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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023025574
(43)【公開日】2023-02-22
(54)【発明の名称】溶射粉末材料及び溶射皮膜形成方法
(51)【国際特許分類】
C23C 4/04 20060101AFI20230215BHJP
F23M 5/00 20060101ALI20230215BHJP
F23G 5/48 20060101ALI20230215BHJP
【ＦＩ】
C23C4/04
F23M5/00 B
F23G5/48
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021130902
(22)【出願日】2021-08-10
(71)【出願人】
【識別番号】000000974
【氏名又は名称】川崎重工業株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】000109875
【氏名又は名称】トーカロ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000280
【氏名又は名称】弁理士法人サンクレスト国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】吉川 充
(72)【発明者】
【氏名】高田 康寛
(72)【発明者】
【氏名】鈴木 祥平
(72)【発明者】
【氏名】迫田 貴史
(72)【発明者】
【氏名】上垣 智
(72)【発明者】
【氏名】小野 修平
【テーマコード（参考）】
3K065
4K031
【Ｆターム（参考）】
3K065AA02
3K065AB01
3K065AC01
3K065BA09
3K065BA10
4K031AA04
4K031AB09
4K031CB31
4K031DA04
(57)【要約】
【課題】緻密でかつ耐高温腐食性に優れ、ごみ焼却炉のボイラ炉壁パネルの被覆に好適な溶射皮膜を得ることができる技術を提供する。
【解決手段】本発明の溶射粉末材料は、ごみ焼却炉のボイラ炉壁パネル被覆用の溶射粉末材料であって、Ｂを２．０～４．０質量％、Ｓｉを３．５～５．５％含有し、残部がＮｉ及び不可避不純物である。
【選択図】なし
【解決手段】本発明の溶射粉末材料は、ごみ焼却炉のボイラ炉壁パネル被覆用の溶射粉末材料であって、Ｂを２．０～４．０質量％、Ｓｉを３．５～５．５％含有し、残部がＮｉ及び不可避不純物である。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
Ｂを２．０～４．０質量％、Ｓｉを３．５～５．５％含有し、残部がＮｉ及び不可避不純物である、ごみ焼却炉のボイラ炉壁パネル被覆用の溶射粉末材料。
【請求項2】
平均粒子径が１０～１００μｍである溶射粉末材料。
【請求項3】
請求項１又は請求項２に記載の溶射粉末材料を用いた溶射により、ごみ焼却炉のボイラ炉壁パネルの表面に溶射皮膜を形成する溶射皮膜形成方法。
【請求項4】
前記溶射は、大気圧プラズマ溶射である
請求項３に記載の溶射皮膜形成方法。
請求項３に記載の溶射皮膜形成方法。
【請求項5】
前記溶射皮膜の形成後にフュージング処理を行わない
請求項３又は請求項４に記載の溶射皮膜形成方法。
請求項３又は請求項４に記載の溶射皮膜形成方法。
【請求項6】
前記溶射皮膜は、
Ｎｉマトリクスと、Ｂの酸化物と、Ｓｉの酸化物と、を含む
請求項３から請求項５のいずれか一項に記載の溶射皮膜形成方法。
Ｎｉマトリクスと、Ｂの酸化物と、Ｓｉの酸化物と、を含む
請求項３から請求項５のいずれか一項に記載の溶射皮膜形成方法。
【請求項7】
前記溶射皮膜の酸素含有率は、０．１～１．０質量％である
請求項３から請求項６のいずれか一項に記載の溶射皮膜形成方法。
請求項３から請求項６のいずれか一項に記載の溶射皮膜形成方法。
【請求項8】
前記溶射皮膜の気孔率は、０～２％である
請求項３から請求項７のいずれか一項に記載の溶射皮膜形成方法。
請求項３から請求項７のいずれか一項に記載の溶射皮膜形成方法。
【請求項9】
前記溶射皮膜の膜厚は、５０μｍ～１．０ｍｍである
請求項３から請求項８のいずれか一項に記載の溶射皮膜形成方法。
請求項３から請求項８のいずれか一項に記載の溶射皮膜形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、溶射粉末材料及び溶射皮膜形成方法に関する。
【背景技術】
【0002】
ごみ焼却炉のボイラチューブは、高温腐食雰囲気に暴露される。このため、前記ボイラチューブの伝熱管の表面をＮｉ－Ｃｒ合金の溶射皮膜によって被覆保護し、耐高温腐食性を高めることが行われている（例えば、特許文献１参照）。
【0003】
Ｎｉ－Ｃｒ合金は、耐高温腐食性に優れた材料であるが、Ｎｉ－Ｃｒ合金粉末を用いて溶射皮膜を形成したとき、その溶射皮膜には気孔が存在する。
上記気孔は、溶射皮膜表面から基材に亘って貫通した貫通気孔を構成することがある。このような貫通気孔が溶射皮膜に存在する場合、その貫通気孔から腐食成分が侵入し、溶射皮膜と、基材との界面で腐食が発生し、溶射皮膜が早期に剥離してしまうおそれがある。
上記気孔は、溶射皮膜表面から基材に亘って貫通した貫通気孔を構成することがある。このような貫通気孔が溶射皮膜に存在する場合、その貫通気孔から腐食成分が侵入し、溶射皮膜と、基材との界面で腐食が発生し、溶射皮膜が早期に剥離してしまうおそれがある。
【0004】
このため、Ｎｉ－Ｃｒ合金に対して、さらに、Ｂ、Ｓｉといった融点を下げる成分を添加した合金粉末を用いて溶射皮膜を形成し、その後、フュージングと呼ばれる熱処理を行うことで、溶射皮膜を再溶融し、皮膜の緻密化を図ることで、耐食性をさらに高める工夫がなされている（例えば、特許文献２～４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開平４－３３５９９７号公報
【特許文献2】特開平８－１３１１９号公報
【特許文献3】特開平１０－４６３１５号公報
【特許文献4】特開２００７－１６９７３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
