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技術 火炎吹付により被覆を行うためのリボンおよび基体に準結晶相を溶着するための使用方法

出願人 サントル、ナショナール、ド、ラ、ルシェルシュ、シアンティフィク、(セーエヌエルエス)ソシエテヌベルドメタリザシオンアンデュストリーズ(エスエヌエムイ)
発明者 ジャン-マリーデュボワモーリスデュコロベールニュリィ
出願日 1992年3月13日 (28年9ヶ月経過) 出願番号 1992-054646
公開日 1994年3月29日 (26年8ヶ月経過) 公開番号 1994-088200
状態 特許登録済
技術分野 溶射または鋳込みによる被覆
主要キーワード 基体板 鋼製基体 ポイントグループ ブリネル 立方晶系相 結晶学的組織 ナノボルト ダイヤモンド鋸
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1994年3月29日)のものです。
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図面 (17)

目的

火炎吹付による被覆のためのリボンまたはビードを提供し、また準結晶相基体上に溶着させる使用方法を提供する。

構成

このビードまたはリボン(1)は有機結合剤および準結晶合金を形成できる粉末または粉末混合物を有し、有機材料鞘体によって包囲されたコアを含み、このような準結晶合金を吹付け装置火炎(3)内で準備し、準結晶合金成分の商業的粉末を使用する間に基体上に準結晶合金を溶着することができるものである。

概要

背景

概要

火炎吹付による被覆のためのリボンまたはビードを提供し、また準結晶相基体上に溶着させる使用方法を提供する。

このビードまたはリボン(1)は有機結合剤および準結晶合金を形成できる粉末または粉末混合物を有し、有機材料鞘体によって包囲されたコアを含み、このような準結晶合金を吹付け装置火炎(3)内で準備し、準結晶合金成分の商業的粉末を使用する間に基体上に準結晶合金を溶着することができるものである。

目的

本発明は、準結晶合金を製造する事前の作業を回避できて、また任意に予め規定された組成の準結晶合金被覆を形成するのに適した準結晶合金被覆を火炎吹付によって形成するのに使用できるビードまたはリボンを提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
0件

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請求項1

有機結合剤および準結晶合金を形成し得る粉末または粉末混合物を組込んだコアを含み、前記コアが有機材料鞘体によって包囲されるようになされていることを特徴とする火炎吹被覆リボン

請求項2

前記コアがまた鉱物性結合剤を含んでいることを特徴とする請求項1に記載されたリボン。

請求項3

前記鉱物性結合剤がアルミナ繊維によって構成されていることを特徴とする請求項2に記載されたリボン。

請求項4

前記準結晶合金を形成し得る粉末が、−XがCuおよびCoの中から選ばれた少なくとも1つの元素を示し、−MがFe、Cr、Mn、Ru、Os、Mo、V、Mg、Zn、GaおよびPdを含む群から選ばれた1つまたはそれ以上の元素を示し、−NがW、Ti、Zr、Hf、Rh、Nb、Ta、Y、Si、Geおよび稀土類を含む群から選ばれた1つまたはそれ以上の元素を示し、−Iが1つまたはそれ以上の合金不純物を示し、−a、b、c、d、eおよびfが次の関係48≦a<920<b≦300≦c≦58≦d≦300≦e≦40≦f≦2a+b+c+d+e+f=100b+d+e≦45を満足させるような原子の%を示す、ものとして、Ala Xb (B,C)c Md Ne Ifの組成合金粉末であることを特徴とする請求項1から請求項3までの何れか1項に記載されたリボン。

請求項5

前記準結晶合金を形成し得る粉末混合物は、XがCuおよびCoの中から選択された少なくとも1つの元素を示し、MがFe、Cr、Mn、Ni、Ru、Os、Mo、V、Mg、Zn、GaおよびPdを含む群の1つまたはそれ以上の元素を示し、またNがW、Ti、Zr、Hf、Rh、Nb、Ta、Y、Si、Geおよび稀土類を含む群の1つまたはそれ以上の元素を示し、またIが1つまたはそれ以上の合金不純物を示すものとして、元素Al、X、B、C、M、NおよびIの粉末の混合物であり、この粉末の混合物は、X、M、NおよびIが前述にて与えられた意味を有し、またa、b、c、d、eおよびfが次の関係、すなわち48≦a<920<b≦300≦c≦58≦d≦300≦e≦40≦f≦2a+b+c+d+e+f=100b+d+e≦45を満足させるような原子の%を示すとして、Ala Xb (B,C)c Md Ne Ifなる式の組成に対応する比率になされている、ことを特徴とする請求項1から請求項3までの何れか1項に記載されたリボン。

請求項6

前記組成の内の少なくとも2つの元素がこれらの元素の組合された形態で前記粉末の混合物内に存在することを特徴とする請求項5に記載されたリボン。

請求項7

前記鞘体および前記有機結合剤がメチルセルロースヒドロキシメチルセルロースヒドロキシエチルメチルセルロースおよびカルボキシメチルセルロースから選ばれたセルロース誘導体によって構成されていることを特徴とする請求項1から請求項6までの何れか1項に記載されたリボン。

