JP2001152311A - 窒化チタン分散銅系溶射摺動材の製造方法 - Google Patents
窒化チタン分散銅系溶射摺動材の製造方法Info
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- JP2001152311A JP2001152311A JP33938999A JP33938999A JP2001152311A JP 2001152311 A JP2001152311 A JP 2001152311A JP 33938999 A JP33938999 A JP 33938999A JP 33938999 A JP33938999 A JP 33938999A JP 2001152311 A JP2001152311 A JP 2001152311A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 反応性プラズマ溶射により窒化チタンが分散
し、耐摩耗性に優れた銅系溶射摺動材料を提供する。 【解決手段】銅及びチタンを必須成分として含有し、窒
化チタンを実質的に含有しない１種以上の粉末を、窒素
を含有する溶射ガス中で溶射して前記チタンと前記窒素
を反応させる。
し、耐摩耗性に優れた銅系溶射摺動材料を提供する。 【解決手段】銅及びチタンを必須成分として含有し、窒
化チタンを実質的に含有しない１種以上の粉末を、窒素
を含有する溶射ガス中で溶射して前記チタンと前記窒素
を反応させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は銅合金の溶射方法に
関するものである。
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】銅合金は耐摩耗性に優れ、また相手材を
傷つけないという特徴を有することから、摺動材料とし
て広く使用されている。また、銅合金の耐摩耗性をさら
に向上するために、ＴｉＮなどの硬質セラミック粒子を
分散させた複合溶射材料を斜板式コンプレッサーの斜板
に摺動層として被覆することが知られている（特開平７
−２２４３７０号）。この公報では銅とセラッミック粒
子の混合物を溶射する一般的な溶射法により成膜をして
いる。一方、反応性減圧プラズマ溶射法において、溶射
雰囲気中に導入された窒素ガスとＴｉ粉末とを反応させ
ることにより、TiNをチタン皮膜中に形成・分散するこ
とも提案されている（「溶射技術」、Ｖｏｌ．９，Ｎ
ｏ．２，９７〜１０３頁）。さらに、反応性プラズマ溶
射により生成する複合材料としては、Al-TiAl3（「資源
と素材」、Ｖｏｌ．１１０（１９９４），Ｎｏ．１５，
１１５９頁）などもある。
傷つけないという特徴を有することから、摺動材料とし
て広く使用されている。また、銅合金の耐摩耗性をさら
に向上するために、ＴｉＮなどの硬質セラミック粒子を
分散させた複合溶射材料を斜板式コンプレッサーの斜板
に摺動層として被覆することが知られている（特開平７
−２２４３７０号）。この公報では銅とセラッミック粒
子の混合物を溶射する一般的な溶射法により成膜をして
いる。一方、反応性減圧プラズマ溶射法において、溶射
雰囲気中に導入された窒素ガスとＴｉ粉末とを反応させ
ることにより、TiNをチタン皮膜中に形成・分散するこ
とも提案されている（「溶射技術」、Ｖｏｌ．９，Ｎ
ｏ．２，９７〜１０３頁）。さらに、反応性プラズマ溶
射により生成する複合材料としては、Al-TiAl3（「資源
と素材」、Ｖｏｌ．１１０（１９９４），Ｎｏ．１５，
１１５９頁）などもある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】粒子分散銅系材料は一
般には粉末冶金法で製造されているが、粉末冶金製品を