Ｎｉ－Ｃｒ合金粉末を用いた溶射皮膜は、耐高温腐食性を高めるために有用な材料であるが、その一方、溶射皮膜に含まれるＣｒが、ごみ焼却炉内の塩化物等によって腐食されることで溶射皮膜内部に腐食成分の進入路が生じ、溶射皮膜の耐食性が低下するおそれがあった。
【0007】
このため、塩化物による腐食が生じる環境に曝されるごみ焼却炉のボイラ炉壁パネルを好適に被覆保護することができる耐高温腐食性に優れた溶射皮膜が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【0008】
ごみ焼却炉のボイラ炉壁パネルは、８５０℃以上の燃焼ガスに曝されるが、炉壁パネルは飽和水が通過する炉壁管を有しており、炉壁パネルの表面温度は、燃焼ガスの温度よりも低い５００℃以下になる。
そこで、本願発明者らは、高温雰囲気での耐熱性のためにＣｒは多く使用されるが、５００℃以下の低温であれば、炉壁パネルの表面に形成される溶射粉末にＣｒが含まれなくても必要な耐熱性を維持することができると考えた。
すなわち、塩化物によって腐食されやすいＣｒを含まない溶射粉末を用いて溶射皮膜を形成すれば、必要な耐熱性を維持しつつ塩化物による腐食に対する耐性を高めることができると考え、純Ｎｉ材料を用いて溶射皮膜を形成し、その耐高温腐食性について検討した。
そこで、本願発明者らは、高温雰囲気での耐熱性のためにＣｒは多く使用されるが、５００℃以下の低温であれば、炉壁パネルの表面に形成される溶射粉末にＣｒが含まれなくても必要な耐熱性を維持することができると考えた。
すなわち、塩化物によって腐食されやすいＣｒを含まない溶射粉末を用いて溶射皮膜を形成すれば、必要な耐熱性を維持しつつ塩化物による腐食に対する耐性を高めることができると考え、純Ｎｉ材料を用いて溶射皮膜を形成し、その耐高温腐食性について検討した。
【0009】
しかしながら、純Ｎｉ材料を用いた溶射皮膜には、溶射時に溶射粉末材料が酸化されることで生じたＮｉ酸化物が多く含まれており、このＮｉ酸化物によって溶射皮膜の緻密性が損なわれ、耐高温腐食性を向上させることはできなかった。
本願発明者らは、上記知見に基づいてさらに検討を重ね、本発明を完成させた。
本願発明者らは、上記知見に基づいてさらに検討を重ね、本発明を完成させた。
【0010】
（１）すなわち、本発明は、ごみ焼却炉のボイラ炉壁パネル被覆用の溶射粉末材料であって、Ｂを２．０～４．０質量％、Ｓｉを３．５～５．５％含有し、残部がＮｉ及び不可避不純物である溶射粉末材料である。
【0011】
飽和水が通過する炉壁管を有するボイラ炉壁パネルの表面は５００℃以下である。これに対して、上記構成の溶射粉末材料は、Ｃｒを含んではいないが、Ｎｉを主成分として含んでいるため、ボイラ炉壁パネルの表面における温度範囲においては、十分な耐熱性を有する溶射皮膜を得ることができる。
また、この溶射粉末材料はＣｒを成分として含んでいないので、塩化物による腐食の原因となり得るＣｒの酸化物が生じない、耐食性に優れた溶射皮膜を得ることができる。
さらに、上記溶射粉末材料がＢ及びＳｉを適量含んでいるので、溶射時においては、溶射粉末材料におけるＢ及びＳｉがＮｉよりも優先的に酸化され、Ｎｉの酸化を抑制できる。この結果、溶射皮膜に含まれるＮｉ酸化物を減少させることができる。
また、Ｎｉ酸化物の発生が抑制されることで、溶射時に積層される粒子間にＮｉ酸化物が介在するのを抑制でき、加えて、形成される溶射皮膜の粒子間には、溶射時に生じるＢの酸化物及びＳｉの酸化物が介在し、互いの濡れ性が高まることで、粒子同士の結合力をさらに高めることができる。
この結果、上記溶射粉末材料を用いることで、緻密でかつ耐高温腐食性に優れ、塩化物による腐食が生じる環境に曝される、ごみ焼却炉のボイラ炉壁パネルを好適に被覆保護することができる溶射皮膜を得ることができる。
また、この溶射粉末材料はＣｒを成分として含んでいないので、塩化物による腐食の原因となり得るＣｒの酸化物が生じない、耐食性に優れた溶射皮膜を得ることができる。
さらに、上記溶射粉末材料がＢ及びＳｉを適量含んでいるので、溶射時においては、溶射粉末材料におけるＢ及びＳｉがＮｉよりも優先的に酸化され、Ｎｉの酸化を抑制できる。この結果、溶射皮膜に含まれるＮｉ酸化物を減少させることができる。
また、Ｎｉ酸化物の発生が抑制されることで、溶射時に積層される粒子間にＮｉ酸化物が介在するのを抑制でき、加えて、形成される溶射皮膜の粒子間には、溶射時に生じるＢの酸化物及びＳｉの酸化物が介在し、互いの濡れ性が高まることで、粒子同士の結合力をさらに高めることができる。
この結果、上記溶射粉末材料を用いることで、緻密でかつ耐高温腐食性に優れ、塩化物による腐食が生じる環境に曝される、ごみ焼却炉のボイラ炉壁パネルを好適に被覆保護することができる溶射皮膜を得ることができる。
【0012】
（２）上記溶射粉末材料において、
平均粒子径が１０～１００μｍであることが好ましい。
平均粒子径が１０μｍよりも小さい場合、単位重量当たりの表面積が増加しＢ及びＳｉの酸化が必要以上に進行するおそれがある。
平均粒子径が１００μｍよりも大きい場合、この溶射粉末材料を用いて形成した溶射皮膜の緻密性が低下してしまうおそれがある。
平均粒子径を１０～１００μｍとすることで、Ｂ及びＳｉを適度に酸化させることができ、緻密な溶射皮膜を得ることができる。
平均粒子径が１０～１００μｍであることが好ましい。
平均粒子径が１０μｍよりも小さい場合、単位重量当たりの表面積が増加しＢ及びＳｉの酸化が必要以上に進行するおそれがある。
平均粒子径が１００μｍよりも大きい場合、この溶射粉末材料を用いて形成した溶射皮膜の緻密性が低下してしまうおそれがある。
平均粒子径を１０～１００μｍとすることで、Ｂ及びＳｉを適度に酸化させることができ、緻密な溶射皮膜を得ることができる。
【0013】
（３）他の観点から見た本発明は、上記溶射粉末材料を用いた溶射により、ごみ焼却炉のボイラ炉壁パネルの表面に溶射皮膜を形成する溶射皮膜形成方法である。
この構成によれば、高温耐食性に優れ、ごみ焼却炉のボイラ炉壁パネルの被覆として好適な溶射皮膜を得ることができる。
この構成によれば、高温耐食性に優れ、ごみ焼却炉のボイラ炉壁パネルの被覆として好適な溶射皮膜を得ることができる。
【0014】
（４）上記溶射皮膜形成方法において、
