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JPH0568405B2 - - Google Patents
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JPH0568405B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH0568405B2
JPH0568405B2 JP60049454A JP4945485A JPH0568405B2 JP H0568405 B2 JPH0568405 B2 JP H0568405B2 JP 60049454 A JP60049454 A JP 60049454A JP 4945485 A JP4945485 A JP 4945485A JP H0568405 B2 JPH0568405 B2 JP H0568405B2
Authority
JP
Japan
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chromium carbide
chromium
particle size
particles
carbide
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP60049454A
Other languages
Japanese (ja)
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JPS61209907A (en
Inventor
Kingo Takeuchi
Hiroyuki Kashiwase
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Chemical Industrial Co Ltd
Original Assignee
Nippon Chemical Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nippon Chemical Industrial Co Ltd filed Critical Nippon Chemical Industrial Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

<産業上の利用分野> 本発明は、粗大な粒径を有する多孔質単粒子体
の炭化クロムおよびその製造法に関するものであ
り、記述すると、金属やセラミツクス等の表面改
質のための溶射皮膜に用いられる溶射用材料とし
て、あるいはセラミツク素材としては好適な炭化
クロムを提供することに関するものである。 <従来の技術> 従来、クロム源と炭素粉末とを混合して還元焼
成することにより炭化クロムを製造することは公
知である。 例えば、特公昭49−3639号公報、特公昭50−
17040号公報および特公昭54−8361号が代表的に
あげられる。 しかし、これらの方法は、その製造上不純物や
混入は避けられず、また得られる粒子は微粉末や
燃結体などであつたりして、いずれも一長一短が
ある。他方、炭化クロムを溶射材料として、用い
ることも公知であるが、いずれも焼結製品を粉砕
して粒度調整して用いられていた。(特公昭54−
8361公報) <発明が解決しようとする問題点> 近時、各種金属やセラミツクス等の表面に耐摩
耗性、耐腐食性、耐熱性等を付与する目的で各種
の高性能の溶射用材料を瞬間的に溶融・噴射・例
えばプラズマジエツトによる溶射被膜が行なわれ
ているが、炭化クロムもその溶射用材料の一つと
して、耐摩耗性や高温耐酸化性等の付与のために
使用されている。 このような目的に使用される溶射用炭化クロム
としては次の要件を満たすことが重要であるとさ
れている。 (1) 基材の表面に所望の性能の炭化クロム皮膜が
得られること。 (2) 粉体としての流動性が良く、使用に際して粉
末供給装置からプラズマガンノズルに至るまで
の細管を閉塞することなく、一定速度でスムー
ズに供給可能であること。 (3) 溶射に際してプラズマガスに投入される炭化
クロム粉体のうち、飛散、損失することなく目
的とする基材の表面に到達し有効に皮膜を形成
する割合、すなわち溶射の歩留りが高いこと。 一般に、これらの要件等に上記の(2)、(3)を満た
すには、炭化クロムの粒子形状がなるべく球形に
近く、しかも粒度分布が狭いことが必要であると
考えられる。就中、粒径約5μm以下の微細粒子
は慣性が小さく噴射に際して飛散・損失し易いか
らである。 しかしながら、従来の溶射用炭化クロムは、金
属クロム又は酸化クロムの粉末を炭素粉末と混合
し、加圧成型したものを炭素被覆中で、あるいは
滲炭性ガス中で炭化し、得られた焼結状態の焼成
物を粉砕し、更に篩分けして所望の粒度部分を回
収するという方法によつて製造されたものである
ため、粉砕工程が必須なものとなり、したがつて
分級後の所望粒度部分の歩留りが非常に悪くなる
という欠点があるばかりでなく、得られたものの
粒子状態はいずれも角ばつた不定形の砕片状多結
晶で、表面は不規則で粗雑な破砕面を呈してお
り、粒体としての流動性が必ずしも充分でなく、
また溶射に際しては飛散し易く溶射の歩留りも低
下し易い等の欠点があつた。更に従来法によつて
生成する炭化クロム粒子の粒度は製造方法によつ
てかなり異なつているが、いずれの場合にも生成
炭化クロム中に遊離炭素がかなり残存しており何
らかの方法で遊離炭素を分離除去することは、炭
化クロムの精製上重要な工程となり欠点の一つと
なつていた。(特公昭51−24480号公報) 本発明者は叙上の問題に鑑み鋭意研究を行つた
結果、粒径が粗大な酸化クロム単結晶を原料とす
ることにより、高純度で特異な物性の炭化クロム
単粒子体が得られることを見出し本発明を完成し
た。 <問題点を解決するための手段>及び<作用> すなわち、本発明は平均粒径が5〜50μmの範
囲にあり、かつ安息角が40度以下の多孔質単粒子
体であることを特徴とする炭化クロムおよびその
製造法にかかる。 本発明にかかる炭化クロムの第1の特徴は多孔
質単粒子体ということである。 添付図面において第1図、第2図および第4図
は炭化クロム、第3図は酸化クロムのそれぞれの
粒子構造を示す走査型電子顕微鏡写真である。 しかして、第1図および第2図は本発明の実施
態様を示す炭化クロムであり、第4図は、比較と
して通常の炭化クロムを示すものである。 本発明の炭化クロムは、図面の観察から明らか
なとおり、粒子表面に多数の細孔が存在し、粒子
全体が多孔質となつており、しかも、各粒子の焼
結による結合もなく実質的に独立した単粒子体と
なつている。かかる多孔質粒子の見掛密度をみる
と、大体2.4〜2.8g/mlの範囲にある。 第3図が原料酸化クロム単結晶体であるが、こ
の粒子の大きさや外形を炭化クロムはほぼそのま
ま維持していることがわかる。 他方、比較品である第4図の炭化クロムは、多
孔質粒子は余り見られず、かつ粒子間が焼結によ
り結合して単粒子体を構成していない。このよう
に、単粒子体の炭化クロムというのは、原料酸化
クロム単結晶粒子の外形や粒子の大きさを実質的
に保持して炭化物粒子へと転換した独立した粒子
