JP5159359B2 - Method for producing composite material of different materials - Google Patents
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Description
本発明は、金属または非金属を材料とする基材の表面に基材の材料と異なる金属または非金属を主成分とする皮膜が形成された異種材料複合部材の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a metallic or non-metallic materials and to different materials composite member which film has been formed mainly composed of material with different metals or non-metallic substrate to the surface of the substrate.
従来、基材を金属でコーティングするプロセスとして溶射法、物理蒸着法（ＰＶＤ法）、化学蒸着法（ＣＶＤ法）、めっき法などが用いられている。 Conventionally, a thermal spraying method, a physical vapor deposition method (PVD method), a chemical vapor deposition method (CVD method), a plating method, or the like is used as a process for coating a substrate with a metal.
溶射法は、コーティングする材料をプラズマ、アーク、フレームなどの熱源で溶融状態に加熱して基材の表面に吹き付けて層をつくり皮膜を形成するプロセスである。電気・電子機器の電極形成、原動機の耐食・耐酸化・耐摩耗コーティング、鉄骨・橋梁などの耐食コーティングなどに幅広く使われる。 Thermal spraying is a process in which a material to be coated is heated to a molten state with a heat source such as plasma, arc, or flame and sprayed onto the surface of a substrate to form a layer and form a coating. Widely used for forming electrodes for electrical and electronic equipment, anti-corrosion / oxidation / abrasion-resistant coatings for motors, and corrosion-resistant coatings for steel frames and bridges.
物理蒸着法は、コーティングする材料を真空中で種々の方法で加熱蒸発させて基材の表面に凝固させて層をつくり皮膜を形成するプロセスであり、真空蒸着法、スパッタ蒸着法、モレキュラービーム蒸着法などがある。光学機器の反射鏡面、工具、半導体実装基板、装飾品など、機能性コーティングとして幅広く使われる。 Physical vapor deposition is a process in which the material to be coated is heated and evaporated in various ways in vacuum to solidify on the surface of the substrate to form a layer to form a film. Vacuum deposition, sputter deposition, molecular beam deposition There are laws. It is widely used as a functional coating for reflectors of optical equipment, tools, semiconductor mounting boards, ornaments, etc.
化学蒸着法は、高温における化合物の分解または化合のガス反応により基材の表面に皮膜成分を析出させ、あるいは基材との反応により皮膜を形成するプロセスである。アルミナイシング処理に代表される耐食コーティングや、熱ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ、レーザＣＶＤによる太陽電池、工具、半導体実装基板などに幅広く使われる。 The chemical vapor deposition method is a process in which a film component is deposited on the surface of a base material by a gas reaction of decomposition or combination of compounds at high temperature, or a film is formed by reaction with the base material. It is widely used for anti-corrosion coating typified by aluminizing treatment, solar cells by thermal CVD, plasma CVD, and laser CVD, tools, and semiconductor mounting substrates.
めっき法は、電解液中における電気化学的反応により基材の表面に皮膜を形成するプロセスである。古くからの技術であるが、機械部品の耐食、耐摩耗コーティングに幅広く使われる。 The plating method is a process for forming a film on the surface of a substrate by an electrochemical reaction in an electrolytic solution. Although it is an old technology, it is widely used for anti-corrosion and wear-resistant coating of machine parts.
近年、エアロゾルディポジッション法、ショットコーティング法、コールドスプレー法、ウォームスプレー法等、粉末を基材へ高速に吹き付けて皮膜を形成するプロセス技術の研究開発が進められている。 In recent years, research and development of process technologies for forming a film by spraying powder onto a substrate at high speed, such as aerosol deposition method, shot coating method, cold spray method, warm spray method, etc., have been promoted.
なお、特許文献１には、プラスチックスを材料とする基材の表面に金属材料または金属材料を主成分とする皮膜が形成されたプラスチックス複合材料を製造する方法が開示されている。
従来、コーティングの対象となる基材の種類に応じて溶射法、物理蒸着法、化学蒸着法、めっき法などからコーティングプロセスが選定されて使われている。しかしながら、あらゆる種類の基材に皮膜の形成が可能で、膜質、皮膜の密着性、成膜速度、プロセスの簡便性、環境低負荷などの要求特性を全て満足するプロセスは確立されていないのが現状である。そのため、高品位な皮膜が得られる新プロセスの開発と生産性の向上に関する開発とは継続的に研究されている。 Conventionally, a coating process is selected and used from a thermal spraying method, a physical vapor deposition method, a chemical vapor deposition method, a plating method, or the like according to the type of substrate to be coated. However, it is possible to form a film on any type of substrate, and no process has been established that satisfies all the required characteristics such as film quality, film adhesion, film formation speed, process simplicity, and low environmental load. Currently. Therefore, the development of new processes that can produce high-quality coatings and the development of productivity improvements are continuously being studied.
近年、エアロゾルディポジッション法、ショットコーティング法、コールドスプレー法、ウォームスプレー法等の粉末を基材へ高速に吹き付けて皮膜を形成するプロセス技術の研究開発が進められているが、実用化には到っていない。主な課題は、金属または非金属を材料とする基材（以下、単に「基材」という。）の表面に基材の材料と異なる金属または非金属を主成分とする粉末（以下、「皮膜用粉末」という。）を金属ノズル（炭素鋼ノズル、超硬ノズル）から高速に吹き付けると比較的短時間でノズル口が閉塞する現象（以下、「ノズル口閉塞現象」という。）が発生してコーティングが継続できなくなることである。そのため、工業プロセスへの実用化が困難な状況となっている。In recent years, research and development of process technology for forming a film by spraying powder on the substrate at high speed, such as aerosol deposition method, shot coating method, cold spray method, warm spray method, etc., has been promoted. Not. The main problem is that the surface of a base material (hereinafter simply referred to as “base material”) made of a metal or non-metal material is a powder (hereinafter referred to as “film”) that is mainly composed of a metal or non-metal different from the base material. When powder is sprayed at high speed from a metal nozzle (carbon steel nozzle, carbide nozzle), a phenomenon occurs in which the nozzle opening closes in a relatively short time (hereinafter referred to as “nozzle opening blocking phenomenon”). The coating cannot be continued. For this reason, it is difficult to put it into an industrial process.
本発明はこれらの課題を解決するために、基材の少なくとも表面に緻密で密着力に優れた基材の材料と異なる金属または非金属を主成分とする皮膜が形成された異種材料複合部材を製造する簡便で低コストかつ環境に優しい異種材料複合部材の製造方法を提供することを目的とする。 In order to solve these problems, the present invention provides a dissimilar material composite member in which a coating composed mainly of a metal or a nonmetal different from a material of a substrate that is dense and excellent in adhesion is formed on at least the surface of the substrate. and to provide a simple, low cost and a manufacturing method of the kind different material composite member to the environment to manufacture.
上述の課題を解決するため本発明では、金属または非金属を材料とする基材の表面に、前記基材の材料と異なる金属または非金属を主成分とする粉末を、窒化ケイ素または炭化ケイ素を主成分とするセラミックスから製造されたノズルの口径が１ｍｍ以上、４ｍｍ未満のセラミックスノズルまたは窒化ケイ素または炭化ケイ素をフィラーの主成分としたプラスチックで製造されたノズルの口径が１ｍｍ以上、４ｍｍ未満のプラスチックノズルから室温、大気中で吹き付けて、前記基材の表面に前記粉末から成る皮膜を形成することを特徴とする異種材料複合部材の製造方法を提供する。 In order to solve the above-described problems, in the present invention, a powder mainly composed of a metal or a non-metal different from the material of the base is mixed with silicon nitride or silicon carbide on the surface of the base made of a metal or non-metal. Nozzle manufactured from ceramics having a main component of 1 mm or more and less than 4 mm in diameter, or a nozzle manufactured from a plastic having silicon nitride or silicon carbide as a main component of filler as a main component, and having a nozzle diameter of 1 mm or more and less than 4 mm room temperature from a nozzle, sprayed in air, to provide a method of manufacturing a dissimilar material composite member, which comprises forming a film consisting of the powder to the surface of the substrate.
本発明によれば、基材の少なくとも表面に緻密で密着力に優れた基材の材料と異なる金属または非金属を主成分とする皮膜が形成された異種材料複合部材を製造する簡便で低コストかつ環境に優しい異種材料複合部材の製造方法を提供することができる。 According to the present invention, it is simple and low-cost to produce a dissimilar material composite member in which a coating composed mainly of a metal or a nonmetal different from a material of a base material that is dense and excellent in adhesion is formed on at least the surface of the base material. and it is possible to provide a manufacturing method of the kind different material composite member into the environment.
本発明に係る異種材料複合部材の製造方法の実施形態について説明する。 An embodiment of a method for producing a dissimilar material composite member according to the present invention will be described.
なお、基材の少なくとも表面に基材の材料と異なる皮膜用粉末を基材の厚みと同等以下の厚みの層状に構成した異種材料複合部材の層についても皮膜という。 In addition, the layer of the dissimilar material composite member in which the coating powder different from the material of the base material is formed in a layer shape having a thickness equal to or less than the thickness of the base material is also referred to as a coating.
本発明者らは異種材料複合部材の製造方法に関して革新的なコーティング技術であるショットコーティングを開発した。ショットコーティングは、大気中において常温・常圧で金属または非金属を材料とする基材の表面に皮膜用粉末を吹き付けることにより皮膜を形成する処理プロセスである。このプロセスによれば、緻密で密着力に優れた皮膜が異種材料複合部材に得ることができる。また、このプロセスは極めて簡便で低コストかつ環境に優しいプロセスである。 The present inventors have developed shot coating, which is an innovative coating technology regarding a method of manufacturing a dissimilar material composite member. Shot coating is a treatment process in which a film is formed by spraying a film powder on the surface of a base material made of a metal or nonmetal at normal temperature and pressure in the atmosphere. According to this process, a dense film having excellent adhesion can be obtained on the dissimilar material composite member. In addition, this process is extremely simple, low cost and environmentally friendly.
本実施形態では、セラミックスノズルまたは高熱伝導性プラスチックノズルから皮膜用粉末を基材へ吹き付けて金属皮膜を形成させる。セラミックスノズルまたは高熱伝導性プラスチックノズルを使用することで比較的長時間にわたりノズル口閉塞現象が発生せず、安定した皮膜を形成できる。また、ノズル口が塞がらないだけでなくノズル口の摩耗も低減できる。 In this embodiment, the metal powder is formed by spraying the powder for coating on the substrate from a ceramic nozzle or a high thermal conductive plastic nozzle. By using a ceramic nozzle or a high thermal conductive plastic nozzle, the nozzle opening is not blocked for a relatively long time, and a stable film can be formed. Further, not only the nozzle opening is not blocked, but also the wear of the nozzle opening can be reduced.
ショットコーティングではノズルから皮膜用粉末を吹き付ける際に炭素鋼、超硬だけでなく金属材料を使用した金属ノズルの一般の傾向として、ノズル口が閉塞しやすく、かつ摩耗しやすい現象が見られる。これは、皮膜用粉末と金属ノズルとの間に起こる現象として、凝着やケミカル反応によることが推察される。 In shot coating, when spraying powder for coating from a nozzle, a general tendency of metal nozzles using not only carbon steel and carbide but also a metal material is a phenomenon in which the nozzle mouth is easily clogged and easily worn. This is presumably due to adhesion or chemical reaction as a phenomenon occurring between the powder for coating and the metal nozzle.