前記溶射は、大気圧プラズマ溶射であることが好ましい。大気圧プラズマ溶射は、例えば、可燃性ガスを燃焼させる高速フレーム溶射等と比較して、溶射施工時の作業者の負担を低減することができる。また、大気圧プラズマ溶射によれば、高速フレーム溶射よりも溶射粒子の表面が酸化しやすく、Ｂの酸化物及びＳｉの酸化物が形成しやすくなる。
前記溶射は、大気圧プラズマ溶射であることが好ましい。大気圧プラズマ溶射は、例えば、可燃性ガスを燃焼させる高速フレーム溶射等と比較して、溶射施工時の作業者の負担を低減することができる。また、大気圧プラズマ溶射によれば、高速フレーム溶射よりも溶射粒子の表面が酸化しやすく、Ｂの酸化物及びＳｉの酸化物が形成しやすくなる。
【0015】
（５）上記溶射皮膜形成方法において、
前記溶射皮膜の形成後にフュージング処理を行わなくてもよい。
この場合、可燃性ガスを燃焼させて溶射皮膜を再溶融するフュージング処理を行わないことで、溶射皮膜形成に要する工数を減少させることができる上に作業者の負担を低減することができる。
前記溶射皮膜の形成後にフュージング処理を行わなくてもよい。
この場合、可燃性ガスを燃焼させて溶射皮膜を再溶融するフュージング処理を行わないことで、溶射皮膜形成に要する工数を減少させることができる上に作業者の負担を低減することができる。
【0016】
（６）上記溶射皮膜形成方法において、
前記溶射皮膜は、Ｎｉマトリクスと、Ｂの酸化物と、Ｓｉの酸化物と、を含むことが好ましい。
この場合、溶射皮膜の貫通気孔の発生がＢの酸化物及びＳｉの酸化物によって抑制され、緻密な溶射皮膜が得られる。
前記溶射皮膜は、Ｎｉマトリクスと、Ｂの酸化物と、Ｓｉの酸化物と、を含むことが好ましい。
この場合、溶射皮膜の貫通気孔の発生がＢの酸化物及びＳｉの酸化物によって抑制され、緻密な溶射皮膜が得られる。
【0017】
（７）上記溶射皮膜形成方法において、
前記溶射皮膜の酸素含有率は、０．１～１．０質量％であることが好ましい。
溶射皮膜の酸素含有率を上記値にすることで、溶射皮膜中にＢの酸化物及びＳｉの酸化物を適度に含ませつつＮｉの酸化が抑制される。
前記溶射皮膜の酸素含有率は、０．１～１．０質量％であることが好ましい。
溶射皮膜の酸素含有率を上記値にすることで、溶射皮膜中にＢの酸化物及びＳｉの酸化物を適度に含ませつつＮｉの酸化が抑制される。
【0018】
（８）上記溶射皮膜形成方法において、
前記溶射皮膜の気孔率は、０～２％であることが好ましい。この場合、気孔の発生が抑制された十分に緻密な溶射皮膜が得られる。
前記溶射皮膜の気孔率は、０～２％であることが好ましい。この場合、気孔の発生が抑制された十分に緻密な溶射皮膜が得られる。
【0019】
（９）上記溶射皮膜形成方法において、
前記溶射皮膜の膜厚は、５０μｍ～１．０ｍｍであることが好ましく、この場合、ごみ焼却炉のボイラ炉壁パネルの被覆として必要な膜厚とすることができる。
前記溶射皮膜の膜厚は、５０μｍ～１．０ｍｍであることが好ましく、この場合、ごみ焼却炉のボイラ炉壁パネルの被覆として必要な膜厚とすることができる。
【発明の効果】
【0020】
本発明によれば、緻密でかつ耐高温腐食性に優れた溶射皮膜を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【発明を実施するための形態】
【0022】
〔溶射粉末材料について〕
以下、本発明の実施形態に係る溶射粉末材料について説明する。
本実施形態に係る溶射粉末材料は、ごみ焼却炉のボイラ炉壁パネル被覆用の溶射粉末材料であって、Ｂを２．０～４．０質量％、Ｓｉを３．５～５．５質量％含有し、残部がＮｉ及び不可避不純物である溶射粉末材料である。
以下、本発明の実施形態に係る溶射粉末材料について説明する。
本実施形態に係る溶射粉末材料は、ごみ焼却炉のボイラ炉壁パネル被覆用の溶射粉末材料であって、Ｂを２．０～４．０質量％、Ｓｉを３．５～５．５質量％含有し、残部がＮｉ及び不可避不純物である溶射粉末材料である。
【0023】
Ｎｉは、本実施形態の溶射粉末材料を用いて形成した溶射皮膜におけるマトリクスを構成する元素である。
Ｎｉは、ごみ焼却炉内の塩化物に対する耐食性にも優れている。
Ｎｉは、ごみ焼却炉内の塩化物に対する耐食性にも優れている。
【0024】
Ｂは、溶射粉末材料の融点を低下させるフラックスとしての機能を有する。
また、Ｂは、Ｎｉよりも優先的に酸化されることで溶射時におけるＮｉ酸化物の発生を抑制することができる。溶射粉末材料は、溶射時に高温に曝されるが、その際、溶射粉末材料表面におけるＢがＮｉよりも優先的に酸化され、Ｎｉの酸化が抑制される。
また、Ｂは、溶射時に酸化されることで酸化物を形成し、溶射時に積層される溶射粒子同士の境界に介在し、互いの濡れ性が高まるとともに、溶射粉末材料の融点を低下させることも相まって溶射皮膜に生じる貫通気孔の発生を抑制する。
また、Ｂは、Ｎｉよりも優先的に酸化されることで溶射時におけるＮｉ酸化物の発生を抑制することができる。溶射粉末材料は、溶射時に高温に曝されるが、その際、溶射粉末材料表面におけるＢがＮｉよりも優先的に酸化され、Ｎｉの酸化が抑制される。
また、Ｂは、溶射時に酸化されることで酸化物を形成し、溶射時に積層される溶射粒子同士の境界に介在し、互いの濡れ性が高まるとともに、溶射粉末材料の融点を低下させることも相まって溶射皮膜に生じる貫通気孔の発生を抑制する。
【0025】
Ｂの含有率は、２．０質量％以上、４．０質量％以下である。
Ｂの含有率が２．０質量％より低いと溶射皮膜形成時にＮｉ酸化物の発生を抑制する効果が十分に得られない。Ｂの含有率が４．０質量％を超えると、Ｂの含有量が過多となり、得られる溶射皮膜の強度が低下するおそれがある。
なお、Ｂの含有率は、より好ましくは、含有率は、２．５質量％以上、３．５質量％以下である。
Ｂの含有率が２．０質量％より低いと溶射皮膜形成時にＮｉ酸化物の発生を抑制する効果が十分に得られない。Ｂの含有率が４．０質量％を超えると、Ｂの含有量が過多となり、得られる溶射皮膜の強度が低下するおそれがある。
なお、Ｂの含有率は、より好ましくは、含有率は、２．５質量％以上、３．５質量％以下である。
【0026】
Ｓｉは、Ｂと同様、溶射粉末材料の融点を低下させるフラックスとしての機能を有する。
また、Ｓｉは、Ｂと同様、Ｎｉよりも優先的に酸化されることで溶射時におけるＮｉの酸化を抑制することができる。