請求項8

前記コアがまた水および/または有機可塑剤を組込んでいることを特徴とする請求項1から請求項7までの何れか1項に記載されたリボン。

請求項9

無機粉末の混合物および無機材料の鞘体によって構成されたコアを含み、前記混合物の粉末および前記鞘体は、XがCuおよびCoの中から選ばれた少なくとも1つの元素を示し、またMがFe、Cr、Ni、Ru、Os、Mo、V、Mg、Zn、GaおよびPdを含む群から選ばれた1つまたはそれ以上の元素を示し、またNがW、Ti、Zr、Hf、Rh、Nb、Ta、Y、Si、Geおよび稀土類を含む群から選ばれた1つまたはそれ以上の元素を示し、Iが1つまたはそれ以上の合金不純物を示すものとして、Al、X、B、C、M、NおよびIの中から選ばれた1つまたはそれ以上の元素によって構成されていて、その組合せ(鞘体および粉末混合物)が準結晶合金の組成に対応する比率になされている、ことを特徴とする火炎吹付被覆用リボン。

請求項10

前記準結晶合金の組成は、X、M、NおよびIが前述にて与えられた意味を有し、a、b、c、d、eおよびfが次の関係、すなわち48≦a<920<b≦300≦c≦58≦d≦300≦e≦40≦f≦2a+b+c+d+e+f=100b+d+e≦45を満足させるような原子の%を示すものとして、Ala Xb (B,C)c Md Ne Ifにて表わされることを特徴とする請求項9に記載されたリボン。

請求項11

前記鞘体が鋼、アルミニウム、銅またはニッケルによって作られていることを特徴とする請求項10に記載されたリボン。

請求項12

酸化ガス火炎および/または電弧またはプラズマ吹付ガンを使用し、請求項1から請求項12までの何れか1項に記載されたリボンを前記ガンに供給して、前記リボンの成分の火炎内における反応により得られる準結晶合金を基体吹付けることより成っていることを特徴とする基体に多数準結晶合金被覆の溶着方法

技術分野

0001

本発明は火炎吹被覆用のリボンまたはビードに関する。

0002

さらに詳しくは、本発明は基体上に表面準結晶合金被覆、すなわち少なくとも30重量%の準結晶相が存在する特別な結晶学的組織を有する合金の表面準結晶合金被覆を溶着するのを可能になすリボンに関する。この型式アルミニウム合金は例えばヨーロッパ公開公報EP−A−0 356 287に記載されている。

0003

本発明においては、「準結晶相」なる用語によって次のもの、すなわち
1)通常トランスレーション対称性(translation symmetry)、すなわちオーダー(order)5、8、10および12の回転軸線を有する対称性とは調和しない回転対称性を有するもので、この対称性は放射線回折(defraction)によって検出されるものである。これの参考は例えばポイントグループ(point group)m反転3 反転5の二十面体相(icosahedral phase)(ボディー・シェクトマンアイブレッヒ、ディー・グラティス、ジェーダブリュー・カーン、長範囲の配向オーダーを有し、トランスレーション対称性を有しない金属相(MetallicPhase with Long−Range Orientation and No Translational Symmetry)、フィジカルレビューレターズ、第53巻、第20号、1984年、第1951−1953頁参照)およびポイントグループ10/mmmの十角形相(decagonalphase)(エルベンダスキー、一次元トランスレーション対称性および十重回転軸線(Tenfold Rotation Axis)を有する準結晶、フィジカル・レビュー・レターズ、第55巻、第14号、1985年、第1461−1463頁参照)に記載されている。真の十角形相のX線回折パターンは「十角形準結晶の組織に対する回折による研究、ジェー・エムデュボア、シー・ジャノー、ジ・パネティーア、アーピアネリ、フィジカル・レターズ、A117−8(1986)、第421−427頁」に公開されている。

0004

2)結晶学的組織がトランスレーション対称性と調和して保持されるが、電子回折パターンにおいて回折像を有し、これの対称性が回転軸線5、8、10または12に密接している点で真の結晶である近似的相または化合物。を包含している。

0005

これらの相の内、ヨーロッパ公開公報EP−A−0 356 287に記載されている合金組成に属する原子組成Al65Cu20Fe10Cr5 を有するアルミニウム合金を特徴付け斜方晶系相O1 が例示的に参照されるが、この合金組成の格子パラメーターナノメーターで、ao (1) =2.366、bo (1) =1.267、co (1) =3.252である。この斜方晶系相O1 は十角形相の近似物であると言われている。このものは、そのX線回折パターンを十角形相のX線回折パターンと区別することができない程十角形相に極めて密に近似している。

0006

また原子数がAl64Cu24Fe12に近い組成を有する合金内に存在する斜方六面体相のパラメーターar =3.208nm、γ=36°が参照される(エム・オーディエおよびピー・ギョット、準結晶における擬似二十面体対称性の微晶質AlFeCu相編集者エム・ヴィ・ジャリックおよびエスラントクヴィスト、ワールド・サイエンティフィック、シンガポール、1989年)。

