特許 5881605 溶射用高融点金属粉末およびそれを用いた高融点金属溶射膜並びに溶射部品

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5881605

(24)【登録日】2016年2月12日

(45)【発行日】2016年3月9日

(54)【発明の名称】溶射用高融点金属粉末およびそれを用いた高融点金属溶射膜並びに溶射部品

(51)【国際特許分類】

   C23C 4/08 20160101AFI20160225BHJP

   B05D 1/10 20060101ALI20160225BHJP

【ＦＩ】

   C23C4/08

   B05D1/10

【請求項の数】8

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2012-524543(P2012-524543)

(86)(22)【出願日】2011年7月11日

(86)【国際出願番号】JP2011065799

(87)【国際公開番号】WO2012008413

(87)【国際公開日】20120119

【審査請求日】2014年4月15日

(31)【優先権主張番号】特願2010-158127(P2010-158127)

(32)【優先日】2010年7月12日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(73)【特許権者】

【識別番号】303058328

【氏名又は名称】東芝マテリアル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001380

【氏名又は名称】特許業務法人東京国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】森岡 勉

(72)【発明者】

【氏名】奥畑 孝浩

(72)【発明者】

【氏名】佐野 孝

【審査官】 祢屋 健太郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭５８−１１３３６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００９−５２７６４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−２３１４５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−１６９３７１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２３Ｃ ４／００−６／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

１次粒子の平均粒径が１〜１０μｍであり、この１次粒子が接着した２次粒子の平均粒径が２０〜１５０μｍであり、粒径が２０〜１５０μｍである２次粒子の割合が全体の７０質量％以上であり、上記１次粒子はモリブデン粉末またはタングステン粉末のいずれか１種と、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、希土類元素およびこれら元素の化合物の少なくとも１種以上の第二成分粉末を０．００５〜３０質量％の割合で混合されており、上記モリブデン粉末またはタングステン粉末の平均粒径よりも第二成分粉末の平均粒径の方が小さいことを特徴とする溶射用高融点金属粉末。

【請求項2】

前記粒径が２０〜１５０μｍである２次粒子の割合が９０〜１００質量％であることを特徴とする請求項１記載の溶射用高融点金属粉末。

【請求項3】

前記２次粒子が、１次粒子を樹脂バインダーにより接着して調製されていることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の溶射用高融点金属粉末。

【請求項4】

前記１次粒子は純度が９９．９質量％以上であるモリブデン粉末またはタングステン粉末のいずれか１種であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の溶射用高融点金属粉末。

【請求項5】

前記２次粒子のかさ密度が１〜５ｇ／ｃｍ^３であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の溶射用高融点金属粉末。

【請求項6】

前記溶射用高融点金属粉末の流動性が５０ｓｅｃ／５０ｇ以下であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の溶射用高融点金属粉末。

【請求項7】

請求項１ないし請求項６のいずかれ１項に記載の溶射用高融点金属粉末を溶射して基材上に形成されていることを特徴とする高融点金属溶射膜。

【請求項8】

請求項７記載の高融点金属溶射膜を基材表面に具備したことを特徴とする溶射部品。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＭｏやＷなどの溶射用高融点金属粉末およびそれを用いた高融点金属溶射膜並びに溶射部品に係り、特に、取扱い性および成膜性が良好であり、粒径のばらつきが少なく厚さが均一な溶射膜が得られ易く、また焼結操作が不要であり調製が容易な溶射用高融点金属粉末およびそれを用いた高融点金属溶射膜並びに溶射部品に関する。

【背景技術】

【0002】

溶射とは、セラミックス材料または金属材料を加熱・溶融して、基材（被施工物）の表面に吹き付けて被膜を形成する成膜方法である。加熱用の熱源としては、燃焼炎やプラズマなどが使用される。溶射方式は、フレーム溶射、爆発溶射、電気式溶射、高速フレーム溶射などがあり、近年は材料を溶融しないで被膜を形成するコールドスプレー法も開発されている。

【0003】

溶射は、溶融する材料であれば適用できるため、金属、セラミックス、サーメットやプラスチックなど様々な材料が使用されている。そのため、溶射した被膜の用途も様々であり、耐摩耗性膜、耐食性膜、耐熱性膜等として利用され、自動車部品、産業機械部品、成膜装置用部品など種々の産業分野に適用されている。

