JP2670516B2 - Material for glass spraying - Google Patents
Material for glass sprayingInfo
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- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C8/00—Enamels; Glazes; Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions
- C03C8/02—Frit compositions, i.e. in a powdered or comminuted form
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明はガラス溶射用材料に関し、特には溶射を容
易に行うことができるガラス材料に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a material for glass thermal spraying, and particularly to a glass material that can be easily thermal sprayed.
（従来の技術） 例えば、特開昭60−235775号公報によって開示されて
いるように、金属、セメント等の被塗物表面にガラス被
膜を形成するためにガラス溶射することが可能である。(Prior Art) For example, as disclosed in JP-A-60-235775, it is possible to perform glass spraying to form a glass coating on the surface of an object to be coated such as metal or cement.
しかしながら、現実の問題として、溶射装置にどのよ
うなガラス材料を装填しても容易にガラス被膜が形成さ
れるものでは決してなく、ものによってはガラス材料が
全く溶融することなくそのままの粉状で溶射装置から吐
出されることもある。一般にガラス溶射装置内では2500
〜3200℃程度まで、プラズマ溶射であれば7000℃以上ま
で昇温することが可能であるが、ガラス材料がガラス状
に溶融するにはある程度の時間が必要である。しかし溶
射装置にあっては瞬間的な速度で材料が吐出されるの
で、このような性質に適合するガラス材料でなければな
らない。このことは、高温が得られるプラズマ溶射装置
においても同様である。However, as a practical matter, no matter what kind of glass material is loaded into the thermal spraying device, the glass coating is never easily formed, and depending on the material, the glass material is not melted at all and is sprayed in the powder form as it is. It may be discharged from the device. 2500 in glass spraying equipment
It is possible to raise the temperature up to about 3200 ° C. or 7000 ° C. or more in the case of plasma spraying, but a certain amount of time is required for melting the glass material into a glass state. However, in the case of a thermal spraying device, the material is discharged at an instantaneous speed, and therefore, the glass material must be compatible with such properties. This also applies to a plasma spraying apparatus that can obtain a high temperature.
また、実際の溶射に際しては被塗物が予熱されている
のであるが、この予熱温度を低くすることが実際の施工
上強く要求される。Further, in the actual thermal spraying, the object to be coated is preheated, and it is strongly required to lower the preheating temperature in actual construction.
（発明が解決しようとする課題） この発明は上のような状況にあって提案されたもので
あって、鉄、ステンレス、アルミ、鋳物等の金属または
セメント、スレート、ALC板等の被塗物表面にガラス被
膜を形成するための溶射を容易に行うことができるガラ
ス材料を提供することを目的とする。特に、この発明に
あっては溶射装置の炎（フレーム）内ですばやく溶融す
ることができるガラス材料を提供することを目的とする
ものである。また、この発明は特に被塗物に対して比較
的低い予熱温度で溶射することができるガラス溶射用材
料を提供することを目的とする。(Problems to be Solved by the Invention) The present invention has been proposed in the above situation, and is a metal such as iron, stainless steel, aluminum, and casting, or a coated object such as cement, slate, and ALC plate. It is an object of the present invention to provide a glass material that can easily perform thermal spraying for forming a glass coating on the surface. In particular, it is an object of the present invention to provide a glass material that can be quickly melted in the flame (frame) of the thermal spraying device. Another object of the present invention is to provide a glass spray material which can be sprayed onto an object to be coated at a relatively low preheating temperature.
（課題を解決するための手段） すなわち、この発明に係るガラス溶射用材料は、 次の（Ａ）の主成分のいずれもをその範囲内において
合計で90％（重量％。以下同じ。）以上を含み、かつ
（Ｂ）の補助成分の一又は二種以上を合計で10％以下を
含むことを特徴とするガラス溶射用材料に係る。(Means for Solving the Problems) That is, in the material for glass spraying according to the present invention, all of the following main components of (A) are within a range of 90% (% by weight; the same applies hereinafter) in total. And a total of 10% or less of one or two or more auxiliary components of (B).
（Ａ）主成分： SiO2 55〜70％ B2O3 ８〜15％ Li2O 10〜20％ Al2O3 １〜 5％ CaO １〜 5％ SrO １〜 5％ （Ｂ）補助成分： TiO2,MgO,ZnO,Zro2,SnO2,BaO,Bi2O3,V2O5,MoO3,WO,P2
O5,Sb2O5,Ti2O,Y2O3,CdO,CeO2。(A) a main component: SiO 2 55~70% B 2 O 3 8~15% Li 2 O 10~20% Al 2 O 3 1~ 5% CaO 1~ 5% SrO 1~ 5% (B) an auxiliary component : TiO 2, MgO, ZnO, Zro 2, SnO 2, BaO, Bi 2 O 3, V 2 O 5, MoO 3, WO, P 2
O 5 , Sb 2 O 5 , Ti 2 O, Y 2 O 3 , CdO, CeO 2 .
