JP2001152309A - Composite sprayed deposit of metal and ceramics, and method of forming therefor - Google Patents
Composite sprayed deposit of metal and ceramics, and method of forming thereforInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、金属基材との密着
性と組織の緻密性に優れた金属とセラミックスとの複合
溶射皮膜及びその形成方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a composite sprayed coating of a metal and a ceramic, which has excellent adhesion to a metal substrate and a fine structure, and a method for forming the same.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、汎用性の高い金属の表面の耐熱
性、耐磨耗性、耐食性等の諸特性を改善して特殊な用途
にも使用できるようにする方法の一つとして、金属基材
表面にセラミックスの溶射皮膜を形成することが行われ
ている。しかし、金属基材の熱膨張係数とセラミックス
の溶射皮膜の熱膨張係数との間には大きな差が存在する
ため、温度変動のある環境下で繰り返し使用すると、金
属基材とセラミックスの溶射皮膜との境界で、熱膨張量
の差による熱歪に起因した熱応力が発生して、使用中に
セラミックスの溶射皮膜が剥離するという問題があっ
た。2. Description of the Related Art Conventionally, as a method of improving various properties such as heat resistance, abrasion resistance and corrosion resistance of a highly versatile metal surface so that it can be used for special applications, a metal base is used. 2. Description of the Related Art Thermal spray coatings of ceramics have been formed on material surfaces. However, there is a large difference between the coefficient of thermal expansion of the metal substrate and the coefficient of thermal expansion of the thermal spray coating of ceramics. At the boundary of the above, there is a problem that a thermal stress is generated due to a thermal strain due to a difference in a thermal expansion amount, and the sprayed ceramic film is peeled off during use.
【０００３】また、セラミックスの溶射皮膜は内部に気
孔や亀裂を多く含有しているため、温度変動が存在しな
くても腐食環境下で使用していると、セラミックスの溶
射皮膜上に付着した腐食成分は溶射皮膜内の気孔や亀裂
内を通過して金属基材に達し金属基材を腐食させるの
で、使用中にセラミックスの溶射皮膜が剥離するという
問題もあった。[0003] Further, since the ceramic sprayed coating contains many pores and cracks inside, even if there is no temperature fluctuation, if it is used in a corrosive environment, the corrosion deposited on the ceramic sprayed coating will not be obtained. Since the components pass through the pores and cracks in the thermal spray coating and reach the metal substrate and corrode the metal substrate, there is also a problem that the thermal spray coating of ceramics peels off during use.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】そこで、金属基材とセ
ラミックスの溶射皮膜との境界に発生する熱応力を低減
する方法として、金属基材とセラミックスの溶射皮膜と
の間に金属基材の熱膨張係数とセラミックスの溶射皮膜
の熱膨張係数の中間の熱膨張係数を有する材料を中間材
として存在させる方法や、溶射皮膜の金属基材側では金
属基材と同種の金属のみ、溶射皮膜の表層側ではセラミ
ックスのみとなり、その間で組成が相互に連続的に変化
する傾斜組成を有する溶射皮膜を形成させる方法が採用
されているが、製造工程が複雑化して製造コストが上昇
するという問題がある。Therefore, as a method of reducing the thermal stress generated at the boundary between the metal substrate and the sprayed ceramic film, there is a method for reducing the thermal stress of the metal substrate between the metal substrate and the sprayed ceramic film. A method in which a material having a thermal expansion coefficient intermediate between that of the thermal expansion coefficient of the thermal spray coating of ceramics and that of the thermal spray coating is used as an intermediate material. On the side, only a ceramic is used, and a method of forming a sprayed coating having a gradient composition in which the composition continuously changes mutually is adopted. However, there is a problem that the manufacturing process is complicated and the manufacturing cost is increased.
【０００５】また、セラミックスの溶射皮膜中の気孔や
亀裂に対する対策として、セラミックスの溶射皮膜に有
機系又は無機系の材料を含浸したり塗布して、セラミッ
クスの溶射皮膜中の気孔の封孔処理や亀裂の除去処理が
行われている。しかし、含浸では含浸材をセラミックス
の溶射皮膜の内部まで有効に含浸することは困難で、塗
布ではセラミックスの溶射皮膜の表層部分にしか効果が
現れないので、含浸や塗布によりセラミックスの溶射皮
膜の特性を向上することは難しい。本発明はかかる事情
に鑑みてなされたもので、金属基材との密着性に優れ、
気孔や亀裂を含有しない緻密な金属とセラミックスとの
複合溶射皮膜及びその形成方法を提供することを目的と
する。Further, as a countermeasure against pores and cracks in the sprayed ceramic film, an organic or inorganic material is impregnated or applied to the sprayed ceramic film to seal the pores in the sprayed ceramic film. A crack removal process has been performed. However, in impregnation, it is difficult to impregnate the impregnating material effectively inside the sprayed ceramic film, and in application, the effect is only exerted on the surface layer of the sprayed ceramic film. It is difficult to improve. The present invention has been made in view of such circumstances, has excellent adhesion to a metal substrate,
An object of the present invention is to provide a composite thermal spray coating of a dense metal and ceramics that does not contain pores and cracks and a method for forming the same.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】前記目的に沿う本発明に
係る金属とセラミックスとの複合溶射皮膜は、金属粒子
とセラミック粒子とが混合状態にある溶射皮膜が酸化雰
囲気下で前記金属粒子の融点以下の温度で熱処理される
ことにより、前記金属粒子と前記セラミック粒子との境
界に存在する気孔及び前記金属粒子表面から前記セラミ
ック粒子間に伸びた亀裂が、前記セラミック粒子と前記
金属粒子を構成している金属との反応物及び前記金属粒
子を構成している金属の酸化物により充填されている。According to the present invention, there is provided a composite thermal spray coating of a metal and ceramic according to the present invention, wherein the thermal spray coating in which metal particles and ceramic particles are in a mixed state has a melting point of the metal particles in an oxidizing atmosphere. By being heat-treated at the following temperature, the pores present at the boundaries between the metal particles and the ceramic particles and the cracks extending between the ceramic particles from the surface of the metal particles constitute the ceramic particles and the metal particles. Filled with a reaction product with the metal and an oxide of the metal constituting the metal particles.
