被覆膜的材料选择方法及被覆膜技术

本发明专利技术涉及采用喷镀法被覆基材表面的含有陶瓷和金属的被覆膜材料选择方法。采用该材料选择方法，可以分别独立地仅对耐淤浆腐蚀性产生影响的材料因子和仅对耐气蚀浸蚀性产生影响的材料因子，加以评价、选择。按照本发明专利技术的选择方法，不必进行各硬质被覆膜的评价试验，可以大幅度节约被覆膜材料的选择时间及成本。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及耐腐蚀被覆膜及其材料的选择方法，详细地说涉及具有耐料浆腐蚀性及耐气蚀浸蚀(cavitation erosion)性两者的耐腐蚀被覆膜材料的选择方法，以及通过该选择方法选择的被覆膜，另外还涉及采用该被覆膜被覆的叶轮及具有该叶轮的流体机械。
技术介绍
处理含粒状土砂的水等液体的泵、水轮机等流体机械，对于在流体内工作的转子即叶轮等旋转构件或形成流体流路的构成构件来说，为了防止接触流体的表面摩损，必须采用耐料浆腐蚀性优良的材料。然而，这种耐料浆腐蚀性优良的材料不仅昂贵，而且在单独使用时，存在机械强度差的问题，通常从性能、成本、维修等方面考虑，在构成构件的基材表面，把硬质的喷镀被覆膜熔敷至所希望的厚度，保护该基材免于摩损。然而，作为这种硬质的喷镀被覆膜的材料，此前，多数采用陶瓷和金属的复合材料即金属陶瓷材料。另一方面，在水中旋转的流体机械的旋转构件，例如叶轮，通过旋转产生的空蚀也必须加以考虑，对被覆该旋转构件表面的被覆膜，要求是具有耐气蚀浸蚀的材料。因此，以往在选择用于此目的的硬质被覆膜材料时，难以对耐料浆腐蚀性及耐气蚀浸蚀性按照明确的选择标准进行选择，而是根据以往的经验选择材料。由于一般是材料越硬，耐料浆腐蚀性越好，所以在此之前，通过含有尽量多的陶瓷硬粒，在提高硬度的方向开发材料。然而，当陶瓷硬粒的含量多时，由于作为粘合剂用的金属部分含量变少，施工性变差，易发生破裂等。还有，硬质被覆膜因材料种类的不同，陶瓷硬粒分布不匀，往往难以正确地测定硬度。另外，关于对耐料浆腐蚀性产生影响的材料的影响因子以及对耐气蚀浸蚀性产生影响的材料的影响因子，其相互的关系既不明确，也未找到材料选择试验以外的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是探明对耐料浆腐蚀性产生影响的材料的影响因子以及对耐气蚀浸蚀性产生影响的材料的影响因子，提供耐腐蚀性被覆膜的合理的材料选择方法。本专利技术的又一目的是提供一种采用被覆膜表面的陶瓷粒子面积比或维氏硬度对耐料浆腐蚀性，采用被覆膜表面的每单位面积的空孔总周长或空孔面积比对耐气蚀浸蚀性进行评价的被覆膜材料选择方法。本专利技术的又一目的是提供一种采用通过上述选择方法选择的材料构成的喷镀法用被覆膜。本专利技术的另一目的是提供一种采用上述被覆膜被覆的叶轮及具有这种叶轮的液体机械。根据本专利技术，提供一种被覆膜材料的选择方法，该法是采用喷镀法被覆基材表面的含陶瓷和金属的被覆膜材料的选择方法，其特征在于，对于仅对耐料浆腐蚀性产生影响的材料因子，和仅对耐气蚀浸蚀性产生影响的材料因子分别进行独立评价而加以选择。在上述说明的被覆膜材料的选择方法的一个实施方案中，可以对耐料浆腐蚀性采用被覆膜表面的陶瓷粒子面积比，对耐气蚀浸蚀性采用被覆膜表面的每单位面积的空孔(平均直径1μm以上)的总周长进行评价。另外，在上述说明的被覆膜材料的选择方法的另一实施方案中，可以对耐料浆腐蚀性采用被覆膜表面的维氏硬度，可以对耐气蚀浸蚀性采用被覆膜表面的每单位面积的空孔(平均直径1μm以上)的总周长进行评价。在上述说明的被覆膜材料的选择方法的另一实施方案中，可以对耐料浆腐蚀性采用被覆膜表面的陶瓷粒子面积比，对耐气蚀浸蚀性采用被覆膜表面的空孔面积比进行评价。另外，在上述说明的被覆膜材料的选择方法另一实施方案中，对耐料浆腐蚀性采用维氏硬度，对耐气蚀浸蚀性采用被覆膜表面的空孔面积比进行评价。根据本专利技术，提供一种被覆膜，该被覆膜是由含有金属碳化物及金属氧化物的至少一种的陶瓷粒子和金属构成的被覆膜，其特征在于，被覆膜表面的陶瓷粒子面积比为25～50％，并且被覆膜表面的每单位面积的空孔(平均直径1μm以上)的总周长在60000μm/mm2以下。