特許 7457427 低炭素鋼表面の緻密な耐摩耗コーティングの製造方法

(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】

(24)【登録日】2024-03-19

(45)【発行日】2024-03-28

(54)【発明の名称】低炭素鋼表面の緻密な耐摩耗コーティングの製造方法

(51)【国際特許分類】

   C23C 4/06 20160101AFI20240321BHJP

   C23C 4/131 20160101ALI20240321BHJP

   C23C 4/18 20060101ALI20240321BHJP

   C22C 38/00 20060101ALI20240321BHJP

   C22C 38/50 20060101ALI20240321BHJP

   C22C 30/00 20060101ALI20240321BHJP

【ＦＩ】

C23C4/06

C23C4/131

C23C4/18

C22C38/00 302X

C22C38/50

C22C30/00

C22C38/00 304

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2023503178

(86)(22)【出願日】2020-07-17

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-08-08

(86)【国際出願番号】 CN2020102579

(87)【国際公開番号】W WO2022011663

(87)【国際公開日】2022-01-20

【審査請求日】2023-02-15

(73)【特許権者】

【識別番号】521227296

【氏名又は名称】山東交通学院

(74)【代理人】

【識別番号】100130111

【弁理士】

【氏名又は名称】新保 斉

(72)【発明者】

【氏名】孟 君晟

(72)【発明者】

【氏名】于 利民

(72)【発明者】

【氏名】史 暁萍

(72)【発明者】

【氏名】王 永東

(72)【発明者】

【氏名】金 国

(72)【発明者】

【氏名】王 ▲ゆう▼

【審査官】▲辻▼ 弘輔

(56)【参考文献】

【文献】中国特許出願公開第１１０８１９９３１（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０６４３５４３０（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国実用新案第２０４８０５８１５（ＣＮ，Ｕ）

【文献】特開２０１５－０８３７１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５５－１３８０６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特公昭４９－０４５９８０（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】特開昭６２－０８８８３０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ２３Ｃ ４／０６

Ｃ２３Ｃ ４／１３１

Ｃ２３Ｃ ４／１８

Ｃ２２Ｃ ３８／００

Ｃ２２Ｃ ３８／５０

Ｃ２２Ｃ ３０／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

低炭素鋼表面の緻密な耐摩耗コーティングの製造方法であって、
Ｓｉが８．５～１０．５ｗｔ．％、Ｗが６．５～８．５ｗｔ．％、Ｔｉが４．５～７．５ｗｔ．％、Ａｌが２．５～４．５ｗｔ．％、Ｃｒが１２～２０ｗｔ．％、Ｎｉが５．５～１０．５ｗｔ．％、Ｌａが１～２ｗｔ．％、残部がＦｅである所定の配合比率で、Ｓｉ、Ｗ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｌａ及びＦｅの元素粉末を秤量することと、
秤量した粉末をボールミルでボールミル混合し、均一に混合した後、乾燥させ、充填粉末を得ることと、
前記充填粉末を冷間圧延鋼帯で製造されたＵ字型の鋼帯溝内に配置することと、
充填粉末が配置されたＵ字型の鋼帯溝の開口端を閉じ、閉じたＵ字型の鋼帯溝を伸線機で伸線し、所定の直径のコアードワイヤーを得ることと、
コーティング対象の低炭素鋼表面の錆の汚れを除去し、除染されたコーティング対象の低炭素鋼を得ることと、
超音速アーク溶射装置を用いて、前記コアードワイヤーを前記除染されたコーティング対象の低炭素鋼表面に溶射してコーティングを形成することと、
非溶極式タングステンアルゴンアークマシンを用いて、前記コーティングを再溶融し、緻密な耐摩耗コーティングを得ることとを含むことを特徴とする低炭素鋼表面の緻密な耐摩耗コーティングの製造方法。

【請求項2】

前記ボールミル混合の時間は４～６ｈであり、前記乾燥の温度は１２０～１５０℃であり、前記乾燥の時間は１～２ｈであることを特徴とする請求項１に記載の低炭素鋼表面の緻密な耐摩耗コーティングの製造方法。

