JP2007100124A - 内径溶射の評価用皮膜形成方法及びこれに用いる試験片取付治具 - Google Patents

Abstract

【課題】評価に至る工数を低減することができ、ワークの無駄も生じることなく、円筒内面に形成される溶射皮膜を正しく評価できる評価用皮膜を得ることが可能な内径溶射の評価用皮膜形成方法及びこれに用いる試験片取付治具を提供する。
【解決手段】試験片取付穴４を有する平板状の試験片取付治具１の試験片取付穴４に、試験片３を平坦面３ａが試験片取付治具１の第１面２ａと同一面となるように着脱自在に取付けて、複数の試験片取付治具１により第１面２ａを内側とする筒状体６を形成し、筒状体６内で溶射ガン９によって試験片３の平坦面３ａに評価用皮膜１１を形成する。溶射皮膜の組織の連続性が保たれるので、試験片に形成された評価用皮膜から溶射皮膜を正しく評価することが可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えばシリンダブロックのボア内面等の円筒内面に溶射によって形成される内径溶射皮膜を評価するための評価用皮膜形成方法及びこれに用いる試験片取付治具に関する。

シリンダブロックのボア内面への溶射として、ボア内の雰囲気を吸引しながら、溶射ガンをボア内に挿入して回転及び上下動させることにより溶射皮膜を形成する方法や、シリンダブロックをターンテーブルに保持して回転させた状態で、溶射ガンをボア内に挿入して上下動させることにより溶射皮膜を形成する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

このような円筒内面への溶射を行う内径溶射においては、形成される溶射皮膜の皮膜密着度や組織等が、シリンダブロック等のワークの温度、ワークと溶射ガンとの相対回転速度、溶射ガンの上下動速度、ワーク内面の吸引風速等の溶射条件によって左右されるため、各種の溶射条件で評価用皮膜を形成して、引張り試験により皮膜密着度を測定したり、顕微鏡観察して組織を検査したりして皮膜を評価する必要がある。

ここで、ワークがシリンダブロックの場合における従来の評価用皮膜形成方法としては、例えば、現物のシリンダブロックを用いてそのボア内面に評価用皮膜を形成する方法が知られている。

また、従来の他の評価用皮膜形成方法として、図８に示すように、試験片取付治具としてボアを模したスリーブ１０１の周面に複数の試験片取付穴１０２を形成したものを用い、その試験片取付穴１０２に例えばＪＩＳ Ｈ８４０２に規定されている円柱状の試験片１０３を嵌め込んで、ブラスト処理等の前処理を行った後、図９に示すように、スリーブ１０１をシリンダブロックのクランクケースを模した箱１０４に設置して、現物のシリンダブロックに対する溶射の場合と同様に、箱１０４を通して下方からスリーブ１０１内の雰囲気を吸引しながら、スリーブ１０１の上部開口から溶射ガン１０５を挿入してスリーブ１０１の中心軸と同一軸で溶射ガン１０５を回転及び上下動させて溶射を行うことにより、スリーブ１０１の内周面１０１ａ側に位置する試験片１０３の端面１０３ａに評価用皮膜を形成する方法が知られている。

なお、溶射皮膜を評価する試験方法については、例えば特許文献２に開示されている。

特開２００２−４０２４号公報 特開２００２−３０４１０号公報

しかしながら、前者のように、現物のワークを用いて評価用皮膜を形成する方法では、皮膜の評価にあたって、評価用皮膜を形成したワークを適宜切断して、引張り試験や顕微鏡観察等に供するための複数の試験片を作成する必要があるため、評価に至るまでの工数が煩雑になると共に、溶射条件を変更する毎にワークを交換する必要があるため、ワークが無駄になることが懸念される。

これに対し、後者のように、試験片取付治具としてワークを模したスリーブ１０１を用い、その周面に形成された試験片取付穴１０２に試験片１０３を嵌め込んで、試験片１０３の端面１０３ａに評価用皮膜を形成する方法では、皮膜形成後に試験片１０３をスリーブ１０１から取り外して引張り試験や顕微鏡観察等に供することができるので、評価に至る工数が低減でき、ワークの無駄も生じることがない。しかも、試験片１０３を嵌め込んだスリーブ１０１の内周面１０１ａをブラスト処理することで、スリーブ１０１の内周面１０１ａに前回形成された溶射皮膜を除去してスリーブ１０１を繰り返し使用できるので、コスト的にも有利となる。

