JPH01272782A - 炭化タングステン―コバルト溶射層被覆物品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、様々の基材に対する改善された炭化タングス
テン−コバルトコーティングに関係し、本発明被覆物品
は市販の炭化タングステン−コバルトコーティングで被
覆された類似の物品を上回る改善された疲労特性を示す
。

良米且韮 様々の組成のコーティングを生成するのに産業界では爆
発銃（ｄｅｔｏｎａｔｉｎｇ　ｇｕｎ；　Ｄ−銃と呼ば
れる）を使用する爆発法による火炎ブレーティングが四
半世紀以上にわたって使用されてきた。基本的に、爆発
銃は約１インチの小さな内径を有する流体冷却バレルか
ら成る。一般に、酸素及びアセチレン混合物が粉末状と
したコーティング材料と共に銃内に給送される。酸素−
アセチレン燃料ガス混合物が着火されて爆発波を発生し
、これが銃バレルに沿って伝旙し、それに際してコーテ
ィング材料が加熱されそして銃外へ被覆されるべき物品
上へと推進される。米国特許第２．７１４．５６３号は
火炎被覆のために爆発波を使用する方法及び装置を開示
している。

一般に、爆発銃内において燃料ガス混合物が着火される
とき、爆発波が発生し、それに際して粉末状のコーティ
ング材料が約２４００　ｆｔ／秒間で加速されそしてそ
の融点を超える温度にまで加熱される。コーティング材
料が爆発銃のバレルから噴射された後、窒素の脈動流れ
がバレルを掃気する。このサイクルが一般に、１秒間に
４〜８回繰り返される。爆発コーティングの制御は、主
に酸素対アセチレンの爆発混合物を変えることにより得
られる。

炭化タングステン−コバルト基コーティングを製造する
ような幾つかの用途において、酸素−アセチレン燃料混
合物を窒素やアルゴンのような不活性ガス希釈すること
により改善されたコーティングが得られることが見出さ
れていた。気体希釈剤は、それが爆発反応に関与しない
から火炎温度を減少する或いは減少する傾向があること
が見出された。米国特許２．９７２．５５０号は、爆発
被覆プロセスが一層多（の種類数のコーティング組成物
を使用して為しつるようにまた得られるコーティングを
基礎とした新規なまた一層広く有用な用途が開拓される
ように、酸素−アセチレン燃料混合物を希釈するプロセ
スを開示した。

一般に、アセチレンは、それが他の種の飽和或いは非飽
和炭化水素気体から得られるよりも大きな温度及び圧力
を発生するから、可燃性気体として使用されてきた。し
かし、幾つかのコーティング用途に対しては、約１：１
原子比の酸素対炭素の酸素−アセチレン混合物の燃焼温
度は所望よりはるかに高い燃焼生成物をもたらす。上述
したように、酸素−アセチレン燃料気体の燃焼の高温を
補償するための一般的方法は、燃料気体混合物を窒素や
アルゴンのような不活性ガスで希釈することである。こ
の希釈は燃焼温度を低減するけれども、それはまた燃焼
反応のピーク圧力の減少を随伴する結果を招く。このピ
ーク圧力の減少はバレルから基材上に推進されるコーテ
ィング材料の速度の減少をもたらす。酸素−アセチレン
燃料混合物に対する希釈用不活性気体の増大に伴って、
燃焼反応のピーク圧力は燃焼温度の場合よりも一層急速
に減少することが見出された。

１９８７年１０月２１日付けで出願された米国特許出願
番号第１１０．８４１号において、爆発手段を使用する
火炎ブレーティング用の装置と共に使用するための新規
な燃料−酸化体温合物が開示されている。詳しくは、こ
れは、爆発銃用途において使用のための燃料−酸化体温
合物が（ａ）酸化体及び （ｂ）飽和及び非飽和炭化水素の群から選択される少な
くとも２種の可燃性気体の燃料混合物を含むべきことを
開示する。

