JP3521219B2 - Method of forming a coating having excellent erosion resistance - Google Patents
Method of forming a coating having excellent erosion resistanceInfo
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Landscapes
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、タービン部材やス
クリュー、航空機部材等の被処理部材表面に耐エロージ
ョン性の優れた被膜を形成する方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】タービン部材や航空機部材等では、高速
度衝突する水滴により生ずるエロージョンが大きな問題
となっている。この問題を解決するために、現在、以下
の二つの対策がとられている。第１には、これら部材の
形状を変更することである。すなわち、これらの部材の
形状を、水滴が衝突する角度が極力小さくなるように設
計することにより、エロージョンを減少させるというも
のである。第２には、これら部材を構成する材料として
より高強度の材料を用いることである。これは、例え
ば、耐エロージョン性に優れたステライトを部材表面に
溶射することなどにより、実用化されてきている。
【０００３】これらの対策により上述の部材の耐エロー
ジョン性が向上し、部材のメンテナンス期間を延長する
ことが可能になってきた。しかし、近年におけるタービ
ンの高効率化および航空機の高速化に伴い、これら部材
へのガス流がますます高速化している。そのため、これ
ら部材に衝突する水滴の速度が増加し、それらの耐エロ
ージョン性をさらに高めることが必要とされている。
【０００４】このような要求から、より耐エロージョン
性に優れた材料が開発されており、その中でもＮｉＴｉ
は最も耐エロージョン性の優れた材料として、注目され
ている。その被膜を形成する方法として、本発明者ら
は、先に特開平１０−１５８８０９号において、従来の
プラズマ溶射にレーザー照射を加えたレーザー複合溶射
法を提案しているが、その方法では、作製した被膜がバ
ルク材料の持っている性能に十分に到達するとは限ら
ず、より一層の被膜性能の向上が望まれている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
問題を解消するためになされたもので、その技術的課題
は、基本的には、耐エロージョン性が一層優れた被膜の
形成方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の被膜の形成方法は、酸素および窒素の濃度が
１体積％以下の不活性ガス中で、ＮｉとＴｉの混合粉末
中に、５８〜６５原子％の比率でＮｉを含む溶射材料を
被処理部材表面にプラズマ溶射するとともに、６〜１２
×１０８ Ｗ／ｍ２ の条件でレーザー照射し、耐エロー
ジョン性を表わすエロージョン抵抗がＴｉ−６Ａｌ−４
Ｖに比して１００倍以上である被膜を形成することを特
徴とする耐エロージョン性の優れたものである。
【０００７】上記被膜の形成方法においては、Ｔｉおよ
びＮｉを含む被膜材料が、まず、プラズマにより溶融さ
れて、被処理部材に付着するが、このとき、ＴｉとＮｉ
とはそれぞれ被処理部材表面で不均質に分散しており、
ＮｉＴｉ金属間化合物は形成されていない。また、被膜
の表面には微細な孔が多数存在し、層内は機械的な噛み
合いが主となった接合であり、結合力も弱い。このプラ
ズマ溶射と同時に行うレーザー照射は、被処理部材に付
着したＴｉとＮｉを溶融させ、ＴｉとＮｉを反応させて
金属間化合物を形成させるとともに、被膜内の構造を改
質して、金属結合による強い接合力を付与するものであ
る。すなわち、このレーザー照射により、ＮｉＴｉ金属
間化合物の形成、微細な孔の除去、および被処理部材と
の間の密着性の向上がなされる。
【０００８】これらのプラズマ溶射およびレーザー照射
の条件として、被膜材料にＮｉ比率が５８〜６５原子％
の範囲の混合粉末を用いるのは、原料粉末中のＮｉが溶
射中に選択的に蒸発することを考慮し、また、ＮｉＴｉ
のオーステナイト化や、Ｎｉ過剰による加工硬化を効果
的に発生させるために有効なものである。さらに、エネ
ルギー密度（レーザー照射のパワー／照射面積）を６〜
１２×１０8 Ｗ／ｍ2の範囲でレーザー照射するのは、
レーザーで十分に被膜材料を溶融させるために有効なも
のである。
【０００９】本発明の方法により被膜を形成する被処理
部材は、タービン部材やスクリュー、航空機部材のよう
に、高速度で衝突する水滴により生ずるエロージョンが
大きな問題となるような部材が対象であり、その素材に
は特に制限はないが、Ｔｉ、Ｔｉ合金、ステンレス鋼お
よびＡｌ合金などが好適に用いられる。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明に係る被膜形成方法におい
ては、上述したように、溶射材料としてＴｉおよびＮｉ
を含む混合粉末を供給し、その被膜材料のプラズマ溶射