【０００７】ここで、前記熱処理には、下記の２種類の
加熱処理方法が適用できる。 １）金属粒子とセラミック粒子とが混合状態にある溶射
皮膜が形成された部材を加熱装置内に入れて、酸化雰囲
気下で金属粒子の融点以下の所定温度となるように設定
し所定時間加熱すること。 ２）溶射皮膜が形成された部材を酸化雰囲気下で金属粒
子の融点以下の所定温度で実際に使用することにより、
溶射皮膜が形成された部材に、１）の加熱装置内に入れ
て、酸化雰囲気下で金属粒子の融点以下の所定温度とな
るように設定し所定時間加熱することと同様の加熱効果
を与えること。Here, the following two types of heat treatment methods can be applied to the heat treatment. 1) A member on which a thermal spray coating in which metal particles and ceramic particles are mixed is formed is placed in a heating device, and heated to a predetermined temperature equal to or lower than the melting point of the metal particles in an oxidizing atmosphere and heated for a predetermined time. thing. 2) By actually using the member on which the thermal spray coating is formed at a predetermined temperature equal to or lower than the melting point of the metal particles in an oxidizing atmosphere,
To give the same heating effect to the member on which the thermal sprayed coating is formed, by placing it in the heating device of 1), setting it to a predetermined temperature equal to or lower than the melting point of the metal particles in an oxidizing atmosphere, and heating it for a predetermined time. .
【０００８】酸化雰囲気下で溶射皮膜を構成している金
属粒子の融点以下の温度で熱処理すると、金属粒子から
金属が気孔、亀裂内に移動して、セラミック粒子と直接
接触する部分ではセラミック粒子の表層部に反応物を生
成し、セラミック粒子と直接接触しない部分では金属の
酸化物を生成する。酸化物の生成反応に使用される酸素
は、熱処理中の雰囲気から供給される。金属とセラミッ
ク粒子との反応物及び金属の酸化物が生成するとき体積
は膨張するので、気孔と亀裂内は反応物及び酸化物で緻
密に充填されることになる。When heat treatment is performed at a temperature equal to or lower than the melting point of the metal particles constituting the thermal spray coating in an oxidizing atmosphere, the metal moves from the metal particles into the pores and cracks. A reactant is generated in the surface layer portion, and a metal oxide is generated in a portion not directly in contact with the ceramic particles. Oxygen used for the oxide formation reaction is supplied from the atmosphere during the heat treatment. Since the volume expands when the reactant of the metal and the ceramic particles and the oxide of the metal are generated, the pores and cracks are densely filled with the reactant and the oxide.
【０００９】前記目的に沿う本発明に係る金属とセラミ
ックスとの複合溶射皮膜の形成方法は、金属基材の表面
に基金属の第１層を形成する第１工程と、前記第１層の
表面上に、高温下で反応する金属粒子とセラミック粒子
を含む第２層を溶射により形成する第２工程と、前記第
１工程及び前記第２工程で製造された積層材を酸化雰囲
気下で前記第２層中の金属粒子の融点以下の温度で熱処
理して、前記金属粒子と前記セラミック粒子との境界に
存在する気孔内及び前記金属粒子表面から前記セラミッ
ク粒子間に伸びた亀裂内を、前記セラミック粒子と前記
金属粒子を構成している金属との反応物及び前記金属粒
子を構成している金属の酸化物により充填する第３工程
とを有する。According to the present invention, there is provided a method of forming a composite thermal spray coating of a metal and a ceramic according to the present invention, comprising: a first step of forming a first layer of a base metal on a surface of a metal substrate; A second step of forming a second layer containing metal particles and ceramic particles that react at a high temperature by thermal spraying, and applying the laminated material manufactured in the first step and the second step in an oxidizing atmosphere to the second step. Heat treatment at a temperature equal to or lower than the melting point of the metal particles in the two layers, the pores present at the boundary between the metal particles and the ceramic particles and the cracks extending between the ceramic particles from the surface of the metal particles, the ceramic And a third step of filling with a reaction product of the particles and the metal constituting the metal particles and an oxide of the metal constituting the metal particles.
【００１０】第１層を形成する理由は、金属基材と熱処
理により得られる金属とセラミックスとの複合溶射皮膜
との接合力を高めるためである。また、第２層の組成は
製造目的により決定され、第１層の組成は使用する金属
基材及び第２層の組成とにより決定される。熱処理を溶
射皮膜を構成している第２層中の金属粒子の融点以下の
温度で実施するのは、積層材の形状を維持するためであ
る。熱処理中に第２層内では金属粒子から金属が気孔、
亀裂内に移動してセラミック粒子や雰囲気中の酸素と反
応して反応物、酸化物を生成したり、相互に接触する金
属粒子とセラミック粒子は接触部分で反応物を生成す
る。このため、気孔と亀裂を内包した金属粒子とセラミ
ック粒子との混合状態であった第２層は、気孔と亀裂が
消失し、金属粒子とセラミック粒子間に反応物が介在し
た金属とセラミックスとの複合溶射皮膜に変化する。The reason why the first layer is formed is to increase the bonding strength between the metal substrate and the composite thermal spray coating of the metal and ceramic obtained by the heat treatment. The composition of the second layer is determined by the purpose of manufacture, and the composition of the first layer is determined by the metal base material used and the composition of the second layer. The heat treatment is performed at a temperature equal to or lower than the melting point of the metal particles in the second layer constituting the thermal spray coating in order to maintain the shape of the laminated material. During the heat treatment, the metal particles have pores in the second layer,
The metal particles move into the crack and react with the ceramic particles and oxygen in the atmosphere to generate a reactant and an oxide, and the metal particles and the ceramic particles that come into contact with each other generate a reactant at a contact portion. For this reason, the second layer, which was a mixed state of metal particles and ceramic particles containing pores and cracks, lost the pores and cracks, and formed a mixture of metal and ceramic with a reactant interposed between the metal particles and ceramic particles. Changes to composite spray coating.
【００１１】本発明に係る金属とセラミックスとの複合
溶射皮膜の形成方法において、前記第１層を構成する金
属の少なくとも一部が、前記熱処理中に、前記第２層中
のセラミック粒子との反応物を生成する金属であること
が好ましい。熱処理によって、第２層内の第１層との境
界側に存在する気孔や亀裂内に、第１層を構成している
金属を侵入させて、気孔、亀裂内をセラミック粒子と侵
入した金属との反応物及び侵入した金属の酸化物で充填
することができ、第１層と金属とセラミックスとの複合
溶射皮膜の密着性を向上させることができる。In the method for forming a composite sprayed coating of a metal and a ceramic according to the present invention, at least a portion of the metal constituting the first layer reacts with the ceramic particles in the second layer during the heat treatment. It is preferably a metal that produces a substance. The metal constituting the first layer penetrates into the pores and cracks existing on the boundary side with the first layer in the second layer by the heat treatment, and the pores and the metal that has penetrated into the cracks with the ceramic particles. Can be filled with the reactant and the invading metal oxide, and the adhesion between the first layer and the composite thermal spray coating of metal and ceramic can be improved.