また、Ｓｉは、溶射時に酸化されることで酸化物を形成し、溶射時に積層される溶射粒子同士の境界に介在し、互いの濡れ性が高まるとともに、溶射粉末材料の融点を低下させることも相まって溶射皮膜に生じる貫通気孔の発生を抑制する。
また、Ｓｉは、Ｂと同様、Ｎｉよりも優先的に酸化されることで溶射時におけるＮｉの酸化を抑制することができる。
また、Ｓｉは、溶射時に酸化されることで酸化物を形成し、溶射時に積層される溶射粒子同士の境界に介在し、互いの濡れ性が高まるとともに、溶射粉末材料の融点を低下させることも相まって溶射皮膜に生じる貫通気孔の発生を抑制する。
【0027】
Ｓｉの含有率は、３．５質量％以上、５．５質量％以下である。
Ｓｉの含有率が３．５質量％より低いと溶射皮膜形成時にＮｉ酸化物の発生を抑制する効果が十分に得られない。Ｓｉの含有率が５．５質量％を超えると、Ｓｉの含有量が過多となり、得られる溶射皮膜の強度が低下するおそれがある。
なお、Ｓｉの含有率は、より好ましくは、含有率は、４．０質量％以上、５．０質量％以下である。
Ｓｉの含有率が３．５質量％より低いと溶射皮膜形成時にＮｉ酸化物の発生を抑制する効果が十分に得られない。Ｓｉの含有率が５．５質量％を超えると、Ｓｉの含有量が過多となり、得られる溶射皮膜の強度が低下するおそれがある。
なお、Ｓｉの含有率は、より好ましくは、含有率は、４．０質量％以上、５．０質量％以下である。
【0028】
上記溶射粉末材料の平均粒子径は、１０μｍ以上、１００μｍ以下であることが好ましい。
本明細書において、溶射粉末材料の平均粒子径は、レーザ回折・散乱法（マイクロトラック法）によって粒度分布を測定したときに累積値が５０％となる粒径（メジアン径）と定義する。
平均粒子径が１０μｍよりも小さい場合、上記溶射粉末材料の単位重量当たりの表面積が増加し、Ｂ及びＳｉの酸化が必要以上に進行するおそれがある。
平均粒子径が１００μｍよりも大きい場合、この溶射粉末材料を用いて形成した溶射皮膜の緻密性が低下してしまう。
平均粒子径を１０～１００μｍとすることで、Ｂ及びＳｉを適度に酸化させることができ、緻密な溶射皮膜を得ることができる。
本明細書において、溶射粉末材料の平均粒子径は、レーザ回折・散乱法（マイクロトラック法）によって粒度分布を測定したときに累積値が５０％となる粒径（メジアン径）と定義する。
平均粒子径が１０μｍよりも小さい場合、上記溶射粉末材料の単位重量当たりの表面積が増加し、Ｂ及びＳｉの酸化が必要以上に進行するおそれがある。
平均粒子径が１００μｍよりも大きい場合、この溶射粉末材料を用いて形成した溶射皮膜の緻密性が低下してしまう。
平均粒子径を１０～１００μｍとすることで、Ｂ及びＳｉを適度に酸化させることができ、緻密な溶射皮膜を得ることができる。
【0029】
〔溶射皮膜形成方法について〕
次に、本発明の実施形態に係る溶射皮膜形成方法について説明する。
本実施形態に係る溶射皮膜形成方法は、上記溶射粉末材料を用いた溶射により、ごみ焼却炉のボイラ炉壁パネルの表面に溶射皮膜を形成する。
次に、本発明の実施形態に係る溶射皮膜形成方法について説明する。
本実施形態に係る溶射皮膜形成方法は、上記溶射粉末材料を用いた溶射により、ごみ焼却炉のボイラ炉壁パネルの表面に溶射皮膜を形成する。
【0030】
図１は、ごみ焼却炉の一例を示す概略図である。
ごみ焼却炉１は、ごみを燃焼させたときに発生する燃焼ガスの熱を回収するように構成されており、ごみが投入されるホッパ２と、投入されたごみを燃焼させる燃焼室３と、燃焼室３で発生する燃焼ガスを導く再燃焼室４と、ボイラ５とを備える。
再燃焼室４は、ボイラ炉壁パネル６によって画定されている。
ボイラ炉壁パネル６には、ボイラ５の炉壁管５ａが張り巡らされている。
ボイラ５は、ボイラドラム５ｂと、炉壁管５ａとを備える。炉壁管５ａはボイラドラム５ｂに接続されている。ボイラドラム５ｂは、炉壁管５ａに飽和水を通過させる。
燃焼室３からの燃焼ガスが再燃焼室４を通過する際、燃焼ガスの熱は、炉壁管５ａ内を通過する飽和水によって回収される。飽和水によって回収された熱は、図示しない蒸気タービンによって電力等に変換される。
ごみ焼却炉１は、ごみを燃焼させたときに発生する燃焼ガスの熱を回収するように構成されており、ごみが投入されるホッパ２と、投入されたごみを燃焼させる燃焼室３と、燃焼室３で発生する燃焼ガスを導く再燃焼室４と、ボイラ５とを備える。
再燃焼室４は、ボイラ炉壁パネル６によって画定されている。
ボイラ炉壁パネル６には、ボイラ５の炉壁管５ａが張り巡らされている。
ボイラ５は、ボイラドラム５ｂと、炉壁管５ａとを備える。炉壁管５ａはボイラドラム５ｂに接続されている。ボイラドラム５ｂは、炉壁管５ａに飽和水を通過させる。
燃焼室３からの燃焼ガスが再燃焼室４を通過する際、燃焼ガスの熱は、炉壁管５ａ内を通過する飽和水によって回収される。飽和水によって回収された熱は、図示しない蒸気タービンによって電力等に変換される。
【0031】
図２は、ボイラ炉壁パネル６の一部を示す図である。
図２に示すように、ボイラ炉壁パネル６は、並設された複数の炉壁管５ａと、複数の炉壁管５ａの間に設けられた壁部７とを備える。
このボイラ炉壁パネル６において再燃焼室４の内部側に面する内側面６ａは、燃焼室３からの燃焼ガスに曝される。
燃焼ガスの温度は、例えば、８５０℃から１０００℃程度である。
一方、炉壁管５ａ内を通過する飽和水の温度は２００℃から３００℃程度である。
ボイラ炉壁パネル６の内側面６ａは、８５０℃以上の燃焼ガスに曝されるが、炉壁管５ａ内を通過する飽和水によって冷却される。このため、内側面６ａの表面温度は５００℃以下となる。
本実施形態の溶射皮膜は、ボイラ炉壁パネル６の表面である内側面６ａに形成される。
図２に示すように、ボイラ炉壁パネル６は、並設された複数の炉壁管５ａと、複数の炉壁管５ａの間に設けられた壁部７とを備える。
このボイラ炉壁パネル６において再燃焼室４の内部側に面する内側面６ａは、燃焼室３からの燃焼ガスに曝される。
燃焼ガスの温度は、例えば、８５０℃から１０００℃程度である。
一方、炉壁管５ａ内を通過する飽和水の温度は２００℃から３００℃程度である。
ボイラ炉壁パネル６の内側面６ａは、８５０℃以上の燃焼ガスに曝されるが、炉壁管５ａ内を通過する飽和水によって冷却される。このため、内側面６ａの表面温度は５００℃以下となる。
本実施形態の溶射皮膜は、ボイラ炉壁パネル６の表面である内側面６ａに形成される。
【0032】
