JP2664771B2 - プラズマ溶射セラミックス皮膜のｈｉｐ処理法 - Google Patents
プラズマ溶射セラミックス皮膜のｈｉｐ処理法Info
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- JP2664771B2 JP2664771B2 JP12049189A JP12049189A JP2664771B2 JP 2664771 B2 JP2664771 B2 JP 2664771B2 JP 12049189 A JP12049189 A JP 12049189A JP 12049189 A JP12049189 A JP 12049189A JP 2664771 B2 JP2664771 B2 JP 2664771B2
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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HIP処理
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。
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。
［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（a.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（a.アメリカ窯業協会誌（Am.Ceram.Soc.Bull.）,65
巻［９］1306〜10頁（1986））。
HIP処理方法については、（１）特開昭54−33232号、
（２）プロシーデイング オブ アッタク（Proceeding
s of ATTAC,′88,Osaka）,1988年５月、及び（３）等方
加圧技術 小泉光恵 西原正夫編者、日刊工業新聞社発
行に記載がある。この（１）とａには、HIP法を用いて
加圧焼結を行なう場合、加圧媒体が気体であるため、パ
イレックスガラスや金属カプセル内に試料を封入して行
なわれる。このために、開気孔が多く、耐腐食性に劣る
セラミックス溶射被膜の改質にHIPを用いる場合もやは
りカプセル封入が必要であり、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。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ものである。また、上記の（２）
には、カプセル封入の困難さを軽減した技術として、そ
の第１図に示されたようなガラス粉末が用いられた。
（２）プロシーデイング オブ アッタク（Proceeding
s of ATTAC,′88,Osaka）,1988年５月、及び（３）等方
加圧技術 小泉光恵 西原正夫編者、日刊工業新聞社発
行に記載がある。この（１）とａには、HIP法を用いて
加圧焼結を行なう場合、加圧媒体が気体であるため、パ
イレックスガラスや金属カプセル内に試料を封入して行
なわれる。このために、開気孔が多く、耐腐食性に劣る
セラミックス溶射被膜の改質にHIPを用いる場合もやは
りカプセル封入が必要であり、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。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ものである。また、上記の（２）
には、カプセル封入の困難さを軽減した技術として、そ
の第１図に示されたようなガラス粉末が用いられた。
然し乍ら、カプセルを用いた場合には、焼結密度は向
上するものの、封入に手間が掛かることに加え、試料と
カプセルと、又はカプセル内の緩衝材（通常窒化硼素が
用いられる）との間に反応が生じるという問題があっ
た。（２）の方法では、封入問題はなくせるものの、緩
衝材との反応の問題が解決されていない。また、単なる
カプセルフリー法の適用では、上記の問題が回避できる
ものの、溶射皮膜の開気孔を完全に閉気孔にするには、
HIP処理温度が高いものである。
上するものの、封入に手間が掛かることに加え、試料と
カプセルと、又はカプセル内の緩衝材（通常窒化硼素が
用いられる）との間に反応が生じるという問題があっ
た。（２）の方法では、封入問題はなくせるものの、緩
衝材との反応の問題が解決されていない。また、単なる
カプセルフリー法の適用では、上記の問題が回避できる
ものの、溶射皮膜の開気孔を完全に閉気孔にするには、
HIP処理温度が高いものである。
［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
する開気孔をカプセルを用いずにそれを閉気孔にするHI
P処理方法を提供することを目的にする。また、本発明
は、プラズマ溶射セラミックス皮膜の耐熱衝撃性を向上
できる溶射セラミックス皮膜改質方法を提供することを
目的にする。
する開気孔をカプセルを用いずにそれを閉気孔にするHI
P処理方法を提供することを目的にする。また、本発明
は、プラズマ溶射セラミックス皮膜の耐熱衝撃性を向上
できる溶射セラミックス皮膜改質方法を提供することを
目的にする。
更に、本発明は、カプセル化や前処理が不必要であ
り、HIP処理を簡略化できるプラズマ溶射セラミックス
皮膜特性を改善するHIP処理法を提供することを目的に
する。
り、HIP処理を簡略化できるプラズマ溶射セラミックス
皮膜特性を改善するHIP処理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、カプ
セルフリー法のHIP処理法を施す際に、還元雰囲気中
で、昇温と昇圧を同時に進行させる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のためのHIP処理法
である。
成し、得られたプラズマ溶射セラミックス皮膜に、カプ
セルフリー法のHIP処理法を施す際に、還元雰囲気中
で、昇温と昇圧を同時に進行させる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のためのHIP処理法