しかし、この方法では、円筒形状のスリーブ１０１に形成された試験片取付穴１０２に、端面１０３ａが平坦な円柱状の試験片１０３を嵌め込むため、特にスリーブ１０１の内径が小さい場合には、例えば図１０に図８のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図を示すように、試験片１０３がスリーブ１０１の内周面１０１ａ側に突出して、スリーブ１０１の内周面１０１ａと試験片１０３の端面１０３ａとの間に段差が生じ、この段差によって内周面１０１ａに形成される皮膜と端面１０３ａに形成される皮膜との間に組織の不連続性が生じる場合がある。

例えば、鉄系粉末を大気中でプラズマ溶射する場合は、図１１に図９の部分詳細図を示すように、特に、形成する評価用皮膜１０６の厚さよりもスリーブ１０１の内周面１０１ａと試験片１０３の端面１０３ａとの間に生じる段差が大きいと、溶射により生じた酸化物等の不純物は、面積の大きいスリーブ１０１の内周面１０１ａでは矢印で示すように吸引による空気流によって内周面１０１ａを這うように段差を避けて下降してしまい、また面積の小さい試験片１０３の端面１０３ａでは吸引による空気流によって端面１０３ａから吸引除去されてしまうことになる。

その結果、図１２（ａ）及び（ｂ）に皮膜断面組織を模式的に示すように、スリーブ１０１の内周面１０１ａに形成される評価用皮膜１０６には、図１２（ａ）に示すように酸化物等の不純物１０７の巻き込みがあっても、試験片１０３の端面１０３ａに形成される評価用皮膜１０６には、図１２（ｂ）に示すように不純物１０７の巻き込みが現れず、試験片１０３が円筒内径溶射の現象を代表しない場合がある。

このため、このような評価用皮膜形成方法によって試験片１０３に形成された評価用皮膜１０６を評価しても、正確な評価ができないことになる。

また、スリーブ１０１に形成された評価用皮膜１０６を切削除去してスリーブ１０１を再使用するに際しても、円筒内面に対して切削処理を行うことになるため、特に内径の小さいスリーブの場合には切削処理が比較的煩雑化するため、コストがかかることも懸念される。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、その主たる目的は、評価に至る工数を低減することができ、ワークの無駄も生じることなく、円筒内面に形成される溶射皮膜を正しく評価できる評価用皮膜を得ることが可能な内径溶射の評価用皮膜形成方法及びこれに用いる試験片取付治具を提供することにある。

上記目的を達成する請求項１に記載の内径溶射の評価用皮膜形成方法の発明は、試験片取付穴を有する平板状の試験片取付治具の上記試験片取付穴に、少なくとも一端面が平坦面からなる試験片を該平坦面が上記試験片取付治具の第１面と同一面となる状態に着脱自在に取付け、該試験片が取付けられた複数の上記試験片取付治具により上記第１面を内側とする筒状体を形成し、上記筒状体内に溶射ガンを挿入し、上記筒状体と上記溶射ガンとを上記筒状体の中心軸を中心に相対的に回転させて、上記試験片の上記平坦面に評価用皮膜を形成することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１の内径溶射の評価用皮膜形成方法において、上記評価用被膜の形成に先立って、上記試験片取付治具の上記第１面及び試験片の平坦面を前処理としてブラスト処理することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２の内径溶射の評価用皮膜形成方法において、上記試験片取付治具の再使用にあたり、上記筒状体の形成に先立って、上記試験片取付治具の上記第１面を切削処理することを特徴とする。

請求項４に記載の内径溶射の評価用皮膜形成方法の発明は、試験片取付穴を有する円筒状の試験片取付治具の上記試験片取付穴に、少なくとも一端面が平坦面からなる試験片を該平坦面と上記試験片取付治具の内周面との段差が、形成すべき評価用皮膜の膜厚以下となる状態に着脱自在に取付け、該試験片が取付けられた上記試験片取付治具内に溶射ガンを挿入し、上記試験片取付治具と上記溶射ガンとを上記試験片取付治具の中心軸を中心に相対的に回転させて、上記試験片の上記平坦面に評価用皮膜を形成することを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項４の内径溶射の評価用皮膜形成方法において、上記評価用被膜の形成に先立って、上記試験片取付治具の上記内周面及び試験片の平坦面を前処理としてブラスト処理することを特徴とする。

請求項６に記載の試験片取付治具の発明は、請求項１に記載の内径溶射の評価用皮膜形成方法に用いる試験片取付治具であって、平板と、上記平板に形成されて上記試験片を着脱自在に取付ける試験片取付穴と、上記平板の第１面に上記試験片取付穴に連続して該試験片取付穴の周囲に形成された溝とを有し、上記溝は形成すべき評価用皮膜の膜厚の２倍以上乃至５倍以下の幅を有することを特徴とする。