【0004】

ところで、溶射を行うには、溶射材料を粉末または線材（ワイヤー状、棒状）にして加熱源に供給することになる。フレーム溶射を例に挙げると、線状の溶射材料を使う方式を溶線式フレーム溶射（ｗｉｒｅ ｆｌａｍｅ ｓｐｒａｙｉｎｇ）法と呼び、粉末状の溶融材料を使う方式を粉末式フレーム溶射（ｐｏｗｄｅｒ ｆｌａｍｅ ｓｐｒａｙｉｎｇ）法と呼ばれている。

【0005】

上記溶線式フレーム溶射法によれば、燃焼炎に線状溶射材料を連続的に供給できることから、材料の供給量を一定にコントロールし易く均一な溶射膜が得られ易いという利点がある。

【0006】

しかしながら、溶射材料を線材に加工しなければならないことから、炭素鋼、アルミニウムや亜鉛など比較的加工し易い材料には好適であるが、モリブデンやタングステンなどの硬い高融点金属に適用する場合はコストアップの要因となっていた。

【0007】

このため、高融点金属を溶射するときは粉末式フレーム溶射法が適用されることが多かった。溶射用粉末として、例えば、特開２００４−３００５５５号公報（特許文献１）が開示されている。特許文献１では、平均粒径が１０μｍ以下のＭｏ粉末を造粒焼結法によって粒径範囲（粒度範囲）が５〜７５μｍである溶射用粉末や４５〜２５０μｍの溶射用粉末を得ていた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２００４−３００５５５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

上記のような従来の溶射用粉末の調製方法によれば、微細な原料粉末を造粒焼結法により処理して平均粒径を増大化させることにより、溶射ノズル（燃焼炎）への溶射材料の供給量を大きくすることが可能であるため、成膜量および成膜速度を増加させることはできる。

【0010】

しかしながら、造粒焼結法により得た粒径範囲は、５〜７５μｍまたは４５〜２５０μｍとなるように粒径のばらつきが大きい。例えば、粒径範囲が５〜７５μｍである場合、５μｍの粉末と７５μｍの粉末とが混在した状態となる。小さな粒子と大きな粒子が混在した状態で溶射を行うと、瞬間的な溶射用粉末の供給量にばらつきが生じてしまうため厚さが均一な膜が得られ難いという問題が生じていた。また、造粒した粉末を焼結により一体化すると、焼結する工程が必要なためコストアップの要因となっていた。

【0011】

本発明は、上記従来の問題点を解決するためになされたものであり、取扱い性および成膜性が良好であり、粒径のばらつきが少なく厚さが均一な溶射膜が得られ易く、また焼結操作が不要であり調製が容易な溶射用高融点金属粉末およびそれを用いた高融点金属溶射膜並びに溶射部品を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明に係る溶射用高融点金属粉末は、１次粒子の平均粒径が１〜１０μｍであり、この１次粒子が接着した２次粒子の平均粒径が２０〜１５０μｍであり、粒径が２０〜１５０μｍである２次粒子の割合が全体の７０質量％以上であり、上記１次粒子はモリブデン粉末またはタングステン粉末のいずれか１種と、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、希土類元素およびこれら元素の化合物の少なくとも１種以上の第二成分粉末を０．００５〜３０質量％の割合で混合されており、上記モリブデン粉末またはタングステン粉末の平均粒径よりも第二成分粉末の平均粒径の方が小さいことを特徴とする。

【0013】

また上記溶射用高融点金属粉末において、前記粒径が２０〜１５０μｍである２次粒子の割合が９０〜１００質量％であることがより好ましい。さらに上記溶射用高融点金属粉末において、前記２次粒子が、１次粒子を樹脂バインダーにより接着して調製されていることが好ましい。

【0014】

さらに上記溶射用高融点金属粉末において、前記１次粒子の純度が９９．９質量％以上であるモリブデン粉末またはタングステン粉末のいずれか１種であることが好ましい。また、前記１次粒子はモリブデン粉末またはタングステン粉末のいずれか１種と、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、希土類元素およびこれら元素の化合物の少なくとも１種以上の第二成分粉末を０．００５〜３０質量％の割合で混合されていることが好ましい。