各種摺動部品に二次加工することが困難であるところか
ら、適切な粒子分散銅系材料の製造方法が模索されてい
る。硬質セラッミック粉末と銅合金粉末の混合物を溶射
する従来の溶射法は、二次加工性には問題はないもの
の、破砕条件などにより決定される硬質粒子粉末の粒度
分布により摺動特性が敏感に反応して不安定になり易
い。したがって、本発明は、窒化チタンを添加したこと
により耐摩耗性を安定して向上させる銅系溶射材料の製
造方法を提供することを目的とする。
般には粉末冶金法で製造されているが、粉末冶金製品を
各種摺動部品に二次加工することが困難であるところか
ら、適切な粒子分散銅系材料の製造方法が模索されてい
る。硬質セラッミック粉末と銅合金粉末の混合物を溶射
する従来の溶射法は、二次加工性には問題はないもの
の、破砕条件などにより決定される硬質粒子粉末の粒度
分布により摺動特性が敏感に反応して不安定になり易
い。したがって、本発明は、窒化チタンを添加したこと
により耐摩耗性を安定して向上させる銅系溶射材料の製
造方法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明に係る方法は、銅
及びチタンを必須成分として含有し、窒化チタンを実質
的に含有しない１種以上の粉末を、窒素を含有する溶射
ガス中で溶射してチタンと窒素の反応により生成した窒
化チタンが分散した銅系溶射摺動材を製造する方法に関
するものである。即ち、チタンと窒素が反応して、窒化
チタンが生成するが、銅は窒素と反応しないために、銅
マトリックス中に窒化チタンが微細に分散する。なお、
上記の反応は溶射雰囲気中の窒素濃度が低い場合、例え
ば２５体積％以下では、溶射後の固体チタンと窒素の間
で起こり（反応速度の律速が拡散であるために「拡散律
速反応」と言う）、また窒素濃度が高い場合はプラズマ
内飛行中の溶融チタンと窒素の間で起こる（反応速度の
律速が化学反応であるために「反応律速反応」と言う）
と考えられる。本発明によると、窒化チタンと銅マトリ
ックスの結合力が高くなる理由は、窒化チタンの生成後
に、窒化チタン粒子を巻き込むように（未反応Ｔｉを含
むことがある）銅が凝固する（反応律速反応の場合）
か、あるいは固体チタンの窒化と相前後して、固体チタ
ンの周りで銅（合金）が凝固する（拡散律速反応の場
合）ためであると考えられる。一方従来の溶射法ではこ
のような現象は期待されず、凝固しつつある溶融銅マト
リックスに窒化チタン粉末が衝突し、埋め込まれるため
に、本発明のように、窒化チタンの転換と銅（合金）の
凝固が並行することはないので、結合力が低くなると考
えられる。このような理由から、本発明においては、原
料粉末は窒化チタンを実質的に含有してはならず、窒化
チタンは原料粉末中に全く存在しないことが望ましい
が、原料粉末全体に対して約５質量％以下ならば、弊害
が目立たないので混在することを妨げるものではない。
以下、本発明の実施態様につき説明する。
及びチタンを必須成分として含有し、窒化チタンを実質
的に含有しない１種以上の粉末を、窒素を含有する溶射
ガス中で溶射してチタンと窒素の反応により生成した窒
化チタンが分散した銅系溶射摺動材を製造する方法に関
するものである。即ち、チタンと窒素が反応して、窒化
チタンが生成するが、銅は窒素と反応しないために、銅
マトリックス中に窒化チタンが微細に分散する。なお、
上記の反応は溶射雰囲気中の窒素濃度が低い場合、例え
ば２５体積％以下では、溶射後の固体チタンと窒素の間
で起こり（反応速度の律速が拡散であるために「拡散律
速反応」と言う）、また窒素濃度が高い場合はプラズマ
内飛行中の溶融チタンと窒素の間で起こる（反応速度の
律速が化学反応であるために「反応律速反応」と言う）
と考えられる。本発明によると、窒化チタンと銅マトリ