0007

この相は二十面体相の近似的相である。

0008

また原子数がAl63Cu17.5Co17Si2 の合金内に存在するナノメーターにてそれぞれのパラメーターao (2) =3.83、bo (2) =0.41、co (2)=5.26およびao (3) =3.25、bo (3) =0.41、co (3) =9.8を有する斜方晶系相O2 およびO3 、および原子数でAl63Cu8 Fe12Cr12の組成の合金を形成するナノメーターにてパラメーターao (4) =1.46、bo (4) =1.23、co (4) =1.24の斜方晶系相O4 が参照される。

0009

また極めて頻繁に2つの準結晶相または近似的な相とともに共存することが観察されている立方晶系相Cが参照される。若干の合金Al−Cu−FeおよびAl−Cu−Cr内に形成されるこの相は、アルミニウムの位置に対する型式Cs−Cl組織相および格子パラメーターa1 =0.297nmの合金元素化学的順位効果(chemical order effect)による超格子構造より成っているのである。

0010

この立方晶系相の回折パターンは公開されている(シー・ドング・ジ・エム・デュボア、エム・ドゥボアスュー・シー・ジャノー、二十面体準結晶相Al65Cu20Fe15の包晶成長ニュートロン回折による研究、原子数が組成Al65Cu20Fe15の立方晶系相試料に対するジャーナルフィジックス凝縮された物質(Condensed Matter)、2 (1990年)、6339−6360頁)。

0011

また相CおよびHの結晶の間の電子顕微鏡により察されるエピタクシーの関係および結晶格子のパラメーターを関連させる簡単な関係すなわち

0012

立方晶系、これの超格子構造およびこれによって誘導される相は近い組成の準結晶相の近似的な相の種類を構成している。

0013

その特別な結晶学的組織とは別に、この合金は、種々の基体に対する保護または硬化表面被覆の形態の特に興味のある特別な特性を有する準結晶相を有するのである。

0014

従ってこれらの合金は良好な摩擦および硬度特性および300℃を超える温度における良好な安定性を有する。これらの合金はまた摩耗、引っ掻き作用、衝撃、腐食および空洞化に対する良好な抵抗力酸化および腐食に対する保護作用とともに求められるような分野に使用されることができる。例えば大なる電気抵抗または熱伝導特性のような他の特性は電磁的連結作用または熱障壁のようなものを含む加熱装置に利用できるのである。

0015

従来、これらの準結晶合金を基体に対する被覆の形態で利用するためには、先ず種々の元素から準結晶合金を準備し、続いて研磨(grinding)または微粒化によって研磨し、または噴霧化によってこの合金の粉末を形成することが必要で、次にこれが、例えばプラズマトーチを使用して基体上に溶着または吹付けられるようになされていたのである。

0016

このような手順は満足なものではあるが、吹付けられる準結晶合金の量が少ない場合には面倒である欠点がある。何故ならばこの合金の粉末を予め作ることが必要であり、しかも一方では多くの合金の組成が望まれるからである。

発明が解決しようとする課題

0017

本発明は、準結晶合金を製造する事前の作業を回避できて、また任意に予め規定された組成の準結晶合金被覆を形成するのに適した準結晶合金被覆を火炎吹付によって形成するのに使用できるビードまたはリボンを提供することを目的とする。

0018

本発明により構成される火炎吹付被覆リボンは、有機結合剤および準結晶合金を形成できる粉末または粉末混合物を組込んだコアより成っていて、このコアが有機材料鞘体によって包囲されるようになっている。

0019

このリボンコアはまた火炎吹付作業の間に粉末粒子が完全に融解されるまでにこれらの粉末粒子をともに結合させることのできる鉱物性結合剤を含むのが有利である。鉱物性結合剤の1つの例として、アルミナ繊維のような耐火性酸化物繊維が参照される。

0020

前述のようなリボンの組織は甚だ有利である。何故ならば吹付けトーチに連続的に供給するのを可能になす可撓性のリボンを得られるようになすために有機結合剤および鞘体の材料を適当に選択することができるからである。

0021

さらに、このようなリボンには準結晶合金を形成することのできる粉末混合物を使用できるから、コア内に入れられる粉末の量を適当に配合することによって何れの任意な合金の組成も形成されることができるのである。

0022

従って、本発明によるリボンによって、種々の変化した組成を有する準結晶合金の被覆の製造が面倒ではなくなり、望まれるように実施できるのである。

0023

このようなリボンにおいては、有機結合剤および鞘体の有機材料は、例えば燃焼によって吹付け作業の間にトーチ内で容易に消滅され得るように選択されるのである。

0025

若干の場合には、リボンのコアは水および/または有機可塑剤を含み、これが例えば蒸発および/またはか焼によって火炎吹付作業の間に容易に消滅されることができるようになされるのである。