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、開気孔にできる。特に、HIP処理の際にカプセル化
が不要で、還元雰囲気中で昇温、昇圧を行なうことによ
り、HIP処理を行なう。そのために、開気孔を開気孔に
する効果が顕著にされたものである。
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、開気孔にできる。特に、HIP処理の際にカプセル化
が不要で、還元雰囲気中で昇温、昇圧を行なうことによ
り、HIP処理を行なう。そのために、開気孔を開気孔に
する効果が顕著にされたものである。
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1100℃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、還元雰囲気中で、昇温、昇圧するも
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、カーボン粉末等を詰め粉
として、還元雰囲気中で、高温に加熱するとともに、10
00〜3000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1100℃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、還元雰囲気中で、昇温、昇圧するも
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、カーボン粉末等を詰め粉
として、還元雰囲気中で、高温に加熱するとともに、10
00〜3000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、材料の均質
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、材料の均質
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、カプセルフリー法では、工程が簡略化でき
ることである。即ち、カプセル化HIP法では、複雑な形
状物をカプセル処理することは非常に困難で、大量生産
にはカプセル法が不向きである。第２に、カプセルフリ
ー法では、工程コストが低減できる。即ち、カプセル化
HIP処理ではカプセル化のコストが大きな割合を占める
が、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で、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
るが、カプセルフリー法では、そのままでコストを低減
できる。更に、本発明によるHIP処理方法では、セラミ
ックス溶射皮膜中の開気孔を閉気孔にする効果が著し
く、従って、開気孔化することにより、耐腐食性が向上
し、同時に、閉気孔が残存しているために、耐熱衝撃性
を有するものが得られる。また、カプセル化や前処理が
不必要であるので、HIP処理工程が簡略化できるもので
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、カプセルフリー法では、工程が簡略化でき
ることである。即ち、カプセル化HIP法では、複雑な形
状物をカプセル処理することは非常に困難で、大量生産
にはカプセル法が不向きである。第２に、カプセルフリ
ー法では、工程コストが低減できる。即ち、カプセル化
HIP処理ではカプセル化のコストが大きな割合を占める
が、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で、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
るが、カプセルフリー法では、そのままでコストを低減
できる。更に、本発明によるHIP処理方法では、セラミ
ックス溶射皮膜中の開気孔を閉気孔にする効果が著し
く、従って、開気孔化することにより、耐腐食性が向上
し、同時に、閉気孔が残存しているために、耐熱衝撃性
を有するものが得られる。また、カプセル化や前処理が
不必要であるので、HIP処理工程が簡略化できるもので
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］ イットリア部分安定化ジルコニア溶射皮膜を、雰囲気
を変えて、HIP処理を行なった結果を示す。
を変えて、HIP処理を行なった結果を示す。
HIP処理温度は、1300℃で、圧力100MPaにする加圧媒
体として、アルゴンを用いた。HIP処理のための昇温、
昇圧は、同時に行ない、雰囲気の変化は、つめ粉として
アルミナ、カーボンを用いて行なった。
体として、アルゴンを用いた。HIP処理のための昇温、
昇圧は、同時に行ない、雰囲気の変化は、つめ粉として
アルミナ、カーボンを用いて行なった。
第１図に、溶射したままのセラミックス皮膜体、アル
ミナをつめ粉として酸化雰囲気中でHIP処理した場合に
得られた該皮膜、つめ粉なしで、中性雰囲気でHIP処理
した場合得られた該皮膜、及びカーボン粉末をつめ粉と
して還元雰囲気中でHIP処理した場合得られた該皮膜に
ついて、嵩密度及び開気孔率を測定した結果を示した。
ミナをつめ粉として酸化雰囲気中でHIP処理した場合に
得られた該皮膜、つめ粉なしで、中性雰囲気でHIP処理
した場合得られた該皮膜、及びカーボン粉末をつめ粉と
して還元雰囲気中でHIP処理した場合得られた該皮膜に
ついて、嵩密度及び開気孔率を測定した結果を示した。
第１図から明らかなように、カーボンをつめ粉に用い
て還元性雰囲気中でHIP処理した皮膜は、開気孔率が減
少していることが分かる。
て還元性雰囲気中でHIP処理した皮膜は、開気孔率が減
少していることが分かる。
即ち、HIP処理する時に、還元雰囲気中で、昇温、昇
圧を同時に行なう処理法により、セラミックス溶射皮膜
の開気孔にする効果が、中性雰囲気に比べて、顕著で、
緻密化が向上する。