状態のものをいう。また実質的というのは粒子の
大部分が上記の状態を意味し、小さな粒子が焼結
して2次粒子状態も多少は許容できることを意味
する。 次に、本発明における炭化クロムの第2の特徴
としては、平均粒径が5〜50μmの範囲、溶射材
料として好ましくは10〜50μmの範囲にあること
である。 粒度分布の幅としては、1〜100μmの範囲に
あるが、その分布の幅は狭く、平均粒径を中心に
分布しているものである。 また、前期のとおり、このような粒子の大きさ
や外形は原料の酸化クロムのそれに依存してい
る。 従つて、本発明における炭化クロムは、従来の
ものに比べて不純物の混入が少なく、かつ炭素な
どの分離も容易なために純度の高いものとして得
られ易い。また炭化クロムとしてはCr3C2
Cr7C3又はCr23C6があげられるが、本発明では多
くの場合Cr3C2、Cr7C3である。 なお、本発明において、粒度を論ずるときは、
コールターカウターによる粒度分布測定法で求め
られる値を意味し、粒度測定の分野では周知の方
法である。 更に、本発明における炭化クロムの第3の特徴
としては、上記の粒子特性のために粒子の流動性
(フリーフロー性)が非常によいことがあげられ
る。 粒子の流動性の良否は安息角で評価でき、その
値が小さい程流動性がよく、40度以下にするのが
良い。 本発明にかかる炭化クロムは、前記粒子の大き
さと丸味を帯びた単粒子体であるために、鋭利な
破断面の多い焼結体粉砕物に比べて流動性が非常
によく、安息角は40度を越えることはない。 従来、炭化クロムは溶射材料として代表的用途
があるが、本発明品は、上記の特性を有する炭化
クロム単粒子体であるために、これがそのまま、
溶射材料に要求される好ましい特性となるので好
適な材料として使用することができる。 また、炭化クロムは、耐食性や、耐熱性、耐摩
耗性があることから、セラミツク新素材として利
用可能であるが、本発明は多孔質であるために粉
砕も比較的容易なために、これを所望の粉砕手段
により、微粉末化して必要に応じてセラミツク素
材として利用することができる。 本発明における炭化クロムの製法は操作肢体従
来法と特に変ることはないが、その特徴とすると
ころは、平均粒径が5〜50μmの粗大単結晶酸化
クロム粒子を原料とするところにある。即ち、平
均粒径が5〜50μmの単結晶酸化クロム粒子を炭
素含有物質と混合し、次いで該混合物を還元雰囲
気で1250℃以上の温度において加熱処理すること
によつて製造する。 従来、一般に市販されている酸化クロム
(Cr2O3)は平均粒径が0.5〜3μmの範囲にある微
粉末であるが、かかる微粉末原料を用いた場合、
得られる炭化クロムは第4図の如く、焼結性が著
しいために単結晶体では得られず、溶射材料とし
ての使用に際しては、必ず粉砕手段を採ることが
不可欠になることに加えて、その粉砕品は流動性
等の品質特性が悪いのみならず、所望する粒度部
分の歩留りも低下するので、原料としては好まし
くない。 しかして、粗大な酸化クロム単結晶は、上記一
般の酸化クロム微粉末を再度1400℃以上の温度で
通常雰囲気のもとで焼成することにより得ること
ができる。 このような粗大な酸化クロムの製法は、本発明
者らが既に開発したもので例えば特願昭58−
169351号(特開昭60−65727号公報参照)又は特
願昭59−70013号(特開昭60−215528号公報参照)
の中で詳細になつている。 即ち、一般の酸化クロム微粉末にアルカリ金属
塩又はアルキル土類金属塩の如き助剤を添加し又
は添加せずして酸化性雰囲気で1400℃以上の温度
で酸化クロムの融点以下で加熱焼成し、次いで、
適当なほぐし処理を施すことにより粗大酸化クロ
ムを得ることができる。 なお、助剤の添加ある場合は、焼成後これを予
め水洗して充分に除去しておくことは云うまでも
ない。 かかる製法で得られた酸化クロムは、例えば第
3図に示すように球形又は多面体の粗大な単結晶
であり、本発明にかかる製法によれば、これらは
焼結して粒子間の結合体となることなく、その粒
子特製をそのまま実質的に保つた状態の炭化クロ
ム単粒子体に転換させることができる。 他方、他の原料である炭素含有物質としては、
一般的にはグラフアイトが用いられる。この炭素
含有物質はできるだけ化学的純度の高いものを使
用する方が、生成する炭化クロムの純度が高い状
態で得られることから、好ましい。逆に炭素材の
純度が劣ると、製品純度の低下をまねくのみなら
ず不純物に低融点の灰分成分が含まれている場合
には、炭化クロム粒子間の融着を誘発する原因と
なり焼成後のほぐしを困難とする。 炭素の配合量は、目的炭化物や炭素材の種類に
より異あるが、溶射用炭化クロムとして一般に用
いられているCr3C2およびCr7C3についてみれば、 3Cr2O3+13C=2Cr3C2+9CO (1) 7Cr2O3+27C=2Cr7C3+21CO (2) 出発原料中の炭素量はグラフアイトの如き固形
炭素材の場合には式(1)および(2)の反応を充たす化
学量論的必要量でようが、必要に応じて、炭化焼
成時空気などが介在することを考慮した場合、炭
素を少過剰配合してもよい。 混合方法は、従来行われている一般の混合装置
により、そのままで容易に均一な混合物が得られ
るが、混合に際しては、混合中および混合後の装
置からの取出しの際の粉塵防止および次操作を容
易にするために水、炭素物質含有水溶液、ター
ル、ピツチ等を少量加えて混練することは有効で
ある。尚、加えた炭素分は炭素配合量の一部であ
ことは勿論である。 次に、混合物はルツボ等の所望の反応容器に充
填するが、充填方法としては粉塵発生などのない
よう工程の作業環境上の理由を考慮すれば、配合
物を加圧成型体として反応容器に入れグラフアイ
トで成型体と容器の間および上部を被覆するか、
配合物を反応容器に少し入れてはつきかためるよ
うにして充填しその上部をグラフアイトで被覆す
る等所望の方式で工夫して充填する。 加熱焼成方法は、原料混合物を充填し、その上
部にグラフアイト等で被覆した状態で還元雰囲気
下においてシヤトルキルン、トンネルキルンのよ
うなガス炉又は電気炉に入れて、約1250℃以上の
温度で加熱処理することにより炭化焼成を行な
う。 炭化反応は約1250℃以上で進行するが、好まし
くは1350〜1400℃の温度の加熱条件で行い、焼成
量等に応じて温度を加熱し、所望の時間焼成すれ
ばよい。焼成時間は0.5時間以上、好ましくは1
〜3時間の間がよい。 かくして、焼成後、本発明にかかる炭化物は、
第1図に示すような多孔質粒子体として得られる
が、焼成方法の如何では、炭素粉末との分離が必
要に応じて生じる。 この場合、前記の如き、充填方法で行えば、そ
の分離は容易であり、また、炭化クロムと粉末炭
素との粒度構成の相違により、その分離捜査は効
果的に行うことができる。 分離操作としては、例えば篩による分離、水ひ
分離あるいは真空を利用した空気輸送装置で吸引
する等所望の操作で容易に分離することができ
る。 このようにして得られる焼成物は成型体又は反
応容器に充填した形の凝集体として回収される
が、焼結により粒度間結合が実質的に生じていな
いのでわずかな圧力で崩壊する状態のものであ
り、崩壊によつて得られる粒子の大きさおよび形
は前記のように原料酸化クロムの原形をほぼ同様