これに対して、セラミックスノズルは、金属ノズルに比べて比較的長時間にわたりノズル口閉塞現象が発生しない。セラミックスノズルの中でも、特に窒化ケイ素や炭化ケイ素などのシリコン系セラミックスを主成分とするセラミックスで製作されたセラミックスノズルを使用すると長時間にわたりノズル口閉塞現象が発生しないことを知見した。特に、炭化ケイ素を主成分とするセラミックスで製作されたセラミックスノズルを使用すると長時間にわたりノズル口閉塞現象をさらに改善できることが分かった。 On the other hand, the ceramic nozzle does not cause the nozzle opening clogging for a relatively long time compared to the metal nozzle. Among the ceramic nozzles, it was found that the nozzle mouth clogging phenomenon does not occur for a long time, especially when using ceramic nozzles made of ceramics mainly composed of silicon-based ceramics such as silicon nitride and silicon carbide. In particular, it was found that the nozzle clogging phenomenon can be further improved over a long period of time by using a ceramic nozzle made of ceramics mainly composed of silicon carbide.
また、窒化ケイ素や炭化ケイ素などのシリコン系セラミックスを主成分とするセラミックスで製作されたセラミックスノズルでは、ノズル口の口径が例えば１ｍｍ以上、４ｍｍ未満のときに皮膜用粉末を基材へ吹き付けることが可能であり、皮膜用粉末の吹き付け速度の安定性が向上し、コーティング歩留りの最も優れた条件でコーティングか可能であり、かつノズル口の閉塞と摩耗が長時間にわたり発生しないことを見出した。 Further, in a ceramic nozzle made of ceramics mainly composed of silicon-based ceramics such as silicon nitride and silicon carbide, the coating powder can be sprayed onto the substrate when the nozzle opening diameter is, for example, 1 mm or more and less than 4 mm. It was possible to improve the stability of the spraying speed of the coating powder, it was possible to perform coating under the best coating yield conditions, and the nozzle mouth was not clogged and worn for a long time.
セラミックスノズルと同様に高熱伝導性プラスチックは、金属ノズルに比べて比較的長時間にわたりノズル口閉塞現象が発生しない。高熱伝導性プラスチックノズルの中でも、特に窒化ケイ素や炭化ケイ素などのシリコン系セラミックスをフィラーの主成分としたプラスチックで製造された高熱伝導性プラスチックノズルを使用すると長時間にわたりノズル口閉塞現象が発生しないことを知見した。特に、炭化ケイ素をフィラーの主成分としたプラスチックで製造された高熱伝導性プラスチックノズルを使用すると長時間にわたりノズル口閉塞現象をさらに改善できることが分かった。 Similar to the ceramic nozzle, the high thermal conductive plastic does not cause the nozzle opening clogging for a relatively long time compared to the metal nozzle. Among high thermal conductivity plastic nozzles, the nozzle mouth clogging phenomenon should not occur for a long time when using high thermal conductivity plastic nozzles made of plastics mainly composed of silicon ceramics such as silicon nitride and silicon carbide. I found out. In particular, it has been found that the use of a highly thermally conductive plastic nozzle made of a plastic whose main component is silicon carbide can further improve the nozzle clogging phenomenon over a long period of time.
また、窒化ケイ素や炭化ケイ素などのシリコン系セラミックスをフィラーの主成分としたプラスチックで製造された高熱伝導性プラスチックノズルでは、ノズル口の口径が１ｍｍ以上、４ｍｍ未満のときに皮膜用粉末を基材へ吹き付けることが可能であり、皮膜用粉末の吹き付け速度の安定性が向上し、コーティングの歩留りの最も優れた条件で、ノズル口の閉塞と摩耗が長時間にわたり発生しないことを見出した。 In the case of a high thermal conductive plastic nozzle manufactured from a plastic mainly composed of silicon ceramics such as silicon nitride or silicon carbide, the coating powder is used as a base material when the nozzle diameter is 1 mm or more and less than 4 mm. It was found that the stability of the spraying speed of the coating powder was improved, and the nozzle port was not blocked and worn for a long time under the best coating yield conditions.
基材の表面に吹き付ける皮膜用粉末には平均粒径が５〜５０μｍの範囲であるアルミニウム、銅、銀、金、錫、亜鉛、マグネシウム、シリコン、チタン、ニッケル、鉄、コバルト、パラジウム、白金、あるいはそれらを主体とする合金、すなわち金属材料または非金属材料を選択することが好ましい。 The coating powder to be sprayed on the surface of the substrate has an average particle size in the range of 5 to 50 μm, such as aluminum, copper, silver, gold, tin, zinc, magnesium, silicon, titanium, nickel, iron, cobalt, palladium, platinum, Alternatively, it is preferable to select an alloy based on them, that is, a metal material or a non-metal material.
さらに、皮膜用粉末を吹き付ける基材にはアルミニウム、銅、銀、金、錫、亜鉛、マグネシウム、シリコン、チタン、ニッケル、鉄、コバルト、パラジウム、白金、タングステン、モリブデン、ニオブ、クロム、ジルコニウム、バナジウム、あるいはそれらを主体とする合金、すなわち金属材料または非金属材料を選択することが好ましい。また、この金属材料または非金属材料を表面に有する傾斜金属材料についても選択することができる。 In addition, aluminum, copper, silver, gold, tin, zinc, magnesium, silicon, titanium, nickel, iron, cobalt, palladium, platinum, tungsten, molybdenum, niobium, chromium, zirconium, vanadium Alternatively, it is preferable to select an alloy based on them, that is, a metal material or a non-metal material. Moreover, it is also possible to select a gradient metal material having this metal material or non-metal material on the surface.
セラミックスノズルまたは高熱伝導性プラスチックノズルから皮膜用粉末を基材へ吹き付けて基材の表面に基材の材料とは異なる材料の皮膜を形成した異種材料複合部材では、形成する皮膜の厚みは基材の厚み以下に薄くする。さらに基材の厚みが１５ｍｍ以上の際は、皮膜の膜厚が１５ｍｍを超えない異種材料複合部材とする。 In a dissimilar material composite member in which a coating film of a material different from the material of the substrate is formed on the surface of the substrate by spraying the coating powder from a ceramic nozzle or a high thermal conductive plastic nozzle, the thickness of the coating formed is Reduce to less than the thickness of. Furthermore, when the thickness of the base material is 15 mm or more, a dissimilar material composite member whose film thickness does not exceed 15 mm is used.
これは、皮膜の厚みが基材の厚みを超えると、皮膜用粉末の吹き付け速度を小さくしたり、皮膜用粉末の供給量を減らしたりなどしてマイルドにコーティングをしても皮膜が剥がれてしまう傾向が見られるためである。望ましくは、皮膜の厚みは基材の厚みの２／３以下とすることが好ましい。さらに、基材が十分厚い場合でも皮膜の厚みは１５ｍｍを超えないように皮膜を形成した異種材料複合部材を条件として材料設計をすることが好ましい。これも、皮膜の膜厚が１５ｍｍを超えると、どのような材料の基材と皮膜用粉末の組み合わせによるショットコーティング法により形成した異種材料複合部材おいても皮膜が剥がれる可能性が顕著に高くなり、異種材料複合部材の歩留りが半分以下に低減するためである。望ましくは皮膜の膜厚が１０ｍｍまでの異種複合部材は、どのような材料の基材と皮膜用粉末の組み合わせにおいても歩留り良く製造できる。 This means that if the thickness of the coating exceeds the thickness of the substrate, the coating will peel off even if it is mildly coated, such as by reducing the spraying speed of the coating powder or by reducing the supply amount of the coating powder. This is because there is a trend. Desirably, the thickness of the coating is preferably 2/3 or less of the thickness of the substrate. Furthermore, it is preferable to design the material on the condition of the dissimilar material composite member in which the film is formed so that the thickness of the film does not exceed 15 mm even when the substrate is sufficiently thick. Again, when the film thickness exceeds 15 mm, the possibility of the film peeling off is significantly increased in the dissimilar material composite member formed by the shot coating method using any combination of the base material and the film powder. This is because the yield of the dissimilar material composite member is reduced to less than half. Desirably, a heterogeneous composite member having a film thickness of up to 10 mm can be produced with a high yield in any combination of a base material and a film powder.
セラミックスノズルまたは高熱伝導性プラスチックノズルから皮膜用粉末を基材へ吹き付けるために、大気圧より大きく約１０ｋｇ／ｃｍ２以下の圧力の空気または窒素を搬送ガスとする条件でショットコーティングによる皮膜の形成をすることが好ましい。 In order to spray the coating powder from the ceramic nozzle or the high thermal conductive plastic nozzle onto the substrate, the coating is formed by shot coating under the condition that air or nitrogen having a pressure greater than atmospheric pressure and about 10 kg / cm 2 or less is used as a carrier gas. It is preferable to do.
搬送ガスの圧力が約１０ｋｇ／ｃｍ２を超える条件では、セラミックスノズルまたは高熱伝導性プラスチックノズルから皮膜用粉末を基材へ吹き付けることの優位性が明確でなくなる傾向が見られる。約１０ｋｇ／ｃｍ２以下の圧力の空気または窒素を搬送ガスとする条件では、セラミックスノズルまたは高熱伝導性プラスチックノズルを使用すると金属ノズルに比べて皮膜用粉末の吹き付け速度の安定性が向上し、コーティング歩留りの最も優れた条件でコーティングか可能であり、かつノズル口の閉塞と摩耗が長時間にわたり発生しないことが分かった。 Under the condition where the pressure of the carrier gas exceeds about 10 kg / cm 2 , the superiority of spraying the coating powder from the ceramic nozzle or the high thermal conductive plastic nozzle to the substrate tends to be unclear. Under conditions in which air or nitrogen at a pressure of about 10 kg / cm 2 or less is used as a carrier gas, the use of a ceramic nozzle or a high thermal conductive plastic nozzle improves the stability of the coating powder spraying speed compared to a metal nozzle, resulting in coating. It was found that the coating can be performed under the best conditions of the yield, and the clogging and abrasion of the nozzle port do not occur for a long time.
皮膜の厚膜化にあたり基材と皮膜の密着性を高めるため結合力に優れた中間層を形成することが好ましい。中間層を形成することにより基材と皮膜の界面の密着強度が上がるだけでなく、緻密な皮膜が形成できることが分かった。 In increasing the thickness of the coating, it is preferable to form an intermediate layer having excellent bonding strength in order to increase the adhesion between the substrate and the coating. It has been found that forming the intermediate layer not only increases the adhesion strength at the interface between the base material and the film, but also can form a dense film.
ノズル、皮膜用粉末、皮膜用粉末の搬送ガス（空気または窒素）のうち少なくとも一つを加熱して施工することが好ましい。特に、セラミックスノズルの場合、ノズル自体の加熱はもちろん、皮膜用粉末、皮膜用粉末の搬送ガス（空気または窒素）の加熱により緻密な皮膜が製造性良く形成できることを見出した。 It is preferable to heat and apply at least one of the nozzle, the coating powder, and the carrier gas (air or nitrogen) of the coating powder. In particular, in the case of a ceramic nozzle, it has been found that a dense coating can be formed with good manufacturability not only by heating the nozzle itself but also by heating the coating powder and carrier gas (air or nitrogen) of the coating powder.