ックスの結合力が高くなる理由は、窒化チタンの生成後
に、窒化チタン粒子を巻き込むように（未反応Ｔｉを含
むことがある）銅が凝固する（反応律速反応の場合）
か、あるいは固体チタンの窒化と相前後して、固体チタ
ンの周りで銅（合金）が凝固する（拡散律速反応の場
合）ためであると考えられる。一方従来の溶射法ではこ
のような現象は期待されず、凝固しつつある溶融銅マト
リックスに窒化チタン粉末が衝突し、埋め込まれるため
に、本発明のように、窒化チタンの転換と銅（合金）の
凝固が並行することはないので、結合力が低くなると考
えられる。このような理由から、本発明においては、原
料粉末は窒化チタンを実質的に含有してはならず、窒化
チタンは原料粉末中に全く存在しないことが望ましい
が、原料粉末全体に対して約５質量％以下ならば、弊害
が目立たないので混在することを妨げるものではない。
以下、本発明の実施態様につき説明する。
【０００５】
【発明の実施形態】本発明においては、溶射方法として
高周波プラズマ溶射を使用することができる。この方法
を実施する装置の例は図１に示したとおりであり、図
中、１はアルゴンと窒素の混合ガスにより粉末を噴射す
る粉末投入プローブ、２は４MHzの高周波を発生して前
記混合ガスをプラズマ化する高周波コイル、３は１３．
３Pａ以下に減圧する真空ポンプ４と連通するチャンバ
ー、５は基板、６は基板を平面内で移動させる冶具、７
はN2パージガスである。
高周波プラズマ溶射を使用することができる。この方法
を実施する装置の例は図１に示したとおりであり、図
中、１はアルゴンと窒素の混合ガスにより粉末を噴射す
る粉末投入プローブ、２は４MHzの高周波を発生して前
記混合ガスをプラズマ化する高周波コイル、３は１３．
３Pａ以下に減圧する真空ポンプ４と連通するチャンバ
ー、５は基板、６は基板を平面内で移動させる冶具、７
はN2パージガスである。
【０００６】さらに、本発明おいては、溶射方法とし
て、溶射粒子の飛行速度が速く、高速で基板に衝突する
ために密着力をさらに高めることができる高速ガス火炎
溶射（ＨＶＯＦ，High Velocity Oxygen Flame）を使用
することができる。この方法の溶射条件例は、酸素流量
―２４４リットル／分、プロピレン流量―６４リットル
／分、空気流量―２９７リットル／分、粉末給送窒素ガ
ス圧力―０．８６２ＭＰａ、溶射距離―２００ｍｍであ
る。
て、溶射粒子の飛行速度が速く、高速で基板に衝突する
ために密着力をさらに高めることができる高速ガス火炎
溶射（ＨＶＯＦ，High Velocity Oxygen Flame）を使用
することができる。この方法の溶射条件例は、酸素流量
―２４４リットル／分、プロピレン流量―６４リットル
／分、空気流量―２９７リットル／分、粉末給送窒素ガ
ス圧力―０．８６２ＭＰａ、溶射距離―２００ｍｍであ
る。
【０００７】さらにまた、本発明においては、溶射方法
として、溶射雰囲気中の窒素ガス濃度が高いためにTｉ
粒子との反応性が高く、また高周波プラズマ法よりもプ
ラズマジェットの速度が高いために、緻密で密着性が優
れた溶射層を成膜できる大気プラズマ溶射（ＡＰＳ）を
使用することができる。この方法を実施する装置の例は
図２に示したとおりであり、プラズマトーチ１０中に装
着された陽極と陰極の間で発生する直流放電によりＮ2
−Ｈ2 ガスなどの作動ガスを励起してプラズマジェッ
ト８を発生させ、その中で原料粉末を溶融する方法であ
る。この方法の溶射条件例は、作動ガス：N2―６６．５
リットル／分、H2 ７．６リットル／分、アーク電流―
３００Ａ，アーク電圧―５６Ｖ、粉末給送ガス流量―ア
ルゴン５．０リットル／分、粉末給送速度―３ｇ／分、
溶射距離―２００ｍｍである。