に保つたものとなる。したがつて、一次粒子への
ほぐしは、通常の破砕操作は必要なく例えば所望
最大粒径の振動篩でほぐし操作を加えつつ整粒す
ることにより所定粒度の炭化クロム単粒子体を得
ることができる。 ほぐされた炭化クロムはそのまま溶射材として
適したものである。 更に、炭素分を実質的に除去するため、あるい
は所望の粒度に分級するために、水簸したり、た
とえば湿式重力沈降分級などの方法で分離により
効果的にその目的を達成することができる。 <実施例> 実施例 1 市販の酸化クロムを酸化性雰囲気のガス炉で
1800℃、10分間焼成したのち、得られた粒径範囲
15〜75μm、平均粒径34μmの粗大な酸化クロム
(第3図)100重量部を原料として、これに市販の
グラフアイト(C=99%)34.25重量部と水6.7重
量部を加え、ミキサーで均一な配合物とする。こ
の配合物を、耐火性アルミナ製円筒反応容器につ
きかためながら約2/3容量分充填する。その上に
配合に用いたと同じグラフアイトを容器いつぱい
に被覆した後アルミナ製フタをかぶせた。次い
で、これを電気炉に入れ、1400℃に昇温し同温度
で3時間加熱焼成した。冷却後、反応容器を放出
し、反応容器中の残存グラフアイト被覆は容器を
傾けスプーンで除去することにより容易に焼成物
と分離することができた。容器を逆にして容器と
同じ形状になつた焼成物をとり出した。この焼成
物はスパチユラを差込むと容易に内部まで貫通
し、スプーンの裏で押すと容易に崩れるほどの焼
結性の弱い凝集体であつた。これを150メツシユ
篩に入れスプーンで軽くつぶしながら篩分けを行
ない大部分を回収した。この回収物は、原料酸化
クロムが炭化クロム(Cr3C2)となる量の97%で
あつた。この回収物はX線回折の結果、炭化クロ
ム(Cr3C2)のみで未反応の酸化クロムは認めら
れず、また少量の存在でも顕著な回折ピークを示
すグラフアイト最強線の位置に低いピークが認め
られた。 得られた炭化クロム粒子は第1図に見られるよ
うに多孔質単粒子体であるが、原料酸化クロムの
形状とほとんど同じで、コールターカウンターに
よる平均粒径もほぼ同じ値を示した。したがつ
て、流動性を示す指標として用いられる安息角測
定値もよい値を示し流動性もよかつた。以下にそ
の測定値を表1に示す。
<Industrial Application Field> The present invention relates to a porous single particle chromium carbide having a coarse particle size and a method for producing the same. Specifically, the present invention relates to a thermal spray coating for surface modification of metals, ceramics, etc. The present invention relates to providing chromium carbide which is suitable as a thermal spraying material used in or as a ceramic material. <Prior Art> Conventionally, it has been known to produce chromium carbide by mixing a chromium source and carbon powder and subjecting the mixture to reduction firing. For example, Special Publication No. 49-3639, Special Publication No. 50-
Representative publications include Publication No. 17040 and Japanese Patent Publication No. 54-8361. However, in these methods, impurities and contamination are unavoidable during production, and the particles obtained are fine powders, sintered bodies, etc., and each method has its advantages and disadvantages. On the other hand, it is also known to use chromium carbide as a thermal spraying material, but in both cases the sintered product is pulverized to adjust the particle size. (Tokuko Showa 54-
(Publication No. 8361) <Problems to be solved by the invention> Recently, various high-performance thermal spraying materials have been instantly applied for the purpose of imparting wear resistance, corrosion resistance, heat resistance, etc. to the surfaces of various metals and ceramics. Thermally sprayed coatings are commonly performed by melting, spraying, or, for example, plasma jet, and chromium carbide is also used as one of the thermal spraying materials to impart wear resistance and high-temperature oxidation resistance. . It is said that it is important for thermal spray chromium carbide used for such purposes to satisfy the following requirements. (1) A chromium carbide film with the desired performance can be obtained on the surface of the base material. (2) It has good fluidity as a powder and can be smoothly supplied at a constant speed without clogging the thin tube from the powder supply device to the plasma gun nozzle during use. (3) Of the chromium