この発明はまた、爆発銃を使用しての火炎ブレーティン
グ方法の改善にも関係し、これは、所望される燃料及び
酸化体気体を爆発銃中に導入して爆発性混合物を形成す
る段階と、粉状化コーティング材料を銃内の爆発性混合
物中に導入する段階と、燃料−酸化体温合物を爆発せし
めてコーティング材料を被覆されるべき物品上に衝突せ
しめる段階とを包含し、その改善点は飽和及び非飽和炭
化水素の群から選択される少なくとも２種の可燃性気体
の燃料混合物及び酸化体から成る爆発性燃料−酸化体温
合物を使用することからなる。爆発銃は、粉状化コーテ
ィング材料がバレルに導入されている間に、爆発性燃料
−酸化体温合物が混合及び着火室に導入されつるよう混
合室とバレル部分とから構成しうる。燃料−酸化体温合
物の着火は爆発波を発生し、これが銃バレルに沿って伝
線し、それに際してコーティング材料が加熱されそして
銃から外へ被覆されるべき物品上へと推進される。開示
される酸化体は、酸素、亜酸化窒素及びその混合物並び
に類似物から選択される。他方燃焼性燃料混合物は、ア
セチレン（ＣａＨｚ）　、プロピレン（Ｃ，Ｈ，）　、
メタン（ＣＨ，）　、エチレン（Ｃ。

Ｈ４）、メチルアセチレン（Ｃ，Ｈ，）　、プロパン（
Ｃ。

Ｈ８）、エタン（Ｃ，Ｈ，）　、ブタジェン（Ｃ４Ｈ，
）　、ブチレン（ｃ４ｏｓ）　、ブタン（Ｃ４）１．。

）、シクロプロパン（ＣｓＨａ）　、プロパジエン（Ｃ
，Ｈ４）　、シクロブタン（Ｃ４Ｈ，）及びエチレンオ
キシド（ｃｉＨ４０）から成る群から選択される少なく
とも２種の気体である。挙げられる好ましい燃料混合物
はアセチレン気体とプロピレンのような少なくとも一種
の他の燃焼性気体である。

プラズマ被覆トーチもまた適当な基材上に様々の組成の
コーティングを生成するためのまた別の手段である。爆
発銃プロセスと同じく、プラズマ被覆技術は、コーティ
ング粉末をその融点近（或いはそれを超えて加熱しそし
てプラズマ気体流れにより加速して被覆されるべき基材
に衝突せしめる照準線プロセスである。衝突に際して、
加速粉末は薄いレンズ状粒子或いはスプラットが重なり
合って成る多数の層から成るコーティングを形成する。

この方法もまた炭化タングステン−コバルト基コーティ
ングを生成するのに適当である。

免胛茫　゛しよ　とする＝８ 上記方法から良好な炭化タングステン−コバルト基コー
ティングが得られたが、それらが周期的な負荷の下に置
かれるときどのような挙動を示すかは今まで明らかでな
かった。被覆物品は周期的な負荷の下に置かれるとき疲
労と呼ばれる現象に由り破断する可能性があることが見
出された。疲労は、材料がその引張強さより小さな最大
値を有する応力において周期的負荷を受けるとき、材料
中で起こる漸次的な破壊現象である。疲労は一般に充分
な数の周期的負荷の後破断或いは破壊を招く。疲労は材
料を予測されるより早期に及び／或いは予想より低い負
荷で破壊せしめるから、その結果として材料は同一負荷
の材料の有用寿命を短縮するか或いは同一寿命に対する
許容負荷を低減せしめる。

本発明の課題は、良好な疲労特性を有する炭化タングス
テン−コバルト基コーティング被覆物品を開発すること
である。

；６を　２するための 本発明者は、炭化タングステン−コバルト基コ−ティン
グ被覆物品の疲労特性を改善するには、コーティングの
破断歪及びビッカース硬さのコントロールが重要である
ことを見出した。ピーニング処理も有用であることが判
明した。

ｌ豆立旦１ 本発明の目的は、被覆物品が良好な疲労特性を示すよう
様々な基材に対する炭化タングステン−コバルト基コー
ティングを提供することである。

本発明のまた別の目的は、コーティングで被覆した物品
に対して良好な疲労特性をもたらす高い破断歪値を有す
る炭化タングステン−コバルト基コーティングを提供す
ることである。

本発明の更に別の目的は、コーティングが付着プロセス
によりピーニングされておりそして被覆物品が改善され
た疲労特性を示すような、物品上に改善された炭化タン
グステン−コバルト基コーティングを提供することであ
る。