内側面６ａに対する溶射は、大気圧プラズマ溶射によって行われる。
溶射皮膜の形成は、ごみ焼却炉１に組み込まれる前のボイラ炉壁パネル６に対して行うことができる。また、ごみ焼却炉１建設後であってごみ焼却炉１に組み込まれたボイラ炉壁パネル６に対して行うこともできる。ごみ焼却炉１の建設後における溶射皮膜の形成は、再燃焼室４内に作業者が立ち入り、作業者が再燃焼室４内で溶射装置を操作することで行われる。ごみ焼却炉１の建設後における溶射皮膜の形成は、主として一定期間操業した後の補修等を目的として行われる。
再燃焼室４内は、それほど広い空間ではない。このため、例えば、可燃性ガスを燃焼させる高速フレーム溶射で溶射皮膜を形成すると、再燃焼室４内の温度が上昇し、良好な作業環境とは言えない。
この点、大気圧プラズマ溶射では、可燃性ガスを燃焼させる高速フレーム溶射よりも溶射による発熱が抑えられる。このため、大気圧プラズマ溶射によって溶射皮膜を形成すれば、高速フレーム溶射の場合と比較して、溶射皮膜形成時、特に補修時の作業環境を改善することができる。
また、大気圧プラズマ溶射によれば、高速フレーム溶射よりも溶射粒子の表面が酸化しやすく、Ｂの酸化物及びＳｉの酸化物が形成しやすくなる。
溶射皮膜の形成は、ごみ焼却炉１に組み込まれる前のボイラ炉壁パネル６に対して行うことができる。また、ごみ焼却炉１建設後であってごみ焼却炉１に組み込まれたボイラ炉壁パネル６に対して行うこともできる。ごみ焼却炉１の建設後における溶射皮膜の形成は、再燃焼室４内に作業者が立ち入り、作業者が再燃焼室４内で溶射装置を操作することで行われる。ごみ焼却炉１の建設後における溶射皮膜の形成は、主として一定期間操業した後の補修等を目的として行われる。
再燃焼室４内は、それほど広い空間ではない。このため、例えば、可燃性ガスを燃焼させる高速フレーム溶射で溶射皮膜を形成すると、再燃焼室４内の温度が上昇し、良好な作業環境とは言えない。
この点、大気圧プラズマ溶射では、可燃性ガスを燃焼させる高速フレーム溶射よりも溶射による発熱が抑えられる。このため、大気圧プラズマ溶射によって溶射皮膜を形成すれば、高速フレーム溶射の場合と比較して、溶射皮膜形成時、特に補修時の作業環境を改善することができる。
また、大気圧プラズマ溶射によれば、高速フレーム溶射よりも溶射粒子の表面が酸化しやすく、Ｂの酸化物及びＳｉの酸化物が形成しやすくなる。
【0033】
また、本実施形態に係る溶射皮膜形成方法では、溶射皮膜の形成後にフュージング処理を行わなくてもよい。
フュージング処理は、可燃性ガスを燃焼させて溶射皮膜を再溶融させる処理である。このようなフュージング処理を行わないことで、溶射皮膜形成に要する工数を減少させることができる。
さらに、この場合も補修時の作業環境を改善することができる。
フュージング処理は、可燃性ガスを燃焼させて溶射皮膜を再溶融させる処理である。このようなフュージング処理を行わないことで、溶射皮膜形成に要する工数を減少させることができる。
さらに、この場合も補修時の作業環境を改善することができる。
【0034】
図３は、上記溶射皮膜形成方法によって得られる溶射皮膜の一例を示す断面図である。
上記溶射皮膜形成方法によって得られる溶射皮膜１０は、Ｎｉマトリクス１１と、Ｂの酸化物と、Ｓｉの酸化物とを含む。Ｂの酸化物及びＳｉの酸化物は、Ｎｉマトリクス１１中に分散して存在している。Ｎｉマトリクス１１は、Ｎｉを主とし、Ｂ及びＳｉを少量含む合金で構成されている。
また、この溶射皮膜１０は、Ｎｉ酸化物の含有量が極めて少ない。
上記溶射皮膜形成方法によって得られる溶射皮膜１０は、Ｎｉマトリクス１１と、Ｂの酸化物と、Ｓｉの酸化物とを含む。Ｂの酸化物及びＳｉの酸化物は、Ｎｉマトリクス１１中に分散して存在している。Ｎｉマトリクス１１は、Ｎｉを主とし、Ｂ及びＳｉを少量含む合金で構成されている。
また、この溶射皮膜１０は、Ｎｉ酸化物の含有量が極めて少ない。
【0035】
上記溶射粉末材料はＢ及びＳｉを適量含んでいるので、溶射時においては、溶射粉末材料におけるＢ及びＳｉがＮｉよりも優先的に酸化され、Ｎｉの酸化を抑制できる。この結果、上述のように、溶射皮膜１０は、Ｎｉ酸化物の含有量が極めて少なく、溶射皮膜１０に含まれるＮｉ酸化物を減少させることができる。
また、Ｎｉの酸化が抑制されることで、溶射時に積層される粒子間にＮｉ酸化物が介在するのを抑制でき、粒子同士の結合力を高めることができる。
加えて、溶射時に生じるＢの酸化物及びＳｉの酸化物は、上述のように、溶射皮膜１０における粒子間に介在し、互いの濡れ性が高まることで、粒子同士の結合力をさらに高めることができる。
このことにより、溶射時に溶射皮膜に形成される貫通気孔の発生がＢの酸化物及びＳｉの酸化物によって抑制され、緻密な溶射皮膜１０が得られる。
また、Ｎｉの酸化が抑制されることで、溶射時に積層される粒子間にＮｉ酸化物が介在するのを抑制でき、粒子同士の結合力を高めることができる。
加えて、溶射時に生じるＢの酸化物及びＳｉの酸化物は、上述のように、溶射皮膜１０における粒子間に介在し、互いの濡れ性が高まることで、粒子同士の結合力をさらに高めることができる。
このことにより、溶射時に溶射皮膜に形成される貫通気孔の発生がＢの酸化物及びＳｉの酸化物によって抑制され、緻密な溶射皮膜１０が得られる。
【0036】
上述したように、飽和水が通過する炉壁管５ａを有するボイラ炉壁パネル６の表面である内側面６ａは５００℃以下である。これに対して、本溶射皮膜形成方法で用いる溶射粉末材料は、Ｃｒを含んではいないが、Ｎｉを主成分として含んでいる。このため、本方法で得られる溶射皮膜１０は、Ｎｉマトリクス１１を有しており、ボイラ炉壁パネル６の内側面６ａにおける温度範囲においては、十分な耐熱性を有する。
また、溶射粉末材料はＣｒを成分として含んでいないので、溶射皮膜１０は、塩化物による腐食の原因となり得るＣｒの酸化物を生じない。このため、溶射皮膜１０は、塩化物による腐食に対して優れた耐性を示す。
また、溶射粉末材料はＣｒを成分として含んでいないので、溶射皮膜１０は、塩化物による腐食の原因となり得るＣｒの酸化物を生じない。このため、溶射皮膜１０は、塩化物による腐食に対して優れた耐性を示す。
【0037】
このように、上記溶射粉末材料を用いることで得られる溶射皮膜１０は、緻密でかつ耐高温腐食性に優れ、塩化物による腐食が生じる環境に曝される、ごみ焼却炉１のボイラ炉壁パネル６を好適に被覆し保護することができる。