請求項７に記載の試験片取付治具の発明は、請求項２に記載の内径溶射の評価用皮膜形成方法に用いる試験片取付治具であって、平板と、上記平板に形成されて上記試験片を着脱自在に取付ける試験片取付穴と、上記平板の第１面に上記試験片取付穴に連続して該試験片取付穴の周囲に形成された溝とを有し、上記溝は形成すべき評価用皮膜の膜厚の２倍以上乃至５倍以下で、かつ上記ブラスト処理で使用されるグリッドの平均粒径の１．５倍以上の幅を有することを特徴とする。

請求項８に記載の試験片取付治具の発明は、請求項４に記載の内径溶射の評価用皮膜形成方法に用いる試験片取付治具であって、スリーブと、上記スリーブの周面に形成された上記試験片取付穴と、上記試験片取付穴に装着されて上記試験片を着脱自在に保持する試験片固定枠とを有し、上記試験片取付穴は、スリーブ外周側が上記試験片固定枠を装着する大開口部、及び、スリーブ内周側が上記試験片の上記平坦面の中心を上記スリーブの内周面に一致させた状態で、上記平坦面と上記内周面との間に形成される最大段差が、形成すべき評価用皮膜の膜厚以下となる小開口部からなり、上記試験片固定枠に上記試験片を保持した状態で、上記スリーブ内周側の上記試験片の周囲に、上記試験片、上記小開口部及び上記試験片固定枠により、形成すべき評価用皮膜の膜厚の２倍以上乃至５倍以下の幅を有する溝が形成されることを特徴とする。

請求項９に記載の試験片取付治具の発明は、請求項５に記載の内径溶射の評価用皮膜形成方法に用いる試験片取付治具であって、スリーブと、上記スリーブの周面に形成された上記試験片取付穴と、上記試験片取付穴に装着されて上記試験片を着脱自在に保持する試験片固定枠とを有し、上記試験片取付穴は、スリーブ外周側が上記試験片固定枠を装着する大開口部、及び、スリーブ内周側が上記試験片の上記平坦面の中心を上記スリーブの内周面に一致させた状態で、上記平坦面と上記内周面との間に形成される最大段差が、形成すべき評価用皮膜の膜厚以下となる小開口部からなり、上記試験片固定枠に上記試験片を保持した状態で、上記スリーブ内周側の上記試験片の周囲に、上記試験片、上記小開口部及び上記試験片固定枠により、形成すべき評価用皮膜の膜厚の２倍以上乃至５倍以下で、かつ上記ブラスト処理で使用されるグリッドの平均粒径の１．５倍以上の幅を有する溝が形成されることを特徴とする。

請求項１０に記載の発明は、請求項８または９に記載の試験片取付治具において、上記試験片の長さをＸ、上記試験片固定枠の長さをＹ、上記溝の深さの最小値をＺとするとき、Ｘ＝Ｙ＋Ｚを満足することを特徴とする。

請求項１の発明によると、平板状の試験片取付治具を用い、その試験片取付穴に試験片を取付けた複数の試験片取付治具により筒状体を形成して溶射を行うので、ワークの無駄を生じることが無く、溶射後は試験片取付治具から試験片を取り出して評価試験に供することができるので、評価に至る工数も低減できる。また、平板状の試験片取付治具を用いるので、例えばＪＩＳ Ｈ８４０２に規定されている端面が平坦な円柱状の試験片を、その平坦な端面を平板状の試験片取付治具の第１面（溶射面）に容易に一致させて試験片取付穴に取付けることが可能となる。これにより、形成される溶射皮膜の組織の連続性が保たれるので、試験片に形成された評価用皮膜から溶射皮膜を正しく評価することが可能となる。

請求項２の発明によると、評価用被膜の形成に先立って、上記試験片取付治具の上記第１面及び試験片の平坦面を前処理としてブラスト処理することにより、試験片に形成される評価被膜から溶射皮膜を適切に評価できる。

請求項３の発明によると、試験片取付治具の再使用に際し、試験片取付治具の第１面を切削処理するので、試験片取付治具に前回形成された評価用皮膜を容易に除去して、試験片取付治具を繰り返し使用することができ、切削処理も平板状の試験片取付治具に対して行うので簡単にできる。