とプラズマ溶射された表面へのレーザー照射を同時に行
うが、その被膜材料としては、特に、ＮｉとＴｉの混合
粉末中に５８〜６５原子％の比率でＮｉを含む材料を用
い、プラズマ溶射された表面へのレーザー照射は、６〜
１２×１０8 Ｗ／ｍ2 の条件で行うことが必要である。
【００１１】図１は、このような本発明の被膜形成方法
を具体的に説明するためのものである。同図において、
被処理部材である基板１は、その上に広い面積で均一に
被膜ができるように、一定のピッチでジグザグ状に往復
移動できるように保持され、その基板１の表面に対して
上記割合のＮｉとＴｉの混合粉末を溶射するプラズマガ
ン２を対向配置するとともに、図示しないレーザー源か
らのレーザーを集光レンズ３により集光して、所定のパ
ワー密度で基板１上の溶射位置に照射できるように構成
される。これらの装置は、減圧不活性ガス雰囲気中に配
置するため、必要な処理容器中に配置されるものであ
る。
【００１２】このような装置による本発明の被膜の形成
に際しては、ＴｉおよびＮｉを含む溶射材料がプラズマ
ガン２からの照射により溶融されて基板１の表面に付着
し、このときには、ＴｉとＮｉとがそれぞれ被処理部材
表面で不均質に分散しているが、このプラズマ溶射と併
せて行うレーザー照射により、基板１上に付着している
ＴｉとＮｉが溶融され、それらが反応して耐エロージョ
ン性に優れた金属間化合物を形成するとともに、被膜内
の構造を改質し、金属結合による強い接合力が付与され
る。
【００１３】このように、プラズマ溶射とレーザー照射
の併用により、耐エロージョン性に優れた被膜を形成す
ることができるが、このプラズマ溶射とレーザー照射と
は同時に行われることが望ましい。これは、プラズマ溶
射後に時間をおいてレーザー照射を行うと、十分に反応
しないため、形成される被膜に部分的にＮｉやＴｉ、お
よびＮｉＴｉ以外の脆性金属間化合物が残り、耐エロー
ジョン性が向上しないからである。
【００１４】本発明の方法において、ＴｉおよびＮｉを
含む溶射材料は、上述したように、５８〜６５原子％の
Ｎｉを含むことが必要であるが、さらに好ましくは、６
１〜６３原子％のＮｉを含むのが良い。Ｎｉが５８原子
％未満の場合は、被膜中でのＴｉやＮｉＴｉ2 の割合が
高くなり、一方、Ｎｉが６５原子％を越える場合は、Ｎ
ｉやＮｉ3 Ｔｉの割合が高くなる。これに対し、Ｎｉが
５８〜６５原子％の場合は、被膜中で金属間化合物を形
成していないＴｉやＮｉが少なくなり、被膜の成分がＮ
ｉ3 ＴｉやＮｉＴｉ2 に比べて耐エロージョン性の優れ
たオーステナイト型のＮｉＴｉになる。そのため、さら
に優れた耐エロージョン性を得ることができる。
【００１５】また、レーザーのエネルギー密度は、後述
の実施例からも明らかなように、６〜１２×１０8 Ｗ／
ｍ2 の範囲が適し、それが６×１０8 Ｗ／ｍ2 未満で
は、溶射材料の粉末の完全な溶融拡散が得られず、均一
なＮｉＴｉ相が得られない。また、１２×１０8 Ｗ／ｍ
2 を越えると、ビーム幅が細くなり過ぎて母材の希釈率
が上昇し、所定の組成が得られなくなる。レーザー源と
しては、ＣＯ2 レーザーやＹＡＧレーザー、ヨウ素レー
ザー等を用いることができる。
【００１６】ＴｉおよびＮｉを含む溶射材料をプラズマ
溶射する際には、ＴｉとＮｉ粉末とを別々のホッパーに
入れて同時に供給しても良いし、プラズマ溶射する前に
予め混合されたＴｉ粉末をＮｉ粉末との混合物を用いて
も良い。また、これらの粉末をメカニカルアロイイング
や鍍金処理などで予め一体化したものを用いても良い。
【００１７】さらに、本発明において用いる不活性ガス
は、酸素および窒素の濃度がそれぞれ１体積％以下のも
のである。不活性ガス中の酸素および窒素の濃度をこの
ような範囲内に保つと、プラズマにより溶融されたＴｉ
の溶滴が酸化物および窒化物を殆ど形成しないため、被
膜中のＮｉＴｉの比を高めることができる。また、プラ
ズマ溶射の効率を向上させるためには、減圧条件下でプ
ラズマ溶射を行うのが好ましく、この減圧条件は５０〜
３００Ｔｏｒｒであることが好ましい。不活性ガスとし
てはＡｒやＨｅ等を用いることができる。
【００１８】
【実施例】以下に本発明の実施例を比較例とともに説明
する。
［実施例］図１に示すような態様で、５０Ｔｏｒｒに満
たない減圧Ａｒ雰囲気中において基板であるＴｉ−６Ａ
ｌ−４Ｖ（６％のＡｌおよび４％のＶを含むＴｉ合金）
の上に本発明に基づく耐エロージョン性の優れた被膜を
形成した。
【００１９】すなわち、基板１を２ｍｍのピッチでジグ
ザグ状に往復移動させながら、その基板１の表面に対し
て垂直に、原子比で５８％および６２％のＮｉを含むＮ
ｉとＴｉの混合粉末をプラズマガン２でプラズマ溶射す
るとともに、集光レンズ３により集光した８．５×１０
８ および９．０×１０ ８ Ｗ／ｍ２ のレーザーを、基板
表面に対して４５°の入射角で照射した。上記Ａｒ雰囲
気中の酸素および窒素濃度は、それぞれ１体積％未満と
した。
【００２０】このようにして形成した被膜は、基板のＴ
ｉ−６Ａｌ−４Ｖとの密着性が良好であり、被膜内部で
はほぼ均質な金属間化合物が形成され、微細な結晶で構
成されていた。この被膜の耐エロージョン性について
は、以下の比較例のそれとともに図２および図３を参照
して後述する。