【請求項3】

前記ボールミルは遊星ボールミルであることを特徴とする請求項１に記載の低炭素鋼表面の緻密な耐摩耗コーティングの製造方法。

【請求項4】

前記充填粉末と前記Ｕ字型の鋼帯溝の重量比が（０．４～０．６）：１であることを特徴とする請求項１に記載の低炭素鋼表面の緻密な耐摩耗コーティングの製造方法。

【請求項5】

前記伸線機の伸線速度は１６０～２２０ｍｍ／ｓであり、前記コアードワイヤーの所定の直径は２ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の低炭素鋼表面の緻密な耐摩耗コーティングの製造方法。

【請求項6】

前記コーティング対象の低炭素鋼表面の錆の汚れを除去し、除染されたコーティング対象の低炭素鋼を得ることは、具体的には、
１４～２５メッシュのブラウン溶融アルミナで０．７ＭＰａの気圧下でサンドブラストして、コーティング対象の低炭素鋼表面の錆の汚れを除去し、除染されたコーティング対象の低炭素鋼を得ることを含むことを特徴とする請求項１に記載の低炭素鋼表面の緻密な耐摩耗コーティングの製造方法。

【請求項7】

前記超音速アーク溶射装置の溶射におけるパラメータは、超音速アーク溶射装置の溶射電圧２５～３０Ｖ、超音速アーク溶射装置の溶射電流１５０～１８０Ａ、超音速アーク溶射装置の溶射気圧０．７～１．２ＭＰａ、超音速アーク溶射装置の溶射距離１８０～２２０ｍｍ、超音速アーク溶射装置のワイヤー送給速度７８～８５ｃｍ／ｍｉｎ、溶射ガンの移動速度１２～１８ｍｍ／ｓ、溶射厚さ１．５ｍｍ～２．５ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の低炭素鋼表面の緻密な耐摩耗コーティングの製造方法。

【請求項8】

前記非溶極式タングステンアルゴンアークマシンの再溶融におけるパラメータは、再溶融電流１００～１５０Ａ、再溶融電圧１８～２４Ｖ、再溶融速度１００～１５０ｍｍ／ｍｉｎ、アルゴンガス流量８～１２Ｌ／ｍｉｎであることを特徴とする請求項１に記載の低炭素鋼表面の緻密な耐摩耗コーティングの製造方法。

【請求項9】

前記ボールミル混合の時間は５ｈであり、前記乾燥の温度は１３０℃であり、前記乾燥の時間は１．５ｈであることを特徴とする請求項２に記載の低炭素鋼表面の緻密な耐摩耗コーティングの製造方法。

【請求項10】

前記充填粉末と前記Ｕ字型の鋼帯溝の重量比は０．５：１であることを特徴とする請求項４に記載の低炭素鋼表面の緻密な耐摩耗コーティングの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、金属表面コーティングの技術分野に関し、特に低炭素鋼表面の緻密な耐摩耗コーティングの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

摩耗と腐食は金属材料の故障の主な形態であり、特に、使用条件下での様々なエンジンの歯車、シリンダライナ、クランク軸等の機械部品の破壊は、いずれも部品の表面に発生し、その表面の耐摩耗性、耐腐食性、耐高温酸化性は、機械の耐用年数を決定する重要な要因である。したがって、先進的な表面強化技術を用いて、一般的な材料の表面に必要な耐摩耗コーティングを製造することは、金属材料の表面の摩耗を防止する効果的な方法であり、この方法は部品の耐用年数を大幅に延ばすとともに、材料及びエネルギーを節約できる。

【0003】

溶射技術は、現在一般的な表面修復・保護技術の１つであり、それは生産効率が高く、操作しやすく、経済効率が高く、材料利用率が高い等の利点を有する。溶射技術には多くの種類があり、そのうち超音速アーク溶射は溶射の典型的な技術の１つである。超音速溶射コーティングはより高い耐摩耗性を得ることができるが、溶射コーティングには空隙、割れ、コーティングの厚さが小さく、基材との結合が悪い等の欠陥があり、溶射コーティングの緻密性が低くなり、過酷な環境（例えば高応力、高温及びサイクル疲労）下で割れ又は剥離が発生する可能性があり、その適用範囲が制限される。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明は、従来技術における超音速溶射で製造された耐摩耗コーティングの緻密性が低いという問題を解決するために、低炭素鋼表面の緻密な耐摩耗コーティングの製造方法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】