請求項４の発明によると、円筒状の試験片取付治具を用い、その試験片取付穴に試験片を取付けて溶射を行うので、ワークの無駄を生じることがなく、溶射後は試験片取付治具から試験片を取り出して評価試験に供することができるので、評価に至る工数も低減できる。また、試験片は、試験片取付治具内面側の平坦面と試験片取付治具の内周面との段差が、形成すべき評価用皮膜の膜厚以下となるように試験片取付穴に取付けるので、形成される溶射皮膜の組織の連続性を保つことができる。従って、試験片に形成された評価用皮膜から溶射皮膜を正しく評価することが可能となる。

請求項５の発明によると、評価用被膜の形成に先立って、試験片取付治具の内周面及び試験片の平坦面を前処理としてブラスト処理することにより、試験片に形成される評価被膜から溶射皮膜を適切に評価できる。

請求項６の発明によると、試験片取付治具を平板で形成すると共に、試験片を着脱自在に取付ける試験片取付穴に連続してその周囲に、形成すべき評価用皮膜の膜厚の２倍以上乃至５倍以下の幅を有する溝を形成したので、溶射皮膜を形成する際に、不純物の巻き込み組織の連続性を保ちながら、試験片に形成される溶射皮膜とその周囲に形成される溶射皮膜との間に溶射皮膜の凹部を形成することができる。したがって、溶射後に、試験片取付治具から試験片を取出す際に、溶射皮膜の凹部において溶射皮膜が分離できるので、試験片に形成された評価用皮膜にダメージを与えることなく、試験片取付治具から試験片を容易に取出すことが可能となり、溶射皮膜評価の信頼性の向上が図れる。

請求項７の発明によると、更に、上記溝の幅を、ブラスト処理で使用されるグリッドの平均粒径の１．５倍以上としたので、試験片取付治具のブラスト処理において、グリッドが溝に詰まるのを防止できる。

請求項８の発明によると、試験片取付治具をスリーブで形成すると共に、その試験片取付穴をスリーブ外周面側は大開口部、スリーブ内周側は小開口部として、大開口部に試験片を着脱自在に保持する試験片固定枠を装着して、試験片の平坦面の中心をスリーブ内周面に一致させた状態で、平坦面と内周面との間の最大段差が形成すべき評価用皮膜の膜厚以下となり、スリーブ内周側の試験片の周囲に形成される溝の幅が形成すべき評価用皮膜の膜厚の２倍以上乃至５倍以下となるようにしたので、溶射皮膜を形成する際に、不純物の巻き込み組織の連続性を保ちながら、試験片に形成される溶射皮膜とその周囲に形成される溶射皮膜との間に溶射皮膜の凹部を形成することができる。従って、溶射後に、試験片取付治具から試験片を取出す際に、溶射皮膜の凹部において溶射皮膜を分離できるので、試験片に形成された評価用皮膜にダメージを与えることなく、試験片取付治具から試験片を容易に取出すことが可能となり、溶射皮膜評価の信頼性の向上が図れる。

請求項９の発明によると、上記スリーブ内周側の試験片の周囲に形成される溝の幅が、ブラスト処理で使用されるグリッドの平均粒径の１．５倍以上となるようにしたので、試験片取付治具のブラスト処理において、グリッドが溝に詰まるのを防止できる。

請求項１０の発明によると、試験片の平坦面とスリーブ内周面との間の最大段差が、形成すべき評価用皮膜の膜厚以下となるように、試験片固定枠に試験片を容易に位置決めして取付けることが可能となり、評価用皮膜の形成準備が容易になる。

以下、本発明による内径溶射の評価用皮膜形成方法及びこれに用いる試験片取付治具の実施の形態について、図を参照して説明する。

（第１実施の形態）
図１乃至図５は本発明の第１実施の形態を示すもので、図１は試験片取付治具を示す斜視図、図２は図１に示す試験片取付治具を用いて形成する筒状体の一例を示す斜視図、図３は図２に示す筒状体への溶射方法を説明するための図、図４は試験片取付治具における溶射時の不純物の流れを説明するための図、図５は溶射後の試験片取付治具における図１のＩ−Ｉ線断面図である。

本実施の形態では、図１に示すように、試験片取付治具１を平面視の外観形状が長方形の平板２で形成する。この平板２には、幅方向中央部の任意の箇所に試験片３を着脱自在に嵌合して取付けるための円形の試験片取付穴４を形成する。図１では、平板２の長手方向の一端部側及び他端部側の２個所にそれぞれ試験片取付穴４を形成している。