【００１２】[0012]
【発明の実施の形態】続いて、本発明を具体化した実施
の形態につき説明し、本発明の理解に供する。本発明の
一実施の形態に係る金属とセラミックスとの複合溶射皮
膜の形成方法は、金属基材の表面に基金属の第１層を形
成する第１工程と、第１層の表面上に高温下で反応する
金属粒子とセラミック粒子を含む第２層を溶射により形
成する第２工程と、金属基材、第１層、及び第２層より
構成された積層材を酸化雰囲気下で第２層中の金属粒子
の融点以下の温度で熱処理して、金属粒子とセラミック
粒子との境界に存在する気孔内及び金属粒子表面からセ
ラミック粒子間に伸びた亀裂内を、セラミック粒子と金
属粒子を構成している金属との反応物及び金属粒子を構
成している金属の酸化物により充填する第３工程とを有
している。以下、各工程毎に更に詳しく説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, embodiments of the present invention will be described to provide an understanding of the present invention. According to one embodiment of the present invention, there is provided a method for forming a composite thermal spray coating of a metal and a ceramic, comprising: a first step of forming a first layer of a base metal on a surface of a metal substrate; A second step of spraying a second layer containing metal particles and ceramic particles that react underneath; and laminating the metal substrate, the first layer, and the laminate comprising the first layer and the second layer under an oxidizing atmosphere. Heat treatment is performed at a temperature equal to or lower than the melting point of the metal particles inside to form ceramic particles and metal particles in the pores existing at the boundary between the metal particles and ceramic particles and in cracks extending between the ceramic particles from the metal particle surface. A third step of filling with a reactant with the metal and an oxide of the metal constituting the metal particles. Hereinafter, each step will be described in more detail.
【００１３】（１）第１工程 使用温度が室温〜５００℃の範囲の低温度域の場合では
金属基材としてＳＳ４００等の構造用鋼が、５００℃〜
１２００℃の範囲の中高温度域の場合では金属基材とし
てステンレス鋼等の耐熱鋼が使用できる。また、第１層
を構成する基金属の条件としては、金属基材との間の相
互拡散性と第２層中に含まれるセラミック粒子との反応
性が要求される。例えば、金属基材が構造用鋼、セラミ
ック粒子がアルミナ粒子である場合は、基金属としてニ
ッケルが使用できる。更にニッケルから構成される第１
層の特性を向上させる場合は、ニッケル系の合金を使用
してもよい。例えば、耐熱性を付与したい場合は、ニッ
ケル、クロム、アルミニウム、イットリウムの耐熱合金
を使用することが好ましい。金属基材上への第１層の形
成方法としては、例えば、化学メッキ等により基金属を
構成する金属、合金の皮膜を形成するメッキ法や、プラ
ズマ溶射装置等を用いて基金属を構成する金属、合金の
溶射皮膜を形成する溶射法が使用できる。(1) First Step In the case where the operating temperature is in a low temperature range of room temperature to 500 ° C., a structural steel such as SS400 is used as a metal substrate at 500 ° C. to 500 ° C.
In the middle and high temperature range of 1200 ° C., heat-resistant steel such as stainless steel can be used as the metal substrate. Further, the conditions of the base metal constituting the first layer are required to have mutual diffusibility with the metal base material and reactivity with the ceramic particles contained in the second layer. For example, when the metal substrate is structural steel and the ceramic particles are alumina particles, nickel can be used as the base metal. The first made of nickel
To improve the properties of the layer, a nickel-based alloy may be used. For example, when it is desired to provide heat resistance, it is preferable to use a heat-resistant alloy of nickel, chromium, aluminum, and yttrium. As a method of forming the first layer on the metal substrate, for example, a metal forming the base metal by chemical plating or the like, a plating method of forming a coating of an alloy, or a base metal using a plasma spraying apparatus or the like. A thermal spraying method for forming a thermal spray coating of metal or alloy can be used.
【００１４】（２）第２工程 第２層を形成する金属粒子とセラミック粒子は、例え
ば、高温で耐熱性、耐磨耗性、耐食性付与を目的とする
場合は金属粒子としてニッケル粒子を、セラミック粒子
としてアルミナ粒子を選定する。選定した金属粒子とセ
ラミック粒子は十分に混合後、例えば溶射装置の一例で
あるプラズマ溶射装置を用いて、第１層の上に所定の厚
さに、例えば１００μｍ〜５００μｍの厚さに溶射して
第２層を形成する。このときプラズマ自体の温度は非常
に高いが、プラズマよりセラミック粒子と金属粒子が反
応を起こすような温度にさらされる時間は非常に短いの
で、形成される第２層は金属粒子とセラミック粒子の混
合状態にある溶射皮膜となり、金属粒子とセラミック粒
子との境界に気孔が形成されたり、金属粒子表面からセ
ラミック粒子間に亀裂が伸びたりしている。(2) Second Step The metal particles and the ceramic particles forming the second layer may be formed by, for example, nickel particles as metal particles when heat resistance, abrasion resistance and corrosion resistance are imparted at a high temperature. Alumina particles are selected as particles. After sufficiently mixing the selected metal particles and ceramic particles, for example, using a plasma spraying device as an example of a spraying device, spraying to a predetermined thickness on the first layer, for example, to a thickness of 100 μm to 500 μm. Form a second layer. At this time, the temperature of the plasma itself is very high, but the time of exposure to a temperature at which the ceramic particles and the metal particles react is much shorter than that of the plasma, so that the second layer formed is a mixture of the metal particles and the ceramic particles. The thermal spray coating is in a state, and pores are formed at the boundary between the metal particles and the ceramic particles, and cracks extend from the surface of the metal particles to the ceramic particles.
【００１５】（３）第３工程 金属粒子とセラミック粒子との間で反応が生じる温度で
は、第１層を構成している金属と金属基材を構成してい
る金属は拡散可能な状態となっている。従って、第１層
と金属基材の間では、金属基材を構成している金属と第
１層を構成している金属が相互に拡散して拡散層が形成
される。また、第１層と第２層の間でも、第１層に含ま
れる金属と第２層に含まれる金属粒子を構成している金
属との間で、相互拡散による拡散層が形成される。(3) Third Step At a temperature at which a reaction occurs between the metal particles and the ceramic particles, the metal constituting the first layer and the metal constituting the metal base are in a state in which they can be diffused. ing. Therefore, between the first layer and the metal base, the metal forming the metal base and the metal forming the first layer are mutually diffused to form a diffusion layer. Also, between the first layer and the second layer, a diffusion layer is formed by mutual diffusion between the metal included in the first layer and the metal constituting the metal particles included in the second layer.
