JP2000096203A - ポリマ―材料の溶射適用方法 - Google Patents
ポリマ―材料の溶射適用方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＰＥＥＫ複合材料をＨＶＯＦプロセスによっ
て金属基材（３２）に適用する。 【解決手段】 金属基材（３２）に金属結合層（３４）
で準備を施す。金属結合層（３４）は、基材の表面にア
ーク噴霧される。次いで、粉体状ＰＥＥＫ複合材料（３
６）を加熱し、高速度酸素燃料技術によって基材（３
２）及び結合層（３４）に向かって推進し、基材（３
２）を均等にコーティングする。ＨＶＯＦプロセスに続
き、ＰＥＥＫコーティングを焼鈍し、高耐性のＰＥＥＫ
でコーティングされた基材を提供する。
て金属基材（３２）に適用する。 【解決手段】 金属基材（３２）に金属結合層（３４）
で準備を施す。金属結合層（３４）は、基材の表面にア
ーク噴霧される。次いで、粉体状ＰＥＥＫ複合材料（３
６）を加熱し、高速度酸素燃料技術によって基材（３
２）及び結合層（３４）に向かって推進し、基材（３
２）を均等にコーティングする。ＨＶＯＦプロセスに続
き、ＰＥＥＫコーティングを焼鈍し、高耐性のＰＥＥＫ
でコーティングされた基材を提供する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、全体として、ポリ
マー材料を適用するための溶射技術の使用に関し、更に
詳細には、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）複
合材料を基材に適用するのを容易にする方法に関する。
マー材料を適用するための溶射技術の使用に関し、更に
詳細には、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）複
合材料を基材に適用するのを容易にする方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ターゲット材料即ち基材を所望の材料又
は複合材料でコーティングするため、溶射技術が使用さ
れてきた。一般的には、溶射技術は、材料を溶融し、こ
れを基材に向かって推進し、これによって基材上にコー
ティングを形成するのに使用される高温熱源を使用する
ことに基づいた一連のコーティング技術に関する。例え
ば電気アーク、可燃性ガス、又はこれらの両方の組み合
わせによって溶融される原料として、粉体、ロッド、又
はワイヤを使用できる。熱によりコーティング材料を溶
融し、次いでこれを圧縮ガスによって、コーティングさ
れるべき基材に向かって圧送する。コーティング材料
は、その溶融時に小板(platelet)を形成し、これらの小
板は基材に向かって推進され、基材のところで、基材に
及び互いに付着する。小板が堆積し、冷却し、コーティ
ングを形成する層状構造になる。
は複合材料でコーティングするため、溶射技術が使用さ
れてきた。一般的には、溶射技術は、材料を溶融し、こ
れを基材に向かって推進し、これによって基材上にコー
ティングを形成するのに使用される高温熱源を使用する
ことに基づいた一連のコーティング技術に関する。例え
ば電気アーク、可燃性ガス、又はこれらの両方の組み合
わせによって溶融される原料として、粉体、ロッド、又
はワイヤを使用できる。熱によりコーティング材料を溶
融し、次いでこれを圧縮ガスによって、コーティングさ
れるべき基材に向かって圧送する。コーティング材料
は、その溶融時に小板(platelet)を形成し、これらの小
板は基材に向かって推進され、基材のところで、基材に
及び互いに付着する。小板が堆積し、冷却し、コーティ
ングを形成する層状構造になる。
【０００３】一つのこのような溶射技術は、高速度酸素
燃料（ＨＶＯＦ(high velocity oxyfuel)）プロセスと
呼ばれる。このプロセスは、燃焼チャンバ内に高圧を発
生する、酸素及び燃料の連続的に持続された内部燃焼を
使用する。所望のコーティング材料の粉体粒子を、発生
した熱に露呈した後、所望の基材に付着させるために超
音速に加速する。現在、様々なＨＶＯＦシステムが市場
で入手できる。
燃料（ＨＶＯＦ(high velocity oxyfuel)）プロセスと
呼ばれる。このプロセスは、燃焼チャンバ内に高圧を発
生する、酸素及び燃料の連続的に持続された内部燃焼を
使用する。所望のコーティング材料の粉体粒子を、発生
した熱に露呈した後、所望の基材に付着させるために超
音速に加速する。現在、様々なＨＶＯＦシステムが市場
で入手できる。
【０００４】粉体状ポリマー材料について使用するた
め、ＨＶＯＦプロセス及び他の溶射技術が利用できる。
しかしながら、比較的高い熱を使用するＨＶＯＦ等の溶
射技術で特定のポリマー材料を使用するのが困難である
ことがわかっている。これは、ＰＥＥＫ等の特定のポリ
マーに関して特に言える。
め、ＨＶＯＦプロセス及び他の溶射技術が利用できる。
しかしながら、比較的高い熱を使用するＨＶＯＦ等の溶
射技術で特定のポリマー材料を使用するのが困難である
ことがわかっている。これは、ＰＥＥＫ等の特定のポリ