本発明の更にまた別の目的は、ある圧縮残留応力が基材
の表面に導入されるように基材がピーニングされており
そして被覆物品が改善された疲労特性を示すような、基
材上に改善された炭化タングステン−コバルト基コーテ
ィングを提供することである。

元旦ｊ口ＩＩ こうした目的に向け、本発明者は、炭化タングステン−
コバルト基コーティング被覆物品の疲労特性を改善する
に必要なコーティングの破断歪及びビッカース硬さを確
立するべ（試験を重ねた結果、その確立に成功した。４
．３Ｘ１（１”インチ／インチを超える破断歪及び約８
７５ＨＶ０．３を超えるビッカース硬さが必要であるこ
とがここに初めて判明した。

斯くして、本発明は、基材を４．３Ｘ１０−”インチ／
インチを超える破断歪及び約８７５ＨＶｏ、ｉを超える
ビッカース硬さを有する炭化タングステン−コバルト層
で被覆して成る被覆物品を提供するものである。

ル朋二〕ｍ雄朋 上記の通り、本発明は、４．３Ｘ１０−”インチ／イン
チを超える破断歪及び約８７５ＨＶ０．３を超えるビッ
カース硬さを有する炭化タングステン−コバルト層で被
覆した基材から成る被覆物品に関係する。好ましくは、
破断歪は、約４゜５Ｘ１０−”インチ〜ｌ０ＸＩＯ−”
インチ／インチとされ、そして約９００ＨＶｏ、ｓを超
えるビッカース硬さを有するものとされる。最も好まし
くは、破断歪は５．３Ｘ１０−”インチ／インチを超え
そしてビッカース硬さは約１０００　ＨＶｃ＋、ａを超
える。

炭化タングステン−コバルト基層は約７〜２０重量％の
コバルト、約０．５〜５重量％の炭素及び約７５〜９２
．５重量％のタングステンを含むべきである。好ましく
は、コバルトは約８〜１８重量％の範囲とすべきであり
、炭素は約２〜４重量％範囲とすべきでありそしてタン
グステンは約７〜２０重量％範囲とすべきである。最も
好ましいコーティングは、コバルトが約９〜１５重量％
範囲であり、炭素が約２．５〜４．０重量％範囲であり
そしてタングステンが約８１〜８８．５重量％範囲であ
る。

本発明の炭化タングステン−コバルトコーティングは、
チタン、鋼、アルミニウム、ニッケル、コバルト及びそ
の合金等のような材料から成る基材を被覆するのに理想
的に適合する。

本発明に対する炭化タングステン−コバルトコーティン
グ材料は、最小限量から６重量％に至るクロム、好まし
くは約３〜５重量％、最も好ましくは約４重量％のクロ
ムを含み得る。クロムの添加はコーティングの腐食特性
を改善することである。

被覆層を得るのに使用のためのコーティング材料粉末は
好ましくは、鋳造及び粉砕プロセスにより調製される。

このプロセスにおいて、粉末各成分が溶融されそしてシ
ェル形インゴットに鋳造される。続いて、このインゴッ
トは所望の粒寸分布を得るように粉砕される。

生成する粉末粒子は、様々の寸法の角ばった炭化物を含
有している。様々の量の金属質相が各粒子中に結合して
いる。この形態特性のため、個々の粒子が一様でない溶
融特性を持つことになる。

事実、成るコーティング条件下では、大きな角張った炭
化物を幾つか含む粒子の成るものは完全には溶融しない
こともある。

好ましい粉末は、ＷｉＣ−Ｃ０５ＷｓＣのような混合炭
化物及びＣＯ相から成るマトリックス中に分布される、
一般に１〜２５ミクロン寸法範囲の、約２〜２０％の角
張ったＷＣ粒子から成る研磨した金属組織的外観を有す
るコーティングを生成する。

基材は、基材中に残留圧縮応力を付与あるいは生成する
ようにピーニング処理されつる。これは物品が破断する
までに一層大きな周期的引張負荷を受けることが出来る
から、物品の疲労特性を有効に改善する。これは、物品
への初期の周期的引張負荷が基材中の残留圧縮応力を零
にまで減じた後、基材中に僅かの引張応力を付与すると
の事実による。