本発明は、自動車、家庭電化製品、日用品、電気・電子部品、防護壁、照明器具、航空機内装材、医療器具、電線被覆、コンデンサ、モーター用品、センサー、化学プラント、玩具、照明器具、包装用フィルム等の機能性部品の導電層形成や防滋コーティング、シールコーティングに適用できる。 The present invention is for automobiles, home appliances, daily necessities, electrical / electronic components, protective walls, lighting equipment, aircraft interior materials, medical equipment, electric wire coating, capacitors, motor equipment, sensors, chemical plants, toys, lighting equipment, and packaging. It can be applied to conductive layer formation, anti-corrosion coating, and seal coating of functional parts such as films.
本発明に係る異種材料複合部材の製造方法の実施例について比較例を参照して比較しつつ具体的に説明する。 Examples of the method for producing a dissimilar material composite member according to the present invention will be specifically described with reference to comparative examples.
［実施例１］
本発明に係る異種材料複合部材の製造方法の第１実施例について説明する。
[Example 1]
1st Example of the manufacturing method of the dissimilar-material composite member based on this invention is described.
実施例ａは、基材にφ５０ｍｍ・厚み１０ｍｍの炭素鋼板を使用し、皮膜用粉末に平均粒径２０〜４０μｍのアルミニウム粉末を使用し、室温・大気中の環境で、搬送ガスに空気を使用し、搬送ガスの圧力は５〜８ｋｇ／ｃｍ２とし、アルミナセラミックスを材料とするセラミックスノズルを使用する条件で、ショットコーティング法により炭素鋼板の表面にアルミニウム皮膜を膜厚約５ｍｍでコーティングした。 In Example a, a carbon steel plate having a diameter of 50 mm and a thickness of 10 mm is used as a base material, an aluminum powder having an average particle diameter of 20 to 40 μm is used as a coating powder, and air is used as a carrier gas in an environment at room temperature and in the atmosphere. Then, the pressure of the carrier gas was 5 to 8 kg / cm 2, and an aluminum film was coated on the surface of the carbon steel plate with a film thickness of about 5 mm by a shot coating method under the condition that a ceramic nozzle made of alumina ceramics was used.
実施例ｂは、基材にφ５０ｍｍ・厚み１０ｍｍの銅板を使用し、皮膜用粉末に平均粒径２０〜４０μｍのアルミニウム粉末を使用し、室温・大気中の環境で、搬送ガスに空気を使用し、搬送ガスの圧力は５〜８ｋｇ／ｃｍ２とし、アルミナ粒子分散タイプのプラスチックを材料とする高熱伝導性プラスチックノズルを使用する条件で、ショットコーティング法により銅板の表面にアルミニウム皮膜を膜厚約５ｍｍでコーティングした。 In Example b, a copper plate having a diameter of 50 mm and a thickness of 10 mm is used as a base material, an aluminum powder having an average particle diameter of 20 to 40 μm is used as a coating powder, and air is used as a carrier gas in an environment at room temperature and in the atmosphere. The carrier gas pressure is 5 to 8 kg / cm 2, and an aluminum film is formed on the surface of the copper plate by a shot coating method under a condition of using a high thermal conductive plastic nozzle made of alumina particle dispersion type plastic. Coated with.
これとは別に、従来から使用されている金属ノズルを使用する条件で比較例を説明する。 Separately from this, a comparative example will be described under the condition that a conventionally used metal nozzle is used.
比較例ａは、基材にφ５０ｍｍ・厚み１０ｍｍの炭素鋼板を使用し、皮膜用粉末に平均粒径２０〜４０μｍのアルミニウム粉末を使用し、室温・大気中の環境で、搬送ガスに空気を使用し、搬送ガスの圧力は５〜８ｋｇ／ｃｍ２とし、炭素鋼を材料とする金属ノズルを使用する条件で、ショットコーティング法により炭素鋼板の表面にアルミニウム皮膜を膜厚約５ｍｍでコーティングした。 In Comparative Example a, a carbon steel plate having a diameter of 50 mm and a thickness of 10 mm is used as a base material, an aluminum powder having an average particle size of 20 to 40 μm is used as a coating powder, and air is used as a carrier gas in an environment at room temperature and in the atmosphere. Then, the pressure of the carrier gas was 5 to 8 kg / cm 2, and an aluminum film was coated with a film thickness of about 5 mm on the surface of the carbon steel plate by a shot coating method under the condition of using a metal nozzle made of carbon steel.
比較例ｂは、基材にφ５０ｍｍ・厚み１０ｍｍの銅板を使用し、皮膜用粉末に平均粒径２０〜４０μｍのアルミニウム粉末を使用し、室温・大気中の環境で、搬送ガスに空気を使用し、搬送ガスの圧力は５〜８ｋｇ／ｃｍ２とし、超硬合金を材料とする金属ノズルを使用する条件で、ショットコーティング法により銅板の表面にアルミニウム皮膜を膜厚約５ｍｍでコーティングした。 In Comparative Example b, a copper plate having a diameter of 50 mm and a thickness of 10 mm is used as a base material, an aluminum powder having an average particle diameter of 20 to 40 μm is used as a coating powder, and air is used as a carrier gas in an environment at room temperature and in the atmosphere. The surface of the copper plate was coated with an aluminum film with a film thickness of about 5 mm by the shot coating method under the condition that the pressure of the carrier gas was 5 to 8 kg / cm 2 and a metal nozzle made of cemented carbide was used.
実施例ａ、ｂおよび比較例ａ、ｂで得られた皮膜の膜質（気孔率）、同一ノズルでのコーティング連続時間、コーティングにおける粉末の歩留りの評価結果を表１に示す。
なお、表中の各特性は、それぞれ次のようにして測定したものである（以下、同じ。）。 Each characteristic in the table was measured as follows (hereinafter the same).
皮膜の膜質（気孔率）：水銀圧入法とアルキメデス法での密度測定により測定・評価した。気孔率５％以上は×、気孔率３％以上、５％未満は△、気孔率１％以上、３％未満は○、気孔率１％未満は◎とした。 Film quality (porosity) of film: Measured and evaluated by density measurement using mercury intrusion method and Archimedes method. Porosity of 5% or more was marked with ×, porosity of 3% or more and less than 5% was marked with Δ, porosity of 1% or more and less than 3% was marked with ○, and porosity of less than 1% was marked with ◎.
コーティング連続時間：比較例１の炭素鋼を材料とする金属ノズル１本が閉塞するまで連続してコーティングできる時間を１とした際の比率とした。 Coating continuous time: The ratio when the time for continuous coating until one metal nozzle made of the carbon steel of Comparative Example 1 is closed is taken as 1.
コーティング歩留り：吹き付けた皮膜用粉末の全体量とコーティングされた皮膜の重量とを測定して比率を計算により求めた。 Coating yield: The ratio of the total amount of sprayed powder for coating and the weight of the coated film was measured and calculated.
表１から、実施例ａのセラミックスノズルと実施例ｂの高熱伝導性プラスチックノズルとは、比較例ａの金属ノズル（炭素鋼）と比較例ｂの金属ノズル（超硬金属）と比べて、得られた皮膜の膜質、コーティング連続時間、コーティング歩留りの各観点から優れた特性を示すことがわかる。 From Table 1, the ceramic nozzle of Example a and the high thermal conductive plastic nozzle of Example b are obtained in comparison with the metal nozzle (carbon steel) of Comparative Example a and the metal nozzle (Carbide metal) of Comparative Example b. It can be seen that the film exhibits excellent characteristics from the viewpoints of film quality, coating continuous time, and coating yield.
一方、比較例ａ（金属ノズル（炭素鋼））では、実施例ａ（セラミックスノズル）や実施例ｂ（高熱伝導性プラスチックノズル）と比べて成膜速度は同等であり、皮膜の厚みは厚膜のものまで形成可能であるが、皮膜中には気孔が残り、コーティング連続時間が短く、比較的短時間でノズル口が閉塞し、コーティングの歩留りが低くなる。また比較例ｂ（（金属ノズル（超硬金属））では、比較例ａ（金属ノズル（炭素鋼））より皮膜中の気孔率、コーティング連続時間に若干良い傾向が見られるが、実施例ａ（セラミックスノズル）や実施例ｂ（高熱伝導性プラスチックノズル）と比べて皮膜中の気孔率が高く、コーティング連続時間が短く、コーティング歩留りが低い。 On the other hand, in Comparative Example a (metal nozzle (carbon steel)), the film formation speed is the same as in Example a (ceramics nozzle) and Example b (high thermal conductive plastic nozzle), and the film thickness is thick. However, pores remain in the film, the coating continuous time is short, the nozzle port is closed in a relatively short time, and the coating yield is lowered. In Comparative Example b ((Metal Nozzle (Cemented Carbide)), the porosity in the film and the coating continuous time tend to be slightly better than Comparative Example a (Metal Nozzle (Carbon Steel)). Compared with the ceramic nozzle and Example b (high thermal conductive plastic nozzle), the porosity in the film is high, the coating continuous time is short, and the coating yield is low.
すなわち、基材に皮膜用粉末をショットコーティング法によりコーティングする際に、セラミックスノズルは金属ノズルに比べて約２．５〜３倍の比較的長時間までノズル口閉塞現象が発生しない。そのため、皮膜用粉末の吹き付け速度の安定性にすぐれ、コーティングの膜質にも良い影響をおよぼし、コーティングの歩留りが大きく改善される。 That is, when the coating powder is coated on the base material by the shot coating method, the nozzle opening of the ceramic nozzle does not occur for a relatively long time of about 2.5 to 3 times that of the metal nozzle. Therefore, the stability of the spraying speed of the coating powder is excellent, the coating quality is also positively affected, and the coating yield is greatly improved.
また、セラミックスノズルと同様に高熱伝導性プラスチックは金属ノズルに比べて約２〜２．５倍と比較的長時間にわたりノズル口閉塞現象が発生しない。そのため、セラミックスノズルと同様に、皮膜用粉末の吹き付け速度の安定性にすぐれ、コーティングの膜質にも良い影響をおよぼし、コーティングの歩留りに大きく改善される。 Further, like the ceramic nozzle, the high thermal conductive plastic does not cause the nozzle opening clogging for a relatively long time of about 2 to 2.5 times that of the metal nozzle. Therefore, like the ceramic nozzle, it is excellent in the stability of the spraying speed of the coating powder, has a good effect on the coating film quality, and greatly improves the coating yield.
［実施例２］
本発明に係る異種材料複合部材の製造方法の第２実施例について説明する。
[Example 2]
A second embodiment of the method for producing a dissimilar material composite member according to the present invention will be described.
実施例ａは、基材にφ５０ｍｍ・厚み１０ｍｍの炭素鋼板を使用し、皮膜用粉末に平均粒径２０〜４０μｍのアルミニウム粉末を使用し、室温・大気中の環境で、搬送ガスに空気を使用し、搬送ガスの圧力は５〜８ｋｇ／ｃｍ２とし、アルミナセラミックスを材料とするセラミックスノズルを使用する条件で、ショットコーティング法により炭素鋼板の表面にアルミニウム皮膜を膜厚約５〜１０ｍｍでコーティングした。 In Example a, a carbon steel plate having a diameter of 50 mm and a thickness of 10 mm is used as a base material, an aluminum powder having an average particle diameter of 20 to 40 μm is used as a coating powder, and air is used as a carrier gas in an environment at room temperature and in the atmosphere. Then, the pressure of the carrier gas was 5 to 8 kg / cm 2, and an aluminum film was coated on the surface of the carbon steel plate with a film thickness of about 5 to 10 mm by a shot coating method under the condition of using a ceramic nozzle made of alumina ceramics. .