平板２の溶射を行う第１面２ａには、試験片取付穴４に連続して、その周囲に第１面２ａに形成すべき評価用皮膜の膜厚の２倍以上乃至５倍以下の幅を有する溝５を形成する。また、本実施の形態では、再度、溶射の評価を行う際に、平板２の第１面２ａを切削処理して前回形成された皮膜を除去することにより、試験片取付治具１を繰り返し使用すると共に、第１面２ａ及び試験片３の平坦面３ａを前処理としてブラスト処理をするため、溝５の幅をブラスト処理で使用されるグリッドの平均粒径の１．５倍以上とする条件を満たすように形成する。例えば、ＪＩＳ Ｈ８４０２に記載された溶射膜厚０．３ｍｍ〜０．４ｍｍに対して、実用的なグリッドサイズ＃３６または＃２４を用いる場合には、溝５の幅は０．８ｍｍ〜１．５ｍｍとする。

試験片取付治具１には、その試験片取付穴４に試験片３を取付けて、この試験片取付治具１を含む複数枚の平板により図２に示すように筒状体６を形成する。

試験片３は、例えばＪＩＳ Ｈ８４０２に規定されている平端面３ａが平坦な円柱状のものを用い、その平坦面３ａを試験片取付治具１の第１面（溶射面）２ａに一致、即ち面一状態で試験片取付穴４に取付ける。

また、筒状体６は、試験片３を取付けた複数の試験片取付治具１のそれぞれの一端部を、試験片取付治具１の第１面２ａを内側にして平板固定ベース７に固定して形成する。図２は、それぞれ試験片３を取付けた６枚の試験片取付治具１によって断面が６角形の筒状体６を形成した場合を示している。なお、筒状体６を形成する隣接する平板２間の隙間は、図示しないが耐熱テープ等で塞いでおく。

ここで、例えば直径２５ｍｍの試験片３を用いる場合、試験片取付治具１の短辺は、直径７０ｍｍ以上の円筒内径に対して、好ましくは６角形以上の筒状体６が形成される長さとし、より好ましくは直径９０ｍｍ以上の円筒内径に対しては８角形以上の筒状体６が形成される長さとする。

図２に示すような筒状体６を形成したら、図３に示すように筒状体６がほぼ垂直状態となるように平板固定ベース７を箱８上に取付ける。なお、箱８には、平板固定ベース７の取付部に筒状体６と連通する開口８ａを形成する。

筒状体６の内面、即ち試験片取付治具１の第１面２ａ及び試験片３の平坦面３ａを前処理としてブラスト処理をする。このブラスト処理により試験片取付治具１の第１面２ａ及び試験片３の平坦面３ａに付着する不純物が除去され、かつ第１面２ａ及び平坦面３ａに、所定の皮膜密着度を保証するための粗さが得られる。また、溝５の幅を、ブラスト処理で使用されるグリッドの平均粒径の１．５倍以上とする条件を満たすように形成することによって、試験片取付治具１の第１面２ａ及び試験片３の平坦面３ａのブラスト処理においてグリッドが溝５に詰まるのが防止できる。

その後、実際のワークに対する溶射の場合と同様に、箱８を通して下方から筒状体６内の雰囲気を吸引しながら、筒状体６の上部開口から溶射ガン９を挿入して、筒状体６の中心軸と同一軸で溶射ガン９を相対的に回転及び上下動させて溶射を行うことにより、筒状体６の内面側に評価用皮膜を形成する。なお、図３は、筒状体６を固定し、溶射ガン９を筒状体６の中心軸を中心に回転させながら上下動させて溶射を行う場合を示している。

このようにして溶射を行うと、図４に示すように、試験片取付治具１の第１面２ａ及び試験片３の平坦面３ａにおいては、溶射皮膜１１が形成される一方、溝５の底部には溶射皮膜１１が形成されることがなく該部に分断部１１ａが形成されるものの、比較的大きな酸化物等の不純物は第１面２ａから平坦面３ａ及び平坦面３ａから第１面３ａへ溝５を乗り越えて矢印で示すように試験片３の平坦面３ａを通して下方に流れることになり、不純物の巻き込み組織の連続性が保たれる。

また、試験片３の周囲には、溝５によって溶射皮膜１１の分断部１１ａが形成されるので、図５に示すように、溶射後に、試験片取付治具１から試験片３を矢印方向に取出す際に、溶射皮膜１１の分断部１１ａにおいて溶射皮膜１１を確実に分離できる。これにより、試験片３に形成された溶射皮膜（評価用皮膜）１１にダメージを与えることなく、試験片取付治具１から試験片３を容易に取出すことができる。

従って、試験片３に形成された溶射皮膜（評価用皮膜）１１から、当該溶射条件でワークに形成される溶射皮膜を正しく評価することができ、その評価の信頼性を向上することができる。