0026

可塑剤の例はグリセロールエチレンリコールおよびトリエタノールアミンである。コア内の有機結合剤の重量比は一般に40%を超過しない。コアが鉱物性結合剤を含む場合には、その含有量は重量で6%以下であるのが望ましい。

0027

本発明によるリボンの第1の実施例によれば、コアは準結晶合金を形成できる唯1種の粉末を含んでいるが、この粉末は、
−XがCuおよびCoの中から選ばれた少なくとも1つの元素を示し、
−MがFe、Cr、Mn、Ni、Ru、Os、Mo、V、Mg、Zn、GaおよびPdを含む群の内の1つまたはそれ以上の元素を示し、
−NがW、Ti、Zr、Hf、Rh、Nb、Ta、Y、Si、Geおよび稀土類を含む群の内の1つまたはそれ以上の元素を示し、
−Iが1つまたはそれ以上の合金不純物を示し、
−a、b、c、d、eおよびfが次の関係、すなわち
48≦a<92
0<b≦30
0≦c≦5
8≦d≦30
0≦e≦4
0≦f≦2
a+b+c+d+e+f=100
b+d+e≦45
を満足させるような原子の%を示すものとして、
Ala Xb (B,C)c Md Ne If
の組成の合金粉末になし得るのである。

0028

本発明によるリボンのこの実施例は、吹付けられる準結晶合金の量が著しく大量で、このような合金の粉末を事前に準備するのに値するような場合にも使用できる。

0029

しかし、この場合には、火炎吹付作業は一般に粉末合金と正確に同じ組成は有しないが、準結晶沈着物の特性を有するような準結晶合金被覆が製造されるようになる。

0030

本発明によるリボンの第2の実施例によれば、コアは準結晶合金を形成できる粉末の混合物、例えば、XがCuおよびCoの中から選ばれた少なくとも1つの元素を示し、MがFe、Cr、Mn、Ni、Ru、Os、Mo、V、Mg、Zn、GaおよびPdを含む群の内の1つまたはそれ以上の元素を示し、またNがW、Ti、Zr、Hf、Rh、Nb、Ta、Y、Si、Geおよび稀土類を含む群の内の1つまたはそれ以上の元素を示し、Iが1つまたはそれ以上の合金不純物を示すものとし、粉末の混合物が、X、M、NおよびIが前述にて与えられた意味を有し、a、b、c、d、eおよびfが次の関係、すなわち
48≦a<92
0<b≦30
0≦c≦5
8≦d≦30
0≦e≦4
0≦f≦2
a+b+c+d+e+f=100
b+d+e≦45
を満足させるような原子の%を示するものとして、
Ala Xb (B,C)c Md Ne If
の組成に対応する比率になされた元素Al、X、B、C、M、NおよびIの粉末の混合物である準結晶合金を形成できる粉末混合物を含んでいる。

0031

本発明によるリボンのこの第2の実施例は遙かに興味のあるものである。何故ならば、この実施例は甚だ異なる種々の組成を有する準結晶合金の吹付けを行い得るリボンの製造を容易になすからである。従って、この場合、この実施例は商業的に入手可能のリボンのコアを製造するために所望の元素に対応する粉末を使用し、注意深くこれらの粉末を調合して所望の合金組成を得られるようになすのに充分である。

0032

本発明によるこの第2の実施例においては、また例えば予め合金にされた粉末の形態のような組合せ形態の合金の少なくとも2つの元素を供給することも可能になる。

0033

上述の吹付けリボンは通常の方法、特に一方がコアを構成し、他方が外側鞘体を形成するような2つのペーストを同時にスピニング(spinning)することによって準備されることができる。この型式の方法は仏国公開公報FR−A−1 443 142にさらに詳しく記載されている。

0034

本発明の変形形態によれば、火炎吹付被覆リボンは無機粉末の混合物および無機材料の鞘体によって構成されるコアを含み、この混合物の粉末および鞘体は、XがCuおよびCoの中から選ばれた少なくとも1つの元素を示し、MがFe、Mn、Ni、Ru、Os、Mo、V、Mg、Zn、GaおよびPdを含む群から選ばれた1つまたはそれ以上の元素を示し、NがW、Ti、Zr、Hf、Rh、Nb、Ta、Y、Si、Geおよび稀土類を含む群から選ばれた1つまたはそれ以上の元素を示し、Iが1つまたはそれ以上の合金不純物を示すものとして、全体(鞘体+粉末の混合物)が準結晶合金の組成に対応する比率のAl、X、B、C、M、NおよびIの中から選ばれた1つまたはそれ以上の元素によって構成されるようになされる。

0035

この場合、この準結晶合金の組成はまた、X、M、N、I、a、b、c、d、eおよびfが前述にて与えられた意味を有するものとして次の式、すなわち
Ala Xb (B,C)c Md Ne If
合致するようになすことができる。

0036

本発明のこの変形形態においては、鋼、Al、CuまたはNiから鞘体を製造することが特に可能で、このようにしてトーチに供給するのに適当な可撓性の、上張りされたワイヤを得るのを可能になす。