として、溶射雰囲気中の窒素ガス濃度が高いためにTｉ
粒子との反応性が高く、また高周波プラズマ法よりもプ
ラズマジェットの速度が高いために、緻密で密着性が優
れた溶射層を成膜できる大気プラズマ溶射（ＡＰＳ）を
使用することができる。この方法を実施する装置の例は
図２に示したとおりであり、プラズマトーチ１０中に装
着された陽極と陰極の間で発生する直流放電によりＮ2
−Ｈ2 ガスなどの作動ガスを励起してプラズマジェッ
ト８を発生させ、その中で原料粉末を溶融する方法であ
る。この方法の溶射条件例は、作動ガス：N2―６６．５
リットル／分、H2 ７．６リットル／分、アーク電流―
３００Ａ，アーク電圧―５６Ｖ、粉末給送ガス流量―ア
ルゴン５．０リットル／分、粉末給送速度―３ｇ／分、
溶射距離―２００ｍｍである。
【０００８】本発明法により製造される銅系溶射材料中
の窒化チタンはＴｉＮ、Ｔｉ2N、ＴｉＮ0.3などの化合
物である。これらの窒化物の含有量は当該材料全体に対
して、好ましくは０〜５０質量％、より好ましくは０〜
２０質量％である。窒化物量の制御は、拡散律速反応で
は皮膜の堆積速度を遅くすることにより窒化物量を多く
し、また反応律速反応では溶射雰囲気中の窒素濃度を高
めることにより行う。さらに、本発明法により製造され
る銅系溶射材料を摺動層として使用する場合は、その膜
厚は１０〜５００μｍ、特に１０〜３００μｍであるこ
とが好ましい。
の窒化チタンはＴｉＮ、Ｔｉ2N、ＴｉＮ0.3などの化合
物である。これらの窒化物の含有量は当該材料全体に対
して、好ましくは０〜５０質量％、より好ましくは０〜
２０質量％である。窒化物量の制御は、拡散律速反応で
は皮膜の堆積速度を遅くすることにより窒化物量を多く
し、また反応律速反応では溶射雰囲気中の窒素濃度を高
めることにより行う。さらに、本発明法により製造され
る銅系溶射材料を摺動層として使用する場合は、その膜
厚は１０〜５００μｍ、特に１０〜３００μｍであるこ
とが好ましい。
【０００９】原料粉末としては、ＴｉとＣｕを単純に混
合した第１の粉末、これらの元素をメカニカルアロイ法
により合金にした第２の粉末、ＴｉとＣｕを溶解して合
金にした第３の粉末、Ｔｉリッチ合金とＣｕリッチもし
くはＴｉを全く含まないＣｕ合金を混合した第４の粉
末、などを使用することができる。第１及び第２の粉末
は微細な窒化チタン形成に有効であり、第３の粉末は、
その中のＴｉ相のみが窒素反応するために、チタンの反
応効率が良好ではないが、第４の粉末のように修正する
と、窒化チタンのマトリックスである銅相とは分離した
銅相が優れた耐焼付性が期待できる。
合した第１の粉末、これらの元素をメカニカルアロイ法
により合金にした第２の粉末、ＴｉとＣｕを溶解して合
金にした第３の粉末、Ｔｉリッチ合金とＣｕリッチもし
くはＴｉを全く含まないＣｕ合金を混合した第４の粉
末、などを使用することができる。第１及び第２の粉末
は微細な窒化チタン形成に有効であり、第３の粉末は、
その中のＴｉ相のみが窒素反応するために、チタンの反
応効率が良好ではないが、第４の粉末のように修正する
と、窒化チタンのマトリックスである銅相とは分離した
銅相が優れた耐焼付性が期待できる。
【００１０】上述のように本発明は窒化物が実質的に存
在しないＣｕとＴｉからなる原料粉末を溶融させかつ反
応性溶射により銅系摺動材料を製造するところに特徴が
ある。なお、この発明を次のように実施することができ
る。 （イ）Ｔｉ以外の元素を添加した銅合金の使用など：銅
合金の摺動特性を向上することができる、Ｐｂ，Ｓｎ，
Ｉｎ，Ａｇ，Ｍｇの添加，脱酸剤であるＰの添加，銅の
耐硫化腐食性を高めるＺｎの添加，強度を高めるＡｌ，
Ｃｒ，Ｍｎなどの添加等の各種合金元素を添加した銅合
金を使用する。これらの添加元素の量は全体して５０質
