JP2612300B2 - プラズマ溶射セラミックス皮膜の改質方法 - Google Patents
プラズマ溶射セラミックス皮膜の改質方法Info
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- JP2612300B2 JP2612300B2 JP9168988A JP9168988A JP2612300B2 JP 2612300 B2 JP2612300 B2 JP 2612300B2 JP 9168988 A JP9168988 A JP 9168988A JP 9168988 A JP9168988 A JP 9168988A JP 2612300 B2 JP2612300 B2 JP 2612300B2
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- hip
- sprayed ceramic
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
- C04B41/4505—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements characterised by the method of application
- C04B41/4523—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements characterised by the method of application applied from the molten state ; Thermal spraying, e.g. plasma spraying
- C04B41/4527—Plasma spraying
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、プラズマ溶射セラミックス皮膜の改質方法
に関する。特に、部分安定化ジルコニア皮膜の特質改善
法に関する。
に関する。特に、部分安定化ジルコニア皮膜の特質改善
法に関する。
［従来の技術］ 従来、高温のプラズマ炎（Ar、N2など）の中にセラミ
ックス微粉末を注入し、炎と共に基板上に吹き付けてセ
ラミックス皮膜を作成することはよく行なわれてきた。
然し乍ら、このプラズマ溶射法により製造されるセラミ
ックス皮膜は、膜内に気孔、クラック等を有し、特に、
開気孔が多く存在するため、下地金属の腐食やそれに伴
う皮膜の欠落の問題があった。
ックス微粉末を注入し、炎と共に基板上に吹き付けてセ
ラミックス皮膜を作成することはよく行なわれてきた。
然し乍ら、このプラズマ溶射法により製造されるセラミ
ックス皮膜は、膜内に気孔、クラック等を有し、特に、
開気孔が多く存在するため、下地金属の腐食やそれに伴
う皮膜の欠落の問題があった。
そこで、本発明者の１人は、このプラズマ溶射で作成
されたセラミックス皮膜に対して、HIP処理を行なった
ときの効果を研究し、ある程度有効であることを発表し
た（アメリカ窯業協会誌（Am.Ceram.Soc.Bull.）,65巻
［９］1306〜10頁（1986））。
されたセラミックス皮膜に対して、HIP処理を行なった
ときの効果を研究し、ある程度有効であることを発表し
た（アメリカ窯業協会誌（Am.Ceram.Soc.Bull.）,65巻
［９］1306〜10頁（1986））。
然し乍ら、この処理法では、カプセルを使用するため
に、カプセル材料が、セラミックス皮膜に付着し、種々
の問題を生じる。
に、カプセル材料が、セラミックス皮膜に付着し、種々
の問題を生じる。
またカプセルを複雑な形状物に使用することは困難で
あり、広く工業的に使用することは、量産性の面で問題
がある。
あり、広く工業的に使用することは、量産性の面で問題
がある。
［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は、プラズマ溶射セラミックス皮膜に多数存在
する開気孔のみを選択的に除去することのできる処理方
法を提供することを目的にする。或いは、本発明は、プ
ラズマ溶射セラミックス皮膜に熱衝撃を緩和させるよう
な閉気孔のみを有するプラズマ溶射セラミックス皮膜を