【００１６】第１層を構成する金属の少なくとも一部が
熱処理中に第２層中のセラミック粒子と反応物を生成す
る金属であると、第１層と第２層を構成しているセラミ
ック粒子との接触部分でも反応により反応層が形成され
る。また、第１層を構成している金属が第２層内の第１
層との境界側に存在する気孔や亀裂内に移動して、セラ
ミック粒子と直接に接触する部分ではセラミック粒子の
表層部に反応物を生成し、セラミック粒子と直接に接触
しない部分では金属の酸化物を生成する。このとき酸化
物の生成反応に使用される酸素は、熱処理中の雰囲気か
ら供給される。金属とセラミック粒子との反応物及び金
属の酸化物が生成するとき体積は膨張するので、気孔と
亀裂内は反応物及び酸化物で緻密に充填されることにな
る。If at least a part of the metal constituting the first layer is a metal which forms a reactant with the ceramic particles in the second layer during the heat treatment, the ceramic particles constituting the first layer and the second layer are formed. A reaction layer is formed by the reaction even at the contact portion with the reaction. Further, the metal constituting the first layer is the first layer in the second layer.
It moves into the pores and cracks existing on the boundary side with the layer and generates a reactant on the surface layer of the ceramic particles in the part that directly contacts the ceramic particles, and oxidizes the metal in the part that does not directly contact the ceramic particles. Generate things. At this time, oxygen used for the oxide generation reaction is supplied from the atmosphere during the heat treatment. Since the volume expands when the reactant of the metal and the ceramic particles and the oxide of the metal are generated, the pores and cracks are densely filled with the reactant and the oxide.
【００１７】熱処理中に第２層内では、相互に接触する
金属粒子とセラミック粒子の間では接触部分で反応物を
生成する。更に、金属粒子から金属が気孔、亀裂内に移
動して、セラミック粒子と直接接触する部分ではセラミ
ック粒子の表層部に反応物を生成し、セラミック粒子と
直接接触しない部分では金属の酸化物を生成する。酸化
物の生成反応に使用される酸素は、熱処理中の雰囲気か
ら供給される。金属粒子を構成している金属の場合で
も、金属とセラミック粒子との反応物及び金属の酸化物
が生成するときは体積が膨張するので、気孔と亀裂内は
反応物及び酸化物で緻密に充填されることになる。During the heat treatment, a reactant is formed in the second layer at the contact portion between the metal particles and the ceramic particles that are in contact with each other. In addition, the metal moves from the metal particles into the pores and cracks, producing a reactant on the surface layer of the ceramic particles in a portion that is in direct contact with the ceramic particles, and a metal oxide in a portion that is not in direct contact with the ceramic particles. I do. Oxygen used for the oxide formation reaction is supplied from the atmosphere during the heat treatment. Even in the case of the metal constituting the metal particles, the volume expands when the reactant of the metal and the ceramic particles and the oxide of the metal are generated, so that the pores and cracks are densely filled with the reactant and the oxide. Will be done.
【００１８】次に、前記方法によって形成される金属と
セラミックスとの複合溶射皮膜について説明する。金属
基材、第１層、及び第２層より構成された積層材を酸化
雰囲気下で第２層中の金属粒子の融点以下の温度で熱処
理すると、第１層と第２層の境界では、第１層を構成し
ている金属の中で第２層中のセラミック粒子と反応物を
生成する金属は、第２層中の気孔や亀裂内に移動して第
２層を構成しているセラミック粒子との間で反応物を生
成したり金属の酸化物に変化するため、第２層中の気孔
や亀裂の内部は反応物や酸化物で緻密に充填され、気孔
の封孔や亀裂の除去が行われ、第１層と熱処理により形
成される金属とセラミックスとの複合溶射皮膜との間の
密着性が向上し、接合力が強くなる。Next, a composite sprayed coating of metal and ceramic formed by the above method will be described. When the laminate composed of the metal substrate, the first layer, and the second layer is heat-treated in an oxidizing atmosphere at a temperature equal to or lower than the melting point of the metal particles in the second layer, at the boundary between the first and second layers, Among the metals constituting the first layer, the metal which forms a reactant with the ceramic particles in the second layer moves into the pores and cracks in the second layer to form the ceramic constituting the second layer. The pores and cracks in the second layer are densely filled with the reactants and oxides because they generate reactants with the particles and change to metal oxides, and the pores are sealed and the cracks are removed. Is performed, the adhesion between the first layer and the composite thermal spray coating of metal and ceramic formed by the heat treatment is improved, and the bonding strength is increased.
【００１９】また、第２層内でも、第２層を構成してい
る金属と第２層を構成しているセラミック粒子との反応
物や第２層を構成している金属の酸化物が、第２層中の
気孔や亀裂の内部に緻密に生成して気孔の封孔や亀裂の
除去が行われるため、気孔と亀裂を内包した金属粒子と
セラミック粒子との混合状態であった第２層は、気孔と
亀裂が消失し、金属粒子とセラミック粒子間に反応物が
介在した金属とセラミックスとの複合溶射皮膜に変化す
る。このため、強度、耐磨耗性、耐食性等の特性を向上
させることができる。Also in the second layer, a reaction product of the metal constituting the second layer and the ceramic particles constituting the second layer, or an oxide of the metal constituting the second layer, Since the pores and cracks are densely formed inside the pores and cracks in the second layer and the pores are sealed and the cracks are removed, the second layer is a mixed state of metal particles and ceramic particles containing pores and cracks. The pores and cracks disappear, and the metal spray becomes a composite sprayed coating of metal and ceramic with a reactant interposed between the metal particles and ceramic particles. Therefore, characteristics such as strength, abrasion resistance, and corrosion resistance can be improved.
【００２０】更に、第１層と金属基材の間では、金属基
材を構成している金属と第１層を構成している金属が相
互に拡散して拡散層が形成され、第１層と金属基材との
接合力が向上する。また、第１層と第２層の間でも、第
１層に含まれる金属と第２層に含まれる金属粒子を構成
している金属との間で相互拡散による拡散層が形成され
るため、接合力が向上する。Further, between the first layer and the metal base, the metal forming the metal base and the metal forming the first layer are mutually diffused to form a diffusion layer. The bonding strength between the metal and the metal substrate is improved. Also, a diffusion layer is formed between the first layer and the second layer by mutual diffusion between the metal contained in the first layer and the metal constituting the metal particles contained in the second layer. The joining force is improved.