・　　　　′　　　び　　１五の 例におけるコーティングの破断歪は、４点曲げ試験を使
用して測定された。詳しくは、４０〜４５ＨＲＣまで硬
化された４１４０鋼製の矩形断面ビームを試験すべき材
料で被覆した。代表的な基材寸法は０．５０インチ巾、
０．２５インチ厚さ及び１０インチ長さを有する。コー
ティング面積は０．５０インチ×６インチでありそして
基材の１０インチ長さに沿って中央部に形成された。コ
ーティング厚さは代表的に０．０１５インチであるが、
但し試験の適用可能範囲は０１０１０〜０．０２０イン
チ範囲のコーティング厚さならそれにより影響されない
。音響トランスジューサが、ダウコアニング社の高真空
グリースのようなカップリング剤即ち結合剤及びマスキ
ングテープを使用してサンプルに付設された。音響トラ
ンスジューサは圧電式であり、９０〜６４０　ｋ）Ｉｚ
の周波数応答帯域中を有する。トランスジューサは４０
ｄＢの一定利得を有する予備増幅器に接続され、そして
後者は３０ｄＢに利得を設定した増幅器に信号を通す。

従って、系全体の利得は７０ｄＢである。増幅器はカウ
ンターに接続され、カウンターは信号が１ｍＶの閾値を
超える時間数を計数しそして総カウント数に比例する電
圧を出力する。加えて、各場合でのピーク振幅に比例す
る信号もまた記録される。

被覆ビームは曲げ試験用治具内に置かれる。曲げ試験用
治具は４点曲げにおいてビームに負荷を適用するよう設
計されている。外側負荷点はビームの一方側において８
インチ離され、他方中間負荷点は基材の反対側で２−３
／４インチ離間される。

この試験寸法条件は被覆ビームの中間２−３／４インチ
を−様な応力状態に置く。２組の負荷点を相対変位する
のにユニバーサル試験機が使用され、中央において試験
サンプルの曲げをもたらす。サンプルはコーティングが
凸状となる即ち引張状態に置かれるよう曲げられる。曲
げ中、サンプルの変形がユニバーサル試験機に付設した
ロードセルか或いはサンプルに付設した歪ゲージいずれ
かにより検知される。負荷が測定されるなら、コーティ
ングにおける歪を計算するのに工学上の梁（ビーム）理
論が使用される。曲げ中、音響計数及びピーク振幅もま
た記録される。データは３ベン−チャートレコーダ及び
コンピューターで同時に回収される。コーティングに割
れ、即ちクラックが発生するとき、それは音の放出を伴
う。厚さを通しての割れ発生と関連しての音響放出の信
号は１事象当たり約１０’計数とトランスジューサにお
いて１ｍＶに対して１ｏｏｄＢのピーク振幅を含んでい
る。割れ発生時に存在する歪がコーティングの破断歪（
５ｔｒａｉｎ−ｔｏ−ｆｒａｃｔｕｒｅ　）として記録
される。

例におけるコーティングの残留応力は盲穴試験（ｂｌｉ
ｎｄ　ｈｏｌｅ　ｔｅｓｔ　　）を使用して測定された
。

特定の手順はＡＳＴＭ基準Ｅ−３８７の修正版に従うも
のでである。詳しくは、歪ゲージロゼツトが試験される
べきサンプル上に接着される。使用口セットはテキサス
・メジャメンツ社から販売されているゲージ＃ＦＲＳ−
２であった。この装置は互いに０１９０及び２２５度に
おいて配向されそして箔裏当て上に取り付けられた３つ
のゲージから構成される。ゲージの中心線直径は５．１
２＋ｎｍ（０，２０２インチ）であり、ゲージ長さは１
．５　ｍｍ（０，０５９インチ）でありそしてゲージ巾
は１．４ｍｍ（０，０５５インチ）である。ロセットな
サンブルに付着するための方法はメジャメントグループ
社から出版される社報Ｂ−１２７−９に推奨される方法
に従った。穿孔時における孔の位置決めを助成するため
に歪ゲージ上に金属マスクが接着される。このマスクは
０．３８２インチの外径と、０、１６０インチの内径と
、０．０４８５インチの厚さを有する環状形態である。

このマスクは６Ｘにおける顕微鏡を使用して歪ゲージと
同心であるように配置される。心合されるとき、接着剤
滴が縁辺に被着され、乾燥せしめられそしてマスクをし
かるべく固定する。３つのゲージは歪のユニットを為し
ての読みを与える３つの同等の信号コンディショナーに
つながれる。試験開始前に、３つのユニットすべては零
の読みを与えるよう調整される。