0037

本発明はまた基体上に準結晶合金被覆を溶着させるための方法に関し、この方法は酸化性ガス火炎および/または電弧またはプラズマ吹付けガンを使用し、このガンに前述の型式の吹付けリボンを供給し、基体上にリボンの構成成分の火炎内における反応によって得られた準結晶合金を吹付けることより成っている。

0038

本発明による吹付けリボンはこの方法において甚だ有利である。何故ならばこのようなリボンは熱的吹付け装置火炎の中心に準結晶合金の総ての成分元素を導入し、これらの元素の完全な反応および準結晶合金の形成を保証するのに適当な火炎内のこれらの元素の滞留時間を確保できるからである。

0039

このようにして準備された準結晶合金は、微細に分割された滴状体の形態で吹付け装置の供給ガスによって基体上で微粒化されるのである。リボンのコアが例えばアルミナ繊維のような鉱物性繊維を含んでいる場合には、この鉱物性繊維もまた基体上に形成される被覆内に吹付けられる。しかし、リボンの有機結合剤および鞘体は吹付けの間に蒸発され、合金を形成する反応にもまた被覆にも影響を与えない。

0040

このような準結晶合金を吹付ける方法は粉末トーチを使用する従来技術の熱的吹付け方法に比較して種々の利点を有する。先ず第1に、特別な組成を有する準結晶粉末を微粒化する従来技術の作業を、本発明によるペーストを形成するために容易に得られる粉末を混合することより成るような遙かに簡単な作業に置換えることによって、従来の面倒な作業を排除することができるのである。また甚だ良好な拡散性能を有するさらに簡単な吹付け装置を使用するのを可能になすのである。最後に、粉末の混合物を任意に構成する可能性を与え、従って、何れの所望の合金組成をも得ることができるようになすのである。

0041

この方法によって得られた準結晶合金の沈着物は多くの従来技術の沈着物に比較して増大された硬度および改良された摩擦係数を有する。さらに、これらの準結晶合金の沈着物は鉄、銅またはニッケルを基体とする合金によって金属表面を補強することより成る総ての摩擦学的応用面において完全に評価されている。

0042

また金属−金属、金属−セラミック、または金属−著しい接着力を有する酸化物接着剤に対する金属の下層を作るために本発明による準結晶合金の沈着物を使用することが可能である。これらの準結晶の沈着物はまたセラミック層および酸化物層の間の接着層として使用されることができる。

0043

本発明は、以下において本発明を制限をしない実施例および添付図に関連してさらに詳しく説明される。

0044

図1は甚だ図解的に本発明による吹付けリボンまたはビードを使用する吹付けガンの端部を示している。

0045

このガンの内部において、本発明による吹付けリボン1がチャンネル5によって燃焼ガスを供給される酸化ガス火炎3内に導入されるようになっている。この火炎3内にて、火炎によって融解されるリボンの端部1aがこの火炎内で反応して準結晶合金を形成し、得られた準結晶合金が管7によって噴射される例えば空気のような加圧ガスによって滴状体に微粒化されて、これが基体上に吹付けられるようになっている。

0046

この型式のガンにおいては、燃焼ガスは水素アセチレンまたはプロパンと、酸素との混合物になすことができ、管7内を流れるガス加圧空気ジェットになすことができる。

0047

以下の例は本発明による吹付けリボンの製造方法および軟鋼の基体上に準結晶合金の沈着物を作るのにこのリボンを使用する方法を示している。

0048

例1
この例は、炭素鋼によって作られた同心的セラミックロールを有する混合装置内で次のような原子組成、すなわち
Al62.8Cu19.5Fe8.5 Cr9.1 Mn0.1
を有する準結晶合金の小さいインゴットを前述の混合装置内で研磨することによって得られた準結晶合金粉末から吹付けリボンを準備するために本発明の第1の実施例を使用するものである。

0049

このようなリボンを準備するために、研磨によって得られた20から150μmまでの粒子寸法を有する合金粉末96重量%、ベーマイト4%およびヒドロキシエチルメチルセルロースより構成された4%有機結合剤4%を混合装置内で緊密に混合した。

0050

このようにして得られた混合物を基礎にして、適当な量の水を加え、次いで1時間の間強烈に混合を行うことにより第1のペーストの準備が行われた。次に第1のペーストを準備するのに使用されたのと同じ有機結合剤を適当な量の水と混合することにより鞘体を形成するのに使用される第2のペーストが準備された。

0051

次いでプレス内でこれらの2つのペーストの同時スピニングが行われて、外径4.75mm、長さ60mを有する可撓性リボンおよび厚さ0.012mmの鞘体を得た。

0052

図2出発粉末である準結晶合金の0.17889nmの波長のX線回折パターンを示している。このパターンは十角形層C、O1 およびO3 の存在を示している。

0053

例2
この例は例1と同じ作業手順を行って、次の式、すなわち
Al65.2Cu18.4Fe8.2 Cr8.2
の準結晶合金粉末から吹付けリボンを準備したのであるが、この場合、出発生成物アルゴンジェットで微粒化することによって得られた20から150μmまでの分布の粒子寸法を有する粉末によって構成されていた。