carbide powder added to the plasma gas during thermal spraying, the proportion of the chromium carbide powder that reaches the surface of the target substrate without scattering or loss and effectively forms a film, that is, the yield of thermal spraying is high. Generally, in order to satisfy these requirements (2) and (3) above, it is considered necessary that the particle shape of chromium carbide be as close to a spherical shape as possible, and that the particle size distribution be narrow. In particular, fine particles with a diameter of about 5 μm or less have small inertia and are easily scattered and lost during injection. However, conventional chromium carbide for thermal spraying is produced by mixing metal chromium or chromium oxide powder with carbon powder, press-molding the mixture, and carbonizing it in a carbon coating or in a carburizing gas. Since it is manufactured by pulverizing the fired product in the state and then sieving it to recover the desired particle size, the pulverization process is essential, and therefore the desired particle size after classification Not only does it have the disadvantage that the yield is extremely low, but the particles obtained are all angular, amorphous, flaky polycrystals, with irregular and rough fractured surfaces. Fluidity as a granule is not necessarily sufficient,
Further, during thermal spraying, there were disadvantages such as easy scattering and a low yield of thermal spraying. Furthermore, the particle size of chromium carbide particles produced by conventional methods varies considerably depending on the manufacturing method, but in all cases, a considerable amount of free carbon remains in the produced chromium carbide, and free carbon must be separated by some method. Removal is an important step in refining chromium carbide and has been one of its drawbacks. (Japanese Patent Publication No. 51-24480) In view of the above-mentioned problems, the present inventor conducted intensive research and found that by using chromium oxide single crystals with coarse grain size as a raw material, carbonization with high purity and unique physical properties can be achieved. The present invention was completed by discovering that chromium single particles can be obtained. <Means for solving the problems> and <Operation> That is, the present invention is characterized in that it is a porous single particle with an average particle size in the range of 5 to 50 μm and an angle of repose of 40 degrees or less. Chromium carbide and its manufacturing method. The first feature of the chromium carbide according to the present invention is that it is a porous single particle. In the accompanying drawings, FIGS. 1, 2, and 4 are scanning electron micrographs showing the particle structure of chromium carbide, and FIG. 3 is a scanning electron micrograph showing the particle structure of chromium oxide. 