試験設備は垂直及び水平一方向に移動出来る板上に取付
けられる回転式グリッドブラストノズルを含んでいる。

グリッドブラストノズルはニス。

ニス、ホワイト社製であり、０．０２６インチの内径と
０．０７６インチの外径とを有している。ノズルは、そ
の回転中心から偏心しているので、その結果として０．
０９６インチ直径の穿孔が生じる。

ドリル穿孔されるべきサンプルはキャビネット内に置か
れそして歪ゲージが回転ノズルに心合される。部品の位
置決めは、研磨媒体或いは空気の流れの無い状態でノズ
ルを回転しそしてノズル回転がマスクと同心となるよう
にサンプルの位置を手動的に調整することにより達成さ
れる。ノズルと部品との離間距離は０．０２０インチに
設定される。板の位置は止めにより印される。孔を穿孔
するのに使用された研磨材は６０ＰＳＩにおける空気に
搬送される２７ミクロンアルミナである。侵食剤或いは
研磨材は２５ｇ／分の割合で使用した。

研磨材は、従来形式の粉末分与器により分配される。孔
は３０秒間穿孔され、この時点で研磨材及び空気の流れ
が停止される。ノズルが部品から離して移動される。歪
ゲージの上端の位置と孔の底位置が携帯用収束顕微鏡を
使用して測定されそしてその差が記録される。深さは（
この差−歪ゲージの厚さ）である、孔の周囲で解放され
た歪が心合コンディショナーにより支持されそしてこれ
ら値もまた記録される。サンプルはデータの記録中動か
されないので、ノズルがその最初の出発位置に戻して持
ちきたされそして試験が継続して繰り返される。

試験は孔深さがコーティングの厚さを超えるまで繰り返
され、超えた時点で試験は終了される。

与えられた孔深さにおいて深さの増分毎の層において解
放された歪が、既知の応力状態に負荷された軟硬の較正
サンプルからのデータを使用して経験的にその層の応力
に関係付けられる。

コーティングの破断歪と残留応力との関係は次の通りで
ある。材料が成る組合された負荷条件組みの下にあると
き、負荷条件の各々からの応力及び歪が計算され、そし
て全応力及び歪む分布図が各負荷から生ずる応力を重ね
合わせることにより決定され得る。この事実をコーティ
ングに適用して、破断が起こった時点での実際の応力状
態を測定するには、コーティング中の残留応力が４天曲
げ試験中に適用された応力に負荷されねばならない。４
点曲げ試験はコーティングが引張状態に置かれるように
して実施される。斯くして、応力及び歪が定数により関
連付けられるとの事実を使用して、破断時のコーティン
グ中の全応力が実際上次式により与えられる。

σ、＝Ｅε、＋　ｏｒ　　（式ｌ） ここで、σ、＝全応力 Ｅ　＝コーティング弾性モジュラス ε、＝４点曲げ試験からの破断時歪 、　　　Ｑｒ：盲孔試験から測定されたコーティング残
留応力（慣例により圧縮応 力は負の値である） 一般に、コーティングは一定の応力値において割れを発
生し、その応力が残留応力、適用応力或いは両者の組合
せの結果として生じたかどうかは関係しない。与えられ
た圧縮残留応力を有するコーティングはそれが引張状態
に置かれる前に等量の適用引張応力を受けねばならない
。残留応力の関数として破断時歪を表わすよう式１を書
き直すと、コーティングにおける圧縮応力の増大はコー
ティングの破断時歪を増大をもたらすことは明らかであ
る。

（ａｔ　−ａｔ　） ε、＝□（式２） 斯（して、コーティング破断前に適用され得る応力或い
は歪は、コーティング中に存在する残留応力或いは歪の
量に影響を受ける。

残留応力を測定するための盲孔試験の追加情報は、ＡＳ
Ｍインターナショナルにより出版された「設計、プロセ
ス及び材料選定」と題する出版物に見出される。

例において、炭化タングステン−コバルト基被覆チタン
基材の疲労寿命が測定された。円断面の試験バーをＴｉ
−６Ａｌ−４Ｖから作成した。バーは、約３．５インチ
長さでありそして両端において約０．８インチにわたり
ねじ切りされていた。ねじ部は約０．６３インチの直径
を有した。各ゲージ部分は０．２５０インチ直径Ｘ　０
．７５インチ長さであった。１インチ曲率の遷移区画で
こってゲージ部分の両端を各ねじ部と繋いだ。各バーの
ゲージ部分全体をそこに隣り合う遷移区画の一部と共に
炭化タングステン基コーティングで被覆した。