実施例ｂは、基材にφ５０ｍｍ・厚み１０ｍｍの銅板を使用し、皮膜用粉末に平均粒径２０〜４０μｍのアルミニウム粉末を使用し、室温・大気中の環境で、搬送ガスに空気を使用し、搬送ガスの圧力は５〜８ｋｇ／ｃｍ２とし、アルミナ粒子分散タイプのプラスチックを材料とする高熱伝導性プラスチックノズルを使用する条件で、ショットコーティング法により銅板の表面にアルミニウム皮膜を膜厚約５〜１０ｍｍでコーティングした。 In Example b, a copper plate having a diameter of 50 mm and a thickness of 10 mm is used as a base material, an aluminum powder having an average particle diameter of 20 to 40 μm is used as a coating powder, and air is used as a carrier gas in an environment at room temperature and in the atmosphere. The carrier gas pressure is 5 to 8 kg / cm 2, and an aluminum film is formed on the surface of the copper plate by a shot coating method under a condition of using a high thermal conductive plastic nozzle made of alumina particle dispersion type plastic. Coated with -10 mm.
実施例ｃは、基材にφ５０ｍｍ・厚み１０ｍｍの炭素鋼板を使用し、皮膜用粉末に平均粒径２０〜４０μｍのアルミニウム粉末を使用し、室温・大気中の環境で、搬送ガスに空気を使用し、搬送ガスの圧力は５〜８ｋｇ／ｃｍ２とし、窒化ケイ素セラミックスを材料とするセラミックスノズルを使用する条件で、ショットコーティング法により炭素鋼板の表面にアルミニウム皮膜を膜厚約５〜１０ｍｍでコーティングした。 In Example c, a carbon steel plate having a diameter of 50 mm and a thickness of 10 mm is used as a base material, an aluminum powder having an average particle size of 20 to 40 μm is used as a coating powder, and air is used as a carrier gas in an environment at room temperature and in the atmosphere. The pressure of the carrier gas is 5 to 8 kg / cm 2, and an aluminum film is coated on the surface of the carbon steel plate with a film thickness of about 5 to 10 mm by a shot coating method under the condition that a ceramic nozzle made of silicon nitride ceramics is used. did.
実施例ｄは、基材にφ５０ｍｍ・厚み１０ｍｍの銅板を使用し、皮膜用粉末に平均粒径２０〜４０μｍのアルミニウム粉末を使用し、室温・大気中の環境で、搬送ガスに空気を使用し、搬送ガスの圧力は５〜８ｋｇ／ｃｍ２とし、炭化ケイ素セラミックスを材料とするセラミックスノズルを使用する条件で、ショットコーティング法により銅板の表面にアルミニウム皮膜を膜厚約５〜１０ｍｍでコーティングした。 In Example d, a copper plate having a diameter of 50 mm and a thickness of 10 mm is used as a base material, an aluminum powder having an average particle diameter of 20 to 40 μm is used as a coating powder, and air is used as a carrier gas in an environment at room temperature and in the atmosphere. The pressure of the carrier gas was 5 to 8 kg / cm 2, and an aluminum film was coated on the surface of the copper plate with a film thickness of about 5 to 10 mm by a shot coating method under the condition of using a ceramic nozzle made of silicon carbide ceramics.
実施例ｅは、基材にφ５０ｍｍ・厚み１０ｍｍの炭素鋼板を使用し、皮膜用粉末に平均粒径２０〜４０μｍのアルミニウム粉末を使用し、室温・大気中の環境で、搬送ガスに空気を使用し、搬送ガスの圧力は５〜８ｋｇ／ｃｍ２とし、窒化ケイ素粒子分散タイプのプラスチックを材料とする高熱伝導性プラスチックノズルを使用する条件で、ショットコーティング法により炭素鋼板の表面にアルミニウム皮膜を膜厚約５〜１０ｍｍでコーティングした。 In Example e, a carbon steel plate having a diameter of 50 mm and a thickness of 10 mm is used as a base material, an aluminum powder having an average particle diameter of 20 to 40 μm is used as a coating powder, and air is used as a carrier gas in an environment at room temperature and in the atmosphere. Then, the pressure of the carrier gas is 5 to 8 kg / cm 2, and an aluminum film is formed on the surface of the carbon steel plate by the shot coating method under the condition of using a high thermal conductive plastic nozzle made of silicon nitride particle dispersion type plastic. Coated with a thickness of about 5-10 mm.
実施例ｆは、基材にφ５０ｍｍ・厚み１０ｍｍの銅板を使用し、皮膜用粉末に平均粒径２０〜４０μｍのアルミニウム粉末を使用し、室温・大気中の環境で、搬送ガスに空気を使用し、搬送ガスの圧力は５〜８ｋｇ／ｃｍ２とし、炭化ケイ素分散タイプのプラスチックを材料とする高熱伝導性プラスチックノズルを使用する条件で、ショットコーティング法により銅板の表面にアルミニウム皮膜を膜厚約５〜１０ｍｍでコーティングした。 In Example f, a copper plate having a diameter of 50 mm and a thickness of 10 mm is used as a base material, an aluminum powder having an average particle size of 20 to 40 μm is used as a coating powder, and air is used as a carrier gas in an environment at room temperature and in the atmosphere. The carrier gas pressure is 5 to 8 kg / cm 2, and an aluminum film is formed on the surface of the copper plate by a shot coating method under a condition that a high thermal conductive plastic nozzle made of silicon carbide dispersion type plastic is used. Coated with -10 mm.
実施例ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆで得られた皮膜の膜質（気孔率）、同一ノズルでのコーティング連続時間、コーティングにおける粉末の歩留りの評価結果を表２に示す。
表１および表２から、セラミックスノズルは、金属ノズルに比べて、比較的長時間にわたりノズル口閉塞現象が発生しない。セラミックスノズルの中でも、特に窒化ケイ素や炭化ケイ素などのシリコン系セラミックスを主成分とするセラミックスで製作されたセラミックスノズルでは、かなり長時間にわたりノズル口閉塞現象が発生しない。特に、炭化ケイ素を主成分とするセラミックスで製作されたセラミックスノズルでは、コーティング連続時間が飛躍的に改善する。そのため、さらに、皮膜用粉末の吹き付け速度の安定性にすぐれ、コーティングの膜質にも良い影響を及ぼし、コーティングの歩留りが大きく改善される。 From Tables 1 and 2, the ceramic nozzle does not cause the nozzle opening clogging for a relatively long time compared to the metal nozzle. Among ceramic nozzles, especially nozzles made of ceramics mainly composed of silicon-based ceramics such as silicon nitride and silicon carbide do not cause nozzle nozzle clogging for a considerably long time. In particular, in a ceramic nozzle made of ceramics mainly composed of silicon carbide, the coating continuous time is dramatically improved. Therefore, the stability of the spraying speed of the coating powder is excellent, the film quality of the coating is also positively affected, and the coating yield is greatly improved.
またセラミックスノズルと同様に高熱伝導性プラスチックノズルは金属ノズルに比べて比較的長時間にわたりノズル口閉塞現象が発生しない。高熱伝導性プラスチックノズルの中でも、特に窒化ケイ素や炭化ケイ素などのシリコン系セラミックスをフィラーの主成分としたプラスチックで製造された高熱伝導性プラスチックノズルを使用すると長時間にわたりノズル口閉塞現象が発生しない。特に、炭化ケイ素をフィラーの主成分としたプラスチックで製造された高熱伝導性プラスチックノズルでは、コーティング連続時間が飛躍的に改善できる。そのため、セラミックスノズルと同様に、さらに、皮膜用粉末の吹き付け速度の安定性にすぐれ、コーティングの膜質にも良い影響を及ぼし、コーティングの歩留りが大きく改善される。 In addition, like a ceramic nozzle, a highly thermally conductive plastic nozzle does not cause a nozzle opening clogging for a relatively long time compared to a metal nozzle. Among the high thermal conductive plastic nozzles, when a high thermal conductive plastic nozzle made of a plastic mainly composed of silicon-based ceramics such as silicon nitride or silicon carbide is used, the nozzle clogging phenomenon does not occur for a long time. In particular, in a high thermal conductive plastic nozzle manufactured from a plastic mainly composed of silicon carbide, the coating continuous time can be dramatically improved. Therefore, similarly to the ceramic nozzle, it is excellent in the stability of the spraying speed of the coating powder, has a good influence on the coating film quality, and the coating yield is greatly improved.
なお、実施例ａ、ｃ、ｄの他に石英などのシリコン系セラミックスおよび窒化ケイ素や炭化ケイ素を主成分としたセラミックス複合材料を主成分とするセラミックスで製作されたセラミックスノズルも同様にコーティング連続時間について優れたが飛躍的に改善する。そのため、さらに、皮膜用粉末の吹き付け速度の安定性にすぐれた傾向を示すことを確認した。そのため、コーティングの膜質にも良い影響を及ぼし、コーティングの歩留りが大きく改善される。 In addition to Examples a, c, d, ceramic nozzles made of silicon ceramics such as quartz and ceramics mainly composed of a ceramic composite material mainly composed of silicon nitride or silicon carbide are also coated continuously. About excellent but dramatically improved. For this reason, it was further confirmed that the coating powder showed a tendency to be excellent in the stability of the spraying speed. For this reason, the film quality of the coating is also positively affected, and the coating yield is greatly improved.
また、実施例ｂ、ｅ、ｆの他に石英などのシリコン系セラミックスおよび、窒化ケイ素、炭化ケイ素をフィラーの主成分としたプラスチックで製造された高熱伝導性プラスチックノズルも同様にコーティング連続時間について優れたが飛躍的に改善する。そのため、さらに、皮膜用粉末の吹き付け速度の安定性にすぐれた傾向を示すことを確認した。そのため、コーティングの膜質にも良い影響をおよぼし、コーティングの歩留りが大きく改善される。 In addition to Examples b, e, and f, high thermal conductive plastic nozzles made of silicon ceramics such as quartz and plastics mainly composed of silicon nitride and silicon carbide are also excellent in coating continuous time. But drastically improve. For this reason, it was further confirmed that the coating powder showed a tendency to be excellent in the stability of the spraying speed. Therefore, the coating quality is also positively affected and the coating yield is greatly improved.
［実施例３］
本発明に係る異種材料複合部材の製造方法の第３実施例について説明する。
[Example 3]
A third embodiment of the method for manufacturing a dissimilar material composite member according to the present invention will be described.
実施例ｇは、基材にφ１００ｍｍ・厚み２０ｍｍの炭素鋼板を使用し、皮膜用粉末に平均粒径３０〜５０μｍの錫粉末を使用し、室温・大気中の環境で、搬送ガスに空気を使用し、搬送ガスの圧力は５〜８ｋｇ／ｃｍ２とし、アルミナセラミックスを材料とするセラミックスノズルを使用する条件で、ショットコーティング法により炭素鋼板の表面に錫皮膜を膜厚約１５ｍｍでコーティングした。 In Example g, a carbon steel plate having a diameter of 100 mm and a thickness of 20 mm is used as a base material, a tin powder having an average particle size of 30 to 50 μm is used as a coating powder, and air is used as a carrier gas in an environment at room temperature and in the atmosphere. Then, the pressure of the carrier gas was 5 to 8 kg / cm 2, and a tin film was coated on the surface of the carbon steel plate with a film thickness of about 15 mm by a shot coating method under the condition that a ceramic nozzle made of alumina ceramics was used.
