JP3194315B2 - How to improve the thermal emissivity of refractory metals - Google Patents
How to improve the thermal emissivity of refractory metalsInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は高融点金属の熱輻射率向
上方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for improving the thermal emissivity of a refractory metal.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、宇宙空間等の真空条件下における
材料実験に用いられる加熱装置のヒータは、タンタルや
タングステン等の高融点金属により形成されている。2. Description of the Related Art Conventionally, a heater of a heating device used for a material experiment under vacuum conditions in space or the like is formed of a high melting point metal such as tantalum or tungsten.
【０００３】このような高融点金属により形成されたヒ
ータは、表面に何ら処理を施さないと熱輻射率が０．０
８程度であるが、表面にサンドブラスト等の研掃処理を
施すと、熱輻射率が０．２〜０．３程度に向上する。[0003] A heater formed of such a high melting point metal has a thermal emissivity of 0.0 if its surface is not subjected to any treatment.
When the surface is subjected to a polishing treatment such as sandblasting, the thermal emissivity is improved to about 0.2 to 0.3.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】近年、宇宙空間におい
て種々の材料実験を行うことが計画されており、更に熱
輻射率の高いヒータが要求されている。In recent years, various material experiments in space have been planned, and a heater having a higher heat radiation rate has been required.
【０００５】[0005]
【研究結果による知見】上述した実情に鑑み発明者は、
高融点金属に対する表面処理について鋭意研究を行った
結果、高融点金属よりなるメタル基板の表面に対し研掃
処理を行ったうえ、該メタル基板の表面にメタル基板と
同材質の金属粉末をプラズマアーク溶射してメタルボン
ドコート層を形成させ、該メタルボンドコート層の表面
にセラミックスの粉末をプラズマアーク溶射してセラミ
ックトップコート層を形成させると、該セラミックスト
ップコート層中に多数の空隙が形成されるが、これらメ
タルボンドコート層とセラミックストップコート層とを
形成したメタル基板に対し真空高温熱処理を行うと、セ
ラミックストップコート層に形成される空隙中にメタル
ボンドコート層を形成する高融点金属が拡散し、従来の
高融点金属の表面に研掃処理のみを施した場合に比べて
更に熱輻射率を向上させることができる、という知見を
得るに至った。[Knowledge based on research results] In view of the above-mentioned circumstances, the inventor
As a result of intensive research on the surface treatment of refractory metals, the surface of a metal substrate made of refractory metal was polished, and metal powder of the same material as the metal substrate was applied to the surface of the metal substrate by plasma arc. When a metal bond coat layer is formed by thermal spraying, and a ceramic powder is applied to the surface of the metal bond coat layer by plasma arc spraying to form a ceramic top coat layer, a large number of voids are formed in the ceramic top coat layer. However, when the metal substrate on which the metal bond coat layer and the ceramic top coat layer are formed is subjected to a vacuum high-temperature heat treatment, the high melting point metal forming the metal bond coat layer is formed in the voids formed in the ceramic top coat layer. It diffuses and further improves the heat radiation rate compared to the case where only the surface of the conventional refractory metal is subjected to the polishing treatment. Thereby, leading to obtaining a finding that.
【０００６】[0006]
【発明の目的】本発明は高融点金属の熱輻射率を向上さ
せることを目的としている。An object of the present invention is to improve the thermal emissivity of a high melting point metal.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明の高融点金属の熱
輻射率向上方法においては、高融点金属よりなるメタル
基板の表面に対し研掃処理を行ったうえ該メタル基板と
同材質の金属粉末をプラズマアーク溶射してメタルボン
ドコート層を形成させ、該メタルボンドコート層の表面
にセラミックスの粉末をプラズマアーク溶射してセラミ
ックトップコート層を形成させ、これら両コート層を形
成したメタル基板に対し真空高温熱処理を行い、セラミ
ックストップコート層に形成される空隙中にメタルボン
ドコート層を形成する高融点金属を拡散させて前記の空
隙を高融点金属よりなるメタル塊によって閉塞させる。According to the method for improving the thermal emissivity of a refractory metal of the present invention, the surface of a metal substrate made of a refractory metal is subjected to a polishing treatment, and then a metal of the same material as the metal substrate is used. The metal bond coat layer is formed by plasma arc spraying the powder, and the ceramic top coat layer is formed by plasma arc spraying the ceramic powder on the surface of the metal bond coat layer. On the other hand, a vacuum high-temperature heat treatment is performed to diffuse the high melting point metal forming the metal bond coat layer into the voids formed in the ceramic top coat layer, thereby closing the voids with a metal block made of the high melting point metal.
【０００８】[0008]
【作用】本発明では、メタルボンドコート層とセラミッ
クストップコート層とを形成したメタル基板に対して真
空加熱処理を行い、セラミックストップコート層の内部
に形成された空隙を高融点金属よりなるメタル塊によっ
て閉塞させて熱輻射率を向上させるので、宇宙空間で使
用するのに要求されている高熱輻射率を有するヒータを
提供することが可能になる。According to the present invention, the metal substrate on which the metal bond coat layer and the ceramic top coat layer are formed is subjected to a vacuum heating treatment so that the voids formed inside the ceramic top coat layer are filled with a metal block made of a high melting point metal. As a result, the heat radiation rate is improved by closing the heater, so that it is possible to provide a heater having a high heat radiation rate required for use in outer space.
