TWI278521B - Multi-component alloy coating layer - Google Patents

Description

1278521 _案號 911248阽 修正 五 '發明說明（1 ) 【發明7屬之技術領域】 ^明係有關一種多元合金塗層，尤指一種以至少五 素所組成的多元合金塗層。 [先刖技術】 戶斤今田 將塗声=層’通常是利用熱喷塗法（Therma 1 Spray) 動之^涂=研磨成粉末後’將該粉體注入以電能或熱能驅 上述雷=搶中’並在喷塗搶中通入適當的反應氣體，利用 +^=或熱能使氣體產生反應或電漿氣產生高能量，將 堂層材料Λγτ、、西命丄 辨γ山A Μ 一加速，巨大能量將粉體熔融或半熔融，粉 體經由咼速齑體‘ 4 L一、 认4 w ^ 八 加逮，經由噴嘴射出，以高速喷塗或喷熔 於被鍍物上，形古、么紅 # x 主層’藉以強化被鍵物硬度、抗氧化性 或耐溫性等。 熱喷塗法因发细π m ,D1 0 /、原理不同，又可區分成電漿喷塗 C Flasraa Sprav) , ^ ^ 工 火心1塗（F 1 ame Spray)、電孤f W ( Arc Spray)、古、击, r 1λ 问速火馅喷塗（HighVelocity

Oxygen Fuel)、爆嗔 成从為為、人 F男土 Q Detonation Gun)等0 系、銅系、鐵系等Ϊ用3層材料-般有銘系、録系、、錄 為主要組成元素，^ίί層材料的選取皆是以單一元素 百分比40%以上，f二—主主要組成元素佔塗層材料原子 而傳統的以「2二兀^均為次要元素。 區 觉八全执# 羊一凡素為主要組成元素」的合金塗 層，其兮m叹叶理人 ,.. j ^ ^ 心顯然限制了合金成分的自由度，勢必 也會限制合金特殊Λ甘^ 木娬結.構及其性能的發展。 且傳統的以r 口。 一主术 人 私 ^ ^ ^ 車一兀素為主要組成元素」的合金塗 層，吊常在熱處王吏/少 !谈，有回火軟化的現象，造成製作與應

1278521 _案號91124865_年月曰 修正_ 五、發明說明（2) 用上的不便。 【發明内容】 爰是，本發明之主要目的，在於解決上述之缺失，避 免缺失的存在，本發明之多元合金塗層，藉由以五至十種 種元素為主要組成元素，而較傳統以單一元素為主要組成 元素的合金塗層，具有更優異的对溫性與硬度。 本發明之另一目的，在於本發明之多元合金塗層，其 在11 0 (TC熱處理1 0小時後爐冷，幾乎不發生回火軟化現 象。 為達上述之目的，本發明之多元合金塗層，係於鐵、 鈷、鎳、鉻、矽、鋁、鈦、釩、銅、鍅、鉬、猛等十二種 元素中，任取五種至十種主要元素所組成，其中，每一種 主要元素佔多元合金塗層組成原子百分比4%〜3 5% ，且 至少兩種以上該主要元素佔上述多元合金塗層組成百分比 大於1 0 %。該塗層厚度係介於0 . 0 5 m m至0 . 5 m m間，俾利用熱 喷塗或喷炼等方式，將多元合金塗層噴塗於被鍍物上。 有關本創作之詳細說明及技術内容，現就配合圖式說 明如下： 【實施方式】 本發明之多元合金塗層，係於鐵、鈷、鎳、鉻、矽、 銘、鈦、Μ、銅、錯、麵、锰等十二種元素中，任取五種 至十種主要元素所組成，其中，每一種主要元素佔多元合 金塗層組成原子百分比4%〜3 5% ，且至少兩種以上該主 要元素佔上述多元合金塗層組成百分比大於1 0 %。該塗層 厚度係介於0.05m m至0 · 5 m m間。