0054

この出発合金のX線回折パターンが図3に示されている。この図は、出発粉末に十角形層C、O1 およびO3 の存在を示している。

0055

例3
この例は例2と同じ作業手順を採り、本発明の第1の実施例による吹付けリボンを準備したが、微粒化によって得られた20から150μmまでの分布の粒子寸法を有する次の式、すなわち
Al70Cu9 Fe10.5Cr10.5
の準結晶合金から出発したのである。

0056

図4は出発合金のX線回折パターンであって、十角形層C、O1 およびO3 の存在を示している。

0057

例4から9まで
これらの例は本発明によるリボンの第2の実施例を使用するもので、すなわちリボンのコアが別々に作られて、次の表1に示された特性を有する成分の粉末によって準備された。

0058

──────────────────────────────
元素粉末の形状粒子寸法の範囲
粒 子 (μm−μm)
──────────────────────────────
Al不規則45−150
B 球形 10− 80
Co 球形 45− 90
Cr 不規則 22− 45
Cu 丸みを有する 45−150
Fe 不規則/多孔性25−110
Ni 球形 45− 90

0059

これらの準備作業に対しては、第1のペーストが比率の異なる成分の粉末の混合物によって準備されて、表2に与えられる原子組成に対応するようになされ、粉末の重量%、繊維および結合剤は例1と同じになされた以外は例1と同じ作業手順が行われた。微細に分割されたアルミニウム粉末が先ずステアリン酸を被覆されて大気温度における酸化を防止された。得られたリボンはまた外径4.75mmおよび鞘体の厚さ0.012mmを有していた。

0060

例10
この例においては、本発明の変形形態に対応する吹付けリボンの準備が行われた。この場合、18mmの幅で、0.3mmの厚さの炭素鋼の鞘体が使用され、この鋼の帯体に対して表1に与えられた特性を有するアルミニウム、銅およびクロムの粉末の混合物が与えられて、ともに次の組成、すなわち
Al65.3Cu18.4Fe8.2 Cr8.1
に対応する粉末+鞘体の混合物を得るようになされた。

0061

この帯体は次に圧延されて、機械的附形により4.8mmの外径を有するワイヤを得た。

0062

例11から29まで
これらの例は、例1から10までによって準備された吹付けリボンを使用して図1に示されたものと同様のワイヤトーチを使用し、次の条件、すなわち
−リボン前進速度300または1600mm/mn、この速度はそれぞれ600g/hおよび3.1kg/hに近いトーチに対する粉末重量供給レベルを与え、
−燃焼ガス:酸素とともに水素、アセチレンまたはプロパン、
−燃焼/O2ガスの流速:それぞれの例に関連して変化され、
ガンノズルから基体までの距離:80または150mm、
で行われた。

0063

総ての場合において、基体は50mmの側辺の長さおよび2mmの厚さを有し、予めコランダムのジェットによって清掃された正方形軟鋼板によって構成されていた。それぞれの例に使用された溶着条件は表3に示されている。

0064

上述の溶着に続いて、このようにして得られた被覆は0.17889nmの波長のX線回折によって検査され、これらの被覆が準結晶合金に対応するものであることが確認された。

0065

表3はそれぞれの例にて照合された準結晶相およびリボンから溶着された、アルミナを考慮に入れないこれらのものの重量部比を示している。この表は本発明によって吹付けられるリボンが準結晶合金の沈着物を得るのを容易に可能になすことを明らかに示している。

0066

図5から図12までは例11、12、14、18から20までの沈着物によって得られたX線回折パターンである。

0067

例11に関係する図5はパターンが立方晶系相Cの特性であることを示し、これの回折バンドはC−100、C−110、C−111、C−200、C−210およびC−220で示されていて、文字Cの次の数字はこれらのバンドのミラー指数(Miller indices)に対応している。γによって示された他のバンドはリボンのコア内にあるアルミナ繊維から沈着物内に導入された酸化アルミニウムに対応している。

0068

尺度図5の尺度とは異なる図6から図12までは次の例、すなわち、
−例12(図6)、
−例14(図7)、
−例15(図8)、
−例16(図9)、
−例17(図10)、
−例18(図11)、
−例20(図12)、
にて得られた沈着物のX線回折パターンを示している。

0069

このようにして図6図8図9および図11のパターンもまたC結晶相の特性であって、図7はC+H+O1 結晶相の特性で、図10および図12はC+H結晶相の特性である。

0070

図2図3および図4のX線回折パターンをそれぞれ図5図6および図7のX線回折パターンと比較すると、後者のパターンが僅かに異なるが、しかし出発合金とは僅かしか異ならない準結晶合金に対応していることが判る。

0071

表3において、作られた準結晶相のレベルおよび著しい程度でこれらの相の性質が溶着作用のパラメーターには関係せず、従って、このことが、本発明の方法が容易に実施できるのを保証していることが理解できる。