疲労試験は、０．１の最小応力対最大応力比でもって軸
線方向に周期的な引張応力を適用することにより室温で
実施した。この試験においては、個々のバーにバーが破
断するか或いはｌＯ？サイクルが完了するまで周期的な
引張応力を賦課した。

幾つかのデータ組が得られるまで異なったバーに異なっ
た応力値を負荷した。高い応力水準を使用した幾つかの
バーは１０’サイクル前に破断しそして低い応力水準を
使用した他のバーは１０７サイクル前に破断しなかった
。データ点を通る線を引くことにより破断に至るサイク
ル数対応力のグラフを作成した。１０’サイクルにおけ
る線上の点を「ランアウト応力」として定義し、これは
試験バーが耐えることの出来そして１０７サイクルにお
いてまだ尚耐えることの出来る最大応力を示す。

倒 本発明を例示する目的で以下に幾つかの例を示す。これ
らの例において、コーティングは次の表１に示す粉末組
成物を使用して形成した。粉末Ａ及びＢは鋳造及び粉砕
により調製した。メツシュ寸法は米国標準篩メツシュ寸
法である。

表１ コーティング材料粉末 ３２５メツシユ　通過　　５　μ未満 Ｂ　　　　９８％が　　　１０％が ３２５メフシユ　通過　　５　μ未満 Ｌ 表２に示される組成の気体燃料−酸化体混合物を各々爆
発銃に導入して、表２に示されるような酸素対炭素原子
比を有する爆発性混合物を形成した。サンプルコーティ
ングＡもまた爆発銃に給入した。各気体燃料−酸化体混
合物の流量は１３．５ｆｔ”／分（ｃｆｍ　）でありそ
して各コーティング粉末の供給量は５３．３　ｇ／分（
ｇｐｍ　）であった。各コーティングサンプルに対する
気体燃料−混合物（容積％）及び酸素対炭素原子比もま
た表２に示される。コーティングサンプル粉末は気体燃
料−酸化体混合物と同時に爆発銃中に送給された。爆発
銃は毎秒約８回の割合で点火されそして爆発銃内のコー
ティング粉末を鋼基材上に衝突せしめ、ミクロ的に見て
互いに絡み合いそして重なり合った葉片から成る高密度
の密着したコーティングを形成した。

被覆層のコバルト及び炭素の重量％をコーティングの硬
さと共に測定した。表２のコーティング例のほとんどの
硬さはロックウェルみかけ硬さ試験機を使用して測定し
そしてロックウェル硬さ番号をビッカース硬さ番号に換
算した。使用したロックウェルみかけ硬さ測定法はＡＳ
ＴＭ標準方Ｅ−１８に従った。硬さは、硬化された鋼基
村上に付着されたコーティング自体の滑らかなそして平
坦な表面において測定した。次の式を使用してロックウ
ェル硬さ番号をビッカース硬さ番号に換算した： ＨＶ０．３＝−１７７４＋３７．４３３ＨＲ４５Ｎここ
で、ＨＶ　ｏ、　、は０．３　ｋｇｆ荷重で得られたビ
ッカース硬さを表わしそしてＨＲ４５Ｎはダイヤモンド
押込み体及び４５　ｋｇｆ荷重を使用してＮスケールで
得られたロックウェルみかけ硬さを表わす。

破断歪値及び残留応力値は前述したようにして得た。得
られたデータを表２に示す。このデータから示されるよ
うに、すべてのコーティングは、４．３Ｘ１０−”イン
チ／インチを超える破断歪と８７５ＨＶ。３を超えるビ
ッカース硬さで表わされる本発明の特性を与えた。炭化
タングステン−コバルトコーティングのすべては、爆発
銃プロセスにおいて酸化体及び少なくとも２種の燃焼性
気体を使用して得られた。

