JP2013177670A5

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Publication number: JP2013177670A5
Application number: JP2012246479A
Authority: JP
Filing date: 2012-11-08
Publication date: 2013-11-21
Anticipated expiration: 2032-11-08

Description

なお、本発明においては、
（１）フッ化物溶射に先立つ前記基材の表面に、炭化物サーメット粒子を飛行速度１５０〜６００ｍ／ｓｅｃ．の吹き付け速度の溶射を行なうことにより、膜状の炭化物サーメットのアンダーコート層を被覆形成すること、
（２）基材表面に、炭化物サーメットの膜状のアンダーコート層を形成するには、予め基材表面に対して、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＣなどの研削材粒子を吹き付けて粗面化処理した後、市販のＣｒ_３Ｃ_２−Ｎｉ−Ｃｒなどの炭化物サーメット材料を、溶射ガンへの供給量１００〜２００ｇ／ｍｉｎ、溶射ガンの移動の速度３００〜１０００ｍｍ／ｓｅｃ．、溶射回数（溶射ガンの移動の数）を６回以上の条件で吹き付けて、３０〜２００μｍの略均一な粗い表面を有する膜厚になるように施工すること、
（３）前記フッ化物溶射皮膜の植毛構造は、フッ化物の溶射粒子の少なくとも一部の溶射粒子が、基材表面または炭化物サーメットのアンダーコート層表面の凹部に食い込むか凹部を覆うように付着した構造であること、
（４）前記前処理は、脱脂、脱スケール、粗面化および予熱のうちのいずれか１以上を行なう処理であること、
（５）前記基材は、Ａｌおよびその合金、Ｔｉおよびその合金、炭素を含む鋼鉄、各種ステンレス鋼、Ｎｉ及びその合金、酸化物、窒化物、炭化物、珪化物、炭素焼結体のいずれかを用いること、
（６）前記フッ化物溶射皮膜は、周期律表IIａ族のＭｇ、周期律表IIIｂ族のＡｌ、周期律表IIIａ族Ｙ、原子番号５７〜７１のランタノイド系金属であるランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、プロメチウム（Ｐｍ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロビウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジズプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、ルテチウム（Ｌｕ）のフッ化物から選ばれる１種以上の、粒径が５μｍ〜８０μｍのフッ化物粒子を吹き付けて、２０μｍ〜５００μｍの膜厚に形成された皮膜であること、
（７）前記基材は、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＣなどの研削材を吹き付ける前処理によって、表面粗さをＲａ：０．０５〜０．７４μｍ、Ｒｚ：０．０９〜２．０μｍに粗面化すること、
（８）前記不活性ガスを成膜用作動ガスとして用いる溶射法では、フッ化物粒子を噴射するときの噴射ノズル先端と基材表面との距離は、５〜５０ｍｍの間隔に保持されること、
（９）フッ化物溶射粒子の飛行速度は、６００ｍ／ｓｅｃ．以上８００ｍ／ｓｅｃ．以下の速さにすること、
（１０）フッ化物溶射粒子の飛行速度は、６５０ｍ／ｓｅｃ．以上１０００ｍ／ｓｅｃ．以下の速さにすること、
（１１）作動ガスおよび溶射雰囲気の温度は、６００℃以上１３００以下にすること、
が、より好ましい解決手段となる。

前記のような構成を有する本発明によれば、つぎのような効果が期待できる。
（１）成膜用のフッ化物溶射用粒子を加熱するための溶射熱源が、ＡｒやＮ_２、Ｈｅなどの不活性ガスを用いているため、溶射熱源中を飛行するフッ化物粒子が酸化、変質することなく被着面に達して溶射皮膜となる。従って、無酸化雰囲気下での溶射になるため酸化反応が抑制され、フッ化物本来の性能を損ねるようなことがなく、安定した品質のものが得られる。
（２）フッ化物粒子を加熱するための前記不活性ガスの溶射熱源温度が、一般的なプラズマ溶射法の熱源温度：５０００℃〜７０００℃、高速フレーム溶射法の熱源温度：１８００℃〜２８００℃に比べて、はるかに低温の６００℃〜１３００℃であるため、フッ化物粒子の熱分解反応を抑えて化学的質量変化とそれに伴う物理化学的性質の劣化を起こさないような溶射皮膜が成膜できる。
（３）さらに、不活性ガス中を飛行するフッ化物溶射粒子の速度を毎秒５００ｍ以上に設定しているため、粒子の温度被曝時間が短く（１／１０００秒）、前記（１）、（２）の効果を一段と高めると共に、フッ化物粒子に大きな運動エネルギーを付与することで得られる基材表面への衝突エネルギーの増大によって、炭化物サーメットのアンダーコート層の存在と相俟って、溶射皮膜の密着力の向上を果すことができる。
（４）低温度、不活性ガス熱源、高速度飛行粒子など前述した条件を揃えることにより、現在のプラズマ溶射法などでは成膜できなかった高温下で高蒸気圧性のフッ化物粒子（例えば、ＡｌＦ_３）などの成膜が容易となる。
（５）前記溶射法の条件に加え、溶射皮膜を被成するための基材表面をブラストによる粗面化処理と炭化物サーメットのアンダーコートの施工、ならびに基材を８０℃〜７００℃に予熱するので、基材表面に衝突するフッ化物粒子の付着力（密着力）を向上させることができる。
（６）とくに、粗面化（Ｒａ：０．０５〜０．７４μｍ、Ｒｚ：０．０９〜２．０μｍ）した前記基材表面に対し、高速フレーム溶射法によって形成した、ＷＣ−Ｎｉ−Ｃｒ、Ｃｒ_３Ｃ_２−Ｎｉ−Ｃｒなどの硬質の炭化物サーメットのアンダーコート層の表面もまた、Ｒａ：０．１〜０．８５μｍ、Ｒｚ：０．１０〜２．０μｍ程度の粗面となるので、その上に吹き付けられたフッ化物粒子の一部が凹凸部に食い込んで投錨効果（粒子が基材の粗面（凹部）に機械的に噛み合うことによって、皮膜とアンダーコート層の密着度を向上させる働き）が一段と向上してフッ化物溶射材料粒子の付着堆積率の向上と密着力の向上とが図れる。
（７）フッ化物は、表面エネルギーが小さいため、皮膜を構成するフッ化物粒子の相互結合力や基材との密着性が低く、しばしば剥離する欠点がある。この点、本発明によれば、トップコートであるフッ化物とアンダーコート層である炭化物サーメット（主成分は炭素）とは、互いの化学的親和力が強くかつよく濡れ合うため、前記粗面化によるフッ化物粒子の物理的付着作用に加え、化学的親和力とが相乗的に作用して、皮膜の密着力が向上する。