また、試験片取付治具１を用いて形成した筒状体６に溶射を行うので、ワークの無駄を生じることがなく、溶射後は試験片取付治具１から試験片３を取出して評価試験に供することができるので、評価に至る工数も低減できる。また、試験片取付治具１が平板２から構成されているので、例えばＪＩＳ Ｈ８４０２に規定されている端面が平坦な円柱状の試験片３を、その平坦面３ａを平板２の溶射面である第１面２ａに容易に一致させて試験片取付穴４に取付けることができ、取付作業が簡単になる。

更に、筒状体６の形成に先立って、試験片取付治具１を切削処理して前回形成された皮膜を除去することにより、試験片取付治具１を繰り返し使用することができ、この切削処理も平板２に対して行うので簡単にできる。しかも、試験片取付穴４の周囲に形成する溝５の幅を、前処理としてのブラスト処理で使用されるグリッドの平均粒径の１．５倍以上としたので、ブラスト処理においてグリッドが溝５に詰まることもない。したがって、評価用皮膜１１を簡単かつ安価に形成することができる。

（第２実施の形態）
図６及び図７は本発明の第２実施の形態を示すもので、図６は試験片取付治具を示す斜視図、図７は図６のＩＩ−ＩＩ線断面図である。

本実施の形態は、図６に示すように、試験片取付治具２１をワークを模したスリーブ２２で形成する。このスリーブ２２には、試験片２３を着脱自在に取付ける円形の複数の試験片取付穴２４を形成する。

試験片２３は、例えばＪＩＳ Ｈ８４０２に規定されている端面が平坦な円柱状のものを用い、この試験片２３をその平坦面２３ａと試験片取付治具２１の内周面２２ａとの段差が、形成すべき評価用皮膜の膜厚以下となるように試験片取付穴２４に取付ける。

従って、この試験片取付治具２１は、例えばワークの内径が比較的大きい場合のように、スリーブ２２の内径に対して試験片２３の径が小さい場合に使用される。例えば、直径２５ｍｍの試験片２３を用いる場合には、ワーク内径（直径）が１８０ｍｍ以上の場合に使用される。

試験片取付穴２４は、図７に示すように、スリーブ２２の外周側を大開口部２４ａとして、この大開口部２４ａに試験片固定枠である試験片固定リング２５を装着し、この試験片固定リング２５に試験片２３を着脱自在に保持することにより、試験片固定リング２５を介して試験片２３を試験片取付穴２４に取付ける。

また、試験片取付穴２４のスリーブ２２の内周面２２ａ側は小開口部２４ｂとし、その直径は、試験片２３の平坦面２３ａの中心をスリーブ２２の内周面２２ａに一致させた状態で、試験片２３の平坦面２３ａとスリーブ２２の内周面２２ａとの間に形成される最大段差Ｗが、形成すべき評価用皮膜の膜厚以下となり、かつ試験片２３を試験片固定リング２５に保持した状態で、スリーブ内周面２２ａの試験片２３の周囲に、試験片２３、小開口部２４ｂ及び試験片固定リング２５によって、形成すべき評価用皮膜の膜厚の２倍以上乃至５倍以下の幅を有する溝２６が形成される大きさとする。

更に、本実施の形態では、スリーブ２２の内周面２２ａを前処理としてブラスト処理することから、溝２６の幅を、ブラスト処理で使用されるグリッドの平均粒径の１．５倍以上とする条件を満たすように形成する。

また、試験片２３の平坦面２３ａとスリーブ２２の内周面２２ａとの間の最大段差が、形成すべき評価用皮膜の膜厚以下となるように、試験片固定リング２５に試験片２３を容易に位置決めして取付けられるようにするため、図７に示すように、試験片２３の長さをＸ、試験片固定リング２５の長さをＹ、溝２６の深さの最小値をＺとするとき、Ｘ＝Ｙ＋Ｚを満足するようにする。

本実施の形態では、スリーブ２２の内周面２２ａを切削処理して前回形成された皮膜を除去した後、試験片取付穴２４に試験片固定リング２５を介して試験片２３を取付け、この試験片取付治具２１を第１実施の形態と同様にして、ほぼ垂直状態となるように箱上に取付けて、実際のワークに対する溶射の場合と同様に、箱を通して下方からスリーブ２２内の雰囲気を吸引しながら、スリーブ２２の上部開口から溶射ガンを挿入して、スリーブ２２の中心軸と同一軸で溶射ガンを相対的に回転及び上下動させて溶射を行うことにより、スリーブ２２の内周面２２ａに評価用の溶射皮膜を形成する。