【００２１】［比較例１］原子比で５０％のＮｉを含む
ＮｉとＴｉの混合粉末を用い、レーザー照射を行わなか
ったこと以外は実施例と同様にして、基板表面に被膜を
形成した。これにより形成された被膜は、基板との密着
性が機械的な結合だけであり、膜は原料のＴｉとＮｉが
そのままランダムに積層しているだけであった。
【００２２】［比較例２］Ｎｉの混合比として５８原子
％未満（４５原子％、５０原子％および５５原子％）
と、６５原子％以上（６６原子％、７０原子％）、レー
ザー照射パワー密度として６×１０8 Ｗ／ｍ2 以下の複
数出力で被膜を作成した以外は、実施例と同様にして、
基板表面に被膜を形成した。このようにして形成された
被膜は、外観上は実施例と同様であったが被膜を構成す
る金属間化合物の組成は、ＮｉＴｉ2 やＮｉ3 Ｔｉ，Ｎ
ｉ，Ｔｉで構成されていた。
【００２３】以上のようにして形成された実施例および
各比較例に係る被膜、並びにＴｉ−６Ａｌ−４Ｖの圧延
板について、それぞれ対向型キャビテーションエロージ
ョン試験器を用い、周波数１９ｋＨｚ、振幅３０μｍ、
試験条件４０時間の条件で、エロージョン抵抗を測定し
た。なお、エロージョン抵抗は、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖを
基準試料として、基準試料の体積減少を試験試料の体積
減少で割ることにより求めた。
【００２４】図２に、混合粉末中のＮｉの比率とエロー
ジョン抵抗の関係をグラフにして示す。この図で、横軸
はＮｉの原子％を示し、縦軸はＴｉ−６Ａｌ−４Ｖを基
準としたエロージョン抵抗値を表している。また、ここ
では実験した中でも比較的高いパワー密度である、８．
５×１０８Ｗ／ｍ ２ と９×１０８Ｗ／ｍ ２ でのデータ
を示している。
【００２５】この結果によれば、実施例１の条件で形成
された被膜のエロージョン抵抗は、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ
に比べて高く、５８〜６５原子％の条件では、約１００
倍以上の優れた耐エロージョン性を示していることがわ
かる。同様の方法で試験した、ＮｉやＴｉの圧延板のエ
ロージョン抵抗値はそれぞれ約０．１および０．４と低
く、また超硬合金として知られているＷＣ−Ｃｏの溶射
膜でも高々２倍程度の耐エロージョン抵抗しかなく、本
発明が高い耐エロージョン性を有していることが分かっ
た。
【００２６】図３には、照射したレーザーのパワー密度
と被膜のエロージョン抵抗値の関係を示す。ここで、横
軸はレーザーのパワー密度を示し、縦軸はエロージョン
抵抗値を示す。比較例１であるレーザー照射を行わずに
作製した被膜はパワー密度が０のデータであり、エロー
ジョン抵抗値は０．２と低い。比較例２の６×１０８Ｗ
／ｍ２より低いパワー密度で作製した被膜も、同様にエ
ロージョン抵抗値は１００以下である。照射パワー密度
が高くなるにつれてエロージョン抵抗値も上昇するが、
ほぼ６×１０８Ｗ／ｍ ２ を越える条件近くで飽和してい
る。しかし、同図に示していないが、１２×１０８Ｗ／
ｍ ２ 以上のパワー密度で照射すると、希釈により膜組成
が大きく変わり、エロージョン抵抗も低下する。
【００２７】
【発明の効果】以上に詳述したように、本発明の被膜形
成方法によれば、ＴｉおよびＮｉを含む溶射材料のプラ
ズマ溶射とプラズマ溶射された表面へのレーザー照射と
を併用し、しかも、ＮｉとＴｉの混合粉末中に、５８〜
６５原子％の比率でＮｉを含む溶射材料を被処理部材表
面にプラズマ溶射するとともに、６〜１２×１０8 Ｗ／
ｍ2 の条件でレーザー照射するので、実施例から明らか
なように、被処理部材との間の密着性が高く、微小な孔
の少ない耐エロージョン性に優れた被膜を形成すること
ができる。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming a coating having excellent erosion resistance on a surface of a member to be processed such as a turbine member, a screw, and an aircraft member. . 2. Description of the Related Art In a turbine member, an aircraft member and the like, erosion caused by water droplets colliding at high speed is a serious problem. Currently, the following two measures are taken to solve this problem. The first is to change the shape of these members. That is, the erosion is reduced by designing the shape of these members so that the angle at which the water droplet collides is as small as