丑ユ 表３に示される組成の気体燃料−酸化体温合物を各々表
３に示されるような流量、粉末供給量及び酸素対炭素原
子比において爆発銃に導入した。

コーティング粉末はサンプルＡであった０例１と同様に
、ビッカース硬さ、破断歪値及び残留応力値を測定し、
得られたデータを表３に示した。表３における番号１及
び７〜１６のコーティングの硬さはビッカース硬さ試験
機において直接測定した。使用したビッカース硬さ測定
法はＡＳＴＭ標準法Ｅ−３８４に従った。但し、方形く
ぼみの両方の対角線を測定しそしてそれらを平均せずに
、方形（ぼみの一方の対角線のみを測定した。０．３ｋ
ｇｆの荷重を使用した（ＨＶ０．３）。

この例における爆発銃プロセスは希釈気体として窒素を
使用した。４５容積％以下の窒素量を使用して１１〜１
３．５　ｆｔ”／分の従来流量及び５３．３ｇ／分の粉
末供給量における従来態様の爆発プロセスの使用は、４
．３Ｘ１０−”インチ／インチを超える破断歪を有する
炭化タングステン−コバルトコーティングを生成しなか
った。しかしながら、窒素が４５容積％を越えてまで増
大され及び／或いは粉末供給量が充分低められるとき、
所要の４．３×１０１インチ／インチを超える破断歪を
有する炭化タングステン−コバルトコーティングが得ら
れた。これは予想外のことであった。何故なら、４５容
積％を超える窒素及び／或いは充分低い粉末供給量は工
業的実施において従来使用されたことがなかったからで
ある。

匠１ 表４に示される組成の気体燃料−酸化体部合物を各々１
３．５　ｆｔ”／分の流量で爆発銃に導入して、表４に
やはり示される酸素対炭素原子比を有する爆発性混合物
を形成した。コーティング粉末はサンプルＡであった。

燃料−酸化体部合物及び粉末供給量もまた表４に示す。

例１と同様に、ビッカース硬さ、破断歪値及び残留応力
値を測定し、得られたデータを表４に示した。データか
られかるように、すべての気体混合物が定義された４、
３×１０−１インチ／インチを超える破断歪と８７５Ｈ
ｖ０．を超えるビッカース硬さを有する炭化タングステ
ン−コバルトコーティングを生成するわけではない０例
えば、ＣＨ，或いはＣ４Ｈ，。を含有する気体混合物は
本発明の炭化タングステン−コバルトコーティングを生
成しなかった。

丑Ａ 表５に示される組成の気体燃料−酸化体温合物を各々爆
発銃に導入して、表５にやはり示される酸素対炭素原子
比を有する爆発性混合物を形成した。コーティング粉末
はサンプルＢであった。燃料−酸化体温合物もまた表４
に示す。気体流量は１３、５　ｆｔ”７分としたが、但
しサンプルコーティング１７．１８及び工９はｌ　１．
　Ｏｆｔ’／分トシタ。粉末供給量は４６．７　ｇ／分
であった。例１及び２と同様に、ビッカース硬さ、破断
歪値及び残留応力値を測定し、得られたデータを表５に
示した。データから、粉末組成物Ｂを使用して酸化体及
び少な（とも２種の燃焼性気体の燃料混合物を使用する
爆発銃プロセスによって４．３Ｘ１０−”インチ／イン
チを超える破断歪と８７５ＨＶ０．ｓを超えるビッカー
ス硬さを有する炭化タングステン−コバルトコーティン
グを生成出来ることがわかる。

匠二 表６に示される組成の気体燃料−酸化体温合物を各々爆
発銃に導入して、表６にやはり示される酸素対炭素原子
比を有する爆発性混合物を形成した。コーティング粉末
はサンプルコーティング１〜４に対してはサンプルＡで
あり、他方サンプルコーティング５に対してはサンプル
Ｂであった。

燃料−酸化体温合物及び粉末供給量もまた表６に示す。

例１と同様に、ビッカース硬さ、破断歪値及び残留応力
値を測定し、得られたデータを表６に示した。加えて、
１０’サイクルにおけるランアウト応力もまた、Ｔｉ−
６Ａｌ−４Ｖの３．５インチ長さの円柱バーをサンプル
粉末で被覆し、前述した方法に従い測定した。