量％以下であることが好ましい。 （ロ）異種粉末の併用溶射：Ｃｏ系自溶合金などの硬質
粉末を耐摩耗性向上のために銅合金粉末と同じに溶射し
てもよい。このような金属系粉末と対比すると銅合金と
の接合力が劣るセラミック粉末は併用しないことが好ま
しいが、窒化チタンに対して質量比で１／３０以下であ
れば、一時的な耐摩耗性は期待できかつセラミックス粉
末が相手材により削り取られる弊害も深刻ではないか
ら、併用してもよい。 （ハ）銅合金の熱処理：溶体化処理、析出硬化型元素を
析出するための時効処理などの熱処理を銅合金に施して
もよい。 （ニ）前記した混合（第３）粉末において、Ｔｉを含有
しない銅合金粉末を粗粒とし、溶射中に溶解させず、こ
の結果鉛相の形態を溶射により変化させず、粉末中の鉛
相の形態により摺動特性を向上する（川越などに発行さ
れた米国特許第５８６４７４５号明細書参照）。
在しないＣｕとＴｉからなる原料粉末を溶融させかつ反
応性溶射により銅系摺動材料を製造するところに特徴が
ある。なお、この発明を次のように実施することができ
る。 （イ）Ｔｉ以外の元素を添加した銅合金の使用など：銅
合金の摺動特性を向上することができる、Ｐｂ，Ｓｎ，
Ｉｎ，Ａｇ，Ｍｇの添加，脱酸剤であるＰの添加，銅の
耐硫化腐食性を高めるＺｎの添加，強度を高めるＡｌ，
Ｃｒ，Ｍｎなどの添加等の各種合金元素を添加した銅合
金を使用する。これらの添加元素の量は全体して５０質
量％以下であることが好ましい。 （ロ）異種粉末の併用溶射：Ｃｏ系自溶合金などの硬質
粉末を耐摩耗性向上のために銅合金粉末と同じに溶射し
てもよい。このような金属系粉末と対比すると銅合金と
の接合力が劣るセラミック粉末は併用しないことが好ま
しいが、窒化チタンに対して質量比で１／３０以下であ
れば、一時的な耐摩耗性は期待できかつセラミックス粉
末が相手材により削り取られる弊害も深刻ではないか
ら、併用してもよい。 （ハ）銅合金の熱処理：溶体化処理、析出硬化型元素を
析出するための時効処理などの熱処理を銅合金に施して
もよい。 （ニ）前記した混合（第３）粉末において、Ｔｉを含有
しない銅合金粉末を粗粒とし、溶射中に溶解させず、こ
の結果鉛相の形態を溶射により変化させず、粉末中の鉛
相の形態により摺動特性を向上する（川越などに発行さ
れた米国特許第５８６４７４５号明細書参照）。
【００１１】上述のような方法で製造される窒化チタン
分散銅系溶射摺動材料は斜板式コンプレッサーの斜板摺
動表面層として好ましく使用することができる。即ち、
本発明の摺動材料は前掲特開平７−２２４３７０号の摺
動層と対比すると、溶射中の反応により生成した窒化チ
タンにより耐摩耗性が優れ、一方耐焼付性は銅（合金）
の作用により同等であるから、部品の性能と信頼性を向
上することが期待できる。摺動層の厚さなどは従来のも
のと同じであり、１０〜３００μmが好ましい。以下、
実施例により本発明を詳しく説明する。なお、百分率は
特記しない限り質量％である。
分散銅系溶射摺動材料は斜板式コンプレッサーの斜板摺
動表面層として好ましく使用することができる。即ち、
本発明の摺動材料は前掲特開平７−２２４３７０号の摺
動層と対比すると、溶射中の反応により生成した窒化チ
タンにより耐摩耗性が優れ、一方耐焼付性は銅（合金）
の作用により同等であるから、部品の性能と信頼性を向
上することが期待できる。摺動層の厚さなどは従来のも
のと同じであり、１０〜３００μmが好ましい。以下、
実施例により本発明を詳しく説明する。なお、百分率は
特記しない限り質量％である。
【００１２】
【作用】反応性溶射により窒化チタンが分散した銅系溶
射材料では、溶射中に窒化チタンが生成するために、窒
化チタンの大きさ、分散程度は生成反応速度もしくは窒
素の拡散速度により決定される。一方、従来法のように