【0005】

上記目的を達成するために、本発明は以下の解決手段を提供する。

【0006】

低炭素鋼表面の緻密な耐摩耗コーティングの製造方法であって、
Ｓｉが８．５～１０．５ｗｔ．％、Ｗが６．５～８．５ｗｔ．％、Ｔｉが４．５～７．５ｗｔ．％、Ａｌが２．５～４．５ｗｔ．％、Ｃｒが１２～２０ｗｔ．％、Ｎｉが５．５～１０．５ｗｔ．％、Ｌａが１～２ｗｔ．％及び残部がＦｅである所定の配合比率で、Ｓｉ、Ｗ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｌａ及びＦｅの元素粉末を秤量することと、
秤量した粉末をボールミルでボールミル混合し、均一に混合した後、乾燥させ、充填粉末を得ることと、
前記充填粉末を冷間圧延鋼帯で製造されたＵ字型の鋼帯溝内に配置することと、
充填粉末が配置されたＵ字型の鋼帯溝の開口端を閉じ、閉じたＵ字型の鋼帯溝を伸線機で伸線し、所定の直径のコアードワイヤーを得ることと、
コーティング対象の低炭素鋼表面の錆の汚れを除去し、除染されたコーティング対象の低炭素鋼を得ることと、
超音速アーク溶射装置を用いて、前記コアードワイヤーを前記除染されたコーティング対象の低炭素鋼表面に溶射してコーティングを形成することと、
非溶極式タングステンアルゴンアークマシンを用いて、前記コーティングを再溶融し、緻密な耐摩耗コーティングを得ることとを含む。

【0007】

任意選択的に、前記ボールミル混合の時間は４～６ｈであり、前記乾燥の温度は１２０～１５０℃であり、前記乾燥の時間は１～２ｈである。

【0008】

任意選択的に、前記ボールミルは遊星ボールミルである。

【0009】

任意選択的に、前記充填粉末と前記Ｕ字型の鋼帯溝の重量比は（０．４～０．６）：１である。

【0010】

任意選択的に、前記伸線機の伸線速度は１６０～２２０ｍｍ／ｓであり、前記コアードワイヤーの所定の直径は２ｍｍである。

【0011】

任意選択的に、前記コーティング対象の低炭素鋼表面の錆の汚れを除去し、除染されたコーティング対象の低炭素鋼を得ることは、具体的には、
１４～２５メッシュのブラウン溶融アルミナで０．７ＭＰａの気圧下でサンドブラストして、コーティング対象の低炭素鋼表面の錆の汚れを除去し、除染されたコーティング対象の低炭素鋼を得ることを含む。

【0012】

任意選択的に、前記超音速アーク溶射装置の溶射におけるパラメータは、超音速アーク溶射装置の溶射電圧２５～３０Ｖ、超音速アーク溶射装置の溶射電流１５０～１８０Ａ、超音速アーク溶射装置の溶射気圧０．７～１．２ＭＰａ、超音速アーク溶射装置の溶射距離１８０～２２０ｍｍ、超音速アーク溶射装置のワイヤー送給速度７８～８５ｃｍ／ｍｉｎ、溶射ガンの移動速度１２～１８ｍｍ／ｓ、溶射厚さ１．５ｍｍ～２．５ｍｍである。

【0013】

任意選択的に、前記非溶極式タングステンアルゴンアークマシンの再溶融におけるパラメータは、再溶融電流１００～１５０Ａ、再溶融電圧１８～２４Ｖ、再溶融速度１００～１５０ｍｍ／ｍｉｎ、アルゴンガス流量８～１２Ｌ／ｍｉｎである。