【００２１】[0021]
【実施例】構造用鋼（ＳＳ４００）の金属基材に、下記
の工程により金属−アルミナ系の複合溶射皮膜を形成し
た。 （１）第１工程 ６×５０×５０ｍｍの構造用鋼板の基材の表面を、直圧
式ブラスト機でアルミナグリットを用いたブラスト処理
を行って粗面化し、次いで有機溶剤で油分を除去して十
分に乾燥させ清浄化した。清浄化処理後の構造用鋼基材
表面に、Ｎｉ：５５〜８０重量％、Ｃｒ：１５〜３５重
量％、Ａｌ：５〜１５重量％、Ｙ：０．２〜１重量％、
より好ましくはＮｉ：６７〜７６．５重量％、Ｃｒ：１
７〜２２重量％、Ａｌ：６〜１１重量％、Ｙ：０．３〜
１重量％である組成を有するＮｉ−Ｃｒ−Ａｌ−Ｙ系合
金を基金属とする厚さ１００μｍの第１層をプラズマ溶
射装置で形成した。EXAMPLE A metal-alumina composite thermal spray coating was formed on a metal substrate of structural steel (SS400) by the following steps. (1) First step The surface of a base material of a 6 × 50 × 50 mm structural steel plate was roughened by blasting using alumina grit with a direct pressure blasting machine, and then oil was removed with an organic solvent. It was thoroughly dried and cleaned. Ni: 55 to 80% by weight, Cr: 15 to 35% by weight, Al: 5 to 15% by weight, Y: 0.2 to 1% by weight on the surface of the structural steel substrate after the cleaning treatment.
More preferably, Ni: 67 to 76.5% by weight, Cr: 1
7 to 22% by weight, Al: 6 to 11% by weight, Y: 0.3 to
A first layer having a thickness of 100 μm was formed using a Ni—Cr—Al—Y alloy having a composition of 1% by weight as a base metal by a plasma spraying apparatus.
【００２２】（２）第２工程 γ−アルミナ８５重量％、金属１５重量％の組成を有す
る混合原料を調整し、プラズマ溶射装置を用いて混合原
料を構造用鋼基材上の第１層の上に３００μｍの厚さに
溶射して第２層を形成した。使用したγ−アルミナの粒
度は２０〜５μｍ、金属粒子は粒度４５〜１０μｍのク
ロム粒子、粒度３８〜５μｍのニッケル粒子、粒度４５
〜１０μｍのチタン粒子、及び粒度４５〜１０μｍのコ
バルト粒子である。 （３）第３工程 構造用鋼基材上に第１層と第２層が形成された積層材
を、シリコニット炉に装入して、温度１０００℃で４０
時間及び温度９００℃で１００時間の２種類の条件で熱
処理を行い、その後室温まで冷却した。熱処理するとき
の加熱、冷却の速度は、いずれも５℃／分である。(2) Second Step A mixed raw material having a composition of 85% by weight of γ-alumina and 15% by weight of a metal is prepared, and the mixed raw material is formed on a structural steel base material using a plasma spraying apparatus. The second layer was formed thereon by thermal spraying to a thickness of 300 μm. The used γ-alumina has a particle size of 20 to 5 μm, metal particles are chromium particles having a particle size of 45 to 10 μm, nickel particles having a particle size of 38 to 5 μm, and a particle size of 45.
Titanium particles of 10 to 10 μm and cobalt particles of 45 to 10 μm in size. (3) Third Step The laminated material in which the first layer and the second layer are formed on the structural steel base material is charged into a silicon knit furnace and heated at 1000 ° C. for 40 minutes.
Heat treatment was performed under two conditions of time and temperature of 900 ° C. for 100 hours, and then cooled to room temperature. The heating and cooling rates during the heat treatment are both 5 ° C./min.
【００２３】次に、積層材に対する熱処理の効果を調査
するため、電子プローブ微小分析装置（ＥＰＭＡ）を用
いた組成像観察から組織状態変化を、特性Ｘ線像の観察
から反応物の生成状態を観察し、反応生成相の同定をＸ
線回折により行った。ＥＰＭＡによる組成像観察から、
熱処理前の金属−アルミナ溶射皮膜では、各金属はアル
ミナ粒子の間に層状に存在しているだけの混合状態であ
り、気孔や亀裂が存在しているのが確認できた。構造用
鋼基材とＮｉ−Ｃｒ−Ａｌ−Ｙ系合金層（第１層）の境
界ではＮｉ−Ｃｒ−Ａｌ−Ｙ系合金層は構造鋼基材の上
に単に積層している状態であり、Ｎｉ−Ｃｒ−Ａｌ−Ｙ
系合金層と金属−アルミナ溶射皮膜の境界でも金属−ア
ルミナ溶射皮膜はＮｉ−Ｃｒ−Ａｌ−Ｙ系合金層の上に
単に積層している状態であった。また、金属−アルミナ
溶射皮膜のＮｉ−Ｃｒ−Ａｌ−Ｙ系合金層との境界にも
気孔や亀裂が存在しているのが確認できた。Next, in order to investigate the effect of the heat treatment on the laminated material, a change in the structure state was observed from the observation of the composition image using an electron probe microanalyzer (EPMA), and the formation state of the reactant was observed from the observation of the characteristic X-ray image. Observe and identify the reaction product phase by X
Performed by line diffraction. From the observation of the composition image by EPMA,
In the metal-alumina spray coating before the heat treatment, each metal was in a mixed state only existing in a layer between alumina particles, and it was confirmed that pores and cracks were present. At the boundary between the structural steel substrate and the Ni-Cr-Al-Y alloy layer (first layer), the Ni-Cr-Al-Y alloy layer is simply laminated on the structural steel substrate. , Ni-Cr-Al-Y
At the boundary between the system alloy layer and the metal-alumina sprayed film, the metal-alumina sprayed film was simply laminated on the Ni-Cr-Al-Y-based alloy layer. It was also confirmed that pores and cracks were present at the boundary between the metal-alumina sprayed coating and the Ni-Cr-Al-Y-based alloy layer.
【００２４】熱処理後のコバルト−アルミナ溶射皮膜、
ニッケル−アルミナ溶射皮膜、クロム−アルミナ溶射皮
膜、及びチタン−アルミナ溶射皮膜においては著しい変
化が見られた。コバルト−アルミナ溶射皮膜とニッケル
−アルミナ溶射皮膜の場合では、コバルト粒子、ニッケ
ル粒子の形態は、周囲に存在する気孔や亀裂内に溶融し
て流入したときのように変化し、熱処理前に存在してい
た気孔と亀裂はコバルト粒子、ニッケル粒子からの流入
物で充填されて消失しているのが観察された。一方、ク
ロム−アルミナ溶射皮膜、及びチタン−アルミナ溶射皮
膜の場合では、クロム粒子、チタン粒子の形態に変化は
見られず、気孔と亀裂は熱処理前と同じ状態で存在して
いることが確認できた。Cobalt-alumina sprayed coating after heat treatment,
Significant changes were observed in the nickel-alumina spray coating, the chromium-alumina spray coating, and the titanium-alumina spray coating. In the case of the cobalt-alumina thermal spray coating and the nickel-alumina thermal spray coating, the morphology of the cobalt particles and nickel particles changes as if they had melted and flowed into the surrounding pores and cracks, and existed before the heat treatment. It was observed that the pores and cracks had been filled with the influx from the cobalt and nickel particles and disappeared. On the other hand, in the case of the chromium-alumina sprayed coating and the titanium-alumina sprayed coating, no change was observed in the morphology of the chromium particles and titanium particles, and it was confirmed that the pores and cracks were present in the same state as before the heat treatment. Was.
