JP2009165962A - コーティング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】セラミックスを含むコーティング層の性質をより幅広く実現可能とすると共にセラミックスを含むコーティング層をより容易に形成可能とする
【解決手段】板状の基材Ｙの少なくとも一方側の面にセラミックスを含むコーティング層Ｘ１を形成するコーティング方法であって、上記基材Ｙの少なくとも一方側の面に、セラミックス粉末あるいは熱処理によりセラミックスとなる原料粉末を含む粉末Ｘを配置する配置工程と、該配置工程にて上記基材Ｙの少なくとも一方側の面に配置された上記粉末Ｘに対して熱処理を行うことにより上記コーティング層Ｘ１とする熱処理工程とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、基材に対してセラミックスを含むコーティング層を形成するコーティング方法に関するものである。

従来から、セラミックスを含むコーティング層を板状の基材の表面に形成する場合が知られている。
このようなコーティング層を形成する方法としては、例えば、セラミックスを含むコーティング層のみからなるシートを形成し、このコーティング層のみからなるシートを基材に対して圧延処理によって貼り合わせる方法が考えられる。
特許第３５５４３０５号公報 特開平９−２９４６２号公報

ところで、コーティング層のみからなるシートと基材とは延性が異なるため、圧延処理によって貼り合わせるためには、コーティング層の成分比率を調節して互いの延性を近づける等の条件合わせが必要となる。

しかしながら、コーティング層の性質は、コーティング層の成分比率に影響を受ける。このため、従来の圧延処理によるコーティング方法においては、圧延処理によって貼り合わせが可能な条件の範囲にコーティング層の性質が限定されてしまう。
また、セラミックスを含むコーティング層は、一般的に非常に脆いためシート化することが難しく、基材の広い範囲にコーティング層を形成することが難しかった。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、セラミックスを含むコーティング層の性質をより幅広く実現可能とすると共にセラミックスを含むコーティング層をより容易に形成可能とすることを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、板状の基材の少なくとも一方側の面にセラミックスを含むコーティング層を形成するコーティング方法であって、上記基材の少なくとも一方側の面に、セラミックス粉末あるいは熱処理によりセラミックスとなる原料粉末を含む粉末を配置する配置工程と、該配置工程にて上記基材の少なくとも一方側の面に配置された上記粉末に対して熱処理を行うことにより上記コーティング層とする熱処理工程とを有することを特徴とする。

このような特徴を有する本発明のコーティング方法によれば、配置工程において、セラミックス粉末あるいは熱処理によりセラミックスとなる原料粉末を含む粉末が基材の少なくとも一方の面に配置され、熱処理工程において、基材の少なくとも一方側の面に配置された粉末に対して熱処理を行うことによって粉末からなる粉末層がコーティング層とされる。

また、本発明においては、上記粉末に上記セラミックス粉末及び上記原料粉末が含まれる場合に、上記粉末に含まれる原料粉末は、熱処理によってセラミックス粉末と同一組成となるものであるという構成を採用する。

また、本発明においては、上記配置工程は、一対の圧延ローラ間において上記基材及び上記粉末を圧着することにより上記粉末を上記基材の少なくとも一方側の面に配置する工程であるという構成を採用する。

また、本発明においては、上記熱処理工程は、上記粉末を加熱することにより溶融あるいは焼結させる工程を含むという構成を採用する。

本発明によれば、セラミックス粉末あるいは熱処理によりセラミックスとなる原料粉末を含む粉末が基材の少なくとも一方側の面に配置され、この配置された粉末を熱処理することによってコーティング層が形成される。つまり、本発明によれば、コーティング層からなるシートと基材とを圧延処理によって貼り合わせることなくコーティングを行うことができる。そして、粉末の成分比率を調整することによって、任意の成分比率を有するコーティング層を容易に形成することができる。
したがって、本発明によれば、セラミックスを含むコーティング層の性質をより幅広く実現可能とすると共にセラミックスを含むコーティング層をより容易に形成可能とする。

以下、図面を参照して、本発明に係るコーティング方法の一実施形態について説明する。なお、以下の図面においては、各部材の認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。

図１は、本実施形態のコーティング方法を行うコーティング装置Ｄ１の概略構成図である。
この図に示すように、コーティング装置Ｄ１は、ホッパ１と、ベルトフィーダ２と、圧延ローラ３と、プーリ４と、加熱炉５と、回収ローラ６とを備えている。

