JP2002155352A - コーティング部材およびその製造方法 - Google Patents
コーティング部材およびその製造方法Info
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Abstract
減させ、皮膜の強度を格段に高めるようにしたコーティ
ング部材を提供する。 【解決手段】 コーティング部材は基材1がAlからな
る。基材1の表面に溶射で形成される皮膜2がCuで構
成される。皮膜2の表面への固体の衝突で皮膜2が緻密
化される。このコーティング部材によれば、溶射による
皮膜の形成で生じた気孔が緻密化処理で著しく減少し、
皮膜の強度を格段に向上させることができる。
Description
し、皮膜の強度を向上するのに適するコーティング部材
およびその製造方法に関する。
質を与えるのにコーティングが広く利用されている。と
りわけ、溶射法で皮膜を形成する方法が広範な分野で利
用されている。この皮膜の形成方法では溶射器から粒子
状材料を噴出させ、基材の表面にこれを吹き付け、多層
にわたって重ねて施工することになる。
るいはアークなどによって加熱され、半溶融状態で基材
の表面に付着して行く。粒径は比較的大きく、約30μ
m程度である。一般に、層をなす粒子と粒子との間には
気孔と呼ばれる隙間が生じ、この気孔の生成により皮膜
は多孔質で、脆い性質を持つことになる。
は施工中に生成する気孔のために多孔質で、脆くなるこ
とが避けられない。このような皮膜の性質は、たとえ
ば、溶射工程で処理条件を様々に変えたとしても、本質
的に変化しない。
ば、耐熱性、耐磨耗性などの望ましい性質を部材に付与
するためであるが、こうしたコーティング部材がある機
器内に組み込まれ、通常の使用条件のもとで使用される
とき、多孔質である皮膜は基材と比べて強度的に余裕が
なく、たとえば、外力の作用で許容応力を超えるような
ことがあると、皮膜の一部が剥離してしまうなどの不具
合が発生する。
ティング部材の交換を迫られ、これを組み込んだ機器は
運転を休止しなければならず、機器以外への影響が大き
くなる。また、皮膜だけの損傷でコーティング部材全体
を交換するのは無駄が大きく、特に、供用中に損傷を生
じないように、皮膜自身の強度を高めることが求められ
ている。
生成する気孔を激減させ、皮膜の強度を格段に高めるよ
うにしたコーティング部材およびその製造法方法を提供
することにある。
グ部材は基材が次の第1の金属またはこれらの金属の少
なくとも1種を主成分とする合金群から選ばれた1種か
らなり、基材の表面に溶射で形成される皮膜が次の第2
の金属あるいはこれらの金属の少なくとも1種を主成分
とする合金群から選ばれた1種で構成され、皮膜表面へ
の固体の衝突で皮膜が緻密化されてなるものである。 第1の金属 : Al、Fe、Cu、Ni、Mg 第2の金属 : Cu、Al、Ag、Ti、Fe、W
射による皮膜の形成で生じた気孔が緻密化処理で著しく
減少し、あるいは後記の望ましい処理条件と組み合わせ
ることで、大部分が消滅し、皮膜の強度を格段に向上さ
せることができる。
は、電気機器、たとえば遮断器、開閉器などの接点部材
に適用する。
含むものである。すなわち、図2に示すように、基材を
所定の形状に成形する工程、基材の表面に溶射によって
皮膜を形成する工程、基材の皮膜表面に対して固体を衝
突させて緻密化処理する工程である。
加工、ロール加工、スピニング加工、その他の加工で基
材を成形する。皮膜形成工程ではガス溶射、アーク溶
射、プラズマ溶射のいずれかの方法で基材の表面に皮膜
を形成する。緻密化処理工程においては金属または非金
属材料からなる固体を基材の皮膜表面に衝突させる。
合金からなる球体が好ましいが、次の金属またはこれら
の金属の1種を主成分とする合金からなる球体を用いて
もよい。 Cu、Al
からなる球体を使用してもよい。アルミナ(Al
2O3)、ジルコニア(ZrO2)、ガラス
体、直方体を用いてもよい。この固体の大きさは球体で
は直径10mm以下が望ましい。円筒体、立方体、直方
体では最大寸法が10mmを大きく超えないようにす
る。
種類以上を使い分けてもよく、この場合、固体寸法が大
きいものから始め、順次小さいものへと変えながら実施
するのが望ましい。
いのは空気であるが、これ以外に窒素ガス、アルゴンガ
ス、一酸化炭素ガス、二酸化炭素ガスを用いることがで
きる。
程の後に追加の工程として基材の皮膜に引っ張り応力を
負荷する工程を実施する。
強度が処理を施さないものと比べて著しく増大し、常態