【0038】
ここで、溶射皮膜１０の酸素含有率は、０．１質量％以上、１．０質量％以下であることが好ましい。
溶射皮膜１０の酸素含有率は、溶射皮膜１０の断面に対してＥＤＳ（Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ－ｒａｙ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）を用い、酸素について定量分析を行うことで求めた値である。
溶射皮膜１０の酸素含有率は、溶射皮膜１０の断面に対してＥＤＳ（Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ－ｒａｙ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）を用い、酸素について定量分析を行うことで求めた値である。
【0039】
溶射皮膜１０の酸素含有率が０．１質量％より小さい場合、溶射皮膜１０におけるＢの酸化物及びＳｉの酸化物の含有量が少なく、Ｂの酸化物及びＳｉの酸化物による貫通気孔の発生の抑制効果が低下するおそれがある。
溶射皮膜１０の酸素含有率が１．０質量％よりも大きいと、溶射皮膜１０にＮｉ酸化物が比較的多く含まれることとなり、溶射皮膜１０の緻密性が損なわれるおそれがある。
溶射皮膜１０の酸素含有率を０．１質量％以上、１．０質量％以下とすることで、貫通気孔の発生が抑制された緻密な溶射皮膜１０が得られる。
溶射皮膜１０の酸素含有率が１．０質量％よりも大きいと、溶射皮膜１０にＮｉ酸化物が比較的多く含まれることとなり、溶射皮膜１０の緻密性が損なわれるおそれがある。
溶射皮膜１０の酸素含有率を０．１質量％以上、１．０質量％以下とすることで、貫通気孔の発生が抑制された緻密な溶射皮膜１０が得られる。
【0040】
また、溶射皮膜１０の気孔率は、２％以下であることが好ましい。
溶射皮膜１０の気孔率は、溶射皮膜断面の写真から気孔を特定し、皮膜全体に対する気孔が占める割合を画像処理（二値化処理）によって求めた値である。
溶射皮膜１０の気孔率が２％より大きい場合、貫通気孔が生じ、溶射皮膜１０内に燃焼ガスの腐食成分が侵入し、溶射皮膜１０が早期に剥離してしまうおそれがある。
溶射皮膜１０の気孔率を２％以下とすることで、溶射皮膜１０における貫通気孔の発生を抑制し、溶射皮膜１０の早期剥離を抑制することができる。
溶射皮膜１０の気孔率は、溶射皮膜断面の写真から気孔を特定し、皮膜全体に対する気孔が占める割合を画像処理（二値化処理）によって求めた値である。
溶射皮膜１０の気孔率が２％より大きい場合、貫通気孔が生じ、溶射皮膜１０内に燃焼ガスの腐食成分が侵入し、溶射皮膜１０が早期に剥離してしまうおそれがある。
溶射皮膜１０の気孔率を２％以下とすることで、溶射皮膜１０における貫通気孔の発生を抑制し、溶射皮膜１０の早期剥離を抑制することができる。
【0041】
また、溶射皮膜１０の膜厚は、５０μｍ～１．０ｍｍであることが好ましい。
溶射皮膜１０は燃焼ガスに曝されるが、溶射皮膜１０の膜厚が５０μｍ未満であると、溶射皮膜１０の一部に貫通気孔ができやすくなり、貫通気孔を通じて腐食成分が基材に到達するおそれがある。
また、溶射皮膜１０の膜厚が１．０ｍｍより大きいと、必要以上の膜厚である上に溶射皮膜１０の内部応力が大きくなり、その応力によって剥離するおそれが生じる。
溶射皮膜１０の膜厚を５０μｍ～１．０ｍｍとすることで、ごみ焼却炉１のボイラ炉壁パネル６の被覆として必要な膜厚を確保することができる。
溶射皮膜１０は燃焼ガスに曝されるが、溶射皮膜１０の膜厚が５０μｍ未満であると、溶射皮膜１０の一部に貫通気孔ができやすくなり、貫通気孔を通じて腐食成分が基材に到達するおそれがある。
また、溶射皮膜１０の膜厚が１．０ｍｍより大きいと、必要以上の膜厚である上に溶射皮膜１０の内部応力が大きくなり、その応力によって剥離するおそれが生じる。
溶射皮膜１０の膜厚を５０μｍ～１．０ｍｍとすることで、ごみ焼却炉１のボイラ炉壁パネル６の被覆として必要な膜厚を確保することができる。
【0042】
なお、本実施形態の溶射皮膜は、十分に緻密であり気孔率が低いが、より、耐食性を向上させるために、溶射皮膜に対して封孔処理を行っても良い。
封孔処理としては、封孔剤を刷毛塗りまたはスプレー塗布することにより行うことができる。封孔剤としては、シリカ系、シリコーン系等の耐熱性を有するものが好ましい。
封孔処理としては、封孔剤を刷毛塗りまたはスプレー塗布することにより行うことができる。封孔剤としては、シリカ系、シリコーン系等の耐熱性を有するものが好ましい。
【実施例0043】
以下、実施例によって本発明についてさらに詳しく説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
ＳＳ４００鋼の基材（１５ｍｍ×２０ｍｍ×厚さ５ｍｍ）を用意し、表１に示した組成の通り、Ｓｉが３．０質量％、Ｂが４．５質量％、残部がＮｉ及び不可避不純物である金属粉末（平均粒子径８０μｍ）を溶射粉末材料として用いて大気圧プラズマ溶射法により基材表面に溶射し、膜厚が４５０μｍの溶射皮膜を形成し、試験片を得た。
（実施例１）
ＳＳ４００鋼の基材（１５ｍｍ×２０ｍｍ×厚さ５ｍｍ）を用意し、表１に示した組成の通り、Ｓｉが３．０質量％、Ｂが４．５質量％、残部がＮｉ及び不可避不純物である金属粉末（平均粒子径８０μｍ）を溶射粉末材料として用いて大気圧プラズマ溶射法により基材表面に溶射し、膜厚が４５０μｍの溶射皮膜を形成し、試験片を得た。
【0044】
（比較例１）
表１に示した組成の通り、Ｎｉ粉末（平均粒子径３０μｍ）を溶射粉末材料として用いた以外は、実施例１と同様にして基材表面に溶射皮膜を形成し、試験片を得た。
表１に示した組成の通り、Ｎｉ粉末（平均粒子径３０μｍ）を溶射粉末材料として用いた以外は、実施例１と同様にして基材表面に溶射皮膜を形成し、試験片を得た。
【0045】
（比較例２）
表１の通り、インコネル６２５（登録商標）（５８．０Ｎｉ－２１．５Ｃｒ－９．０Ｍｏ－５．０Ｆｅ－３．７（Ｎｂ＋Ｔａ）－１．０Ｃｏ－０．５Ｓｉ－０．５Ｍｎ－０．４Ａｌ－０．４Ｔｉ）の粉末（平均粒子径８０μｍ）を溶射粉末材料として用いた以外は、実施例１と同様にして基材表面に溶射皮膜を形成し、試験片を得た。