1 and 2 show chromium carbide according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 shows ordinary chromium carbide for comparison. As is clear from the observation of the drawings, the chromium carbide of the present invention has a large number of pores on the particle surface, making the entire particle porous, and furthermore, there is no bonding of each particle due to sintering, and the particles are substantially porous. It is an independent single particle. The apparent density of such porous particles is generally in the range of 2.4 to 2.8 g/ml. Figure 3 shows the raw material chromium oxide single crystal, and it can be seen that the particle size and external shape of the chromium carbide are maintained almost as they are. On the other hand, in the comparative chromium carbide shown in FIG. 4, there are not many porous particles, and the particles are not bonded together by sintering to form a single particle body. In this way, single-particle chromium carbide refers to an independent particle state in which the raw material chromium oxide single-crystal particles are converted into carbide particles while substantially retaining the external shape and particle size. Further, "substantially" means that most of the particles are in the above state, and that small particles are sintered and a secondary particle state is tolerable to some extent. Next, the second feature of the chromium carbide in the present invention is that the average particle size is in the range of 5 to 50 μm, preferably in the range of 10 to 50 μm as a thermal spray material. The width of the particle size distribution is in the range of 1 to 100 μm, but the width of the distribution is narrow and centered around the average particle size. Furthermore, as mentioned in the previous section, the size and external shape of such particles depend on that of the raw material chromium oxide. Therefore, the chromium carbide of the present invention contains less impurities than the conventional chromium carbide, and it is easy to separate carbon and the like, so it can be easily obtained as a highly pure product. In addition, chromium carbide includes Cr 3 C 2 ,
Examples include Cr 7 C 3 and Cr 23 C 6 , but in the present invention, Cr 3 C 2 and Cr 7 C 3 are used in most cases. In addition, in the present invention, when discussing particle size,
This refers to the value determined by the Coulter-Kauter particle size distribution measurement method, which is a well-known method in the field of particle size measurement. Furthermore, a third feature of the chromium carbide in the present invention is that the particles have very good fluidity (free flow properties) due to the above-mentioned particle characteristics. The quality of the fluidity of particles can be evaluated by the angle of repose, and the smaller the value, the better the fluidity, and it is better to set it to 40 degrees or less. Because the chromium carbide according to the present invention has the above-mentioned particle size and is a rounded single particle, it has very good fluidity compared to pulverized sintered compacts with many sharp fractured surfaces, and has an angle of repose of 40 Never go overboard. Conventionally, chromium carbide has been typically used as a thermal spray material, but since the product of the present invention is a chromium carbide single particle having the above characteristics, it can be used as is.