製造する方法を提供することを目的にする。
する開気孔のみを選択的に除去することのできる処理方
法を提供することを目的にする。或いは、本発明は、プ
ラズマ溶射セラミックス皮膜に熱衝撃を緩和させるよう
な閉気孔のみを有するプラズマ溶射セラミックス皮膜を
製造する方法を提供することを目的にする。
更に、本発明は、熱処理温度を通常の金属の適用可能
な温度にまで低減した処理方法によって、プラズマ溶射
セラミックス皮膜を改善する方法を提供することを目的
にする。
な温度にまで低減した処理方法によって、プラズマ溶射
セラミックス皮膜を改善する方法を提供することを目的
にする。
［発明の構成］ ［問題点を解決するための手段］ 本発明は、プラズマ溶射によりセラミックス皮膜を形
成し、得られたプラズマ溶射セラミックス皮膜に温度12
00℃以上で、圧力50MPa以上の条件でカプセルフリー法
のHIP処理を施すことを特徴とするプラズマ溶射セラミ
ックス皮膜の改質方法である。
成し、得られたプラズマ溶射セラミックス皮膜に温度12
00℃以上で、圧力50MPa以上の条件でカプセルフリー法
のHIP処理を施すことを特徴とするプラズマ溶射セラミ
ックス皮膜の改質方法である。
［作用］ 本発明によると、プラズマ溶射により、従来通りの方
法で、金属基板上に作製した後に、HIP処理によりセラ
ミックス皮膜に存在する開気孔のみを選択的に減少させ
るものである。特に、HIP処理の際にカプセル化が不要
なことで、処理温度が、金属基板が耐え得る程度の温度
の低い条件で、プラズマ溶射セラミックスの欠点を除く
ことのできるものである。
法で、金属基板上に作製した後に、HIP処理によりセラ
ミックス皮膜に存在する開気孔のみを選択的に減少させ
るものである。特に、HIP処理の際にカプセル化が不要
なことで、処理温度が、金属基板が耐え得る程度の温度
の低い条件で、プラズマ溶射セラミックスの欠点を除く
ことのできるものである。
本発明による、プラズマ溶射によりセラミックス皮膜
を形成し、得られたプラズマ溶射セラミックス皮膜に温
度1200℃以上で、圧力50MPa以上の条件でカプセルフリ
ー法のHIP処理を施す。このカプセルを使用しないHIP処
理法は、高温高圧下で、プラズマ溶射で作成したセラミ
ックス皮膜製品を、非酸化性ガス、或いは酸化性ガスの
雰囲気内で、加熱加圧するものである。即ち、例えば、
アルゴンガス等のガスを加圧媒体とする高圧容器に収納
し、高温に加熱するとともに、1000〜3000気圧の圧力を
かける。
を形成し、得られたプラズマ溶射セラミックス皮膜に温
度1200℃以上で、圧力50MPa以上の条件でカプセルフリ
ー法のHIP処理を施す。このカプセルを使用しないHIP処
理法は、高温高圧下で、プラズマ溶射で作成したセラミ
ックス皮膜製品を、非酸化性ガス、或いは酸化性ガスの
雰囲気内で、加熱加圧するものである。即ち、例えば、
アルゴンガス等のガスを加圧媒体とする高圧容器に収納
し、高温に加熱するとともに、1000〜3000気圧の圧力を
かける。
HIP処理装置としては、例えば、神戸製鋼所製小型HIP
処理装置を用いることができる。
処理装置を用いることができる。
このHIP処理即ち、熱間静水圧プレスでは、圧縮と同
時に焼結を行なうもので、高温度は、皮膜内での拡散浸
透反応を促進し、軟化を助長し、高圧力は、原料の均質
化を促進する。従って、このようなカプセルフリーのHI
P処理により、プラズマ溶射で作成されたセラミックス
皮膜の欠陥を除去する。
時に焼結を行なうもので、高温度は、皮膜内での拡散浸
透反応を促進し、軟化を助長し、高圧力は、原料の均質
化を促進する。従って、このようなカプセルフリーのHI
P処理により、プラズマ溶射で作成されたセラミックス
皮膜の欠陥を除去する。
このようなカプセルフリー法でプラズマ溶射セラミッ
クス皮膜を改質する方法は、次のような利点がある。即
ち、第１に、工程が簡略化でき、即ち、複雑な形状物を
カプセル処理することは非常に難しく、大量生産にはカ
プセル法が不向きである。第２に、工程コストが低減で
きる、即ち、HIP処理ではカプセル化のコストが大きな
割合を占めるので、プラズマ溶射法の利点の一つが低コ
ストでセラミックスの有する特性を利用できる点にある
のに、後の処理工程ではコストのかかる方法は使用でき
ないものである。