【０００９】[0009]
【実施例】以下本発明の実施例を図面を参照しつつ説明
する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００１０】図１から図４は本発明の高融点金属の熱輻
射率向上方法によるタンタル材の熱輻射率向上処理手順
の一例を示すものであり、図中、１はタンタルよりなる
メタル基板である。FIGS. 1 to 4 show an example of a procedure for improving the heat radiation rate of a tantalum material by the method for improving the heat radiation rate of a high melting point metal of the present invention. In the drawings, reference numeral 1 denotes a metal substrate made of tantalum. is there.
【００１１】図１に示すようにメタル基板１の表面２に
サンドブラスト等の研掃処理を行った後、メタル基板１
の表面２に対しタンタル粉末をプラズマアーク溶射し
て、図２に示すような厚さ０．０５〜０．１ｍｍのメタ
ルボンドコート層３を形成させる。As shown in FIG. 1, after the surface 2 of the metal substrate 1 is subjected to a polishing process such as sandblasting,
Tantalum powder is sprayed with a plasma arc on the surface 2 of the substrate to form a metal bond coat layer 3 having a thickness of 0.05 to 0.1 mm as shown in FIG.
【００１２】次いで、メタルボンドコート層３の表面４
に対しジルコニアイットリア粉末をプラズマアーク溶射
して、図３に示すような厚さ０．１５〜０．２５ｍｍの
セラミックストップコート層５を形成させる。Next, the surface 4 of the metal bond coat layer 3
Then, zirconia yttria powder is subjected to plasma arc spraying to form a ceramic top coat layer 5 having a thickness of 0.15 to 0.25 mm as shown in FIG.
【００１３】このセラミックストップコート層５の内部
には、多数の空隙６が形成されている。A number of voids 6 are formed inside the ceramic top coat layer 5.
【００１４】更に、メタルボンドコート層３とセラミッ
クストップコート層５とを形成したメタル基板１を真空
加熱炉に入れ、１×１０-4Ｔｏｒｒの真空度で１７００
℃程度に２時間加熱したうえ、自然冷却させると、前記
のメタルボンドコート層３を形成するタンタルが、セラ
ミックストップコート層５の内部に形成された空隙６に
拡散し、該空隙６が図４に示すようにタンタルよりなる
メタル塊７により閉塞される。Further, the metal substrate 1 on which the metal bond coat layer 3 and the ceramic top coat layer 5 are formed is placed in a vacuum heating furnace, and is heated to 1700 at a degree of vacuum of 1 × 10 -4 Torr.
When heated to about 2 ° C. for 2 hours and allowed to cool naturally, the tantalum forming the metal bond coat layer 3 diffuses into the voids 6 formed inside the ceramic top coat layer 5, and the voids 6 shown in FIG. As shown in FIG. 3, the metal block 7 is made of tantalum.
【００１５】上述したように、メタルボンドコート層３
とセラミックストップコート層５とを形成したメタル基
板１に対して真空加熱処理を行い、セラミックストップ
コート層５の内部に形成された空隙６をタンタルよりな
るメタル塊７により閉塞させると、熱輻射率は０．８程
度に向上する。As described above, the metal bond coat layer 3
A vacuum heating process is performed on the metal substrate 1 on which the ceramic top coat layer 5 and the ceramic top coat layer 5 are formed, and the voids 6 formed inside the ceramic top coat layer 5 are closed by a metal lump 7 made of tantalum. Is improved to about 0.8.
【００１６】従って、本実施例の如き処理をタンタル材
あるいはタングステン材等の高融点金属材料に行えば、
該高融点金属材料の熱輻射率を向上させることができ
る。Therefore, if the treatment as in this embodiment is performed on a high melting point metal material such as a tantalum material or a tungsten material,
The heat radiation rate of the refractory metal material can be improved.
【００１７】なお、本発明の高融点金属の熱輻射率向上
方法は、上述した実施例のみに限定されるものではな
く、メタル基板やメタルボンドコート層を形成する材料
にタングステン材等のタンタル材以外の高融点金属を用
いるようにすること、セラミックストップコート層を形
成する材料にジルコニアイットリア以外のセラミックス
を用いるようにすること、その他、本発明の要旨を逸脱
しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論で
ある。The method for improving the thermal emissivity of a refractory metal according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the material for forming the metal substrate or the metal bond coat layer may be made of a tantalum material such as a tungsten material. Using a high melting point metal other than the above, using a ceramic other than zirconia yttria as a material for forming the ceramic top coat layer, and other various changes can be made without departing from the scope of the present invention. Of course.