【００２５】また、ＥＰＭＡによる組成像観察と特性Ｘ
線像観察の比較から、熱処理前では各金属はアルミナ粒
子の間に層状に存在しているだけであるが、熱処理後で
はコバルトとニッケルは複合溶射皮膜全体に分布し、ク
ロムとチタンは熱処理前と変化していないことが判っ
た。更に、気孔と亀裂内の充填物を観察すると、充填物
を構成している元素は、コバルト−アルミナ溶射皮膜で
はコバルトとアルミナ、ニッケル−アルミナ溶射皮膜で
はニッケルとアルミナであり、アルミナはいずれの場合
でもアルミナ粒子との境界付近でしか検出されないこと
から、アルミナ粒子との境界付近にはそれぞれコバルト
とアルミナ、ニッケルとアルミナの反応物が生成し、ア
ルミナ粒子から離れた領域ではそれぞれコバルトの酸化
物、ニッケルの酸化物が生成していることが確認でき
た。Further, observation of the composition image by EPMA and characteristic X
From the comparison of line image observations, before heat treatment, each metal only exists in a layer between alumina particles, but after heat treatment, cobalt and nickel are distributed throughout the composite sprayed coating, and chromium and titanium are before heat treatment. It turned out that it did not change. Furthermore, when observing the pores and the filling in the cracks, the elements constituting the filling are cobalt and alumina in the cobalt-alumina sprayed coating, nickel and alumina in the nickel-alumina sprayed coating, and alumina is in any case. However, since it is detected only near the boundary with the alumina particles, a reaction product of cobalt and alumina, nickel and alumina is generated near the boundary with the alumina particles, respectively, and in a region away from the alumina particles, a cobalt oxide, It was confirmed that nickel oxide was generated.
【００２６】アルミナ粒子との境界付近に生成している
コバルトとアルミナの反応物を同定するため、Ｘ線回折
を行った。Ｘ線回折の結果を図１に示す。アルミナ粒子
とコバルト粒子の混合原料を溶射した場合、図１（ａ）
に示すように形成された溶射皮膜の組成は、γ−Ａｌ2
Ｏ3 、Ｃｏ、ＣｏＯであった。ＣｏＯはコバルト粒子の
一部がプラズマ溶射中にプラズマ炎で加熱されて酸化し
たものである。９００℃で１００時間の熱処理を行う
と、図１（ｂ）に示すようにγ−Ａｌ2 Ｏ3 の回折ピー
クは減少し、ＣｏとＣｏＯの回折ピークは消失して、新
たにα−Ａｌ2 Ｏ3 とＣｏＡｌ2 Ｏ4 の回折ピークが発
生している。α−Ａｌ2Ｏ3 は熱処理によりγ−Ａｌ2
Ｏ3 が転移したものである。１０００℃で４０時間の熱
処理を行うと、図１（ｃ）に示すようにγ−Ａｌ2 Ｏ3
の回折ピークは消失し、α−Ａｌ2 Ｏ3 とＣｏＡｌ2 Ｏ
4 の強い回折ピークが現れている。従って、気孔や亀裂
の内部の充填物でアルミナ粒子との境界付近に生成した
反応物は、スピネル型の結晶構造を持つＣｏＡｌ2 Ｏ4
であることが確認できた。アルミナ粒子とニッケル粒子
の混合原料を溶射した場合も同様に、気孔や亀裂の内部
の充填物でアルミナ粒子との境界付近に生成した反応物
は、スピネル型の結晶構造を持つＮｉＡｌ2 Ｏ4 が生成
していることが確認できた。X-ray diffraction was performed to identify the reaction product of cobalt and alumina formed near the boundary with the alumina particles. FIG. 1 shows the results of X-ray diffraction. When the mixed raw material of the alumina particles and the cobalt particles is sprayed, FIG.
The composition of the formed thermal spray coating as shown in the, gamma-Al 2
O 3 , Co, and CoO. CoO is obtained by oxidizing some of the cobalt particles by heating with a plasma flame during plasma spraying. When heat treatment is performed at 900 ° C. for 100 hours, the diffraction peak of γ-Al 2 O 3 decreases, the diffraction peaks of Co and CoO disappear, and α-Al 2 O is newly added, as shown in FIG. Diffraction peaks of O 3 and CoAl 2 O 4 are generated. α-Al 2 O 3 becomes γ-Al 2
O 3 is transferred. When heat treatment is performed at 1000 ° C. for 40 hours, γ-Al 2 O 3 is obtained as shown in FIG.
Diffraction peak disappears, and α-Al 2 O 3 and CoAl 2 O
4 strong diffraction peaks appear. Therefore, the reactant generated near the boundary with the alumina particles by the filling inside the pores and cracks is CoAl 2 O 4 having a spinel type crystal structure.
It was confirmed that it was. Similarly, when the mixed raw material of the alumina particles and the nickel particles is sprayed, the reactant generated near the boundary with the alumina particles by the filling inside the pores and cracks is NiAl 2 O 4 having a spinel type crystal structure. It was confirmed that it was generated.
【００２７】また、ＥＰＭＡによる組織観察と特性Ｘ線
像観察を行うと、Ｎｉ−Ｃｒ−Ａｌ−Ｙ系合金層とコバ
ルト−アルミナ溶射皮膜、及びＮｉ−Ｃｒ−Ａｌ−Ｙ系
合金層とニッケル−アルミナ溶射皮膜の境界において
も、境界付近の気孔と亀裂内の充填物を構成している元
素は、コバルト−アルミナ溶射皮膜、ニッケル−アルミ
ナ溶射皮膜いずれの場合でもニッケルとアルミナであ
り、アルミナはアルミナ粒子との境界付近で検出された
ことから、アルミナ粒子との境界付近にはニッケルとア
ルミナの反応物が生成し、アルミナ粒子から離れた領域
ではそれぞれニッケルの酸化物が生成していることが確
認できた。また、Ｘ線回折の結果からアルミナ粒子との
境界付近に生成しているニッケルとアルミナの反応物
は、スピネル型の結晶構造を持つＮｉＡｌ2 Ｏ4 である
ことが確認できた。The structure observation and characteristic X-ray image observation by EPMA show that the Ni-Cr-Al-Y-based alloy layer and the cobalt-alumina sprayed coating, and the Ni-Cr-Al-Y-based alloy layer and the nickel- At the boundary of the alumina spray coating, the elements constituting the pores near the boundary and the filler in the cracks are nickel and alumina in both the cobalt-alumina spray coating and the nickel-alumina spray coating, and alumina is alumina. Since it was detected near the boundary with the particles, it was confirmed that a reaction product of nickel and alumina was generated near the boundary with the alumina particles, and nickel oxide was generated in a region away from the alumina particles, respectively. did it. Also, from the results of X-ray diffraction, it was confirmed that the reaction product of nickel and alumina generated near the boundary with the alumina particles was NiAl 2 O 4 having a spinel-type crystal structure.