実施例ｈは、基材にφ１００ｍｍ・厚み５ｍｍの錫板を使用し、皮膜用粉末に平均粒径３０〜５０μｍの亜鉛粉末を使用し、室温・大気中の環境で、搬送ガスに空気を使用し、搬送ガスの圧力は５〜８ｋｇ／ｃｍ２とし、アルミナ粒子分散タイプのプラスチックを材料とする高熱伝導性プラスチックノズルを使用する条件で、ショットコーティング法により錫板の表面に亜鉛皮膜を膜厚約５ｍｍでコーティングした。 In Example h, a tin plate having a diameter of 100 mm and a thickness of 5 mm is used as a base material, zinc powder having an average particle size of 30 to 50 μm is used as a coating powder, and air is used as a carrier gas in an environment at room temperature and in the atmosphere. Under the conditions that the carrier gas pressure is 5 to 8 kg / cm 2 and a high thermal conductive plastic nozzle made of an alumina particle dispersion type plastic is used, a zinc coating is formed on the surface of the tin plate by the shot coating method. Coated with about 5 mm.
実施例ｉは、基材にφ１００ｍｍ・厚み５ｍｍのアルミニウム板を使用し、皮膜用粉末に平均粒径３０〜５０μｍのマグネシウム合金粉末を使用し、室温・大気中の環境で、搬送ガスに空気を使用し、搬送ガスの圧力は５〜８ｋｇ／ｃｍ２とし、窒化ケイ素粒子分散タイプのプラスチックを材料とする高熱伝導性プラスチックノズルを使用する条件で、ショットコーティング法によりアルミニウム板の表面にマグネシウム合金皮膜を膜厚約５ｍｍでコーティングした。 In Example i, an aluminum plate having a diameter of 100 mm and a thickness of 5 mm is used as the base material, a magnesium alloy powder having an average particle size of 30 to 50 μm is used as the coating powder, and air is supplied to the carrier gas in an environment at room temperature and in the atmosphere. The magnesium alloy film is formed on the surface of the aluminum plate by the shot coating method under the condition that the pressure of the carrier gas is 5 to 8 kg / cm 2 and a high thermal conductive plastic nozzle made of silicon nitride particle dispersion type plastic is used. Was coated with a film thickness of about 5 mm.
実施例ｊは、基材にφ１００ｍｍ・厚み５ｍｍのマグネシウム合金板を使用し、皮膜用粉末に平均粒径２０〜４０μｍの銅粉末を使用し、室温・大気中の環境で、搬送ガスに空気を使用し、搬送ガスの圧力は５〜８ｋｇ／ｃｍ２とし、炭化ケイ素セラミックスを材料とするセラミックスノズルを使用し、皮膜用粉末と搬送ガスとノズルとのうち少なくとも一つを加熱する条件で、ショットコーティング法によりマグネシウム合金板の表面に銅皮膜を膜厚約２ｍｍでコーティングした。 In Example j, a magnesium alloy plate having a diameter of 100 mm and a thickness of 5 mm is used as a base material, a copper powder having an average particle diameter of 20 to 40 μm is used as a coating powder, and air is used as a carrier gas in an environment at room temperature and in the atmosphere. The carrier gas pressure is 5 to 8 kg / cm 2 , a ceramic nozzle made of silicon carbide ceramics is used, and the shot is performed under the condition that at least one of the coating powder, the carrier gas, and the nozzle is heated. The surface of the magnesium alloy plate was coated with a copper film with a film thickness of about 2 mm by a coating method.
実施例ｋは、基材にφ１００ｍｍ・厚み２ｍｍのシリコン板を使用し、皮膜用粉末に平均粒径５〜２０μｍの銀粉末を使用し、室温・大気中の環境で、搬送ガスに窒素を使用し、搬送ガスの圧力は７〜１０ｋｇ／ｃｍ２とし、窒化ケイ素粒子分散タイプのプラスチックを材料とする高熱伝導性プラスチックノズルを使用する条件で、ショットコーティング法によりシリコン板の表面に銀皮膜を膜厚約１ｍｍでコーティングした。 In Example k, a silicon plate having a diameter of 100 mm and a thickness of 2 mm is used as a base material, a silver powder having an average particle diameter of 5 to 20 μm is used as a coating powder, and nitrogen is used as a carrier gas in an environment at room temperature and in the atmosphere. Then, the pressure of the carrier gas is 7 to 10 kg / cm 2, and a silver film is formed on the surface of the silicon plate by the shot coating method under the condition of using a high thermal conductive plastic nozzle made of silicon nitride particle dispersion type plastic. Coated with a thickness of about 1 mm.
実施例ｌは、基材にφ１００ｍｍ・厚み２ｍｍのパラジウム板を使用し、皮膜用粉末に平均粒径５〜２０μｍの金粉末を使用し、室温・大気中の環境で、搬送ガスに空気を使用し、搬送ガスの圧力は７〜１０ｋｇ／ｃｍ２とし、炭化ケイ素分散タイプのプラスチックを材料とする高熱伝導性プラスチックノズルを使用する条件で、ショットコーティング法によりパラジウム板の表面に金皮膜を膜厚約０．５ｍｍでコーティングした。 In Example l, a palladium plate having a diameter of 100 mm and a thickness of 2 mm is used as a base material, a gold powder having an average particle diameter of 5 to 20 μm is used as a coating powder, and air is used as a carrier gas in an environment at room temperature and in the atmosphere. Under the conditions that the pressure of the carrier gas is 7 to 10 kg / cm 2 and a high thermal conductive plastic nozzle made of silicon carbide dispersion type plastic is used, a gold film is formed on the surface of the palladium plate by the shot coating method. Coated with about 0.5 mm.
実施例ｍは、基材にφ１００ｍｍ・厚み５ｍｍのチタン合金板を使用し、皮膜用粉末に平均粒径２０〜４０μｍのシリコン粉末を使用し、室温・大気中の環境で、搬送ガスに空気を使用し、搬送ガスの圧力は７〜１０ｋｇ／ｃｍ２とし、窒化ケイ素セラミックスを材料とするセラミックスノズルを使用し、皮膜用粉末と搬送ガスとノズルとのうち少なくとも一つを加熱する条件で、ショットコーティング法によりチタン合金板の表面にシリコン皮膜を膜厚約５ｍｍでコーティングした。 In Example m, a titanium alloy plate having a diameter of 100 mm and a thickness of 5 mm is used as a base material, a silicon powder having an average particle diameter of 20 to 40 μm is used as a coating powder, and air is used as a carrier gas in an environment of room temperature and air. The pressure of the carrier gas is 7 to 10 kg / cm 2 , a ceramic nozzle made of silicon nitride ceramics is used, and at least one of the coating powder, the carrier gas, and the nozzle is heated under the conditions of shot. The surface of the titanium alloy plate was coated with a silicon film with a film thickness of about 5 mm by a coating method.
実施例ｎは、基材にφ５０ｍｍ・厚み１ｍｍの白金板を使用し、皮膜用粉末に平均粒径２０〜４０μｍのチタン粉末を使用し、室温・大気中の環境で、搬送ガスに空気を使用し、搬送ガスの圧力は５〜８ｋｇ／ｃｍ２とし、炭化ケイ素分散タイプのプラスチックを材料とする高熱伝導性プラスチックノズルを使用する条件で、ショットコーティング法により白金板の表面にチタン皮膜を膜厚約１ｍｍでコーティングした。 In Example n, a platinum plate having a diameter of 50 mm and a thickness of 1 mm is used as a base material, titanium powder having an average particle diameter of 20 to 40 μm is used as a coating powder, and air is used as a carrier gas in an environment at room temperature and in the atmosphere. Under the conditions that the pressure of the carrier gas is 5 to 8 kg / cm 2 and a high thermal conductive plastic nozzle made of silicon carbide dispersion type plastic is used, a titanium film is formed on the surface of the platinum plate by the shot coating method. Coated with about 1 mm.
実施例ｏは、基材にφ１００ｍｍ・厚み５ｍｍのバナジウム合金板を使用し、皮膜用粉末に平均粒径２０〜４０μｍのニッケル粉末を使用し、室温・大気中の環境で、搬送ガスに窒素を使用し、搬送ガスの圧力は７〜１０ｋｇ／ｃｍ２とし、窒化ケイ素セラミックスを材料とするセラミックスノズルを使用し、皮膜用粉末と搬送ガスとノズルとのうち少なくとも一つを加熱する条件で、ショットコーティング法によりバナジウム合金板の表面にニッケル皮膜を膜厚約５ｍｍでコーティングした。 In Example o, a vanadium alloy plate having a diameter of 100 mm and a thickness of 5 mm is used as a base material, nickel powder having an average particle diameter of 20 to 40 μm is used as a coating powder, and nitrogen is used as a carrier gas in an environment at room temperature and in the atmosphere. The pressure of the carrier gas is 7 to 10 kg / cm 2 , a ceramic nozzle made of silicon nitride ceramics is used, and at least one of the coating powder, the carrier gas, and the nozzle is heated under the conditions of shot. The surface of the vanadium alloy plate was coated with a nickel film with a film thickness of about 5 mm by a coating method.
実施例ｐは、基材にφ１００ｍｍ・厚み５ｍｍのモリブデン板を使用し、皮膜用粉末に平均粒径２０〜４０μｍのステンレス鋼粉末を使用し、室温・大気中の環境で、搬送ガスに窒素を使用し、搬送ガスの圧力は７〜１０ｋｇ／ｃｍ２とし、炭化ケイ素セラミックスを材料とするセラミックスノズルを使用し、皮膜用粉末と搬送ガスとノズルとのうち少なくとも一つを加熱する条件で、ショットコーティング法によりモリブデン板の表面にステンレス鋼皮膜を膜厚約５ｍｍでコーティングした。 In Example p, a molybdenum plate having a diameter of 100 mm and a thickness of 5 mm is used as a base material, a stainless steel powder having an average particle diameter of 20 to 40 μm is used as a coating powder, and nitrogen is used as a carrier gas in an environment at room temperature and in the atmosphere. The pressure of the carrier gas is 7 to 10 kg / cm 2 , a ceramic nozzle made of silicon carbide ceramics is used, and at least one of the coating powder, the carrier gas, and the nozzle is heated under the condition of shot. The surface of the molybdenum plate was coated with a stainless steel film with a film thickness of about 5 mm by a coating method.
実施例ｑは、基材にφ１００ｍｍ・厚み５ｍｍの亜鉛板を使用し、皮膜用粉末に平均粒径２０〜４０μｍの炭素鋼粉末を使用し、室温・大気中の環境で、搬送ガスに窒素を使用し、搬送ガスの圧力は７〜１０ｋｇ／ｃｍ２とし、窒化ケイ素セラミックスを材料とするセラミックスノズルを使用し、皮膜用粉末と搬送ガスとノズルとのうち少なくとも一つを加熱する条件で、ショットコーティング法により亜鉛板の表面に炭素鋼皮膜を膜厚約５ｍｍでコーティングした。 In Example q, a zinc plate having a diameter of 100 mm and a thickness of 5 mm is used as a base material, a carbon steel powder having an average particle diameter of 20 to 40 μm is used as a coating powder, and nitrogen is used as a carrier gas in an environment at room temperature and in the atmosphere. The pressure of the carrier gas is 7 to 10 kg / cm 2 , a ceramic nozzle made of silicon nitride ceramics is used, and at least one of the coating powder, the carrier gas, and the nozzle is heated under the conditions of shot. The surface of the zinc plate was coated with a carbon steel film with a film thickness of about 5 mm by a coating method.