窒化チタン粉末を銅粉末と混合溶射すると、窒化チタン
粉末の大きさ及び分散の程度は窒化チタン粉末の粒度分
布により大きく変動し、粉末の粒度調整により、微細な
窒化チタンを均一に分布させることは容易ではない。窒
化チタンは、ある面では望ましい性質である高融点かつ
優れた耐熱性を有するが故に、銅マトリックスとの接合
を低くする傾向がある。これを阻止するためには、溶融
銅（合金）と固体窒化チタンの基板上での接触時間を長
くする必要があり、そのためには溶射距離を短くするこ
とが有効であるが、セラミック粉末を短溶射距離で均一
に分散させることは困難である。
射材料では、溶射中に窒化チタンが生成するために、窒
化チタンの大きさ、分散程度は生成反応速度もしくは窒
素の拡散速度により決定される。一方、従来法のように
窒化チタン粉末を銅粉末と混合溶射すると、窒化チタン
粉末の大きさ及び分散の程度は窒化チタン粉末の粒度分
布により大きく変動し、粉末の粒度調整により、微細な
窒化チタンを均一に分布させることは容易ではない。窒
化チタンは、ある面では望ましい性質である高融点かつ
優れた耐熱性を有するが故に、銅マトリックスとの接合
を低くする傾向がある。これを阻止するためには、溶融
銅（合金）と固体窒化チタンの基板上での接触時間を長
くする必要があり、そのためには溶射距離を短くするこ
とが有効であるが、セラミック粉末を短溶射距離で均一
に分散させることは困難である。
【００１３】
【実施例】（１）原料粉末の調製単純混合粉末（第１の粉末） 純Ｔｉ粉末（粒度４４μm以下）とＣｕ−７％Ｓｎ−
０．５％Ｐ合金粉末（粒度分布−〜２５μm：１％、２
５〜３８μm：１．９％、３８〜４５μm：１．９％、４
５〜５３μm：５．８％、５３〜７５μm：３９．３％、
７５〜９０μm：２６％、９０〜１０６μm：１７．３
％、１０６〜１５０μm：５．８％、１５０μm〜：１
％）を２０体積％Ｔｉ粉末となるようにボールミルで混
合した。メカニカルアロイ粉末（第２の粉末） ステンレス（ＳＵＳ３０４）製ミル（内径１２８ｍｍ、
内容積１７００ｍｌ）に１０００個の炭素鋼球３．６ｋ
ｇ（ミル内容積に対して５０容積％）を充填し、さらに
前記の純Ｔｉ粉末及びＣｕ−７％Ｓｎ−０．５％Ｐ合金
粉末を合計で３６ｇ充填し、さらにミリング助剤として
メチルアルコールを０．４ｇ添加した。これらの充填は
アルゴンボックス内で行った。ミルを９５ｒｐｍ±１ｒ
ｐｍで９０ｋｓ回転させた。 （２）溶射基材の調製 炭素鋼（１５ｍｍ×１５ｍｍ×５ｍｍ）の表面にブラス
ト処理したものを用意した。 （３）摩耗試験方法 大越式摩耗試験機を使用してニッケル自溶合金溶射皮膜
（硬さＨｖ：７８０）を施した回転円盤を相手材とし、
上記第１及び第２の皮膜を溶射した基材をバイスに取付
け、強制的に摩擦させ、２分間試験後に、相手材に対す
る試験片の摩耗量（比摩耗量）を求めた。
０．５％Ｐ合金粉末（粒度分布−〜２５μm：１％、２
５〜３８μm：１．９％、３８〜４５μm：１．９％、４
５〜５３μm：５．８％、５３〜７５μm：３９．３％、
７５〜９０μm：２６％、９０〜１０６μm：１７．３
％、１０６〜１５０μm：５．８％、１５０μm〜：１
％）を２０体積％Ｔｉ粉末となるようにボールミルで混
合した。メカニカルアロイ粉末（第２の粉末） ステンレス（ＳＵＳ３０４）製ミル（内径１２８ｍｍ、
内容積１７００ｍｌ）に１０００個の炭素鋼球３．６ｋ
ｇ（ミル内容積に対して５０容積％）を充填し、さらに
前記の純Ｔｉ粉末及びＣｕ−７％Ｓｎ−０．５％Ｐ合金
粉末を合計で３６ｇ充填し、さらにミリング助剤として
メチルアルコールを０．４ｇ添加した。これらの充填は
アルゴンボックス内で行った。ミルを９５ｒｐｍ±１ｒ
ｐｍで９０ｋｓ回転させた。 （２）溶射基材の調製 炭素鋼（１５ｍｍ×１５ｍｍ×５ｍｍ）の表面にブラス