0072

例30
この例は本発明によるリボンによって得られた沈着物の熱安定性を証明するのに役立つものである。

0073

そのために、これらの沈着物は2つの型式の熱処理、すなわち封止された石英管内の二次的真空状態における等温的に保持された熱処理または空気中に等温的に保持された熱処理を受けたのである。これらの熱処理は、例11、15および20にて得られた準結晶合金を被覆された軟鋼の基体からダイヤモンド鋸によって切断された1×5cmの形状の試料に適用された。

0074

それぞれの熱処理の終了時において、試料は自然の対流空気によって大気温度まで冷却された。次に試料はX線回折によって検査された。使用された波長(0.17889nm)による検査の結果としてこの手順が露出面から数マイクロメーターの深さにわたる被覆材料の研究を可能とし、表面酸化による変化(modification)の検出を可能になしたのである。

0075

得られた結果は、本発明によるリボンによって得られた準結晶被覆が特に安定したものであることを示した。

0076

処理条件および試験の試料は表4に示されている。

0077

図13から図16までは熱処理を受けた試料によって得られたX線回折パターンである。図13図14図15および図16の回折パターンを図5図8および図12の回折パターンと比較して見ると、何等の変化も生じていないことが判る。

0078

従って、本発明による吹付けリボンによって得られた準結晶被覆は特に安定しているのである。処理の後で、回折のピーク相対的強度変化または新しいバンドの出現によって示されたかも知れないような何等の組織の変化も検出することができなかったのである。同じようにして、空気中で750℃までを含む高温に保持することはアルミナに対応するバンドの強度の増加を生じることがなく、また他の酸化物の特性的バンドの出現も生じなかったのである。

0079

従って、本発明によるリボンによって作られた被覆材料は酸化に対して甚だ好適な抵抗力を与え、このことはその大なる熱安定性と組合される時に甚だ興味のあるものである。

0080

例36
この例は例12、14および24から29までにて得られた準結晶合金被覆の硬度を決定するのに使用される。

0081

そのために、これらの例にて得られた被覆された基体板の一部分をダイヤモンド鋸によって切断して、40×10mm2 の試験片が作られた。次にこの試験片は金属組織学的に利用するために樹脂を被覆され、次いで光学顕微鏡にて観察するために微細に磨かれた。この試験片は被覆内に置かれて、その磨かれた部分が表面に対して40から50°の角度をなすようにされた。

0082

次にヴィッカース硬度がこの磨からた試験片の部分に対して400gの荷重で作動されるヴォルパート・ミクルデュロメーター(Volpert microdurometer)を使用して測定された。1つの沈着当り少なくとも10の圧印によって得られたその平均値が表5に与えられている。

0083

比較試験の目的で、この表はまた同じ組成であるがインゴットの形態の準結晶合金に対して400gの荷重で測定されたヴィッカース硬度値も示している。この比較は、本発明による吹付けリボンが、その内の如何なる吹付けリボンが使用されたかには無関係に、インゴットの形態で製造された合金の硬質被覆と同等の硬質被覆を生じさせたことを確認させた。如何ならばこの硬度が準結晶合金元素の粉末混合物によって構成されたコアを有するリボンを使用した時にも等しく良好であったからである。

0084

例37
この例においては、摩擦係数μを決定することにより本発明によるリボンから得られた被覆の摩擦学的特性の特徴が得られたが、その摩擦係数は、Ft およびFn をともにニュートンにて表わした場合のFt (N)/Fn (N)に等しく、すなわち垂直力Fn が与えられた圧印装置(indentor)の前進に対する抵抗力Ft の比に等しいのである。

0085

この係数を測定するために、ヴィッカースダイヤモンド圧印装置または1.58mmの直径の100C6ブリネル工具鋼ボールの何れかを備えたCSEM試験装置ピンディスク型式の)が使用された。例12、14および24から28までにて得られた準結晶合金を被覆された鋼製基体の試験片が試験装置上に水平に載置され、1rpmの均一な速度で回転された。圧印装置が5ニュートンの一定の垂直力Fn で作動され、被覆内に18mm(ダイヤモンド圧印装置の場合)または25mm(ブリネル鋼製ボールの場合)の直径を有する円形の溝が作られた。ダイヤモンドの場合には最初の溝だけが保持された。

0086

摩擦係数は圧印装置の軌道に接線方向に測定された抵抗力の測定に基づいて決定され、従ってこの抵抗力は被覆の溝形成および真の摩擦力蓄積作用より成っていた。

0087

ブリネルボールの場合には、Ft が最初の引っ掻き作用または溝形成の間に測定され、次いで試験が5回の補充的な回転の間続けられて、鋼製圧印装置の作動が被覆内の溝の抉り抜き(hollowing out)で終了した。次に摩擦係数が5回目の回転の間に測定され、この値は溝の抉り抜きにより生じる摩擦に対して寄与した作用を除外した。摩擦係数はまた被覆から圧印装置への材料の移転によって生じる恐れのある作用を集計した。何故ならば新しいボールがそれぞれの試験に使用されたからである。