【0014】

任意選択的に、前記ボールミル混合の時間は５ｈであり、前記乾燥の温度は１３０℃であり、前記乾燥の時間は１．５ｈであることを特徴とする。

【0015】

任意選択的に、前記充填粉末と前記Ｕ字型の鋼帯溝の重量比は０．５：１であることを特徴とする。

【発明の効果】

【0016】

本発明が提供する具体的な実施例によれば、本発明は以下の技術的効果を開示する。
本発明は、低炭素鋼表面の緻密な耐摩耗コーティングの製造方法を提供し、元素粉末を所定の配合比率で秤量し、秤量した粉末をボールミル混合し、乾燥させ、次にＵ字型の鋼帯溝に入れ、伸線機を用いてコアードワイヤーに伸線し、超音速アーク溶射装置を用いて、製造されたコアードワイヤーを処理された低炭素鋼表面に溶射して溶射コーティングを形成し、最後に溶射コーティングをアルゴンアーク再溶融により再溶融して、緻密な耐摩耗コーティングを得る。本発明は、製造方法が簡単であり、製造された緻密な耐摩耗コーティングは一定の厚さ及び緻密な構造を有し、自動化生産を実現でき、かつコストが低く、超音速溶射による耐摩耗コーティングの製造に新しいアプローチを提供する。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の実施例１が提供する低炭素鋼表面の緻密な耐摩耗コーティングの製造方法のフローチャートである。

【図2】本発明の実施例２が提供する製造された緻密な耐摩耗コーティングの金属顕微鏡写真である。

【図3】本発明の実施例３が提供する製造された緻密な耐摩耗コーティングの金属顕微鏡写真である。

【図4】本発明の実施例３が提供する製造された緻密な耐摩耗コーティングの微小硬度図である。

【図5】本発明の実施例３が提供する製造された緻密な耐摩耗コーティングの相対耐摩耗性図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

本発明の実施例又は従来技術の技術的解決手段をより明確に説明するために、以下、実施例で使用する必要のある図面を簡単に説明し、明らかに、以下の説明における図面は本発明の一部の実施例に過ぎず、当業者にとって、創造的な労働を要することなく、これらの図面に基づいて他の図面を取得することができる。

【0019】

以下、本発明の実施例における図面を参照して、本発明の実施例における技術的解決手段を明確かつ完全に説明し、明らかに、説明した実施例は本発明の一部の実施例に過ぎず、全ての実施例ではない。本発明の実施例に基づいて、当業者が創造的な労働を要さずに取得した全ての他の実施例は、いずれも本発明の技術的範囲に属する。

【0020】

本発明は、従来技術における超音速溶射で製造された耐摩耗コーティングの緻密性が低いという問題を解決するために、低炭素鋼表面の緻密な耐摩耗コーティングの製造方法を提供することを目的とする。

【0021】

本発明の上記目的、特徴及び利点をより明らかで分かりやすくするために、以下、図面及び具体的な実施形態を参照して、本発明をさらに詳しく説明する。

【0022】

実施例１

【0023】

図１は、本発明の実施例１が提供する低炭素鋼表面の緻密な耐摩耗コーティングの製造方法のフローチャートである。図１に示すように、本発明の低炭素鋼表面の緻密な耐摩耗コーティングの製造方法は、Ｓ１０１～Ｓ１０７を含む。

【0024】

Ｓ１０１：Ｓｉが８．５～１０．５ｗｔ．％、Ｗが６．５～８．５ｗｔ．％、Ｔｉが４．５～７．５ｗｔ．％、Ａｌが２．５～４．５ｗｔ．％、Ｃｒが１２～２０ｗｔ．％、Ｎｉが５．５～１０．５ｗｔ．％、Ｌａが１～２ｗｔ．％、残部がＦｅである所定の配合比率で、Ｓｉ、Ｗ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｌａ及びＦｅの元素粉末を秤量する。

【0025】

Ｓ１０２：秤量した粉末をボールミルでボールミル混合し、均一に混合した後、乾燥させ、充填粉末を得る。具体的には、秤量した粉末を遊星ボールミルに入れ、室温で４～６ｈボールミル混合し、均一に混合した後、温度１２０～１５０℃で１～２ｈ乾燥させ、充填粉末を得る。

【0026】

Ｓ１０３：前記充填粉末を冷間圧延鋼帯で製造されたＵ字型の鋼帯溝内に配置する。具体的には、冷間圧延鋼帯をコアードワイヤーの被覆層として選択し、充填粉末をＵ字型の鋼帯溝に加え、前記充填粉末と前記Ｕ字型の鋼帯溝の重量比は（０．４～０．６）：１である。

【0027】

Ｓ１０４：充填粉末が配置されたＵ字型の鋼帯溝の開口端を閉じ、閉じたＵ字型の鋼帯溝を伸線機で伸線し、所定の直径のコアードワイヤーを得る。具体的には、充填粉末が被覆されたＵ字型の鋼帯溝を閉じ、伸線機で伸線ダイスを通じてそれを１６０～２２０ｍｍ／ｓの速度で管状の溶接ワイヤーに伸線し、所定の直径２．０ｍｍのコアードワイヤーを得る。