表１の通り、インコネル６２５（登録商標）（５８．０Ｎｉ－２１．５Ｃｒ－９．０Ｍｏ－５．０Ｆｅ－３．７（Ｎｂ＋Ｔａ）－１．０Ｃｏ－０．５Ｓｉ－０．５Ｍｎ－０．４Ａｌ－０．４Ｔｉ）の粉末（平均粒子径８０μｍ）を溶射粉末材料として用いた以外は、実施例１と同様にして基材表面に溶射皮膜を形成し、試験片を得た。
【0046】
（比較例３）
表１の通り、インコネル６２２（登録商標）（Ｎｉ－２１Ｃｒ－１４Ｍｏ－３Ｆｅ－２．３Ｃｏ－３．２Ｗ－０．３Ｖ）の粉末（平均粒子径８０μｍ）を溶射粉末材料として用いた以外は、実施例１と同様にして基材表面に溶射皮膜を形成し、試験片を得た。
表１の通り、インコネル６２２（登録商標）（Ｎｉ－２１Ｃｒ－１４Ｍｏ－３Ｆｅ－２．３Ｃｏ－３．２Ｗ－０．３Ｖ）の粉末（平均粒子径８０μｍ）を溶射粉末材料として用いた以外は、実施例１と同様にして基材表面に溶射皮膜を形成し、試験片を得た。
【0047】
（比較例４）
表１の通り、Ｎｉ－Ｃｒ－Ｓｉ合金（９０．７Ｎｉ－８．５Ｃｒ－０．８Ｓｉ）の粉末（平均粒子径８０μｍ）を溶射粉末材料として用いた以外は、実施例１と同様にして基材表面に溶射皮膜を形成し、試験片を得た。
表１の通り、Ｎｉ－Ｃｒ－Ｓｉ合金（９０．７Ｎｉ－８．５Ｃｒ－０．８Ｓｉ）の粉末（平均粒子径８０μｍ）を溶射粉末材料として用いた以外は、実施例１と同様にして基材表面に溶射皮膜を形成し、試験片を得た。
【0048】
（比較例５）
表１の通り、インコネル６２５自溶合金（Ｎｉ－２２．３Ｃｒ－９．３Ｍｏ－３．９Ｎｂ－３．０Ｃｕ－３．１Ｂ－２．９Ｓｉ－０．９Ｃ－０．５Ｆｅ－０．４Ｍｎ－０．３Ｔｉ－０．２Ａｌ）の粉末（平均粒子径８０μｍ）を溶射粉末材料として用いた以外は、実施例１と同様にして基材表面に溶射皮膜を形成し、試験片を得た。
表１の通り、インコネル６２５自溶合金（Ｎｉ－２２．３Ｃｒ－９．３Ｍｏ－３．９Ｎｂ－３．０Ｃｕ－３．１Ｂ－２．９Ｓｉ－０．９Ｃ－０．５Ｆｅ－０．４Ｍｎ－０．３Ｔｉ－０．２Ａｌ）の粉末（平均粒子径８０μｍ）を溶射粉末材料として用いた以外は、実施例１と同様にして基材表面に溶射皮膜を形成し、試験片を得た。
【0049】
【表1】
【0050】
（評価試験）
（１）溶射皮膜の断面観察
上記実施例１及び比較例１～５それぞれの各試験片を高速カッタで切断し、得られた切断片を樹脂に埋包した上で鏡面研磨し、ＳＥＭ装置（日本電子社製 ＪＳＭ－６３９０ＬＡ）を用いて溶射皮膜の断面を観察した。
（１）溶射皮膜の断面観察
上記実施例１及び比較例１～５それぞれの各試験片を高速カッタで切断し、得られた切断片を樹脂に埋包した上で鏡面研磨し、ＳＥＭ装置（日本電子社製 ＪＳＭ－６３９０ＬＡ）を用いて溶射皮膜の断面を観察した。
【0051】
図４（ａ）は、実施例１に係る溶射皮膜断面の電子顕微鏡写真（×２００）、図４（ｂ）は、実施例１に係る溶射皮膜断面の電子顕微鏡写真（×３０００）である。また、図５（ａ）は、比較例１に係る溶射皮膜断面の電子顕微鏡写真、図５（ｂ）は、比較例２に係る溶射皮膜断面の電子顕微鏡写真である。
また、図６（ａ）は、比較例３に係る溶射皮膜断面の電子顕微鏡写真、図６（ｂ）は、比較例４に係る溶射皮膜断面の電子顕微鏡写真、図６（ｃ）は、比較例５に係る溶射皮膜断面の電子顕微鏡写真である。
また、図６（ａ）は、比較例３に係る溶射皮膜断面の電子顕微鏡写真、図６（ｂ）は、比較例４に係る溶射皮膜断面の電子顕微鏡写真、図６（ｃ）は、比較例５に係る溶射皮膜断面の電子顕微鏡写真である。
【0052】
図５（ａ）中、溶射皮膜内に見られる多数の黒い線状の部分は、気孔又はＮｉ酸化物である。それ以外の白色の部分は、Ｎｉである。このように、Ｎｉ粉末を用いた比較例１では、溶射皮膜内に気孔及びＮｉ酸化物が多数見られる。
一方、実施例１の溶射皮膜を示す図４（ａ）では、図５（ａ）で見られるような黒い線状の部分がほとんど見られない。
一方、実施例１の溶射皮膜を示す図４（ａ）では、図５（ａ）で見られるような黒い線状の部分がほとんど見られない。
【0053】
また、下記表２は、図４（ｂ）中の矩形印ｆ１～ｆ８に示す位置での定性（定量）分析を行った結果を示している。
【0054】
【表2】
【0055】
上記表２の通り、マトリクス部分（矩形印ｆ５～ｆ８）には酸化物が存在せず、粒子の境界部分（矩形印ｆ１～ｆ４）にのみ酸化物が存在している。
このことから、実施例１の溶射皮膜は、比較例１と比較して気孔及びＮｉ酸化物が非常に少ないことが明らかである。
この実施例１と比較例１との比較結果から、ＮｉにＢ及びＳｉを適量含んだ溶射粉末材料を用いれば、溶射時におけるＮｉ酸化を抑制でき、さらに気孔の発生を抑制できることが判る。
このことから、実施例１の溶射皮膜は、比較例１と比較して気孔及びＮｉ酸化物が非常に少ないことが明らかである。
この実施例１と比較例１との比較結果から、ＮｉにＢ及びＳｉを適量含んだ溶射粉末材料を用いれば、溶射時におけるＮｉ酸化を抑制でき、さらに気孔の発生を抑制できることが判る。
【0056】
比較例２の溶射皮膜を示す図５（ｂ）においても、図５（ａ）と同様、気孔又は酸化物である多数の黒い線状の部分が見られる。なお、比較例２では、溶射粉末材料にＣｒが２０質量％以上含まれているため、酸化物の部分は主としてＮｉやＣｒの酸化物である。
【0057】
図６（ａ）、図６（ｂ）、及び図６（ｃ）も、図５（ｂ）と同様であり、気孔又はＮｉやＣｒの酸化物である多数の黒い線状の部分が見られる。
特に、図５（ｃ）は、比較例５の溶射皮膜を示しているが、比較例５で用いた溶射粉末材料は、インコネル６２５自溶合金であり、Ｓｉ及びＢを一定量含んでいる。それにも関わらず、溶射皮膜内に気孔及びＮｉやＣｒの酸化物が多数見られる。
この実施例１と比較例５との比較結果から、ＮｉにＣｒを添加することなくＢ及びＳｉを適量含んだ溶射粉末材料を用いれば、溶射時におけるＮｉやＣｒの酸化物の発生を抑制でき、さらに気孔の発生を抑制できることが判る。
特に、図５（ｃ）は、比較例５の溶射皮膜を示しているが、比較例５で用いた溶射粉末材料は、インコネル６２５自溶合金であり、Ｓｉ及びＢを一定量含んでいる。それにも関わらず、溶射皮膜内に気孔及びＮｉやＣｒの酸化物が多数見られる。
この実施例１と比較例５との比較結果から、ＮｉにＣｒを添加することなくＢ及びＳｉを適量含んだ溶射粉末材料を用いれば、溶射時におけるＮｉやＣｒの酸化物の発生を抑制でき、さらに気孔の発生を抑制できることが判る。