ホッパ１は、セラミックス粉末を含むセラミックス含有粉末Ｘ（粉末）を収容すると共にセラミックス含有粉末Ｘをベルトフィーダ２に供給するように構成されている。

ベルトフィーダ２は、セラミックス含有粉末Ｘを搬送し、圧延ローラ３上から下方にセラミックス含有粉末Ｘを落下させることによって、圧延ローラ３の周面（後述する圧延ローラ３Ａの周面）にセラミックス含有粉末Ｘを供給する構成となっている。

圧延ローラ３は、一対の圧延ローラ３Ａと圧延ローラ３Ｂとによって構成されている。圧延ローラ３Ａがベルトフィーダ２の下方に位置されるように配置されている。この圧延ローラ３は、不図示の回転駆動機構により回転駆動されることによって、ベルトフィーダ２を介して供給されるセラミックス含有粉末Ｘと上方から挿通される板状の基材Ｙとを圧延ローラ３Ａと圧延ローラ３Ｂとの間において圧延する構成となっている。
そして、圧延ローラ３は、圧延ローラ３Ａ，３Ｂ間において基材Ｙ及びセラミックス含有粉末Ｘを圧着し、これによって基材Ｙの一方側の面に、セラミックス含有粉末Ｘからなる粉末層を形成する。

プーリ４は、圧延ローラ３の下方に配置されており、圧延ローラ３によってセラミックス含有粉末Ｘが一方側の面に圧着された基材Ｙを水平方向に案内するように構成されている。

加熱炉５は、一方側の面に配置されたセラミックス含有粉末Ｘを基材Ｙごと、加熱することによってセラミックス含有粉末Ｘからなる粉末層をコーティング層Ｘ１とするものである。

回収ローラ６は、加熱炉５から排出された基材Ｙ（すなわちコーティング層Ｘ１が形成された基材Ｙ）を巻き取ることによって回収するものである。

また、セラミックス含有粉末Ｘは、本実施形態においては、セラミックスからなる粉末であるセラミックス粉末と、加熱炉５によって加熱されることによってセラミックス粉末と同一組成となる原料粉末からなる粉末である。
例えば、セラミックス含有粉末Ｘ１にセラミックス粉末としてアルミナが含まれている場合には、セラミックス含有粉末Ｘ１には、原料粉末としてアルミニウム粉末が含まれる。また、セラミックス含有粉末Ｘ１にセラミックス粉末として酸化ニッケルが含まれている場合には、セラミックス含有粉末Ｘ１には、原料粉末としてニッケル粉末が含まれる。
なお、セラミックス含有粉末Ｘには、圧延ローラ３における圧延処理において基材Ｙに対するセラミックス含有粉末Ｘ１の付着力を向上させるために、延在の高い材料が含まれていることが好ましい。

また、基材Ｙの形成材料としては、低炭素鋼、低合金鋼、工具鋼、ステンレス鋼、コバール、ニッケルあるいはその合金、ニッケル−コバルト合金あるいはその耐熱合金、銅あるいはその合金、アルミニウムあるいはその合金、チタンあるいはその合金、チタン−アルミニウム合金、マグネシウムあるいはその合金、ベリリウムあるいはその合金、ジルコニウムあるいはその合金、バナジウムあるいはその合金、タングステンあるいはその合金、モリブデンあるいはその合金、タンタルあるいはその合金、ニオブあるいはその合金、超硬合金を挙げることができる。

次に、上述のようにして構成されたコーティング装置Ｄ１の動作である本実施形態のコーティング方法について説明する。

まずコーティング装置Ｄ１は、ホッパ１に収容されたセラミックス含有粉末Ｘをベルトフィーダ２によって圧延ローラ３Ａの周面に供給する。
圧延ローラ３Ａの周面に供給されたセラミックス含有粉末Ｘは、圧延ローラ３Ａの回転駆動によって、圧延ローラ３Ａ，３Ｂの間に供給され、圧延ローラ３Ａ，３Ｂの間に上方から下方へ挿通されて搬送される板状の基材Ｙの一方側の面に圧着されて配置される（配置工程）。

セラミックス含有粉末Ｘが圧着された基材Ｙは、圧延ローラ３Ａ，３Ｂの下方に位置する加熱炉５にプーリ４を介して挿入され、セラミックス含有粉末Ｘに含まれる原料粉末がセラミックスとなる温度まで加熱される。この結果、セラミックス含有粉末Ｘに含まれる原料粉末が、セラミックス含有粉末Ｘに含まれるセラミックス粉末と同一組成のセラミックスとなり、基材Ｙの表面に同一組成のセラミックスからなるコーティング層Ｘ１が形成される。（熱処理工程）。