マーに関して特に言える。
【０００５】例えばＰＥＥＫにはコーティング材料とし
て多くの用途があるが、ＰＥＥＫ材料のコーティングを
基材に適用する上でＨＶＯＦプロセスを使用することは
困難であることがわかっている。ＰＥＥＫは、極めて高
い熱や高温の火炎が存在する場合には劣化してしまう。
しかしながら、ＰＥＥＫ粉体が十分に加熱されていない
場合には、未溶融の粒子が所望の基材に向かって推進さ
れ、付着性が低下し、有孔度が望ましからぬ程に高くな
ってしまう。
て多くの用途があるが、ＰＥＥＫ材料のコーティングを
基材に適用する上でＨＶＯＦプロセスを使用することは
困難であることがわかっている。ＰＥＥＫは、極めて高
い熱や高温の火炎が存在する場合には劣化してしまう。
しかしながら、ＰＥＥＫ粉体が十分に加熱されていない
場合には、未溶融の粒子が所望の基材に向かって推進さ
れ、付着性が低下し、有孔度が望ましからぬ程に高くな
ってしまう。
【０００６】ＰＥＥＫ材料を所望の基材上に型成形する
ことによって、高温での熱安定性が良好なＰＥＥＫ等の
ポリマー材料を使用できる。しかしながら、型成形によ
ってＰＥＥＫコーティングを適用することは、コーティ
ングできる構成部材の種類を限定してしまう。更に、型
成形技術は、特に、型成形したコーティング及び／又は
型成形によるコーティングが施された構成部材がその使
用前に追加の機械加工を必要とする場合に、費用がかか
る。ＨＶＯＦプロセスでＰＥＥＫ等の材料を適用するこ
とにより、これらの問題点が緩和される。
ことによって、高温での熱安定性が良好なＰＥＥＫ等の
ポリマー材料を使用できる。しかしながら、型成形によ
ってＰＥＥＫコーティングを適用することは、コーティ
ングできる構成部材の種類を限定してしまう。更に、型
成形技術は、特に、型成形したコーティング及び／又は
型成形によるコーティングが施された構成部材がその使
用前に追加の機械加工を必要とする場合に、費用がかか
る。ＨＶＯＦプロセスでＰＥＥＫ等の材料を適用するこ
とにより、これらの問題点が緩和される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ＰＥＥＫ複合材料を所
望の基材に適用する上でＨＶＯＦプロセスを使用できる
ため、様々な構成部材をコーティングする上で、大きな
融通性、効率、及び費用節約が提供される。従来、高負
荷スラストベアリングパッドは、周知の型成形法によっ
てＰＥＥＫ複合材料でコーティングされていた。型成形
ＰＥＥＫ複合材料層でコーティングされた代表的な従来
技術のスラストベアリングパッドを図４及び図５に示
す。従来の型成形プロセスは多工程プロセスであり、Ｐ
ＥＥＫ複合材料を基材に適用するための本発明のＨＶＯ
Ｆプロセスよりも効率が低く、費用がかかる。
望の基材に適用する上でＨＶＯＦプロセスを使用できる
ため、様々な構成部材をコーティングする上で、大きな
融通性、効率、及び費用節約が提供される。従来、高負
荷スラストベアリングパッドは、周知の型成形法によっ
てＰＥＥＫ複合材料でコーティングされていた。型成形
ＰＥＥＫ複合材料層でコーティングされた代表的な従来
技術のスラストベアリングパッドを図４及び図５に示
す。従来の型成形プロセスは多工程プロセスであり、Ｐ
ＥＥＫ複合材料を基材に適用するための本発明のＨＶＯ
Ｆプロセスよりも効率が低く、費用がかかる。
【０００８】従来技術では、コーティングが施されたス
ラストベアリングパッド１０は、金属基材１２を含む。
金属基材１２は、代表的には、鋼板でできている。例え
ば銅製の第１結合層１４を金属基材１２に電気メッキす
る。例えば青銅製の第２結合層１６を焼結プロセスによ
って第１結合層１４及び金属基材１２に適用する。この
プロセスにより、溶融状態のＰＥＥＫ材料が流入できる
空所を持つ比較的多孔質の青銅層が形成される。
ラストベアリングパッド１０は、金属基材１２を含む。
金属基材１２は、代表的には、鋼板でできている。例え
ば銅製の第１結合層１４を金属基材１２に電気メッキす
る。例えば青銅製の第２結合層１６を焼結プロセスによ
って第１結合層１４及び金属基材１２に適用する。この
プロセスにより、溶融状態のＰＥＥＫ材料が流入できる
空所を持つ比較的多孔質の青銅層が形成される。
【０００９】かくして、第１結合層１４及び第２結合層
１６を付けた後、ＰＥＥＫ複合材料を溶融して青銅製第
２結合層１６に押し込むことによって、ＰＥＥＫ複合材
料１８の層を付着させることができる。ＰＥＥＫ複合材
料コーティング１８を付けた後、コーティング済の鋼板
を機械加工し、コーティングが施されたスラストベアリ
ングパッド１０にする。
１６を付けた後、ＰＥＥＫ複合材料を溶融して青銅製第
２結合層１６に押し込むことによって、ＰＥＥＫ複合材
料１８の層を付着させることができる。ＰＥＥＫ複合材
料コーティング１８を付けた後、コーティング済の鋼板
を機械加工し、コーティングが施されたスラストベアリ
ングパッド１０にする。
【００１０】本発明の目的は、ＰＥＥＫ複合材料を金属
基材に適用するための方法を提供することである。
基材に適用するための方法を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の方法は、金属結