【００２８】以上のことから、金属基材上の基金属の第
１層の上にアルミナ粒子と金属粒子の混合原料を溶射し
て溶射皮膜を形成し、金属基材、第１層、及び第２層よ
り構成される積層材を酸化雰囲気下で第２層中の金属粒
子の融点以下の温度で熱処理した場合、第１層を構成す
る金属と溶射皮膜中のアルミナ粒子、及び溶射皮膜中に
いずれも存在するアルミナ粒子と金属粒子を構成する金
属との間で反応物が形成される場合は、第１層と溶射皮
膜の境界に存在する気孔と亀裂の内部、及び溶射皮膜中
に存在する気孔と亀裂の内部が、アルミナ粒子と金属と
の反応物及び金属の酸化物で緻密に充填されて気孔の封
孔や亀裂の除去が行われる。このため、溶射皮膜は、第
１層との密着性に優れた、緻密な金属とセラミックスと
の複合溶射皮膜に変化することが確認できた。From the above, a mixed material of alumina particles and metal particles is sprayed on the first layer of the base metal on the metal substrate to form a thermal spray coating, and the metal substrate, the first layer, and the first When the laminated material composed of two layers is heat-treated in an oxidizing atmosphere at a temperature equal to or lower than the melting point of the metal particles in the second layer, the metal constituting the first layer, the alumina particles in the thermal spray coating, and the In the case where a reactant is formed between the alumina particles present and the metal constituting the metal particles, both exist inside the pores and cracks present at the boundary between the first layer and the thermal spray coating, and in the thermal spray coating. The pores and cracks are densely filled with a reaction product of the alumina particles and the metal and a metal oxide to seal the pores and remove the cracks. For this reason, it was confirmed that the thermal spray coating changed to a composite thermal spray coating of dense metal and ceramics having excellent adhesion to the first layer.
【００２９】以上、本発明の実施の形態を説明したが、
本発明は、前記実施の形態、実施例に限定されるもので
はなく、例えば、溶射用の混合原料をアルミナ粒子とニ
ッケル粒子、あるいはアルミナ粒子とコバルト粒子とい
うようにそれぞれ単一のセラミック粒子と単一の金属粒
子の組み合わせとしたが、セラミック粒子と金属粒子を
構成している金属とが反応物を生成する条件を満たす場
合であれば、製造する金属とセラミックスとの複合溶射
皮膜の特性を調整するため、単一の金属粒子と複数のセ
ラミック粒子、複数の金属粒子と単一のセラミック粒
子、あるいは複数の金属粒子と複数のセラミック粒子の
組み合わせとしてもよい。The embodiment of the present invention has been described above.
The present invention is not limited to the above embodiments and examples. For example, the mixed raw material for thermal spraying is a single ceramic particle and a single ceramic particle such as alumina particles and nickel particles or alumina particles and cobalt particles. Although the combination of one metal particle was used, if the ceramic particles and the metal constituting the metal particles satisfy the conditions for generating a reactant, the characteristics of the composite spray coating of the metal and ceramic to be manufactured are adjusted Therefore, a single metal particle and a plurality of ceramic particles, a plurality of metal particles and a single ceramic particle, or a combination of a plurality of metal particles and a plurality of ceramic particles may be used.
【００３０】[0030]
【発明の効果】請求項１記載の金属とセラミックスとの
複合溶射皮膜においては、金属粒子とセラミック粒子と
が混合状態にある溶射皮膜が酸化雰囲気下で金属粒子の
融点以下の温度で熱処理されることにより、金属粒子と
セラミック粒子との境界に存在する気孔及び金属粒子表
面からセラミック粒子間に伸びた亀裂が、セラミック粒
子と金属粒子を構成している金属との反応物及び金属粒
子を構成している金属の酸化物により充填されているの
で、溶射皮膜を有する部材を腐食環境下で長時間使用し
ても腐食成分の侵入が発生せず、溶射皮膜が剥離するこ
とはない。このため、部材の使用寿命が長くなる。In the composite sprayed coating of metal and ceramic according to the first aspect, the sprayed coating in which the metal particles and the ceramic particles are mixed is heat-treated at a temperature lower than the melting point of the metal particles in an oxidizing atmosphere. Thereby, the pores present at the boundary between the metal particles and the ceramic particles and the cracks extending between the ceramic particles from the surface of the metal particles constitute a reaction product of the ceramic particles and the metal constituting the metal particles and the metal particles. Since the metal oxide is filled with the metal oxide, even if the member having the thermal spray coating is used for a long time in a corrosive environment, no intrusion of corrosive components occurs and the thermal spray coating does not peel off. Therefore, the service life of the member is prolonged.
【００３１】また、金属粒子とセラミック粒子とが混合
状態にある溶射皮膜が形成された部材を、酸化雰囲気下
で金属粒子の融点以下の温度で実際に使用することによ
っても使用中の加熱効果により、部材表面に金属とセラ
ミックスとの複合溶射皮膜を形成させることも可能とな
る。このため、製造工程の簡略化、短縮化が可能とな
り、金属とセラミックスとの複合溶射皮膜が形成された
部材を低コストで提供することができる。Also, a member on which a thermal spray coating in which metal particles and ceramic particles are mixed is formed is actually used in an oxidizing atmosphere at a temperature equal to or lower than the melting point of the metal particles. It is also possible to form a composite thermal spray coating of metal and ceramic on the member surface. For this reason, the manufacturing process can be simplified and shortened, and a member on which a composite sprayed coating of metal and ceramic is formed can be provided at low cost.
【００３２】請求項２及び３記載の金属とセラミックス
との複合溶射皮膜の形成方法においては、金属基材の表
面に基金属の第１層を形成する第１工程と、第１層の表
面上に、高温下で反応する金属粒子とセラミック粒子を
含む第２層を溶射により形成する第２工程と、第１工程
及び第２工程で製造された積層材を酸化雰囲気下で第２
層中の金属粒子の融点以下の温度で熱処理して金属粒子
とセラミック粒子との境界に存在する気孔内及び金属粒
子表面からセラミック粒子間に伸びた亀裂内を、セラミ
ック粒子と金属粒子を構成している金属との反応物及び
金属粒子を構成している金属の酸化物により充填する第
３工程とを有するので、金属基材の形状、材質の制約を
受けずに金属基材表面に緻密な金属とセラミックスとの
複合溶射皮膜を形成させることができる。このため、汎
用性の高い金属の表面の耐熱性、耐磨耗性、耐食性等の
諸特性を改善することができて、汎用性の高い金属を使
用した部材を多種多様な特殊用途に適用することができ
る。According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for forming a composite thermal spray coating of a metal and a ceramic, comprising: a first step of forming a first layer of a base metal on a surface of a metal substrate; A second step of forming a second layer containing metal particles and ceramic particles that react at a high temperature by thermal spraying; and subjecting the laminated material produced in the first and second steps to a second step in an oxidizing atmosphere.