possible. Second, a higher strength material is used as a material forming these members. This has been put to practical use, for example, by spraying stellite having excellent erosion resistance onto the member surface. [0003] These measures have improved the erosion resistance of the above-mentioned members and have made it possible to extend the maintenance period of the members. However, with the recent increase in the efficiency of turbines and the speed of aircraft, the speed of gas flow to these components has been increasing. Therefore, the speed of water droplets colliding with these members is increased, and it is necessary to further enhance their erosion resistance. [0004] In response to such demands, materials having more excellent erosion resistance have been developed.
Is attracting attention as a material having the highest erosion resistance. As a method for forming the coating, the present inventors have previously proposed a laser combined spraying method in which laser irradiation is applied to conventional plasma spraying in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 10-158809. The coating obtained does not always sufficiently reach the performance of the bulk material, and further improvement in coating performance is desired. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such a problem, and the technical problem thereof is basically that of a film having more excellent erosion resistance. It is to provide a forming method. [0006] In order to solve the above-mentioned problems, a method of forming a coating film according to the present invention is a method of mixing Ni and Ti in an inert gas having an oxygen and nitrogen concentration of 1% by volume or less. A thermal spray material containing Ni in the powder at a ratio of 58 to 65 atomic% is plasma-sprayed on the surface of the member to be processed, and 6 to 12%.
Laser irradiation under the condition of × 108 W / m2, anti-erosion
The erosion resistance indicating the ionic property is Ti-6Al-4.
It is excellent in erosion resistance, characterized in that a coating film having a thickness 100 times or more as compared with V is formed . In the method of forming a film, a film material containing Ti and Ni is first melted by plasma and adheres to a member to be processed.