1278521 _案號 91124865_年月日__ 五、發明說明（3) 上述之多元合金塗層，可利用熱喷塗法（又稱熔射法 或喷覆法）喷塗於被鍍物表面而行成塗層，被鏡物在進行 喷塗前，需經過清潔（通常使用酸洗）、粗化（通常使用 喷砂處理），使被鍍物表面清潔且粗糙，以增加多元合金 塗層附著於被鍍物上之附著力； 此外，以熱喷塗法製造之塗層，具有部分孔隙夾雜於 其間，雖然使得塗層強度稍微降低，但是卻明顯增加塗層 的韌性，在高溫應用與高溫製程中，這些孔隙可以降低因 為材料熱膨脹造成的熱應力，使得塗層更不容易剝落。 請參閱『第1圖所示』，係本發明之製作流程圖，如 圖所示··本發明之多元合金塗層，可直接使用所選定之五 種至十種主要元素的粉體材料，經均勻混合後，將該粉體 注入以電能或熱能驅動之喷塗槍中，並在喷塗槍中通入適 當的反應氣體，利用上述電能或熱能使氣體產生反應或電 漿氣產生高能量，將塗層材料加溫與加速，巨大能量將粉 體熔融或半熔融，並使塗層材料產生合金化的現象，粉體 經由高速氣體加速，經由喷嘴射出，以高速噴塗或喷熔於 被鍍物上，形成多元合金塗層； 本發明之多元合金塗層，亦可將所選定之五種至十種 主要元素的材料，以熔煉方式預熔成錠塊，再將該錠塊粉 碎研磨成粉體材料，經篩網篩選過後，取得粉體粒徑介於 5// m至2 0 O/z m間之粉體材料，將該粉體注入以電能或熱能 驅動之喷塗槍中，並在喷塗槍中通入適當的反應氣體，利 用上述電能或熱能使氣體產生反應或電漿氣產生高能量， 將塗層材料加溫與加速，巨大能量將粉體熔融或半熔融，

1278521 __案號91124865_年月日__ 五、發明說明（4) 粉體經由高速氣體加速，經由喷嘴射出，以高速喷塗或喷 熔於被鍍物上，形成多元合金塗層； 此外，本發明之多元合金塗層，可將所選定之五種至 十種主要元素的材料，以熔煉方式熔解後直接以喷霧法霧 化成粉體材料，經篩網篩選過後，取得粉體粒徑介於5// m 至2 0 0// m間之粉體材料，將該粉體注入以電能或熱能驅動 之喷塗搶中，並在喷塗搶中通入適當的反應氣體，利用上 述電能或熱能使氣體產生反應或電漿氣產生高能量，將塗 層材料加溫與加速，巨大能量將粉體熔融或半熔融，粉體 經由高速氣體加速，經由喷嘴射出，以高速喷塗或喷熔於 被鍍物上，形成多元合金塗層； 另外，本發明之多元合金塗層，也可將所選定之五種 至十種主要元素的材料，以熱霧分解法（Spray Pyrosis)，經由化學處理製作成先驅物（Precursor)， 再混入適當之溶液或溶劑，注入熱喷塗腔體中，再透過高 速氣體喷出含有多元合金成分元素之溶液，再經高溫燒去 無用之溶劑與其他雜質，形成合金顆粒附著於被鍍物之 上，而完成多元合金塗層。 請參閱『第2圖所示』，係本發明之實施例實驗數據 圖，如圖所示：本發明之多元合金塗層，自鐵、始、鎳、 鉻、矽、鋁、鈦、釩、銅、錘、鉬、猛等十二種元素中， 任取六種至八種主要元素，其各主要元素所佔百分比，如 塗層編號1至3 0所示，該多元合金塗層配置總重約3 0 0 0公 克，於製作時依各主要元素熔點高低，由上而下置於真空 電弧熔煉爐的水冷銅模中，蓋上真空電弧熔煉爐的上蓋，

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抽取真 氣壓（ 氣充氣 煉均勻 上述熔 最後在 將 再以機 末過篩 由送粉 或半熔 速喷塗 片，並 移動， 該塗層 片於喷 空至（K a tin)， 過程三 後，待 煉動作 水冷銅 上述錠 器研磨 後可獲 機經送 融狀態 於被鍍 配置於 並配合 厚度約 塗完成 此時，使用維式硬度機（Vickers Hardness Tester)以量測經上述製程完成塗層編號1至3〇號之所有 試片塗層截面的硬度值，上述試片經切割與鑲埋後依序以 #180、#240、#40 0、# 6 0 0、#8 0 0、# 1 2 0 0之碳化矽砂紙磨 平後再進行量測，施加荷重為i 〇 〇克，負荷時間為丨5秒， 每個試片均量測五個不同位置的硬度，以中間三個平均值 平均作為此試片的硬度，可發現本發明之多元合金塗層硬 度值變化範圍由Hv 6 0 0至Hvl 1 00，較一般未添加陶兗或碳 化物的以單一元素為主要組成元素之合金塗層硬度為高， 〇 1大氣壓（at，而尨士 }而後充入純氬氣至〇· 2大 二Λ Λ不會大量氧化，再重複上述抽 1 a 熔解鈦兀素除氧，方進行熔煉，熔 ^ 117 、σ盃塊，將5亥合金塊翻面，再重複 上，以確保各主要元素皆均勻混和， 模上進行冷卻固化成錠塊； ί ^卒成粒徑約數公厘（的顆粒之後， 二▲ ί田粉，經篩網（如3 2 5l〇esh)將所得粉 I二彳^ h於44// m之粉體材料，再將粉體材料 泰管，f電装熔射機，粉體被高溫熔成熔融 並猎南速氣體加速，經由喷嘴射出，以高 ，上’該被鍍物係經喷砂處理完之不銹鋼試 回速旋轉之試片座上，俾藉，喷嘴緩慢上下 試片座高速旋轉達到喷塗均勻厚度之目的， 為〇· 15mm，係介於〇· 〇5m· 〇· 5mm間，該試 後經氣體快速冷卻，即可取下試片座；