【0015】

また上記溶射用高融点金属粉末において、前記モリブデン粉末またはタングステン粉末の平均粒径よりも第二成分粉末の平均粒径の方が小さいことが好ましい。さらに前記２次粒子のかさ密度が１〜５ｇ／ｃｍ^３であることが好ましい。

【0016】

さらに上記溶射用高融点金属粉末において、前記溶射用高融点金属粉末の流動性が５０ｓｅｃ／５０ｇ以下であることが好ましい。

【0017】

また、本発明に係る高融点金属溶射膜は、上記の溶射用高融点金属粉末を溶射して基材上に形成されていることを特徴とする。

【0018】

さらに本発明に係る溶射部品は、上記の高融点金属溶射膜を基材表面に具備したことを特徴とする。

【発明の効果】

【0019】

本発明に係る溶射用高融点金属粉末によれば、所定粒径範囲を有する２次粒子の重量割合を多く規定しているので、溶射ノズルに対する溶射用粉末の供給量を一定に制御することが可能であり、また制御管理が容易になるため、厚さが均一な高融点金属溶射膜を得ることができる。また、焼結操作を実施せず、１次粒子を接着した２次粒子を使用しているために、コストアップを防止することも可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明に係る高融点金属粉末の一実施例を示す図。

【図2】本発明に係る溶射用高融点金属の一例を示す図。

【図3】本発明に係る溶射用高融点金属の他の一例を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0021】

本発明に係る溶射用高融点金属粉末は、１次粒子の平均粒径が１〜１０μｍであり、この１次粒子が接着した２次粒子の平均粒径が２０〜１５０μｍであり、粒径が２０〜１５０μｍである２次粒子の割合が全体の７０質量％以上であることを特徴とする。また上記溶射用高融点金属粉末において、前記粒径が２０〜１５０μｍである２次粒子の割合が９０〜１００質量％であることが好ましい。

【0022】

ここで高融点金属とは、タングステン（融点３４００℃）、モリブデン（融点２６２０℃）、レニウム（融点３１８０℃）、ハフニウム（融点２２３０℃）など、融点が２０００℃以上の金属を示す。また、１次粒子とは高融点金属粉末１個のことを示し、２次粒子とは１次粒子が複数個固まった粒子のことを示す。１次粒子が固まるとは、凝集して固まった状態や、接着剤またはバインダーなどを介して相互に接着した状態を示す。

【0023】

図１は１次粒子１と二次粒子２とが混在した状態の一例を示す。図中、符号１が溶射用高融点金属粉末の１次粒子であり、符号２が溶射用高融点金属粉末の２次粒子である。

【0024】

本発明の溶射用高融点金属粉末では、１次粒子の平均粒径が１〜１０μｍであり、この平均粒径１〜１０μｍの粒子同士を接着して結合した２次粒子の平均粒径が２０〜１５０μｍであり、粒径２０〜１５０μｍの２次粒子の割合が全体で７０質量％以上であることを特徴とするものである。

【0025】

１次粒子が接着した２次粒子は、接着剤やバインダーなどの有機物を使用して１次粒子を接着して調製することが好ましい。有機物であれば溶射工程の熱により焼失するので高融点金属粉末の特性に悪影響を与えることが少ない。

【0026】

また、１次粒子の平均粒径が１μｍ未満となる場合では、個々の粉末が過度に微細であり取扱い性が悪化してしまう一方、平均粒径が１０μｍを超えて粗大になると、２次粒子のサイズが必要以上に大きくなり、溶射材料の供給速度が不安定になってしまうおそれがある。また、２次粒子の平均粒径が２０μｍ未満では２次粒子とする効果が小さい一方、平均粒径が１５０μｍを超えるとサイズが過大であるため、溶射工程における材料供給量のばらつきを招き、均一な成膜操作が困難になる。

【0027】

本発明では、粒径が２０〜１５０μｍである２次粒子の重量割合が８０質量％以上となるように規定される。さらに、この粒径が２０〜１５０μｍである２次粒子の重量割合が、さらには９０質量％以上１００質量％以下であることが好ましい。