クス皮膜を改質する方法は、次のような利点がある。即
ち、第１に、工程が簡略化でき、即ち、複雑な形状物を
カプセル処理することは非常に難しく、大量生産にはカ
プセル法が不向きである。第２に、工程コストが低減で
きる、即ち、HIP処理ではカプセル化のコストが大きな
割合を占めるので、プラズマ溶射法の利点の一つが低コ
ストでセラミックスの有する特性を利用できる点にある
のに、後の処理工程ではコストのかかる方法は使用でき
ないものである。
本発明で利用するプラズマ溶射法は、所謂、セラミッ
クスコーテイングの１種であり、高温のプラズマ炎（A
r、He、N2、H2）の中にセラミックス微粉末を注入し、
炎と共に基板上に吹き付けてセラミックス膜を作成する
ものである。
クスコーテイングの１種であり、高温のプラズマ炎（A
r、He、N2、H2）の中にセラミックス微粉末を注入し、
炎と共に基板上に吹き付けてセラミックス膜を作成する
ものである。
本発明で使用するプラズマ溶射セラミックスは、一般
に、通常のプラズマ溶射方法で作製されるセラミックス
である。
に、通常のプラズマ溶射方法で作製されるセラミックス
である。
次に、本発明によるプラズマ溶射セラミックスのHIP
処理方法とその結果を、具体的な実施例により、説明す
るが、本発明は、その説明により限定されるものではな
い。
処理方法とその結果を、具体的な実施例により、説明す
るが、本発明は、その説明により限定されるものではな
い。
［実施例１］ イットリア部分安定化ジルコニア溶射皮膜を、アルゴ
ンガス中で、温度1200〜1400℃、圧力100MPa、１−５時
間、カプセルフリー法でHIP処理して、得た該ジルコニ
ア皮膜中の気孔量を測定した。この結果を第１図に示
す。
ンガス中で、温度1200〜1400℃、圧力100MPa、１−５時
間、カプセルフリー法でHIP処理して、得た該ジルコニ
ア皮膜中の気孔量を測定した。この結果を第１図に示
す。
○印は、得られた皮膜の相対密度（％）を示し、△印
は、得られた皮膜の気孔量（×10-3cm3/g）を示す。
尚、1200℃での２つの△印の下の方のものは、1200℃で
５時間HIP処理した結果を示し、他のものは、１時間HIP
処理した結果である。
は、得られた皮膜の気孔量（×10-3cm3/g）を示す。
尚、1200℃での２つの△印の下の方のものは、1200℃で
５時間HIP処理した結果を示し、他のものは、１時間HIP
処理した結果である。
第１図から明らかなように、1200℃以上の温度でHIP
処理によって気孔量の減少が、見られる。特に、開気孔
量の著しい減少が認められる。未処理即ちプラズマ溶射
されただけのものでは、気孔はすべて開気孔であり、HP
I処理による気孔量及び開気孔量の変化を考えると、HIP
処理によって開気孔が閉気孔へ変化していると思われ
る。
処理によって気孔量の減少が、見られる。特に、開気孔
量の著しい減少が認められる。未処理即ちプラズマ溶射
されただけのものでは、気孔はすべて開気孔であり、HP
I処理による気孔量及び開気孔量の変化を考えると、HIP
処理によって開気孔が閉気孔へ変化していると思われ
る。
比較のため、第２図に単に大気圧下で加熱処理しただ
けのイットリア部分安定化ジルコニア溶射皮膜の気孔量
の変化を示す。尚、○印は、得られた皮膜の相対密度
（％）を示し、△印は、得られた皮膜の気孔量（×10-3
cm3/g）を示す。
けのイットリア部分安定化ジルコニア溶射皮膜の気孔量
の変化を示す。尚、○印は、得られた皮膜の相対密度
（％）を示し、△印は、得られた皮膜の気孔量（×10-3
cm3/g）を示す。
これによると、1300℃以下では、大きな変化はなく、
開気孔量を大きく減少させるためには、1400℃以上の処
理が必要である。第１図と比べると、HIP処理の効果
が、顕著に認められる。
開気孔量を大きく減少させるためには、1400℃以上の処
理が必要である。第１図と比べると、HIP処理の効果
が、顕著に認められる。
［発明の効果］ 本発明によるプラズマ溶射セラミックスの特性改善方
法は、 第１に、HIP処理により開気孔を閉気孔にすることに
より、開気孔量を減少させることが可能で、耐腐食性の
向上が期待できること、 第２に、HIP処理の温度が1200℃以上まで低減された
ので、通常の金属基板の使用が可能にできる処理方法が