【0028】

Ｓ１０５：コーティング対象の低炭素鋼表面の錆の汚れを除去し、除染されたコーティング対象の低炭素鋼を得る。具体的には、１４～２５メッシュのブラウン溶融アルミナで０．７ＭＰａの気圧下でサンドブラストして、コーティング対象の低炭素鋼表面の錆の汚れを除去し、除染されたコーティング対象の低炭素鋼を得る。

【0029】

Ｓ１０６：超音速アーク溶射装置を用いて、前記コアードワイヤーを前記除染されたコーティング対象の低炭素鋼表面に溶射してコーティングを形成する。

【0030】

具体的には、超音速アーク溶射装置を用いて、製造されたコアードワイヤーを処理された低炭素鋼表面に溶射してコーティングを形成する。ここで、溶射プロセスのパラメータは、超音速アーク溶射装置の溶射電圧２５～３０Ｖ、超音速アーク溶射装置の溶射電流１５０～１８０Ａ、超音速アーク溶射装置の溶射気圧０．７～１．２ＭＰａ、超音速アーク溶射装置の溶射距離１８０～２２０ｍｍ、超音速アーク溶射装置のワイヤー送給速度７８～８５ｃｍ／ｍｉｎ、溶射ガンの移動速度１２～１８ｍｍ／ｓ、溶射厚さ１．５ｍｍ～２．５ｍｍである。

【0031】

Ｓ１０７：非溶極式タングステンアルゴンアークマシンを用いて、前記コーティングを再溶融し、耐摩耗コーティングを得る。具体的には、非溶極式タングステンアルゴンアークマシンを用いて、溶射されたコーティングを再溶融し、耐摩耗コーティングを得る。ここで、アルゴンアーク再溶融のプロセスパラメータは、再溶融電流１００～１５０Ａ、再溶融電圧１８～２４Ｖ、再溶融速度１００～１５０ｍｍ／ｍｉｎ、アルゴンガス流量８～１２Ｌ／ｍｉｎである。

【0032】

好ましくは、前記ボールミル混合の時間は５ｈであり、前記乾燥の温度は１３０℃であり、前記乾燥の時間は１．５ｈである。

【0033】

好ましくは、前記充填粉末と前記Ｕ字型の鋼帯溝の重量比は０．５：１である。

【0034】

好ましくは、前記伸線機の伸線速度は２００ｍｍ／ｓである。

【0035】

好ましくは、前記超音速アーク溶射装置の溶射におけるパラメータは、超音速アーク溶射装置の溶射電圧２８Ｖ、超音速アーク溶射装置の溶射電流１６０Ａ、超音速アーク溶射装置の溶射気圧１．０ＭＰａ、超音速アーク溶射装置の溶射距離１９０ｍｍ、超音速アーク溶射装置のワイヤー送給速度８０ｃｍ／ｍｉｎ、溶射ガンの移動速度１５ｍｍ／ｓである。

【0036】

好ましくは、前記非溶極式タングステンアルゴンアークマシンの再溶融におけるパラメータは、再溶融電流１２０Ａ、再溶融電圧２０Ｖ、再溶融速度１２０ｍｍ／ｍｉｎ、アルゴンガス流量１０Ｌ／ｍｉｎである。

【0037】

実施例２

【0038】

本発明の上記目的を達成するために、本発明は実施例２を提供し、本実施例における低炭素鋼表面の緻密な耐摩耗コーティングの製造方法では、低炭素鋼はＱ２３５鋼である。製造方法は、コアードワイヤーの製造及び耐摩耗コーティングの製造を含み、前記コアードワイヤーを炭素鋼表面に溶射した後、アルゴンアーク再溶融を行う。前記コアードワイヤーは充填粉末及びＵ字型の鋼帯溝で製造され、前記充填粉末の成分の重量パーセントは、９．５ｗｔ．％のＳｉ、７ｗｔ．％のＷ、５．５ｗｔ．％のＴｉ、３ｗｔ．％のＡｌ、１５ｗｔ．％のＣｒ、７．５ｗｔ．％のＮｉ、１ｗｔ．％のＬａ、残部のＦｅであり、コアードワイヤーの直径は２．０ｍｍであり、充填率は４２％である。