【0028】

ところで、フレーム溶射などの溶射工程では、溶射炎中に溶射材料を供給することになる。しかしながら、溶射材料が粉末である場合には、溶射材料の粉末サイズの大小によって、得られる溶射膜の膜厚や成膜速度が変化してしまう。つまり、同じ組成の溶射材料を使用した場合においても、粒径が１μｍの溶射材料と粒径が２０μｍの溶射材料とでは、成膜量が大きく異なる。

【0029】

溶射炎へ溶射材料を安定的に供給するためには、高融点金属を線材または棒材にすることが従来から採用されているが、高硬度の高融点金属を線材または棒材に加工するためには複雑な工程が必要であり、溶射操作のコストアップ要因となる。

【0030】

これに対して、本発明では、微細な１次粒子を、ある程度の粒径を有する２次粒子に加工し、その２次粒子の割合を多くすることにより、溶射炎への高融点金属粉末の供給量を安定化させている。溶射炎への高融点金属粉末の供給量が安定することにより、成膜量も安定するため膜厚が均一な高融点金属膜が容易に得られる。また、線材や棒材よりも粉末状の溶射材料の方が溶融しやすいので、同じ燃焼炎（溶射炎）であれば成膜速度を上昇されることが可能である。

【0031】

高融点金属粉末の粒径の絶対値が、本発明で規定した範囲であれば、溶射材料としての高融点金属粉末の供給のばらつきを低減することが可能となる。図２および図３は本発明に係る溶射用高融点金属粉末の２次粒子の構成例を示した。

【0032】

図２および図３において、符号２が溶射用高融点金属粉末の２次粒子である。図３には２次粒子の粒径を示すＬを記載した。溶射用高融点金属粉末の１次粒子および２次粒子の粒径は、簡易的には以下の方法で測定できる。すなわち、それぞれの粉末群の拡大写真を撮り、そこに写る粒子の最大径を粒径とし、それぞれ５０個の粒子について測定しそれを平均粒径とする方法である。１次粒子径についてはＦＳＳＳ粒径を用いてもよい。

【0033】

また、複数個の１次粒子を樹脂バインダーにより相互に接着した２次粒子を用いることが好ましい。２次粒子は前述の通り、１次粒子同士が接着したものであるが、この接着態様としては、応力による接合や樹脂バインダーによる接合など様々な態様がある。樹脂バインダーによって接着した金属粉末であれば、溶射炎に投入したときに樹脂バインダーが焼失するので溶融した１次粒子成分を成膜できる。一方、応力により接合した金属粉末の場合には、２次粒子そのものが溶融して成膜されるので、２次粒子のサイズが過大であると成膜の厚さや成膜量のばらつきにつながる。

【0034】

樹脂バインダーは、樹脂であれば特に限定されるものではないが、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂など１０００℃以上の溶射炎で焼失するものであれば好適である。

【0035】

また、高融点金属粉末は、１次粒子が純度９９．９質量％以上のモリブデン粉末またはタングステン粉末のいずれか１種で構成されていることが好ましい。高融点金属の純度は、求める溶射膜の特性に応じて定められるが、純度が高い方が融点のばらつきが少ないため安定した溶射膜がより得易くなる。特に、高融点金属は線材や棒材への加工が困難であり、モリブデンやタングステンは粉末状態で使用する方がより好ましい。

【0036】

また、高融点金属粉末の１次粒子は、モリブデン粉末またはタングステン粉末のいずれか１種と、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、希土類元素およびこれら元素の化合物の少なくとも１種以上の第二成分粉末を０．００５〜３０質量％混合したものであってもよい。

【0037】

溶射膜に求められる特性に応じて、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、希土類元素およびこれら元素の化合物の少なくとも１種以上の第二成分粉末を０．００５〜３０質量％の割合で混合することも効果的である。

【0038】

混合としては、高融点金属粉末に第二成分の粉末を混合する方式が好ましい。例えば、高融点金属と第二成分の合金粉末とを予め製造してもよいが、合金化工程がコストアップの要因となる。一方、第二成分の粉末を混合する方式であれば、粉末を混合するだけでよいので、溶射用高融点金属粉末の調製が極めて簡単になる。また、高融点金属粉末を溶射する溶射炎は非常に高温であるから、第二成分粉末は溶射炎により溶射される。