Heat treatment is performed at a temperature equal to or lower than the melting point of the metal particles in the layer to form ceramic particles and metal particles in pores existing at the boundary between the metal particles and ceramic particles and in cracks extending between the ceramic particles from the surface of the metal particles. And a third step of filling with a metal oxide that constitutes a reaction product with the metal and metal particles constituting the metal particles. A composite spray coating of metal and ceramics can be formed. For this reason, various properties such as heat resistance, abrasion resistance, corrosion resistance, etc. of the surface of a highly versatile metal can be improved, and a member using a highly versatile metal can be applied to a wide variety of special applications. be able to.
【００３３】特に、請求項３記載の金属とセラミックス
との複合溶射皮膜の形成方法においては、基金属の第１
層を構成する金属の少なくとも一部が、酸化雰囲気下で
第２層中の金属粒子の融点以下の温度における熱処理中
に、第２層中のセラミック粒子との反応物を生成する金
属であるので、熱処理により形成させた金属とセラミッ
クスとの複合溶射皮膜と第１層との密着性を向上させる
ことができ、第１層を介して金属とセラミックスとの複
合溶射皮膜の金属基材への接合力を向上させることがで
きる。その結果、溶射皮膜を有する部材を温度変動のあ
る環境下で長時間使用しても溶射皮膜が剥離することが
なく、部材の使用寿命が長くなる。In particular, in the method for forming a composite sprayed coating of a metal and a ceramic according to the third aspect, the first metal of the base metal may have
Since at least a part of the metal constituting the layer is a metal that generates a reactant with the ceramic particles in the second layer during a heat treatment at a temperature equal to or lower than the melting point of the metal particles in the second layer in an oxidizing atmosphere. The adhesion between the composite sprayed coating of metal and ceramic formed by heat treatment and the first layer can be improved, and the composite sprayed coating of metal and ceramic can be bonded to the metal substrate via the first layer. Strength can be improved. As a result, even if the member having the thermal spray coating is used for a long time in an environment with temperature fluctuation, the thermal spray coating does not peel off, and the service life of the member is prolonged.
【図１】アルミナ８５重量％、コバルト１５重量％の組
成に調整した混合原料から製造した溶射皮膜を種々の条
件で熱処理したときのＸ線回折図である。FIG. 1 is an X-ray diffraction diagram when thermal spray coatings manufactured from a mixed raw material adjusted to a composition of 85% by weight of alumina and 15% by weight of cobalt are heat-treated under various conditions.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4K031 AB03 AB08 BA05 CB22 CB26 CB27 CB39 CB43 DA04 FA01 FA11 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 4K031 AB03 AB08 BA05 CB22 CB26 CB27 CB39 CB43 DA04 FA01 FA11
Claims (3)
にある溶射皮膜が酸化雰囲気下で前記金属粒子の融点以
下の温度で熱処理されることにより、前記金属粒子と前
記セラミック粒子との境界に存在する気孔及び前記金属
粒子表面から前記セラミック粒子間に伸びた亀裂が、前
記セラミック粒子と前記金属粒子を構成している金属と
の反応物及び前記金属粒子を構成している金属の酸化物
により充填されていることを特徴とする金属とセラミッ
クスとの複合溶射皮膜。1. A thermal spray coating in which metal particles and ceramic particles are mixed is heat-treated in an oxidizing atmosphere at a temperature equal to or lower than a melting point of the metal particles, so that the thermal spray coating is present at a boundary between the metal particles and the ceramic particles. The pores and cracks extending between the ceramic particles from the surface of the metal particles are filled with a reaction product of the ceramic particles and the metal constituting the metal particles and an oxide of the metal constituting the metal particles. A composite sprayed coating of metal and ceramics, characterized in that:
する第１工程と、前記第１層の表面上に、高温下で反応
する金属粒子とセラミック粒子を含む第２層を溶射によ
り形成する第２工程と、前記第１工程及び前記第２工程
で製造された積層材を酸化雰囲気下で前記第２層中の金
属粒子の融点以下の温度で熱処理して、前記金属粒子と
前記セラミック粒子との境界に存在する気孔内及び前記
金属粒子表面から前記セラミック粒子間に伸びた亀裂内
を、前記セラミック粒子と前記金属粒子を構成している
金属との反応物及び前記金属粒子を構成している金属の
酸化物により充填する第３工程とを有することを特徴と
する金属とセラミックスとの複合溶射皮膜の形成方法。2. A first step of forming a first layer of a base metal on a surface of a metal substrate, and a second layer containing metal particles and ceramic particles that react at a high temperature on the surface of the first layer. A second step formed by thermal spraying, and a heat treatment of the laminated material manufactured in the first step and the second step at a temperature equal to or lower than the melting point of the metal particles in the second layer in an oxidizing atmosphere. In the pores present at the boundary between the ceramic particles and the cracks extending from the surface of the metal particles to the ceramic particles, a reaction product of the ceramic particles and the metal constituting the metal particles and the metal particles And a third step of filling with an oxide of the metal constituting (1).
複合溶射皮膜の形成方法において、前記第１層を構成す
る金属の少なくとも一部が、前記熱処理中に、前記第２
層中のセラミック粒子との反応物を生成する金属である
ことを特徴とする金属とセラミックスとの複合溶射皮膜
の形成方法。3. The method for forming a composite thermal spray coating of a metal and a ceramic according to claim 2, wherein at least a part of the metal constituting the first layer is formed by the second thermal spray coating during the heat treatment.
A method for forming a composite sprayed coating of a metal and a ceramic, wherein the metal is a metal that produces a reaction product with a ceramic particle in the layer.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP33115899A JP2001152309A (en) | 1999-11-22 | 1999-11-22 | Composite sprayed deposit of metal and ceramics, and method of forming therefor |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014156651A (en) * | 2013-01-18 | 2014-08-28 | Fujimi Inc | Sprayed coating and metallic member with coating |
-
1999
- 1999-11-22 JP JP33115899A patent/JP2001152309A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014156651A (en) * | 2013-01-18 | 2014-08-28 | Fujimi Inc | Sprayed coating and metallic member with coating |
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