合層を金属基材に適用する工程を含む。更に、本方法
は、ＰＥＥＫ複合材料層をＨＶＯＦプロセスによって金
属結合層に付着する工程を含む。
合層を金属基材に適用する工程を含む。更に、本方法
は、ＰＥＥＫ複合材料層をＨＶＯＦプロセスによって金
属結合層に付着する工程を含む。
【００１２】本発明の別の特徴によれば、ポリマー材料
を基材に付けて高負荷スラストベアリング表面を形成す
るための方法が提供される。本発明の方法は、金属基材
に準備を施す工程と、金属結合層を金属基材に適用する
工程を含む。更に、加熱ポリマー材料粒子を金属基材に
向かって噴霧することによって、融点が３００℃以上の
ポリマー材料を金属結合層に付着する。
を基材に付けて高負荷スラストベアリング表面を形成す
るための方法が提供される。本発明の方法は、金属基材
に準備を施す工程と、金属結合層を金属基材に適用する
工程を含む。更に、加熱ポリマー材料粒子を金属基材に
向かって噴霧することによって、融点が３００℃以上の
ポリマー材料を金属結合層に付着する。
【００１３】本発明の別の特徴によれば、ＰＥＥＫ複合
材料を構成部材表面に適用するための方法が提供され
る。この方法は、ＰＥＥＫ複合材料混合物を受け入れる
ために構成部材の表面に準備を施す工程を含む。ＰＥＥ
Ｋ複合材料混合物をＨＶＯＦプロセスで表面上に噴霧
し、ＰＥＥＫ複合材料層を形成する。次いで、ＰＥＥＫ
複合材料層を焼鈍し、高耐性のコーティングを形成す
る。
材料を構成部材表面に適用するための方法が提供され
る。この方法は、ＰＥＥＫ複合材料混合物を受け入れる
ために構成部材の表面に準備を施す工程を含む。ＰＥＥ
Ｋ複合材料混合物をＨＶＯＦプロセスで表面上に噴霧
し、ＰＥＥＫ複合材料層を形成する。次いで、ＰＥＥＫ
複合材料層を焼鈍し、高耐性のコーティングを形成す
る。
【００１４】同じ参照番号が同じ構成要素に附してある
添付図面を参照して本発明を以下に例として説明する。
添付図面を参照して本発明を以下に例として説明する。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明は、高温での熱安定性が良
好なポリマー材料を基材に適用するための溶射技術の使
用に関する。詳細には、本発明の好ましい実施形態とし
て開示された方法は、高速度酸素燃料（ＨＶＯＦ）プロ
セスによってポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）
複合材料を金属基材に適用する上で特に有用である。こ
のプロセスは、低有孔度の、代表的には有孔度が１％以
下の高耐性のＰＥＥＫ複合材料コーティングを提供す
る。この種のコーティングは、ベアリング構成部材とし
て作用する構成部材で使用するように変更できる。
好なポリマー材料を基材に適用するための溶射技術の使
用に関する。詳細には、本発明の好ましい実施形態とし
て開示された方法は、高速度酸素燃料（ＨＶＯＦ）プロ
セスによってポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）
複合材料を金属基材に適用する上で特に有用である。こ
のプロセスは、低有孔度の、代表的には有孔度が１％以
下の高耐性のＰＥＥＫ複合材料コーティングを提供す
る。この種のコーティングは、ベアリング構成部材とし
て作用する構成部材で使用するように変更できる。
【００１６】例えば、スラストベアリングに使用される
パッドにＰＥＥＫ複合材料コーティングを適用すること
によってベアリング表面を形成する上での本プロセスの
例示の用途を以下に説明する。このようなスラストベア
リングは、水中ポンプシステムで使用される様々な水中
構成部材での用途を含む様々な用途で使用される。水中
ポンプシステムの構成部材は、生産時に発生する流体を
地表に圧送する上で大きな負荷が加わる比較的過酷な坑
内環境で使用される。しかしながら、本発明のプロセス
は、この特定の用途に限定されず、変更可能である。
パッドにＰＥＥＫ複合材料コーティングを適用すること
によってベアリング表面を形成する上での本プロセスの
例示の用途を以下に説明する。このようなスラストベア
リングは、水中ポンプシステムで使用される様々な水中
構成部材での用途を含む様々な用途で使用される。水中
ポンプシステムの構成部材は、生産時に発生する流体を
地表に圧送する上で大きな負荷が加わる比較的過酷な坑
内環境で使用される。しかしながら、本発明のプロセス
は、この特定の用途に限定されず、変更可能である。
【００１７】本発明は、ＰＥＥＫ複合材料等の高耐性の
ポリマー材料で基材をコーティングするための更に効率
的で価格集約的な方法を提供する。本発明の方法は、図
１のブロックダイヤグラムを参照することにより、更に
容易に理解されよう。
ポリマー材料で基材をコーティングするための更に効率
的で価格集約的な方法を提供する。本発明の方法は、図
１のブロックダイヤグラムを参照することにより、更に
容易に理解されよう。
【００１８】図示のように、先ず最初に、ポリマー層を
溶射プロセスによって受け入れる準備を基材層に施さな