提供できること、 第３に、また、本発明によるプラズマ溶射セラミック
ス特性の改善方法は、カプセル化が不必要なので、HIP
処理工程が大幅に簡略化されること、 第４に、気孔量はあまり減少しないので、耐熱衝撃性
の点で有利であること、 第５に、従って、以上の利点から、航空機用タービン
エンジン部材等に現在使用されているプラズマ溶射セラ
ミックス皮膜に、本発明方法を適用することにより、腐
食による部材の破壊を防止し、断熱層の寿命を大幅に高
めることが期待できることなどの顕著な技術的な効果が
得られた。
法は、 第１に、HIP処理により開気孔を閉気孔にすることに
より、開気孔量を減少させることが可能で、耐腐食性の
向上が期待できること、 第２に、HIP処理の温度が1200℃以上まで低減された
ので、通常の金属基板の使用が可能にできる処理方法が
提供できること、 第３に、また、本発明によるプラズマ溶射セラミック
ス特性の改善方法は、カプセル化が不必要なので、HIP
処理工程が大幅に簡略化されること、 第４に、気孔量はあまり減少しないので、耐熱衝撃性
の点で有利であること、 第５に、従って、以上の利点から、航空機用タービン
エンジン部材等に現在使用されているプラズマ溶射セラ
ミックス皮膜に、本発明方法を適用することにより、腐
食による部材の破壊を防止し、断熱層の寿命を大幅に高
めることが期待できることなどの顕著な技術的な効果が
得られた。
第１図は、本発明方法によりプラズマ溶射セラミックス
特性の改善された結果を、処理温度と処理なしに対し
て、気孔量と相対密度をプロットしたグラフである。 第２図は、本発明の適用対象であるプラズマ溶射セラミ
ックス自体を単に加熱処理したときの気孔量と相対密度
をプロットしたグラフである。
特性の改善された結果を、処理温度と処理なしに対し
て、気孔量と相対密度をプロットしたグラフである。 第２図は、本発明の適用対象であるプラズマ溶射セラミ
ックス自体を単に加熱処理したときの気孔量と相対密度
をプロットしたグラフである。
フロントページの続き (72)発明者 宮本 欽生 兵庫県川西市緑台１―８―37 (72)発明者 岡本 平 大阪府茨木市駅前４―４―30
Claims (1)
- 【請求項１】プラズマ溶射によりセラミックス皮膜を形
成し、得られたプラズマ溶射セラミックス皮膜に温度12
00℃以上で、圧力50MPa以上の条件でカプセルフリー法
のHIP処理を施すことを特徴とするプラズマ溶射セラミ
ックス皮膜の改質方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9168988A JP2612300B2 (ja) | 1988-04-15 | 1988-04-15 | プラズマ溶射セラミックス皮膜の改質方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9168988A JP2612300B2 (ja) | 1988-04-15 | 1988-04-15 | プラズマ溶射セラミックス皮膜の改質方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01264983A JPH01264983A (ja) | 1989-10-23 |
| JP2612300B2 true JP2612300B2 (ja) | 1997-05-21 |
Family
ID=14033474
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9168988A Expired - Lifetime JP2612300B2 (ja) | 1988-04-15 | 1988-04-15 | プラズマ溶射セラミックス皮膜の改質方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2612300B2 (ja) |
-
1988
- 1988-04-15 JP JP9168988A patent/JP2612300B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01264983A (ja) | 1989-10-23 |
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