そして、コーティング層Ｘ１が形成された基材Ｙが回収ローラ６によって巻き取られることによって回収される。

このような本実施形態のコーティング方法によれば、セラミックス粉末あるいは熱処理によりセラミックスとなる原料粉末を含むセラミックス含有粉末が基材Ｙの一方側の面に配置され、この配置されたセラミックス含有粉末Ｘを熱処理することによってコーティング層Ｘ１が形成される。つまり、本実施形態のコーティング方法によれば、コーティング層からなるシートと基材とを圧延処理によって貼り合わせることなくコーティングを行うことができる。そして、セラミックス含有粉末Ｘの成分比率を調整することによって、任意の成分比率を有するコーティング層を容易に形成することができる。
したがって、本実施形態のコーティング方法によれば、セラミックスを含むコーティング層の性質をより幅広く実現可能とすると共にセラミックスを含むコーティング層をより容易に形成可能とする。

以上、添付図面を参照しながら本発明に係るコーティング方法の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、上記実施形態においては、基材Ｙの一方側にコーティング層Ｘ１を形成する構成について説明した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、基材Ｙの両側にコーティング層Ｘ１を形成しても良い。
このような場合には、基材Ｙの搬送方向における両側にホッパ、ベルトフィーダを設置し、基材Ｙの両側に対してセラミックス含有粉末Ｘを供給すれば良い。

また、上記実施形態において示したセラミックス含有粉末Ｘに含まれる材料及び基材の形成材料は、一例であり、上述した例に限定されるものではなく、必要とされるコーティング層Ｘ１の機能に応じて、適宜選択される。例えば、セラミックス含有粉末Ｘには、セラミックス粉末あるいは原料粉末の他の材料が含まれていても良い。

また、上記実施形態においては、一対の圧延ローラにてセラミックス含有粉末Ｘを圧着させることによって基材に対して配置する構成について説明した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、圧延ローラ以外の構成によってセラミックス含有粉末Ｘを圧着させても良い。

また、上記実施形態においては、セラミックス含有粉末Ｘに含まれる原料粉末が、熱処理によってセラミックス含有粉末Ｘに含まれるセラミックス粉末と同一組成になるものとした。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、原料粉末が熱処理によってセラミックス含有粉末Ｘに含まれるセラミックス粉末と異なる組成になるものであっても良い。このような構成を採用することによって、異なるセラミックスを含むコーティング層を形成することができる。

また、上記実施形態においては、セラミックス含有粉末Ｘにセラミックス粉末及び原料粉末が含まれている構成について説明した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、セラミックス含有粉末Ｘはセラミックス粉末あるいは原料粉末のいずれか一方が含まれていれば良い。
例えば、セラミックス含有粉末Ｘにセラミックス粉末のみが含まれている場合には、コーティング層に含まれるセラミックス成分は、セラミックス粉末そのものとなる。
また、セラミックス含有粉末Ｘに原料粉末のみが含まれている場合には、コーティング層に組まれるセラミックス成分は、原料粉末が熱処理されることによって生成されたセラミックス成分となる。

また、上記実施形態においては、セラミックス含有粉末Ｘに一種類のセラミックス粉末と一種類の原料粉末が含まれている構成について説明した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、セラミックス含有粉末Ｘが、複数種類のセラミックス粉末あるいは／及び複数種類の原料粉末を含んでいても良い。
このような場合には、コーティング層が複数のセラミックス成分を含むこととなる。

本発明の一実施形態であるコーティング方法を行うためのコーティング装置Ｄ１の概略図である。

符号の説明

Ｄ１……コーティング装置、Ｘ……セラミックス含有粉末、Ｘ１……コーティング層、Ｙ……基材、３……圧延ローラ、５……加熱炉

Claims (4)

1. 板状の基材の少なくとも一方側の面にセラミックスを含むコーティング層を形成するコーティング方法であって、
   前記基材の少なくとも一方側の面に、セラミックス粉末あるいは熱処理によりセラミックスとなる原料粉末を含む粉末を配置する配置工程と、
   該配置工程にて前記基材の少なくとも一方側の面に配置された前記粉末に対して熱処理を行うことにより前記コーティング層とする熱処理工程と
   を有することを特徴とするコーティング方法。
2. 前記粉末に前記セラミックス粉末及び前記原料粉末が含まれる場合に、前記粉末に含まれる原料粉末は、熱処理によってセラミックス粉末と同一組成となるものであることを特徴とする請求項１記載のコーティング方法。
3. 前記配置工程は、一対の圧延ローラ間において前記基材及び前記粉末を圧着することにより前記粉末を前記基材の少なくとも一方側の面に配置する工程であることを特徴とする請求項１または２記載のコーティング方法。
4. 前記熱処理工程は、前記粉末を加熱することにより溶融あるいは焼結させる工程を含むことを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載のコーティング方法。
   
   

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