ければならない。好ましい実施形態では、基材は金属材
料、好ましくはステンレス鋼であるが、用途によっては
他の金属材料が適している。プロセスの第１工程は、図
１のブロック２０が示す、基材に準備を施す工程であ
る。この工程中、好ましくは、コーティングが施される
べき表面から塵埃、水分、オイル、及び他の汚染物を除
去することによって基材を清浄にする。更に、付着性を
向上させるため、コーティングが施されるべき表面を粗
くすることが望ましい。基材がステンレス鋼である場合
には、グリットメッシュサイズが２８の酸化アルミニウ
ムで基材をグリットブラストすることによって表面を粗
くすることが好ましい。
溶射プロセスによって受け入れる準備を基材層に施さな
ければならない。好ましい実施形態では、基材は金属材
料、好ましくはステンレス鋼であるが、用途によっては
他の金属材料が適している。プロセスの第１工程は、図
１のブロック２０が示す、基材に準備を施す工程であ
る。この工程中、好ましくは、コーティングが施される
べき表面から塵埃、水分、オイル、及び他の汚染物を除
去することによって基材を清浄にする。更に、付着性を
向上させるため、コーティングが施されるべき表面を粗
くすることが望ましい。基材がステンレス鋼である場合
には、グリットメッシュサイズが２８の酸化アルミニウ
ムで基材をグリットブラストすることによって表面を粗
くすることが好ましい。
【００１９】本プロセスの別の工程では、図１のブロッ
ク２２に示すように、基材のコーティングで使用するた
めのポリマー材料を調製する。本発明の方法を適用する
ため、ポリマー材料は、融点が高い、即ち３００℃以上
であるのが好ましい。最も好ましい実施形態では、ＰＥ
ＥＫ材料を使用して粉体形態の複合材料を調製する。様
々な材料をＰＥＥＫ材料と混合できるが、好ましい複合
材料は、ＰＥＥＫとポリテトラフルオロエチレン（ＰＴ
ＦＥ）及びカーボンの混合物からなるということがわか
っている。これらの材料は、ＰＥＥＫの低い摩擦係数及
び優れた耐摩耗性を向上させる。
ク２２に示すように、基材のコーティングで使用するた
めのポリマー材料を調製する。本発明の方法を適用する
ため、ポリマー材料は、融点が高い、即ち３００℃以上
であるのが好ましい。最も好ましい実施形態では、ＰＥ
ＥＫ材料を使用して粉体形態の複合材料を調製する。様
々な材料をＰＥＥＫ材料と混合できるが、好ましい複合
材料は、ＰＥＥＫとポリテトラフルオロエチレン（ＰＴ
ＦＥ）及びカーボンの混合物からなるということがわか
っている。これらの材料は、ＰＥＥＫの低い摩擦係数及
び優れた耐摩耗性を向上させる。
【００２０】例示の材料比は、約７０％のＰＥＥＫを約
２０％のＰＴＦＥ及び約１０％のカーボンと混合した比
である。更に、適当な粒径を選択することがＨＶＯＦプ
ロセスにとって重要である。ＰＥＥＫ複合材料の様々な
構成部材についての最適の粒径は、ＰＥＥＫについては
約７０μｍ、ＰＴＦＥについては約５３μｍ、カーボン
粒子については約６μｍであることがわかっている。特
定の混合比及び粒径を示したが、他の混合技術、粒径、
及び混合成分を本発明のプロセスに合わせて変更でき
る。
２０％のＰＴＦＥ及び約１０％のカーボンと混合した比
である。更に、適当な粒径を選択することがＨＶＯＦプ
ロセスにとって重要である。ＰＥＥＫ複合材料の様々な
構成部材についての最適の粒径は、ＰＥＥＫについては
約７０μｍ、ＰＴＦＥについては約５３μｍ、カーボン
粒子については約６μｍであることがわかっている。特
定の混合比及び粒径を示したが、他の混合技術、粒径、
及び混合成分を本発明のプロセスに合わせて変更でき
る。
【００２１】基材のクリーニング及びグリットブラスト
後、図１のブロック２４に示すように結合層を基材に適
用することができる。結合層は、好ましくは、ＰＥＥＫ
複合材料層を基材に機械的に結合するのに十分な表面凹
凸を持つ金属材料である。好ましくは、ニッケル−アル
ミニウム合金等の一層の金属材料を適用する。この材料
は、所望の高温特性を有し、ステンレス鋼基材に良好に
結合する。ステンレス鋼以外の材料でできた基材につい
ては、他の結合層材料の方が良好である。
後、図１のブロック２４に示すように結合層を基材に適
用することができる。結合層は、好ましくは、ＰＥＥＫ
複合材料層を基材に機械的に結合するのに十分な表面凹
凸を持つ金属材料である。好ましくは、ニッケル−アル
ミニウム合金等の一層の金属材料を適用する。この材料
は、所望の高温特性を有し、ステンレス鋼基材に良好に
結合する。ステンレス鋼以外の材料でできた基材につい
ては、他の結合層材料の方が良好である。
【００２２】好ましい実施形態では、ニッケル−アルミ
ニウム合金を基材にアーク噴霧する。アーク噴霧は、当
業者に一般に周知のように、電圧を印加した二つのワイ
ヤを互いに接触させることによって発生させた高エネル
ギの電気アークを使用する。アークエネルギでワイヤを
溶融し、圧縮空気によって溶融材料を霧化し、これを基
材上に推進し、結合層を形成する。好ましくは、結合層
は、熱伝導率が優れており、特にＰＥＥＫ材料をベアリ
ング表面として使用する場合、ＰＥＥＫ層からの放熱を
