具备耐高温腐蚀特性的Ni-Cr-Co系合金与使用该合金并经过表面改性的提升阀的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及在高速火焰喷镀、等离子体喷镀、PTA粉末堆焊、蒸镀法等各种施工工 序中使用的表面改性用材料，特别是涉及在要求耐高温腐蚀特性的构件中使用的具备耐高 温腐蚀特性的Ni-Cr-Co系合金、以及使用该合金并经过表面改性的提升阀。
【背景技术】
[0002] 以往，在需要耐高温腐蚀特性的提升阀中，阀基材通常使用耐热合金。但是，近年 来，因所使用的燃料变得劣质、与发动机的高输出化相伴的燃烧气体的高温化而使得高温 腐蚀环境更加苛刻，阀的寿命变短。即，在吸气阀门、排气阀门的阀头表面，虽然要求更高的 耐高温腐蚀特性，但是耐热钢、耐热合金形成为优先确保高温下的机械特性，高温腐蚀等化 学特性不足，利用单一材料同时满足机械特性和化学特性存在极限。因此，为了解决以往的 问题点，作为发挥材料的机械特性并且赋予更高的耐高温腐蚀特性的方法，研宄在发电炉 等的涂敷中使用的Ni-50Cr与碳化铬的混合粉末的喷镀（专利文献1、2)、在涡轮等的涂敷 中使用的MCrAlY合金、氧化钇稳定氧化锆的喷镀（专利文献2~7)的转用、发动机阀门的 表面涂敷用的隔热材料（陶瓷）的喷镀（专利文献8)、以及高铬合金（专利文献9~15) 的运用等表面改性技术。
[0003] 在先技术文献
[0004] 专利文献
[0005] 专利文献1:日本特开平7-305159号公报
[0006] 专利文献2 :日本特开2009 - 41059号公报
[0007] 专利文献3 :日本特开平9一316622号公报
[0008] 专利文献4 :日本特表2002 - 530525号公报
[0009] 专利文献5:日本特开平10-25578号公报
[0010] 专利文献6 :日本特开平7 - 90619号公报
[0011] 专利文献7 :日本特开平7 - 292453号公报
[0012] 专利文献8:日本特开2003-307105号公报
[0013] 专利文献9:日本特开平10-226841号公报
[0014] 专利文献10:日本特开平9一227980号公报
[0015] 专利文献11:日本专利第3148340号公报
[0016] 专利文献12:日本特开2006-22358号公报
[0017] 专利文献13:日本特开平7-18365号公报
[0018] 专利文献14:日本特开2006-193762号公报
[0019] 专利文献15:日本特开平7-41926号公报
[0020] 但是，在使用碳化铬、氧化钇稳定氧化锆等陶瓷的涂敷中，在剥离涂敷层时，硬质 的陶瓷咬入阀门与阀座之间，担心损伤阀门、阀座。
[0021] 另外，在专利文献9~15所示的高Cr系的喷镀材料中，由于富Cr固溶体形成矩 阵，因此针对热冲击的抵抗性较低，有时在涂敷层产生破裂、剥离，无法得到所要满足的耐 老化性。
【发明内容】
[0022] 发明要解决的课题
[0023] 在以发动机阀门的长寿命化为目的的表面改性技术中，在仅要求耐高温腐蚀特性 的构件的表面改性中，也研宄将现有技术（现有材料）中的硬质碳化铬等陶瓷或高Cr系合 金用作喷镀材料。但是，虽然这些涂敷材料具备优秀的耐高温腐蚀特性，但因韧性低，在施 加强热冲击的用途中，产生涂敷层的破裂和与之相伴的剥离，有可能无法发挥作为本来目 的的耐高温腐蚀特性。因此，具备耐破裂性、耐剥离特性并且耐高温腐蚀特性优秀的涂敷材 料的开发成为课题。
[0024] 用于解决课题的手段
[0025] 在本发明中，在研宄用于开发耐高温腐蚀特性优秀的涂敷材料的合金组成时，设 定下述的目标值，将全部满足下述目标值设为条件。
[0026](目标值）
[0027] (1)夏比冲击值一30J/cm2以上
[0028] (2)高温腐蚀特性/钒腐蚀一腐蚀减少量不足45.Omg/cm2