ト処理したものを用意した。 （３）摩耗試験方法 大越式摩耗試験機を使用してニッケル自溶合金溶射皮膜
（硬さＨｖ：７８０）を施した回転円盤を相手材とし、
上記第１及び第２の皮膜を溶射した基材をバイスに取付
け、強制的に摩擦させ、２分間試験後に、相手材に対す
る試験片の摩耗量（比摩耗量）を求めた。
【００１４】実施例１ 高周波プラズマ溶射（溶射距離＝６０ｍｍ）にて、単純
混合粉末（Ｔｉ粉末量＝２０，５０体積％）を溶射して
形成した皮膜のX線回折を行ったところ、ＴｉＮ0.30，
Ｔｉ2Ｎ，ＴｉＮのピークが確認された。Ｔｉ粉末量が
２０体積％の溶射皮膜の断面組織写真を図３に示す。こ
の図より、窒化チタンと銅が識別される。摩耗試験の結
果を図４に示す。この図よりチタン量が多くなると耐摩
耗性が向上することが分かる。これは窒化チタン生成量
増大と関係している。
混合粉末（Ｔｉ粉末量＝２０，５０体積％）を溶射して
形成した皮膜のX線回折を行ったところ、ＴｉＮ0.30，
Ｔｉ2Ｎ，ＴｉＮのピークが確認された。Ｔｉ粉末量が
２０体積％の溶射皮膜の断面組織写真を図３に示す。こ
の図より、窒化チタンと銅が識別される。摩耗試験の結
果を図４に示す。この図よりチタン量が多くなると耐摩
耗性が向上することが分かる。これは窒化チタン生成量
増大と関係している。
【００１５】実施例２ 溶射距離を２０，４０ｍｍとして実施例１と同様の試験
を行い、摩耗量を測定した結果を図５に示す。
を行い、摩耗量を測定した結果を図５に示す。
【００１６】実施例３ メカニカルアロイ粉末（Ｔｉ粉末量＝２０体積％）を高
周波プラズマ溶射（溶射距離＝２０，４０、６０ｍｍ）
して形成した皮膜のX線回折を行ったところ、ＴｉＮ
0.30，Ｔｉ2Ｎ，ＴｉＮのピークが確認された。Ｔｉ粉
末量が２０体積％の溶射皮膜の断面組織写真を図６に示
す。この図より、窒化チタンと銅が識別され、窒化チタ
ンは図３よりも微細に分布していることが分かる。また
摩耗試験の結果を図５に示す。
周波プラズマ溶射（溶射距離＝２０，４０、６０ｍｍ）
して形成した皮膜のX線回折を行ったところ、ＴｉＮ
0.30，Ｔｉ2Ｎ，ＴｉＮのピークが確認された。Ｔｉ粉
末量が２０体積％の溶射皮膜の断面組織写真を図６に示
す。この図より、窒化チタンと銅が識別され、窒化チタ
ンは図３よりも微細に分布していることが分かる。また
摩耗試験の結果を図５に示す。
【００１７】比較例 実施例１の粉末に代えて、窒化チタン粉末（ＴｉＮ）２
０体積％と銅粉末を溶射したところ、比摩耗量は１００
×１０-13ｍｍ3Ｎ-1となった。
０体積％と銅粉末を溶射したところ、比摩耗量は１００
×１０-13ｍｍ3Ｎ-1となった。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると溶
射中に生成した窒化チタンにより銅系溶射材料の耐摩耗
性を安定して向上させることができる。
射中に生成した窒化チタンにより銅系溶射材料の耐摩耗
性を安定して向上させることができる。
【図１】 高周波プラズマ溶射法の説明図である。
【図２】 大気プラズマ溶射法の説明図である。
【図３】 実施例１で得られた溶射皮膜（Ｔｉ粉末２０
体積％）の顕微鏡組織写真である。
体積％）の顕微鏡組織写真である。
【図４】 実施例１におけるＴｉ粉末量と比摩耗量の関
係を示すグラフである。
係を示すグラフである。
【図５】 実施例２及び３における溶射距離と比摩耗量
の関係を示すグラフである。
の関係を示すグラフである。
【図６】 実施例３で得られた溶射皮膜Ｔｉ粉末２０体
積％）の顕微鏡組織写真である。
積％）の顕微鏡組織写真である。
１ 粉末投入プローブ ２ 高周波コイル ３ チャンバー ４ 真空ポンプ ５ 基板 ６ 移動治具