圧を同時に行なう処理法により、セラミックス溶射皮膜
の開気孔にする効果が、中性雰囲気に比べて、顕著で、
緻密化が向上する。
［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の
ためのHIP処理法は、 第１に、HIP処理を施す際に、還元雰囲気中で、昇
温、昇圧を同時に行なう処理方法を行なうことにより、
プラズマ溶射膜の開気孔を閉気孔にする効果が顕著で、
該皮膜の耐腐食性の向上が期待されること、 第２に、同時に、気孔率の変化はほとんどないHIP処
理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で、前処理が
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延
ばす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。
ためのHIP処理法は、 第１に、HIP処理を施す際に、還元雰囲気中で、昇
温、昇圧を同時に行なう処理方法を行なうことにより、
プラズマ溶射膜の開気孔を閉気孔にする効果が顕著で、
該皮膜の耐腐食性の向上が期待されること、 第２に、同時に、気孔率の変化はほとんどないHIP処
理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で、前処理が
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延
ばす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、プラズマ溶射セラミックス皮膜について、そ
のままのもの、アルミナのつめ粉で酸化雰囲気中処理の
もの、つめ粉なしで中性雰囲気中処理のもの及びカーボ
ン粉末のつめ粉で還元雰囲気中処理のものについて、嵩
密度及び開気孔率を測定した結果を表わすグラフであ
る。
のままのもの、アルミナのつめ粉で酸化雰囲気中処理の
もの、つめ粉なしで中性雰囲気中処理のもの及びカーボ
ン粉末のつめ粉で還元雰囲気中処理のものについて、嵩
密度及び開気孔率を測定した結果を表わすグラフであ
る。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−110862（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−264983（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−159356（ＪＰ，Ａ) 金属、59［６］（1989）、ｐ32−39 昭和62年窯業協会年会要旨集、（昭62 −５−12）ｐ．９−10 セラミックス 19［11］（1984）、 ｐ．940−947
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、カプ
セルフリー法のHIP処理法を施す際に、還元雰囲気中
で、昇温と昇圧を同時に進行させることを特徴とするプ
ラズマ溶射セラミックス皮膜のHIP処理法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12049189A JP2664771B2 (ja) | 1989-05-16 | 1989-05-16 | プラズマ溶射セラミックス皮膜のｈｉｐ処理法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12049189A JP2664771B2 (ja) | 1989-05-16 | 1989-05-16 | プラズマ溶射セラミックス皮膜のｈｉｐ処理法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02301550A JPH02301550A (ja) | 1990-12-13 |
| JP2664771B2 true JP2664771B2 (ja) | 1997-10-22 |
Family
ID=14787506
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12049189A Expired - Lifetime JP2664771B2 (ja) | 1989-05-16 | 1989-05-16 | プラズマ溶射セラミックス皮膜のｈｉｐ処理法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2664771B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002249864A (ja) * | 2000-04-18 | 2002-09-06 | Ngk Insulators Ltd | 耐ハロゲンガスプラズマ用部材およびその製造方法 |
| US6998172B2 (en) | 2002-01-09 | 2006-02-14 | General Electric Company | Thermally-stabilized thermal barrier coating |
| CN103606688B (zh) * | 2013-12-02 | 2015-08-19 | 新源动力股份有限公司 | 一种燃料电池金属双极板板表面改性层的无微孔处理方法 |
-
1989
- 1989-05-16 JP JP12049189A patent/JP2664771B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| セラミックス １９［１１］（１９８４）、ｐ．９４０−９４７ |
| 昭和６２年窯業協会年会要旨集、（昭６２−５−１２）ｐ．９−１０ |
| 金属、５９［６］（１９８９）、ｐ３２−３９ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02301550A (ja) | 1990-12-13 |
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