実施例ｒは、基材にφ１００ｍｍ・厚み５ｍｍのコバルト合金板を使用し、皮膜用粉末に平均粒径２０〜４０μｍの純鉄粉末を使用し、室温・大気中の環境で、搬送ガスに窒素を使用し、搬送ガスの圧力は７〜１０ｋｇ／ｃｍ２とし、炭化ケイ素セラミックスを材料とするセラミックスノズルを使用し、皮膜用粉末と搬送ガスとノズルとのうち少なくとも一つを加熱する条件で、ショットコーティング法によりコバルト合金板の表面に純鉄皮膜を膜厚約５ｍｍでコーティングした。 In Example r, a cobalt alloy plate having a diameter of 100 mm and a thickness of 5 mm is used as a base material, pure iron powder having an average particle size of 20 to 40 μm is used as a coating powder, and nitrogen is used as a carrier gas in an environment at room temperature and in the atmosphere. The pressure of the carrier gas is 7 to 10 kg / cm 2 , and a ceramic nozzle made of silicon carbide ceramics is used, and at least one of the coating powder, the carrier gas, and the nozzle is heated, The surface of the cobalt alloy plate was coated with a pure iron film with a film thickness of about 5 mm by a shot coating method.
実施例ｓは、基材にφ１００ｍｍ・厚み５ｍｍのニッケル基合金板を使用し、皮膜用粉末に平均粒径２０〜４０μｍのコバルト粉末を使用し、室温・大気中の環境で、搬送ガスに空気を使用し、搬送ガスの圧力は７〜１０ｋｇ／ｃｍ２とし、窒化ケイ素粒子分散タイプのプラスチックを材料とする高熱伝導性プラスチックノズルを使用する条件で、ショットコーティング法によりニッケル基合金板の表面にコバルト皮膜を膜厚約５ｍｍでコーティングした。 In Example s, a nickel-base alloy plate having a diameter of 100 mm and a thickness of 5 mm is used as a base material, cobalt powder having an average particle size of 20 to 40 μm is used as a coating powder, and air is used as a carrier gas in an environment at room temperature and in the atmosphere. The carrier gas pressure is 7 to 10 kg / cm 2, and the surface of the nickel-base alloy plate is applied by the shot coating method on the condition that the high thermal conductive plastic nozzle made of silicon nitride particle dispersion type plastic is used. The cobalt film was coated with a film thickness of about 5 mm.
実施例ｔは、基材にφ５０ｍｍ・厚み２ｍｍのチタン合金板を使用し、皮膜用粉末に平均粒径５〜２０μｍのパラジウム粉末を使用し、室温・大気中の環境で、搬送ガスに空気を使用し、搬送ガスの圧力は７〜１０ｋｇ／ｃｍ２とし、炭化ケイ素分散タイプのプラスチックを材料とする高熱伝導性プラスチックノズルを使用する条件で、ショットコーティング法によりチタン合金板の表面にパラジウム皮膜を膜厚約０．５ｍｍでコーティングした。 In Example t, a titanium alloy plate having a diameter of 50 mm and a thickness of 2 mm is used as a base material, palladium powder having an average particle diameter of 5 to 20 μm is used as a coating powder, and air is used as a carrier gas in an environment at room temperature and in the atmosphere. The pressure of the carrier gas is 7 to 10 kg / cm 2 and a palladium film is formed on the surface of the titanium alloy plate by the shot coating method under the condition of using a high thermal conductive plastic nozzle made of silicon carbide dispersion type plastic. Coating was performed with a film thickness of about 0.5 mm.
実施例ｕは、基材にφ１００ｍｍ・厚み５ｍｍのステンレス鋼板を使用し、皮膜用粉末に平均粒径５〜２０μｍの白金粉末を使用し、室温・大気中の環境で、搬送ガスに窒素を使用し、搬送ガスの圧力は７〜１０ｋｇ／ｃｍ２とし、窒化ケイ素セラミックスを材料とするセラミックスノズルを使用し、皮膜用粉末と搬送ガスとノズルとのうち少なくとも一つを加熱する条件で、ショットコーティング法によりステンレス鋼板の表面に白金皮膜を膜厚約０．５ｍｍでコーティングした。 In Example u, a stainless steel plate having a diameter of 100 mm and a thickness of 5 mm is used as a base material, platinum powder having an average particle diameter of 5 to 20 μm is used as a coating powder, and nitrogen is used as a carrier gas in an environment at room temperature and in the atmosphere. The pressure of the carrier gas is 7-10 kg / cm 2 , a ceramic nozzle made of silicon nitride ceramics is used, and at least one of the coating powder, the carrier gas, and the nozzle is heated under the condition of shot coating. The surface of the stainless steel plate was coated with a platinum film with a film thickness of about 0.5 mm by the method.
実施例ｖは、基材にφ１００ｍｍ・厚み５ｍｍのジルコニウム板を使用し、皮膜用粉末に平均粒径２０〜４０μｍの銅粉末を使用し、室温・大気中の環境で、搬送ガスに窒素を使用し、搬送ガスの圧力は７〜１０ｋｇ／ｃｍ２とし、炭化ケイ素セラミックスを材料とするセラミックスノズルを使用し、皮膜用粉末と搬送ガスとノズルとのうち少なくとも一つを加熱する条件で、ショットコーティング法によりジルコニウム板の表面に銅皮膜を膜厚約５ｍｍでコーティングした。 Example v uses a zirconium plate with a diameter of 100 mm and a thickness of 5 mm as a base material, uses copper powder with an average particle size of 20 to 40 μm as a coating powder, and uses nitrogen as a carrier gas in a room temperature / air environment. The pressure of the carrier gas is 7-10 kg / cm 2 , a ceramic nozzle made of silicon carbide ceramics is used, and at least one of the coating powder, carrier gas, and nozzle is heated under the condition of shot coating. By the method, the surface of the zirconium plate was coated with a copper film with a film thickness of about 5 mm.
実施例ｗは、基材にφ１００ｍｍ・厚み５ｍｍのニオブ合金板を使用し、皮膜用粉末に平均粒径２０〜４０μｍの銅粉末を使用し、室温・大気中の環境で、搬送ガスに窒素を使用し、搬送ガスの圧力は７〜１０ｋｇ／ｃｍ２とし、窒化ケイ素粒子分散タイプのプラスチックを材料とする高熱伝導性プラスチックノズルを使用する条件で、ショットコーティング法によりニオブ合金板の表面に銅皮膜を膜厚約５ｍｍでコーティングした。 In Example w, a niobium alloy plate having a diameter of 100 mm and a thickness of 5 mm is used as a base material, a copper powder having an average particle size of 20 to 40 μm is used as a coating powder, and nitrogen is used as a carrier gas in an environment at room temperature and in the atmosphere. A copper film is formed on the surface of the niobium alloy plate by the shot coating method under the condition that the pressure of the carrier gas is 7 to 10 kg / cm 2 and a high thermal conductive plastic nozzle made of silicon nitride particle dispersion type plastic is used. Was coated with a film thickness of about 5 mm.
実施例ｘは、基材にφ１００ｍｍ・厚み５ｍｍのクロム合金板を使用し、皮膜用粉末に平均粒径２０〜４０μｍの銅粉末を使用し、室温・大気中の環境で、搬送ガスに空気を使用し、搬送ガスの圧力は７〜１０ｋｇ／ｃｍ２とし、炭化ケイ素分散タイプのプラスチックを材料とする高熱伝導性プラスチックノズルを使用する条件で、ショットコーティング法によりクロム合金板の表面に銅皮膜を膜厚約５ｍｍでコーティングした。 In Example x, a chromium alloy plate having a diameter of 100 mm and a thickness of 5 mm is used as a base material, a copper powder having an average particle size of 20 to 40 μm is used as a coating powder, and air is used as a carrier gas in an environment at room temperature and in the atmosphere. A copper film is formed on the surface of the chromium alloy plate by the shot coating method under the condition that the pressure of the carrier gas is 7 to 10 kg / cm 2 and a high thermal conductive plastic nozzle made of silicon carbide dispersion type plastic is used. Coating was performed with a film thickness of about 5 mm.
実施例ｇ、ｈ、ｉ、ｊ、ｋ、ｌ、ｍ、ｎ、ｏ、ｐ、ｑ、ｒ、ｓ、ｔ、ｕ、ｖ、ｗ、ｘで得られた皮膜の膜質（気孔率）、同一ノズルでのコーティング連続時間、コーティングにおける粉末の歩留りの評価結果を表３に示す。
表１、表２および表３から、基材の表面に吹き付ける皮膜用粉末には、平均粒径が５〜５０μｍの範囲であるアルミニウム、銅、銀、金、錫、亜鉛、マグネシウム、シリコン、チタン、ニッケル、鉄、コバルト、パラジウム、白金、あるいはこれらを主体とする合金を選択する。また同時に、皮膜用粉末を吹き付ける基材には、アルミニウム、銅、銀、金、錫、亜鉛、マグネシウム、シリコン、チタン、ニッケル、鉄、コバルト、パラジウム、白金、タングステン、モリブデン、ニオブ、クロム、ジルコニウム、バナジウム、あるいはこれらを主体とする合金を選択する。これらの皮膜用粉末と基材とを組み合わせてショットコーティング法により基材の表面に皮膜用粉末を吹き付けて皮膜を形成すると気孔率が少なく緻密な皮膜が安定して得られる。また、この金属材料または非金属材料を少なくとも表面に有する傾斜金属材料についても選択することができる。 From Table 1, Table 2 and Table 3, the coating powder to be sprayed on the surface of the base material is aluminum, copper, silver, gold, tin, zinc, magnesium, silicon, titanium whose average particle size is in the range of 5 to 50 μm Nickel, iron, cobalt, palladium, platinum, or an alloy mainly composed of these is selected. At the same time, the base material on which the coating powder is sprayed includes aluminum, copper, silver, gold, tin, zinc, magnesium, silicon, titanium, nickel, iron, cobalt, palladium, platinum, tungsten, molybdenum, niobium, chromium, zirconium Vanadium, or an alloy mainly composed of these is selected. When these coating powders and a substrate are combined and sprayed with the coating powder on the surface of the substrate by a shot coating method to form a coating, a dense coating with a low porosity can be stably obtained. Further, a gradient metal material having at least the surface of this metal material or non-metal material can also be selected.
セラミックスノズルまたは高熱伝導性プラスチックノズルから皮膜用粉末を基材へ吹き付けて基材の表面に基材の材料とは異なる材料の皮膜を形成した異種材料複合部材では、形成する皮膜の厚みは基材の厚み以下に薄くすること、さらに基材の厚みが１５ｍｍ以上あっても、皮膜の厚みは１５ｍｍを超えない異種材料複合部材とすることが良いことが明らかになった。 In a dissimilar material composite member in which a coating film of a material different from the material of the substrate is formed on the surface of the substrate by spraying the coating powder from a ceramic nozzle or a high thermal conductive plastic nozzle, the thickness of the coating formed is It was found that it is preferable to make the composite material of different materials not exceeding 15 mm even when the thickness of the substrate is 15 mm or more.