根据本专利技术，提供一种被覆膜，该被覆膜是由含有金属碳化物及金属氧化物的至少一种陶瓷粒子和金属构成的被覆膜，其特征在于，被覆膜表面的维氏硬度在900kg/mm2以上，并且被覆膜表面的每单位面积的空孔(平均直径1μm以上)的总周长在60000μm/mm2以下。根据本专利技术，提供一种被覆膜，该被覆膜是由含有金属碳化物及金属氧化物的至少一种的陶瓷粒子和金属构成的被覆膜，其特征在于，被覆膜表面的陶瓷粒子面积比为25～50％，并且被覆膜表面的空孔面积比在3％以下。根据本专利技术，提供一种被覆膜，该被覆膜是由含有金属碳化物及金属氧化物的至少一种陶瓷粒子和金属构成的被覆膜，其特征在于，被覆膜表面的维氏硬度在900kg/mm2以上，并且被覆膜表面的空孔面积比在3％以下。根据本专利技术，提供一种叶轮，该叶轮具有插孔，和在该插孔周围，在圆周方向隔开安装的多块叶片，其特征在于，在该叶轮表面的至少一部分上通过喷镀法被覆上述被覆膜。根据本专利技术，提供一种流体机械，该流体机械是包括具有插孔，和在该插孔周围，在圆周方向隔开安装的多块叶片的叶轮；和盛放可旋转的上述叶轮的室加以划定的箱体的流体机械，其特征在于，在该叶轮表面的至少一部分上通过喷镀法被覆上述被覆膜。附图说明图1是料浆腐蚀性试验用试验片及试验片用基板的斜视图。图2是本实施例使用的耐料浆腐蚀性评价的试验装置的概要构成图。图3是试验结果图。图4是试验结果图。图5是空蚀试验用试验片及试验片用基板的斜视图。图6是本实施例使用的耐气蚀浸蚀性评价的试验装置的概要构成图。图7是图6所示装置的旋转体的一部分平面图。图8是试验结果图。图9是试验结果图。图10是形成了本专利技术被覆膜的叶轮之一例的截面图。图11是具有图10所示叶轮的泵的截面图。具体实施例方式下面参照附图对本专利技术的实施方式加以说明。首先，对耐料浆腐蚀性产生影响的影响因子的评价加以说明。把示于图1的扇形(半径R＝180mm，厚度T＝6mm)平板状试验片用基板1制作多块。另外，(A)准备7种被覆膜材料，作为高速构架喷镀用材料，分别在基板1上喷镀该7种被覆膜材料，各自形成厚度t＝500μm、具有下表1的A1～A7的7种组成的被覆膜2a，制成试验片3a(图1)。另外，(B)准备10种被覆膜材料，作为构架喷镀用材料，分别在基板1上喷镀该10种被覆膜，分别形成厚度t＝500μm、具有下表1的B1～B10的10种组成的被覆膜2b，制成试验片3b(图1)。然后，加热处理该被覆膜，谋求被覆膜组织的致密化。另外，(C)准备5种被覆膜材料，作为电孤喷镀用材料，分别在基板1上喷镀该5种被覆膜材料，各自形成厚度t＝500μm、具有下表1的C1～C5的5种组成的被覆膜2c，制成试验片3c(图1)。还有，表中被覆膜即使组成相同，但炭化物平均粒径、喷镀条件等各异，生成全部特性不同的被覆膜。另外，表中的CrmCn表示Cr3C2、Cr7C3、Cr23C6等铬的碳化物的混合物。表1 把这样制成的形成了被覆膜的多块试验片(该试验例中为22块)，分别安装在图2示出概要图的试验装置10上进行试验。在该图中，11表示划定室腔12的试验槽；13表示在试验槽11内可旋转地加以支承的，一个表面(图2的左面)安装的能装卸的试验片3a、3b、3c的旋转体；14表示使旋转体13旋转的电动马达；15及16表示安装在试验槽11上的压力计及温度计；17表示料浆槽；18表示把料浆槽17中的料浆，借助导管19送至室腔12内的料浆泵；20表示借助导管21把水供给导管19内的泵。另外，23a～23e表示连接导管的开闭阀；本文档来自技高网...

【技术保护点】
被覆膜材料选择方法，是在采用喷镀法被覆基材表面的含陶瓷和金属的被覆膜材料选择方法中，其特征在于，对于仅对耐淤浆腐蚀性产生影响的材料因子和仅对耐气蚀浸蚀性产生影响的材料因子，分别独立地加以评价、选择。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：杉山宪一，川村聪，宫坂松甫，中浜修平，长坂浩志，
申请(专利权)人：株式会社荏原制作所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]