【0039】

また、第二成分粉末の平均粒径は高融点金属粉末と同様に、１〜１０μｍの範囲が好ましい。また、モリブデン粉末またはタングステン粉末の平均粒径よりも第二成分粉末の平均粒径の方が小さいことが好ましい。第二成分の平均粒径が高融点金属粉末（モリブデン、タングステンなど）よりも大きいと、混合粉末中に第二成分が均一に混合されない領域が生じるおそれがある。第二成分は一般的に高融点金属粉末よりも融点が低い。そのため、あまり粒径が大きいと溶射膜の組成ばらつきの原因になる。溶射膜の組成ばらつきを低減するためには第二成分粉末の混合量は１０質量％以下が好ましい。

【0040】

また、２次粒子のかさ密度が１〜５ｇ／ｃｍ^３であることが好ましい。本発明では２次粒子の割合がより多い方が好ましい。しかしながら、２次粒子のかさ密度が１ｇ／ｃｍ^３未満と過度に低いと、相対的に樹脂バインダー量が過多となり、高融点金属粉末の溶射炎への供給量が低下してしまう。

【0041】

一方、上記２次粒子のかさ密度が５ｇ／ｃｍ^３を超えて高い場合には、１次粒子間に樹脂バインダーが入り込まず、１次粒子同士が応力により直接接合した状態となり易いので好ましくない。上記２次粒子のかさ密度は、アルキメデス法により測定可能である。

【0042】

また、溶射用高融点金属粉末の流動性が５０ｓｅｃ／５０ｇ以下であることが好ましい。この場合の流動性は、溶射装置における溶射材料の流れ方を示す指標となり、溶射用高融点金属粉末のみから成る場合や高融点金属粉末と樹脂バインダーとを混合した場合など、いずれの場合においても管理項目となる。

【0043】

すなわち、溶射炎への溶射材料の供給は、溶射ノズル近傍に設けた供給口に溶射材料を投入しながら実施される。このとき、溶射材料にある程度の流動性が付与されていれば、供給口に若干の傾斜を持たせることにより、重力によって自然流下するので、溶射材料の安定供給が実現し、成膜量の安定化につながる。また、溶射材料に流動性を付与した場合には、溶射用高融点金属粉末の溶射炎への供給システムも自動化し易い。

【0044】

なお、上記流動性の測定操作は、ＪＩＳ−Ｋ−６７６０に準じた押し出し型プラストメーターを用い、樹脂バインダーと溶射用高融点金属粉末との混合物５０ｇが所定孔から押し出されるまでに要する時間（秒）で測定することにより実施できる。

【0045】

本発明に係る溶射用高融点金属粉末を使用した場合には、線材を用いる場合と比較して大幅なコストダウンを可能とした上で、成膜量の均一化を図ることができる。また、第二成分を混合した溶射膜を形成する場合においても、高融点金属粉末に第二成分粉末を混合するだけで溶射用金属粉末を簡単に調製できるので、成膜材料の変更にも柔軟に対応できる。また、溶射用高融点金属粉末のかさ密度や流動性を制御することにより、成膜量の均一化のみならず、成膜工程の自動化など、溶射設備の簡素化および溶射用高融点金属粉末の取扱い性も向上させることができる。

【0046】

このような溶射用高融点金属粉末を溶射して基材上に成膜することにより、様々な高融点金属溶射膜を得ることができる。また、このような溶射膜を具備する様々な溶射部品に適用することが可能となる。

【0047】

溶射部品は、溶射膜を有する部品であれば特に限定されるものではないが、耐摩耗性膜、耐食性膜、耐熱性膜などの機能を備えた自動車部品、産業機械部品、成膜装置用部品など種々の分野に適用可能である。また、溶射膜の膜厚は、特に限定されるものではなく、１０〜５００μｍの範囲が好適である。より好ましくは２０〜４００μｍの範囲である。

【0048】

次に、本発明に係る溶射用高融点金属粉末の製造方法について説明する。本発明に係る溶射用高融点金属粉末は前述の構成を有するものである限り、その製造方法は特に限定されるものではないが、高い効率で製造するための方法として、次の方法が挙げられる。

【0049】

まず、平均粒径が１〜１０μｍである高融点金属粉末を用意する。例えば、目的とする材料が高純度Ｍｏ粉末である場合には、予め純度が９９．９％以上であるＭｏ粉末を用意する。