（作用） 次に各組成物の作用について詳述する。(Action) Next, the action of each composition will be described in detail.
まず、主成分（Ａ）について、SiO2は主要なガラス形
成酸化物であり、熱膨張係数、軟化点および耐摩耗性に
大きな影響を与える。なお、SiO2量が多くなればなるほ
ど耐摩耗性、耐候性、耐酸性が増大しガラス被膜の性能
が向上するが、あまり多いとガラス材料の耐火度が高く
なり溶射温度を高くしなければならなくなる。従って被
塗物の予熱温度を低くするためにSiO2は55〜70％とす
る。First, for the main component (A), SiO 2 is the main glass-forming oxide and has a great influence on the coefficient of thermal expansion, the softening point and the wear resistance. It should be noted that as the amount of SiO 2 increases, the wear resistance, weather resistance, and acid resistance increase and the performance of the glass coating improves, but if it is too large, the fire resistance of the glass material increases and the spraying temperature must be increased. Disappear. Therefore, in order to lower the preheating temperature of the object to be coated, SiO 2 is 55 to 70%.
B2O3を８〜15％としたのは、これが多い方が、耐摩耗
性、耐候性、耐酸性が悪くなるが、一方で、耐火温度が
下がるという理由に基づく。本発明におけるその他の成
分との関係上８〜15％程度がこの関係で好ましい。B2O3
を多くすると溶射装置の火災中における溶融がすばやく
行われるようになる。The reason why the B 2 O 3 content is 8 to 15% is that the higher the content, the worse the wear resistance, weather resistance and acid resistance, but the lower the fire resistance temperature. From the relationship with other components in the present invention, about 8 to 15% is preferable in this relationship. B 2 O 3
If the amount is increased, the melting of the thermal spraying device during the fire will be performed quickly.
Li2Oを10〜20％加えるのは製品の電気抵抗を高くし、
また硬度を高く、化学耐久性、特に耐酸性も向上させる
ためである。また、膨張係数が大きいので少量の調整に
よって母材の膨張係数に合わせることができる。ソーダ
をLi2Oで置換すると比重の低下、熱膨張率の増加、流動
性の増加、溶融温度の低下、軟化温度および固化温度の
低下を招く。従って、膨張係数の許す限りにおいて、配
合されることが望ましく、多くなればなるほどフレーム
中ですばやく溶け、光沢が増加する。Adding 10 to 20% of Li 2 O increases the electric resistance of the product,
It is also for increasing hardness and improving chemical durability, especially acid resistance. Further, since the expansion coefficient is large, it can be adjusted to the expansion coefficient of the base material by a small amount of adjustment. Replacing soda with Li 2 O causes a decrease in specific gravity, an increase in coefficient of thermal expansion, an increase in fluidity, a decrease in melting temperature, and a decrease in softening and solidifying temperatures. Therefore, as far as the expansion coefficient allows, it is desirable to mix them, and the more they are mixed, the faster they melt in the frame and the gloss increases.
Al2O3はガラスの被膜の粘度を高め分相を防ぐのに有
効である。分相とは熱を加えたときにある成分の範囲に
生ずる分離現象で、ガラス被膜では、SiO2の多いところ
がSiO2の少ないことろから分離することをいう。またAl
2O3はガラス形成補助成分で、ガラス被膜の性能を向上
させる。Al2O3は１〜５％の範囲内で加えられる。Al 2 O 3 is effective in increasing the viscosity of the glass coating and preventing phase separation. Phase separation and the separation phenomenon occurs in a range of components that when heat is applied is a glass coating, means that Excessive SiO 2 is separated from the filtrate that less SiO 2. Also Al
2 O 3 is a glass forming auxiliary component and improves the performance of the glass coating. Al 2 O 3 is added within the range of 1 to 5%.
CaOは融剤として作用するが、化学的耐久性を向上さ
せる。すなわち、水の溶解作用に対する抵抗性を増す。
また、硬度も増加するので、摩耗や風化作用に対する抵
抗性も増す。さらにアルカリの作用と比較すると、引張
強度を増加させ、膨張係数を著しく低下させるのでクラ
ックを防止することができる。また、溶けた時の粘性も
下がる。CaO acts as a fluxing agent but improves chemical durability. That is, it increases resistance to the dissolving action of water.