【0039】

本発明の低炭素鋼表面の緻密な耐摩耗コーティングの製造方法は、ステップ２０１～ステップ２０６を含む。

【0040】

ステップ２０１：粉末を上記配合比率で秤量し、秤量した粉末を遊星ボールミルに入れて、室温で５ｈボールミル混合し、ボールミルした混合粉末を１３０℃で１．５ｈ保温し、充填粉末を得る。

【0041】

ステップ２０２：冷間圧延鋼帯をコアードワイヤーの被覆層として選択し、充填粉末をＵ字型の鋼帯溝に加え、前記充填粉末とＵ字型の鋼帯溝の重量比は０．５：１である。

【0042】

ステップ２０３：充填粉末が被覆されたＵ字型の溝を閉じた後、伸線機で伸線ダイスを通じてそれを１６０～２２０ｍｍ／ｓの速度で管状の溶接ワイヤーに伸線し、直径２．０ｍｍのコアードワイヤーを得る。

【0043】

ステップ２０４：Ｑ２３５鋼の表面を１４～２５メッシュのブラウン溶融アルミナで気圧０．７ＭＰａ下でサンドブラストし、表面の錆の汚れを除去する。

【0044】

ステップ２０５：製造されたコアードワイヤーを超音速アーク溶射装置を用いて、処理されたＱ２３５鋼の表面に溶射してコーティングを形成する。ここで、溶射プロセスのパラメータは、溶射電流１６０Ａ、溶射電圧２８Ｖ、溶射気圧１．０ＭＰａ、溶射距離１９０ｍｍ、ワイヤー送給速度８０ｃｍ／ｍｉｎ、溶射ガンの移動速度１５ｍｍ／ｓ、溶射厚さ２ｍｍである。

【0045】

ステップ２０６：溶射したコーティングを非溶極式タングステンアルゴンアークマシンで再溶融し、緻密な耐摩耗コーティングを得る。ここで、アルゴンアーク再溶融のプロセスパラメータは、再溶融電流１２０Ａ、再溶融電圧２０Ｖ、再溶融速度１２０ｍｍ／ｍｉｎ、アルゴンガス流量１０Ｌ／ｍｉｎである。

【0046】

Ａｘｉｏ Ｌａｂ．Ａｌ分析グレードの正立材料顕微鏡を用いて、本実施例における緻密な耐摩耗コーティングの断面形状を分析し、結果を図２に示す。本発明の実施例で製造した緻密な耐摩耗コーティングは、基材との金属結合が良好であり、気孔等の欠陥が発生せず、組織がデンドライト状に均一に分布している。

【0047】

実施例３

【0048】

本発明の上記目的を達成するために、本発明は実施例３を提供し、本実施例における低炭素鋼表面の緻密な耐摩耗コーティングの製造方法では、低炭素鋼はＱ２３５鋼である。製造方法は、コアードワイヤーの製造及び耐摩耗コーティングの製造を含み、前記コアードワイヤーを炭素鋼表面に溶射した後、アルゴンアーク再溶融を行う。前記コアードワイヤーは充填粉末及びＵ字型の鋼帯溝で製造され、前記コアードワイヤーの成分の重量パーセントは、９．５ｗｔ．％のＳｉ、７．５ｗｔ．％のＷ、６．５ｗｔ．％のＴｉ、３ｗｔ．％のＡｌ、１８ｗｔ．％のＣｒ、８ｗｔ．％のＮｉ、１．５ｗｔ．％のＬａ、残部のＦｅであり、コアードワイヤーの直径は２．０ｍｍであり、充填率は４２％である。

【0049】

本発明の低炭素鋼表面の緻密な耐摩耗コーティングの製造方法は、ステップ３０１～ステップ３０６を含む。

【0050】

ステップ３０１：粉末を上記配合比率で秤量し、秤量した粉末を遊星ボールミルに入れて、室温で５ｈボールミル混合し、ボールミルした混合粉末を１３０℃で１．５ｈ保温し、充填粉末を得る。