従って、本実施の形態においても、第１実施の形態と同様に、形成される溶射皮膜の不純物の巻き込み組織の連続性が保たれると共に、溶射後に試験片固定リング２５から試験片２３を取出す際に、試験片２３に形成されている溶射皮膜（評価用皮膜）にダメージを与えることなく容易に取出すことができるので、試験片２３に形成された溶射皮膜（評価用皮膜）から、当該溶射条件でワークに形成される溶射皮膜を正しく評価することができ、その評価の信頼性を向上することができる。

また、試験片取付治具２１を用いて溶射を行うので、ワークの無駄を生じることがなく、溶射後は試験片取付治具２１から試験片２３を取出して評価試験に供することができるので、評価に至る工数も低減する。また、試験片２３の長さ、試験片固定リング２５の長さ、溝２６の深さの最小値の関係を上記の条件を満たすようにしたので、試験片２３の平坦面２３ａとスリーブ２２の内周面２２ａとの間の最大段差Ｗを、形成すべき評価用皮膜の膜厚以下となるように、試験片固定リング２５に試験片２３を容易に位置決めして取付けることができ、評価用皮膜の形成準備が容易になる。

更に、溶射に先立って、スリーブ２２の内周面２２ａを切削処理して前回形成された皮膜を除去することにより、試験片取付治具２１を繰り返し使用できる。しかも、スリーブ２２の内周面２２ａの試験片取付穴２４の周囲に形成する溝２６の幅を、ブラスト処理で使用されるグリッドの平均粒径の１．５倍以上としたので、ブラスト処理においてグリッドが溝２６に詰まることもない。従って、評価用皮膜を簡単かつ安価に形成することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、第１実施の形態において、筒状体６は、評価に使用する試験片３の数に応じて、試験片取付治具１と試験片取付穴の無い平板とを組み合わせて形成することもできる。また、第１実施の形態の溝５や、第２実施の形態の溝２６は省略することもできるし、更に第２実施の形態においては試験片取付穴２４を同一径で形成することもできる。また、試験片３、２３は円柱状に限らず、角柱状とすることもでき、それに応じて試験片取付穴４、２４を変更すればよい。更に、試験片取付治具１、２１は、切削処理を行うことなく使い捨てとすることもできる。

本発明の第１実施の形態で使用する試験片取付治具を示す斜視図である。 図１に示す試験片取付治具を用いて形成する筒状体の一例を示す斜視図である。 図２に示す筒状体への溶射方法を説明する図である。 第１実施の形態の試験片取付治具における溶射時の不純物の流れを説明するための図である。 第１実施の形態の溶射後の試験片取付治具における図１のＩ−Ｉ線断面図である。 本発明の第２実施の形態で使用する試験片取付治具を示す斜視図である。 図６のＩＩ−ＩＩ線断面図である。 従来の評価用皮膜形成方法で使用する試験片取付治具を示す斜視図である。 図８に示す試験片取付治具への溶射方法を説明する図である。 図８のＩＩＩ−III線断面図である。 図９の部分詳細図である。 従来の評価用皮膜形成方法による皮膜断面組織を模式的に示す図である。

符号の説明

１ 試験片取付治具
２ 平板
２ａ 第１面
３ 試験片
３ａ 平坦面
４ 試験片取付穴
５ 溝
６ 筒状体
８ 箱
９ 溶射ガン
１１ 溶射皮膜
１１ａ 分断部
２１ 試験片取付治具
２２ スリーブ
２２ａ 内周面
２３ 試験片
２３ａ 平坦面
２４ 試験片取付穴
２４ａ 大開口部
２４ｂ 小開口部
２５ 試験片固定リング（試験片固定枠）
２６ 溝

Claims (10)