補助する。結合コーティングについての最適の厚さは約
０．３５６mm乃至０．４５７mm（約０．０１４インチ乃
至０．０１８インチ）の範囲内にあるということがわか
っている。
ニウム合金を基材にアーク噴霧する。アーク噴霧は、当
業者に一般に周知のように、電圧を印加した二つのワイ
ヤを互いに接触させることによって発生させた高エネル
ギの電気アークを使用する。アークエネルギでワイヤを
溶融し、圧縮空気によって溶融材料を霧化し、これを基
材上に推進し、結合層を形成する。好ましくは、結合層
は、熱伝導率が優れており、特にＰＥＥＫ材料をベアリ
ング表面として使用する場合、ＰＥＥＫ層からの放熱を
補助する。結合コーティングについての最適の厚さは約
０．３５６mm乃至０．４５７mm（約０．０１４インチ乃
至０．０１８インチ）の範囲内にあるということがわか
っている。
【００２３】基材に準備を施し、結合層を付け、ＰＥＥ
Ｋ複合材料を調製した後、図１のブロック２６によって
示すように、ＰＥＥＫ複合材料を基材に結合層上に溶射
によって適用する。好ましい実施形態では、ＨＶＯＦプ
ロセスを使用し、ＰＥＥＫ複合材料混合物を基材及び結
合層に適用する。ＰＥＥＫ複合材料層を負荷支持環境で
使用できるようにするための低い有孔度及び大きな結合
強度を確保するため、スプレーパラメータの最適範囲(o
ptimum window)が形成される。
Ｋ複合材料を調製した後、図１のブロック２６によって
示すように、ＰＥＥＫ複合材料を基材に結合層上に溶射
によって適用する。好ましい実施形態では、ＨＶＯＦプ
ロセスを使用し、ＰＥＥＫ複合材料混合物を基材及び結
合層に適用する。ＰＥＥＫ複合材料層を負荷支持環境で
使用できるようにするための低い有孔度及び大きな結合
強度を確保するため、スプレーパラメータの最適範囲(o
ptimum window)が形成される。
【００２４】好ましくは、ミラーサーマル社から入手で
きるミラーサーマルスプレーガンＨＶ２０００型等の溶
射ガンを使用してＨＶＯＦプロセスを実施する。ミラー
サーマルスプレーガンは、軸線方向粉体供給形体を備え
ており、これは、ミラーサーマルコンピューター化コン
ソール４６００型によって制御される。ミラーサーマル
スプレーガンには、１２mmの燃焼チャンバが設けられて
おり、好ましくは水素である燃料ガスの酸素に対する比
は３．３３である。更に、担体ガス、好ましくは窒素を
溶射ガンを通して３０ｓｃｆｈの流量で流し、粉体を燃
焼チャンバに供給する。
きるミラーサーマルスプレーガンＨＶ２０００型等の溶
射ガンを使用してＨＶＯＦプロセスを実施する。ミラー
サーマルスプレーガンは、軸線方向粉体供給形体を備え
ており、これは、ミラーサーマルコンピューター化コン
ソール４６００型によって制御される。ミラーサーマル
スプレーガンには、１２mmの燃焼チャンバが設けられて
おり、好ましくは水素である燃料ガスの酸素に対する比
は３．３３である。更に、担体ガス、好ましくは窒素を
溶射ガンを通して３０ｓｃｆｈの流量で流し、粉体を燃
焼チャンバに供給する。
【００２５】粉体状ＰＥＥＫ複合材料混合物を、当業者
に周知のように、電子制御式加圧ホッパーユニットを介
して溶射ガンに供給する。次いで、ＨＶＯＦ溶射ガンの
火炎を通してＰＥＥＫ複合材料を注入し、少なくともＰ
ＥＥＫ複合材料の融点まで、例えば約３４０℃まで加熱
する。ＰＥＥＫ複合材料の粉体粒子を部分的に又は完全
に溶融させ、基材及び結合層に向かって推進する。これ
によって、半溶融状態の又は溶融状態の粒子又は小板の
流れを形成し、これが基材に当り、代表的には層状構造
の連続コーティングを形成する。機械的相互係止プロセ
スが粒子と粗い基材／結合層との間で生じ、連続コーテ
ィングを基材にしっかりと結合する。
に周知のように、電子制御式加圧ホッパーユニットを介
して溶射ガンに供給する。次いで、ＨＶＯＦ溶射ガンの
火炎を通してＰＥＥＫ複合材料を注入し、少なくともＰ
ＥＥＫ複合材料の融点まで、例えば約３４０℃まで加熱
する。ＰＥＥＫ複合材料の粉体粒子を部分的に又は完全
に溶融させ、基材及び結合層に向かって推進する。これ
によって、半溶融状態の又は溶融状態の粒子又は小板の
流れを形成し、これが基材に当り、代表的には層状構造
の連続コーティングを形成する。機械的相互係止プロセ
スが粒子と粗い基材／結合層との間で生じ、連続コーテ
ィングを基材にしっかりと結合する。
【００２６】好ましい実施形態では、ＰＥＥＫ複合材料
粉体を毎分１１ｇの速度で供給し、溶射ガンを１７．７
８ｃｍの離間距離で毎秒７５４ｍｍの横断速度で移動す
る。（離間距離は、基材と溶射ガスの出口先端との間の
距離に関する。）ＰＥＥＫ複合材料コーティングを、約
０．４８３ｍｍ乃至０．５３３ｍｍ（約０．０１９イン
チ乃至０．０２１インチ）の厚さになるまで、多数回の
パスで堆積させる。代表的には、１回の予熱サイクル及
び３０回のパスに続いてコーティングを自然のゆっくり
とした冷却によって冷却する。
粉体を毎分１１ｇの速度で供給し、溶射ガンを１７．７
８ｃｍの離間距離で毎秒７５４ｍｍの横断速度で移動す
る。（離間距離は、基材と溶射ガスの出口先端との間の
距離に関する。）ＰＥＥＫ複合材料コーティングを、約