【００１８】[0018]
【発明の効果】以上述べたように、本発明の高融点金属
の熱輻射率向上方法においては、メタルボンドコート層
とセラミックストップコート層とを形成したメタル基板
に対して真空加熱処理を行い、セラミックストップコー
ト層の内部に形成された空隙を高融点金属よりなるメタ
ル塊によって閉塞させて熱輻射率を向上させるので、宇
宙空間で使用するのに要求されている高熱輻射率を有す
るヒータを提供することが可能になる、という優れた効
果を奏し得る。As described above, in the method for improving the thermal emissivity of a refractory metal according to the present invention, a metal substrate on which a metal bond coat layer and a ceramic top coat layer are formed is subjected to vacuum heat treatment. Since the void formed inside the ceramic top coat layer is closed by a metal lump made of a high melting point metal to improve the heat radiation rate, a heater having a high heat radiation rate required for use in outer space is provided. It is possible to achieve an excellent effect that it becomes possible to perform
【図１】本発明の高融点金属の熱輻射率向上方法による
タンタル材の熱輻射率向上処理手順の一例においてメタ
ル基板の表面に研掃処理を行った状態を示す断面図であ
る。FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a state in which a surface of a metal substrate is subjected to a polishing treatment in an example of a procedure for improving a thermal radiation rate of a tantalum material by a method for improving a thermal radiation rate of a high melting point metal of the present invention.
【図２】本発明の高融点金属の熱輻射率向上方法による
タンタル材の熱輻射率向上処理手順の一例においてメタ
ル基板の表面にメタルボンドコート層を形成させた状態
を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a state in which a metal bond coat layer is formed on the surface of a metal substrate in an example of a procedure for improving the thermal radiation rate of a tantalum material by the method for improving the thermal radiation rate of a high melting point metal of the present invention.
【図３】本発明の高融点金属の熱輻射率向上方法による
タンタル材の熱輻射率向上処理手順の一例においてメタ
ルボンドコート層の表面にセラミックストップコート層
を形成させた状態を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a state in which a ceramic top coat layer is formed on the surface of a metal bond coat layer in an example of a procedure for improving the thermal emissivity of a tantalum material by the method for improving the thermal emissivity of a high melting point metal of the present invention. is there.
【図４】本発明の高融点金属の熱輻射率向上方法による
タンタル材の熱輻射率向上処理手順の一例においてメタ
ルボンドコート層とセラミックストップコート層を形成
させたメタル基板に真空加熱処理を行った状態を示す断
面図である。FIG. 4 shows an example of a procedure for improving the thermal emissivity of a tantalum material by the method for improving the thermal emissivity of a refractory metal of the present invention. FIG. 4 is a cross-sectional view showing a state in which the cover is folded.
１ メタル基板 ２ 表面（メタル基板の表面） ３ メタルボンドコート層 ４ 表面（メタルボンドコート層の表面） ５ セラミックストップコート層 ６ 空隙 ７ メタル塊 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Metal substrate 2 Surface (surface of metal substrate) 3 Metal bond coat layer 4 Surface (surface of metal bond coat layer) 5 Ceramics top coat layer 6 Void 7 Metal lump
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安沢 真一 東京都西多摩郡瑞穂町殿ヶ谷229番地 石川島播磨重工業株式会社 瑞穂工場内 (72)発明者 堀田 任晃 東京都西多摩郡瑞穂町殿ヶ谷229番地 石川島播磨重工業株式会社 瑞穂工場内 (56)参考文献 特開 平３−79749（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C23C 4/00 C23C 28/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Shinichi Yasuzawa, Inventor Shinichi Yasawa 229 Mizuho-cho, Nishitama-gun, Tokyo Mizuho-machi, Ishikawajima-Harima Heavy Industries Co., Ltd. 229 Ishikawajima-Harima Heavy Industries, Ltd. Mizuho Plant (56) References JP-A-3-79749 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) C23C 4/00 C23C 28/00
Claims (1)
対し研掃処理を行ったうえ該メタル基板と同材質の金属
粉末をプラズマアーク溶射してメタルボンドコート層を
形成させ、該メタルボンドコート層の表面にセラミック
スの粉末をプラズマアーク溶射してセラミックトップコ
ート層を形成させ、これら両コート層を形成したメタル
基板に対し真空高温熱処理を行い、セラミックストップ
コート層に形成される空隙中にメタルボンドコート層を
形成する高融点金属を拡散させて前記の空隙を高融点金
属よりなるメタル塊によって閉塞させることを特徴とす
る高融点金属の熱輻射率向上方法。A metal bond coat layer is formed by subjecting a surface of a metal substrate made of a high melting point metal to a polishing treatment, and then spraying a metal powder of the same material as the metal substrate by plasma arc spraying to form a metal bond coat layer. A ceramic top coat layer is formed by plasma-spraying ceramic powder on the surface of the layer, and a high-temperature vacuum heat treatment is performed on the metal substrate on which these two coat layers have been formed. A method for improving the thermal emissivity of a refractory metal, comprising diffusing a refractory metal forming a bond coat layer and closing the gap with a metal lump made of the refractory metal.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11312493A JP3194315B2 (en) | 1993-05-14 | 1993-05-14 | How to improve the thermal emissivity of refractory metals |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP11312493A JP3194315B2 (en) | 1993-05-14 | 1993-05-14 | How to improve the thermal emissivity of refractory metals |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06322510A JPH06322510A (en) | 1994-11-22 |
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