これは、皮膜の厚みが基材の厚みを超えると、皮膜用粉末の吹き付け速度を小さくしたり、皮膜用粉末の供給量を減らしたりなどしてマイルドにコーティングをしても皮膜が剥がれてしまう傾向がある。望ましくは、皮膜の厚みは基材の厚みの２／３以下とすることが良い。さらに、基材が十分厚い場合でも皮膜の厚みは１５ｍｍを超えないように皮膜を形成した異種材料複合部材を条件として材料設計をすることが好ましい。これも、皮膜の膜厚が１５ｍｍを超えると、どのような材料の基材と皮膜用粉末の組み合わせによるショットコーティング法により形成した異種材料複合部材おいても皮膜が剥がれる可能性が顕著に高くなり、異種材料複合部材の歩留りが半分以下に低減する傾向がある。望ましくは皮膜の膜厚が１０ｍｍまでの異種複合部材は、どのような材料の基材と皮膜用粉末の組み合わせにおいても歩留り良く製造できることが明らかになった。 This means that if the thickness of the coating exceeds the thickness of the substrate, the coating will peel off even if it is mildly coated, such as by reducing the spraying speed of the coating powder or by reducing the supply amount of the coating powder. Tend. Desirably, the thickness of the film is 2/3 or less of the thickness of the substrate. Furthermore, it is preferable to design the material on the condition of the dissimilar material composite member in which the film is formed so that the thickness of the film does not exceed 15 mm even when the substrate is sufficiently thick. Again, when the film thickness exceeds 15 mm, the possibility of the film peeling off is significantly increased in the dissimilar material composite member formed by the shot coating method using any combination of the base material and the film powder. There is a tendency that the yield of the dissimilar material composite member is reduced to half or less. It has been found that a heterogeneous composite member having a film thickness of desirably up to 10 mm can be manufactured with a high yield in any combination of a base material and a film powder.
このとき、皮膜の厚膜化にあたり、基材と金属皮膜層の密着性を高めるため、結合力に優れた中間層を形成すると、１０ｍｍ以上の皮膜も安定して形成できることも確認されている。 At this time, in order to increase the adhesion between the base material and the metal film layer in order to increase the thickness of the film, it has also been confirmed that a film of 10 mm or more can be stably formed when an intermediate layer having excellent bonding strength is formed.
セラミックスノズルまたは高熱伝導性プラスチックノズルから皮膜用粉末を基材へ吹き付けるために、１０ｋｇ／ｃｍ２以下の圧力の空気または窒素を搬送ガスとする条件でショットコーティングによる皮膜の形成をすることができた。 In order to spray the coating powder from the ceramic nozzle or the high thermal conductive plastic nozzle onto the substrate, it was possible to form the coating by shot coating under the condition that air or nitrogen at a pressure of 10 kg / cm 2 or less was used as the carrier gas. .
また、セラミックスノズルまたは高熱伝導性プラスチックノズルのノズル口の口径が１ｍｍ以上、４ｍｍ未満であるノズルを使用した場合、ノズル口の口径が１ｍｍ未満または４ｍｍを超えるノズルよりも皮膜用粉末を基材へ吹き付けることが可能であり、皮膜用粉末の吹き付け速度の安定性が向上し、コーティング歩留りの最も優れた条件でコーティングか可能であることが確認されている。 In addition, when a nozzle having a nozzle opening of a ceramic nozzle or a high thermal conductive plastic nozzle having a nozzle diameter of 1 mm or more and less than 4 mm is used, the coating powder is applied to the substrate rather than a nozzle having a nozzle opening diameter of less than 1 mm or more than 4 mm. It has been confirmed that the coating powder can be sprayed, the stability of the spraying speed of the coating powder is improved, and the coating can be performed under the most excellent coating yield conditions.
［実施例４］
本発明に係る異種材料複合部材の製造方法の第４実施例について説明する。
[Example 4]
A fourth embodiment of the method for manufacturing a dissimilar material composite member according to the present invention will be described.
実施例ｙは、基材にφ５０ｍｍ・厚み１０ｍｍの銅板を使用し、皮膜用粉末に平均粒径２０〜４０μｍのアルミニウム粉末を使用し、室温・大気中の環境で、搬送ガスに窒素を使用し、搬送ガスの圧力は５〜８ｋｇ／ｃｍ２とし、炭化ケイ素セラミックスを材料とするセラミックスノズルを使用し、ノズル口の口径は１〜３ｍｍとし、皮膜用粉末と搬送ガスとノズルとのうち少なくとも一つを加熱する条件で、ショットコーティング法により銅板の表面にアルミニウム皮膜を膜厚約５〜１０ｍｍでコーティングした。 In Example y, a copper plate having a diameter of 50 mm and a thickness of 10 mm is used as a base material, an aluminum powder having an average particle diameter of 20 to 40 μm is used as a coating powder, and nitrogen is used as a carrier gas in an environment at room temperature and in the atmosphere. The pressure of the carrier gas is 5 to 8 kg / cm 2 , a ceramic nozzle made of silicon carbide ceramics is used, the nozzle port diameter is 1 to 3 mm, and at least one of the coating powder, carrier gas, and nozzle An aluminum film was coated on the surface of the copper plate with a film thickness of about 5 to 10 mm by a shot coating method under the condition of heating one.
実施例ｚは、基材にφ５０ｍｍ・厚み１０ｍｍの銅板を使用し、皮膜用粉末に平均粒径１〜５μｍのアルミニウム粉末を使用し、室温・大気中の環境で、搬送ガスに窒素を使用し、搬送ガスの圧力は５〜８ｋｇ／ｃｍ２とし、炭化ケイ素セラミックスを材料とするセラミックスノズルを使用し、ノズル口の口径は１〜３ｍｍとし、皮膜用粉末と搬送ガスとノズルとのうち少なくとも一つを加熱する条件で、ショットコーティング法により銅板の表面にアルミニウム皮膜を膜厚約５〜１０ｍｍでコーティングした。 In Example z, a copper plate having a diameter of 50 mm and a thickness of 10 mm is used as a base material, an aluminum powder having an average particle diameter of 1 to 5 μm is used as a coating powder, and nitrogen is used as a carrier gas in an environment at room temperature and in the atmosphere. The pressure of the carrier gas is 5 to 8 kg / cm 2 , a ceramic nozzle made of silicon carbide ceramics is used, the nozzle port diameter is 1 to 3 mm, and at least one of the coating powder, carrier gas, and nozzle An aluminum film was coated on the surface of the copper plate with a film thickness of about 5 to 10 mm by a shot coating method under the condition of heating one.
実施例ａａは、基材にφ５０ｍｍ・厚み１０ｍｍの銅板を使用し、皮膜用粉末に平均粒径５５〜７５μｍのアルミニウム粉末を使用し、室温・大気中の環境で、搬送ガスに窒素を使用し、搬送ガスの圧力は５〜８ｋｇ／ｃｍ２とし、炭化ケイ素セラミックスを材料とするセラミックスノズルを使用し、ノズル口の口径は１〜３ｍｍとし、皮膜用粉末と搬送ガスとノズルとのうち少なくとも一つを加熱する条件で、ショットコーティング法により銅板の表面にアルミニウム皮膜を膜厚約５〜１０ｍｍでコーティングした。 In Example aa, a copper plate having a diameter of 50 mm and a thickness of 10 mm is used as a base material, an aluminum powder having an average particle size of 55 to 75 μm is used as a coating powder, and nitrogen is used as a carrier gas in an environment at room temperature and in the atmosphere. The pressure of the carrier gas is 5 to 8 kg / cm 2 , a ceramic nozzle made of silicon carbide ceramics is used, the nozzle port diameter is 1 to 3 mm, and at least one of the coating powder, carrier gas, and nozzle An aluminum film was coated on the surface of the copper plate with a film thickness of about 5 to 10 mm by a shot coating method under the condition of heating one.
実施例ａｂは、基材にφ５０ｍｍ・厚み１０ｍｍの銅板を使用し、皮膜用粉末に平均粒径２０〜４０μｍのアルミニウム粉末を使用し、室温・大気中の環境で、搬送ガスに窒素を使用し、搬送ガスの圧力は１１〜１４ｋｇ／ｃｍ２とし、炭化ケイ素セラミックスを材料とするセラミックスノズルを使用し、ノズル口の口径は１〜３ｍｍとし、皮膜用粉末と搬送ガスとノズルとのうち少なくとも一つを加熱する条件で、ショットコーティング法により銅板の表面にアルミニウム皮膜を膜厚約５〜１０ｍｍでコーティングした。 In Example ab, a copper plate having a diameter of 50 mm and a thickness of 10 mm is used as a base material, an aluminum powder having an average particle diameter of 20 to 40 μm is used as a coating powder, and nitrogen is used as a carrier gas in an environment at room temperature and in the atmosphere. The pressure of the carrier gas is 11 to 14 kg / cm 2 , a ceramic nozzle made of silicon carbide ceramics is used, the nozzle port diameter is 1 to 3 mm, and at least one of the powder for coating, the carrier gas, and the nozzle An aluminum film was coated on the surface of the copper plate with a film thickness of about 5 to 10 mm by a shot coating method under the condition of heating one.
実施例ａｃは、基材にφ５０ｍｍ・厚み１０ｍｍの銅板を使用し、皮膜用粉末に平均粒径２０〜４０μｍのアルミニウム粉末を使用し、室温・大気中の環境で、搬送ガスに窒素を使用し、搬送ガスの圧力は５〜８ｋｇ／ｃｍ２とし、炭化ケイ素セラミックスを材料とするセラミックスノズルを使用し、ノズル口の口径は４ｍｍとし、皮膜用粉末と搬送ガスとノズルとのうち少なくとも一つを加熱する条件で、ショットコーティング法により銅板の表面にアルミニウム皮膜を膜厚約５〜１０ｍｍでコーティングした。 In Example ac, a copper plate having a diameter of 50 mm and a thickness of 10 mm is used as a base material, an aluminum powder having an average particle size of 20 to 40 μm is used as a coating powder, and nitrogen is used as a carrier gas in an environment at room temperature and in the atmosphere. The pressure of the carrier gas is 5 to 8 kg / cm 2 , a ceramic nozzle made of silicon carbide ceramics is used, the nozzle opening is 4 mm in diameter, and at least one of the coating powder, carrier gas, and nozzle is used. Under the condition of heating, an aluminum film was coated on the surface of the copper plate with a film thickness of about 5 to 10 mm by a shot coating method.
実施例ａｄは、基材にφ５０ｍｍ・厚み１０ｍｍの銅板を使用し、皮膜用粉末に平均粒径２０〜４０μｍのアルミニウム粉末を使用し、室温・大気中の環境で、搬送ガスに窒素を使用し、搬送ガスの圧力は５〜８ｋｇ／ｃｍ２とし、炭化ケイ素セラミックスを材料とするセラミックスノズルを使用し、ノズル口の口径は０．５ｍｍとし、皮膜用粉末と搬送ガスとノズルとのうち少なくとも一つを加熱する条件で、ショットコーティング法により銅板の表面にアルミニウム皮膜を膜厚約５〜１０ｍｍでコーティングした。 In Example ad, a copper plate having a diameter of 50 mm and a thickness of 10 mm is used as a base material, an aluminum powder having an average particle diameter of 20 to 40 μm is used as a coating powder, and nitrogen is used as a carrier gas in an environment at room temperature and in the atmosphere. The pressure of the carrier gas is 5 to 8 kg / cm 2 , a ceramic nozzle made of silicon carbide ceramics is used, the nozzle port diameter is 0.5 mm, and at least one of the coating powder, carrier gas, and nozzle An aluminum film was coated on the surface of the copper plate with a film thickness of about 5 to 10 mm by a shot coating method under the condition of heating one.