It can be used as a suitable material because it has desirable properties required for thermal spray materials. In addition, chromium carbide can be used as a new ceramic material because it has corrosion resistance, heat resistance, and wear resistance. It can be pulverized by a desired pulverizing means and used as a ceramic material if necessary. The method for producing chromium carbide in the present invention is not particularly different from the conventional method for operating limbs, but its distinctive feature is that coarse single-crystal chromium oxide particles with an average particle size of 5 to 50 μm are used as raw materials. That is, it is produced by mixing single-crystal chromium oxide particles with an average particle size of 5 to 50 μm with a carbon-containing substance, and then heat-treating the mixture at a temperature of 1250° C. or higher in a reducing atmosphere. Conventionally, commercially available chromium oxide (Cr 2 O 3 ) is a fine powder with an average particle size in the range of 0.5 to 3 μm, but when such a fine powder raw material is used,
As shown in Figure 4, the chromium carbide obtained cannot be obtained as a single crystal due to its remarkable sinterability, and when used as a thermal spray material, it is essential to use pulverization methods. Pulverized products are not preferred as raw materials because they not only have poor quality characteristics such as fluidity, but also reduce the yield of the desired particle size. Therefore, a coarse chromium oxide single crystal can be obtained by firing the above-mentioned general chromium oxide fine powder again at a temperature of 1400° C. or higher in a normal atmosphere. The method for producing such coarse chromium oxide has already been developed by the present inventors, for example,
No. 169351 (see Japanese Patent Application Laid-open No. 60-65727) or Japanese Patent Application No. 59-70013 (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-215528)
It is detailed in the. That is, general chromium oxide fine powder is heated and calcined in an oxidizing atmosphere at a temperature of 1400°C or higher below the melting point of chromium oxide, with or without the addition of auxiliaries such as alkali metal salts or alkylated earth metal salts. , then
Coarse chromium oxide can be obtained by performing appropriate loosening treatment. It goes without saying that if an auxiliary agent is added, it should be thoroughly removed by washing with water after firing. The chromium oxide obtained by this manufacturing method is, for example, a spherical or polyhedral coarse single crystal as shown in FIG. 3, and according to the manufacturing method of the present invention, these are sintered to form bonds between particles. The chromium carbide single particles can be converted into chromium carbide single particles in which the particle properties are substantially maintained without any problems. On the other hand, other carbon-containing raw materials include:
Graphite is generally used. It is preferable to use a carbon-containing substance with as high a chemical purity as possible because the produced chromium carbide can be obtained in a highly pure state. On the other hand, if the purity of the carbon material is poor, it will not only lead to a decrease in product purity, but also if the impurities include ash components with a low melting point, it will cause fusion between chromium carbide particles, resulting in poor quality after firing. Makes loosening difficult. The amount of carbon mixed varies depending on the type of target carbide and carbon material, but for Cr 3 C 2 and Cr 7 C 3 , which are commonly used as chromium carbide for thermal spraying, 3Cr 2 O 3 + 13C = 2Cr 3 C 2 +9CO (1) 7Cr 2 O 3 +27C=2Cr 7 C 3 +21CO (2) The amount of carbon in the starting material is a chemical that satisfies the reactions of equations (1) and (2) in the case of solid carbon materials such as graphite. Although the required amount is stoichiometrically, if necessary, a slight excess of carbon may be added in consideration of the presence of air during carbonization and firing. As for the mixing method, a homogeneous mixture can be easily obtained as it is using a conventional general mixing device, but when mixing, it is necessary to prevent dust during mixing and when taking it out from the device after mixing, and to take precautions for the next operation. To facilitate kneading, it is effective to add a small amount of water, a carbon material-containing aqueous solution, tar, pitch, etc. to the mixture. Incidentally, the added carbon content is, of course, a part of the carbon content. Next, the mixture is filled into a desired reaction container such as a crucible, but considering the working environment of the process so as not to generate dust, it is recommended to fill the mixture into a reaction container as a pressure-molded product. Cover the space between the molded body and the container and the top with graphite, or
A desired method is used to fill the reaction container, such as putting a small amount of the mixture into the reaction container so that it sticks, and then covering the top with graphite. The heating and firing method involves filling the raw material mixture, covering the top with graphite, etc., and placing it in a gas furnace such as a shuttle kiln or tunnel kiln or an electric furnace under a reducing atmosphere, and heating it at a temperature of approximately 1250°C or higher. Carbonization and firing are performed by processing. The carbonization reaction proceeds at a temperature of about 1250° C. or higher, preferably at a temperature of 1350 to 1400° C. The temperature may be adjusted depending on the amount of baking, etc., and baking may be carried out for a desired time. Baking time is 0.5 hours or more, preferably 1 hour
~3 hours is best. Thus, after calcination, the carbide according to the present invention:
Although it is obtained as a porous particle as shown in FIG. 1, separation from the carbon powder may occur as necessary depending on the firing method. In this case, separation is easy if carried out using the filling method as described above, and the separation can be carried out effectively due to the difference in particle size structure between chromium carbide and powdered carbon. Separation can be easily carried out by a desired operation such as separation using a sieve, water separation, or suction using a pneumatic transport device using a vacuum. The fired product obtained in this way is recovered as a molded body or an aggregate filled in a reaction vessel, but it is in a state that it collapses under slight pressure because there is virtually no bonding between particles due to sintering. The size and shape of the particles obtained by the disintegration maintain almost the same original shape as the raw material chromium oxide, as described above. Therefore, the disintegration into primary particles does not require a normal crushing operation, and single particles of chromium carbide with a predetermined particle size can be obtained by, for example, sizing with a vibrating sieve of the desired maximum particle size while adding a disintegration operation. . The loosened chromium carbide is suitable as a thermal spray material as it is. Furthermore, in order to substantially remove the carbon content or to classify the particles to a desired particle size, the purpose can be effectively achieved by elutriation or separation by methods such as wet gravity sedimentation classification. <Example> Example 1 Commercially available chromium oxide was heated in a gas furnace in an oxidizing atmosphere.