【0050】

通常、１次粒子の平均粒径が１〜１０μｍである高融点金属粉末であっても、一部が結合した２次粒子が混在している粉末が多い。この２次粒子は１次粒子が応力により結合したものである。そのため、１次粒子を十分に解砕しほぐすために、回転式アトマイザーなどにより粉砕工程を実施する。また、第二成分を使用する場合は、第一成分としての高融点金属粉末に第二成分粉末を混合する方法が好適である。

【0051】

次にスプレードライヤーなどの造粒機を使用して２次粒子を形成し直す。このとき、必要に応じて樹脂バインダーを混合すると、樹脂バインダーにより１次粒子を接着した２次粒子を容易に得ることができる。上記樹脂バインダーの添加量については任意であるが、２次粒子のかさ密度が１〜５ｇ／ｃｍ^３の範囲となり、流動性が５０ｓｅｃ／５０ｇ以下になるように混合することが好ましい。

【0052】

次に得られた２次粒子の平均粒径が２０〜１５０μｍであれば、そのまま完成品としてもよいし、更に粒径を絶対値で２０〜１５０μｍにしたい場合は、粒径が２０μｍ以上の粒子を通さない篩および粒径が１５０μｍを超えた粒子を通さない篩の２種の篩を使用した篩分け工程を実施することが効果的である。

【0053】

［実施例］
（実施例１〜５および比較例１）
原料粉末として表１に示す平均粒径を有し、純度が９９．９質量％以上であるモリブデン粉末を用意した。次に、表１に示すように、必要に応じ、第二成分粉末を添加した。これらの原料粉末をスプレードライヤーを使用して、樹脂バインダーと混合した。次に、必要に応じ、粒径が２０μｍ未満および１５０μｍを超えるものを除外する篩分け工程を実施した。これらの工程により表１に示すような溶射用高融点金属粉末を調製した。得られた溶射用高融点金属粉末の２次粒子は樹脂バインダーにより接着された粒子であった。

【0054】

また、比較例１として樹脂バインダーと混合工程を行う前の実施例１と同じＭｏ原料粉末を用意した。各実施例および比較例に係る溶射用高融点金属粉末における２次粒子の平均粒径、２次粒子の全粒子の割合（ｗｔ％）、２次粒子のかさ密度および流動性を調査測定した。

【0055】

また、実施例４の第二成分であるＣｏ粉末の平均粒径は３μｍ、実施例５のＹ_２Ｏ_３粉末の平均粒径は５μｍとした。

【0056】

ここで２次粒子の平均粒径は、拡大写真により５０個以上の２次粒子を撮影し、各写真に写る２次粒子の最大径を粒径とし、５０個の平均値を２次粒子の平均粒径とした。また、２次粒子が５０個以上写る拡大写真中に存在する１次粒子と２次粒子の個数を調べて、２次粒子の割合を質量％（ｗｔ％）で計算した。また２次粒子の密度はアルキメデス法で調査した。流動性は前述した押し出し型プラストメーターを使用して調査した。その調査測定結果を下記表１に示す。

【0057】

【表1】

【0058】

（実施例６〜１０および比較例２）
原料粉末として表２に示すような平均粒径を有し、純度が９９．９質量％以上であるタングステン粉末を用意した。次に、表２に示すように必要に応じ、第二成分粉末を添加した。これらの各金属粉末を、スプレードライヤーを使用して樹脂バインダーと混合した。

【0059】

次に、必要に応じ、粒径が２０μｍ未満および粒径が１５０μｍを超える金属粉末を除外する篩分け工程を実施した。これらの処理工程により表２に示すような各実施例及び比較例に係る溶射用高融点金属粉末を調製した。

【0060】

なお、得られた溶射用高融点金属粉末は、その２次粒子は樹脂バインダーにより接着された粒子であった。また、実施例９における第二成分であるＮｉ粉末は平均粒径が２μｍであり、実施例１０における第二成分であるＣｒ粉末の平均粒径は１μｍとした。

【0061】

なお、比較例２として樹脂バインダーと混合工程を行う前の実施例６と同じＭｏ原料粉末を用意した。各実施例にかかる溶射用高融点金属粉末中の２次粒子の平均粒径、２次粒子の全粒子に対する重量割合（ｗｔ％）、２次粒子のかさ密度および流動性を調査測定した。