[0029] (3)高温腐蚀特性/硫化腐蚀一基于腐蚀的侵蚀深度为20ym以下
[0030] (4)喷镀皮膜的热冲击试验一在（600°C-水冷）下无破裂和剥离
[0031] (5)喷镀皮膜的紧贴强度一70MPa以上
[0032]S卩，满足上述目标（1)~（5)的本发明的具备耐高温腐蚀特性的Ni-Cr-Co系合金 的组成的特征在于，Cr为40. 0~50. 0质量％，Co为10. 0~20. 0质量％，Nb为0. 5~5. 0 质量％，Fe为0. 01~5. 0质量％，Si为0. 1~3. 0质量％，剩余部分包括26. 0~40. 0质 量％的附以及不可避免杂质。在此，不可避免杂质是虽未有意添加，但在各原料的制造工 序等中不可避免地混入的杂质，作为这样的杂质，能够列举出Mg、Ca、S、0、N、V、Zr、Sn等， 它们的总和通常在0. 3质量％以下，不会对本发明的作用造成影响。
[0033] 或者，具备耐高温腐蚀特性的Ni-Cr-Co系合金的组成的特征在于，Cr为40. 0~ 50. 〇质量％，Co为10. 0~20. 0质量％，Nb为0. 5~5. 0质量％，Fe为0. 01~5. 0质量％， Si为0. 1~3. 0质量％，此外，从Mo、W、Mn、Ti、Al、B、C选择的元素总计含有5. 0质量％ 以下，并且，Ti、Al均为3.0质量％以下，B、C均为1.0质量％以下，剩余部分包括26. 0~ 40. 0质量％的Ni以及不可避免杂质。
[0034] 接下来，详述限定本发明合金的各成分的理由。
[0035] Cr固溶于Ni固溶体而提高耐高温腐蚀特性，但是，在不足40. 0质量％的情况下， 高温腐蚀耐性不充分，若超过50. 0质量％，则形成富Cr固溶体，热冲击特性大幅降低，因此 将Cr限定为40. 0~50. 0质量％的范围。
[0036]Co固洛于Ni固洛体而提尚初性，提尚耐破裂性、耐剥尚性。但是，若不足10质 量％，则其效果微弱，另外，若超过20质量％，则重新形成富Cr固溶体，导致大幅度的韧性 降低。因此，将Co限定为10. 0~20. 0质量％的范围。
[0037]Nb固溶于Ni固溶体而有助于粒界强化，改善耐高温腐蚀特性。但是，若不足0.5 质量％，则粒界强化不充分，若超过5. 0质量％，则导致大幅度的韧性降低。因此，将Nb限 定为0.5~5.0质量％的范围。
[0038] 在进行合金制造时的Nb添加中使用铌铁的情况下，不可避免地混入约0. 01质 量％的？匕虽对特性没有帮助，但Fe固溶于Ni固溶体，若超过5质量％，则冲击值降低，因 此限定为〇. 01~5. 0质量％的范围。
[0039] Si固溶于Ni固溶体而使得合金材料的恪点降低，进一步提高恪融的合金的流动 性，具有减少在喷镀、堆焊施工中夹在皮膜中的空隙等缺陷的作用。特别是在喷镀施工中， 具有减少未熔融粒子的作用，有助于耐剥离性的提高。但是，在不足〇. 1质量％的情况无法 获得该效果，另外，若超过3. 0质量％，则形成硅化物，韧性大幅度降低，因此限定为0. 1~ 3. 0质量％的范围。
[0040] 在本发明的具备耐高温腐蚀特性的Ni-Cr-Co系合金中，作为不对物理性质造成 负面影响的添加元素，能够使Mo、W、Mn均在5. 0质量％以下，使Ti、A1均在3. 0质量％以 下，使B、C均在1. 0质量％以下。但是，若超过Mo、W、Mn、Ti、Al、B、C各自的规定量，或者 它们的合计超过5. 0质量％，则形成金属间化合物，导致韧性的降低，因此将Mo、W、Mn、Ti、 Al、B、C合计限定为5. 0质量％以下。
[0041] 发明效果
[0042] 本发明的Ni-Cr-Co系合金的夏比冲击值为30J/cm2以上，具备足够的热冲击特 性，并且具备优秀的高温腐蚀耐性，因此能够用作应对苛刻的高温腐蚀环境的表面改性材 料。特别是，能够通过将该粉末或棒材涂敷在各种材质的提升