Means that they are heterogeneously dispersed on the surface of the workpiece,
No NiTi intermetallic compound was formed. In addition, many fine holes are present on the surface of the coating, and the inside of the layer is a junction mainly involving mechanical engagement, and the bonding force is weak. The laser irradiation performed simultaneously with the plasma spraying melts Ti and Ni attached to the member to be processed, reacts Ti and Ni to form an intermetallic compound, and modifies the structure in the coating to form a metal bond. To provide a strong bonding force. That is, by the laser irradiation, the formation of the NiTi intermetallic compound, the removal of fine holes, and the improvement of the adhesion to the member to be processed are performed. The conditions for these plasma spraying and laser irradiation are as follows: the coating material has a Ni ratio of 58 to 65 atomic%.
Is used in consideration of the fact that Ni in the raw material powder is selectively evaporated during thermal spraying.
This is effective for effectively causing austenitization of steel and work hardening due to excessive Ni. Further, the energy density (power of laser irradiation / irradiation area) is 6 to
Laser irradiation in the range of 12 × 10 8 W / m 2
This is effective for sufficiently melting the coating material with a laser. The members to be treated on which the coating is formed by the method of the present invention are members such as turbine members, screws, aircraft members, etc., in which erosion caused by water droplets colliding at a high speed is a serious problem. The material is not particularly limited, but Ti, Ti alloy, stainless steel, Al alloy and the like are preferably used. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the method for forming a film according to the present invention, as described above, Ti and Ni
Is supplied, and plasma spraying of the coating material and laser irradiation to the plasma-sprayed surface are simultaneously performed. As the coating material, particularly, a mixed powder of Ni and Ti is 58 to 65 atomic%. The laser irradiation on the plasma sprayed surface is performed using a material containing Ni at a ratio of 6 to
It is necessary to carry out under the condition of 12 × 10 8 W / m 2 . FIG. 1 specifically illustrates such a film forming method of the present invention. In the figure,
The substrate 1, which is a member to be processed, is held so as to be able to reciprocate in a zigzag manner at a constant pitch so that a uniform film can be formed over a wide area. A plasma gun 2 for spraying a mixed powder of Ti and Ti is arranged to face each other, and a laser from a laser source (not shown) is condensed by a condenser lens 3 so as to be able to irradiate a spray position on the substrate 1 with a predetermined power density. Is configured. These apparatuses are arranged in a necessary processing vessel because they are arranged in a reduced-pressure inert gas atmosphere. When the coating of the present invention is formed by such an apparatus, the sprayed material containing Ti and Ni is melted by irradiation from the plasma gun 2 and adheres to the surface of the substrate 1. At this time, Ti and Ni Are dispersed inhomogeneously on the surface of the member to be treated, however, the laser irradiation performed in conjunction with the plasma spray melts the Ti and Ni attached to the substrate 1 and reacts with each other to cause erosion resistance. In addition to forming an excellent intermetallic compound, the structure in the coating is modified, and a strong bonding force due to metal bonding is provided. As described above, a film excellent in erosion resistance can be formed by using both plasma spraying and laser irradiation. However, it is desirable that the plasma spraying and laser irradiation be performed simultaneously. This is because if laser irradiation is performed after a certain time after plasma spraying, it does not react sufficiently, so that brittle intermetallic compounds other than Ni, Ti, and NiTi partially remain in the formed film, and erosion resistance is improved. Because it does not. In the method of the present invention, the thermal spray material containing Ti and Ni needs to contain 58 to 65 atomic% of Ni as described above, and more preferably 6 to 65 atomic%.
It is preferable to contain 1 to 63 atomic% of Ni. When Ni is less than 58 at%, the proportion of Ti or NiTi 2 in the coating increases, while when Ni exceeds 65 at%, N
The ratio of i and Ni 3 Ti increases. On the other hand, when Ni is 58 to 65 atomic%, the amount of Ti and Ni not forming an intermetallic compound in the coating is reduced, and the component of the coating is N
Austenitic NiTi having better erosion resistance than i 3 Ti or NiTi 2 . Therefore, more excellent erosion resistance can be obtained. The energy density of the laser is 6 to 12 × 10 8 W / W, as is apparent from the examples described later.