【0062】

すなわち、２次粒子の平均粒径は以下のように測定した。すなわち、拡大写真により５０個以上の２次粒子を撮影し、各写真に写る２次粒子の最大径を粒径とし、５０個の平均値を２次粒子の平均粒径とした。また、２次粒子が５０個以上写る拡大写真中に存在する１次粒子および２次粒子の個数を計数して、２次粒子の重量割合を質量％（ｗｔ％）で示した。また、２次粒子のかさ密度はアルキメデス法で調査した。さらに流動性は前述の押し出し型プラストメーターにより調査した。それらの調査測定結果を下記表２に示す。

【0063】

【表2】

【0064】

次に、上記実施例１〜１０および比較例１〜２に係る溶射用高融点金属粉末を用いて溶射膜を形成した。具体的には粉末式フレーム溶射装置（ｐｏｗｄｅｒ ｆｌａｍｅ ｓｐｒａｙｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ）を用いて成膜した。基材として縦３０ｃｍ×横３０ｃｍ×厚さ２ｍｍのステンレス鋼（ＳＵＳ）を用いた。そして基材表面上に縦５ｃｍ×横５ｃｍの溶射膜を一定時間かけて溶射処理をしたときの膜厚のばらつきを調査した。縦５×横５ｃｍの溶射膜を５か所に形成し、膜厚の最大値と最小値との差を求め、下記の算式に代入して溶射膜の膜厚のばらつきを計算した。

【0065】

溶射膜の厚さのばらつき（％）＝［（膜厚の最大値−膜厚の最小値）／（膜厚の最大値＋膜厚の最小値）］×１００（％）。

【0066】

その測定計算結果を下記表３に示す。

【0067】

【表3】

【0068】

上記表３に示す結果から明らかなように、各実施例に係る溶射用高融点金属粉末を用いて形成された溶射膜においては、溶射膜の膜厚のばらつきが８％以下と小さく、均一な溶射膜が形成されていることが判明した。また、２次粒子のかさ密度が１〜５ｇ／ｃｍ^３であり、かつ流動性が５０ｓｅｃ／５０ｇ以下である実施例１〜９に係る溶射膜では、膜厚のばらつきが５％以下であり、さらに均一成膜性が改善されていた。

【0069】

一方、２次粒子の粒径やその重量割合を制御していない比較例に係る溶射膜においては、膜厚のばらつきが大きく、均一成膜性は得られなかった。これは溶射材料の供給量のばらつきに起因するものである。また、各比較例の溶射膜においては、各実施例の溶射膜と比較して、膜厚が薄い部分が多く検出された。

【0070】

次に実施例１〜５および比較例１において調製した各溶射用高融点金属粉末を使用して、膜厚２００μｍ×縦５ｃｍ×横５ｃｍの寸法の溶射膜を得たときの成膜時間を測定した。

【0071】

各成膜時間は、実施例１において調製した溶射用高融点金属粉末を使用した場合を基準値（１００）として相対的な時間比を調査した。すなわち、時間比が１００より大きい場合は、同一寸法（膜厚２００μｍ×縦５ｃｍ×横５ｃｍ）の溶射膜を形成する場合に、実施例１よりも多くの溶射時間が必要になることを示すものである。その測定結果を下記表４に示す。

【0072】

【表4】

【0073】

上記表４に示す結果から明らかなように、各実施例に係る溶射用高融点金属粉末を使用して形成された溶射被膜は、比較例１の溶射被膜と比較して、成膜速度が約３０％も改善されていることが判明した。

【産業上の利用可能性】

【0074】

以上説明の通り、本発明に係る溶射用高融点金属粉末によれば、所定粒径範囲を有する２次粒子の重量割合を多く規定しているので、溶射ノズルに対する溶射用粉末の供給量を一定に制御することが可能であり、また制御管理が容易になるため、厚さが均一な高融点金属溶射膜を得ることができる。また、焼結操作を実施せず、１次粒子を簡単に接着した２次粒子を使用しているために、コストアップを防止することも可能になる。

【符号の説明】

【0075】

１…溶射用高融点金属粉末（１次粒子）
２…溶射用高融点金属（２次粒子）
Ｌ…溶射用高融点金属（２次粒子）の粒径

【図1】

【図2】

【図3】