で処理したものと比べても、さらに一段と曲げ強度を高
くすることができる。
工程において皮膜の厚さを1mmから10mmの範囲の
膜厚に形成する。
果が失われず、本発明の効果を最大限に得ることが可能
になる。
工程において基材および皮膜を加熱中あるいは加熱後に
固体を衝突させる。
を施さないものと比べてはるかに増大し、常温で処理し
たものと比べても、さらに一段と曲げ強度を高くするこ
とができる。
理工程において不活性ガス雰囲気のもとで基材の皮膜表
面に対して固体を衝突させる。
を施さないものと比べて格段に増大し、常態で処理した
ものと比べても、さらに一段と曲げ強度を高くすること
ができる。
工程と一続きの連続した工程として構成してもよい。
て、Alの素材から基材1を成形し、次いで、基材1の
表面に溶射によってCuからなる皮膜2を形成した。溶
射ではプラズマ溶射によって一様な膜厚を保つように形
成した。次に、媒体を用いて鉄球を加速し、皮膜2の表
面に均一に衝突させた。得られたコーティング部材の皮
膜2の状態を図1(b)に示している。
に何も施さない試料(未処理試料)も製作した。これら
のコーティング部材および未処理試料について皮膜中の
気孔の体積割合を求め、得られたコーティング部材およ
び試料を正確に評価した。
いる。従来のコーティング部材に相当する未処理試料と
比べて実施例1のコーティング部材において曲げ強度が
数倍以上増大することが確認された。
げ強度比を比較した結果を示している。皮膜中の気孔の
体積割合が高い未処理試料と比べて体積割合が10%以
下である実施例1のコーティング部材において曲げ強度
が5倍程度向上できることが確認された。
材から基材1を成形し、次いで、基材1の表面に溶射に
よってCuを主成分とする合金からなる皮膜2を形成し
た。この溶射ではプラズマ溶射を用いて1mmから20
mまでそれぞれ膜厚を変えて形成した。次に、媒体を用
いて鉄球を加速し、皮膜2の表面に均一に衝突させた。
各々コーティング部材について皮膜2中の気孔の体積割
合を求め、これらのコーティング部材を正確に評価し
た。
較した結果を示している。皮膜2の厚さが約11mm以
上になったとき、気孔の体積割合が急激に大きくなり、
緻密化処理の効果が失われることが判明した。これに対
して、皮膜2の厚さが約1mmから約10mmの範囲で
は気孔の体積割合が小さく、緻密化処理の効果が最大限
に発揮できることが判明した。すなわち、皮膜2の厚さ
は約1mmから約10mmの範囲が望ましいことが確認
された。
材から基材1を成形し、次いで、基材1の表面に溶射に
よってCuを主成分とする合金からなる皮膜2を形成し
た。この溶射ではプラズマ溶射を用いて一様な膜厚を保
つように形成した。次に、基材1および皮膜2の双方を
ある温度に加熱した状態で媒体を用いて鉄球を加速し、
皮膜2の表面に均一に衝突させた。
に何も施さない試料(未処理試料)も製作した。得られ
たコーティング部材および未処理試料について皮膜2中
の気孔の体積割合を求め、これらのコーティング部材お
よび試料を正確に評価した。
いる。未処理試料と比べて実施例3のコーティング部材
においては曲げ強度が10倍以上増大し、実施例1の常
温で処理したものと比べても、さらに一段と高くなるこ
とが確認された。
材から基材1を成形し、次いで、基材1の表面に溶射に
よってCuを主成分とする合金からなる皮膜2を形成し
た。この溶射ではプラズマ溶射を用いて一様な膜厚を保
つように形成した。次に、基材1および皮膜2の周囲を
アルゴンガスで満たした状態で媒体を用いて鉄球を加速
し、皮膜2の表面に均一に衝突させた。
に何も施さない試料(未処理試料)も製作した。得られ
たコーティング部材および未処理試料について皮膜2中
の気孔の体積割合を求め、これらのコーティング部材お
よび試料を正確に評価した。
示している。未処理試料と比べて実施例4のコーティン
グ部材においては曲げ強度が10倍近く増大し、実施例
1の常態で処理したものと比べても、さらに一段と高く
なることが確認された。
材から基材1を成形し、次いで、基材1の表面に溶射に
よってCuを主成分とする合金からなる皮膜2を形成し
た。この溶射ではプラズマ溶射を用いて一様な膜厚を保
つように形成した。次に、基材1の皮膜2部分を引っ張
り機で伸ばし、材料に引っ張り応力を負荷した。次に、
媒体を用いて鉄球を加速し、皮膜2の表面に均一に衝突
させた。
に何も施さない試料(未処理試料)も製作した。得られ
たコーティング部材および未処理試料について皮膜2中
の気孔の体積割合を求め、これらのコーティング部材お