０．４８３ｍｍ乃至０．５３３ｍｍ（約０．０１９イン
チ乃至０．０２１インチ）の厚さになるまで、多数回の
パスで堆積させる。代表的には、１回の予熱サイクル及
び３０回のパスに続いてコーティングを自然のゆっくり
とした冷却によって冷却する。
【００２７】ＰＥＥＫ複合材料混合物がＰＥＥＫ複合材
料層を形成した後、図１のブロック２８によって示すよ
うに、付着後焼鈍プロセスを採用するのが有利である。
付着後焼鈍プロセスにより、更に高耐性のコーティング
が得られる。熱履歴及び残留応力の除去を容易にする。
更に、ＰＥＥＫ複合材料コーティングの結晶レベルを向
上する。
料層を形成した後、図１のブロック２８によって示すよ
うに、付着後焼鈍プロセスを採用するのが有利である。
付着後焼鈍プロセスにより、更に高耐性のコーティング
が得られる。熱履歴及び残留応力の除去を容易にする。
更に、ＰＥＥＫ複合材料コーティングの結晶レベルを向
上する。
【００２８】好ましい付着後焼鈍プロセスは、ＰＥＥＫ
複合材料層を約４００℃まで加熱する工程、及びこれを
その温度に約３０分間に亘って保持する工程を含む。次
いで、ＰＥＥＫ複合材料層を基材及び結合層とともに制
御下で約２７０℃まで冷却し、その温度に約１０分間に
亘って保持する。その後、ＰＥＥＫ複合材料層、基材、
及び結合層を制御下で約６０℃以下に冷却する。
複合材料層を約４００℃まで加熱する工程、及びこれを
その温度に約３０分間に亘って保持する工程を含む。次
いで、ＰＥＥＫ複合材料層を基材及び結合層とともに制
御下で約２７０℃まで冷却し、その温度に約１０分間に
亘って保持する。その後、ＰＥＥＫ複合材料層、基材、
及び結合層を制御下で約６０℃以下に冷却する。
【００２９】上文中に説明した方法は、容易に適用する
ことができる、代表的には１％以下の低有孔度のＰＥＥ
Ｋ複合材料コーティングを提供する。ＰＥＥＫ複合材料
層は、詳細には、ベアリング表面として使用するために
変更できる。これは、摩擦係数が低く、耐摩耗性に優
れ、且つ低有孔度のコーティングがこのプロセスによっ
て得られるためである。
ことができる、代表的には１％以下の低有孔度のＰＥＥ
Ｋ複合材料コーティングを提供する。ＰＥＥＫ複合材料
層は、詳細には、ベアリング表面として使用するために
変更できる。これは、摩擦係数が低く、耐摩耗性に優
れ、且つ低有孔度のコーティングがこのプロセスによっ
て得られるためである。
【００３０】その結果、本発明のプロセスを容易に採用
できる例示の製品には、図４及び図５を参照して上文中
に説明したようなスラストベアリングとして使用するた
めのスラストパッドが含まれる。本発明の方法に従って
製造されたスラストパッド３０を図２及び図３に示す。
本発明のプロセスのこの特定の使用では、スラストパッ
ド３０は、ＰＨ１７−４ステンレス鋼製のインベストメ
ント鋳造体として形成された基材３２を含む。先ず最初
に、図１のブロック２０を参照して上文中に説明したよ
うに基材３２に準備を施す。
できる例示の製品には、図４及び図５を参照して上文中
に説明したようなスラストベアリングとして使用するた
めのスラストパッドが含まれる。本発明の方法に従って
製造されたスラストパッド３０を図２及び図３に示す。
本発明のプロセスのこの特定の使用では、スラストパッ
ド３０は、ＰＨ１７−４ステンレス鋼製のインベストメ
ント鋳造体として形成された基材３２を含む。先ず最初
に、図１のブロック２０を参照して上文中に説明したよ
うに基材３２に準備を施す。
【００３１】図１のブロック２４を参照して上文中に説
明したように、ニッケル−アルミニウム合金からなる単
一の結合層３４を基材３２にアーク噴霧によって適用す
る。図１のブロック２２及び２６を参照して上文中に説
明したように、ＰＥＥＫ複合材料を調製し、基材３２及
び結合層に吹付ける。その結果、溶融状態の又は部分的
溶融状態の多数の小板３６が、基材３２、結合層３４、
及び互いに結合し、ＰＥＥＫ複合材料層３８を形成す
る。
明したように、ニッケル−アルミニウム合金からなる単
一の結合層３４を基材３２にアーク噴霧によって適用す
る。図１のブロック２２及び２６を参照して上文中に説
明したように、ＰＥＥＫ複合材料を調製し、基材３２及
び結合層に吹付ける。その結果、溶融状態の又は部分的
溶融状態の多数の小板３６が、基材３２、結合層３４、
及び互いに結合し、ＰＥＥＫ複合材料層３８を形成す
る。
【００３２】ＰＥＥＫ複合材料層３８の形成後、好まし
くは、図１のブロック２８を参照して上文中に説明した
付着後焼鈍を、ＰＥＥＫ複合材料層３８を含むスラスト
パッド３０に施す。スラストパッド３０の形成は、従来
技術の型成形プロセスに対して効率的であり且つ費用が
かからない。更に、下降穴や坑内の環境で遭遇するよう
な危険な環境で容易に使用される高耐性のＰＥＥＫ複合
材料ベアリング表面が提供される。
くは、図１のブロック２８を参照して上文中に説明した
付着後焼鈍を、ＰＥＥＫ複合材料層３８を含むスラスト
パッド３０に施す。スラストパッド３０の形成は、従来
技術の型成形プロセスに対して効率的であり且つ費用が
かからない。更に、下降穴や坑内の環境で遭遇するよう