第２組の円柱バーにおいて、被覆前のバーをショットピ
ーニングについてのＳＡＥマニエアル、ＡＭＳ　２４３
０及びＭＩＬ　　Ｓ−１３１６５に慨述されるような３
Ａのアルメンインテンシティ（Ａｌｍｅｎ　１ｎｔｅｎ
ｓｉｔｙ　）までピーニング処理した。

ピーニングした被覆バーにその後、同じ型式の周期的引
張応力試験を施した。ピーニングされない被覆バーとピ
ーニングした被覆バーとに対する１０？サイクルにおけ
るランアウト応力に対するデータを表６に示す。

表６のデータは、少数の例においてのみ定義された４、
３ｘ１０−ｓインチ／インチを超える破断歪と８７５Ｈ
Ｖ０．１を超えるビッカース硬さを有する炭化タングス
テン−コバルトコーティングを生成しうることを示す、
加えて、被覆前のバーのピーニングはピーニングしてい
ない被覆バーを上回る、−層高い１０’サイクルにおけ
るランアウト応力をもたらす。データから明らかなよう
に、破断歪が増大するにつれ、ランアウト応力も増大し
そしてサンプルコーティング４は未被覆バー、ピーニン
グしたバー及びしないバーそれぞれに匹敵するランアウ
ト応力を示している。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）基材を４．３×１０＾−＾３インチ／インチを超え
   る破断歪及び約８７５ＨＶ＿０＿．＿３を超えるビッカ
   ース硬さを有する炭化タングステン−コバルト層で被覆
   して成る被覆物品。 ２）炭化タングステン−コバルト層が約４．５×１０＾
   −＾３〜１０×１０＾−＾２インチ／インチの破断歪及
   び約９００ＨＶ＿０＿．＿３を超えるビッカース硬さを
   有する特許請求の範囲第１項記載の被覆物品。 ３）炭化タングステン−コバルト層が５．３×１０＾−
   ＾３インチ／インチを超える破断歪及び約１０００ＨＶ
   ＿０＿．＿３を超えるビッカース硬さを有する特許請求
   の範囲第１項記載の被覆物品。 ４）炭化タングステン−コバルト層の厚さが約０．００
   ０５〜０．１インチである特許請求の範囲第１〜３項の
   いずれか一項記載の被覆物品。 ５）炭化タングステン−コバルト層が約０．００１〜０
   ．０２インチ厚さである特許請求の範囲第４項記載の被
   覆物品。 ６）炭化タングステン−コバルト層が約７〜２０重量％
   のコバルト含有量、約０．５〜５重量％の炭素含有量及
   び約７５〜９２．５重量％のタングステン含有量を有す
   る特許請求の範囲第１〜３項のいずれか一項記載の被覆
   物品。 ７）炭化タングステン−コバルト層が６重量％までのク
   ロムを含有する特許請求の範囲第６項記載の被覆物品。 ８）炭化タングステン−コバルト層が約３〜５重量％の
   クロムを含有する特許請求の範囲第７項記載の被覆物品
   。 ９）炭化タングステン−コバルト層が約４重量％のクロ
   ムを含有する特許請求の範囲第８項記載の被覆物品。 １０）コバルト含有量が約８〜１８重量％であり、炭素
   含有量が約２．０〜４．０重量％でありそしてタングス
   テン含有量が約７８〜９０重量％である特許請求の範囲
   第６項記載の被覆物品。 １１）基材がチタン、鋼、アルミニウム、ニッケル、コ
   バルト及びその合金から成る群から選択される特許請求
   の範囲第１〜３項のいずれか一項記載の被覆物品。 １２）基材がチタン、鋼、アルミニウム、ニッケル、コ
   バルト及びその合金から成る群から選択される特許請求
   の範囲第６項記載の被覆物品。 １３）コバルト含有量が約９〜１５重量％であり、炭素
   含有量が約２．５〜４．０重量％でありそしてタングス
   テン含有量が約８１〜８８．５重量％であり、そして基
   材がチタン基合金である特許請求の範囲第６項記載の被
   覆物品。 １４）炭化タングステン−コバルト層が６重量％までの
   クロムを含有し、そして基材がチタン、鋼、アルミニウ
   ム、ニッケル、コバルト及びその合金から成る群から選
   択される特許請求の範囲第６項記載の被覆物品。 １５）炭化タングステン−コバルト層が６重量％までの
   クロムを含有し、そして基材がチタン基合金である特許
   請求の範囲第６項記載の被覆物品。