Ni-Fe基合金粉末、及使用该Ni-Fe基合金粉末的合金被膜的制造方法技术

提供即使在腐蚀与磨损同时起作用的环境中也具有优异的环境耐性的合金粉末及使用该粉末的合金被膜。Ni

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】Ni
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Fe基合金粉末、及使用该Ni
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Fe基合金粉末的合金被膜的制造方法


[0001]本专利技术涉及Ni
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Fe基合金粉末以及使用该Ni
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Fe基合金粉末的合金被膜的制造方法，特别涉及能够形成在腐蚀及腐蚀磨损会成为问题的高温环境下环境耐性优异的合金被膜的Ni
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Fe基合金粉末及使用该Ni
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Fe基合金粉末的合金被膜的制造方法。

技术介绍

[0002]在焚烧废弃物、生物质等的焚烧炉内，因为燃料中所包含的氯而形成严苛的高温腐蚀环境。特别是在温度低于气氛温度的热交换器表面，气氛中所含的氯化物浓缩堆积于其上，因此发生剧烈的腐蚀。此外，流化床锅炉的情况中，除了腐蚀以外，亦存在因床料带来的磨损发生作用而发生急剧减薄的情况。目前系装设保护器作为对该等情况的减薄对策。装设保护器虽是有效的，但在热交换器中，将导致导热效率降低。因此，作为减薄对策，大多使用喷镀、堆焊(overlaying)等表面处理。
[0003]作为喷镀被膜一般性课题，可举出在被膜中形成气孔以及与基材的密合力弱等。对于使喷镀时的粒子速度高速化的HVOF(High Velocity Oxygen Fuel(超音速火焰喷涂))喷镀等而言，与等离子体喷镀相比，可使被膜的气孔率降低。然而，并无法使气孔完全消失，另外，与基材也仅仅是物理性接合，接合力弱。因此，使用自熔合金喷镀法，其中，通过在喷镀后使被膜再熔融，能够与基材之间形成冶金学反应层、使喷镀被膜中的气孔消失，显著提高喷镀被膜的特性。已知的是，自熔合金喷镀中，通过再熔融处理而使得被膜中的气孔减少，可抑制腐蚀性物质的侵入，因此能够赋予优异的耐腐蚀性。然而，可用于自熔合金喷镀的自熔合金粉末的组成是受限制的。对于自熔合金，要求其熔点在1,000℃以下，且在液相线与固相线之间温度范围较宽。若熔点过高，则不仅变得难以熔融，亦会有可能因温度上升至熔融温度而对母材产生热影响。另一方面，若温度范围狭窄，再熔融处理时难以控制温度，无法形成优质的被膜。
[0004]作为自熔合金粉末，最常使用的是JIS H8303：2010中规定的SFNi4(2.14A NiCrCuMoBSi 6915 3 3A)。SFNi4为Cr：12wt％～17wt％、Mo：4wt％以下、Si：3.5wt％～5.0wt％、Fe：5wt％以下、C：0.4wt％～0.9wt％、B：2.5wt％～4.0wt％、Co：1wt％以下、Cu：4wt％以下、余量为Ni的Ni
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Cr合金，其在广泛的环境中具有耐腐蚀性，并且在HRC中具有50～60的高硬度，因此为耐腐蚀性及耐磨损性优异的合金。SFNi4的施工性(再熔融处理)也优异，因此在广泛的领域中进行使用。另外，针对特定用途，还提出了将SFNi4改良而得的合金等。
[0005]例如，提出了一种抑制了再熔融处理时的流动性的Ni基自熔性合金粉末及具有利用喷镀法使该Ni基自熔性合金粉末成膜的被膜之耐腐蚀性及/或耐磨损性优异的零件，该Ni基自熔性合金粉末含有：Cr：10wt％～16.5wt％、Mo：4.0wt％以下、Si：3.0wt％～5.0wt％、Fe：15.0wt％以下、C：0.01wt％～0.9wt％、B：2.0wt％～4.0wt％、Cu：3.0wt％以下、O：50ppm～500ppm，余量为Ni及不可避免的杂质，且满足Si/B：1.2～1.7(专利文献1)。
[0006]另外，提出了一种Ni基自熔性合金粉末，其含有Cr：12wt％～17wt％、Mo：3wt％～8wt％、Si：3.5wt％～5.0wt％、Fe：5.0wt％以下、C：0.4wt％～0.9wt％、B：2.5wt％～4.0wt％、Cu：4.0wt％以下、O：200ppm以下、余量为Ni及不可避免的杂质，且满足0ppm≧
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20Mo％+100(专利文献2)。