実施例ａｅは、基材にφ５０ｍｍ・厚み１０ｍｍの銅板を使用し、皮膜用粉末に平均粒径２０〜４０μｍのアルミニウム粉末を使用し、室温・大気中の環境で、搬送ガスに窒素を使用し、搬送ガスの圧力は５〜８ｋｇ／ｃｍ２とし、炭化ケイ素セラミックスを材料とするセラミックスノズルを使用し、ノズル口の口径は１〜３ｍｍとする条件で、ショットコーティング法により銅板の表面にアルミニウム皮膜を膜厚約５〜１０ｍｍでコーティングした。 In Example ae, a copper plate having a diameter of 50 mm and a thickness of 10 mm is used as a base material, an aluminum powder having an average particle diameter of 20 to 40 μm is used as a coating powder, and nitrogen is used as a carrier gas in an environment at room temperature and in the atmosphere. The carrier film pressure is 5 to 8 kg / cm 2 , a ceramic nozzle made of silicon carbide ceramics is used, and the nozzle mouth diameter is 1 to 3 mm. Was coated with a film thickness of about 5 to 10 mm.
実施例ｄ、ｙ、ｚ、ａａ、ａｂ、ａｃ、ａｄで得られた皮膜の膜質（気孔率）、同一ノズルでのコーティング連続時間、コーティングにおける粉末の歩留りの評価結果を表４に示す。
表１、表２、表３および表４から、セラミックスノズルは、金属ノズルに比べて、長時間までノズル口閉塞現象が発生しない。セラミックスノズルの中でも、特に窒化ケイ素や炭化ケイ素などのシリコン系セラミックスを主成分とするセラミックスで製作されたセラミックスノズルを使用すると、長時間にわたりノズル口閉塞現象が発生しない。特に、炭化ケイ素を主成分とした材料で製作されたセラミックスノズルを使用すると、飛躍的に改善できることが明らかになった。 From Table 1, Table 2, Table 3, and Table 4, the ceramic nozzle does not cause the nozzle port clogging phenomenon for a long time compared to the metal nozzle. Among ceramic nozzles, when nozzles made of ceramics mainly composed of silicon-based ceramics such as silicon nitride and silicon carbide are used, the nozzle mouth clogging phenomenon does not occur for a long time. In particular, it has been clarified that the use of a ceramic nozzle made of a material mainly composed of silicon carbide can dramatically improve the performance.
また、窒化ケイ素や炭化ケイ素などのシリコン系セラミックスを主成分とするセラミックスで製作されたセラミックスノズルでは、ノズル口の口径が１ｍｍ以上、４ｍｍ未満のときに皮膜用粉末を基材へ吹き付けることが可能であり、皮膜用粉末の吹き付け速度の安定性が向上し、コーティング歩留りの最も優れた条件でコーティングか可能であり、かつノズル口の閉塞と摩耗が長時間にわたり発生しないことが明らかになった。 In addition, with ceramic nozzles made of ceramics based on silicon-based ceramics such as silicon nitride and silicon carbide, the coating powder can be sprayed onto the substrate when the nozzle diameter is 1 mm or more and less than 4 mm It was revealed that the stability of the spraying speed of the coating powder was improved, coating was possible under the most excellent coating yield conditions, and the nozzle opening was not blocked and worn for a long time.
また、基材表面に吹き付ける皮膜用粉末として平均粒径が５μｍから５０μｍの範囲であることが、より好ましいことが明らかになった。皮膜用粉末の平均粒径が５μｍより小さいと、皮膜用粉末の吹き付け速度が加速されにくいとともに、皮膜用粉末どうしが干渉し、皮膜用粉末の吹き付け速度が低減し、コーティング歩留りが低減した。他方、５０μｍより大きいと、基材のエロージョンが観察され、ノズル口の摩耗が観察される傾向にあり、同様にコーティング歩留りが低減する傾向が見られた。 Moreover, it became clear that it is more preferable that the average particle diameter is in the range of 5 μm to 50 μm as the coating powder to be sprayed on the surface of the substrate. When the average particle size of the coating powder was smaller than 5 μm, the spraying speed of the coating powder was difficult to accelerate, the coating powders interfered with each other, the spraying speed of the coating powder was reduced, and the coating yield was reduced. On the other hand, when the thickness is larger than 50 μm, erosion of the base material is observed, and wear of the nozzle mouth tends to be observed. Similarly, the coating yield tends to be reduced.
セラミックスノズルまたは高熱伝導性プラスチックノズルから皮膜用粉末を基材へ吹き付けるために、１０ｋｇ／ｃｍ２以下の圧力の空気または窒素を搬送ガスとする条件でショットコーティングによる皮膜の形成をすることが好ましい。 In order to spray the coating powder from the ceramic nozzle or the high thermal conductive plastic nozzle onto the substrate, it is preferable to form the coating by shot coating under the condition that air or nitrogen at a pressure of 10 kg / cm 2 or less is used as the carrier gas.
搬送ガスの圧力が１０ｋｇ／ｃｍ２を超える条件では、セラミックスノズルまたは高熱伝導性プラスチックノズルから皮膜用粉末を基材へ吹き付けることの優位性が明確でなくなる傾向が見られる。１０ｋｇ／ｃｍ２以下の圧力の空気または窒素を搬送ガスとする条件では、セラミックスノズルまたは高熱伝導性プラスチックノズルを使用すると金属ノズルに比べて皮膜用粉末の吹き付け速度の安定性が向上し、コーティング歩留りの最も優れた条件でコーティングか可能であり、かつノズル口の閉塞と摩耗が長時間にわたり発生しないことが明らかになった。 Under the condition where the pressure of the carrier gas exceeds 10 kg / cm 2 , the superiority of spraying the coating powder from the ceramic nozzle or the high thermal conductive plastic nozzle to the substrate tends to be unclear. Under conditions where air or nitrogen at a pressure of 10 kg / cm 2 or less is used as the carrier gas, the use of ceramic nozzles or high thermal conductive plastic nozzles improves the stability of the coating powder spraying speed compared to metal nozzles, resulting in coating yield. It was clarified that the coating can be performed under the most excellent conditions, and that the clogging and abrasion of the nozzle mouth do not occur for a long time.
ノズル、皮膜用粉末、皮膜用粉末の搬送ガス（空気または窒素）のうち少なくとも一つを加熱して施工することが好ましい。特に、セラミックスノズルの場合、ノズル自体の加熱はもちろん、皮膜用粉末、皮膜用粉末の搬送ガス（空気または窒素）の加熱により緻密な皮膜が製造性良く形成できることが明らかになった。 It is preferable to heat and apply at least one of the nozzle, the coating powder, and the carrier gas (air or nitrogen) of the coating powder. In particular, in the case of ceramic nozzles, it has been clarified that a dense coating can be formed with good manufacturability by heating the nozzle itself, as well as heating the carrier powder (air or nitrogen) of the coating powder.
また、セラミックスノズルまたは高熱伝導性プラスチックノズルのノズル口の口径が１ｍｍ以上、４ｍｍ未満であるノズルを使用した場合、ノズル口の口径が１ｍｍ未満または４ｍｍを超えるノズルよりも皮膜用粉末を基材へ吹き付けることが可能であり、皮膜用粉末の吹き付け速度の安定性が向上し、コーティング歩留りの最も優れた条件でコーティングか可能であることが確認されている。 In addition, when a nozzle having a nozzle opening of a ceramic nozzle or a high thermal conductive plastic nozzle having a nozzle diameter of 1 mm or more and less than 4 mm is used, the coating powder is applied to the substrate rather than a nozzle having a nozzle opening diameter of less than 1 mm or more than 4 mm. It has been confirmed that the coating powder can be sprayed, the stability of the spraying speed of the coating powder is improved, and the coating can be performed under the most excellent coating yield conditions.
Claims (7)
前記粉末の吹き付けは、空気または窒素を搬送ガスに使用し、
前記搬送ガスの圧力は、大気圧より大きく１０ｋｇ／ｃｍ２以下であることを特徴とする請求項１に記載の異種材料複合部材の製造方法。 When spraying the powder from the ceramic nozzle or the plastic nozzle on the surface of the substrate,
The powder spray uses air or nitrogen as carrier gas,
2. The method for producing a dissimilar material composite member according to claim 1, wherein the pressure of the carrier gas is greater than atmospheric pressure and 10 kg / cm 2 or less.
前記セラミックスノズルまたは前記プラスチックノズル、前記粉末、前記粉末の搬送ガスのうちから選択した少なくとも１つを加熱することを特徴とする請求項１に記載の異種材料複合部材の製造方法。 When spraying the powder from the ceramic nozzle or the plastic nozzle on the surface of the substrate,
The method for producing a dissimilar material composite member according to claim 1, wherein at least one selected from the ceramic nozzle or the plastic nozzle, the powder, and a carrier gas of the powder is heated.
平均粒径が５μｍから５０μｍの範囲であり、
材料がアルミニウム、銅、銀、金、錫、亜鉛、マグネシウム、シリコン、チタン、ニッケル、鉄、コバルト、パラジウム、白金およびこれらを主体とする合金のうちから選択した少なくとも１つの材料であることを特徴とする請求項１に記載の異種材料複合部材の製造方法。 The powder is
The average particle size is in the range of 5 μm to 50 μm,
The material is at least one material selected from aluminum, copper, silver, gold, tin, zinc, magnesium, silicon, titanium, nickel, iron, cobalt, palladium, platinum and alloys based on these. The manufacturing method of the dissimilar-material composite member of Claim 1.
材料がアルミニウム、銅、銀、金、錫、亜鉛、マグネシウム、シリコン、チタン、ニッケル、鉄、コバルト、パラジウム、白金、タングステン、モリブデン、ニオブ、クロム、ジルコニウム、バナジウムおよびこれらを主体とする合金のうちから選択した少なくとも１つの材料であることを特徴とする請求項１に記載の異種材料複合部材の製造方法。 The substrate is
Materials are aluminum, copper, silver, gold, tin, zinc, magnesium, silicon, titanium, nickel, iron, cobalt, palladium, platinum, tungsten, molybdenum, niobium, chromium, zirconium, vanadium and alloys mainly composed of these The method for producing a dissimilar material composite member according to claim 1, wherein the material is at least one material selected from the group consisting of:
前記基材の表面に前記基材の材料または前記皮膜の材料と結合力に優れた中間層を形成したことを特徴とする請求項１に記載の異種材料複合部材の製造方法。 When spraying the powder from the ceramic nozzle or the plastic nozzle on the surface of the substrate,
The method for producing a dissimilar material composite member according to claim 1, wherein an intermediate layer having an excellent binding force with the material of the base material or the material of the film is formed on the surface of the base material.
厚みが前記基材の厚み以下に薄く、
最大の厚みが１５ｍｍを超えないことを特徴とする請求項１に記載の異種材料複合部材の製造方法。 The film is
The thickness is thin below the thickness of the substrate,
The method for producing a dissimilar material composite member according to claim 1, wherein the maximum thickness does not exceed 15 mm.
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