1278521 案號 91124865 年 月 曰 修正 五、發明說明（6) 此外，本發明多 素，通常有較高 請參閱『第 據圖、本發明經 數據圖，如圖所 塗層與未喷塗之 1 0小時後爐冷， 幾無異狀，表示 傳統不錄鋼試片 產生，且多元合 南溫回火軟化現 金塗層所沒有的 異的耐溫特性。 惟以上所述 能以之限定本發 範圍所作之均等 範圍内。 元合金塗層 的硬度。 2、3圖所示 1 1 0 0°C熱處 示：選取塗 不鎮鋼試片 發現上述塗 塗層有極佳 呈現表面氧 金塗層硬度 象，反而有 現象，顯示 者，僅為本 明實施之範 變化與修飾 其組成物若含有石夕或銘元 』，係 理10小 層編號 ，置於 層編號 的抗南 化嚴重 值與熱 硬度增 本發明 本發明之 時後爐冷 15、 17、 1 1 0 0〇C 空 15、 17、 溫氧化特 ，且有氧 處理前比 加的趨勢 之多元合 實施 之硬 2 9之 氣爐 2 9之 性， 化物 較， ，這 金塗 例實 度值 多元 中熱 試片 完全 剝落 非但 是傳 層有 發明之較佳實施例而已， 圍，即大凡依本發明申請 ，皆應仍屬本發明專利涵 驗數 實驗 合金 處理 表面 沒有 現象 沒有 統合 極優 當不 專利 蓋之

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Claims (1)

1. I278J21 W V-.

   91124865 年 月 曰 六、申請專利範圍 LI 1 、一種多元合金塗層 鈦、叙、銅、錯、 至十種主要元素所 合金塗層組成原子 兩種該主要元素佔 10%。 2 、如申請專利範圍第 多三種主要元素佔 2 0% 〜3 0% 。 3 、如申請專利範圍第 多五種主要元素佔 1 0 %〜2 0% 。 4 、如申請專利範圍第 該塗層厚度係為0. 5 、如申請專利範圍第 該塗層係利用上述 混合後，以熱喷塗 6 、如申請專利範圍第 該塗層係利用上述 煉成合金塊狀物後 以熱喷塗或喷熔等 7 、如申請專利範圍第 該塗層係利用上述 解後，直接利用喷

   ，係由鐵、銘、錄、路、承、铭、 鉬、錳等十二種元素中，任取五種 組成，每一種主要元素佔上述多元 百分比4%〜3 5%之間，且至少 上述多元合金塗層組成百分比大於 1項所述之多元合金塗層，其中至 上述多元合金塗層組成原子百分比 1項所述之多元合金塗層，其中至 上述多元合金塗層組成原子百分比 1項所述之多元合金塗層，其中， 0 5mm至 0 · 5mm間。 1項所述之多元合金塗層，其中， 五種至十種主要元素之粉末經均勻 或喷熔等方法製作而成。 1項所述之多元合金塗層，其中， 至少五種至十種主要元素經高溫熔 ，利用粉碎、篩選成合金粉末，再 方法製作而成。 1項所述之多元合金塗層，其中， 至少五種至十種主要元素經高溫熔 霧法霧化、篩選成合金粉末’再以

   第12頁 1278521 _案號9Π24865_年月日_«_ 六、申請專利範圍 熱喷塗或喷熔等方法製作而成。 8 、如申請專利範圍第1項所述之多元合金塗層，其中， 該塗層係利用上述至少五種元素以熱霧分解法，經由 化學處理製作成先驅物，經混入適當之溶液或溶劑， 再以熱喷塗或噴熔等方法製作而成。 9 、如申請專利範圍第1項所述之多元合金塗層，其中， 該塗層硬度範圍係介於H v 6 0 0至H v 1 1 0 0間。 1 0 、如申請專利範圍第1項所述之多元合金塗層，其 中，該可另添加部分陶瓷、碳化物、硼化物、氮化 物等化合物作為改質，以提高該塗層硬度。

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