な危険な環境で容易に使用される高耐性のＰＥＥＫ複合
材料ベアリング表面が提供される。
【００３３】以上の説明は、本発明の好ましい例示の実
施形態の説明であり、本発明は図示の特定の形体に限定
されないということは理解されよう。例えば、本方法
は、広範な構成部材に適用でき、ＰＥＥＫ複合材料の成
分の正確な混合は、所望の用途及び効果に対して調節で
き、ＨＶＯＦパラメータはＰＥＥＫ複合材料混合物、粒
径、使用されるＨＶＯＦ溶射ガンの種類、及びプロセス
が実施される環境に従って調節でき、結合層の材料は、
基材の形成に使用された材料を含む様々な他のパラメー
タに従って調節できる。エレメントの設計及び構成にお
けるこれらの及び他の変更は、添付の特許請求の範囲に
記載した範囲から逸脱することなく、実施できる。
施形態の説明であり、本発明は図示の特定の形体に限定
されないということは理解されよう。例えば、本方法
は、広範な構成部材に適用でき、ＰＥＥＫ複合材料の成
分の正確な混合は、所望の用途及び効果に対して調節で
き、ＨＶＯＦパラメータはＰＥＥＫ複合材料混合物、粒
径、使用されるＨＶＯＦ溶射ガンの種類、及びプロセス
が実施される環境に従って調節でき、結合層の材料は、
基材の形成に使用された材料を含む様々な他のパラメー
タに従って調節できる。エレメントの設計及び構成にお
けるこれらの及び他の変更は、添付の特許請求の範囲に
記載した範囲から逸脱することなく、実施できる。
【図１】本発明の好ましい実施形態に従ってＨＶＯＦで
ＰＥＥＫを適用するためのプロセスの大まかな工程を示
すフローチャートである。
ＰＥＥＫを適用するためのプロセスの大まかな工程を示
すフローチャートである。
【図２】本発明の好ましい実施形態によりＨＶＯＦで付
けたＰＥＥＫコーティングを持つ基材の斜視図である。
けたＰＥＥＫコーティングを持つ基材の斜視図である。
【図３】図４の５−５線に沿った断面図である。
【図４】従来技術による型成形ＰＥＥＫコーティングを
受け入れた基材の斜視図である。
受け入れた基材の斜視図である。
【図５】図１の２−２線に沿った断面図である。
【符号の説明】 ３０ スラストパッド ３２ 基材 ３４ 結合層 ３６ 小板 ３８ ＰＥＥＫ複合材料層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マイケル、エル．テイラー シンガポール国シンガポール、ヒル、ビュ ー、クレセント、102 (72)発明者 ブーン、ヒー、タン シンガポール国シンガポール、アング、 モ、キオ、アベニュ、３、ナンバー10- 2624、ブロック、427
Claims (20)
- 【請求項１】ポリエーテルエーテルケトン複合材料を金
属基材（３２）に適用するための方法において、 金属結合層（３４）を前記金属基材（３２）に適用する
工程と、 ポリエーテルエーテルケトン複合材料層（３８）を高速
度酸素燃料プロセスによって金属結合層（３４）に付着
する工程とを含む、ことを特徴とする方法。 - 【請求項２】前記金属結合層（３４）を適用する工程
は、金属材料を前記金属基材（３２）にアーク噴霧する
工程を含む、請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】前記アーク噴霧工程は、ニッケル−アルミ
ニウム合金材料を前記金属基材（３２）にアーク噴霧す
る工程を含む、請求項２に記載の方法。 - 【請求項４】前記ポリエーテルエーテルケトン複合材料
層（３８）を付着する工程は、ポリエーテルエーテルケ
トン、ポリテトラフルオロエチレン、及びカーボンの混
合物を含むポリエーテルエーテルケトン複合材料を適用
する工程を含む、請求項１乃至３のうちのいずれか一項
に記載の方法。 - 【請求項５】前記金属結合層（３４）を適用する前に前
記金属基材（３２）に粗い表面を形成する工程を更に有
する、請求項１乃至４のうちのいずれか一項に記載の方
法。 - 【請求項６】前記金属結合層（３４）に付着した後のポ
リエーテルエーテルケトン複合材料層（３８）を焼鈍す
る工程を更に有する、請求項１乃至５のうちのいずれか
一項に記載の方法。 - 【請求項７】前記焼鈍工程は、ポリエーテルエーテルケ
トン複合材料層（３８）を約４００℃まで約３０分間に
亘って加熱する工程と、前記層（３８）を約２７０℃ま
で約１０分間に亘って冷却する工程と、次いで前記層
（３８）を６０℃以下に冷却する工程とを含む、請求項
６に記載の方法。 - 【請求項８】ポリマー材料を基材に付けてベアリング表
面を形成するための方法において、 金属基材（３２）に準備を施す工程と、 金属結合層（３４）を金属基材（３２）に適用する工程
と、 融点が３００℃以上のポリマー材料（３６）の加熱粒子
を前記金属結合層（３４）上に噴射することによって、
前記ポリマー材料（３６）を前記金属結合層（３４）に
付着する工程とを含む、ことを特徴とする方法。 - 【請求項９】前記ポリマー材料（３６）を付着する工程
は、高速度酸素燃料プロセスによって行われる、請求項
８に記載の方法。 - 【請求項１０】前記金属結合層（３４）を適用する工程
は、前記金属結合層（３４）を前記金属基材（３２）に
アーク噴霧する工程を含む、請求項８又は９に記載の方
