xiàn)。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明是發(fā)現(xiàn)了如下原理并利用該原理而獲得的發(fā)明將形成噴涂氣氛的高溫下?lián)]發(fā)性高的氧化物的合金元素添加到原料中，噴涂中這些元素優(yōu)先與氣氛中的氧進(jìn)行反應(yīng)、蒸發(fā)，藉此抑制表面膜中的氧含有量。具體地說(shuō)，所添加的元素(以下稱為氧化蒸發(fā)元素)的條件是
(1)和氧的親和性高于表面膜構(gòu)成元素；( 氧化物的沸點(diǎn)低，容易蒸發(fā)。通過(guò)至今所進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)確認(rèn)了效果的元素為B、Si和C。這些氧化蒸發(fā)元素的含有量為0. 5彡⑶彡3. 0，1. 0彡(Si)彡5. 0， 1. 0 ^ (C) ^ 2. 3。低于上述下限時(shí)，氧化蒸發(fā)元素的作用不夠，很難獲得致密的表面膜。如果超過(guò)上述上限的話，則形成碳化物、硼化物，存在表面膜變脆的缺點(diǎn)。另外，作為被膜的主要元素，可采用作為通過(guò)大氣中等離子噴涂形成被膜的元素被通常使用的Fe、Ni、Co、Mo、Cu。還可通過(guò)Fe-Cr、Ni-Cr, Fe-Cr-Ni-Mo 生成合金被膜，而 Fe_Cr、Ni-Cr, Fe-Cr-Ni-Mo在現(xiàn)有技術(shù)中被認(rèn)為其氧化激烈，在大氣中等離子噴涂中很難形成合適的表面膜。實(shí)施例本發(fā)明的大氣中等離子噴涂和溶線式電弧噴涂采用了圖8和9所示的噴涂裝置。 該裝置因是公知技術(shù)，所以省略對(duì)其的詳細(xì)說(shuō)明。通過(guò)大氣中等離子噴涂裝置(圖8)，在表1所示的條件下將表1所示的合金粒子噴涂在基材上(碳鋼SS400)。其結(jié)果示于表1中。在通常的等離子噴涂條件下，噴涂距離以IOOmm為宜，但是為了更好地理解與添加元素氧化的變化，在高溫、低氧化的噴涂區(qū)域(距離50mm)以及氧化發(fā)生較多的區(qū)域(距離150、200mm)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。另外，合金粒子的組成和所生成的被膜的元素含有量以酸分解-ICP發(fā)光法進(jìn)行測(cè)定。氧含有量是通過(guò)惰性氣體熔化紅外線吸收法(LECO TC600型)測(cè)得的結(jié)果。表權(quán)利要求
1.合金粒子和線材，該合金粒子是用于將電弧放電或者熱等離子作為熱源的大氣中噴涂法，例如，大氣中等離子噴涂和溶線式電弧噴涂中的合金粒子，所述大氣中噴涂法是將合金粒子加熱到其熔融點(diǎn)以上，將其吹附在基材上，在所述基材表面形成由所述粒子、線材構(gòu)成的合金被膜的大氣中噴涂方法，其特征在于，在所述吹附所形成的飛翔中，在粒子表面添加有氧化蒸發(fā)的元素。
全文摘要
本發(fā)明是以在大氣中等離子噴涂和溶線式電弧噴涂中消除氧化物對(duì)噴涂表面膜的影響作為課題，涉及對(duì)用作原料的合金粉末粒子和線材的改進(jìn)的發(fā)明。發(fā)明1的合金粒子和線材的特征是在吹附所形成的飛翔中，在粒子表面添加有氧化蒸發(fā)的元素。
文檔編號(hào)C23C4/06GK102159746SQ20098013828
公開(kāi)日2011年8月17日 申請(qǐng)日期2009年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月22日
發(fā)明者小松誠(chéng)幸, 川喜多仁, 曾珍素, 村上秀之, 黑田圣治 申請(qǐng)人:獨(dú)立行政法人物質(zhì)·材料研究機(jī)構(gòu)