Also, the hardness is increased, so that the resistance to abrasion and weathering is also increased. Further, compared with the action of alkali, the tensile strength is increased and the expansion coefficient is remarkably lowered, so that cracks can be prevented. Also, when melted, the viscosity also decreases.
SrOも融剤として作用し、流動性を増し、軟化温度を
下げ、溶融度を増す。なお、CaOやBaOをSrOで置換する
と、母材との反応が促進され、ガラス材料の付着が一層
良くなり、剥離強度も大きくなる。SrO also acts as a flux, increasing fluidity, lowering the softening temperature and increasing the degree of melting. When CaO or BaO is replaced with SrO, the reaction with the base material is promoted, the adhesion of the glass material is further improved, and the peel strength is increased.
次に、補助成分（Ｂ）として、TiO2,MgO,ZnO,Zro2,Sn
O2,BaO,Bi2O3,V2O5,MoO3,WO3,P2O5,Sb2O5,Tl2O,Y2O3,Cd
O,CeO2の一種または二種以上のものを合計で10％以下添
加するのは、前記主成分と補助成分、あるいは補助成分
同志の相乗作用によって、ガラス材料の耐火度を下げる
ことができるからである。また、これらの補助成分によ
り溶射時におけるガラス材料の溶融がすばやく行われ
る。さらに、これらの補助成分は添加量によっては、耐
候性、耐酸性等の被膜性能を向上させることができる。Next, as auxiliary components (B), TiO 2 , MgO, ZnO, Zro 2 , Sn
O 2 , BaO, Bi 2 O 3 , V 2 O 5 , MoO 3 , WO 3 , P 2 O 5 , Sb 2 O 5 , Tl 2 O, Y 2 O 3 , Cd
One or two or more of O and CeO 2 are added in a total amount of 10% or less because the main component and the auxiliary component, or the synergistic action of the auxiliary components can lower the fire resistance of the glass material. Is. In addition, the melting of the glass material at the time of thermal spraying is quickly performed by these auxiliary components. Furthermore, depending on the amount of these auxiliary components added, the film performance such as weather resistance and acid resistance can be improved.
SnO2は耐火度を下げる。SnO 2 reduces fire resistance.
ZnOは媒溶剤として働き、ガラス材料に光沢を与え、
発色団の作用を限定し、ときには乳濁性を与える。しか
し粘度が非常に増加するので多くは添加できない。ま
た、ZnOとSrOを両方用いると、ガラスの流動性が大きく
なるために、平滑なガラス面の生成が容易になり、ピン
ホールも減少する。さらに、ZnOはガラス材料の収縮を
防止するので、収縮の結果としておこるガラス材料の剥
離を防止するとともに、溶射時にガラス被膜中にカーボ
ンが付着することを防止する。ZnO acts as a solvent and gives the glass material luster,
It limits the action of the chromophore and sometimes gives it an emulsion. However, the viscosity increases so much that many cannot be added. Further, when both ZnO and SrO are used, the fluidity of the glass becomes large, so that it becomes easy to form a smooth glass surface and pinholes are reduced. Further, ZnO prevents shrinkage of the glass material, thereby preventing exfoliation of the glass material as a result of shrinkage and preventing carbon from adhering to the glass coating during thermal spraying.
MgO,ZnOなどの粘度を大きくする成分は、先に述べた
主成分のAl2O3と同様に分相防止に役立つ。Components that increase the viscosity, such as MgO and ZnO, are useful for preventing phase separation, like the main component Al 2 O 3 described above.
TiO2,ZrO2,BaO,Sb2O5は少量添加されることによって
ガラスの耐火度を下げ、耐酸性を増加させる。TiO 2 , ZrO 2 , BaO, and Sb 2 O 5 are added in small amounts to lower the fire resistance of the glass and increase the acid resistance.
Bi2O3,V2O5,MoO3,WO3,P2O5,Tl2O,Y2O3,CdO,CeO2,SnO2
などは少量添加されることによって、ガラスの耐化度を
下げるとともに、溶射温度を下げることができる。Bi 2 O 3 , V 2 O 5 , MoO 3 , WO 3 , P 2 O 5 , Tl 2 O, Y 2 O 3 , CdO, CeO 2 , SnO 2
By adding a small amount of, for example, it is possible to lower the degree of resistance of the glass and to lower the thermal spraying temperature.
（実施例） 次表にこの発明に係るガラス溶射用材料の配合例をN
o.1〜No.29として示す。(Example) In the following table, the compounding examples of the glass spray material according to the present invention are N
Shown as o.1 to No.29.