Particle size range obtained after firing at 1800℃ for 10 minutes
Using 100 parts by weight of coarse chromium oxide (Fig. 3) with a particle diameter of 15 to 75 μm and an average particle size of 34 μm as a raw material, 34.25 parts by weight of commercially available graphite (C = 99%) and 6.7 parts by weight of water were added, and the mixture was mixed in a mixer. Make a homogeneous blend. This formulation is filled to approximately 2/3 volume in a refractory alumina cylindrical reaction vessel. On top of that, the same graphite used in the formulation was coated all over the container, and then an alumina lid was placed over the container. Next, this was placed in an electric furnace, heated to 1400°C, and fired at the same temperature for 3 hours. After cooling, the reaction vessel was discharged, and the remaining graphite coating in the reaction vessel could be easily separated from the fired product by tilting the vessel and removing it with a spoon. The container was turned upside down and the fired product, which had the same shape as the container, was taken out. This fired product was an aggregate with weak sintering properties that could easily penetrate into the interior when a spatula was inserted, and easily crumbled when pressed with the back of a spoon. This was placed in a 150 mesh sieve and sieved while being crushed lightly with a spoon to recover most of the material. This recovered material was 97% of the amount of raw chromium oxide converted to chromium carbide (Cr 3 C 2 ). As a result of X-ray diffraction, this recovered material showed only chromium carbide (Cr 3 C 2 ) and no unreacted chromium oxide, and a low peak was observed at the position of the strongest line of graphite, which shows a remarkable diffraction peak even in the presence of a small amount. was recognized. The obtained chromium carbide particles were porous single particles as shown in FIG. 1, but they had almost the same shape as the raw material chromium oxide, and the average particle size measured by Coulter Counter showed almost the same value. Therefore, the measured value of the angle of repose, which is used as an indicator of fluidity, also showed good values, and the fluidity was also good. The measured values are shown in Table 1 below.

【表】 掛密度測定器に、一定体積の試料を取り、
その質量から求めた。
実施例 2 原料配合の際実施例1より5%過剰のグラフア
イトを配合したほかは実施例1と同じ方法で炭化
焼成を行なつた。得られた焼成物はX線回折の結
果炭化クロムとグラフアイトが同定された。焼成
物はほぐし操作をかねて150メツシユの篩を通し、
水に撹拌懸濁させたのち、水簸により細粒部分を
除く操作を数回行ない、過・乾燥により、多孔
質の粗大な炭化クロム単粒子体(第2図)を得
た。この炭化クロムはX縁回折では炭化クロム
(Cr3C2)が同定されるのみでグラフアイトその
他の不純物は認められなかつた。更に、粒度、安
息角速度もよび見掛密度の測定結果を表2に示す
が、溶射材に適した粒度分布および流動性のある
ものが得られた。
[Table] Take a certain volume of sample into the hanging density measuring device,
It was calculated from its mass.
Example 2 Carbonization firing was carried out in the same manner as in Example 1, except that 5% more graphite was added than in Example 1 when blending the raw materials. As a result of X-ray diffraction, chromium carbide and graphite were identified in the obtained fired product. The baked product is passed through a 150 mesh sieve to loosen it.
After stirring and suspending in water, elutriation was performed several times to remove fine particles, and by over-drying, coarse porous chromium carbide single particles (Figure 2) were obtained. This chromium carbide was identified only as chromium carbide (Cr 3 C 2 ) by X-edge diffraction, and no graphite or other impurities were observed. Furthermore, the measurement results of particle size, angular velocity of repose, and apparent density are shown in Table 2, and a material with particle size distribution and fluidity suitable for a thermal spray material was obtained.