【0051】

ステップ３０２：冷間圧延鋼帯をコアードワイヤーの被覆層として選択し、充填粉末をＵ字型の鋼帯溝に加え、前記充填粉末と前記Ｕ字型の鋼帯溝の重量比は０．５：１である。

【0052】

ステップ３０３：充填粉末が被覆されたＵ字型の溝を閉じた後、伸線機で伸線ダイスを通じてそれを１６０～２２０ｍｍ／ｓの速度で管状の溶接ワイヤーに伸線し、直径２．０ｍｍのコアードワイヤーを得る。

【0053】

ステップ３０４：Ｑ２３５鋼の表面を１４～２５メッシュのブラウン溶融アルミナで気圧０．７ＭＰａ下でサンドブラストし、表面の錆の汚れを除去する。

【0054】

ステップ３０５：製造されたコアードワイヤーを超音速アーク溶射装置を用いて、処理されたＱ２３５鋼の表面に溶射してコーティングを形成する。ここで、溶射プロセスのパラメータは、溶射電流１６０Ａ、溶射電圧２８Ｖ、溶射気圧１．０ＭＰａ、溶射距離１９０ｍｍ、ワイヤー送給速度８０ｃｍ／ｍｉｎ、溶射ガンの移動速度１５ｍｍ／ｓ、溶射厚さ２ｍｍである。

【0055】

ステップ３０６：溶射したコーティングを非溶極式タングステンアルゴンアークマシンで再溶融し、緻密な耐摩耗コーティングを得る。ここで、アルゴンアーク再溶融のプロセスパラメータは、再溶融電流１２０Ａ、再溶融電圧２０Ｖ、再溶融速度１２０ｍｍ／ｍｉｎ、アルゴンガス流量１０Ｌ／ｍｉｎである。

【0056】

Ａｘｉｏ Ｌａｂ．Ａｌ分析グレードの正立材料顕微鏡を用いて、本実施例における緻密な耐摩耗コーティングの断面形状を分析し、結果を図３に示す。本発明の実施例で製造した緻密な耐摩耗コーティングは、基材との金属結合が良好であり、気孔等の欠陥が発生せず、組織がデンドライト状に均一に分布している。

【0057】

ＨＶＳＴ－１０００型ビッカース硬度計を用いて、本実施例における緻密な耐摩耗コーティングの硬度を測定し、測定結果は、超音速溶射コーティングの硬度が５１５ＨＶであり、アルゴンアーク再溶融処理後のコーティングの硬度が８４８ＨＶ～８９２ＨＶであり、図４に示すように、アルゴンアーク再溶融処理後のコーティングの硬度が１．６～１．７倍向上することが分かった。

【0058】

ＭＭＳ－２Ａ型摩擦摩耗試験機を用いて、本実施例における緻密な耐摩耗コーティングの摩擦摩耗に対して摩耗試験を行い、試験結果は、図５に示すように、アルゴンアーク再溶融後の相対耐摩耗性が基材Ｑ２３５鋼より７倍向上し、超音速アーク溶射コーティングの耐摩耗性より３倍向上した。

【0059】

以上の分析結果から、超音波アーク溶射技術とアルゴンアーク再溶融を組み合わせて製造された緻密な耐摩耗コーティングは、結合強度が高く、組織が緻密で、汚染がなく及び生産効率が高いという利点を有することを示している。また、粉末コストが低いため、製造された緻密な耐摩耗コーティングのコストが低い。

【0060】

超音速溶射で製造された耐摩耗コーティングの非緻密性、薄厚及び高空隙率等の問題を解決するために、本発明は低炭素鋼表面の緻密な耐摩耗コーティングの製造方法を提供し、超音速アーク溶射とアルゴンアーク再溶融を組み合わせた方法を用い、この方法により、高緻密性及び高硬度のコーティングが得られ、コーティングの耐摩耗環境での適用が促進される。

【0061】

本明細書の各実施例は漸進的に説明され、各実施例は他の実施例との相違点を重点的に説明し、各実施例の間の同じ又は類似する部分は互いに参照すればよい。

【0062】

本明細書では、具体的な例を用いて本発明の原理及び実施形態を説明したが、以上の実施例の説明は本発明の方法及びその核心思想を理解するのを助けるためのものに過ぎない。また、当業者であれば、本発明の思想に基づいて、具体的な実施形態及び応用範囲のいずれも変化できる。要約すると、本明細書の内容は本発明を限定するものとして理解されるべきではない。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】