【0058】
（２）気孔率及び酸素含有率の測定
気孔率は、上述のように、溶射皮膜断面の電子顕微鏡写真に基づいて求めた。
酸素含有率は、上述のＳＥＭ装置に付属のＥＤＳ装置を用い、溶射皮膜断面における一定面積の範囲を対象として酸素について定量分析を行い求めた。
気孔率は、上述のように、溶射皮膜断面の電子顕微鏡写真に基づいて求めた。
酸素含有率は、上述のＳＥＭ装置に付属のＥＤＳ装置を用い、溶射皮膜断面における一定面積の範囲を対象として酸素について定量分析を行い求めた。
【0059】
表３に示すように、比較例１～５の気孔率が１～５％であるのに対し、実施例１の気孔率は０．５８％であり、気孔の発生が抑制されていることが判る。
また、比較例１～５の酸素含有率が１～３質量％であるのに対し、実施例１の酸素含有率は０．７３質量％であり、酸素含有率も比較例１～５と比較して低く抑えられていることが判る。
特に、実施例１と比較例１との比較結果から、ＮｉにＢ及びＳｉを適量含んだ溶射粉末材料を用いれば、溶射時におけるＮｉ酸化物の発生を抑制できることが、断面観察に加え、酸素含有率の測定結果からも判る。
また、比較例１～５の酸素含有率が１～３質量％であるのに対し、実施例１の酸素含有率は０．７３質量％であり、酸素含有率も比較例１～５と比較して低く抑えられていることが判る。
特に、実施例１と比較例１との比較結果から、ＮｉにＢ及びＳｉを適量含んだ溶射粉末材料を用いれば、溶射時におけるＮｉ酸化物の発生を抑制できることが、断面観察に加え、酸素含有率の測定結果からも判る。
【0060】
【表3】
【0061】
（３）高温腐食試験
実施例１及び比較例１～５それぞれの各試験片の溶射皮膜に灰を塗布し、炉内雰囲気をごみ焼却炉１の再燃焼室内と同様に調整した管状炉に投入して昇温し、一定時間保持した。
なお、溶射皮膜に塗布した灰は、操業時にボイラ炉壁パネル６に付着する炉内灰を擬似的に再現した灰である。
試験条件は、以下の通りである。
試験温度：４５０℃
試験時間：１００時間
炉内雰囲気：ＣＯ２：１０％、Ｏ２：８％、ＨＣｌ：１０００ｐｐｍ、ＳＯ２：５０ｐｐｍ、Ｎ２：残部
疑似灰：ＮａＣｌ：２１．４％、ＫＣｌ：１４．７％、Ｎａ２ＳＯ４：３７．１％、Ｋ２ＳＯ４：２１．３％、ＺｎＣｌ：２．５％
実施例１及び比較例１～５それぞれの各試験片の溶射皮膜に灰を塗布し、炉内雰囲気をごみ焼却炉１の再燃焼室内と同様に調整した管状炉に投入して昇温し、一定時間保持した。
なお、溶射皮膜に塗布した灰は、操業時にボイラ炉壁パネル６に付着する炉内灰を擬似的に再現した灰である。
試験条件は、以下の通りである。
試験温度：４５０℃
試験時間：１００時間
炉内雰囲気：ＣＯ２：１０％、Ｏ２：８％、ＨＣｌ：１０００ｐｐｍ、ＳＯ２：５０ｐｐｍ、Ｎ２：残部
疑似灰：ＮａＣｌ：２１．４％、ＫＣｌ：１４．７％、Ｎａ２ＳＯ４：３７．１％、Ｋ２ＳＯ４：２１．３％、ＺｎＣｌ：２．５％
【0062】
その後、各試験片を取り出し、各試験片それぞれの溶射皮膜断面の観察、及び断面の定性分析を行った。
その結果、実施例１による溶射皮膜では、腐食成分が溶射皮膜内に見られず、腐食成分が溶射皮膜内に浸透していなかった。
一方、比較例１～５では、腐食成分が溶射皮膜内に見られ、腐食成分が溶射皮膜内に浸透していた。
このことから、実施例１による溶射皮膜では、皮膜内への腐食成分の浸透が抑制され、比較例１～５と比較して耐高温腐食性に優れていることが確認できる。
その結果、実施例１による溶射皮膜では、腐食成分が溶射皮膜内に見られず、腐食成分が溶射皮膜内に浸透していなかった。
一方、比較例１～５では、腐食成分が溶射皮膜内に見られ、腐食成分が溶射皮膜内に浸透していた。
このことから、実施例１による溶射皮膜では、皮膜内への腐食成分の浸透が抑制され、比較例１～５と比較して耐高温腐食性に優れていることが確認できる。
【0063】
図７（ａ）は、高温腐食試験後の実施例１に係る溶射皮膜断面の電子顕微鏡写真、図７（ｂ）は、高温腐食試験後の比較例２に係る溶射皮膜断面の電子顕微鏡写真である。
図７（ａ）中の矩形印ｅ１～ｅ８は、その観察範囲内において定性（定量）分析を行った位置を示している。その結果を表４に示す。
同様に、図７（ｂ）中の矩形印ｃ１～ｃ８は、その観察範囲内において定性（定量）分析を行った箇所を示している。その結果を表５に示す。
図７（ａ）中の矩形印ｅ１～ｅ８は、その観察範囲内において定性（定量）分析を行った位置を示している。その結果を表４に示す。
同様に、図７（ｂ）中の矩形印ｃ１～ｃ８は、その観察範囲内において定性（定量）分析を行った箇所を示している。その結果を表５に示す。
【0064】
【表4】
【0065】
【表5】
【0066】
【0067】
また、図７（ａ）中、溶射皮膜の表面付近を示す矩形印ｅ１、ｅ２、ｅ３では、Ｎａ、Ｃｌ、Ｋ等、塩化物による腐食に関連する腐食成分はほとんど存在しない。
一方、図７（ｂ）中、溶射皮膜内を示す矩形印ｃ３、ｃ４では、Ｎａ、Ｃｌ、Ｋ等、塩化物による腐食に関連する腐食成分の存在が認められる。
一方、図７（ｂ）中、溶射皮膜内を示す矩形印ｃ３、ｃ４では、Ｎａ、Ｃｌ、Ｋ等、塩化物による腐食に関連する腐食成分の存在が認められる。
【0068】
この結果から、矩形印ｃ３、ｃ４は、溶射時に生じたＮｉやＣｒの酸化物の部分であり、溶射時に発生するＮｉやＣｒの酸化物に沿って、腐食成分が溶射皮膜内に浸透することが判る。
また、実施例１による溶射皮膜では、溶射時におけるＮｉの酸化が抑制されているので、溶射皮膜内にＮｉ酸化物をほとんど含んでおらず、皮膜内への腐食成分の浸透が抑制されることが明らかとなった。
また、実施例１による溶射皮膜では、溶射時におけるＮｉの酸化が抑制されているので、溶射皮膜内にＮｉ酸化物をほとんど含んでおらず、皮膜内への腐食成分の浸透が抑制されることが明らかとなった。
【符号の説明】
【0069】
１ 焼却炉
２ ホッパ
３ 燃焼室
４ 再燃焼室
５ ボイラ
５ａ 炉壁管
５ｂ ボイラドラム
６ ボイラ炉壁パネル
６ａ 内側面
７ 壁部
１０ 溶射皮膜
１１ Ｎｉマトリクス
２ ホッパ
３ 燃焼室
４ 再燃焼室
５ ボイラ
５ａ 炉壁管
５ｂ ボイラドラム
６ ボイラ炉壁パネル
６ａ 内側面
７ 壁部
１０ 溶射皮膜
１１ Ｎｉマトリクス
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