1. 試験片取付穴を有する平板状の試験片取付治具の上記試験片取付穴に、少なくとも一端面が平坦面からなる試験片を該平坦面が上記試験片取付治具の第１面と同一面となる状態に着脱自在に取付け、該試験片が取付けられた複数の上記試験片取付治具により上記第１面を内側とする筒状体を形成し、上記筒状体内に溶射ガンを挿入し、上記筒状体と上記溶射ガンとを上記筒状体の中心軸を中心に相対的に回転させて、上記試験片の上記平坦面に評価用皮膜を形成することを特徴とする内径溶射の評価用皮膜形成方法。
2. 上記評価用被膜の形成に先立って、上記試験片取付治具の上記第１面及び試験片の平坦面を前処理としてブラスト処理することを特徴とする請求項１に記載の内径溶射の評価用皮膜形成方法。
3. 上記試験片取付治具の再使用にあたり、上記筒状体の形成に先立って、上記試験片取付治具の上記第１面を切削処理することを特徴とする請求項１または２に記載の内径溶射の評価用皮膜形成方法。
4. 試験片取付穴を有する円筒状の試験片取付治具の上記試験片取付穴に、少なくとも一端面が平坦面からなる試験片を該平坦面と上記試験片取付治具の内周面との段差が、形成すべき評価用皮膜の膜厚以下となる状態に着脱自在に取付け、該試験片が取付けられた上記試験片取付治具内に溶射ガンを挿入し、上記試験片取付治具と上記溶射ガンとを上記試験片取付治具の中心軸を中心に相対的に回転させて、上記試験片の上記平坦面に評価用皮膜を形成することを特徴とする内径溶射の評価用皮膜形成方法。
5. 上記評価用被膜の形成に先立って、上記試験片取付治具の上記内周面及び試験片の平坦面を前処理としてブラスト処理することを特徴とする請求項４に記載の内径溶射の評価用皮膜形成方法。
6. 請求項１に記載の内径溶射の評価用皮膜形成方法に用いる試験片取付治具であって、
   平板と、
   上記平板に形成されて上記試験片を着脱自在に取付ける試験片取付穴と、
   上記平板の第１面に上記試験片取付穴に連続して該試験片取付穴の周囲に形成された溝とを有し、
   上記溝は形成すべき評価用皮膜の膜厚の２倍以上乃至５倍以下の幅を有することを特徴とする試験片取付治具。
7. 請求項２に記載の内径溶射の評価用皮膜形成方法に用いる試験片取付治具であって、
   平板と、
   上記平板に形成されて上記試験片を着脱自在に取付ける試験片取付穴と、
   上記平板の第１面に上記試験片取付穴に連続して該試験片取付穴の周囲に形成された溝とを有し、
   上記溝は形成すべき評価用皮膜の膜厚の２倍以上乃至５倍以下で、かつ上記ブラスト処理で使用されるグリッドの平均粒径の１．５倍以上の幅を有することを特徴とする試験片取付治具。
8. 請求項４に記載の内径溶射の評価用皮膜形成方法に用いる試験片取付治具であって、
   スリーブと、
   上記スリーブの周面に形成された上記試験片取付穴と、
   上記試験片取付穴に装着されて上記試験片を着脱自在に保持する試験片固定枠とを有し、
   上記試験片取付穴は、スリーブ外周側が上記試験片固定枠を装着する大開口部、及び、スリーブ内周側が上記試験片の上記平坦面の中心を上記スリーブの内周面に一致させた状態で、上記平坦面と上記内周面との間に形成される最大段差が、形成すべき評価用皮膜の膜厚以下となる小開口部からなり、上記試験片固定枠に上記試験片を保持した状態で、上記スリーブ内周側の上記試験片の周囲に、上記試験片、上記小開口部及び上記試験片固定枠により、形成すべき評価用皮膜の膜厚の２倍以上乃至５倍以下の幅を有する溝が形成されることを特徴とする試験片取付治具。
9. 請求項５に記載の内径溶射の評価用皮膜形成方法に用いる試験片取付治具であって、
   スリーブと、
   上記スリーブの周面に形成された上記試験片取付穴と、
   上記試験片取付穴に装着されて上記試験片を着脱自在に保持する試験片固定枠とを有し、
   上記試験片取付穴は、スリーブ外周側が上記試験片固定枠を装着する大開口部、及び、スリーブ内周側が上記試験片の上記平坦面の中心を上記スリーブの内周面に一致させた状態で、上記平坦面と上記内周面との間に形成される最大段差が、形成すべき評価用皮膜の膜厚以下となる小開口部からなり、上記試験片固定枠に上記試験片を保持した状態で、上記スリーブ内周側の上記試験片の周囲に、上記試験片、上記小開口部及び上記試験片固定枠により、形成すべき評価用皮膜の膜厚の２倍以上乃至５倍以下で、かつ上記ブラスト処理で使用されるグリッドの平均粒径の１．５倍以上の幅を有する溝が形成されることを特徴とする試験片取付治具。
10. 上記試験片の長さをＸ、上記試験片固定枠の長さをＹ、上記溝の深さの最小値をＺとするとき、Ｘ＝Ｙ＋Ｚを満足することを特徴とする請求項８または９に記載の試験片取付治具。
    

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