法。 - 【請求項１１】前記アーク噴霧工程は、ニッケル−アル
ミニウム合金材料を前記金属基材（３２）にアーク噴霧
する工程を含む、請求項１０に記載の方法。 - 【請求項１２】前記ポリマー材料（３６）を付着する工
程は、ポリエーテルエーテルケトン複合材料（３６）を
付着する工程を含む、請求項８乃至１１のうちのいずれ
か一項に記載の方法。 - 【請求項１３】ポリエーテルエーテルケトン複合材料
（３６）を付着する前記工程は、ポリエーテルエーテル
ケトン、ポリテトラフルオロエチレン、及びカーボンの
混合物を付着する工程を含む、請求項１２に記載の方
法。 - 【請求項１４】前記金属結合層（３４）上への付着に続
いてポリマー材料を焼鈍する工程を更に有する、請求項
８乃至１３のうちのいずれか一項に記載の方法。 - 【請求項１５】前記金属結合層（３４）を適用する前に
前記金属基材（３２）に粗い表面を形成する工程を更に
有する、請求項８乃至１４のうちのいずれか一項に記載
の方法。 - 【請求項１６】ポリエーテルエーテルケトン複合材料
（３６）を構成部材の表面に適用するための方法におい
て、 構成部材の表面にポリエーテルエーテルケトン複合材料
混合物（３６）を受け入れる準備を施す工程と、 前記ポリエーテルエーテルケトン複合材料混合物（３
６）を前記表面上に高速度酸素燃料プロセスによって噴
霧し、ポリエーテルエーテルケトン複合材料層（３８）
を形成する工程と、 前記ポリエーテルエーテルケトン複合材料層（３８）を
焼鈍し、高耐性のポリエーテルエーテルケトン複合材料
コーティングを形成する工程とを含む、ことを特徴とす
る方法。 - 【請求項１７】前記準備を施す工程は、ステンレス鋼製
の構成部材（３２）の表面に準備を施す工程を含む、請
求項１６に記載の方法。 - 【請求項１８】前記噴霧工程は、ポリエーテルエーテル
ケトンの平均粒径が約７０μｍのポリエーテルエーテル
ケトン複合材料粉体（３６）を噴霧する工程を含む、請
求項１６又は１７に記載の方法。 - 【請求項１９】前記噴霧工程は、有孔度が１％よりも小
さいポリエーテルエーテルケトン複合材料層（３８）を
得る工程を含む、請求項１６乃至１８のうちのいずれか
一項に記載の方法。 - 【請求項２０】前記噴霧工程は、ポリエーテルエーテル
ケトンを約７０％、ポリテトラフルオロエチレンを約２
０％、及びカーボンを約１０％含むポリエーテルエーテ
ルケトン複合材料粉体を噴霧する工程を含む、請求項１
６乃至１９のうちのいずれか一項に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US159060 | 1993-11-29 | ||
| US15906098A | 1998-09-23 | 1998-09-23 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000096203A true JP2000096203A (ja) | 2000-04-04 |
Family
ID=22570918
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11271218A Withdrawn JP2000096203A (ja) | 1998-09-23 | 1999-09-24 | ポリマ―材料の溶射適用方法 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0988898A3 (ja) |
| JP (1) | JP2000096203A (ja) |
| CN (1) | CN1256175A (ja) |
| AR (1) | AR021821A1 (ja) |
| CA (1) | CA2283022A1 (ja) |
| ID (1) | ID24547A (ja) |
| SG (1) | SG108212A1 (ja) |
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-
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- 1999-09-21 SG SG9904617A patent/SG108212A1/en unknown
- 1999-09-22 CA CA 2283022 patent/CA2283022A1/en not_active Abandoned
- 1999-09-23 CN CN 99123914 patent/CN1256175A/zh active Pending
- 1999-09-23 AR ARP990104805 patent/AR021821A1/es unknown
- 1999-09-23 ID IDP990888D patent/ID24547A/id unknown
- 1999-09-24 JP JP11271218A patent/JP2000096203A/ja not_active Withdrawn
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