The range of m 2 is suitable, and if it is less than 6 × 10 8 W / m 2 , complete melting and diffusion of the powder of the thermal spray material cannot be obtained, and a uniform NiTi phase cannot be obtained. Also, 12 × 10 8 W / m
If it exceeds 2 , the beam width becomes too narrow, the dilution ratio of the base material increases, and a predetermined composition cannot be obtained. As a laser source, a CO 2 laser, a YAG laser, an iodine laser, or the like can be used. When plasma spraying a thermal spray material containing Ti and Ni, the Ti and Ni powders may be placed in separate hoppers and supplied simultaneously, or the Ti powder premixed before plasma spraying may be used. A mixture with Ni powder may be used. Further, a powder obtained by integrating these powders in advance by mechanical alloying, plating, or the like may be used. Further, the inert gas used in the present invention has an oxygen and nitrogen concentration of 1% by volume or less, respectively. If the concentration of oxygen and nitrogen in the inert gas is kept within such a range, Ti melted by the plasma
Droplets hardly form oxides and nitrides, so that the ratio of NiTi in the coating can be increased. Further, in order to improve the efficiency of plasma spraying, it is preferable to perform plasma spraying under reduced pressure conditions.
Preferably, it is 300 Torr. As the inert gas, Ar, He, or the like can be used. EXAMPLES Examples of the present invention will be described below along with comparative examples. [Embodiment] In a mode as shown in FIG. 1, a substrate Ti-6A was placed in a reduced pressure Ar atmosphere of less than 50 Torr.
1-4V (Ti alloy containing 6% Al and 4% V)
A film having excellent erosion resistance according to the present invention was formed on the film. That is, while the substrate 1 is reciprocated in a zigzag manner at a pitch of 2 mm, the N 1 containing 58% and 62% of Ni in an atomic ratio is perpendicular to the surface of the substrate 1.
The mixed powder of i and Ti was plasma-sprayed by the plasma gun 2 and condensed at 8.5 × 10
A laser of 8 and 9.0 × 10 8 W / m 2 was irradiated on the substrate surface at an incident angle of 45 °. The oxygen and nitrogen concentrations in the Ar atmosphere were each less than 1% by volume. The film formed in this manner is applied to the T
Adhesion with i-6Al-4V was good, and a substantially uniform intermetallic compound was formed inside the coating, and it was composed of fine crystals. The erosion resistance of this film will be described later with reference to FIGS. 2 and 3 together with that of the following comparative example. Comparative Example 1 A coating film was formed on the substrate surface in the same manner as in the Example except that a mixed powder of Ni and Ti containing 50% of Ni by atomic ratio was used and laser irradiation was not performed. The resulting film had only a mechanical bond in adhesion to the substrate, and the film consisted of a random stack of raw materials Ti and Ni. [Comparative Example 2] The mixing ratio of Ni is less than 58 atomic% (45 atomic%, 50 atomic% and 55 atomic%).
And at least 65 atomic% (66 atomic%, 70 atomic%), and a film was formed with a plurality of outputs of 6 × 10 8 W / m 2 or less as a laser irradiation power density in the same manner as in the example.
A coating was formed on the substrate surface. The coating thus formed was similar in appearance to the example, but the composition of the intermetallic compound constituting the coating was NiTi 2 , Ni 3 Ti, N
i, Ti.
With respect to the coatings according to the examples and the comparative examples formed as described above and the rolled plate of Ti-6Al-4V, using a facing cavitation erosion tester, a frequency of 19 kHz, an amplitude of 30 μm,
The erosion resistance was measured under the test conditions of 40 hours. The erosion resistance was determined by dividing the volume decrease of the reference sample by the volume decrease of the test sample, using Ti-6Al-4V as the reference sample. FIG. 2 is a graph showing the relationship between the ratio of Ni in the mixed powder and the erosion resistance. In this figure, the horizontal axis represents the atomic% of Ni, and the vertical axis represents the erosion resistance value based on Ti-6Al-4V. In addition, here, the power density is relatively high even in the experiment.