[0007]此外，提出了一种喷镀用Ni基自熔合金粉末，其含有Cr：30.0wt％～42.0wt％、Mo：0.5wt％～2.0wt％、Si：2.0wt％～4.0wt％、Fe：5.0wt％以下、C：2.5wt％～4.5wt％、B：1.5wt％～4.0wt％，余量为Ni及不可避免的杂质(专利文献3)。还公开了该喷镀用Ni基自熔合金粉末是由雾化法制作，且在粒子内部均匀地析出粒径为5μm以下的碳化铬，高温侵蚀性得到提高。
[0008]另外，提出了一种热交换用耐腐蚀
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耐磨损性导热管，其中，在铁基金属管的外表面形成有保护被膜，该保护被膜由下述Ni基自熔性合金形成，该Ni基自熔性合金包含Cr：12wt％～17wt％、Mo：4wt％以下、Si：3.5wt％～5.0wt％、Fe：5.0wt％以下、C：0.4wt％～0.9wt％、B：2.5wt％～4.5wt％、Cu：4.0wt％以下(专利文献4)。
[0009]但是，对于以往的Ni基自熔合金而言，对于同时发生腐蚀与磨损的侵蚀
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腐蚀，并不能说是具有充分的环境耐性，另外，具有由于大量包含昂贵的Ni而使得材料成本变高这样的缺点。
[0010]另一方面，以廉价的Fe作为主成分的情况下，已知因为合金的熔点上升而导致再熔融处理变得困难，JIS标准中亦不存在以Fe为基底(base)的自熔合金，Fe基合金一般作为堆焊使用。对于堆焊而言，施工时的热输入量大，对基材的热影响大，存在发生变形等的情况。
[0011]作为Fe基堆焊用合金，已提出有一种低碳
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高硅
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高铬
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硼
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铌系的铁基耐腐蚀耐磨损性合金，其含有Cr：15～31wt％、Mo：10wt％以下、Si：2.5～4.5wt％、C：0.5～2.0wt％、B：0.5～3.5wt％、Mn：10wt％以下、Cu：7wt％以下、Ni：16wt％以下、Nb+V：8wt％以下，余量为铁及不可避免的杂质，Cr与(Si
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B)的配合比率满足特定的关系式(专利文献5)。该合金之特征在于，通过使碳化物析出而提高硬度并提高耐磨损性，同时，通过母材中的Cr发挥耐腐蚀性，使得耐磨损性与耐腐蚀性两者皆优异。另外，特征还在于，因仅含少量的Ni而材料费比Ni基合金更便宜。然而，已确认在如垃圾焚烧炉那样的含Cl的高温环境中，Ni有助于提高耐腐蚀性，考虑到已提出了可期待HR11N(28.5Cr
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40Ni
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1Mo
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0.15N)在附着有含氯化物/硫酸盐的熔融性燃烧熔渣这种激烈的高温腐蚀环境中发挥耐腐蚀性能(非专利文献1)，则可预想仅含少量Ni的专利文献5的合金在含Cl的高温环境下的耐腐蚀性并不充分。实际上，对于专利文献5中所示的合金而言，评价了在水溶液中的耐腐蚀性，但并未显示在含Cl的高温环境下的耐腐蚀性数据，认为在这种高温下的耐腐蚀性并不充分。
[0012]另外，对于针对耐腐蚀性与耐磨损性而提及的合金而言，几乎均为声称耐本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.Ni
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Fe基合金粉末，其特征在于，包含15质量％以上且35质量％以下的Cr、10质量％以上且50质量％以下的Fe、0质量％以上且5质量％以下的Mo、0.3质量％以上且2质量％以下的Si、0.3质量％以上且0.9质量％以下的C、4质量％以上且7质量％以下的B，余量为Ni及不可避免的杂质。2.合金被膜的制造方法，其特征在于，在将Ni
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Fe基合金粉末进行喷镀而形成合金被膜后，对所述合金被膜进行再熔融处理使其与基材进行冶金学结合，使合金被膜中的气孔率降低，所述Ni<...

【专利技术属性】
技术研发人员：野口学，石川荣司，田中瑛智，林重成，古吟孝，高崎伸公，奥津贤一郎，金泽昌哉，宫腰康树，高桥英德，米田铃枝，斋藤隆之，
申请(专利权)人：荏原环境工程株式会社第一高周波工业株式会社，
类型：发明
国别省市：