フロントページの続き (72)発明者 山田 豊和 愛知県豊田市緑ヶ丘３丁目65番地 大豊工 業株式会社内 Ｆターム(参考） 4K031 AA02 AB08 CB05 CB35 CB39 CB46 DA01 DA04 EA10
Claims (6)
- 【請求項１】 銅及びチタンを必須成分として含有し、
窒化チタンを実質的に含有しない１種以上の粉末を、窒
素を含有する溶射ガス中で溶射して前記チタンと前記窒
素を反応させることにより窒化チタンが分散した銅系溶
射摺動材を製造することを特徴とする窒化チタン分散銅
系溶射摺動材の製造方法。 - 【請求項２】 溶射方法が高周波プラズマ溶射である請
求項１記載の窒化チタン分散銅系溶射摺動材の製造方
法。 - 【請求項３】 溶射方法が高速ガス火炎溶射である請求
項１記載の窒化チタン分散銅系溶射摺動材の製造方法。 - 【請求項４】 溶射方法が大気プラズマ溶射である請求
項１記載の窒化チタン分散銅系溶射摺動材の製造方法。 - 【請求項５】 前記粉末が銅とチタンの混合粉である請
求項１から４までの何れか１項記載の窒化チタン分散銅
系溶射摺動材の製造方法。 - 【請求項６】 前記粉末溶射が銅―チタンメカニカルア
ロイ粉末である請求項１から４までの何れか１項記載の
窒化チタン分散銅系溶射摺動材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33938999A JP2001152311A (ja) | 1999-11-30 | 1999-11-30 | 窒化チタン分散銅系溶射摺動材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33938999A JP2001152311A (ja) | 1999-11-30 | 1999-11-30 | 窒化チタン分散銅系溶射摺動材の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001152311A true JP2001152311A (ja) | 2001-06-05 |
Family
ID=18327017
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33938999A Pending JP2001152311A (ja) | 1999-11-30 | 1999-11-30 | 窒化チタン分散銅系溶射摺動材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001152311A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007277675A (ja) * | 2006-04-11 | 2007-10-25 | Nippon Steel Corp | 電気メッキ用コンダクターロール |
| CN109797358A (zh) * | 2019-03-11 | 2019-05-24 | 河北工业大学 | 一种陶瓷基自润滑复合涂层的制备方法 |
-
1999
- 1999-11-30 JP JP33938999A patent/JP2001152311A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007277675A (ja) * | 2006-04-11 | 2007-10-25 | Nippon Steel Corp | 電気メッキ用コンダクターロール |
| CN109797358A (zh) * | 2019-03-11 | 2019-05-24 | 河北工业大学 | 一种陶瓷基自润滑复合涂层的制备方法 |
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