上の配合よりなるガラス溶射用材料を酸素アセチレン
の溶射装置に装填し、100〜700℃に予熱した鉄板表面に
溶射して、0.05〜5mm厚のガラス被膜を得た。なお、鉄
板表面にはあらかじめサンドもしくはショットブラスト
処理しておくことが好ましい。 A glass thermal spraying material having the above composition was loaded into an oxygen acetylene thermal spraying apparatus and sprayed onto the surface of an iron plate preheated to 100 to 700 ° C to obtain a glass coating of 0.05 to 5 mm thickness. It is preferable that the surface of the iron plate is previously subjected to sand or shot blasting.
なお、上の配合例のうち、No.24〜29は特にプラズマ
溶射用の材料である。プラズマ溶射の場合は酸素アセチ
レンの溶射に比しハイパワーであるので、SiO2が多くな
っても予熱温度は400℃程度で行うことができる。粉末
状の材料を使用した場合の粒度としては、概ね45〜75ミ
クロンの範囲のものが好ましい。また、棒状に成形した
材料を溶線法によって用いこともできる。In addition, among the above formulation examples, Nos. 24 to 29 are particularly materials for plasma spraying. Since plasma spraying has higher power than that of oxygen acetylene spraying, the preheating temperature can be about 400 ° C. even if the amount of SiO 2 increases. When a powdery material is used, the particle size is preferably approximately in the range of 45 to 75 microns. Further, a rod-shaped material can also be used by the fusion wire method.
上の実施例のガラス溶射用材料によれば、100〜700℃
に予熱した被塗物表面に極めて良好なガラス被膜を形成
することができた。ガラス材料の流動性は良好で溶射後
のクラックもほとんどなかった。According to the glass spray material of the above example, 100 ~ 700 ℃
A very good glass film could be formed on the surface of the object to be preheated. The fluidity of the glass material was good and there were almost no cracks after thermal spraying.
なお、ガラスに適宜の色彩を施すときには公知の顔料
が所望量混入される。顔料としては、CoO,NiO,MnO2,Cu
O,Fe2O3,Cr2O3,SnO2,TiO2,NbO,ZrSiO4,MoO,WO3,Pr2O3,N
b2O3等の一種または複数種あるいは化合物の形で適宜
（例えば５％程度）配合することができる。When a suitable color is applied to the glass, a known pigment is mixed in a desired amount. As the pigment, CoO, NiO, MnO 2 , Cu
O, Fe 2 O 3 , Cr 2 O 3 , SnO 2 , TiO 2 , NbO, ZrSiO 4 , MoO, WO 3 , Pr 2 O 3 , N
One or more of b 2 O 3 and the like or a compound can be appropriately (for example, about 5%).
（効 果） 以上説明したように、この発明によれば、従来困難で
あると考えられていたガラス溶射を極めて容易に行うこ
とができるガラス材料を提供することができ、この種技
術分野に大きな利益をもたらすことができた。特にこの
発明によれば溶射装置の炎（フレーム）の中ですばやく
溶融することができ、同時に被塗物に対する予熱も比較
的低い温度とすることができるので、極めて実際的で実
用性の高いガラス溶射用材料を提供することができた。(Effects) As described above, according to the present invention, it is possible to provide a glass material capable of extremely easily performing glass spraying, which has been conventionally considered to be difficult. I was able to bring a profit. In particular, according to the present invention, the glass can be rapidly melted in the flame (frame) of the thermal spraying device, and at the same time, the preheating of the object to be coated can be made to be a relatively low temperature. A material for thermal spraying could be provided.
Claims (1)
内において合計で90％（重量％。以下同じ。）以上を含
み、かつ（Ｂ）の補助成分の一又は二種以上を合計で10
％以下を含むことを特徴とするガラス溶射用材料。 （Ａ）主成分： SiO2 55〜70％ B2O3 ８〜15％ Li2O 10〜20％ Al2O3 １〜 5％ CaO １〜 5％ SrO １〜 5％ （Ｂ）補助成分： TiO2,MgO,ZnO,Zro2,SnO2,BaO,Bi2O3,V2O5,MoO3,WO,P
2O5,Sb2O5,Ti2O,Y2O3,CdO,CeO2。1. The composition contains at least 90% (% by weight; the same applies hereinafter) of all of the following main components of (A) in its range, and one or more of the auxiliary components of (B): A total of 10
% Or less, a glass spray material. (A) a main component: SiO 2 55~70% B 2 O 3 8~15% Li 2 O 10~20% Al 2 O 3 1~ 5% CaO 1~ 5% SrO 1~ 5% (B) an auxiliary component : TiO 2 , MgO, ZnO, Zro 2 , SnO 2 , BaO, Bi 2 O 3 , V 2 O 5 , MoO 3 , WO, P
2 O 5 , Sb 2 O 5 , Ti 2 O, Y 2 O 3 , CdO, CeO 2 .
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