よび試料を正確に評価した。
示している。未処理試料と比べて実施例5のコーティン
グ部材においては曲げ強度が10倍以上増大し、実施例
1の常態で処理したものと比べても、さらに一段と高く
なることが確認された。
主成分とする合金の素材から接点部材3を成形し、次い
で、接点部材3の端面および端面から内側にかけての表
面に溶射によってCuを主成分とする合金からなる皮膜
4を形成した。この溶射ではプラズマ溶射を用いて一様
な膜厚を保って形成した。次に、媒体を用いて鉄球を加
速し、皮膜4の表面に均一に衝突させた。
り皮膜4に望ましい強度が得られることが確認された。
なお、図9(b)に示すような棒状接点部材5において
も緻密化処理により皮膜4に望ましい強度が得られるこ
とが確認された。
に形成した皮膜の表面に固体を衝突させ、皮膜を緻密化
するようにしたので、皮膜自身の強度を格段に高めるこ
とが可能になり、コーティング部材を組み込む機器を長
期にわたって安定に供用することができる。
(a)は皮膜を形成した基材を示す断面図、(b)は緻
密化処理を施した基材を示す断面図。
す工程図。
較に基づく曲げ強度比を示す図。
係を示すグラフ。
関係を示すグラフ。
較に基づく曲げ強度比を示す図。
較に基づく曲げ強度比を示す図。
較に基づく曲げ強度比を示す図。
もので、(a)は電力用遮断器の接点部材の要部を示す
断面図、(b)は開閉器の接点部材の要部を示す断面
図。
Claims (9)
- 【請求項1】 基材が次の第1の金属またはこれらの金
属の少なくとも1種を主成分とする合金群から選ばれた
1種からなり、前記基材の表面に溶射で形成される皮膜
が次の第2の金属あるいはこれらの金属の少なくとも1
種を主成分とする合金群から選ばれた1種で構成され、
前記皮膜表面への固体の衝突で該皮膜が緻密化されてな
るコーティング部材。 第1の金属 : Al、Fe、Cu、Ni、Mg 第2の金属 : Cu、Al、Ag、Ti、Fe、W - 【請求項2】 前記コーティング部材が電力用機器の接
点部材として構成されることを特徴とする請求項1記載
のコーティング部材。 - 【請求項3】 基材を所定の形状に成形する工程、前記
基材の表面に溶射によって皮膜を形成する工程、前記基
材の該皮膜表面に対して固体を衝突させて緻密化処理す
る工程を含むコーティング部材の製造方法。 - 【請求項4】 基材を所定の形状に成形する工程、前記
基材の表面に溶射によって皮膜を形成する工程、前記基
材の該皮膜に引っ張り応力を負荷する工程、前記基材の
該皮膜表面に対して固体を衝突させて緻密化処理する工
程を含むコーティング部材の製造方法。 - 【請求項5】 前記皮膜形成工程において前記皮膜の厚
さを1mmから10mmの範囲の膜厚に形成することを
特徴とする請求項3または4記載のコーティング部材の
製造方法。 - 【請求項6】 前記緻密化処理工程において前記基材お
よび皮膜を加熱中あるいは加熱後に固体を衝突させるこ
とを特徴とする請求項3または4記載のコーティング部
材の製造方法。 - 【請求項7】 前記緻密化処理工程において不活性ガス
雰囲気のもとで前記基材の該皮膜表面に対して固体を衝
突させることを特徴とする請求項3または4記載のコー
ティング部材の製造方法。 - 【請求項8】 前記緻密化処理工程が前記皮膜形成工程
と一続きの連続した工程として構成されることを特徴と
する請求項3または4記載のコーティング部材の製造方
法。 - 【請求項9】 前記緻密化処理工程において異なる大き
さの少なくとも2種類の固体を衝突させることを特徴と
する請求項3または4記載のコーティング部材の製造方
法。
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Cited By (1)
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JP2007521395A (ja) * | 2003-09-26 | 2007-08-02 | ドヴォラック,ミヒャエル | プラズマ・ビームを使用して基板表面をコーティングする方法 |
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-
2000
- 2000-11-15 JP JP2000347915A patent/JP4216453B2/ja not_active Expired - Fee Related
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