【表】 比較例 1 市販の微細な酸化クロム(平均粒径1.8μm)
100重量部にグラフアイト34.25重量部を用いて混
合物とした以外は実施例1と同様に還元雰囲気下
で加熱処理した。 得られた炭化クロムはX線回折でCr3C2が同定
され、酸化クロムは完全に炭化物となつていた
が、焼成物の焼結が著しく機械粉砕しなければ粉
末化できなかつた。 なお、焼成物の水簸品の一部を粉砕した粉末を
電子顕微鏡写真で観察すると第4図のように、粒
子間が結合して一体化している著しい凝集体であ
ることが確認された。 <発明の効果> 本発明によれば、これまで詳述したとおり、高
純度で多孔質炭化クロム単粒子体として特異な粒
子特性の炭化クロムが製造でき、またこのものは
セラミツクとしても新素材と云える。 従つて、本発明にかかる炭化クロムは、機械粉
砕することなく、そのままあるいは要すれば分級
するだけで、溶射用材料として好適に利用できる
と共に、炭化クロムのもつ耐熱性、耐食性あるい
は耐摩耗性などを生かした新セラミツク素材とし
て、必要により、これを粉砕しあるいは粉砕せず
して、利用することができる。
[Table] Comparative example 1 Commercially available fine chromium oxide (average particle size 1.8 μm)
Heat treatment was carried out in the same manner as in Example 1, except that 34.25 parts by weight of graphite was used in 100 parts by weight to form a mixture. The obtained chromium carbide was identified as Cr 3 C 2 by X-ray diffraction, and the chromium oxide was completely converted to carbide, but the sintered product was so sintered that it could not be powdered without mechanical crushing. In addition, when the powder obtained by pulverizing a part of the elutriated product of the fired product was observed using an electron microscope, it was confirmed that the powder was a remarkable agglomerate in which the particles were bonded and integrated, as shown in FIG. <Effects of the Invention> According to the present invention, as detailed above, chromium carbide with unique particle characteristics can be produced as a highly pure porous chromium carbide single particle, and this material can also be used as a new ceramic material. I can say that. Therefore, the chromium carbide according to the present invention can be suitably used as a material for thermal spraying without being mechanically pulverized, or by just classifying it if necessary, and it also has excellent heat resistance, corrosion resistance, wear resistance, etc. As a new ceramic material that takes advantage of the

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図乃至第4図は粒子構造を示す走査型電子
顕微鏡写真(但し、第1図乃至第3図は×400倍、
第4図は×3000倍)であり、第1図および第2図
は本発明の実施態様を示す炭化クロム、第3図は
本発明の実施態様で用いられる原料酸化クロム、
第4図は比較例として示す炭化クロムのそれぞれ
粒子構造を示す。
Figures 1 to 4 are scanning electron micrographs showing the particle structure (However, Figures 1 to 3 are magnified by ×400.
Figure 4 is a magnification of ×3000), Figures 1 and 2 are chromium carbide showing an embodiment of the present invention, Figure 3 is a raw material chromium oxide used in an embodiment of the present invention,
FIG. 4 shows the particle structure of chromium carbide shown as a comparative example.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 平均粒径が5〜50μmの範囲にあり、かつ安
息角が40度以下の多孔質単粒子体であることを特
徴とする炭化クロム。 2 単粒子体炭化クロムがCr3C2又はCr7C3であ
る特許請求の範囲第1項記載の炭化クロム。 3 単粒子体炭化クロムは見掛密度が2.4〜2.8
g/mlである特許請求の範囲第1項又は第2項の
炭化クロム。 4 平均粒径が5〜50μmの単結晶酸化クロム粒
子を炭素含有物質と混合し、次いで該混合物を還
元雰囲気で1250℃以上の温度において加熱処理す
ることを特徴とする炭化クロムの製造法。 5 平均粒径が5〜50μmの単結晶酸化クロムは
微細な酸化クロム粉末を1400℃以上の温度で焼成
して結晶成長させたものである特許請求の範囲第
4項記載の炭化クロムの製造法。
[Scope of Claims] 1. A chromium carbide characterized by being a porous single particle having an average particle size in the range of 5 to 50 μm and an angle of repose of 40 degrees or less. 2. The chromium carbide according to claim 1, wherein the single particle chromium carbide is Cr 3 C 2 or Cr 7 C 3 . 3 Single particle chromium carbide has an apparent density of 2.4 to 2.8
Chromium carbide according to claim 1 or 2, which is g/ml. 4. A method for producing chromium carbide, which comprises mixing single-crystal chromium oxide particles with an average particle size of 5 to 50 μm with a carbon-containing substance, and then heat-treating the mixture at a temperature of 1250° C. or higher in a reducing atmosphere. 5. The method for producing chromium carbide according to claim 4, wherein the single-crystal chromium oxide having an average particle size of 5 to 50 μm is produced by firing fine chromium oxide powder at a temperature of 1400° C. or higher to grow crystals. .
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