Data at 5 × 10 8 W / m 2 and 9 × 10 8 W / m 2 are shown. According to the results, the erosion resistance of the film formed under the conditions of Example 1 was Ti-6Al-4V
And under the condition of 58 to 65 atomic%, about 100%
It can be seen that the erosion resistance is twice or more excellent. The erosion resistance values of rolled sheets of Ni and Ti tested in the same manner are as low as about 0.1 and 0.4, respectively, and at most about twice as high as the sprayed WC-Co film known as a cemented carbide. Erosion resistance, indicating that the present invention has high erosion resistance. FIG. 3 shows the relationship between the power density of the irradiated laser and the erosion resistance of the coating. Here, the horizontal axis indicates the power density of the laser, and the vertical axis indicates the erosion resistance value. The film of Comparative Example 1, which was produced without performing laser irradiation, had data with a power density of 0 and a low erosion resistance of 0.2. 6 × 10 8 W of Comparative Example 2
Similarly, the erosion resistance value of the film produced at a power density lower than / m 2 is 100 or less. The erosion resistance increases as the irradiation power density increases,
It is saturated near a condition exceeding approximately 6 × 10 8 W / m 2 . However, although not shown in the figure, 12 × 10 8 W /
When irradiation is performed at a power density of m 2 or more, the film composition is greatly changed by dilution, and the erosion resistance is reduced. As described above in detail, according to the coating forming method of the present invention, the plasma spraying of the thermal spray material containing Ti and Ni and the laser irradiation to the plasma sprayed surface are used in combination. Moreover, in the mixed powder of Ni and Ti, 58-
A thermal spray material containing Ni at a ratio of 65 atomic% is plasma-sprayed on the surface of the member to be processed, and 6 to 12 × 10 8 W /
Since the laser irradiation is performed under the condition of m 2 , as is clear from the examples, it is possible to form a coating film having high adhesion to the member to be processed and having few tiny holes and excellent erosion resistance.
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る被膜形成方法の実施の態様を説明
するための説明図である。
【図２】本発明の実施例および比較例における溶射材料
中のＮｉ成分とエロージョン抵抗値との関係を示すグラ
フである。
【図３】本発明の実施例および比較例における照射レー
ザーのパワー密度とエロージョン抵抗値との関係を示す
グラフである。
【符号の説明】
１ 基板
２ プラズマガン
３ 集光レンズBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an explanatory diagram for explaining an embodiment of a film forming method according to the present invention. FIG. 2 is a graph showing a relationship between a Ni component in a thermal spray material and an erosion resistance value in Examples and Comparative Examples of the present invention. FIG. 3 is a graph showing a relationship between a power density of an irradiation laser and an erosion resistance value in Examples and Comparative Examples of the present invention. [Description of Signs] 1 Substrate 2 Plasma gun 3 Condensing lens
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平10−158809（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−272012（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−271898（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−214849（ＪＰ，Ａ) 国際公開97／034076（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C23C 4/12 C23C 4/08 F01D 5/28 B63H 1/26 B64C 1/00 Continuation of the front page (56) References JP-A-10-158809 (JP, A) JP-A-6-272012 (JP, A) JP-A-5-271898 (JP, A) JP-A-4-214849 (JP) , A) WO 97/034076 (WO, A1) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) C23C 4/12 C23C 4/08 F01D 5/28 B63H 1/26 B64C 1/00
Claims (1)
活性ガス中で、ＮｉとＴｉの混合粉末中に、５８〜６５
原子％の比率でＮｉを含む溶射材料を被処理部材表面に
プラズマ溶射するとともに、６〜１２×１０８ Ｗ／ｍ
２ の条件でレーザー照射し、耐エロージョン性を表わ
すエロージョン抵抗がＴｉ−６Ａｌ−４Ｖに比して１０
０倍以上である被膜を形成することを特徴とする耐エロ
ージョン性の優れた被膜の形成方法。(57) [Claim 1] 58-65 in a mixed powder of Ni and Ti in an inert gas having an oxygen and nitrogen concentration of 1% by volume or less.
A thermal spray material containing Ni at a ratio of atomic% is plasma-sprayed on the surface of the member to be processed, and 6 to 12 × 10 8 W / m
Irradiation with laser under condition 2 shows erosion resistance
Erosion resistance is 10 compared to Ti-6Al-4V.
A method for forming a film having excellent erosion resistance, characterized by forming a film having 0 times or more .
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