0088

この作用は試験に続く光学顕微鏡によるボール表面の検査の間に系統的には観察されなかった。

0089

しかし、著しい沈着物の多孔性があった時に摩擦力の著しい増加が注目されたのである。従って、この場合、圧印装置の変位は下にある被覆材料の突固め作用を生じさせ、従って最初の通過の間に圧印装置および材料の間の接触面を増加させ、従って圧印装置の移動に対する抵抗力を増大させたのである。

0090

得られた結果は表6に示されている。この表はまた例2および3で使用された最初の準結晶合金粉末を使用したプラズマトーチを使用して軟鋼の基体上に作られた2つの1mmの厚さの沈着物の場合に得られた摩擦係数の値を示している。

0091

これらの結果は、本発明によるリボンを使用した被覆の吹付けにより得られた摩擦係数が、プラズマトーチを使用して合金を溶着することによって被覆が作られた場合に得られた摩擦係数と同等であることを示している。

0092

例38
この例においては、3mmの厚さを有する、例12にて得られた準結晶合金被覆の熱的および電気的特性の決定が行われた。最初に、熱拡散測定装置を使用した熱伝導率の評価が行われた。

0093

この試験の目的で、最初に基体を機械加工することによって被覆が基体から分離され、次いで20Jのエネルギーを有し、5.10-6sのパルス継続時間を有するレーザー光線を使用して試料から採取された直径10mm、3mmの厚い円筒形試片照射が行われた。赤外線センサーを使用して時間の関数としてこの試片の反対面の温度上昇の検出が行われた。この測定によって熱拡散率α推論されたが、この熱拡散率は、Cp を合金の比熱とし、dをその比重として、K=αCp dの関係にて熱伝導率Kに関連しているのである。

0094

比熱はSETARAM走査熱量計によって大気温度で測定され、比重は試片の容積に関係して重量によって得られ、
− α=1.3・10-6m2 /s
− Cp =600J/kgK
− d=4300kg/m3
− K=3.3W/mK
であった。

0095

電気的測定を行うために、基体から分離された例12の準結晶合金を被覆された試片から電解(electrolytic saw)を使用して1×1×10mmの試験片が切断された。次にこの試験片の電気抵抗は、所謂4ポイント法(4point method)を利用し、10mAの一定の測定電流で、甚だ正確なナノボルトメーターによる内部電極ターミナルにおける電圧を測定することにより大気温度で測定された。このことは3オーム/メーターの電抵抗、すなわち0.33オーム-1m-1の導電率を示したのである。

0096

一方では熱伝導率の値および他方では導電率が実質的に金属の特性を有する材料に対して特に低かったのである。

0097

さらに本発明の準結晶合金の沈着物は多くの応用面、例えば熱障壁、絶縁体ジュール作用による加熱または電磁誘導による加熱に対して特に興味があるのである。

発明の効果

0098

本発明は上述のように構成されているから、従来技術の面倒な作業手順を表としないで、多くの応用面、例えば熱障壁、絶縁体、ジュール作用による加熱または電磁誘導による加熱に対して特に興味のある火炎吹付被覆用リボンおよび基体に準結晶相を溶着するためのこのリボンの使用方法が提供されるのである。

図面の簡単な説明

0099

図1本発明における使用可能の吹付け装置を示す断面図である。
図2本発明による吹付けリボンによって得られる合金の特徴とするX線回折パターンを示す線図である。
図3本発明による吹付けリボンによって得られる合金の特徴とするX線回折パターンを示す線図である。
図4本発明による吹付けリボンによって得られる合金の特徴とするX線回折パターンを示す線図である。
図5本発明による吹付けリボンによって得られる合金の特徴とするX線回折パターンを示す線図である。
図6本発明による吹付けリボンによって得られる合金の特徴とするX線回折パターンを示す線図である。
図7本発明による吹付けリボンによって得られる合金の特徴とするX線回折パターンを示す線図である。
図8本発明による吹付けリボンによって得られる合金の特徴とするX線回折パターンを示す線図である。
図9本発明による吹付けリボンによって得られる合金の特徴とするX線回折パターンを示す線図である。
図10本発明による吹付けリボンによって得られる合金の特徴とするX線回折パターンを示す線図である。
図11本発明による吹付けリボンによって得られる合金の特徴とするX線回折パターンを示す線図である。
図12本発明による吹付けリボンによって得られる合金の特徴とするX線回折パターンを示す線図である。
図13本発明による吹付けリボンによって得られる合金の特徴とするX線回折パターンを示す線図である。
図14本発明による吹付けリボンによって得られる合金の特徴とするX線回折パターンを示す線図である。
図15本発明による吹付けリボンによって得られる合金の特徴とするX線回折パターンを示す線図である。
図16本発明による吹付けリボンによって得られる合金の特徴とするX線回折パターンを示す線図である。

--

0100

1リボン
1a リボン1の端部
3酸化火炎
5チャンネル
7 管

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